1、1.1 鑄造工藝性分析零件名稱：襯套零件材料：HT250HT200零件特點(diǎn)：襯套是用途非常廣泛的零件，零件簡(jiǎn)單，工藝不復(fù)雜。磨損了，可以方便更換。如果不用襯套，磨損后，更換的是零件。現(xiàn)在更換的是襯套，因其加工方便，更換成本低，也易換。（1） 零件的作用襯套是用于機(jī)械部件外，以達(dá)到密封、磨損保護(hù)等作用的配套件。襯套的使用范圍很廣，工業(yè)領(lǐng)域中很多部件，如閥門、軸承等部件都會(huì)使用襯套。襯套的作用襯套的使用靈活性比較高，它能起到的作用也很多，概括來(lái)說(shuō)襯套是對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的一類部件。襯套的使用能減少設(shè)備的磨損、振動(dòng)和噪音，并有防腐蝕的效果。襯套的使用還能方便機(jī)械設(shè)備的維修、簡(jiǎn)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)和制造工藝。襯套

2、在實(shí)際工作中起到的作用和它的應(yīng)用環(huán)境與目的有很大關(guān)系。在閥門應(yīng)用領(lǐng)域，襯套被裝置在閥蓋內(nèi)套住閥桿，以此來(lái)減少閥門的泄露，達(dá)到密封作用。在軸承應(yīng)用領(lǐng)域，襯套的使用能減少軸承和軸座之間的磨損，避免軸和孔之間的間隙增大等作用。（2）零件圖分析1.襯套零件通過(guò)在零件圖紙上的分析可以看出：以160mm軸的軸線為中心線，位于上端面104mm同軸的兩端分別有一個(gè)螺紋孔，尺寸為8mm，由于螺紋孔小，鑄造時(shí)不須鑄出，只需在進(jìn)行機(jī)加工是鉆出。該零件長(zhǎng)為總長(zhǎng)170mm，上端面尺寸為160mm，下端面尺寸為104mm，下端面以上有一個(gè)寬15mm溝槽，直徑為24mm，鑄造不必鑄出該溝槽，而是鑄造完成后進(jìn)行機(jī)械加工而得，

3、該鑄件上端面壁厚尺寸為52mm,下端面壁厚39mm，零件中間需加型芯，直徑30mm，為鑄造方便，由于型芯直徑只為30mm，上底面的圓空腔應(yīng)在鑄造完成后采用機(jī)械加工，用車床膛出直徑為48mm的孔。1.2鑄造件的選材并說(shuō)明原因該零件為襯套，要求零件具有很好的耐磨性。（1） 零件材料使用特性及用途襯套的材質(zhì)襯套的材質(zhì)多是軟質(zhì)的金屬、橡膠、尼龍及非金屬聚合物等。這些材質(zhì)的質(zhì)地相對(duì)較軟、價(jià)格成本較低。在各種惡劣的工作環(huán)境中襯套承受振動(dòng)、摩擦和腐蝕來(lái)保護(hù)裹住的部件，而襯套本身在損壞后更換方便、成本低、經(jīng)濟(jì)性好。所以該零件我們選用HT250HT150*1 灰鑄鐵的性能 HT是灰鑄鐵的牌號(hào)，灰鑄鐵是指石墨片狀

4、的灰口鑄鐵，一般含（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）碳2.0%4%，硅1%3%,錳0.25%1.0%，磷0.05%0.50%，硫0.0250.20%。灰鑄鐵強(qiáng)度低，脆性大，已斷裂，但減振性能好，熱導(dǎo)率高，缺口敏感性小，且有良好的鑄造性能，切削性能，具有良好的耐磨性，耐熱性抗氧化抗生長(zhǎng)性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。.*2 灰鑄鐵的鑄造性能灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時(shí)通過(guò)石墨化過(guò)程形成的，其基體組織有鐵素體.珠光體和珠光體加鐵素體。灰鑄鐵的流動(dòng)性：近共晶成，鐵液分流動(dòng)性好；亞共晶成分時(shí)，碳硅錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%1.2%時(shí)可提高流動(dòng)性；過(guò)共晶成分是碳、硅降低流動(dòng)性，磷提高流動(dòng)性；收縮性：有液相收縮，凝固收縮或膨脹(普

5、通灰鑄鐵剛性鑄造時(shí)：CE3.6%時(shí)，只有收縮，CE>3.6%時(shí)，只有出現(xiàn)膨脹)；線收縮：小中件收縮率0.91.1%（自由線收縮率），0.81.0%（鑄造收縮率）收縮孔總體積約為-0.5%+0.2%一般不設(shè)補(bǔ)縮冒口。鑄造應(yīng)力：灰鑄鐵鑄造應(yīng)力小：一般為19.649MPa；單件小批量或尺寸要求高的鑄件，可在500600攝氏度退火消除鑄造應(yīng)力，斷面敏感性：灰鑄鐵若不進(jìn)行孕育處理，鑄件內(nèi)部或厚壁處冷卻慢，易晶粒粗大，石墨粗大，強(qiáng)度硬度低：而在外表面或薄壁棱角處冷卻快易生成過(guò)冷石墨或白口，硬度高。孕育處理和低合金化都明顯可以改變金相組織和斷面敏感性，常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。*3 熱處理可以改變

6、鑄鐵的基本組織，而不能改變石墨的形狀和分布。由于石墨片對(duì)基體的連續(xù)性的破環(huán)嚴(yán)重，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此熱處理灰鑄鐵強(qiáng)化效果不佳，但對(duì)襯套零件來(lái)說(shuō)主要是起保護(hù)作用，防止被保護(hù)零件磨損，且襯套加工方便，成本低也一更換。此外襯套硬度要求較低，是摩擦副的承磨件。所以需要進(jìn)行熱處理，這里應(yīng)采用的熱處理方案為消除白口組織退火，這樣可以降低其硬度，其工藝為：加熱到800900度，保溫25h后爐冷至250400度出爐空冷。*4 HT150HT250，處于該牌號(hào)范圍的灰鑄鐵用途廣泛，如機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體等。對(duì)于襯套該牌號(hào)的灰鑄鐵是首選材料。1.3確定工藝方法和過(guò)程1. 鑄造方案的確定a. 襯套選

7、型因素襯套的使用范圍大，種類也比較多，要選擇合適的襯套，就必須考慮它的使用目的，不同的工況選擇不同型號(hào)的襯套。襯套選型中主要考慮的條件是襯套需承受的壓力、速度、壓力速度乘積及載荷性質(zhì)。另外，襯套是否有潤(rùn)滑、潤(rùn)滑的狀態(tài)也決定了它的使用效果和壽命。對(duì)此可做出鑄造方案的選擇b. 鑄造方案包括：砂型鑄造和特種鑄造兩種，特種鑄造又分為熔模鑄造，金屬鑄造，壓力鑄造，離心鑄造好人消失模鑄造。砂型鑄造是傳統(tǒng)的鑄造方法，它適用于各種形狀.大小.批量及各種合金鑄件的生產(chǎn)，工藝簡(jiǎn)單。其中包括手工造型，機(jī)械造型。機(jī)械造型主要特點(diǎn)：可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，鑄造尺寸精確、表面光潔，加工余量小。在大批量生產(chǎn)中

8、成本較低。而該零件屬于小鑄件，大量，成批和單件生產(chǎn)，應(yīng)采用砂型鑄造中機(jī)械造型，機(jī)械造型中包括多種造型種類，其中最適合的應(yīng)該是振擊緊砂造型。c. 造芯方法的選擇該零件可選擇芯盒造芯方法。芯盒造芯的主要特點(diǎn)：用芯盒的內(nèi)表面形成砂芯的形狀，砂芯尺寸準(zhǔn)確。應(yīng)用于各種形狀、尺寸和批量的砂芯。d. 澆注位置的選擇由該零件的零件圖分析可知：應(yīng)進(jìn)行平作立澆，以便補(bǔ)縮，且應(yīng)保證鑄件的重要部位朝下，厚大部位朝上，所以該零件的下端面應(yīng)朝下，這樣以便安放冒口，實(shí)現(xiàn)順序凝固，使氣孔、非金屬夾雜物等缺陷竟量位于上端面。同時(shí)也保證了和箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致，起模和充型方便。e. 分型面的選擇分型面是為起模、下

9、芯、檢驗(yàn)等需要而設(shè)置的。分型面選擇的原則包括：分型面應(yīng)盡量平直、數(shù)量少，鑄型只有一個(gè)分型面；盡量為避免不必要的型芯和活塊；盡量使鑄件全部或大部分位于下箱。由此可確定此零件的分型面應(yīng)選擇在上端面。2. 工藝參數(shù)的確定加工余量、收縮率、鑄造圓角、起模斜度確定該襯套零件的材料HT150HT250，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造毛坯，根據(jù)鑄造工藝路分析，分別對(duì)以上參數(shù)的查表確定如下：由于該襯套的最大直徑尺寸為160mm，最小直徑尺寸為104mm,其工作長(zhǎng)度為170mm，上端面以下的固定底座工作長(zhǎng)度為50mm，所以應(yīng)選擇最大直徑為168mm，最小直徑為110mm的毛坯料，選取總長(zhǎng)度為179mm，上端面

10、以下的固定底座工作長(zhǎng)度為58mm。收縮率為1%，鑄造圓角為R5，起模斜度為：內(nèi)310度，外1530度.3. 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入行腔的通道，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理與鑄件質(zhì)量影響很大，大約鑄件產(chǎn)品的30%是由于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而引起的，所以合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)鑄件至關(guān)重要。根據(jù)零件的工藝性分析，該零件可采用頂注式中的搭邊式澆注方式，這樣金屬液沿型壁注入，充型快而平穩(wěn)，可減少?zèng)_砂。1.4確定鑄件尺寸(繪制鑄件工藝圖)2.1鍛件的工藝性分析1.主軸的功用：主軸是機(jī)床上傳遞動(dòng)力的零件，常需要承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊載荷的作用。同時(shí)在滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部位還受摩擦力的作用，由此，要求主軸具有高強(qiáng)度、

11、硬度足夠的韌性及疲勞強(qiáng)度變形小等性能。在一般的金屬切削機(jī)床中，主軸把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及扭矩通過(guò)主軸端部的夾具或刀具。在工作中，主軸不但承受扭轉(zhuǎn)力矩，而且承彎曲力矩。所以要求機(jī)床主軸的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度都很高2選材：主軸所需的力學(xué)性能較高而且主軸受力部分是鍵槽主要受到切應(yīng)力所以選擇鑄鐵已經(jīng)不能滿足要求，應(yīng)選擇45鋼。至少選用45鋼3鍛造方法：采用自由鍛自由鍛的主要工序分析：鐓粗：是坯料高度減小,橫截面增大的成型工序稱為鐓粗.主要運(yùn)用于: a.由橫截面積較小的坯料得到橫截面積較大而高度較小的鍛件;b,沖孔前,使坯料橫截面積增大和平整坯料的端面; c,反復(fù)鐓粗和拔長(zhǎng),可以提高后續(xù)拔長(zhǎng)工序的鍛造比;d,提高鍛

12、件的橫向力學(xué)性能和減少力學(xué)性能的異向性;e.反復(fù)鐓粗和拔長(zhǎng)可破碎合金鋼中的碳化物,達(dá)到均勻分布. 鐓粗的主要方法有平砧鐓粗,墊環(huán)鐓粗和局部鐓粗三類.拔長(zhǎng)：使坯料橫截面減小而長(zhǎng)度增加的鍛造工序稱為拔長(zhǎng). 拔長(zhǎng)可分為平砧間拔長(zhǎng),形砧拔長(zhǎng)和空心件拔長(zhǎng).目的是: 由截面較大的坯料得到截面較小而軸向較長(zhǎng)的軸類鍛件;輔助其他工序進(jìn)行局部變形;反復(fù)拔長(zhǎng)與鐓粗,提高鍛造比,使合金鋼中碳化物破碎并均勻分布,提高力學(xué)性能.影響拔長(zhǎng)質(zhì)量的工藝因素：送進(jìn)量的影響;壓下量的影響;砧子形狀的影響;拔長(zhǎng)操作的影響. 自由鍛工序分類：基本工序，能較大幅度的改變坯料形狀和尺寸的工序，也是自由鍛造過(guò)程中主要變形工序(如鐓粗,拔長(zhǎng)

13、，沖孔，心軸擴(kuò)孔，心軸拔長(zhǎng)，彎曲,切割，錯(cuò)移，扭轉(zhuǎn)，鍛接等)；輔助工序，是在坯料進(jìn)行基本工序前采用的變形工序；修整工序，用來(lái)修整鍛件尺寸和形狀，使其完全達(dá)到鍛件圖要求的工序。主軸主要應(yīng)用的鍛造工序?yàn)榘伍L(zhǎng)，切肩和鍛臺(tái)階主軸拔長(zhǎng)：減少空心坯料外徑(壁厚)增加其長(zhǎng)度的鍛造工序稱為芯軸拔長(zhǎng)。為增強(qiáng)金屬軸向流動(dòng)，減少?gòu)较蛄鲃?dòng),提高效率，常采用： A拔長(zhǎng)前,預(yù)熱芯軸到150-250。B主軸上做出1/150-1/100的斜度,表面光滑，拔長(zhǎng)時(shí)涂上石墨等潤(rùn)滑劑。C用形砧拔長(zhǎng)。d,盡可能采用較高的坯料，常取H=(0.6-1.0)D的坯料(H.D分別為坯料的高度和直徑)。主軸拔長(zhǎng)的主要質(zhì)量問(wèn)題是；鍛件壁厚不均勻，

14、內(nèi)壁易產(chǎn)生裂紋，為此要求坯料加熱均勻，每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和壓下量也要均勻。3下料和下料方法：a. 原材料在鍛造之前必須按鍛件大小和工藝要求切割成一定尺寸的坯料。對(duì)于鑄錠，則要先以自由鍛進(jìn)行開(kāi)坯，然后將錠料以剁割方法切除兩端，或按一定尺寸將坯料分割,b. 常用的下料方法：剪切，是鍛造生產(chǎn)中應(yīng)用較普遍的一種方法，具有生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)單，斷口無(wú)金屬消耗，模具費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但坯料局部被壓扁，端面不平整，有時(shí)還帶有毛刺和裂紋等；冷折法，利用預(yù)先開(kāi)出的缺口，在受力時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起脆斷得到坯料的方法叫冷折法。此法下料生產(chǎn)率高，斷口金屬損耗小，工具簡(jiǎn)單。冷折法適用于硬度較高的高碳鋼和合金鋼，但要求對(duì)坯料預(yù)

15、熱到300-400。鋸切，用鋸床下料是應(yīng)用最普遍的方法，下料精確，端面平整，適用于各種金屬材料在常溫下切割。缺點(diǎn)是效率低，鋸條的厚度為2-8mm，鋸口損耗大。4鋼的鍛造溫度范圍：鋼的鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的一段溫度區(qū)間.（1）確定鍛造溫度范圍的基本原則:A必須使鍛造金屬的內(nèi)部組織和力學(xué)性能合乎技術(shù)要求B在鍛造溫度范圍內(nèi)使金屬具有良好的塑性和較低的變形能力.C有利于鍛造過(guò)程中減少加熱火次,提高生產(chǎn)效率.（2）始鍛溫度和終鍛溫度的確定;A始鍛溫度的確定,確定始鍛溫度時(shí),首先必須保證鋼無(wú)過(guò)燒現(xiàn)象.因此對(duì)碳鋼而言,始鍛溫度應(yīng)比鐵-滲碳體相圖中的固相線低100-200,另外,還需要考慮到

16、金屬坯料的組織,鍛造方式和變形工藝等因素B終鍛溫度的確定,確定終鍛溫度時(shí),既要保證鋼在停鍛前有足夠的塑性,又要使鍛件能獲得良好的組織性能,以及沒(méi)有加工硬化現(xiàn)象,因此,鋼的終鍛溫度應(yīng)高于再結(jié)晶溫度,便于保證鍛后金屬組織完全再結(jié)晶,使鍛件能夠得到細(xì)晶粒組織.確定碳鋼終鍛溫度時(shí),不能低于鐵-滲碳體相圖中的A1線,否則,金屬的塑性會(huì)顯著降低,變形抗力增大,加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重,容易產(chǎn)生鍛造裂紋,.鍛造生產(chǎn)中,鋼的終鍛溫度與剛的組織,鍛造工序和鍛后工藝等也有直接關(guān)系.對(duì)于無(wú)相變的鋼,由于不能用熱處理方法細(xì)化晶粒,只能依靠最后一次鍛造的終鍛溫度來(lái)控制晶粒度,所以,為能使鍛件獲得細(xì)小晶粒,此類鋼的終鍛溫度一般不

17、宜過(guò)高.如果鍛件必須進(jìn)行鍛造余熱處理等,終鍛溫度必須滿足余熱處理的溫度要求,低碳鋼鍛造時(shí),終鍛溫度可稍低于A3線,如鍛造后還要精整工序則終鍛溫度允許比規(guī)定值低50-80.鍛造溫度范圍的確定:一般碳素結(jié)構(gòu)鋼的鍛造溫度范圍較寬,達(dá)到400-800,而合金鋼,特別是高合金鋼更窄,只有200-300.所以在鍛造生產(chǎn)中,高合金鋼鍛造最困難,對(duì)鍛造工藝的要求極為嚴(yán)格4加工余量：14mm5工藝要求：a. 錐形面無(wú)法直接鍛出，該成圓柱形。b. 鍵槽無(wú)法鍛出，須保留余塊2.2鍛件的材料選擇并說(shuō)明原因材料的選擇a.選擇材料：按鍛件大小切成一定長(zhǎng)度的毛坯.目前,鍛造用原材料主要包括碳素鋼,合金鋼,有色金屬及合金等.

18、按加工狀態(tài)分為鋼錠,軋材,擠壓棒材和鍛坯等,大型鍛件和某些合金鋼的鍛造一般直接用鋼錠鍛制,中小型鍛件一般用軋材,擠壓棒材和鍛坯生產(chǎn).鋼錠內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)取決與澆注時(shí)鋼液在錠模內(nèi)的結(jié)晶條件,即結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件.鋼液在鋼錠內(nèi)各處的冷卻與傳熱條件和不均勻,鋼液由模壁向錠心,由底部向冒口組建冷凝選擇結(jié)晶,從而造成鋼錠的結(jié)晶組織,化學(xué)成分及夾雜物分布不均.鋼錠的內(nèi)部缺陷主要集中在冒口,底部及中心部分.其中冒口和底部作為廢料應(yīng)該切除,若切除不徹底,就會(huì)遺留在鍛件內(nèi)部而使鍛件成為廢品,鋼錠內(nèi)部和冒口站鋼錠質(zhì)量的5%-7%和18%-20%。對(duì)于合金鋼，切除的冒口占鋼錠的25%-30%，底部占7%-10%。大

19、型鋼錠的常見(jiàn)缺陷有：偏析，夾雜，氣體，氣泡，縮孔，疏松，裂紋和濺疤。這些缺陷的形成與冶煉，澆注和結(jié)晶過(guò)程密切相關(guān)，并且不可避免。鋼錠越大，缺陷越嚴(yán)重，往往是造成大型鍛件報(bào)廢的主要原因。鑄錠經(jīng)過(guò)軋制，擠壓或鍛造加工后，組織結(jié)構(gòu)得到改善，性能相應(yīng)提高，通常，變形充分，殘存的鑄造缺陷就越少，材料質(zhì)量提高的幅度也越大。但是在其過(guò)程也有可能發(fā)下如下缺陷：劃痕，折疊，發(fā)裂，結(jié)疤，碳化物偏析，白點(diǎn)，非金屬夾雜，粗晶環(huán)。b. 上圖車床主軸零件簡(jiǎn)圖。該軸承受交變彎曲應(yīng)力與扭應(yīng)力 ,但由于承受的載荷與轉(zhuǎn)速均不高 ,沖擊作用也不大 ,故具有一般綜合力學(xué)性能即可。但在主軸大端的內(nèi)錐孔和外錐體 ,因常與卡盤(pán)、頂尖有相對(duì)

20、摩擦;花鍵部位與齒輪有相對(duì)滑動(dòng) ,故這些部位要求較高的硬度與耐磨性;主軸在滾動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn) ,工作時(shí)因軸頸與軸承不發(fā)生摩擦 ,故軸頸無(wú)耐磨性要求。通常 ,對(duì)于要求高強(qiáng)度、硬度和疲勞強(qiáng)度且形狀畸變小的主軸 ,多采用 38CrMoAlA 鋼;受沖擊大的常用 20Cr、20Mn2B 滲碳鋼;重載下工作的常用20CrMnTi、12CrNi3A 高合金滲碳鋼;高精度磨床、鏜床主軸采用 9Mn2V、GCr15 鋼。本零件根據(jù)其工作受力及性能要求 ,可選用 45鋼 2.3鑄件圖的繪制（繪制鍛件的工藝圖）鍛件圖是根據(jù)零件圖繪制的。自由鍛件的鍛件圖是在零件圖基礎(chǔ)上，考慮了機(jī)械加工余量、鍛造公差、余塊等之后繪制的圖

21、。1. 機(jī)械加工余量、余塊和鍛造公差。根據(jù)零件的最大直徑和長(zhǎng)度尺寸可知起屬于自由鍛造范圍。按照鍛件材質(zhì)與技術(shù)要求的力學(xué)性能，在在鍛后竟正火加高溫回火，即達(dá)到力學(xué)性能要求。但須在鍛件上留出機(jī)械加工實(shí)驗(yàn)用試樣。（1）繪制工藝圖（2）繪制鍛件圖2.4確定工藝方法和過(guò)程1. 鍛造方式：根據(jù)上述分析，可知該主軸應(yīng)采用的鍛造方法是自由鍛，自由鍛工藝特征：工具簡(jiǎn)單,靈活性大，適合單件和小批量鍛件生產(chǎn)；工具與毛坯部分接觸,逐步變形，所需設(shè)備功率比模鍛小的多；靠人工操作控制鍛件的形狀和尺寸，精度差,效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大。2坯料重量和尺寸的確定。(1）計(jì)算鍛件質(zhì)量。*1. 鍛件各部分質(zhì)量計(jì)算*2. 臺(tái)階余面質(zhì)量計(jì)算(2) 計(jì)算坯料的質(zhì)量坯料重量可按下試計(jì)算：m(坯料)=m(鍛件)+m燒損）+m（料頭）一般火候：一火為2%3%，二為1.5%2%，采用兩次加熱完成5%3. 擬定鍛造工序：主軸鍛造方案有兩種。一火完成工序?yàn)椋号髁习纬蓤A棒壓肩拔出一端在調(diào)頭拔出另一端修正二火完成工序?yàn)椋旱谝换饘⑴髁习纬蓤A柱壓肩拔出一端，第二次火候加熱后，拔出