1、西安航空学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目： 轴承座基于砂型铸造 的结构设计 学生姓名： 杨星 院 （系）： 机械工程学院 专业班级： 机设 1701 指导教师： 李晓玲 完成时间： 2017 年 1 月 6 日 1课题的意义。铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约 6000 年的历史。中国约在公元前 1700前 1000 年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间铸
2、造是现代制造工业的基础工艺之一。把金属材料做成所需制品的工艺方法很多，如铸造、锻造、挤压、轧制、拉延、冲压、切削、粉末冶金等等。其中，铸造是最基本、最常用的工艺。砂型铸造的特点表现在：所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。2铸造的发展及研究状况。21 我国铸造技术的发展情况。早期中国商朝的重 875 公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品。 早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大。铸造发展
3、中国在公元前 513 年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件晋国铸型鼎,重约 270 公斤。欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。例如在 1517 世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18 世纪的工业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸造技术开始有了大的发展。铸造近代进入 20 世纪，铸造的发展速度很快，其重要因素之一是产品技术的进步 ，要求铸件各种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展，
4、保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件；电子显微镜等的发明，帮助人们深入到金属的微观世界，探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸造生产。现状总体上,我国铸造领域的学术研究并不落后,很多研究成果居国际先进水平,但转化为现实生产力的少。国内铸造生产技术整体水平落后,铸件质量低,材料、能源消耗高,经济效益差,劳动条件恶劣,污染严重。具体表现在,模样仍以手工或简单机械进行模具加工;铸造原辅材料生产供应的社会化、专业化、商品化差距大,在品种质量等方面远不能满足新工艺新技术发展的需要;铸造合金材料的生产水平、质量低;生产管理落后;工艺设计多凭个人经验,计算机技术应用少;铸造技术装
5、备等基础条件差;生产过程手工操作比例高,现场工人技术素质低 ;仅少数大型汽车、内燃机集团铸造厂采用先进的造型制芯工艺,大多铸造企业仍用震压造型机甚至手工造型,制芯以桐油、合脂和粘土等粘结剂砂为主。大多熔模铸造厂以水玻璃制壳为主;低压铸造只能生产非铁或铸铁中小件 ,不能生产铸钢件; 用EPC 技术稳定投入生产的仅限于排气管、壳体等铸件,生产率在 30 型/h 以下,铸件尺寸精度和表面粗糙度水平低;虽然建成了较完整的铸造行业标准体系 ,但多数企业被动执行标准,企业标准多低于 GB(国标)和 ISO(国际标准),有的企业废品率高达 30%;质量和市场意识不强,仅少数专业化铸造企业通过了 ISO 90
6、00 认证。结合铸造企业特点的质量管理研究十分薄弱。近年开发推广了一些先进熔炼设备,提高了金属液温度和综合质量,如外热式热风冲天炉开始应用,但为数少,使用铸造焦的仅占 1%。一些铸造非铁合金厂仍使用燃油、焦炭坩埚炉等落后熔炼技术。冲天炉-电炉双联工艺仅在少数批量生产的流水线上得以应用。少数大、中型电弧炉采用超高功率(600 700kVA/t)技术。开始引进 AOD、VOD 等精炼设备和技术,提高了高级合金铸钢的内在质量。重要工程用的超低碳高强韧马氏体不锈钢,采用精炼技术提高钢液纯净度,改善性能。0Cr16Ni5Mo 、Cr13Ni5Mo 铸造马氏体不锈钢在保持原有韧性基础上,屈强比由 0.70
7、 0.75 提高到 0. 85 0.90,强度提高 30% 60%,硬度提高 20% 50%。22 发达国家铸造技术的发展。发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应,如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。在铸铁熔炼方面普遍使用大型、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
8、平。在铸造过程中广泛应用合金包芯线处理技术,使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理过程无污染,实现了微机自动化控制。重视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、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速发展。国外目前多发展自动化造型生产线，这种生产优点是它的生产效率高，对工人身体影响小，能极大提高铸造精度，提高生产效率。采用热风冲天炉、两排大间距冲天炉和富氧送风,电炉采用炉料预热、降低熔化温度、提高炉子运转率、减少炉盖开启时间,加强保温和实行微机控制优化熔炼工艺。在球墨铸铁件生产中广泛采用小冒口和无冒口铸造。铸钢件采用保温冒口、保温补贴,工艺出品率由 60%提高
9、到 80%。考虑人工成本高和生产条件差等因素而大量使用机器人。由于环保法制严格(电炉排尘有 9 国规定 100 250 mg/m3、冲天炉排尘, 11 国规定 100 1000 mg/m3,或 0.25 1.5kg/t 铁液;砂处理排尘, 8 国规定 100 250 mg/m3),铸造厂都重视环保技术。在大批量中小铸件的生产中,大多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,砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统,制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺。23 现代铸造技术的发展方向砂质铸
10、型的重复利用；减少污染气体的排放，提高环保技术；提高生产自动化，机械化；提高自主创新能力，对现有技术进行革新；提高生产效率同时提高铸件质量等。3设计内容及方案。3.1 设计内容本次设计主要是对轴承座的砂型铸造工艺的分析及设计。运用 CAD 制图设计合理的铸件图，铸模及合理的浇冒口，具体包括：（1） 整理零件图，分析零件结构确定分型面；（2） 根据零件图设计铸件图；（3） 按铸件图设计铸模；（4） 设计砂箱与合理的浇冒口。3.2 设计方案查阅资料，了解轴承座和砂型的特点，根据轴承座和砂型铸造特点初步确定铸造工艺，运用 CAD 软件设计出合理的铸件图，并改善缺陷，优化砂型铸造结构，设定合理的分型面
11、，加工余量，浇注冒口，拔模斜度等。运用 CAD 进行成型模拟。运用以上技术，反复试验，设计出最合理的砂型铸造工艺，减小缺陷及铸造难度，铸造时利用环保材料，减少废气的排放等。4阶段进度计划。（1）搜集轴承座和砂型铸造的有关文献资料，撰写开题报告；12.25 1.10 2 周（2）相关外文文献资料的阅读与外文翻译； 1.113.11（含寒假） 2 周（3）分析并建立纵向系统数学模型； 3.123.23 2 周（4）设计计算纵向自动控制系统主要参数； 3.264.20 4 周（5）对所设计的纵向自动控制系统进行仿真分析和改进； 4.235.25 5 周（6）撰写毕业论文及答辩。 5.286.18 3 周6参考文献1杜西灵，杜磊。铸造技术与应用案例M，机械工业出版社，2009.12李弘英，赵成志。铸造工艺设计M，机械工业出版社，20053李思， 大型轴承座砂型铸造工艺设计及优化J，20164黄天佑，我国砂型铸造工艺与造型材料技术发展回顾J，20025张立波，中国铸造新技术发展趋势A，20056 AFS Organizing Sand Casting Consortium，Anonymous，Modern Casting, 2011, Vol.101 (4), pp.51指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：主任签字：年 月 日
