畢業(yè)論文：制動盤鑄造工藝分析及工裝設計

制動盤鑄造工藝分析及工裝設計
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摘要：本文通過對制動盤的結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)性質(zhì)、應用特點、技術要求等方面的綜合分析，選擇了適合的鑄造方法，設計了兩種內(nèi)澆口工藝方案，并利用CAE模擬分析，依據(jù)模擬結(jié)果獲得優(yōu)化方案，完成模板、模樣和芯盒設計。
關鍵詞：制動盤；工藝方案；CAE分析；工藝裝備
Abstract：In this paper,through comprehensive analysis of the structure, materials, nature of production, application characteristics, technical requirements of the brake disc, chooses a suitable casting met
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，提出了以下三種方案，如下圖2.1所示：第一種方案保證了大部分鑄件位于下箱，但是這時候還有三分之一的鑄件位于上面，而且位于上箱的鑄件部分屬于薄壁，增加了鑄件產(chǎn)生缺陷的可能性；第二種方案可以減少加工量，因為風道是沒有精度要求的，但是這樣金屬液從下腔通過砂芯充填上腔，阻力較大；第三種方案，我們可以將所有的鑄件位于下箱，降低出現(xiàn)缺陷的可能性，但是這樣增加了內(nèi)澆口的設計開設難度，但是這種方案還有一個優(yōu)點，就是減少了由于分型面上鐵液_所產(chǎn)生的毛邊，減少后期精整量，這在大批量生產(chǎn)中極為重要。綜合考慮，我們選擇方案Ⅲ。






2.3鑄件澆注位置的確定
分型面選擇方案Ⅲ，此時較好的選擇就是將全部鑄件位于下箱，這也是較合理的方法。將內(nèi)澆口位置選擇在第一個盤面的邊緣，為了減少砂芯的結(jié)構(gòu)和便于工人快速下芯，采用壓邊式內(nèi)澆口設計[2]。如下圖2.2所示：









2.4 砂芯設計
考慮到鑄件的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)效率，采用整體式砂芯設計，覆膜砂成形，為了使砂芯在型腔內(nèi)有準確的定位和穩(wěn)固的固定，該砂芯設計了兩個垂直芯頭，用來支撐和固定整個砂芯。砂芯內(nèi)部采用空心結(jié)構(gòu)，不僅可以減少材料的使用量，且便于砂芯散熱[3]，砂芯壁厚取10mm。其結(jié)構(gòu)和尺寸如圖2.3所示。
2.5 鑄造工藝參數(shù)的選擇
按照鑄造工藝手冊選取鑄造工藝參數(shù)，機械加工余量全部取2.5mm；拔模斜度1°；鑄造收縮率取1%；鑄件上有很多孔，考慮到精度和表面粗糙度的要求，故4個Φ15的通孔和2個Φ8通孔采用機械加工的方法成形，其余通孔和風道直接鑄出[2]。









3 澆注系統(tǒng)初步設計
3.1 澆注系統(tǒng)的類型選擇及結(jié)構(gòu)設計
本鑄件屬于薄壁小件，根據(jù)上述澆注位置和分型面的選擇，在此采用頂注式、封閉式澆注系統(tǒng)，封閉式澆注系統(tǒng)組元截面積比取∑Ａ內(nèi)：∑Ａ橫：Ａ直=1：1.2：1.4。在澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計方面，為了簡化砂芯結(jié)構(gòu)并提高下芯速度，將內(nèi)澆口開設在上箱，采用壓邊式內(nèi)澆口設計，并設計了兩種內(nèi)澆口方案。方案一采用1個鑄件1個內(nèi)澆口引入，方案二使用1個鑄件2個內(nèi)澆口引入。方案一和方案二結(jié)構(gòu)示意圖如下圖3.1所示：








3.2 澆注系統(tǒng)的計算
澆注系統(tǒng)最小阻流截面積的計算，參照水力學計算公式進行計算：
[4]
其中：∑F內(nèi)為內(nèi)澆道截面積，G件=6.24kg，μ=0.5，τ=5.5s，Hp=H0=250mm。求出：
∑F內(nèi)= = =1.46cm2
最后取∑F內(nèi)=1.6cm2，算出橫澆道截面積為：∑A橫=∑Ａ內(nèi)*1.2=1.6*1.2=1.92cm2。取∑A橫=2 cm2，直澆道截面積為：Ａ直=∑A橫*1.4=1.6*1.4=2.24cm2，取Ａ直=2.4 cm2。最后根據(jù)鑄造工藝手冊查出方案一和方案二澆注系統(tǒng)各組員結(jié)構(gòu)和尺寸，如下表3.2所示：
表3.2 方案一和方案二澆注系統(tǒng)各組元截面尺寸
內(nèi)澆道 橫澆道 直澆道

方案一
（1個鑄件1個內(nèi)澆口引入）






方案二
（1個鑄件2個內(nèi)澆口引入）





3.3 冒口的設計
此鑄件材料為HT250，灰鑄鐵的結(jié)晶范圍窄，更接近于層狀凝固，凝固時的膨脹和液態(tài)收縮趨于互相補償，所以灰鑄鐵補縮需要的鐵水量少，鑄型剛度要求較低，一般的灰鑄鐵可不設置冒口。本鑄件的體積為607.5cm3，表面積為1954.7cm2，平均模數(shù)為0.31cm，模數(shù)較小，且在實際生產(chǎn)中也常使用無冒口鑄造。
本次設計的兩種方案均采用無冒口設計，下面通過CAE模擬來分析方案的合理性并根據(jù)分析結(jié)果對其進行優(yōu)化。
4 CAE模擬與優(yōu)化
對于澆注系統(tǒng)方案一（1個鑄件1個內(nèi)澆口 ……（未完，全文共5883字，當前僅顯示2065字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：制動盤鑄造工藝分析及工裝設計》）