材料成型及控制工程毕业设计论文初稿

摘 要本设计是对支承刀架进行铸造毛坯工艺设计。首先，对设计任务进行分析。根据支承刀架的使用条件、结构特点和生产批量情况，对铸件进行铸造工艺分析，明确零件的结构特点，找出可能存在的结构问题。其次，根据支承刀架结构特点、技术要求、生产要求、生产批量和生产条件选择正确的铸造方法及造型方法。由零件的结构特点，提出多种浇注位置和分型面选择为方案，综合对比分析，选择最为理想的浇注位置及分型面，制定出详细的铸造工艺方案。再次，根据所确定的铸造工艺方案和零件的特点，选择正确的工艺参数，合理设计铸件的砂芯，设计正确的浇注系统并校核，再根据滚圆法结合生产经验设计冒口并校核。最后进行砂箱、芯盒等相关工装设备设计。关键字：砂型铸造；工艺分析；铸造工艺设计；浇注系统 IIAbstractThe design of the valve cylinder casting blank process design.First, according to the conditions of use of parts, structural characteristics and production volume, combined with the existing plant equipment for casting the casting process analysis, clear parts of the structure characteristics, identify possible structural problems.Secondly, according to the structural characteristics of parts, technical requirements, production requirements, production volume, production conditions and modeling casting method selected.By the parts of the structure, this paper proposes a variety of casting and sub-type scheme, comprehensive comparative analysis, select the most ideal location and casting parting, to develop a detailed casting process.Again, according to the casting process and the characteristics of the part, the choice of suitable process parameters, the design of the sand core casting, casting system.Finally, sand box, core box, gating system, riser and cold iron, associated tooling and equipment design.Key words：sand casting；technology analysis；casting technology design；gating sy辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1前言在现代科技进步与铸造业蓬勃发展情况下，不同的铸造方法需要做的铸型准备内容也有所不同。当下应用最为广泛的还是砂型铸造，铸型准备工作主要有造型材料的准备和造型、造芯两大项。砂型铸造中用来造型、造芯的各种原材料称为造型材料，主要有铸造原砂、型砂粘结剂和其他一些辅料，还有由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等。造型材料是根据铸件的要求、金属的性质来选择的，选择合适的原砂、粘结剂和辅料后，再按一定的比例把它们混合，使其成为具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和连续式混砂机。混合化学自硬砂需要用连续式混砂机，其优点是连续混合，混砂速度快。铸造工艺由铸造金属准备、铸型准备和铸件处理三个部分组成。铸造金属是指浇注铸件所用的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，再加入其他金属或非金属元素而组成的合金，通常称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。 在确定好造型方法，准备好造型材料后，根据铸造工艺要求进行造型、造芯。它决定铸件的精度和生产过程的经济效果，在现代化的铸造车间里，造型、造芯都已实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、气冲造型机、无箱射压造型机、冷芯盒制芯机和热芯盒制芯机、覆膜砂制芯机等。铸件浇注完成后，经一定时间冷却从铸型中取出，有浇口、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造时还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。这种工作需要用抛丸机、浇口冒口切割机等来完成。有些铸件有特殊要求，还要进行热处理、整形、防锈处理、粗加工等处理 1。铸造的适用范围很宽，金属种类几乎不受限制，铸出的零件除具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是锻、轧、焊、冲等金属成形方法所做不到的。 铸造生产在不断提高机械化自动化程度同时，将更多地向柔性生产方面发展，以实现不同批量和多品种的生产。铸造产品发展的趋势是使铸件的质量更好，有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。此外，还要开发新的铸造合金，研究刘长福：阀缸铸造工艺设计2冶炼新工艺和新设备，以实现节能减排和恢复自然环境，减少对大气的污染。1 绪论1.1 概述铸造生产是指将液态合金注入铸型中，经过冷却、凝固形成金属产品的方法，简称铸造，所铸出的金属制品称为铸件。铸件绝大多数只能用作毛坯，经过机械加工后才能成为合格的机器零件；少数铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，才可作为成品或零件直接应用到机械设备中。铸造生产具有适用范围广、铸件的尺寸精度高、可制造各种合金铸件、成本低廉等特点。1.2 国内铸造行业的现状及发展趋势铸造是国民经济中的基础产业，在制造业中占有重要地位，在汽车、机床、航空、航天、国防以及人们的日常生活中的用品都需要铸件。因此，铸造业的发展程度标志着一个国家的生产实力。有资料表明，我国铸造生产中，材料和能源的投人之比可占到产值的 55%到 70%。我国铸件总产量到 2009 年底已连续 10 年居世界首位。从 2000 年到 2009 年的 10 年间，我国铸件产量以平均每年 10.9%的速度增加，我国 2009 年铸件总产量已达 3530 万吨，铸造厂点近 3 万家，从业人员约 200 万人 2，在国际市场中也具备了一定的竞争能力。我国在大量引进国外的先进技术和设备后,加强自主技术的开发,中国的铸造技术取得了明显的进展 34,主要体现在造型材料、铸造工艺、铸造设备、铸造合金材料、熔炼以及计算机等新技术在铸造中的应用等。我国的铸造行业经过近些年的发展,逐渐在各地区形成了以铸造产业为核心的铸造产业集群 5。铸造行业也成为了当地的支柱性行业,如机械、冶金、汽车、建筑等的配套行业,呈现明显的地区性特征。我国铸造行业的地理分布主要分布在辽宁省、山东省、珠江三角洲、长江三角洲和山西省 5 个区域,我国大约一半的铸件产自这 5 个区 6。中国已是铸造大国,但远非铸造强国 7。首先，我国的铸件质量与发达国家相比有较大差距。铸件尺寸精度普遍低 12 级，表面粗糙度差 12 级，铸件壁厚也厚得多。中国的铸件材料仍以灰铸铁为主，约占铸件总产量的 61.9%，球墨铸铁占 16.7%，远低于世界辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3平均值 20%，远低于日本(30.8%) 、美国(29.6%) 。中国合金钢在铸钢件中的比例为 25%，国外先进水平为 42%60%。中国有色金属铸件为 7.9%，国外先进水平为 11% 20%8。其次，我国铸造行业铸造成本比其他国家相对较低,但生产率却只有每人每年 20 t,远远美国的 133 t 和日本的 140.85 t。此外，材料成分、组织和性能的一致性、稳定性也与发达国家存在较大差距 9。综上所述，我国必须克服现实的能源、资源、人才瓶颈和环境问题的困扰，才能从铸造大国转型为铸造强国。因此，必须研究开发高新技术以提升铸件质量和铸造企业的实力，改变铸上技术含量不高、价格低廉的现状 10。要扶持一批能带动中国铸件出口的铸造企业，使之成为具有国际竞争力的龙头企业。1）大力支持企业、研究机构或学校研究铸造新工艺、新材料、新设备。企业应与研究机构学校等开展深度合作，使生产实践与理论研究更好的结合，共同研究铸造新工艺、新材料、新设备。2）开发新型、环保原辅材料。大力开发旧砂重复利用新技术，环保型砂处理及再生技术；研究清洁无毒的原辅材料并推广使用，使用无毒无味的变质剂、精炼剂、粘结剂，开发环保型砂芯无机粘结剂；用湿型砂无毒无污染粉料光洁剂代替煤粉等；发展循环经济，以“减量化、再利用、再循环”为行业准则（3R 原则） ，走集约化清洁生产之路。3）改善车间环境。铸造行业对环境产生的污染严重，同时工人工作的车间条件也非常恶劣。因此，应加大管理力度，使技术得到改造、设备进行升级。4）注重自主创新。调整铸造企业结构，进行专业化生产，实现地域化聚集，发展壮大龙头企业，使中小企业围绕龙头企业形成产业链。在集聚企业、产品的同时，还要实现信息的集聚、人才的集聚、技术的集聚，甚至竞争的集聚，产生规模效应。要合理地购买技术、设备和产品，加强自主创新，生产更多满足国民经济和国防安全的高质量铸件，并融入新材料的研究，具有国际竞争力。1.3 发达国家铸造业现状及发展趋势近些年来，全世界铸造业持续增长。巴西铸件产量增长最快，达到 25.8%。而发达国家的铸件增长率普遍较低。自 2000 年以来，美国铸件产量已经退居到第 2 位。2004 年美国铸件总产量为 1231 万 t，其中灰铁件占 35%、球铁件占 33%、铸钢件占 8.4%、铝合金刘长福：阀缸铸造工艺设计4件占 16%。从需求上看，球铁铸件和铝铸件的需求有所增长。2003 年进口铸件占总需求的 15%，进口铸件的价格比美国国内低 20%50%11。近年来由于铸造环保要求高、能源消耗大、劳动力昂贵等因素，导致美国大型汽车公司生产普通汽车铸件的铸造厂纷纷关闭，逐步将铸件的生产转向发展中国家，如中国、印度、墨西哥、巴西等。总体上，发达国家的铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料的商品化系列化供应已形成。生产普遍实现了机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉，普遍使用铸造焦，冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达 0.01%以下；熔炼合金钢精炼多用 AOD、VOD 等设备，使钢液中 H、O、N 达到几个或几十个 10-6 的水平。在重要的铸件生产中，对材质要求很高，通过采用先进的无损检测技术来有效控制铸件的质量。大多采用液态金属过滤技术，过滤器能适应钴基、镍基合金及不锈钢液的高温的过滤。过滤后可使钢铸件射线探伤 A 级合格率提高 13%，铝镁合金经过滤，抗拉强度提高 50%、伸长率提高 100%以上 12。大量应用了合金包芯线处理技术，使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺更稳定、合金元素收得率高、无污染的处理过程，实现了计算机机自动化控制。铝基复合材料被广泛重视并日益转向工业规模化应用，其优越性能可满足汽车驱动杆、缸体、缸套、活塞、连杆等各种重要部件的制作，并已在高级赛车上应用；在汽车向轻量化发展的进程中，用镁合金材料制作各种重要汽车部件的量已仅次于铝合金。在大批量中小铸件的生产中，普遍采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺，通过采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统进行砂处理，通过采用树脂砂、温芯盒法和冷芯盒法制芯工艺制芯 13。熔模铸造的制壳工艺普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂。铸铝缸体、缸盖用自动化压铸机生产，已经建成多条铁基合金低压铸造生产线 14。特种铸钢件用差压铸造生产。所生产的各种口径的离心球墨铸铁管占铸铁管总量 95%以上，球铁管占球铁年产量 30%50%。铸造生产全过程中从严执行技术标准，铸件废品率仅为 2%5%；标准更新快（标龄 45 年） ；普遍进行 ISO9000、ISO14000 等认证 15。开发使用互联网技术，纷纷建立自己的主页、站点。铸造业的电子商务、远程设计辽宁工程技术大学毕业设计（论文）5与制造、虚拟铸造工厂通过使用身临其境的虚拟环境系统，可以学习通过多媒体先进的产品技术和体验的技巧和诀窍通过虚拟技术实现，这些新技术都在飞速发展。我国铸造业作为世界铸造产业之林中一支重要的力量，在世界上的影响力还相当的微弱，中国市场无法容纳国内铸造产业庞大的生产能力，因此，我国铸造产业必须 要到世界市场中寻求发展空间。业内相关专家表示，国内铸造产业必需要走向世界才能更好的发展，必须要加快实施铸造产业走出去战略。我国自改革开放以来,铸造业的发展有十分大的变化，包括技术水平、质量、服务等方面.我国的铸件质量显著有所提高。主要表现在在铸件生产过程中产生的废品相比以前下降了很多；然后是是很多种铸件的精度(几何精度、尺寸精度)表面粗糙、度力学性能等达到了国际水平。铸造企业已经拥有能力在我国及外国展览会上展出自己的铸件,并获得较高认可。除此之外，我国铸造技术大大提高，已经可以和国外发达国家相匹敌.改革开放以来，原来许多企业采用砂型铸造工艺，而现在已经开始向数控化、自动化、智能化、机械化的方向挺进。我国是铸造大国，我国要转型为铸造强国必须克服资源、能源、人才和环境问题，追求高效、优质、环保等方向。所以，必须利用高新技术提升铸件质量,改变中国铸件在国际市场上技术含量不高，价格低廉的状况。目前，我国铸造行业正在面临着良好的发展机遇。一是是我国经济的高速发展使得我国各领域也都进入高速发展状态;然后是经济全球化导致各个国家铸造业都发展的很成熟，带动了我国进入全球化。中国加入世界贸易组织后，必将从中受益匪浅，学到了先进的科学技术，管理方法等。这些机遇给中国铸造行业实现由铸造大国转向铸造强国的转变提供了极好的机会。铸造业也将向着下面的方向发展。刘长福：阀缸铸造工艺设计61.4 本课题的研究内容本次毕业设计的题目是：支承刀架铸造工艺设计。经过查阅了相关论文和书籍后，分析设计任务，审视阀缸零件图，对零件铸造工艺性进行了分析，进行铸造工艺设计以及铸造工艺装备设计。首先，要确定零件图上零件的结构、尺寸是否正确，是否符合铸造工艺性的要求，接下来选择正确的浇注位置，分型面以及造型、造芯的方法；其次，选择正确的铸造工艺参数以及合理的设计砂芯，还要进行浇注系统以及冒口的设计；最后，还要正确的选择设计铸造工艺装备。对工艺设计图及设计方案进行一定的改进，使设计更合理规范，更符合实际生产条件，并减少和避免铸件缺陷，从而提高铸件质量和工作性能。辽宁工程技术大学毕业设计（论文）72 设计任务分析2.1 审图及零件的技术要求1) 审阅零件图零件名称：支承刀架零件材料：铸钢生产批量：单件生产铸件质量：15kg2) 零件的技术要求技术要求：1、支承刀架重量 15Kg，重量偏差小于 0.1kg2、25D7 槽5 面对 A 面的平行度及等高度允差 0.05mm 测量长度不小于 85mm3、16D4 孔的同心度允差 0.03mm4、20D4