滑动轴承座工艺设计课程设计|轴承座工艺课程设计

　 

　课程设计说明书

　课程:

　金属热加工工艺课程设计

　题目:

　滑动轴承座铸造工艺设计

　姓名:

　专业:

　机械设计与制造

　班级:

　 机 械

　学号:

　指导教师:

　课题完成时间:

　至

　摘要

　金属毛坯成型是机械制造生产过程的重要组成部分,也是机械零件切削加工的基础,其成形对象是各种铸件､锻件､冲压件､和焊件,成形材料为钢铁材料和非金属材料等,其中钢铁材料是国民经济和现代制造机械产品的支柱材料,也是构成各种机器设备和工程机械的最主要材料｡

　现代科学技术的发展,要求金属铸件具有高的力学性能､尺寸精度和低的表面粗糙度值;要求具有某些特殊性能,如耐热､耐蚀､耐磨等,同时还要求生产周期短,成本低｡因此,铸件在生产之前,首先应进行铸造工艺设计,使铸件的整个工艺过程都能实现科学操作,才能有效地控制铸件的形成过程,达到优质高产的效果｡

　铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点､技术要求､生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程｡铸造工艺设计的有关文件,是生产准备､管理和铸件验收的依据,并用于直接指导生产操作｡因此,铸造工艺设计的好坏,对铸件品质､生产率和成本起着重要作用｡

　专门的分析表明,铸件的工艺出品率还不能充分表明保温冒口的经济效益,应该用铸件成品率来考核｡铸件成品率的定义是铸件质量除以投入熔炉中的金属原料质量,,以百分数表示｡它和铸件工艺出品率的差别是计入了熔炼和浇注的损耗｡对铸钢来说,这种损耗约占6%｡用普通砂型冒口的铸钢件成品率约为43%;而用保温冒口的铸钢件成品率约为68%｡相应地,利润率也由原来的5.37%增加为14.16%｡

　 由此可见,铸造工艺设计时,采用不同的工艺,对铸造车间或工厂的金属成本､熔炼金属量､能源消耗､铸件工艺出品率和成品率､工时费用､铸件成本和利润率等,都有显著的影响

　在制定铸造工艺方案之前,设计人员必须熟悉图样和铸件的使用要求,掌握实际生产的现有条件,以图样技术要求,生产批量和使用信息为依据,分析铸件结构､选择铸件种类,确定造型方法和造芯方法等,以便为铸造工艺的拟定奠定基础｡

　 滑动轴承座铸造工艺设计目录

　 一 滑动轴承座结构工艺分析……………………………………1

　二 铸造工艺方案的设计及选材…………………………………2

　2--1 铸造种类选择及确定材料牌号………………………3

　2--2 分型方案的筛选………………………………………5

　 2--3 确定浇铸位置及造型方法……………………………6

　三 铸造工艺参数确定……………………………………………7

　 3--1 加工余量的选择………………………………………6

　3--2 起模斜度､铸造圆角的选择…………………………7

　 3--3收缩量的选择……………………………………………8

　3--4 型芯及型芯头的选择…………………………………9

　四 铸造工艺图,工艺卡及铸件图的绘制……………A3图纸

　六 主要参考资料……………………………………………9

　七 总结……………………………………………………10

　一.零件结构工艺分析

　 滑动轴承座主要由上盖,底座,轴瓦组成｡生产批量､合金种类､空处壁厚等有关,如表2-2所列｡

　 生产批量

　最小铸出孔直径Φ

　铸件厚度δ

　最小铸出孔直径Φ

　灰铸铁件

　铸钢件

　灰铸铁件

　球墨铸铁

　铸钢件

　大量生产

　12~15

　50

　δ<50:30

　δ<50:35

　δ<50:40

　成批生产

　13~30

　30~50

　50~100

　35

　40

　45

　小批生产

　3~050

　50~100

　100~200

　40

　45

　50

　单件生产

　30~50

　50

　<200

　另行规定

　另行规定

　另行规定

　由任务书知上方小孔及底座上两小孔过小不予铸出,则铸件图样如下

　 其主要用来承受径向载荷,使用简单不需要安装轴承,且轴瓦内表面不承担载荷的部分开有油槽,这样润滑油可以通过油孔和油沟进入间隙,起到润滑保养作用｡由于其经常处于压应力和摩擦状态,故要求能抗压和耐磨损｡通过查找《金属成型工艺设计》表2—2,比较分析得到:灰铸铁有良好的耐磨性,液态流动性好,凝固收缩性小,抗压强度高,吸震性好,使用时有充分的强度和刚性,能够满足且适合滑动轴承座工作要求,而且价格适宜,故选择灰铸铁作为铸件材料｡

　二.铸件工艺方案设计

　2-1)铸造种类选择及确定材料牌号

　分析:滑动轴承支座内部结构简单,主要由内腔和小孔等组成,外表面形状相对复杂,但无特殊表面质量要求;从尺寸上来讲,属于较小尺寸造型;由于选用了灰铸铁材料且生产批量不大,技术要求不太高,综合分析考虑选用砂型铸造成型,铸型种类为湿型,采用手工分模,这样在满足要求的同时,操作灵活,工艺装备简单,成本低,生产率高,必要时易于采用机械自动化操作｡

　零件的技术要求:

　零件在铸造方面的技术要求铸后经过时效处理避免缩孔､缩

　松､夹杂等缺陷行时铸件的下底座面是机加工基准面､上圆柱内表

　面为加工面在铸造时不允许有气孔､砂眼､渣孔等缺陷｡

　 选材的合理性:

　支墩轴套选用的材料是HT250为灰铸铁,便于加工和铸造,灰铸铁铸件的壁厚不应太薄边角处应适当加厚防止出现白口组织使该处既硬又难于加工｡因为此铸件只用作支承要求能够抗压即可选择材料HT250可以满足要求｡

　查表2--3得灰铁铸件100~200mm的轮廓尺寸下最小允许壁厚为5~6mm｡由零件图可知零件中不存在壁厚小于设计要求的结构在设计过程中也没有出现壁厚小于最小壁厚要求的情况｡

　 2-2)分型方案的筛选

　 分型面选择时,应在保证铸件质量的前提下,尽量简化工艺过程,对于质量要求不高的外形复杂小批铸件讲,更应来先选择分型面,节省更多的人力物力,由于滑动轴承座分型结构明显,具有垂直分型面,可以选择以下2种:

　A如图1

　 选择分型面a--a,此分型面平直,大部分铸型位于下沙箱,便于起模,下芯,提高铸件尺寸精度和生产效率,且只有一个分型面,便于浇铸时铸型填充,其他不合理分型方案不再一一列举,无怪乎不能满足分型原则,分型方式对铸件成型精度等影响较大｡因此选用方案b--b分型｡

　B.如图2:

　将轴承座的一个对称面b--b(轴承座对称中心线)作为分型面｡这种分型方法思路简单,还有在零件的垂直轴线上,､仅有两箱造型,便于起模､下芯和检验且分模面与分型面一致,符合了最大截面原则,符合了厚大断面处向上原则,大而薄表面向下原则--铸件上大面积平直表面或薄壁部分,在浇注时应放在铸型的下部,因此选择轴向分型方案较好｡

　2-3)确定浇铸位置及造型方法

　铸造位置确定及浇注口选择;由于该构件有多个面,因此将其中较大的面朝下放,并对向上的表面采用增加加工余量等措施保证质量,由大而薄表面向下原则,滑动轴承座的大面积平直表面或薄壁部分,在浇铸时应放在铸型下部,并尽量让加固肋板垂直,防止出现浇铸不足,冷隔等缺陷;由厚大断面处向上原则,应将滚动轴承座厚大断面两端放在上下面,这样有利于放置冒口和冷铁补缩｡浇注口选择应符合铸件凝固方式及特点,保证铸型填充及铸件质量,尽量选取有利浇注位置,分析此结构及造型位置,选用圆筒右上方为浇注口和左上方(需两个或以上铸口)从而避免直浇对铸件造成冲击,而且有利于型芯排气,落砂和检验等｡

　造型方法选择｡造型是砂型铸件的基本工序,通常按照紧沙和起模方法不同,可分为手工造型,机器造型和手工造芯三类｡由于此种铸件生产批量小,结构较简单,因此选择手工造型和手工造芯｡由于铸件模样为一体,分型面平直,铸型由左右两型组成,故选择整形两箱造型,其造型方法简单,操作方便灵活,不会产生错箱｡由于滑动轴承座有一个圆面截型,宜选择对开式芯盒制芯,其砂芯尺寸较准确｡

　三.铸件工艺参数确定

　 3-1)加工余量

　根据铸件结构尺寸及造型方法,铸造材料等因素综合考虑,查找(GB/T6414-1999,GB/T6416-1999)灰铸铁造型材料为湿砂型,

　 造型材料

　 单件､小批量生产铸件尺寸公差等级与配套加工余量等级

　铸钢

　灰铸铁

　球墨铸铁

　可锻铸铁

　铜合金

　轻金属合金

　干湿型砂

　(15-13)/J

　(15-13)/H

　(15-13)/H

　(15-13)/H

　(15-13)/H

　(13-11)/H

　自硬砂

　(14-12)/J

　(13-11)/H

　(13-11)/H

　(13-11)/H

　(12-10)/H

　(12-10)/H

　铸件尺寸公差等级与配套加工余量等级(CT/MA)为(15-13)/H,CT选定为14 /H;再由GB/T6416-1999可以查得相应的加工余量数值为7.5mm;据GB/T6414-1999可得公差等级CT为14时,基本尺寸在40-63mm之间时,公差数值为10mm;基本尺寸在65-100mm之间时,公差数值为11mm;基本尺寸在100-160mm之间时,公差数值为12mm｡由铸件基本尺寸60mm,100mm,65mm知 ,滑动轴承座铸件的尺寸公差为:60+5,100+5.5,65+5.5

　 3-2)起模斜度及圆角确定

　 滑动轴承座的测量面高度在55-65mm之间,查找《金属成型工艺设计》教材

　侧量面高度

　金属摸样

　木模样

　宽度a/mm

　斜度a/(°)

　宽度a/mm

　斜度a/(°)

　 ≤20

　0.5~1.0

　1°30′~3°

　0.5~1.0

　-

　20~50

　0.5~1.2

　0°45′~2°

　1.0~1.5

　1°30′~2°30′

　50~100

　1.0~1.5

　0°45′~1°

　1.5~2.0

　1°~1°30′

　 100~200

　1.5~2.0

　0°30′~0°45′

　2.0~2.5

　0°45′~1°

　 200~300

　2.0~3.0

　0°20′~0°45′

　2.5~3.5

　0°30′~0°45′

　 300~500

　2.5~4.0

　0°20′~0°30′

　3.5~4.5

　0°30′~0°45′

　 500~800

　3.5~6.0

　0°20′~0°30′

　4.5~5.5

　0°20′~0°30′

　 800~1200

　4.0~6.0

　0°15′~0°20′

　5.5~6.5

　0°20′

　 1200~1600

　-

　 -

　7.0~8.0

　0°20′

　 1600~2000

　-

　 -

　8.0~9.0

　0°20′

　 2000~2500

　-

　 -

　9.0~10.0

　0°15′

　 >2500

　-

　 -

　10.0~11.0

　0°15′

　 由表中数值宽度a在1.0-1.5mm之间选取,斜度在1°-1.5°之间,因此综合考虑取起模斜度为1.5°,宽度为1mm,未标注处垂直起模斜度为1.0°｡由上下面相交壁厚为14.5mm,13.5mm查表可知应在1/3-1/6范围内,此处圆角选为5mm｡

　3-3)收缩量选择

　由铸造材料灰铸铁可知,其收缩量在0.7%-1.0%之间,在单件或小批量生产时取上限,故收缩量选为1.0%.

　 3-4)型芯及型芯头选择

　 滑动轴承座内腔成圆柱形孔,由分型方式可知,采用垂直型芯,有利于稳固定位,排气和落砂,由基本尺寸知,型芯长度为65mm,由表查得下型芯高度H1值为25-30mm,确定为25mm;上型芯值为15mm,芯头间隙为0.5-1.5mm,定为1.0mm;下芯头斜度5°-10°选为7°,上芯头斜度6°-15°选择10°

　 浇注系统的设置: 由于该构件有多个面,,对向上的表面采用增加加工余量等措施保证质量,由大而薄表面向下原则,滑动轴承座的大面积平直表面或薄壁部分,在浇铸时应放在铸型下部,并尽量让加固肋板垂直,防止出现浇铸不足,冷隔等缺陷;应将滚动轴承座厚大断面两端放在上下面,这样有利于放置冒口和冷铁补缩｡浇注口选择应符合铸件凝固方式及特点,保证铸型填充及铸件质量,尽量选取有利浇注位置,分析此结构及造型位置,选用上型面开设浇口杯,从而避免直浇对铸件造成冲击,而且有利于型芯排气,落砂和检验等｡

　五.主要参考资料

　王爱珍

　 机械工程材料

　北京航空航天大学出版社

　2009年2月

　王爱珍 金属成型工艺设计

　北京航空航天大学出版社

　2009年5月

　王爱珍

　热加工工艺基础

　 北京航空航天大学出版社

　2009年2月

　六.课程设计总结

　通过本次课程设计,我对铸造设计方案拟定到分析设计的基本过程有了较为全面的了解｡对铸造设计的步骤､思路等有一定的认识和领悟｡这是一个极其重要的过程,需要耐心和技能相配合｡在课程设计过程中,我按照规定的程序进行,先针对铸件零件进行分析,先后查看《机械工程材料》,《热加工工艺基础》及《金属成型工艺设计》等书籍,收集､调查了有关资料,然后进入草案阶段,其间与教课老师刘教授进行沟通,然后进行几次方案的讨论､修改,最后定案,进行正式图规划阶段｡设计方案确定后,最后进行铸造工艺图和铸件图绘制设计｡完成全部课程设计｡在此对两周来老师的耐心解答及分析表示深深的感谢!

　xx年-XX月-XX日

　设计人:XXX