開(kāi)題報(bào)告-軸承座基于砂型鑄造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).docx

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西安航空學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目： 軸承座基于砂型鑄造 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 楊星 院 （系）： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)設(shè)1701 指導(dǎo)教師： 李曉玲 完成時(shí)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(guó)約在公元前1700～前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)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(jìn)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(guò)程。鑄造毛坯因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)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(shí)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(diǎn)表現(xiàn)在：所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)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(zhǎng)期以來(lái)，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(guó)鑄造技術(shù)的發(fā)展情況。 早期 中國(guó)商朝的重875公斤的司母戊方鼎，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的曾侯乙尊盤(pán)，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(shí)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(guó)在公元前513年，鑄出了世界上最早見(jiàn)于文字記載的鑄鐵件－晉國(guó)鑄型鼎,重約270公斤。歐洲在公元八世紀(jì)前后也開(kāi)始生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn)，擴(kuò)大了鑄件的應(yīng)用范圍。例如在15～17世紀(jì)，德、法等國(guó)先后敷設(shè)了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。18世紀(jì)的工業(yè)革命以后，蒸汽機(jī)、紡織機(jī)和鐵路等工業(yè)興起，鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時(shí)期，鑄造技術(shù)開(kāi)始有了大的發(fā)展。 鑄造近代 進(jìn)入20世紀(jì)，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(jìn)步 ，要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好，同時(shí)仍具有良好的機(jī)械加工性能；另一個(gè)原因是機(jī)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(cè)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(guó)鑄造領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究并不落后,很多研究成果居國(guó)際先進(jìn)水平,但轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的少。國(guó)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(jì)效益差,勞動(dòng)條件惡劣,污染嚴(yán)重。具體表現(xiàn)在,模樣仍以手工或簡(jiǎn)單機(jī)械進(jìn)行模具加工;鑄造原輔材料生產(chǎn)供應(yīng)的社會(huì)化、專業(yè)化、商品化差距大,在品種質(zhì)量等方面遠(yuǎn)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(jì)多憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn),計(jì)算機(jī)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(guò)程手工操作比例高,現(xiàn)場(chǎng)工人技術(shù)素質(zhì)低;僅少數(shù)大型汽車、內(nèi)燃機(jī)集團(tuán)鑄造廠采用先進(jìn)的造型制芯工藝,大多鑄造企業(yè)仍用震壓造型機(jī)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(biāo)準(zhǔn)體系,但多數(shù)企業(yè)被動(dòng)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多低于GB(國(guó)標(biāo))和ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)),有的企業(yè)廢品率高達(dá)30%;質(zhì)量和市場(chǎng)意識(shí)不強(qiáng),僅少數(shù)專業(yè)化鑄造企業(yè)通過(guò)了ISO 9000認(rèn)證。結(jié)合鑄造企業(yè)特點(diǎn)的質(zhì)量管理研究十分薄弱。近年開(kāi)發(fā)推廣了一些先進(jìn)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(kāi)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(kāi)始引進(jìn)AOD、VOD等精煉設(shè)備和技術(shù),提高了高級(jí)合金鑄鋼的內(nèi)在質(zhì)量。重要工程用的超低碳高強(qiáng)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(qiáng)比由0.70～ 0.75提高到0. 85～ 0.90,強(qiáng)度提高30%～ 60%,硬度提高20%～ 50%。 2．2發(fā)達(dá)國(guó)家鑄造技術(shù)的發(fā)展。 發(fā)達(dá)國(guó)家總體上鑄造技術(shù)先進(jìn)、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(guó)服務(wù)系統(tǒng)。生產(chǎn)普遍實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化(計(jì)算機(jī)控制、機(jī)器人操作)。 在鑄鐵熔煉方面普遍使用大型、高效、除塵、微機(jī)測(cè)控、外熱送風(fēng)無(wú)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?dú)膺B續(xù)脫硫或搖包脫硫使鐵液中硫含量達(dá)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(dá)到幾個(gè)或幾十個(gè)10-6的水平。 在鑄造過(guò)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(guò)程無(wú)污染,實(shí)現(xiàn)了微機(jī)自動(dòng)化控制。重視開(kāi)發(fā)使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),紛紛建立自己的主頁(yè)、站點(diǎn)。鑄造業(yè)的電子商務(wù)、遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)與制造、虛擬鑄造工廠等飛速發(fā)展。 國(guó)外目前多發(fā)展自動(dòng)化造型生產(chǎn)線，這種生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)是它的生產(chǎn)效率高，對(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)率、減少爐蓋開(kāi)啟時(shí)間,加強(qiáng)保溫和實(shí)行微機(jī)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(wú)冒口鑄造。鑄鋼件采用保溫冒口、保溫補(bǔ)貼,工藝出品率由60%提高到80%。考慮人工成本高和生產(chǎn)條件差等因素而大量使用機(jī)器人。由于環(huán)保法制嚴(yán)格(電爐排塵有9國(guó)規(guī)定100～ 250 mg/m3、沖天爐排塵, 11國(guó)規(guī)定100～ 1000 mg/m3,或0.25～ 1.5kg/t鐵液;砂處理排塵, 8國(guó)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(jī)控制的高密度靜壓、射壓或氣沖造型機(jī)械化、自動(dòng)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(jī)、人工智能型砂在線控制專家系統(tǒng),制芯工藝普遍采用樹(shù)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(dòng)化，機(jī)械化； ⑷提高自主創(chuàng)新能力，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行革新； ⑸提高生產(chǎn)效率同時(shí)提高鑄件質(zhì)量等。 3．設(shè)計(jì)內(nèi)容及方案。 3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)軸承座的砂型鑄造工藝的分析及設(shè)計(jì)。運(yùn)用CAD制圖設(shè)計(jì)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(jì)鑄件圖； （3） 按鑄件圖設(shè)計(jì)鑄模； （4） 設(shè)計(jì)砂箱與合理的澆冒口。 3.2設(shè)計(jì)方案 查閱資料，了解軸承座和砂型的特點(diǎn)，根據(jù)軸承座和砂型鑄造特點(diǎn)初步確定鑄造工藝，運(yùn)用CAD軟件設(shè)計(jì)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(yùn)用CAD進(jìn)行成型模擬。 運(yùn)用以上技術(shù)，反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出最合理的砂型鑄造工藝，減小缺陷及鑄造難度，鑄造時(shí)利用環(huán)保材料，減少?gòu)U氣的排放等。 4．階段進(jìn)度計(jì)劃。 （1）搜集軸承座和砂型鑄造的有關(guān)文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；12.25 －1.10 2周 （2）相關(guān)外文文獻(xiàn)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(jì)計(jì)算縱向自動(dòng)控制系統(tǒng)主要參數(shù)； 3.26－4.20 4周 （5）對(duì)所設(shè)計(jì)的縱向自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析和改進(jìn)； 4.23－5.25 5周 （6）撰寫(xiě)畢業(yè)論文及答辯。 5.28－6.18 3周 6．參考文獻(xiàn) [1]杜西靈，杜磊。鑄造技術(shù)與應(yīng)用案例[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1 [2]李弘英，趙成志。鑄造工藝設(shè)計(jì)[M]，機(jī)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(jì)及優(yōu)化[J]，2016 [4]黃天佑，我國(guó)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(guó)鑄造新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[A]，2005 [6] AFS Organizing Sand Casting Consortium，Anonymous，Modern Casting, 2011, Vol.101 (4), pp.51 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見(jiàn)： 主任簽字： 年 月 日