发动机飞轮无冒口铸造工艺设计

三江学院本科生毕业设计（论文）题目飞轮的加工工艺设计机械学院（系）机械设计制造及其自动化专业学生姓名王荣荣学号 B085152043 指导教师何红媛职称起讫日期 11/12/5~12/3/23 设计地点三江学院摘要本设计课题主要是通过对飞轮进行结构分析，完成实体造型，并根据企业实际情况，重点进行机械加工工艺编制，最后进行数控编程加工。

本课题的意义在于：工学结合，在学校指导老师和企业工程师共同辅导下，在零件实体设计、机械加工工艺编制、数控加工程序编制、收集资料、查阅手册等专业知识与技能方面得到较全面的训练与提高，从生产第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术应用性岗位工作的基本训练，培养利用所学专业知识与技能解决生产实际问题的能力。

同时课题具有一定的综合性，有利于树立正确的生产观念、经济观念和全局观念，实现由学生向工程技术人员的过渡。

关键词：飞轮；实体造型；工艺编制；数控编程；过渡。

ABSTRACTthis design issue is mainly through the flywheel to structural analysis, complete solid model, and according to the actual situation, focused on machining process of preparation, the last NC processing programming. This topics of significance is: workers learn combination, in school guide teacher and Enterprise Engineer common counselling Xia, in parts entity design, and machinery processing technology prepared, and NC processing program prepared, and collection information, and inspection manual, expertise and skills area are more full of training and improve, from production frontline get production actual knowledge and skills, get engineering technology applied posts work of basic training, training using by learn professional knowledge and skills solution production actual problem of ability. Has some general while subject, helps establish a correct concept, and global concept of economic ideas, the transition from student to the technicians.Key words：flywheel;solid modeling; process development;CNC programming; transition.序言学完了大学四年的所有课程，就要开始做毕业设计了，毕业设计课题是要集合我们所学的各门专业知识，理论与实践相结合，完成设计项目，解决工程实际问题，因此我们必须首先对所学课程全面掌握，融会贯通。

高强度灰铸铁飞轮壳的无冒口铸造工艺飞轮壳是发动机的一个重要基础件，对发动机起着支撑和保护的作用。

在使用过程中，飞轮壳开裂是发动机的一种常见故障，导致该故障的因素较多，材质是其中的一个重要原因。

所以，主机厂对飞轮壳的材料性能提出了更高的要求，从HT250提高到HT300，甚至HT350牌号。

为适应市场需求和竞争力，采用无冒口铸造工艺，提高产品工艺出品率，降低铸造成本。

1 工艺分析1.1 铸件简介该铸件为国产重型柴油发动机上的飞轮壳，材质为HT300，重约85kg，结构比较复杂，壁厚差比较大，薄的部位为6mm，较厚的搭子和侧面厚大部位最大达45mm。

实际生产时，侧面螺孔都需要补放加工量，单边3.5～4.0mm，壁厚误差值达到42.5mm，易产生缩孔、疏松等铸造缺陷，在装机使用后，在缺陷部位出现开裂现象。

1.2 无冒口工艺分析铸件壁厚严重不均匀，图纸技术要求铸件表面无气孔、砂眼，内部无缩孔、疏松等铸造缺陷，试棒的抗拉强度不得低于HT300的国家标准。

若采用传统的浇冒口补缩的生产方法，需要补缩的部位较多且分散，造成工艺出品率低，而且在厚大部位容易出现内部缩孔、疏松等缺陷。

所以，研究试验的方向考虑采用无冒口浇注工艺。

铸铁件无冒口并不意味着铸件不需要补缩，而是利用铸件各部位不同时凝固的石墨化膨胀来抵消凝固收缩。

要满足高强度无冒口铸件的要求，应满足以下条件：(1)要有高刚度的铸型，铸型硬度达90以上；(2)在保证铸件力学性能合格的前提下，尽可能地提高碳当量，适当孕育，最大限度地增大石墨，利用石墨膨胀的体积增加量，达到自补缩的效果；(3)采用底注式多道扁平内浇道，减少铸件温差，形成均匀的温度场，有利于提高铸件的自补缩能力；(4)适当降低浇注温度，减少液态体积收缩。

根据以上的分析，结合了本公司的实际情况，采用多触头高压造型即可满足高刚度的铸型条件，其他条件可根据具体情况进行分析设计，分析得出无冒口高强度灰铸铁飞轮壳铸造是可行的。

高强度灰铸铁飞轮的无冒口铸造
马忠义
【期刊名称】《铸造技术》
【年(卷),期】1995()1
【摘要】阐述了大马力高速柴油机的高强度灰铸铁飞轮的无冒口铸造工艺。

所得铸件无缩孔和缩松，毛坯表面光洁，提高了铸件质量，降低了生产成本。

【总页数】3页(P31-33)
【关键词】无冒口;灰口铸;铸件;飞轮
【作者】马忠义
【作者单位】陕西渭阳柴油机厂
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.7;TG251.13
【相关文献】
1.无冒口铸造工艺在灰铸铁中,小件上的应用 [J], 陈兆冬
2.树脂砂灰铸铁件的无冒口铸造工艺 [J], 秦建林
3.高强度灰铸铁飞轮壳无冒口铸造工艺 [J], 张红梅
4.高强度灰铸铁飞轮壳的无冒口铸造工艺 [J], 张红梅
5.浅谈高强度灰铸铁飞轮壳无冒口铸造工艺 [J], 张辉
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无冒口重力铸造工艺改进及模具设计构思二分析铸造过程产生的原因摘要：通过对铝合金无冒口重力铸件结构特点补缩缺陷的分析，并使用ViewCast 软件对初始方案进行了数值模拟。

原采用重力铸造工艺，铸件存在缩孔、缩松和浇不足等缺陷。

针对上述问题进行工艺改进，设计并制造了挤压铸造成形模具，并用改制的挤压铸造设备进行工艺试验。

结果表明，通过优化铸造工艺，可大大改善不足和缩松铸件质量。

关键词：挤压铸造；无冒口模具(个别地方有和专家相同地方完全属巧合，还请见谅)。

供稿：华益铝轮—伍春华1 工艺设计前的模拟在初始方案设计前，对铸件进行一次模拟，观察金属液在铸型内的模拟凝固过程和温度分布状态，找出孤立液相区出现的位置以及金属液补缩量不足的部位，可以为安放浇注系统与冒口提供依据，为初始方案的制定提供参考。

将铸件的三维模型图保存为STL 格式文件后，导入ViewCast 模拟软件进行凝固模拟，网格剖分设定为200 万，该部分模拟参数可以在初始方案制定前确定：浇注温度720℃，模具初始温度280 ℃，凝固模拟过程深色表示铸型内金属液未凝固或呈半固态，浅色或透明部分表示铸型内部的金属液已经完全凝固。

结合铸件凝固过程模拟图，对这些缺陷产生的原因就能做动态的分析，在凝固过程中t=220 s 时，可以看出铸件厚度较薄的部位已经凝固，铸型内左右两部分的金属液出现了断开的趋势；在t=230 s 时，铸型内左右两部分的金属液已经完全断开，形成两部分的孤立液相区，孤立液相区的形成为铸件内缺陷的产生提供了条件；在236 s 时刻，铸件内孤立液相区范围加大，数目增多，由大范围的孤立液相区分化成小范围的孤岛区域，这些小的孤立液相区在凝固结束后就形成了缩孔、缩松缺陷，铸件的中间边的凸台处金属液形成了缩孔、缩松缺陷，铸件的R角处金属液持连通，这种连通会有助于铸件内部金属液的补缩，在该处较适宜放置保温棉，对于产生孤立液相区的部位，可以使用外保温消除。

飞轮铸造工艺哎呀，说到飞轮铸造工艺，这可真是个技术活儿，不是随便哪个人都能搞懂的。

不过呢，我倒是有幸在一次工厂参观中亲眼见识了一回，那场面，真是让人印象深刻。

那天，我跟着一群工程师走进了铸造车间，那地方，热得跟蒸笼似的，到处都是火光和烟雾。

我心想，这工作环境也太艰苦了吧。

不过，那些工人师傅们好像已经习以为常了，一个个专注地盯着自己的工作台。

飞轮，这东西你可能不太熟悉，但汽车、发电机里头可少不了它。

它的作用就是储存能量，让机器运转得更平稳。

好了，不扯远了，咱们说回铸造工艺。

首先，得有个模具，这模具得做得特别精确，因为飞轮的形状复杂，一点差错都不能有。

我看到那些模具，都是用特种合金做的，闪闪发光，摸上去冰凉冰凉的。

工程师说，这模具得经受住上千度的高温，所以材料得选好。

接下来，就是把熔化的金属倒进模具里。

这金属可不是普通的铁，而是经过特殊配比的合金，这样才能保证飞轮的强度和耐用性。

我看到那些熔化的金属，红彤彤的，像岩浆一样，从一个大炉子里倒出来，然后被倒进模具里。

那声音，噼里啪啦的，听着就让人紧张。

倒完金属，就得等它冷却凝固了。

这个过程可不短，得等上好几个小时。

我在旁边看着，心里想，这得多大的耐心啊。

不过，那些工人师傅们好像一点也不着急，他们知道，好东西都是需要时间的。

冷却凝固后，飞轮就成型了。

但是，这还没完，还得经过一系列的加工和检测。

我看到那些飞轮被送到不同的机器上，有的被打磨，有的被钻孔，还有的被检测强度。

每一个步骤都特别仔细，一点马虎都不行。

最后，经过层层筛选，合格的飞轮才能被送到下一道工序。

我看着那些飞轮，心想，这小小的东西，背后竟然有这么复杂的工艺。

真是让人大开眼界。

所以说，飞轮铸造工艺，可不是一件简单的事。

它需要精确的模具，高质量的材料，还有工人师傅们的耐心和细心。

这一趟工厂之旅，让我对飞轮铸造工艺有了更深的认识，也让我对那些在高温下辛勤工作的工人师傅们充满了敬意。

飞轮铸造课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生了解飞轮铸造的基本原理、方法和工艺，掌握飞轮铸造的基本技能，培养学生的创新意识和实践能力。

知识目标：使学生了解飞轮铸造的定义、分类、特点和应用范围；掌握飞轮铸造的基本原理、方法和工艺。

技能目标：培养学生具备飞轮铸造的基本操作技能，如模具设计、熔炼、浇注、冷却等；培养学生具备飞轮铸造过程中的质量控制和故障排除能力。

情感态度价值观目标：培养学生热爱工程技术，具备良好的职业道德和团队合作精神，提高学生对飞轮铸造行业的认识和兴趣。

二、教学内容教学内容主要包括飞轮铸造的基本原理、方法和工艺。

1.飞轮铸造的基本原理：介绍飞轮铸造的定义、分类、特点和应用范围，使学生了解飞轮铸造的本质和作用。

2.飞轮铸造的方法：详细讲解飞轮铸造的各种方法，如砂型铸造、熔模铸造、压铸等，使学生掌握不同飞轮铸造方法的优缺点和适用场景。

3.飞轮铸造的工艺：深入剖析飞轮铸造的具体工艺流程，包括模具设计、熔炼、浇注、冷却等，使学生了解飞轮铸造的操作步骤和注意事项。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

1.讲授法：通过讲解飞轮铸造的基本原理、方法和工艺，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：学生针对飞轮铸造中的实际问题进行讨论，培养学生的思考能力和解决问题的能力。

3.案例分析法：分析典型的飞轮铸造案例，使学生了解飞轮铸造在实际工程中的应用和注意事项。

4.实验法：安排学生进行飞轮铸造实验，使学生在实际操作中掌握飞轮铸造的技能。

四、教学资源为了支持教学内容的传授和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的飞轮铸造教材，为学生提供系统的理论知识。

2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作精美的课件、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性。

4.实验设备：准备充足的实验设备，确保学生能够进行实际的操作训练。

球墨铸铁飞轮壳的无冒口铸造工艺高出品率就是这么来的飞轮壳是汽车发动机的一个重要基础件，对发动机起着支撑和保护作用。

在使用过程中，特别是在前置后驱的重型载货汽车及大、中型客车中，飞轮壳裂损是汽车发动机的一种常见故障。

导致该故障的因素较多，材质是其中的一个重要原因。

由于生产工艺的问题，柴油发动机飞轮壳均采用灰铸铁。

在使用过程中，灰铁飞轮壳时有损坏，而且损坏处大多在同一区域，分析其原因发现：除使用、维修等方面的原因外，其材质造成本体强度不够高是很重要的一个原因。

球墨铸铁飞轮壳一直没有得到广泛应用，主要原因是其生产的铸造毛坯工艺出品率和合格率都很低。

我公司适应市场的需要，对铸件结构特点和材质进行了分析和研究，成功开发了球铁飞轮壳的无冒口铸造工艺。

1工艺分析 1.1铸件简介图l 为国产某型汽车柴油发动机上的飞轮壳毛坯，材质是QT450-10，重65kg。

该铸件结构比较复杂，壁厚差比较大，薄的部位为8mm，较厚的搭子处达30mm，多且分散，极易产生缩孔、疏松等缺陷；外形结构复杂，砂芯制作困难，尺寸难以控制；铸件采用球墨铸铁，极易产生球化不良和夹渣缺陷。

由于存在以上问题，给铸造工艺设计带来了一定难度。

1.2无冒口工艺的可行性该铸件的壁较薄，且壁厚不均匀，要求铸件表面无气孔、砂眼等缺陷，内部组织致密、无缩孔缩松缺陷，试棒的抗拉强度不得低于QT450-10 的标准。

若采用传统的浇冒口补缩的球墨铸铁生产方法，需要补缩的部位多且分散，造成工艺出品率低，而且易出现缩孔缩松等缺陷，无法满足要求，故研究采用无冒口浇注工艺。

球铁无冒口铸造与铸件特性、铸件结构、浇注系统等因素有关。

首先分析铁液的特性，球墨铸铁件，从铁液浇人铸型开始，随铁液温度下降就会产生收缩，称之为液态收缩；若凝固时产生奥氏体，还会产生凝固收缩；在液态或凝固时析出石墨球，由于石墨的密度只有奥氏体的三分之一左右，就会产生体积膨胀。

所以，从静态分析，若液态降温时的体积收缩量与凝固时的体积收缩量之和小于石墨化膨胀的体积增加量，即可实现球铁件的无冒口铸造生产。