1、本科毕业论文（20 届）非加工零件精密铸造工艺设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 非加工零件精密铸造工艺设计 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识。深入了解机械设计的各个过程。及设计规范、计算方法、设计思想等内容。为学生在毕业后从事产品设计、制造等技术工作打好基础。2主要任务（1）根据题目要求，查阅相关资料。（2）进行详细的结构设计、计算、控制内容设计。（3）
2、按照毕业设计说明书撰写要求，完成毕业论文的撰写。（4）绘制结构设计相关的零件图及工艺设计卡片或控制部分设计。（5）设计过程要按标准要求执行。3主要参考资料1张世昌.机械制造技术基础M.高等教育出版社,2006.2陈才金.朱锦伦.熔模精密铸造技术M.浙江大学出版社.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 根据题目要求，确定设计方案。 3 月 3 日 3 月 23 日2 结构设计，计算。 3 月 24 日4 月 13 日3 完成 50%以上的工作任务，准备中期检查。 4 月 14 日 5 月 4 日4 完成图纸的绘制，程序调整。 5 月 5 日 6 月 1 日5 撰写毕业论文，准备答辨。 6
3、月 2 日 6 月 22 日审核人： 年 月 日I非加工零件精密铸造工艺设计摘 要：船舶行业、电力、汽车等行业大型装置上的重要组成部分就包括叶轮，叶轮对这些行业异常重要。简单的叶轮生产起来很方便，但结构复杂的叶轮仍有许多问题正在探寻中，对这类铸件的生产还存在困难。这类铸造问题一直是一项难以逾越的障碍。我要做的就是根据实际情况和任务要求，来分析叶轮铸造过程的部分问题，以及解决途径。在对叶轮结构和用途进行分析后选用铸造过程中的的各种材料以及各种设备，根据需求再对模具进行设计。最后，详细研究整个铸造工艺过程，对该工艺进行工艺说明书的撰写。在整个过程中，分析了熔模铸造从古自今的发展经历及以后的发展方向
4、，熔模铸造与其他铸造方法的对比结果；给叶轮铸造过程选择了合适的工艺流程。 本设计显示，选择合适的工艺流程可制造出质量较好的叶轮铸件，并且提高了生产效率；关键词：熔模铸造；叶轮；型壳质量；工艺优化Non-machined parts Precision Casting Process DesignAbstract：Casting impeller is a key component which is used for many large equipments, such as ship building, electricity, pharmaceuticals, pump and valv
5、es and transportation, etc. And it will play a decisive role in the whole equipments integrated performance. A certain difficulty for the complicated impellers casting craft still exists in the current production. So on this aspect research has always been a hot topic in the casting Industry. To beg
6、in with, the parting face are determined according to the shape characteristics, then to drawing parts graph and cavity figure. Besides, selection pressure wax machine, analysis of the technology of casting, design the system structure of mould and calculating its size. At last, analysis of the inve
7、stment casting process particularly, writing the designing instruction, the translation and so on.In the process of casting process analysis, mainly introduced casting the historical heritage and development situation, then analysis the advantages of the investment casting. In addition, introducing
8、the process of casting process and shell of manufacturing process very carefully. The final results show that improving the process scheme could raise the quality of the casting.Key words：investment casting;impeller;shell quality;process optimizationII目 录1 绪论 .11.1 熔模精密铸造 .11.2 熔模精密铸造国内外发展状况 .22 熔模的
9、制造 .42.1 薄壁类铸件叶轮结构分析 .42.2 模料 .42.2.1 对模料性能的要求 .52.2.2 模料的种类和性能 .52.3 模料的熔化 .102.3.1 蜡基模料熔化 .102.3.2 树脂基模料熔化 .102.4 糊膏状模料制备 .102.5 制模工艺及质量控制 .112.6 熔模的组装 .122.7 模料的回收与再生 .132.7.1 蜡基模料的回收 .132.7.2 树脂基模料的回收 .142.8 压型设计 .143 制壳原材料 .163.1 耐火材料 .163.1.1 熔融石英 .173.1.2 电熔刚玉 .173.1.3 锆砂 .173.1.4 铝 硅系耐火材料 .1
10、83.1.5 特种耐火材料 .183.2 黏结剂 .193.2.1 硅溶胶黏结剂 .193.2.2 硅酸乙酯水解液黏结剂 .20III3.2.3 水玻璃黏结剂 .203.3 其他附加物 .214 制壳工艺 .224.1 硅溶胶型壳 .224.2 硅酸乙酯型壳 .254.3 水玻璃型壳 .264.4 硅溶胶 水玻璃复合型壳 .294.5 陶瓷型芯制备 .295 熔炼与浇注 .325.1 ZG1Cr18Ni9Ti 铸造不锈钢熔炼设备 .325.2 ZG1Cr18Ni9Ti 铸造不锈钢配料 .325.3 ZG1Cr18Ni9Ti 熔炼 .345.3.1 ZG1Cr18Ni9Ti 筑炉工艺 .345.
11、3.2 ZG1Cr18Ni9Ti 熔炼 .355.4 浇注 .365.4.1 浇注结构对铸件质量的影响 .365.4.2 浇注速度对铸件质量的影响 .395.4.3 浇注温度铸件质量的影响 .395.4.4 外加冷铁对热节部位的影响 .406 叶轮铸件的后处理 .426.1 叶轮铸件的清理、修补及精整 .426.2 ZG1Cr18Ni9Ti 叶轮铸件的热处理 .426.2.1 固溶处理 .426.2.2 稳定化处理 .437 总结 .44参考文献 .45致谢 .46太原工业学院毕业设计11 绪论1.1 熔模精密铸造 熔模又被称为蜡模，把熔模铸造称为失蜡铸造。熔模铸造得到的铸件是一种近净形的铸造
12、工艺，每个铸件都要经过很多工序，多种材料，得到的铸件尺寸精度高，表面质量好，所以此工艺又叫熔模精密铸造，也常有人简称此法为精密铸造。熔模铸造工艺流程图 1.1。图 1.1 熔模铸造工艺流程图与其它零件成型方法和铸造方法相比较，熔模铸造具有以下显著特点: （1）熔模铸造可对产品进行大批量生产，也可进行单件生产。（2）金属利用率高，熔模铸造件的金属利用率是一般锻造件的 3 倍左右。 （3）铸件尺寸精度高，铸件的切削加工余量会大幅减小，因此该铸造方法可大量节省原材料。 太原工业学院毕业设计2（4）采用型腔表面粗糙度低的压型来制作熔模，熔模的表面粗糙度就会比较低。熔模铸件的表面粗糙度也就比较低。 （5
13、）多种金属材料都可用于熔模铸造生产。 （6）可生产形状复杂的铸件。熔模铸造可制造航空航天、燃气轮机和涡轮增压器类的各种叶轮叶片及其他复杂、精密的熔模铸造工艺生产的铸件。还可进行整体设计铸造成形，减轻零件重量。1.2 熔模精密铸造国内外发展状况 约 4000 年前就有了熔模铸造，埃及、中国和印度是最早的起源国家。盟军驻云南保山的美国工程师在二战期间发明了现代熔模技术，他是看了中国失蜡铸造工艺后诞生的想法，在此想法基础上研究出了现代熔模铸造。以前的熔模在加工机械零件上用的最多，但后来发现它不单单可以加工机械零件，而且可以生产很多东西，所以开始发展，经过后人的不断琢磨研究，形成了一门工业基础工艺。现
14、在运用于各领域各行业。我国早在 3000 年前就有了熔模铸造，但当时还不太成熟，还未形成工艺。在我国 1978 年湖北出土的青铜器中很多都是运用了熔模铸造工艺做出的饰品。可见古人对此铸造法已有了一定的水准。世界上对熔模铸造记录最早的文献是中国南宋的洞天清禄集，欧洲的最早记录文献是在公元 925 年，也就是说我国对此工艺的运用比欧洲早了二百多年，足见中国古人的聪明与伟大。而后在明朝的文献天工开物中，对熔模铸造技术又有了详细的叙述。研制出的快速铸造（FastCAST），此种方法能快速得型壳，缩短了制壳时间以及其中的很多工艺，所得到的事一种高质量的塑料模，进而提高生产效率。近年来熔模铸造在生产低成本
15、件和快速生产上有了新的突破。计算机技术的发展为熔模精密铸造数值模拟提供了条件。熔模铸造的应用也越来越广泛。我国于 20 世纪 50 年代初期，通过引进前苏联技术，开始发展现代熔模精密铸造技术。1976 年，我国引进英国斯贝 MK202 发动机是我国从英国引进的，这种发动机设备和技术开辟了新的时代，生产迅速，质量高，精密铸造从此到来。我国熔模铸造发展到了一定的新高度，生产出的产品质量大大提高，生产效率太原工业学院毕业设计3也大大提高。起初熔模铸造生产出的产品只是用于比较低端的领域，现在逐渐走向高大上，现在好多发达产业如航空航天，军工领域的精密零件都用熔模铸造来生产。我国面层耐火材料多用锆砂，水玻
16、璃粘结剂，这样得到的铸造质量不好，生产周期也长，所以应该尽量研制出新型材料代替这些老的劣质材料。国外已经运用新的黏结剂如熔融石英和新型硅溶胶，这样得到的铸件粗糙度低，表面光滑，颜色好看，质量好，并且生产环境也好了许多，生产成本降低。另外，国外采用计算机数值模拟技术对熔模铸造过程进行预测，可以提前知道铸造中会出现的问题，以及产品容易出现的缺陷，经过分析后进行工艺参数优化，以此避免了很多不必要的麻烦，这样做信息化程度高，效率自然得到提升；而国内依然采用传统的“ ”的经 验 试 验方法，各项参数不好控制，效率低下，产品质量不太好。熔模精密铸造产品应用情况如表 1.1。 表 1.1 各 国 熔 模 铸
17、 造 应 用 状 况领域国家美国/ 欧洲/ 英国/ 日本/ 中国/航天与军工 60 55 70 15 12.5民用 40 45 30 85 87.5太原工业学院毕业设计42 熔模的制造2.1 薄壁类铸件叶轮结构分析薄壁铸件的壁厚一般在 1.55mm，这些铸件制作时要求较高，因为金属液不易填充到薄壁处，且冷却速度较快，补缩困难。 叶轮为泵的主要部件，决定了泵的使用性能及寿命。图 a 为叶轮的整体视图，图 b 为叶轮的下 图。从图 a 中可以看出，上下圆形盖 和轮毂组成半 部 分 视 板 及 叶 片的闭式叶轮。从图 b 中共有 5 个叶片，叶片状态如下。该铸件外形尺寸为190mm86.5mm，其中叶片为该铸件最薄处，但厚度并不均匀，由外至内，厚度逐渐。图 2.1 薄 壁 铸 件 叶 轮 三 维 图通过以上结构分析可发现，铸件的内腔很狭小，形状很复杂，用常规的涂料工艺来完成不容易，因此其内腔需使用准备好的型芯来形成，然后在金浸 涂 和 撒 砂属浇注后，进行清理型芯。2.2 模料选用好的制模材料和制模工艺可以制的精度要求高的熔模：蜡质材料：矿物蜡、动植物蜡、人造或合成蜡。树脂：天然、人造或合成树脂。高分子聚合物：主要是聚烯烃。
