球墨铸铁连杆铸造工艺设计.docx

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球墨铸铁连杆铸造工艺设计

攀枝花学院

PanzhihuaUniversity

铸造工艺课程设计说明书

设计题目：

球墨铸铁连杆铸造工艺设计

姓名：

xxxxx

院系：

材料工程学院

专业：

材料成型及控制工程

学号：

xxxxxxx

指导老师：

xxx

时间：

xxxxx

摘要

首先，根据提供的零件图获取零件的技术要求、材料组成、结构特点、生产条件、生产批量及性能要求。

然后，对零件结构的铸造工艺性进行分析，找出可能存在的结构问题提出改进措施或者预防缺陷的措施：

根据零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件选择铸造和造型方法。

由零件的结构特点提出多种浇注和分型方案，综合对比分析，选择最为理想的浇注位置及分型面。

再次根据铸造工艺方案和零件的特点，选用适宜的工艺参数，设计铸件的浇注系统并绘制铸造工艺图。

关键词：

球墨铸铁，铸造工艺，浇注系统，工艺参数

摘要·······································································Ⅰ

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···························································6

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···················································7

5.1加工余量·······························································7

5.2起模斜度及圆角确定·····················································8

5.3收缩量选择·····························································8

5.4型芯及型芯头选择······················································8

第6章浇注系统的拟定···················································10

6.1系统作用与结构分析····················································10

6.2横浇道及其结构························································10

6.3各组元截面尺寸确定····················································10

6.4系统引注位置的选用····················································12

6.5冒口及尺寸确定························································12

附录········································································14

总结········································································16

致谢········································································17

参考文献···································································20

第1章绪论

球墨铸铁是指用球化剂和孕育剂处理铁液后，石墨呈球状的铸铁。

1.1球墨铸铁的发展历史

在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁镐，经过金相检验，具有放射状的球状石墨，球化率相当于现代标准的一级水平。

而现在的球墨铸铁则是迟到至1947年才在国外研制成功。

我国古代的铸铁，在相当长的时期里含硅量都偏低，也就是说，在约2000年前的西汉时期，我国球状石墨，就已由低硅的生铁铸件柔化退火的方法得到。

这是我国古代铸铁技术的重大成就，这也是世界冶金史上的奇迹。

国际冶金行业过去一直认为球墨铸铁是英国人于1947年发明的。

西方某学者甚至声称，没有现代科技手段，生产球墨铸铁是不可想象的。

1981年，我国球铁专家采用现代科学手段，对出土的513件古汉魏铁器进行研究，通过大量数据断定汉代我国就出现了球状石墨铸铁。

有论文在第18届世界科技史大会上宣读，轰动了国际铸造界。

国际冶金专家于1987年对此进行验证后认为:

古代中国已经摸索到用铸铁柔化制造球墨铸铁的规律，这对世界冶金史重新分期划代具有重要意义。

球墨铸铁作为新型工程材料的发展速度是令人惊异的。

1949年世界球墨铸铁只有5万吨，1960年为53.5万吨，1970年增长到500万吨，1980为760万吨。

1990年达到900万吨。

2000年达到1500万吨。

球墨铸铁是生产发展在工业发达国家特别快。

世界球墨铸铁产量的75%是有美国、日本、意大利、英国、法国六国生产的。

我国球墨铸铁生产起步很早。

1950年就研制成功并投入生产，至今我国球墨铸铁达230万吨，位于美国、日本之后，位于世界第三位。

适合我国国情的稀土煤球划剂的研制成功，铸态球墨铸铁以及奥氏体—贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了很高的技术水平。

1.2球墨铸铁的力学性能在强度和属性方面均具有优越性

（1）与灰铸铁相比，灰铸铁的力学性能仅以抗拉强度作为性能指标;并且，其最高牌号的抗拉强度只有300Mpa：

而球墨铸铁的最低抗拉强度是400Mpa，并且还有10%以上的断后延伸率。

（2）与可锻铸铁相比，无论是黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁还是白心可锻铸铁，虽然他们具有属性指标，但他们的综合力学性能不如球墨铸铁，并且他们只限于生产壁厚在10mm以下，重量不得超过几十公斤的铸件。

（3）与铸钢和结构钢相比，虽然他们的断后伸长率和冲击韧度很高（这是球墨铸铁所不及的），但他们的屈服点却比球墨铸铁的要低，由此表明，材料利用率要比球铁低。

第2章材料的确定

该课程设计要求使用球墨铸铁为材料大批量流水线生产汽车连杆。

第3章结构工艺分析

连杆由连杆体和连杆盖组成。

铸件如图样3.1。

连杆盖小孔内直径65mm，外直径100mm。

连杆盖大孔内直径90mm，外直径140mm。

连杆体长120mm。

连杆壁厚16mm。

孔和壁均能直接铸造出来。

连杆在工作中受交变的拉力、压应力，又受弯曲应力。

连杆的损坏形势是疲劳断裂和过量变形。

而球墨铸铁符合以上性能要求。

图3.1三维形状及零件图

第4章工艺方案的设计

4.1铸型方法的确定

在铸造生产中，砂型铸造应用最为广泛。

砂型铸造生产率高、成本低、灵活性大、技术相对成熟，世界上用砂型铸造生产的铸件，占铸件总产量的80%以上。

在砂型铸造中，造型和制芯是最基本的关键工艺。

造型和制芯选择是否合理至关重要。

因课程设计产量要求为：

大批量流水线生产。

再综合其他因素，觉得本次设计采用合成树脂砂，配合高压、挤压、冲击、静压等高密度造型工艺，为大量薄壁、光洁、加工余量小的铸件创造了条件。

4.2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，由于连杆为对称分布的零件，分型面选择少，有以下两种：

A方案：

如图4.1

选a-a作为分型面。

符合选平面作为分型面的原则，但不利于拔模。

图4.1分型面a-a

B方案：

如图4.2

连杆在此处分型，符合尽量把铸件放在一个砂箱内的原则。

且分型面在最大投影面。

在保证铸件的质量和降低成本的前提下，选用B方案。

图4.2分型面b-b

4.3型芯结构及制造

连杆零件有两圆柱形孔洞，故型芯应为两圆柱体，其直径应小于45㎜和32.5mm，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。

4.4铸造位置及浇注口的确定

根据重要表面向下放或侧放原则，将连杆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，上面通过放加工余量来保证铸件质量。

也需考虑尽量少使用砂芯。

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，选用连杆右端分型面为浇注口如图4.3。

从而避免直浇对铸件造成冲击，铸件也容易浇满等。

图4.3浇注位置的选择