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西安航空學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目： 軸承座基于砂型鑄造 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)生姓名： 楊星 院 （系）： 機械工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機設(shè)1701 指導(dǎo)教師： 李曉玲 完成時間： 2017年 1月 6 日  1．課題的意義。 鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700～前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達到相當高的水平。鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，而達到免機械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了時間．鑄造是現(xiàn)代制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。把金屬材料做成所需制品的工藝方法很多，如鑄造、鍛造、擠壓、軋制、拉延、沖壓、切削、粉末冶金等等。其中，鑄造是最基本、最常用的工藝。 砂型鑄造的特點表現(xiàn)在：所用的造型材料價廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。 2．鑄造的發(fā)展及研究狀況。 2．1我國鑄造技術(shù)的發(fā)展情況。 早期 中國商朝的重875公斤的司母戊方鼎，戰(zhàn)國時期的曾侯乙尊盤，西漢的透光鏡，都是古代鑄造的代表產(chǎn)品。 早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具或用具，藝術(shù)色彩濃厚。那時的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的，受陶器的影響很大。 鑄造發(fā)展 中國在公元前513年，鑄出了世界上最早見于文字記載的鑄鐵件－晉國鑄型鼎,重約270公斤。歐洲在公元八世紀前后也開始生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn)，擴大了鑄件的應(yīng)用范圍。例如在15～17世紀，德、法等國先后敷設(shè)了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。18世紀的工業(yè)革命以后，蒸汽機、紡織機和鐵路等工業(yè)興起，鑄件進入為大工業(yè)服務(wù)的新時期，鑄造技術(shù)開始有了大的發(fā)展。 鑄造近代 進入20世紀，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進步 ，要求鑄件各種機械物理性能更好，同時仍具有良好的機械加工性能；另一個原因是機械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。如檢測手段的發(fā)展，保證了鑄件質(zhì)量的提高和穩(wěn)定，并給鑄造理論的發(fā)展提供了條件；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們深入到金屬的微觀世界，探查金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)。 現(xiàn)狀 總體上,我國鑄造領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究并不落后,很多研究成果居國際先進水平,但轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的少。國內(nèi)鑄造生產(chǎn)技術(shù)整體水平落后,鑄件質(zhì)量低,材料、能源消耗高,經(jīng)濟效益差,勞動條件惡劣,污染嚴重。具體表現(xiàn)在,模樣仍以手工或簡單機械進行模具加工;鑄造原輔材料生產(chǎn)供應(yīng)的社會化、專業(yè)化、商品化差距大,在品種質(zhì)量等方面遠不能滿足新工藝新技術(shù)發(fā)展的需要;鑄造合金材料的生產(chǎn)水平、質(zhì)量低;生產(chǎn)管理落后;工藝設(shè)計多憑個人經(jīng)驗,計算機技術(shù)應(yīng)用少;鑄造技術(shù)裝備等基礎(chǔ)條件差;生產(chǎn)過程手工操作比例高,現(xiàn)場工人技術(shù)素質(zhì)低;僅少數(shù)大型汽車、內(nèi)燃機集團鑄造廠采用先進的造型制芯工藝,大多鑄造企業(yè)仍用震壓造型機甚至手工造型,制芯以桐油、合脂和粘土等粘結(jié)劑砂為主。大多熔模鑄造廠以水玻璃制殼為主;低壓鑄造只能生產(chǎn)非鐵或鑄鐵中小件,不能生產(chǎn)鑄鋼件;用EPC技術(shù)穩(wěn)定投入生產(chǎn)的僅限于排氣管、殼體等鑄件,生產(chǎn)率在30型/h以下,鑄件尺寸精度和表面粗糙度水平低;雖然建成了較完整的鑄造行業(yè)標準體系,但多數(shù)企業(yè)被動執(zhí)行標準,企業(yè)標準多低于GB(國標)和ISO(國際標準),有的企業(yè)廢品率高達30%;質(zhì)量和市場意識不強,僅少數(shù)專業(yè)化鑄造企業(yè)通過了ISO 9000認證。結(jié)合鑄造企業(yè)特點的質(zhì)量管理研究十分薄弱。近年開發(fā)推廣了一些先進熔煉設(shè)備,提高了金屬液溫度和綜合質(zhì)量,如外熱式熱風(fēng)沖天爐開始應(yīng)用,但為數(shù)少,使用鑄造焦的僅占1%。一些鑄造非鐵合金廠仍使用燃油、焦炭坩堝爐等落后熔煉技術(shù)。沖天爐-電爐雙聯(lián)工藝僅在少數(shù)批量生產(chǎn)的流水線上得以應(yīng)用。少數(shù)大、中型電弧爐采用超高功率(600～ 700kVA/t)技術(shù)。開始引進AOD、VOD等精煉設(shè)備和技術(shù),提高了高級合金鑄鋼的內(nèi)在質(zhì)量。重要工程用的超低碳高強韌馬氏體不銹鋼,采用精煉技術(shù)提高鋼液純凈度,改善性能。0Cr16Ni5Mo、Cr13Ni5Mo鑄造馬氏體不銹鋼在保持原有韌性基礎(chǔ)上,屈強比由0.70～ 0.75提高到0. 85～ 0.90,強度提高30%～ 60%,硬度提高20%～ 50%。 2．2發(fā)達國家鑄造技術(shù)的發(fā)展。 發(fā)達國家總體上鑄造技術(shù)先進、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染少、原輔材料已形成商品化系列化供應(yīng),如在歐洲已建立跨國服務(wù)系統(tǒng)。生產(chǎn)普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化(計算機控制、機器人操作)。 在鑄鐵熔煉方面普遍使用大型、高效、除塵、微機測控、外熱送風(fēng)無爐襯水冷連續(xù)作業(yè)沖天爐,普遍使用鑄造焦,沖天爐或電爐與沖天爐雙聯(lián)熔煉,采用氮氣連續(xù)脫硫或搖包脫硫使鐵液中硫含量達0.01%以下;熔煉合金鋼精煉多用AOD、VOD等設(shè)備,使鋼液中H、O、N達到幾個或幾十個10-6的水平。 在鑄造過程中廣泛應(yīng)用合金包芯線處理技術(shù),使球鐵、蠕鐵和孕育鑄鐵工藝穩(wěn)定、合金元素收得率高、處理過程無污染,實現(xiàn)了微機自動化控制。重視開發(fā)使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),紛紛建立自己的主頁、站點。鑄造業(yè)的電子商務(wù)、遠程設(shè)計與制造、虛擬鑄造工廠等飛速發(fā)展。 國外目前多發(fā)展自動化造型生產(chǎn)線，這種生產(chǎn)優(yōu)點是它的生產(chǎn)效率高，對工人身體影響小，能極大提高鑄造精度，提高生產(chǎn)效率。 采用熱風(fēng)沖天爐、兩排大間距沖天爐和富氧送風(fēng),電爐采用爐料預(yù)熱、降低熔化溫度、提高爐子運轉(zhuǎn)率、減少爐蓋開啟時間,加強保溫和實行微機控制優(yōu)化熔煉工藝。在球墨鑄鐵件生產(chǎn)中廣泛采用小冒口和無冒口鑄造。鑄鋼件采用保溫冒口、保溫補貼,工藝出品率由60%提高到80%?？紤]人工成本高和生產(chǎn)條件差等因素而大量使用機器人。由于環(huán)保法制嚴格(電爐排塵有9國規(guī)定100～ 250 mg/m3、沖天爐排塵, 11國規(guī)定100～ 1000 mg/m3,或0.25～ 1.5kg/t鐵液;砂處理排塵, 8國規(guī)定100～ 250 mg/m3),鑄造廠都重視環(huán)保技術(shù)。 在大批量中小鑄件的生產(chǎn)中,大多采用微機控制的高密度靜壓、射壓或氣沖造型機械化、自動化高效流水線濕型砂造型工藝,砂處理采用高效連續(xù)混砂機、人工智能型砂在線控制專家系統(tǒng),制芯工藝普遍采用樹脂砂熱、溫芯盒法和冷芯盒法。熔模鑄造普遍用硅溶膠和硅酸乙酯做粘結(jié)劑的制殼工藝。 2．3現(xiàn)代鑄造技術(shù)的發(fā)展方向 ⑴砂質(zhì)鑄型的重復(fù)利用； ⑵減少污染氣體的排放，提高環(huán)保技術(shù)； ⑶提高生產(chǎn)自動化，機械化； ⑷提高自主創(chuàng)新能力，對現(xiàn)有技術(shù)進行革新； ⑸提高生產(chǎn)效率同時提高鑄件質(zhì)量等。 3．設(shè)計內(nèi)容及方案。 3.1設(shè)計內(nèi)容 本次設(shè)計主要是對軸承座的砂型鑄造工藝的分析及設(shè)計。運用CAD制圖設(shè)計合理的鑄件圖，鑄模及合理的澆冒口，具體包括： （1） 整理零件圖，分析零件結(jié)構(gòu)確定分型面； （2） 根據(jù)零件圖設(shè)計鑄件圖； （3） 按鑄件圖設(shè)計鑄模； （4） 設(shè)計砂箱與合理的澆冒口。 3.2設(shè)計方案 查閱資料，了解軸承座和砂型的特點，根據(jù)軸承座和砂型鑄造特點初步確定鑄造工藝，運用CAD軟件設(shè)計出合理的鑄件圖，并改善缺陷，優(yōu)化砂型鑄造結(jié)構(gòu)，設(shè)定合理的分型面，加工余量，澆注冒口，拔模斜度等。運用CAD進行成型模擬。 運用以上技術(shù)，反復(fù)試驗，設(shè)計出最合理的砂型鑄造工藝，減小缺陷及鑄造難度，鑄造時利用環(huán)保材料，減少廢氣的排放等。 4．階段進度計劃。 （1）搜集軸承座和砂型鑄造的有關(guān)文獻資料，撰寫開題報告；12.25 －1.10 2周 （2）相關(guān)外文文獻資料的閱讀與外文翻譯； 1.11－3.11（含寒假） 2周 （3）分析并建立縱向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型； 3.12－3.23 2周 （4）設(shè)計計算縱向自動控制系統(tǒng)主要參數(shù)； 3.26－4.20 4周 （5）對所設(shè)計的縱向自動控制系統(tǒng)進行仿真分析和改進； 4.23－5.25 5周 （6）撰寫畢業(yè)論文及答辯。 5.28－6.18 3周 6．參考文獻 [1]杜西靈，杜磊。鑄造技術(shù)與應(yīng)用案例[M]，機械工業(yè)出版社，2009.1 [2]李弘英，趙成志。鑄造工藝設(shè)計[M]，機械工業(yè)出版社，2005 [3]李思， 大型軸承座砂型鑄造工藝設(shè)計及優(yōu)化[J]，2016 [4]黃天佑，我國砂型鑄造工藝與造型材料技術(shù)發(fā)展回顧[J]，2002 [5]張立波，中國鑄造新技術(shù)發(fā)展趨勢[A]，2005 [6] AFS Organizing Sand Casting Consortium，Anonymous，Modern Casting, 2011, Vol.101 (4), pp.51 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 主任簽字： 年 月 日