毕业(设计)论文开题报告熔模铸造.doc

南 昌 工 程 学 院 10 级毕业（设计）论文开题报告 机械与电气工程学院 系（院) 材料成型及控制工程 专业 南 昌 工 程 学 院 教 务 处 订 制 题目：导向器体精密铸件蜡模模具设计及其成型工艺一、选题的依据及课题的意义 熔模铸造又称熔模精密铸造，是一种净行成型工艺。它是用可熔（溶）行一次模样和型芯使铸件成型的铸造方法。其可生产的各种合金精密、复杂、接近于零件最后形状的件，适与中小型精密铸件。随经济社会发展，制造行业迅速发展，不断提出新的要求，为了顺应我国机械工业、航空工业，以及满足国防工业的有关需求，熔模铸造随之发展起来，并从有余量发展到无余量熔模精密铸造。无余量熔模铸造显现出特有的优势，它有效地降低材料、制造和维修成本，缩短产品研制周期，延长使用寿命，提高整体性能，而且适合大批量生产或小批量生产各种结构、形状复杂的铸件，尺寸精度高，表面粗糙度小，合金材料不受限制，因此应用十分广泛。二、研究概况及发展趋势综述 2.1 熔模精铸的发展历史 熔模铸造是以最终产品为模型，通过压型将可熔（溶）蜡模制成产品模型并组成模组，然后再模组表面涂上多成耐火材料，待干燥固化后将多余的涂料倒出，将形壳加热固化，使熔（溶）出模料，再将形壳加热固化、干燥。最后浇注金属液，液态在形壳中凝固，将形壳敲碎，去出铸件，清理铸件。这种铸造工艺可以生产出精密复杂、接近于产品最后形状、可不加工或很少加工就可直接使用的金属零部件或精美工艺品，所以，它是一种近净形的金属液态成形工艺。 2.2 国外熔模精密铸造技术起步和发展 2O世纪的第二次世界大战期间，由于战争对武器的需求，极大地推动了西方军事工业的发展，许多新技术、新工艺应用于军事工业西方国家在战后至70年代时期，作为航空工业和机械工业等基础支撑的熔模精密铸造技术发展很快，在尺寸公差上已从“有余量”发展到“无余量铸造出来的零件尺寸精度高，表面光洁度好例如，英国罗尔斯、罗伊斯(Rolls Royce)公司精密铸造的涡轮叶片其型面尺寸公差一般为0127 mm，局部尺寸精度为005 mm 美国密士科(Misco)公司的铸件尺寸在625 mm 以下的，其公差为010 mm L180年代至20世纪末，以美国为首的西方国家在军事工业上又获得了新的发展例如英国与阿根廷两国之间马尔维拉斯群岛战争中使用的“飞鱼”导弹，美国与伊拉克两国之间两次海湾战争、以及前南斯拉夫科索沃战争中使用的“战斧”巡航导弹等武器系统大获成功，作为航空工业和机械工业等基础支撑的熔模精密铸造技术在其中发挥了不小的作用2.3 我国熔模精密铸造技术的起步和发展2.3.1我国熔模精密铸造技术的起步我国熔模精密铸造技术的起步是从70年代末、80年代初开始的为了发展我国的机械工业、航空工业，以及满足国防工业的有关需求，我国在70年代至80年代先后从西方国家引进了数条熔模精密铸造生产线，如沈阳航空发动机公司、西安航空发动机公司、贵阳航空发动机公司、南昌航空发动机公司等，为我国的熔模精密铸造技术的起步和发展奠定了基础，同时在引进的基础上，开始了全面的技术消化、吸收和发展(1)模具的设计、制造为了得到高尺寸精度、高表面光洁度的熔模精密铸件，首先要设计、制造高尺寸精度、高表面光洁度的模具，然后才能得到高尺寸精度、高表面光洁度的蜡模，以至最后得到高尺寸精度、高表面光洁度的铸件。熔模精密铸造模具的设计、制造是一个重要的工艺环节。我国熔模精密铸造所用模具的尺寸精度、表面光洁度一般可达003 mm002 mm， 8(08m) 9 LlJ(04 m)；更高时可达001 mm 0005 mm， 9(04m) 10 L1(02 m)制造模具所用的设备有相当数量为进口设备(2)模料的国产化。熔模精密铸造所用模料的共同特点要求是体积膨胀小、收缩小，熔模尺寸稳定，表面光洁。熔模精密铸造与熔模精密铸造所用的模料是相互联系、又相互区别的，熔模精密铸造所用的模料是在熔模精密铸造所用模料的基础上不断发展、改进和提高而来；但是熔模精密铸造所用模料的熔点和热稳定性、热膨胀和收缩特性、流动性和成型性、强度和表面硬度、涂挂性、以及模料的灰分要远远优于熔模精密铸造所用的模料。熔模精密铸造模料所用的原材料多为中高温，以及分子链较大的一些蜡料，如微晶蜡、巴西蜡，以及树脂、松香等20世纪80年代至90年代，在国家有关部门的组织协调下，设立了熔模精密铸造所用模料和耐火材料国产化的课题研究。我国铸造界的科技工作者借鉴国外的科技成果，结合我国资源的具体情况设计、研发出了许多具有中国特色的熔模精密铸造模料我国熔模精密铸造所用模料的技术参数目前基本接近和达到了世界的先进水平，模料的收缩率可达05 ，灰分O05 1,2-I(3)型壳我国机械工业熔模精密铸造的型壳，多采用水玻璃作为粘结剂、石英砂为耐火材料；熔模精密铸造的型壳，则采用硅溶胶和硅酸乙脂作为粘结剂，刚玉砂、高岭土等为耐火材料，在材料的选用上有较大的不同2O世纪8O年代末至9O年代初，清华大学、西北工业大学、沈阳铸造工艺研究所等高校院所与沈阳、西安、贵阳等地的航空发动机公司进行了合作，针对该技术的某些环节开展了研究在相关课题成果的指导下，熔模精密铸造型壳所用的粘结剂和耐火材料100 可以国产化，基本上达到当今世界水平(4)压蜡设备和熔炼设备。压蜡设备的好坏，对无余量熔模精密铸造的铸件质量有举足轻重的作用无余量熔模精密铸造所用的压蜡设备多从英国、法国和德国等国家进口得到其合模力可达到140 kgcm ，注射压力可达60 kgcm 熔炼设备关系着无余量熔模精密铸造铸件的冶金质量和力学性能，我国所用的熔炼设备大多数由英国、法国、德国和美国进口而来，有少量国产设备。典型熔炼设备有真空熔炼定向结晶炉、两室真空熔炼炉、大气熔炼翻转炉、六出口陪烧烘烤炉等06l。2.3.2我国熔模精密铸造技术的发展 经历了3O多年的时间，在航空工业和广大铸造工作者的共同努力下，我国的熔模精密铸造技术从无到有、从小到大，从低级到高级，具有了相当的规模和水平，现在已广泛应用于航空、航天、航海、武器、仪表等工业领域，为我国的国防、经济建设，以及相应工业的技术进步、上档升级作出了贡献。目前，我国可以开展熔模精密铸造的地方有沈阳、西安、贵阳、南昌、成都、北京、上海等，其中沈阳、西安、贵阳、成都开展得好一些，基本上可以代表我国的技术水平近1O余年来，我国的航空工业与世界航空工业开展了较多的技、工、贸合作，例如西安与英国罗尔斯、罗伊斯公司，上海与美国原麦道公司，成都与美国波音公司等，这从一定程度上推动了我国无余量熔模精密铸造技术的进步和发展。我国无余量熔模精密铸造产品从此进入了国际市场，一些产品甚至进入了国际顶级市场。我国的熔模精铸技术与达发国家相比存在的差距、问题和需要改进的方向2.4.1 熔模精铸跟发达国家的差距 我国熔模精密铸造技术从总体上讲，与世界水平仍然存在一定差距进入21世纪的2005和2006年，西安、贵阳等地航空企业仍然从国外引进了一定数量的、核心的机电设备用于该技术生产线的装备；据了解，引进的装备中大部分为西方2O世纪80至9O年代的设备另外，我国7O年代从英国引进的某航空发动机技术经历了2O来年才完成基于我国该技术的具体情况，笔者初步估计，我国熔模精密铸造的技术水平大概相当于西方国家2O世纪8O年代至9O年代的水平，与发达国家还存在10,-+20年的差距具体说来，差距主要体现在设备制造和冶金技术上。主要设备国内不能生产制造，依靠西方国家进口才能解决；部分设备既使国内能够生产制造，但是存在着技术参数达不到要求、制造精度不够、可靠性不够等问题。冶金技术存在着一定差距，例如相同材质的铸件其内部组织晶粒大小、夹杂物种类和形态不同，在使用过程中表现为寿命短、易损坏等现象其余的模具设计、铸造工艺设计，熔模模料，耐火材料等工艺环节接近和基本达到国际水平2.4.2 熔模精密铸造技术存在的问题我国熔模精密铸造技术与世界先进国家比较，主要存在技术装备严重依赖西方国家，蜡模模料部分依赖国外进口，冶金质量有待提高等问题无论从模具的机械加工制造设备、蜡模的压制设备(压蜡机)、还是真空熔炼设备、真空定向结晶设备等等，均严重依赖进口设备如沈阳航空发动机有限公司(410厂)西安航空发动机有限公司(430厂)、成都航空发动机有限公司(420厂)、贵阳航空发动机有限公司(170厂)均有大量的2O世纪7O年代或8O年代从国外进口的压蜡机、两室真空熔炼浇注炉、真空定向结晶炉等技术含量高的设备 在我国部分航空发动机公司的熔模精密铸造生产线上，国外进口设备要占到2O- - 30 ，甚至更高，而且都是生产线上的关键和重要设备更有甚者，7O年代初从美国进口的快速大气熔炼翻转炉在西安航空发动机有限公司仍然能够很好的使用；而8O年代、9O年代国产的部分熔炼设备在西安航空发动机有限公司、成都航空发动机有限公司、沈阳航空发动机有限公司却处于瘫痪状态。对我国的熔模精密铸造技术具有一定的了解和认识进入21世纪后，我国部分顶级航空发动机公司熔模精密铸造生产线的关键、核心设备仍然依赖国外进口，没有得到根本的改变例如，西安航空发动机有限公司、贵阳航空发动机有限公司仍然从美国、英国和德国等国家进口设备。熔模精密铸造所采用的蜡模模料是获得高质量铸件的关键因素之一。我国熔模精密铸造所采用的部分高质量蜡料如蜂蜡、微晶蜡等需要进口1国产蜡料目前不能替代，主要是国产蜡料压制的蜡模不能达到国外蜡料压制蜡模那样的像塑料件的综合性能。熔模精密铸造还存在冶金技术和质量的一些问题如国产铸件和进口铸件比较，国产铸件的内部夹杂较大和较集中，而进口铸件的内部夹杂较小和较分散2.4.3 我国熔模精密铸造技术改进的方向 熔模精密铸造是技术密集、资金密集、设备密集的行业，换句话说就是高技术行业我国的无余量熔模精密铸造技术要向世界看齐，赶上世界先进水平，笔者以为主要应该在以下三个方面加快工作和努力一是国家装备业的发展和进步古人云：工欲善其事，必先利其器国产设备主要应该在技术水平的提高和技术创新上，设备的可靠性等方面下工夫第一步是向进口设备靠拢，接近或达到国外设备的技术性能参数和水平，第二步是设备寿命和可靠性要大幅度的提高；第三步才应该是技术创新和超越从目前情况来看，国产设备要达到进口设备水平并进而取代进口设备估计没有10,-,20年是办不到的二是加快国产蜡料的研制和开发国内高校、研究院所应该加强和厂家技术研发的战略合作，申请国家有关部门投入足够的基础研发经费，加快国产蜡料和蜡料替代物的研制和开发三是加快合金材料冶金质量的基础研究国内高校、研究院所应该对该领域的共性问题、常见问题、顽症问题等开展基础研究，延长无余量熔模精密铸件的寿命，进而提高铸件的可靠性，大幅度地提高铸件的工业质量。三、研究内容及实验方案 研究内容： 1、导向器体精密铸件蜡模模具设计； 2、铸件成型工艺 实验方案： 1、根据产品二维图纸制作三维造型并得到CAD二维图； 2、查阅资料确定其生产工艺和流程； 3、根据毛坯图和生产工艺，确定模型型腔的放缩比例； 4、设计出完整蜡模工艺、脱蜡、烧焙、浇注系统的成套模具； 5、根据产品检验模具。四、目标、主要特色及工作进度目标：确定导向器体精密铸造模具设计和生产工艺。主要特色：熔模铸造是一种尽形铸造技术，其生产铸件可为各种金属的精密、复杂、接近与零件最后形状的件，可不经过加工直接使用或少加工使用。本设计的产品通过软件三维造型获得二维造型，根据三维可以直接测量数据，方便快捷了解产品参数，提高产品从设计到工业化生产的效率，节约大量的时间和成本，让企业快速抢占市场，节约大量时间和成本。工作进度：第12周 查阅相关文献资料，读毛坯图，对零件进行三维构造图、工程图纸第 3 周 完成零部件分析，了解蜡模模具特点和制造工艺并确定工艺参数第45周 制定完整的方案并给老师审核，老