滑动轴承座铸造工艺设计.doc

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

目 录
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 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。立柱底座主要承受压力，能够满足且适合立柱底座工作要求。因此，选用灰铸铁件。在灰铸铁中，常用的HT100性能良好，便于加工和铸造，故选HT100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HT100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
（15～13/H
（15～13）/H
自硬砂
（14～12）/J
(13～11)/H
(13～11)/H
(12～10)/H
(12～10)/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
（13～11）/H
(13～11)/H
(12～10)/H
--
(11～9)/H
砂型机器造型
(10～8)/H
(10～8)/G
(10～8)/G
(10～8)/G
(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
(10～8)/G
(10～8)/G
--
(9～7)/G
金属铸型
--
(9～7)/F
(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
(7～5)/E
--
(6～4)/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/T 6416—1999）
CT
7
8
9
10
11
12
13
14
15
MA
E
F
G
H
G
H
G
H
G
H
H
J
H
J
H
J
H
J
基本尺寸
加工余量数值
160-250
2.0
2.0
3.0
2.5
4.0
3.5
5.0
4.5
4.5
4.0
5.5
5.0
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
11
7.5
13
9.0
13
9.0
13
8.5
15
10
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
15～20
-
-
-
-
-
-
-
31～50
20～25
20～25
20～25
-
-
-
-
-
-
51～100
25～30
25～30
25～30
20～25
20～25
30～40
40～60
-
-
101～150
30～35
30～35
30～35
25～30
25～30
40～60
40～60
50～70
50～70
151～300
35～45
35～40
35～45
30～40
30～35
40～60
50～70
50～70
60～80
301～500
-
40～60
40～60
35～55
35～45
40～60
50～70
50～70
80～100
501～700
-
60～80
60～80
45～65
45～65
50～70
60～80
60～80
80～100
701～1000
-
-
-
70～90
70～90
60～80
60～80
80～100
80～100
1001～2000
-
-
-
-
100～120
100～120
80～100
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
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
80
90
100
120
150
H上
15
15
15
20
20
25
25
30
30
35
35
40
45
50
55
65
80
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
20
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
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 .3 cm2，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=1.4 c㎡，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㎡)

a
b
c
S内
a
b
c
S内
A
B
C
S横
D
S直
11
9
5
50
6
4
10
50
16
11
18
240
17
230
14
12
6
80
8
5
12
80
19
14
22
360
20
310
18
15
7
115
10
6
15
120
23
15
25
480
23
420
20
18
8
150
11
7
17
150
28
18
31
720
27
570
24
21
10
225
13
9
21
225
32
22
35
950
32
800
30
26
11
310
14
10
26
310
38
28
42
1380
38
1130
40
30
12
455
17
11
33
450
46
32
50
1950
45
1590
45
41
14
600
20
12
37
600
56
40
58
2800
53
2200
56
52
17
920
24
16
46
920
65
45
70
3850
65
3320
58
53
22
1200
28
20
50
1200
80
60
80
5600
80
5030

灰铸铁阻流截面计算公式：

F阻——浇注系统中的最小断面总面积（cm2）；
G——流经F阻断面的金属液总重量（Kg）；
μ——总流量损耗系数；
t——浇注时间（s）；
Hp——平均静压力头（cm）
式中G=1.56 KG；μ=0.42；Hp=24 cm；
浇注时间t的计算如下：

G——型内金属液的总质（重量）（Kg）
S1——系数，取决于铸件壁厚，由表查出。
6.4 系统引注位置的选用
类浇口常设在铸件中部某一高度的分型面上，且内浇道开在横浇道尾端15-40mm处，可将金属液从合适的地方引入型腔，这种浇注方法应用普遍，适用于各种壁厚均匀、高度不大的中、小型铸件。
故滑动轴承座应选择中注式浇口
6.5冒口及尺寸确定
一般小型、壁厚均匀的铸件可不设冒口，故在此省略。
综上所述：将内浇道开设在下型的分界面上，并分两道将金属液从两端法兰处注入，有利于法兰冷却过程中补缩，将横浇道开设在上型分型面上，起集渣排气作用；在上型开设直浇道，以形成必要的静压力，在上型顶面开设浇口杯，以便于浇注 。铸造工艺图如图6-1.

图6-1
铸造工艺图零件图及工艺卡见附图

附 录
铸造工艺卡拟定
铸件名称
材料牌号
生产类型
毛坯质量
最小壁厚
铸件图
支撑台
HT200
小批
2.8kg
10mm

造型
造型方法
砂箱铸造、两箱造型

砂箱内部尺寸/mm
规格
长
宽
高
紧固方法
上箱
150
150
50
压铁紧固420kg
下箱
150
150
80
砂型烘干
烘干温度\℃
烘干时间\h

方法
300
5
烘干炉
浇冒口尺寸\mm
浇道数量

截面积
横浇道1个

1.2c㎡
内浇道1个

1.3c㎡
直浇道1个

1.4c㎡
浇注工艺规格
出炉温度/℃
浇注温度/℃
浇注速度/sec
冷却时间/h
>1300
>1250
35~55
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热处理工艺
加热2~4h至550±20℃，保温均热1 ~2h后缓冷

总 结
通过课程设计巩固和加深了我们对铸造工艺课及其它有关基础课和技术基础课的知识；握铸造工艺及工艺工装的设计方法，锻炼运用铸造工艺手册及其它技术资料的基本技能；使我们进一步提高图纸、文字表达能力；为今后工作打下基础。
本文为铸造工艺课程设计的课题设计报告，设计课题为滑动轴承座的铸造工艺设计。
报告从活动轴承座零件图开始分析，逐步确定铸造工艺方案，至模样模板以及芯盒的设计，其过程和数据均已一一给出。
在此次课程设计中，团队发挥了较大的作用。在课程设计的初期，由于我们都对铸造工艺有相应的不了解，故大家都去查找了相关资料。
在课题设计过程中，铸造工艺图无疑是很重要的，其标示出了分型面、机械加工余量、砂芯形状尺寸、浇注系统等一系列铸造中必不可少的参数。不理解之处就去查找相关文献资料，并询问老师意见。
我们发现，铸造工艺设计中有着大量的工艺参数需要去查找，并且面对大量的数据信息，如何从中选出适合本课题铸件的相关参数有着一定难度。信息的取舍与否直接影响到课题设计的严密性、严谨性，因此在这个问题上，我们也多次询问老师的意见，在于老师的交流和沟通中，不断地改善我们的设计。
通过这次课程设计发现自己很多方面的知识掌握的不到位，在今后的学习中要不断的复习、讨论、询问，争取掌握所学理论并能在实际中应用。
此次铸造工艺课程设计，对于我们进一步认识铸造领域起到了极大的作用，通过实际的工艺设计，亲身投入到设计中去，学习设计思路，对于我们而言，有着不可小觑的意义。

致 谢
经过两周的奋斗，我终于完成了这次课程设计，热加工工艺课程设计的完成对我来说有深刻的意义，让我们把实践和课本紧密的结合起来，更好的理解我们所学的知识学知识，拥有所学知识解决困难。
在此次课程设计中真诚的感谢张保丰老师。我们得到了张老师的细心指导和帮助，如果没有老师老对课程设计进行指导，就不会知道怎样开始课程设计及应注意的问题，对这次课程设计具有重要的指导意义，是完成课程设计的前提。同时也要感谢刘万福老师在这学期课程工程材料中对同学们理论课程的辛苦教学及对人生的启发与教育。感谢同学们对我的帮助，对我的疑问进行解决。
最后再次向所有帮助过我的人表示忠心的感谢！

参考文献

[1] 王爱珍.金属成形工艺设计【M】.北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[2] 王爱珍.机械工程材料【M】.北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[3] 王爱珍.热加工工艺基础【M】.北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[4]《铸造工艺及工装设计手册》编写组.铸造工艺及工装设计手册.北京：机械工业出版社，1989
[5] 刘喜俊.铸造工艺学.北京.机械工业出版社.1999