发动机固定支架(A130112J-X0100)铸造工艺设计评审

1、丹传汽车传动轴有限公司DanchuanAutomobileTransmissionShafeCO.Ltd发动机固定支架（A130112J-X0100）铸造工艺设计评审精铸厂技术室2013.1.28小组成员名单及任务分配王家忠：牵头并参与工艺设计评审和图纸的校对工作；徐 洋：负责铸造工艺设计并利用华铸CAE软件进行铸造工艺模拟分析；刘安升：负责图纸的转换设计（3D图、产品图）并输出；许 飞：负责工艺图的设计并输出；李堰武：负责毛坯图的设计并输出；各成员之间的工作是紧密联系和相互配合的。1.铸造工艺分析1.1读图此次所需铸造的是一种固定乘用车发动机的支架。因为是乘用车上的产品，所以综合性能要求较高

2、，属安保件，外观要求舒适美观。铸件材质为ZGD410-700 I，属于低合金结构钢I类零件,零件净重1.15Kg（3D数模计算的理论重量），其最大轮廓尺寸12593.563，属中小件，大部分均匀壁厚8mm，联结结构过渡合理，3-25的圆属分散热节位置，右视图中“此处沿圆周方向壁厚差不大于0.4mm”（孔是10.3+0.1 0）并是机加工基准，主视图中毛坯应保证平行度要求，符合特种铸造要求，可以进行精密铸造工艺设计。采用全自动压蜡机模具（SWZ15II-1A）制模大批量生产。需加工的部位有：（1）扩孔10.3+0.1 0（加工基准B），表面粗糙度Ra6.3； （2）钻、铰孔8.5+0.2 0 (

3、)，表面粗糙度Ra6.3； （3）钻、铰孔2-10.5+0.2 0 ()，表面粗糙度Ra6.3； （4）铣3-24凸台端面（基准面A），表面粗糙度Ra3.2（5），铣18凸台端面（）表面粗糙度Ra3.2； （6），铣3-25圆柱端面（）表面粗糙度Ra6.3； （7）钻孔3-10.5 ()并倒角，表面粗糙度Ra3.2；（8）攻丝（螺纹）3-M12，表面粗糙度Ra6.3；其余为不加工面。设计时考虑加工余量，非加工面由铸造工艺保证表面质量。据3D数模计算，铸件约重1.27Kg。1.2技术要求分析该产品为安全件，按照EQY-108标准，ZGD410-700牌号未列入，参照精铸企业标准其抗拉强度应达到7

4、00Mpa以上，屈服强度应达到410Mpa以上，延伸率应达到16%以上。铸件通过热处理正火工艺即可满足要求，但每批次都要做机械性能试验并刻上批次号以便于追溯，按照技术要求，所发出的产品必须通过裂痕检测和X光探伤检查。毛坯外观粗糙度要求，采用熔模铸造生产工艺生产，履带式小抛丸机细钢丸抛光。所有生产工艺过程均不得使用含有EQY-1185中规定的六种禁用物质（镉、汞、铅、六价铬、乙二醇、钛酸盐），非加工表面涂黑色油漆（烤漆），按要求做盐雾试验，所有铸件转序防止磕碰伤。注：铸件不允许补焊,其中内孔为重要加工面，不允许存在气孔、夹砂等铸造缺陷,设计浇注系统时应满足该点要求。铸件尺寸公差等级CT5，参照E

5、QY-1081.3 合金铸造性能分析（1） 流动性 含碳量对低合金铸钢的流动性影响仍很大，如ZG30MnSi比ZG20MnSi的流动性要好的多，锰和硅可提高钢水的流动性。在合金元素中一些高熔点的合金元素(如Mo、W)使钢水的流动性降低，而低熔点的合金元素(如Mn、Cu)则使钢水的流动性提高。低合金铸钢的流动性与相同含碳量的铸钢基本相近。（2） 收缩率 在线收缩率与体收缩率方面，低合金钢与具有相同含碳量的碳钢相近。（3） 热裂 低合金钢与碳钢在铸造性能方面的主要差别表现在形成裂纹的倾向上，由于低合金钢的元素偏析大，导热性又比较差，故产生裂纹的倾向较为严重，在生产过程中应注意控制。（4） 结晶特点

6、 由于锰、硅、铬等元素能降低钢的导热性，并且能增大结晶温度范围，因而促使产生粗大的晶粒，并且晶内偏析也较大。2.确定铸造工艺方案2.1确定铸造方法（1）.先期采用手工注蜡模具生产样件，用来调试和验证工艺及生产过程的相容性，工艺验证完毕，按成熟工艺重新制作一套全自动压蜡机模具，以满足大批量生产要求。（2）.采用低温模料制模，水玻璃作粘结剂，石英粉、高铝粉作耐火涂料、自动线制壳工艺造型，中频炉熔化钢水浇注的生产工艺。（3）.清理转序防磕碰伤，履带式抛丸机细钢丸（0.4mm）抛丸处理。（4）.铸件热处理采用正火工艺。2.2确定浇注位置和分型面浇注位置（内浇口安放位置）选择原则：（1）重要加工面应朝下

7、或呈直立状态；（2）铸件的大平面应朝下；（3）应有利于铸件的补缩；（4）应保证铸件有良好的金属液平稳顺利充入型腔，不产生紊流和夹杂物；（5）在组合模组和制壳时，起支撑熔模和型壳的作用；（6）在熔失熔模时，起导出液态模料的作用；（7）一般用直浇道兼作冒口以补缩铸件，既是浇道又是冒口；（8）方便模具制作和取模操作；（9）尽量提高工艺出品率和生产效率。对于该件的内浇口安放位置有以下几种方案需要在实际生产过程中一一验证。方案一、二、三、四是为了确保3-M12内部无缺陷，但制作模具较麻烦，活块多，工艺出品率也不高。方案五能做到外观质量较好，工艺出品率高，工效也高。但不能确保3-M12内部无缺陷。方案六能

8、确保3-M12内部无缺陷工艺出品率高，工效也高，但不好打磨，影响外观质量。分型面选择原则：（1）分型面应尽可能在同一平面，避免曲线分型面。同时应尽量减少分型面的数目；（2）尽可能减少压型中活块的数量；（3）分型面应尽量不穿过熔模的某一完整表面，特别是基准面；（4）开型后熔模应能留在设计者预先确定的位置。对于没有起模装置的压型，开型后，熔模必须留在没有起模装置的半型内。（5）手工操作的压型，上压型内腔的体积应尽量小，以减少上压型的体积和质量，便于操作；（6）分型面的选择，应注意较少清理和减少机械加工的工作量；（7）分型面的选择要便于易割内浇道型腔的制造。分型面选择方案的最终确定：由外协模具制造厂

9、家自定，但要尊重分型面选择原则。2.3确定型内铸件数目由于铸件外形尺寸较小，先期采用手工注蜡模具的一般外形尺寸为350*250*150，型内最多可布6件，但考虑到先期是样件生产以及需要验证工艺，为降低生产成本，先采用一模两件试生产。工艺成熟后即采用全自动压蜡机模具生产，一模可以达到1216件。2.4不铸出孔及槽的确定:表1查表，该铸件所有的孔均能铸出，但考虑到蜡模和铸件容易变形，装配尺寸难于保证，并且铸孔后给机加工带来困难，由于孔10.3+0.1 0是加工第一基准，该孔可留加工量后铸出，其余所有的孔均不铸出。减轻重量的深窝可以直接铸出。2.5机械加工余量的确定:（1）浇注时铸件的上表面可能有气

10、孔和夹渣，而侧面较好，所以上表面应取较大余量，侧面可小些。（2）容易变形的铸件，加工余量应大些。(3)当铸件局部表面需淬火时，一般淬火表面要留有加工余量，其加工余量应计入脱碳层厚度。（4）加工余量也同加工方法有关，表2列出了不同加工方法的单面加工余量。（5）加工余量与铸件轮廓尺寸有关。铸件尺寸越大，余量也越大，见表3.表2 不同加工方法的单面加工余量（mm）加工面加工方法平面外面内孔车削120.72.0-铣削12-磨削0.20.50.20.50.20.5拉削0.51.0-12扩孔-12镗孔-0.51.5表3 铸件的单面加工余量铸件最大轮廓尺寸（mm）5050120120160260400400

11、630单面加工余量(mm)0.50.50.71.01.5根据图纸技术要求：铸件尺寸公差按EQY-108铸件尺寸公差值中的CT5确定加工余量，3-M12螺纹孔端面是进钢水口位置，加工方法是铣销应放2mm加工量；底座端面易变形，加工方法是铣销，应放2mm加工量；10.3+0.1 0是扩孔，单边应放1.5mm加工量。2.6起模斜度的确定拔模斜度值由外协模具制造厂家自定，但要参照以上表A1的规定（EQY-108的标准）2.7铸造收缩率的确定影响铸件尺寸精度的因素很多，诸如铸件的结构、原材料的性质、模料及合金的收缩、型壳的膨胀等，根据多年的生产经验，熔模铸造的综合收缩率可定在2%左右。2.8浇注系统的确

12、定一）浇注系统的类型按引入金属液的高度分 顶注式、注入式、底注式、侧注式和联合注入式（或叫阶梯式和多层式）1） 顶注式 顶注式即金属液从型腔的顶部注入，如图1所示。2）底注式 底注式是将金属液从型腔下部注入，如图2所示。3）侧注式 测注式即金属液从型腔的侧面水平或倾斜注入，如图3所示。4）联合注入式 联合注入式是上述三种（或其中两种）方式的联合应用，如图4所示。 图一 图二 图三 图四按金属液引入的部位分 1） 金属液由铸件热节处注入，用冒口节或直浇道补缩，如图5所示。2） 金属液从铸件薄壁处注入，铸件热节处用专设冒口补缩，如图6所示。 图五 图六对于该产品我们采用侧注式和联合注入式比较合理。

13、如图7和图8 图 七 图 八 图 九 图 十 图 十一 图 十二二）浇注系统的组成及选择熔模铸造浇注系统包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道。根据铸件的特点有时还附设冒口、撇渣器、出气孔等。1） 浇口杯 浇口杯的作用是盛接来自浇包的液态金属，并使整个浇注系统建立一定的压力，以进行充填和补缩。2） 直浇道 直浇道是引导金属液进入型腔的垂直通道。它又是制壳操作的支柱，多数情况下兼有冒口的作用。3） 横浇道 横浇道是连接直浇道和内浇道的中间通道。它的作用是分配金属液流、补缩和挡渣。4） 内浇道 内浇道是直浇道（或横浇道）与型腔连接的通道。内浇道的主要作用是控制金属液流入型腔的速度和方向，他的位置、形状

14、、数目以及长度和截面尺寸都对铸件的质量有很大的影响。内浇道设计包括确定其位置、数量、形状、长度和截面尺寸等。a) 内浇道位置的选择 见方案一、二、三、四、五、六所示b) 内浇道数量的确定 确定内浇道数量时，要考虑浇注、补缩、制模、制壳、脱蜡、切除浇冒口和防止铸件变形等方面的要求。c) 内浇道的形状 内浇道的形状随铸件注入金属液部位的结构形状而定。其断面形状可为矩形、圆形、扇形、新月形等。d) 内浇道长度 在熔模铸造中，内浇道在多数情况下起着冒口颈的作用，为了使补缩效果好，内浇道长度应在便于切削的条件下，越短越好。采用气割时，其长度多为1015mm，采用易割浇道时，多为812mm。根据铸件的结构

15、和补缩要求，便于生产，保证铸件的质量，这里选用直浇道和圆形内浇口，不需要横浇道，详见工艺图。三）浇注系统尺寸的确定浇注系统设计除了正确选择浇注系统类型外，还要确定各单元尺寸和它们之间的比例关系。1. 内浇口尺寸的确定：图中3-25的三个圆柱是分散的三个热节部分，内浇口应设在该处，按公式 D内=（0.51.0）D节式中： D内内浇道直径，mm D节铸件上热节圆直径，mmD内=（0.51.0）25=0.525=12.5 mm 修正为13 mm内浇口数量为3个2. 直浇道尺寸的确定：浇注系统为封闭式浇注系统，各基元尺寸及比例关系为：（F为截面积）F内：F横：F直=1:1.3:1.05这里F内=（13

16、/2）2 3.14=133 mm2如果每组组树数量为4件，则内浇道总截面积F内总=13334=1596 mm2直浇道截面为矩形，尺寸即为4040=1600 mm2如果每组组树数量为2件，则内浇道总截面积F内总=13332=798 mm2直浇道截面为矩形，尺寸即为3030=900 mm2具体尺寸详见下图： 三）蜡模组树方案的确定：组树方案有六种，详见以上图七、八、九、十、十一、十二。图七方案每组4件，工艺出品率和工效均较理想，但不能确保内在质量；图八方案每组4件，工艺出品率和工效均较理想，但组树后蜡模件相互干涉，不可取；图九方案每组2件，每件内浇口为3个，工艺出品率和工效均较低，但能确保内在质量；图十方案每组2件，每件内浇口为2个，工艺出品率和工效均较低，但不能确保内在质量；图十一方案每组4件，每件内浇口为3个，工艺出品率和工效均较理想，也能确保内在质量，但打磨后影响外观质量；图十一方案每组4件