滑动轴承座铸造工艺设计.docx

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滑动轴承座铸造工艺设计

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：

机械设计制造及其自动化

班级：

10机电3班

学号：

指导教师：

张保丰

课题完成时间：

2010/5/18至2010/5/31

黄河科技学院课程设计任务书

工学院机械系机械设计制造及其自动化专业2010级3班

学号姓名指导教师张保丰

题目:

滑动轴承座铸造工艺设计

课程:

热加工工艺课程设计

课程设计时间：

5月18日至5月31日共2周

课程设计工作内容与基本要求（已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料）（纸张不够可加页）

1．已知技术参数：

滑动轴承座零件图

2．设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等）：

1.设计任务

（1）选择零件的铸型种类，并选择零件的材料牌号。

（2）分析零件的结构，找出几种分型方案，并分别用符号标出。

（3）从保证质量和简化工艺两方面进行分析比较，选出最佳分型方案，标出浇注位置和造型方法。

（4）画出零件的铸造工艺图（图上标出最佳浇注位置与分型面位置、画出机加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及型芯头，图下注明收缩量）。

（5）绘制出铸件图。

2.设计要求

（1）设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用三号图纸出图。

（2）按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书（不少于3000字）。

3．工作计划（进程安排）

熟悉设计题目，查阅资料，做准备工作1天

确定铸造工艺方案1天

工艺设计和工艺计算2天

绘制铸件铸造工艺图1天

确定铸件铸造工艺步骤2天

编写设计说明书3天

答辩1天

4．主要参考资料

《热加工工艺基础》、《工程材料及成形技术基础》、《机械设计手册》

系主任审批意见：

审批人签名：

滑动轴承座铸造工艺设计

摘要

砂型铸造在机械制造业中占有非常重要的地位,不受质量、尺寸、材料种类及生产批量的限制。

而用于装轴瓦的部分总称壳件，其上半部称为轴承盖，下半部称为滑动轴承座。

本次对滑动轴承座进行设计。

滑动轴承座大多用铸铁制造，材料为HT200或ZG200～ZG400，承受载荷大的采用铸钢或钢板焊接结构。

广泛应用于冶金，矿山，输送系统，环保设备等。

滑动轴承座在铸造过程中有严格的技术要求。

本文通过对滑动轴承座的研究，得出滑动轴承座的铸造工艺。

关键词：

砂型铸造，技术要求，铸造工艺

摘要

第1章绪论······························································1

1.1课程设计的意义·······················································1

1.2设计题目的提出·······················································1

第2章材料的确定························································3

第3章结构工艺分析······················································4

第4章工艺方案的设计····················································5

4.1铸型种类及方法确定···················································5

4.2型芯结构及制造·······················································5

4.3分型面的筛选·························································5

4.4铸造位置及浇注口的确定···············································6

第5章铸件工艺参数确定···················································8

5.1加工余量·····························································8

5.2起模斜度及圆角确定···················································9

5.3收缩量选择··························································10

5.4型芯及型芯头选择····················································10

第6章浇注系统的拟定···················································13

6.1系统作用与结构分析··················································13

6.2横浇道及其结构······················································13

6.3各组元截面尺寸确定··················································13

6.4系统引注位置的选用··················································15

6.5冒口及尺寸确定······················································15

附录·····································································17

总结····································································18

致谢·····································································19

参考文献·································································20

第1章绪论

1.1课程设计的意义

金属热加工加工工艺课程设计是学生学完了热加工工艺基础课程后，对金属热加工工艺过程进一步了解的练习性的教学环节，是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践的能力培养应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。

在课程设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。

应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。

通过课程设计，应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工作设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。

该课程设计是学完本课程之后的一项重要的实践，是我们步入社会的一次深刻的链接，考察了我们独立设计，计算，绘图和分析的能力，同时提高了我们查阅各种设计手册的能力，通过该课程设计我们了解了铸造、锻造、焊接工艺设计的一般步骤，需要用到的一些结构都需要我们认真查阅后绘制到图纸上，通过课程设计我们学会了很多课本上没有的知识。

1.2设计题目的提出

热加工成型技术是机械制造生产过程的重要部分。

机械制造则是将各种原材料经过各种金属毛坯成型、改性、连接等工艺转变为机器的过程。

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，其成型对象是各种铸件，锻件，冲压件和焊件，成型材料包括金属材料、非金属材料和复合材料等。

铸造是生产零件毛培的主要方法之一，尤其对有些脆性金属和合金材料的零件毛培。

铸造几乎不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。

可以生产各种复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯。

而且铸件的形状和大小可以与零件很接近。

铸造工艺是进行铸造工艺设计的重要一环，使整个铸造过程都有据可依，合理的控制铸件成型，从而获得高质量，大批量的合格铸件产品。

滑动轴承座是用来支撑轴承的，始终与传动的方向保持一致，并且保持平衡；,滑动轴承座的概念就是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合。

在工程中应用广。

第2章材料的确定

灰铸铁件主要应用于可铸造壁较薄且形状复杂的铸件。

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，价格适宜。

滑动轴承座主要承受压力，能够满足且适合滑动轴承座工作要求。

因此，选用灰铸铁件。

在灰铸铁中，常用的HT200性能良好，便于加工和铸造，故选HT200做为铸造材料。

第3章结构工艺分析

滑动轴承座主要由上盖，底座，轴瓦组成。

由任务书知上方小孔过小不铸出，铸件图样如图3-1。

滑动轴承座的中心孔距地尺寸为100mm；圆通外径60mm，长65mm；支撑板厚20mm；地板高25mm。

为小型铸件。

主要承受径向载荷，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》比较分析得到：

，故选择灰铸铁HT200作为铸件材料。

图3-1三维形状及零件图

第4章工艺方案的设计

4.1铸型种类及方法确定

铸件按铸型性质不同，可分为砂型铸造、特种铸造和快速成型等方法。

而砂型铸造是以砂型作为造型材料，用人工或机械方法在沙箱内制造出型腔及浇筑系统的铸造方法。

不受铸件质量、尺寸、材料种类及生产批量限制，原料来源广泛、价格低廉，应用最为普遍。

砂型铸造中的湿型铸造比较适用于中小型铸件，对大批量机械化流水线上更为实用。

滑动轴承座在工程中的应用是比较广泛常见的。

滑动轴承支座内部结构简单，主要由内腔和小孔等组成，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。

4.2型芯结构及制造

滑动轴承座零件有一圆柱筒，故型芯应为一圆柱体，其直径应小于40㎜，又型芯比较简单，故采用整体式芯盒制芯的造芯的造芯方法。

4.3分型面的筛选

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来讲，更应先选择分型面，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，可以选择以下几种：

A方案.如图4-1

将轴承座的一个对称面a-a作为分型面。

这种分型方法思路简单，符合了最大截面原则，但是这样不利于内浇铸口引入，浇注口的选择对铸件质量有重要影响。

B方案.如图4-2

选择分型面b-b，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。

根据分型面数量尽量少，尽量平直等原则。

保证铸件的质量，选择方案B。

图4-1

图4-2

4.4铸造位置及浇注口的确定

根据重要表面向下放原则，将滑动轴承座的重要表面放在下面，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如图4-3，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。

图4-3

第5章铸件工艺参数确定

5.1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）表5-1，5-2灰铸铁造型材料为湿砂型，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

表5-1铸件尺寸公差等级与配套用加工余量等级（GB/T6414--1999）

造型材料

单件、小批量生产铸件公差等级与配套加工余量等级（CT/MA）

铸钢

灰铸铁

球墨铸铁

可锻铸铁

铜合金

轻金属合金

干、湿砂型

（15～13）/J

（15～13）/H

（15～13/H

（15～13）/H

自硬砂

（14～12）/J

（13～11）/H

（12～10）/H

铸造工艺方法

成批大量生产铸铁件尺寸公差等级与配套加工余量等级（CT/MA）

铸钢

灰铸铁

球墨铸铁

可锻铸铁

铜合金

锌合金

轻合金

砂型手工造型

（13～11）/J

（13～11）/H

（12～10）/H

（11～9）/H

砂型机器造型

（10～8）/H

（10～8）/G

（9～7）/G

造型材料

单件、小批量生产铸件公差等级与配套加工余量等级（CT/MA）

铸钢

灰铸铁

球墨铸铁

可锻铸铁

铜合金

轻金属合金

薄壁壳型

（10～8）/H

（10～8）/G

（9～7）/G

金属铸型

（9～7）/F

（9～7）/E

（8～6）/F

低压铸型

（9～7）/F

（9～70/F

（9～7）/F

（8～6）/F

压力铸型

（8～6）/D、（6～4）/D

（7～5）/D

熔模铸型

（7～5）/E

（6～4）/E

注：

公差等级适于尺寸>25mm铸件，铸件可提高公差3等级，10～16mm，铸件可提高公差2等级，16～25mm铸件则可提高公差一级。

表5-2灰铸铁件常见基本尺寸及切削加工余量（摘自GB/T6416—1999）

基本尺寸

加工余量数值

160-250

2.0

3.0

2.5

4.0

3.5

5.0

4.5

4.0

5.5

5.0

4.0

6.0

5.0

6.0

4.5

7.0

5.5

8.0

6.0

9.5

7.5

9.5

7.0

7.5

9.0

8.5

注：

表中每栏有二个加工余量数值，上面是单侧加工时的加工余量值；下面是双侧加工时每侧的加工余量值。

单件小批生产，铸件的不同加工表面，允许采用相同的加工余量值。

砂型铸件顶面的加工余量等级比底侧面的等级降一级选用；孔的加工余量等级，可以采用与顶面相同的等级。

5.2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，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。

如图5-1.

图5-1

5.3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%.

5.4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°.

表5-3垂直和水平芯头的尺寸参考数值mm

型芯长度

当心头直径d或边长为下列数值时的下芯头高度H下值

≤30

31～60

61～100

101～150

151～300

301～500

501～700

701～1000

1001～2000

≤30

15～20

31～50

20～25

51～100

25～30

20～25

30～40

40～60

101～150

30～35

25～30

40～60

50～70

151～300

35～45

35～40

35～45

30～40

30～35

40～60

50～70

60～80

301～500

40～60

35～55

35～45

40～60

50～70

80～100

501～700

60～80

45～65

50～70

60～80

80～100

701～1000

70～90

60～80

80～100

1001～2000

100～120

80～100

80～120

芯头高度

由下芯头高度值查得上芯头高度H上值

H下

100

120

150

H上

型芯长度

当芯头直径d或边长为下列数值时的水平芯头直径

≤25

26～50

51～100

151～200

201～300

301～400

401～500

501～700

701～1000

≤100

23～35

30～40

40～50

50～70

60～80

101～200

25～35

30～40

35～45

50～70

60～0

70～0

80～100

201～400

35～45

40～60

60～80

70～90

80～100

90～100

401～600

40～60

50～70

70～90

80～100

90～110

100～120

120～140

130～150

ⅰ601～800

60～80

80～100

90～110

110～120

110～130

130～150

140～160

801～1000

90～110

110～130

120～140

130～150

150～170

第6章浇注系统的拟定

6.1系统作用与结构分析

系统浇注是指砂型中引导金属液流入型腔的通道，一般由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道等组成。

浇口杯承接金属液，并经直浇道流入横浇道，再分配给各内浇道流入型腔，因此各交道形状及截面大小均影响铸件质量.

6.2横浇道及其结构

横浇道除将金属液分配给个各内浇道外，最主要的作用是挡渣，课阻止水平流动中的熔渣进入型腔。

通常为加强其挡渣作用，常采用锯齿形横浇道，稳流式横浇道或带滤网的横浇道。

6.3各组元截面尺寸确定

各组元截面尺寸可根据铸件合金种类、质量、尺寸、壁厚、浇铸时间等，利用简便经验公式求得。

：

生产中最小的内浇道截面积为0.04cm2，直浇道最小直径一般不小于15-18mm。

1内浇道横截面选择扁平梯形如图6-1，其特点是扁平梯形内浇道高度低，熔渣不易进入，广泛用于铸铁件生产。

根据内浇道横截面积S内=1.3cm2，查表6-1“灰铸铁件浇注系统标准值”

a=20mm，b=18mm，c=8mm，内浇道横截面积如下图所示

2横浇道的界面形状选择梯形如图6-2，因为梯形横浇道当渣能力强、开设容易，应用广。

由S横=1.2c㎡，表6-1“灰铸铁件浇注系统标准值”得：

A=12mm，B=6mm，C=14mm。

所以横浇道横截面积如下图所示：

3、直浇道。

直浇道横截面积通常采用圆形如图6-3，由S直=1.4c㎡，查表6-1“灰铸铁件浇注系统标准值”

D=13mm。

所以该轴承座的直浇道的横截面积如下图所示：

图6-1内浇道横截面积图6-2横浇道横截面积图6-3直浇道

表6-1灰铸铁件浇注系统标准值

内浇道尺寸/mm（S内/m㎡）

横浇道尺寸/mm（S横/m㎡

直浇道尺寸/mm（S直/m㎡）

S内

S横

S直

240

230

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