中文摘要本設計是對汽車前輪轂零件進行鑄造毛坯工藝設計。根據零件的使用條件、結構特點、生產批量，結合工廠現有設備等進行鑄造工藝分析，確定了鑄造方法、造型及造芯方法、凝固原則及澆注位置、分型面、砂箱中鑄件數量、砂型數量等，完成了砂芯、澆注系統、冒口及冷鐵、相關工裝設備等設計，并進行鑄件質量控制分析及制定了檢驗要求。關鍵詞：砂型鑄造，工藝分析，工藝設計，質量控制ABSTRACTThisdesignisthecastingblanktechnologydesignforfronthubbearingincar.Accordingtotheapplicationconditions,structuralfeatures,productionbatchofthepartandexistingequipment,itdoesthecastingtechnologyanalysis,determinesthemethodofcasting,modeling,coremaking,solidificationprinciplesandpouringposition,partingsurface,thequantityofcastingandmold,etc.Itcompletesthedesignofsandcore,pouringsystem,riser,chill,equipment,doesthequalitycontrolanalysisofcastingandconstitutestheinspectionrequirements.Keywords:sandmoldcasting，technologyanalysis，technologydesign，qualitycontrol目錄第一章汽車前輪轂工藝分析 21.1汽車前輪轂 21.2生產條件及技術要求 21.3工藝分析 2第二章工藝方案的確定 22.1鑄造方法的選擇 22.2造型、造芯方法的選擇 22.3凝固原則、澆注位置的確定 22.4分型面的選擇 22.5砂箱中鑄件數量的確定 22.6砂芯數量的確定 22.7主要工藝參數的確定 22.7.1鑄造收縮率的選擇 22..7.2鑄造精度及尺寸、重量偏差的確定 22.7.3機械加工余量的確定 22.7.4拔模斜度的確定 22.8砂芯設計 22.9澆注系統的設計 22.9.1澆注系統類型的選擇 22.9.2澆注系統的設計與計算 22.10冒口及冷鐵的設計 22.10.1冒口的設計 22.10.2冒口的校核 22.10.3冷鐵的設計 22.11排氣的設計 22.12鑄件圖及鑄件工藝圖 2第三章型、芯砂種類及配方的選擇 23.1型砂種類及配方的選擇 23.2芯砂種類及配方的選擇 23.2芯砂種類及配方的選擇 2第四章工藝裝備的設計 24.1模樣的設計 24.2模底的設計 24.3芯盒的設計 24.4砂箱的設計 2第五章鑄件的熔煉、澆注、落砂、清理、熱處理要求 25.1熔煉 25.2澆注 25.3落砂 25.4清理 25.5熱處理 2第六章鑄造質量控制 26.1鑄造缺陷分析及防止措施 26.2鑄件質量檢驗 2參考文獻 4致謝 4第一章汽車前輪轂工藝分析1.1汽車前輪轂圖1-1為汽車前輪轂零件三維圖，汽車在行駛過程中輪轂作旋轉運動，內孔裝有軸承。由于汽車前輪也起支撐汽車的作用，因此，裝于前輪中央的輪轂是受力零件。圖1-1汽車前輪轂零件三維圖（可以是零件照片）1.2生產條件及技術要求汽車前輪轂生產性質為成批生產，材質為ZG270-500。零件的主要技術要求：機械性能應滿足：σb＞500MPaak＞35MPa精度要求：詳見圖1-2汽車前輪轂零件圖。鑄件內部不得有縮孔、縮松等缺陷，Φ420的圓加工后允許出現黑皮，鑄件表面光潔，輪廓清晰。圖1-2汽車前輪轂零件圖（此圖應從CAD圖中抓取）1.3工藝分析該零件的主要壁厚為21mm，最大壁厚為30mm,最小壁厚為4mm，整個鑄件的壁厚較均勻，外輪廓尺寸為：420×420×184mm3。法蘭與輪轂體交接處形成熱節需冒口補縮，最小壁厚處加加工余量后可以鑄出來，法蘭上12XΦ16、轂體上8XM22X1.5及12XM6可不鑄出，鑄造后機械加工出來，安裝軸承的Φ210和Φ200表面有較高的加工要求，零件的結構鑄造工藝性較好，生產批量為成批生產，所以毛坯的生產方法為砂型鑄造。材料ZG270-500能滿足零件的使用要求和適于砂型鑄造。第二章工藝方案的確定2.1鑄造方法的選擇由于汽車前輪轂生產批量為成批生產，零件結構不復雜，結合工工廠材料的供應情況，考慮技術上的先進性與經濟的合理性，所以確定其毛坯生產方法為普通砂型鑄造，砂型種類為濕型。2.2造型、造芯方法的選擇根據零件輪廓尺寸420×420×173mm3和工廠設備條件，造型方法為Z148B單機砂箱地面造型，氣吊與行車運輸，造芯方法為手工芯盒造芯。2.3凝固原則、澆注位置的確定凝固原則：鑄件材質為ZG270-500，收縮較大（εV=4.3%），為了有利于補縮，采用順序凝固。澆注位置：為了保證鑄件質量，必須把最重要的加工面在澆注時向下或直立狀態。由零件的技術要求知道：Φ200和Φ210的圓表面光潔度要求高，內部安裝軸承，尺寸精度比較高，因此，應將兩圓柱面呈直立狀態，同時從順序凝固的原則出發，將厚大部位放在上面，以便于安放冒口，得到順序凝固。綜合考慮結果：確定本件的澆注位置如圖2-1所示。圖2-1澆注位置冷卻位置與澆注位置一致。2.4分型面的選擇此件可有三種分型面方案：方案?：，如圖2-2所示可將鑄件對稱分布在兩鑄型內，模樣易制作，但造型、下芯不方便，鑄件內孔的精度不易保證，且為了保證澆注位置須將鑄型翻轉90o，勞動量大。圖2-2方案Ⅰ方案II：如圖2-3所示鑄件在同一鑄型內，可以保證其尺寸精度，且下芯后便于檢查壁厚是否均勻，砂型穩固，造型簡單，但頂注不平穩，易產生沖砂，同時上箱小，下箱大，起模行程大。有一個砂芯較大，不易制作。圖2-3方案Ⅱ方案III：如圖2-4所示鑄件大部分在同一鑄型內，能夠保證其尺寸精度，下芯也便于檢查，同時滿足合箱，澆注，冷卻位置一致，采用側澆，切向引入改善了澆注時的充型不平穩，減少了沖擊，防止了沖砂缺陷的產生，上、下箱相差不大，造型簡單。缺點是有一個砂芯復雜，要求高，模樣加工困難。圖2-4方案Ⅲ經過比較，綜合考慮，為保證鑄件質量，采用方案III較合理。2.5砂箱中鑄件數量的確定由[3]附錄附表1-1查得Z148B造型機所對應的砂箱最大內尺寸長X寬為850X475mm2，四個頂桿間距長X寬為736X538，根據鑄件重量63.2kg由[3]表12-3查得其最小吃砂量各參數為：a=50mm，b=70mm，c=90mm，d=70mm，f=40mm，g=50mm，鑄件輪廓為420×420×184mm2.6砂芯數量的確定根據鑄件結構和已選定的分型面，必用兩個芯子，如圖2-5所示。圖2-5砂芯數量圖2.7主要工藝參數的確定2.7.1根據實際生產情況，并參考[3]表3-1，確定該件的收縮率為2%。2.由于鑄件的精度要求較高，且是機器造型金屬模，確定該件的精度為Ⅰ級，由[3]表3-17查得尺寸偏差為±2.5mm，表3-20查得重量偏差8%。2.按一級精度鑄件查[3]表3-7，并考慮實際情況，確定加工余量，具體數值見鑄件工藝圖。2.按零件圖尺寸采用增厚法。根據[3]表3-21確定拔模斜度為1o30'-2o。2.8砂芯設計鑄件需2個砂芯，均用手工芯盒造芯。砂芯由砂芯主體和芯頭組成，1#砂芯用水玻璃砂，根據鑄件放置位置確定為垂直芯頭，結合其基本尺寸參考[3]表4-2取下芯頭高為50mm，因砂芯高度和直徑差不多，不用上芯頭，由表4-3確定下芯頭斜度為5°，由表4-4確定下芯頭與芯座間隙為1.5mm，由表4-7確定防壓環和集砂槽的尺寸,2#砂芯形狀復雜，局部有細薄突起，故2#芯選用脂砂,詳見鑄件工藝圖。合箱時先下1#砂芯，后下2#砂芯。2.9澆注系統的設計澆注系統由澆口杯、直澆道、橫澆道和內澆道組成。澆注系統截面積大小對鑄件質量影響很大，截面積太小，澆注時間長，可能產生澆不足、冷隔、砂眼等缺陷；截面積過大，澆注速度快，又可能收起沖砂，帶入熔潭和氣體，使鑄件產生渣孔、氣孔等缺陷。為了使金屬液以適宜的速度充填鑄型，就必須合理確定澆注系統的面積。2.9.由于鑄件材質為ZG270-500，鑄造質量要求較高。澆注系統應要求較高的防氧化能力，本應采取漏包澆注，但由于鑄件較小，使用漏包不易控制，為此使用轉包澆注。采用轉包澆注鑄鋼件，澆注系統應有較好的撇渣能力，需要用封閉式或半封閉式，本設計澆注系統采用封閉式的，根據[6]表5-53，及工廠的情況，選用側注式澆注系統。因砂箱中只放置一個鑄件，所以澆注系統只需設計澆口杯、直澆道和內澆道，無橫澆道，使鑄件內腔與內澆道相切，內澆道與直澆道相連，采用梯形的內澆道。2.9.2澆注系統的設計與計算因采用了轉包澆注，澆注系統是封閉式的，其澆注方式與鑄鐵件相同，所以計算公式都采用轉包澆注鑄鐵件公式，但式中的系數選擇不一樣，以此計算出該澆注系統澆注時間、內澆道截面積、澆注系統各組元斷面尺寸，并校核最小壓力頭。1澆口杯設計：澆口杯是用來接納來自澆包的金屬液流的，因為鑄件是小型的鑄鋼件，所以澆口杯采用結構簡便、制作方便、容積小、在機器造型中廣泛使用的普通漏斗形澆口杯，其截面形狀與尺寸如圖2-6中a所示。2澆注時間：其中：C是系數根據相對密度KV查取，G是澆入砂型內鋼水的總重量（kg）。式中V是鑄件的輪廓體積。V=π/4×4.22×1.84=25.5dm3取鑄件重量是零件重量放大15%得到55（1+15%）=63.2（kg）澆冒口系統選鑄件重量的50%，即：G=63.5（1+15%）=94.8（kg）由[3]表5-34查得C=1.1故澆注時間=10.7秒選取t=11秒。3內澆道截面積的計算：由[3]P132查得以澆注比速為基礎的計算公式：式中：G=94.8kg，t=11秒，K是澆注速比由表5-34查得0.75（根據KV=3.7查表)，L是鋼水流動系數，碳鋼L取1.0。代入上式：則≈11.5cm2截面形狀為梯形，根據面積確定尺寸如圖2-6中b所示：abc圖2-6澆口杯、內澆道、內澆道截面形狀與尺寸4各組元面積的確定：因該澆注系統無橫澆道，所以只需再確定直澆道，其截面為圓形，形式為無斜度的圓管，H0即內澆道靜壓頭高度為200mm。參考[3]P132得比例關系為∑F直:∑F內=1.1:1則∑F直=11.5×1.1=12.7cm2由面積確定直徑尺寸為40mm，如圖2-6中c所示。5最小壓力頭的校核：為了保證能充滿離最遠最高的部分，并且能輪廓清晰完整，上表面無縮凹缺陷的鑄件，鑄件最高點到澆口杯內液面的高度必須有一最小值，即最小剩余壓力頭Hm，這就要求直澆道應該有必要的高度。由所設計的鑄件工藝圖可得到如圖2-7最小剩余壓力頭的壓力角簡圖：L=300+210=510mmHm=200-30=170mm校核公式tgα=Hm/L=170/510=0.337查得α=18o26'式中：α是最小剩余壓力頭的壓力角，L是直澆道到鑄件最高最遠的距離，Hm是最小剩余壓力頭。由[3]表5-8查得α=9o，故壓力頭足夠。圖2-7最小剩余壓力頭的壓力角簡圖2.10冒口及冷鐵的設計2.10鑄件法蘭與輪轂體交接處形成熱節，容易產生分散性的縮松，嚴重降低鑄件的機械強度。該件在汽車工作時是個受力件，其技術條件要求鑄件內部不得有縮孔、縮松等缺陷，所以在鑄件上必需設置一定數量的冒口以消除縮孔、縮松。因鑄件在上砂箱高度只有30mm，且鑄件較小并采用機器造型，為減少冒口的金屬消耗而采用暗頂型。冒口設置在鑄件最高最厚的部位。鑄鋼件冒口的計算方法很多，常用的方法有按照補縮液量計算、按照比例法計算、按照模數法諸，本設計用按照比例法中的熱節圓法計算設計。1確定熱節圓直徑用作圖得熱節圓直徑dy（作圖時包括加工余量、補貼等），如圖2-8所示。2-8作圖法求熱節圓dy由計算機作圖得34，取dy=40mm。2確定冒口形狀、尺寸冒口的尺寸對于鑄件的質量很重要，冒口過小將導致鑄件產生縮孔、縮松等缺陷；冒口過大，浪費金屬，增加鑄件成本，甚至有時會因冒口過在，使鑄件局部組織粗大，內應力過大，造成裂紋，致使鑄件報廢，所以冒口尺寸應查表確定。由鑄件結構特點在[3]表6-7中選第3號腰形暗冒口：因為H件/dy=184/40=4.6（H件是鑄件高度）所以B=(2.1~2.5)dy=(2.1~2.5)×40=84~100（B為冒口寬度）取B=85mmH=1.5B=1.5×85=127.5mm，取H=120mm（H為冒口高度）冒口形狀尺寸如圖2-9所示。圖2-9冒口形狀及尺寸3補貼為了達到順序凝固的目的，保證有良好的補縮通道，以充分發揮冒口的補縮作用，在冒口下面增加的鑄件工藝余量，即為補貼。補貼尺寸一般是根據生產經驗確定的，查[3]圖6-8，該件可不加補貼。為了提高補縮效果，加補貼6mm。根據鑄件的結構特點及冒口的補縮能力，共放兩個，布局如圖2-10所示。2-10冒口布局2.10.1冒口補縮距離的核算：補縮距離冒口的補縮范圍，由[3]表6-4查得該鑄件有效補縮距離為(4~6)T（此處T為熱節圓直徑），鑄件冒口補縮距離為兩段弧長，如圖2-11所示。計算冒口補縮距離=π×220-[π×220(38×2)/360+2×42.5]×2=115mm(4~6)T=(4~6)×40=160~240因為115<160~240 所以冒口補縮距離足夠。圖2-11補縮距離也可由冒口延續度來校核。由[8表3-10]查得普通鑄鋼件的冒口延續度為38～40%。實際冒口延續度=(π×220×(38×4)/360+4×42.5)/(π×220)=66.8%因為66.8%>40%所以冒口的補縮距離足夠。2冒口補縮能力的較核：由[3]表6-16冒口補縮能力的計算查得腰形冒口內縮孔的總體積為0.14V冒，能補縮的最大體積為(14%-εV總)/εV總×V冒，得到V鑄件=(14%-εV總)/εV總×V冒式中的εV總查[3]表6-2查得金屬凝固時的體收縮率εV總=4.5%V冒=π[0.852+(3.052-1.352)×38×2÷360]÷4×1.2=4.3dm3V鑄件=(14%-4.5%)/4.5%×4.3=9.07dm3實際V'鑄件=重量/密度=63.2/7.8=8.1dm3式中密度取7.8kg/dm3。由于V鑄件>V'鑄件，冒口足夠補縮的。3工藝出品率核算：冒口各部分尺寸計算后，應用經過大量生產實踐總結出來的“鑄件工藝出品率”即成品率來校核，衡量。工藝出品率太大時，說明所設計的冒口偏小或數量不夠，應加大冒口或增加冒口數量；工藝出品率太小，則應適當減小所設計的冒口。查由[3]表6-5碳鋼及低合金鑄件的工藝出品率為61～65%。實際工藝出品率=鑄件毛坯重量/（鑄件毛坯重量+澆口重量+冒口重量+補貼重量）=63.2/94.8×100%=66.6%。兩者接近，所以冒口的尺寸是合理和可行的。2.10.因鑄件是小型件，冒口補縮能力和工藝出品率均符合規定，所以不需要再設置冷鐵。2.11排氣的設計鑄件澆注過程中，在型腔中的會產生氣體，如果不能及時排出，會產生氣孔鑄造缺陷，所以應合理設計排氣系統。1砂型的排氣兩個冒口是排氣通道，上箱造完型后，在二冒口頂部各扎直徑16的出氣孔一個。2砂芯的排氣1#垂直砂芯，從下砂箱扎出氣孔，使氣體由上向下排出，2#砂芯形狀較復雜，通氣道應通到分型面，使氣體由下向上排出。為增加透氣性，砂箱開設了出氣孔。2.12鑄件圖及鑄件工藝圖鑄件的生產批量為成批生產，可不出鑄件圖，用鑄件工藝圖來指導生產。鑄件工藝圖如2-12所示。圖2-12前輪轂鑄造工藝圖第三章型、芯砂種類及配方的選擇3.1型砂種類及配方的選擇砂型和砂芯直接承受合金液的作用，關系到鑄件質量和生產成本，鑄件中的一些缺陷都與造型材料有直接關系，造型材料在生產中占有重要的地位。鑄件材質為ZG270-500，濕型機器造型，澆注溫度在1500℃以上，要求型砂透氣性好，強度、耐火度高。因鑄鋼液含碳量較低，型腔中缺乏防止金屬氧化的強還原性氣氛，在與鑄型相接觸的界面上金屬容易氧化，生成Fe和其他金屬氧化物，因而較易與型砂中的雜質進行化學反應而造成化學粘砂。所以要求原砂中的SiO2含量應較高，含Si量>96%，有害雜質應嚴格控制；為了防止鑄件增碳，要求型砂中泥量低、水分低，因而水分控制在4-4.5%；型砂中不含煤粉和含泥量低，為了保證鑄件表面光潔，不產生機械粘砂，選用較細篩號的硅砂，可選用70號或100號的硅砂，粘接劑為鑄造用膨潤土。參考[2]表2-8采用2S石英砂，粒度均勻，其配比和性能見表3-1：表3-1（面砂配方）配比（重量%）型砂性能新砂膨潤土重油水分%濕壓強度透氣性100(70/100)7.51-1.54-4.55-7.5N/cm2110-1503.2芯砂種類及配方的選擇鑄件中需個砂芯，1#垂直芯頭，原砂與型砂相同，粘接劑采用水玻璃砂，用CO2硬化，在壓力為0.15-0.2.5MPa下，吹氣為時間2-3分鐘。芯砂配方見表3-2表3-2（水玻璃砂配方）芯砂配比（重量%）芯砂性能新砂水玻璃水分%濕透氣性干拉強度100(70/140)6-74-4.5>30090-100N/cm22#芯結構較為復雜，原砂與型砂相同，為減少鑄件缺陷，采用合脂砂，烘干溫度為220℃，烘干時間為3小時，在末冷卻前，不宜般動，以防損壞砂芯，合脂配方見表3-3表3-3（合脂砂配方）芯砂配比（%）芯砂性能干燥規范新砂合脂膨潤土紙漿干拉強度濕拉強度加熱溫度保溫時間100(70/140)2.5-30.5-12.2-3100-300N/cm21.5-2.5N/cm22203小時砂芯表面一般都要刷上涂料，用以提高型芯表層的耐火度、保溫性、化學穩定性，使型芯表面光滑，并提高其抵抗高溫熔融金屬的侵蝕能力。本鑄件砂芯表面涂料成分確定為：石英粉100、陶土2-4、粘土2、水柏油4、適量的水。第四章工藝裝備的設計鑄造工藝裝備是鑄造生產過程中所用的各種模具、工夾量具，下面就簡單介紹一下鑄件的模樣、模板、芯盒、砂箱的設計。4.1模樣的設計模樣是用形成鑄型的型腔，關系到鑄件的形狀和尺寸精度，鑄件的模樣是金屬模。1材料為滿足生產的要求：耐磨、有足夠的強度，同時考慮便于加工制造，用ZL104。2結構設計如圖4-1所示，因模樣尺寸較大，所以設計成整鑄式空心模樣，壁厚為10mm，中間設計加強筋，上、下模樣都無特殊要求，與模板配合均采用平放式、上固定法。用M10的螺釘緊固和兩個定位銷定位，螺釘孔及銷孔與型板配鉆，沉頭螺釘安裝后，均用塑料填平修光。a上模板裝配簡圖b下模板裝配簡圖圖4-1模板裝配簡圖4.2模板的設計鑄件的模板由模樣和澆冒口系統模樣與模底板通過螺釘、螺栓、定位銷裝配而成。模底板的工作面形成鑄型的分型面。模底板的設計：1材料為滿足一定的機械性能要求，同時考慮便于手工加工制造，成本低，選用材料HT150。結構設計根據砂箱尺寸，造型機的要求，確定底板板面尺寸為730×730，高度為90mm，設計的加強筋見上、下模板裝配圖，定位銷與導向銷安裝在底板上，模上設四個緊固耳，用螺栓把其固定在制造機上，為搬運方便，模底板上設置了四個吊軸。4.3芯盒的設計芯盒制造型芯必需的模具，其尺寸精度和結構是否合理，對型芯的質量和造芯效率影響很大，由于本設計為手工制芯，芯盒要求結構簡單，體積小，重量輕，操作方便，且要易于制造、修理，故芯盒材料選用ZL104。根據芯盒的輪廓尺寸和材料，由[3]表11-4選取壁厚為8mm。外型隨形處理，為增加強度和剛度，設置了加強筋，為延長芯盒的使用壽命，刮砂面加設了耐磨片。根據1#芯的形狀特征，采用對開芯盒，由兩個可折式定位銷定位，夾緊裝置采用蝶形螺母和活節螺栓。4.4砂箱的設計砂箱的結構既要符合砂型工藝的要求，又要符合車間的造型、運輸設備的要求。鑄件砂箱采用整鑄式，材料為ZG35，為增加強度，其內設有加強筋，為防止在翻箱過程中發生塌箱，箱壁呈斜形，為增加透氣性，開設了出氣孔。根據[3]表12-3，考慮合理的吃砂量及Z148B造型機的要求，砂箱內部尺寸定為650×650×200/320，合箱時采用插銷定位，合箱后采用鍥形卡鎖緊。第五章鑄件的熔煉、澆注、落砂、清理、熱處理要求5.1熔煉原鋼水成分：C：0.32～0.42%Si:0.2～0.45%Mn:0.05～0.80%S<0.05%P<0.05%熔煉設備：三相電弧爐。5.2澆注采用轉包澆注，澆注溫度：1510℃～1530℃，澆注前，應把熔融金屬表面的熔渣除盡，以免澆入鑄型而影響質量。澆注時，須使澆口杯保持充滿，不允許澆注中斷，并注意防止飛濺和滿溢砂型。鑄型澆注后，鑄件在砂型內應有2.5小時的冷卻時間。5.3落砂落砂方法分為手工落砂和機械落砂。根據鑄件特點并結合工廠落砂設備情況，選用L128落砂。5.4清理清理是落砂后從鑄件上清除表面粘砂、型砂、多余金屬（包括澆冒口、飛翅和氧化皮）等過程的總稱。本鑄件采用懸鏈拋丸室清理，氣割澆冒口；拋丸清理去除氧化皮，噴丸清理內腔，手工剔磨后涂漆。5.5熱處理為消除鑄造應力、細化組織、改善鑄件的加工性能，應對清理好后的鑄件進行正火處理，正火溫度850℃～870℃，保溫時間5.5～6.5小時后空冷。第六章鑄造質量控制6.1鑄造缺陷分析及防止措施本鑄件常見的鑄件缺陷分析及防止措施：1．縮孔、縮松由于鑄鋼的收縮大，雖然采用了冒口補縮，也可能因澆注工藝不同，而出現縮孔、縮松。防止措施嚴格控制澆注溫度。鋼水吸氣嚴重，可能出現氣孔，為此，要嚴格控制型砂水分，砂型要適當的扎氣孔，排除氣體，更重要的是熔煉過程中把氣渣除凈。2．粘砂鑄鋼濕型造型，鑄件表面金屬氧化，氧化物與造型材料作用生成低熔點化合物或澆注時金屬液滲入到砂粒間隙。防止措施保證有足夠透氣性的前提下，盡可能選用粒度細的原砂，提高砂型的緊實度。3．偏芯由于1#砂芯沒有上芯頭，只有下芯頭一個定位，抗沖擊力差，砂芯在澆注時可能傾倒，使內腔形狀和尺寸不符合要求。防止措施在合箱前嚴格檢查砂芯位置。6.2鑄件質量檢驗經落砂、清理后的鑄件應進行質量檢驗。鑄件質量包括外觀質量、內在質量和使用質量。鑄件均須進行外觀質量檢查，重要的鑄件則須進行內在質量和使用質量的檢查。本鑄件檢查內容如下：1．理化檢驗按熔煉爐次核對化學成分，機械性能和金相組織。2．外觀檢查鑄件表面殘砂必須清除，冒口和澆口按規定切割。3．尺寸檢查定期抽樣劃線。參考文獻[1]李隆盛《鑄鋼及其熔煉》大連工學院[2]昆明工學院主編《造型材料》[3]各院校聯合編寫組《砂型鑄造工藝及工裝設計》·北京出版社·1980[4]河北工學院主編《鑄造工藝設計基礎》[5]聯合編寫《鑄造工藝基礎》北京出版社[6]鑄工手冊編寫組編著《鑄鋼手冊》[7]機械系統“鑄造工藝學”課程組編寫《鑄造工藝學課程設計指導書及參考實例》[8]李弘英，趙成志《鑄造工藝設計》·機械工業出版社·2005[9]曹瑜強《鑄造工藝及設備》·機械工業出版社·2008[10]王曉江《鑄造合金及其熔煉》·機械工業出版社·1999[11]王文清，李魁盛《鑄造工藝學》·機械工業出版社·2005[12]李魁盛，馬順龍，王懷林《典型鑄造工藝設計實例》·機械工業出版社·2008致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝致謝

附錄資料：不需要的可以自行刪除聚合物成型新工藝振動輔助成型原理及特點：原理：動態注射成型技術如果在注射成型過程中引入振動，使注射螺桿在振動力的作用下產生軸向脈動，則成型過程料筒及模腔中熔體的壓力將發生脈動式的變化，改變外加振動力的振動頻率與振幅．熔體壓力的脈動頻率與振幅也會發生相應的變化，熔體進入模腔進行填充壓實的效果也必然會發生相應的變化。通過調控外加振動力的振動頻率與振幅．可以使注射成型在比較低的加工溫度下進行，或者是可以降低注射壓力和鎖模力，從而減小成型過程所需的能耗，減小制品中的殘余應力，提高制品質量。分類：在機頭上引入機械振動；機頭引入超聲振動；在擠出全過程引入振動振動力場對擠出過程作用的機理擠出過程中的振動力場作用提高了制品在縱向和橫向上的力學性能，并且使二者趨于均衡這種自增強和均衡作用是聚合物大分子之間排列和堆砌有序程度提高的結果，也是振動力場對聚合物熔體作用的結果，可以解釋為是振動力場作用使聚合物熔體大分子在流動過程中發生平面二維取向作用而產生“擬網結構”的結果。在振動塑化擠出過程中，由于螺桿的周向旋轉和軸向振動，聚合物熔體受到復合應力作用，在螺槽中不僅受到螺槽周向剪切力作用，而且也受到軸向往復振動剪切力作用。由于軸向振動作用具有交變特征，因此，與周向剪切作用的復合作用在空間和時間維度上進行周期性變化，可以把這種復合作用描述成空間矢向拉伸時也不會解離。在縱向上由于有牽引拉伸作用，取向程度較高，大分子鏈、片晶較多地沿拉伸方向排列，因而其力學性能較高；其他方向上因擬網結構被固化，也出現部分大分子取向，表現為制品的橫向力學性能的提高和縱橫向性能趨于均衡；而在薄膜擠出吹塑時，制品厚度小，由于軸向振動分量作用減弱了縱向流動剪切和拉伸的誘導取向作用，動態擠出時的薄膜制品的縱向拉伸強度較穩態擠出時有所下降。總說：在高分子材料成型加工過程中引入振動，會對高分子材料成型過程產生一系列影響。振動力場能量的引入并不是能量的簡單疊加，而是利用高分子材料成型過程在振動力場作用下表現出來的非線性特性，降低成型過程能耗，提高產品質量，是一種新型的低能耗成型方法。特點：振動擠出對塑料制品性能的影響在動態塑化擠出成型過程中，振動力場被引入塑化和成型的全過程，不僅對物料的輸送、熔融、塑化和熔體輸運過程產生了影響，而且改變了聚合物熔體在制品成型過程中的流動狀態，并對制品的微觀結構形成歷程和形態產生了重要的影響。振動塑化過程的脈動剪切作用可以提高聚合物熔體中微觀有序結構的程度與分布，如大分子的取向，這種局部有序性在制品成型的過程中并不會完全松弛，在熔體冷卻過程中對結晶聚合物的晶體的形成或分子的取向結構產生一定的影響，得到在微觀水平上具有更有序的長程結構的聚合物制品。因此，在不添加任何塑料助劑的情況下，振動塑化擠出加工可提高制品的力學性能。另一方面，振動塑化過程具有強烈的脈動剪切和拉伸效果，與穩態加工過程中的單向剪切作用相比，這種作用對于改善復雜流體中的多相體系之間的混合與分散具有明顯的效果，能有效的促進多相體系中的均質、均溫進程，提高多相體系微觀結構的均化程度因此，通過振動塑化擠出加工制備的高分子材料具有優化的分散結構和力學性能，這種制備與成型技術對于制備高分子材料及其制品具有明顯的優勢。上述結果表明，引入振動力場后，在產量相同的條件下，輸送塑化的能耗需求降低，螺桿的長徑比可以相應減少，而且在一定的振動參數范圍內，不但能夠保證甚至還能提升制品綜合性能。眾多的實驗研究和生產實踐表明：將振動力場引入聚合物成型加工的全過程可以降低聚合物熔體黏度、降低出口壓力、減少擠出脹大、提高熔融速率、增加分子取向、降低功耗、提高制品力學性能等。在聚合物的加工全過程中引入的振動力場，對聚合物的加工過程產生了深刻影響，表現出許多傳統成型加工過程中沒有的新現象，如加工溫度明顯降低、熔體粘度減小、擠出脹大減小、制品產量和性能提高，以及振動力場的引入能有效促進填充、改性或共混聚合物體系中各組份間的分散、混合和混煉等。在塑料擠出加工中引入振動場，側重于通過改變擠出加工中的過程參數(壓力、溫度、功率)來改善擠出特性，使之更有利于塑料的擠出成型加工；同時，振動場的作用也使擠出成型制品質量得以提高。而在塑料注射成型中，振動場的引入側重于改善制品的物理機械性能；當然，振動場的存在對加工的壓力、溫度和熔體的流動性也有一定的影響，總之，在塑料成型加工中應用振動技術通過引入振動場使加工過程發生了深刻變化。塑料熔體的有效粘彈性由于振動場的作用，宏觀上表現為熔體的粘度減小。流動性增加，擠出壓力或注射壓力降低，流率增大，功耗降低。振動改善了塑料成型加工過程，使成型制品的性能也得到一定程度的提高。氣輔成型的原理、特點、應用現狀及前景：氣體輔助注射成型技術的工藝過程是：先向模具型腔中注入塑料熔體，再向塑料熔體中注入壓縮氣體。輔助氣體的作用，推動塑料熔體充填到模具型腔的各個部分,使塑件最后形成中空斷面而保持完整外形。與普通注射成型相比，這一過程多了一個氣體注射階段，且制品脫模前由氣體而非塑料熔體的注射壓力進行保壓。在成型后的制品中，由氣體形成的中空部分被稱為氣道。由于具有廉價、易得且不與塑料熔體發生反應的優點，因此一般所使用的壓縮氣體為氮氣。氣體輔助注射成型的流程以短射制程為例，一般包括以下幾個階段。第一階段：按照一般的注塑成型工藝把一定量的熔融塑膠注射入模穴；第二階段：在熔融塑膠尚未充滿模腔之前，將高壓氮氣射入模穴的中央；第三階段：高壓氣體推動制品中央尚未冷卻的熔融塑膠，一直到模穴末端，最后填滿模腔；第四階段：塑膠件的中空部分繼續保持高壓，壓力迫使塑料向外緊貼模具，直到冷卻下來；第五階段：塑料制品冷卻定型后，排除制品內部的高壓氣體，然后開模取出制品。(1)熔體注射階段：在模具中注射填充量不足的塑料熔料。(2)氣體填充階段：在熔融塑料未完成充滿模腔前，將計量的定量氣體由特殊噴嘴注射入熔體中央部分，形成擴張的氣泡，并推進前面的熔化芯部，從而完成填充模具過程。氣體注射時間、壓力、速度非常重要。(3)冷卻保壓階段：在工作循環的冷卻階段，氣體將保持較高的壓力，氣體壓力將補償塑料收縮導致的體積損失。達到某種程度時，氣泡將進一步滲透到熔體中，即二次氣體滲透。(4)最終排氣階段：塑料冷卻定型后，將氣體從最終模制件中抽出。根據具體工藝過程的不同，氣體輔助注射成型可分為標準成型法、副腔成型法、熔體回流法和活動型芯法四種。1、標準成型法標準成型法是先向模具型腔中注入經準確計量的塑料熔體，再通過澆口和流道注入壓縮氣體。氣體在型腔中塑料熔體的包圍下沿阻力最小的方向擴散前進，對塑料熔體進行穿透和排空，最后推動塑料熔體充滿整個模具型腔并進行保壓冷卻，待塑料制品冷卻到具有一定剛度和強度后，開模將其頂出。2、副腔成型法副腔成型法是在模具型腔之外設置一個可與型腔相通的副型腔。首先關閉副型腔，向型腔中注射塑料熔體，直到型腔充滿并進行保壓。然后開啟副型腔，向型腔內注入氣體。由于氣體的穿透，使多余出來的熔體流入副型腔。當氣體穿透到一定程度時，關閉副型腔，升高氣體壓力以對型腔中的熔體進行保壓補縮),最后開模頂出制品。3、熔體回流法熔體回流法與副腔成型法類似，所不同的是模具沒有副型腔。氣體注入時，多余的熔體不是流入副型腔，而是流回注射機的料筒。4、活動型芯法活動型芯法是在模具型腔中設置活動型芯。首先使活動型芯位于最長伸出位置，向型腔中注射塑料熔體，直到型腔充滿并進行保壓。然后注入氣體，活動型芯從型腔中逐漸退出以讓出所需的空間。待活動型芯退到最短伸出位置時，升高氣體壓力實現保壓補縮,最后制品脫模。氣體輔助注射成型技術所需配置的設備主要包括注射機、氣體壓力控制單元和供氣及回收裝置。氣體輔助注射成型技術的特點:傳統的注射成型不能將制品的厚壁部分與薄壁部分結合在一起成型，而且由于制件的殘余應力大，易翹曲變形，表面有時還會有縮痕。通常，結構發泡成型的缺點是，制件表面的氣穴往往因化學發泡助劑過分充氣而造成氣泡，而且裝飾應用時需要噴涂。氣體輔助注射成型則將結構發泡成型與傳統的注射成型的優點結合在一起，可在保證產品質量的前提下大幅度降低生產成本，具有良好的經濟效益。氣體輔助注射成型技術的優點主要體現在：●所需注射壓力小。氣體輔助注射成型可以大幅度降低對注射機噸位的要求，使注射機投資成本降低，電力消耗下降，操作成本減少。此外，由于模腔內壓力的降低，還可以減少模具損傷，并降低對模具壁厚的要求，從而降低模具成本。●制品翹曲變形小。由于注射壓力小，且塑料熔體內部的氣體各處等壓，因此型腔內壓力分布比傳統注射成型均勻，保壓冷卻過程中產生的殘余應力較小，使制品出模后的翹曲傾向減小。●可消除縮痕，提高表面質量，降低廢品率。氣體輔助注射成型保壓過程中，塑料的收縮可由氣體的二次穿透予以補償，且氣體的壓力可以使制品外表面貼緊模具型腔，所以制品表面不會出現凹陷。此外，該技術還可將制品的較厚部分掏空以減小甚至消除縮痕。●可以用于成型壁厚差異較大的制品。由于采用氣體輔助注射成型可以將制品較厚的部分掏空形成氣道從而保證制品的質量，因此采用這種方法生產的制品在設計上的自由度較大，可以將采用傳統注射成型時因厚薄不均必須分為幾個部分單獨成型的制品合并起來，實現一次成型。●可以在不增加制品重量的情況下，通過氣體加強筋改變材料在制品橫截面上的分布，增加制品的截面慣性矩，從而增加制品的剛度和強度，這有利于減輕汽車、飛機、船舶等交通工具上部件的重量。●可通過氣體的穿透減輕制品重量，節省原材料用量，并縮短成型周期，提高生產率。●該技術可適用于熱塑性塑料、一般工程塑料及其合金以及其他用于注射成型的材料。氣體輔助注射成型技術的缺點是：需要增加供氣和回收裝置及氣體壓力控制單元，從而增加了設備投資；對注射機的注射量和注射壓力的精度要求有所提高；制品中接觸氣體的表面與貼緊模壁的表面會產生不同的光澤；制品質量對工藝參數更加敏感，增加了對工藝控制的精度要求。氣體輔助注射成型技術的應用:氣體輔助注射成型技術可應用于各種塑料產品上，如電視機或音箱外殼、汽車塑料產品、家具、浴室、廚具、家庭電器和日常用品、各類型塑膠盒和玩具等。具體而言，主要體現為以下幾大類：●管狀和棒狀零件，如門把手、轉椅支座、吊鉤、扶手、導軌、衣架等。這是因為，管狀結構設計使現存的厚截面適于產生氣體管道，利用氣體的穿透作用形成中空，從而可消除表面成型缺陷，節省材料并縮短成型周期。●大型平板類零件，如車門板、復印機外殼、儀表盤等。利用加強筋作為氣體穿透的氣道，消除了加強筋和零件內部殘余應力帶來的翹曲變形、熔體堆積處塌陷等表面缺陷，增加了強度/剛度對質量的比值，同時可因大幅度降低鎖模力而降低注射機的噸位。●形狀復雜、薄厚不均、采用傳統注射技術會產生縮痕和污點等缺陷的復雜零件，如保險杠、家電外殼、汽車車身等。生產這些制品時，通過采用氣體輔助注射技術并巧妙布置氣道，適當增加加強筋數目，同時利用氣體均勻施壓來克服可能的缺陷，使零件一次成型，不僅簡化了工藝，還降低了生產成本。隨著氣體輔助注射成型技術的深入研究和廣泛應用，形式各異的新型氣體輔助注射成型技術也相繼問世，如外部氣輔注射成型、液輔注射成型、水輔注射成型、順序注射與氣輔注射相結合成型、局部氣體輔助注射、振動氣體輔助注射等。我國氣體輔助注射成型技術的應用起步雖然較晚，但隨著家電、汽車等工業的快速發展，對成型塑料制品的要求也在不斷提高，有力地推動了這項技術的引進、研究和推廣應用。氣體輔助注塑成型優點在不降低質量的前提下用現代注塑機和成型技術可以縮短生產周期。通過便用氣誶犏切扯射成型的方法，制品質量得到提高，而且降低了模具的成本。使用氣體輔助注射成型技術時，它的優點和費用的節約是非常顯著的。1、減少產品變形：低的注射壓力使內應力降低，使翹曲變形降到最低；2、減少鎖模壓力：低的注射壓力使合模力降低，可以使用小噸位機臺；3、提高產品精度：低的殘余應力同樣提高了尺寸公差和產品的穩定性；4、減少塑膠原料：成品的肉厚部分是中空的，減少塑料最多可達40％；5、縮短成型周期：與實心制品相比成型周期縮短，不到發泡成型一半；6、提高設計自由：氣體輔助注射成型使結構完整性和設計自由度提高：7、厚薄一次成型：對一些壁厚差異大的制品通過氣輔技術可一次成型：8、提高模具壽命：降低模腔內壓力，使模具損耗減少，提高工作壽命：9、降低模具成本：減少射入點，氣道取代熱流道從而使模具成本降低；10、消除凹陷縮水：沿筋板和根部氣道增加了剛度，不必考慮縮痕問題。樹脂傳遞模塑成型（RTM）的成型原理、特點、及應用前景：RTM的基本原理是將玻璃纖維增強材料鋪放到閉模具的模腔內，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模成型制品。RTM成型技術的特點：1、可以制造兩面光的制品；2、成型效率高，適合中等規模的玻璃鋼產品生產（20000件/年內）；3、RTM為閉模操作，不污染環境；不損害健康；4、增強材料可任意方向鋪放，容易實現按制品受力狀況合理鋪放增強材料；5、原材料及能源消耗少；6、建廠投資少。RTM技術適用范圍（見課件）很廣，目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、衛生、航空航天等工業領域。已開發的產品有：汽車殼體及部件、娛樂車構件、螺旋槳、天線罩、機器罩、浴盆、淋浴間、游泳池板、座椅、水箱、電話亭、電線桿、小型游艇等。RTM成型、手糊成型、噴射成型、SMC成型四者的優缺點比較：RTM的基本原理是將玻璃纖維增強材料鋪放到閉模的模腔內，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模成型制品。RTM成型技術的特點：①可以制造兩面光的制品；②成型效率高，適合于中等規模的玻璃鋼產品生產（20000件/年以內）；③RTM為閉模操作，不污染環境，不損害工人健康；④增強材料可以任意方向鋪放，容易實現按制品受力狀況例題鋪放增強材料；⑤原材料及能源消耗少；⑥建廠投資少，上馬快。手糊成型工藝又稱接觸成型工藝。是手工作業把玻璃纖維織物和樹脂交替鋪在模具上，然后固化成型為玻璃鋼制品的工藝。優點是成型不受產品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復雜的產品的生產。設備簡單、投資少、見效快。適宜我國鄉鎮企業的發展。且工藝簡單、生產技術易掌握，只需經過短期培訓即可進行生產。易于滿足產品設計需要，可在產品不同部位任意增補增強材料；制品的樹脂含量高，耐腐蝕性能好。缺點是生產效率低、速度慢、生產周期長、不宜大批量生產。且產品質量不易控制，性能穩定性不高。產品力學性能較低。生產環境差、氣味大、加工時粉塵多，易對施工人員造成傷害。噴射成型工藝是將混有引發劑和促進劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側噴出，同時將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上，當沉積到一定厚度時，用輥輪壓實，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化后成制品。噴射成型的優點：①用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；②生產效率比手糊的高2～4倍；③產品整體性好，無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好；④可減少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗；⑤產品尺寸、形狀不受限制。其缺點為：①樹脂含量高，制品強度低；②產品只能做到單面光滑；③污染環境，有害工人健康。片狀模塑料SMC的成型工藝主要有以下兩類：①將玻纖含量為

25％～40％（根據具體要求而定）的SMC片材，按產品形狀要求剪裁成一定的尺寸，揭去兩面的PE薄膜，按一定要求疊放在熱的對模上進行加壓加溫成型；②先在熱模內按要求鋪放好一定量（根據玻纖含量要求而定）的連續玻纖預成型氈，然后將不含玻纖或僅含少量玻纖（一般為5％以下）的SMC片材經剪裁、撕去薄膜后疊放在預成型氈上，最后鋪上一層表面氈。在較慢的合模（約需lmin)下使材料流動而安全浸透預成型氈，并在加溫加壓下固化成型。

后一類工藝的最大特點是：可在成型前改變預成型氈的鋪設和局部纖維含量，來滿足制件局部的高強度要求，并獲得總體強度高于前一類工藝的制品。SMC工藝的特點是：(1)操作方便。整個生產過程易實現機械化、自動化，生產效率高，改善了濕法成型的作業環境和勞動條件。(2)產品的可沒計性強。可通過改變組份的種類和配方，改變成型工藝來滿足不同產品的不同要求。如耐腐蝕、絕緣、絕熱、零收縮、柔性、低密度、高強、A級表面、抗靜電等等。(3)成型流動性好。可成型結構復雜的產品，特別適合制作大型薄殼異形制品。能實現制品變厚度，帶嵌件、孔洞、凸臺、加強筋、螺紋等功能。(4)產品內外光潔，尺寸準確，適合制作汽車外圍件，電氣零部件，機械部件，防腐容器等產品。適合大規模生產，成本較低。(5)增強材料在生產與成型過程中均無損傷，長度均勻，制品強度較高，可進行輕型結構化設計，色彩艷麗。SMC工藝也有其不足之處，主要是SMC機組、壓機、模具要求高投入，同時，生產技術要求較高。5、微孔注射發泡成型原理、特點、應用現狀：在傳統的結構發泡注射成型中，通常采用化學發泡劑，由于其產生的發泡壓力較低，生產的制件在壁厚和形狀方面受到限制。微孔發泡注射成型采用超臨界的惰性氣體受到限制。微孔發泡注射成型采用超臨界的惰性氣體（CO2、N2）作為物理發泡劑．其工藝過程分為四步：（1）氣體溶解：將惰性氣體的超臨界液體通過安裝在構簡上的注射器注人聚合物熔體中，形成均相聚合物/氣體體系；（2）成核：充模過程中氣體因壓力下降從聚合物中析出而形成大量均勻氣核；（3）氣泡長大：氣在精確的溫度和壓力控制大；（4）定型：當氣泡長大到一定尺寸時，冷卻定型。微孔發泡與一般的物理發泡有較大的不同。首先，微孔發泡加工過程中需要大量惰性氣體如CO2、N2溶解于聚合物，使氣體在聚合物呈飽和狀態，采用一般物理發泡加工方法不可能在聚合物一氣體均相體系中達到這么高的氣體濃度。其次，微孔發泡的成核數要大大超過一般物理發泡成型采用的是熱力學狀態逐漸改變的方法，易導致產品中出現大的泡孔以及泡孔尺寸分布不均勻的弊病。微孔塑料成型過程中熱力學狀態迅速地改變，其成核速率及泡核數量大大超過一般物理發泡成型。與一般發泡成型相比，微孔發泡成型有許多優點。其一是它形成的氣泡直徑小,可以生產因一般泡沫塑料中微孔較大而難以生產的薄壁（1mm）制品；其二是微孔發泡材料的氣孔為閉孔結構，可用和阻隔性包裝產品；其三是生產過程中采用CO2或N2，因而沒有環境污染問題。

塑料發泡成型因其可減輕制品重量，且制品具有緩