1、1.結合所學知識，查找相應資料，對所給零件或鑄件原鑄造工藝進行分析（工藝圖設計，參數選取，砂芯設計，冒口設計，模板設計等）談談你的體會，及對教材、課堂教學的建議。2.查資料，完成所指定鍛件的生產過程，鍛件圖設計、相應的計算過程、下料、加熱、鍛造及熱處理工藝進行分析。3.結合汽車零件生產。闡述埋弧焊原理、工藝特點、質量保證措施。1.結合所學知識，查找相應資料，對所給零件或鑄件原鑄造工藝進行分析（工藝圖設計，參數選取，砂芯設計，冒口設 計，模板設計等）。1.1制動盤鑄造要求及現狀一、生產技術狀況：制動盤種類繁多，特點是壁薄，盤片及中心處由砂芯 形成。不同種類制動盤，在盤徑、盤片厚度及兩片間隙尺寸上

2、存在差異，盤轂的 厚度和高度也各不相同。單層盤片的制動盤結構比較簡單。鑄件重量多為6-18kg。二、技術要求：鑄件外輪廓全部加工，精加工后不得有任何縮松、氣孔、 砂眼等鑄造缺陷。金相組織為中等片狀型，石墨型，組織均勻，斷面敏感性小（特 別是硬度差小）。三、力學性能：（T b >250MPa , HB180240 ,相當于國際HT250牌號。四、有些外商對鑄件的化學成分也作要求，本設計不作詳細介紹。用金屬型覆砂技術克服上述局限性， 解決當前所遇到的鑄造問題，保證工藝 出品率。即在金屬型與鑄件外形間覆薄砂層， 形成砂型膠。優點是同時具備金屬 型和砂型鑄造的特點，金屬型與熔體不直接接觸，冷卻速

3、度和金相組織易于控制， 同時提高金屬型壽命，鑄件形狀可較復雜。鑄件可保證致密無氣孔、縮孔、縮松 等缺陷，工藝出口率高。2.1設計任務要求名稱：制動盤材料：HT220類型：成批生產本鑄件屬于盤狀薄壁件，盤面上的風道利于空氣對流，達到散熱的目的。如 下圖所示。采用金屬型覆砂工藝，需考慮金屬型材料及芯砂材料。2.2金屬型材料選擇根據以往金屬型設計經驗，選擇常用的 HT200作為金屬型材料，參數如下:牌號：HT200標準：GB 9439-88特性：珠光體類型的灰鑄鐵。其強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好, 鑄造性能較優，需進行人工時效處理，其原理是把鑄件重新加熱到 530-620 C, 目的在于消

4、除鑄件內應力，減少變形、開裂的缺陷。化學成分：碳C :3.16 亠3.30硅Si :1.79 亠1.93錳Mn：0.89 1.04硫S :0.0940.125磷P :0.1200.170力學性能：抗拉強度(T b (MPa): 200硬度：（RH=1 時）209HB試樣尺寸：試棒直徑30mm金相組織：片狀石墨+珠光體2.3鐵型覆砂工藝介紹覆膜砂：在造型、制芯前砂粒表面上已覆蓋有一層固態樹脂膜的型砂、 芯砂 稱為覆膜砂。他是最早的一種熱固性樹脂砂，由德國克羅寧博士于1944年發明。 其基本工藝過程是利用射芯在加熱的鐵型上填上一層覆膜砂， 以形成精密的型腔 來生產鑄件。本設計覆膜砂厚度為 5mm覆

5、膜砂基本配比成分配比說明原砂100擦洗砂酚醛樹脂1.0 3.0占原砂重烏洛托品（水溶液1:1 ）10 15占樹脂重硬脂酸鈣57占樹脂重添加劑0.1 0.5占原砂重2.4芯砂選擇造型材料性能的基本要求：具有一定強度，保證在合型、搬運和澆注過程中不變形、不損壞。1、2、3、4、良好的透氣性。對鑄件收縮的可退讓性。一定的耐火度和化學穩定性。樹脂自硬砂是指原砂（或再生砂）以合成樹脂為粘結劑，在相應的固化劑作 用下，在室溫下自行硬化成形的一類芯砂，其基本特點是：1）2)3)4)5)型砂加熱無需加熱烘干，更節省資源，同時可以采用木質或塑料芯盒和 模板。鑄件質量高，鑄鐵件的尺寸精度可達CT4CT10鑄鐵件的

6、表面粗糙度為R=2550卩m 比粘土砂、水玻璃砂好。型砂容易緊實，易潰散，好清理，舊砂容易再生回用，因而大大減輕勞 動強度，改善車間勞動環境，使單間小批量生產實現機械化。樹脂價格較高，同時要求使用優質原砂，因而型砂成本比粘土砂水玻璃 砂高。混砂、造型、澆注時，有刺激性的氣味，應注意勞動保護。樹脂自硬砂用原砂的技術指標（%、標 原砂粒度級別SiO2含泥量含水量微粉量酸耗值灼減石英砂30 (40/70 )> 90< 0.2< 0.1 0.2< 0.5 1< 5< 0.5樹脂自硬砂配比項例構成砂子100%占砂子的百分比占樹脂的百分比型砂組分新砂再生砂樹脂固化劑加入

7、量（%10900.8 1.530 50再生砂的質量指標灼減量酸耗值PH值0.075篩底盤含水量含氮量(% <(mL<<底盤（% <(% <(% <(% <2.02.051.00.20.20.16）砂芯如下圖:'.J申買妒:於nij > m；|LI*!.' 一 -g I L 1-_I圖砂芯結構尺寸示意圖3.1零件結構的鑄造工藝性分析-.勺制動盤產品圖(1) 產品質量要求較高，不僅需要較高的精度，還要有足夠的強度、硬度， 尤其是上、下制動盤面不允許出現任何鑄造缺陷，更不允許使用焊補等方法進 行修復。(2) 產品表面積相對較大，且結構造

8、成的鑄造熱節，容易形成縮孔、縮松缺 陷。(3) 產品平面較大且較厚，在保證有足夠的強度、硬度等性能外，還要防止 氣孔、縮松、夾渣等鑄造缺陷的產生。3.1.1鑄造工藝分析覆砂金屬型鑄造工藝是一種新型的鑄造方法，它是在粗成形的金屬型(鐵型) 內腔上覆上一層58mm的覆砂層而形成鑄型的一種先進鑄造工藝。該工藝克服了金屬型鑄造無退讓性的缺點，使冷卻條件得到很好的改善；該工藝不僅提 高了鑄件的成品率和工藝出品率，對鑄件的表面質量和力學性能也有了很大的 提高。3.1.2實際生產工藝大批量生產中的鐵型覆砂鑄造，其覆砂造型方法如圖3所示。覆砂造型是鐵 型背面的一組射砂孔，經鐵型和模樣合模后形成的間隙（縫隙寬度

9、等于覆砂層厚 度）射入流動性較好的型砂，再經固化，起模后即形成鐵型覆砂的鑄型（即覆砂 鐵型）。一般鐵型覆砂鑄造的生產流程如圖 4所示。射砂頭=亠 覆砂*丘_*1 A五.五j i. -_-_-型板圖3機械造型鑄空清理一開> ttflLh 一淺注V 合a <:dniovc圖4鐵型覆砂鑄造鑄造生產流程圖3.1.3擬定鑄造工藝從鑄件凝固技術的角度看，水平造型生產盤類鑄件較垂直造型更易獲得致密 無缺陷的優質鑄件。制動盤是一種徑向尺寸大于縱向高度的均勻盤類鑄件，采用水平造型分型面處于水平方向，分型面設置在剎車面處，即產品的徑向處于水平 位置，而鑄件其他部位大部分處在下型腔，在此處設置澆注系統向

10、型腔填充鐵液， 澆注完成后，鑄件上部鐵液溫度高于下部溫度， 符合鑄件凝固從下到上，從外到 中心的凝固順序，澆注系統能夠形成對鑄件最后凝固部位液體收縮的補給，有利于消除鑄件的縮松缺陷，提高了鑄 件的致密度。同時，采用水平造型，順應了制動盤這種鑄件徑向尺寸大，縱向高 度小的特點，在同樣澆注溫度下，易使鐵液中的氣體夾雜物和由澆注系統卷入型 腔的氣體渣子，在鑄件凝固前向上漂浮到鑄件的頂部， 通過設計鑄件頂部稍大的 加工余量加工掉，減少廢品的產生。故本設計采用水平分型如下圖：7札L231 S G.圖1盤類剎車片鑄造工藝示意圖I排吒孔2.祥氣片3 出氣孔4花盤芯子5.壓邊澆冒口 6.宜澆道7放a過濾M 丈

11、鑄件3.2鑄造工藝參數鑄造工藝參數包括以下幾點：1. 查表可知，尺寸公差為 CT10鑄件機械加工余量為5.0mm (24)2. 最小鑄出孔直徑1530mm(表25)3. 起模斜度：外表面1.5%，內表面8%4. 鑄造圓角R5mm5. 鑄造收縮率1.0%6 .最小鑄出槽尺寸 b=20mm t=10mm3.3澆注系統設計本設計采用頂注式澆注系統，有利于薄壁鑄件的充型。331澆注系統計算選擇封閉式澆注系統，設 A1、A2、A3為直澆道、橫澆道、內澆道總截面積，系統組元截面比為：A1： A2： A3=1.15:1.1:1()3/式中%澆注系統中的最小斷面總面積（ciir）；流經 % 斷面的金屬液總重量

12、（）；K總流量損耗系數：t澆注時間（J ；/ 1， 平均靜壓力頭（!? ） <1查表得:G=mg=2 區 9.8=196N卩=0.6!二 » Z7;式中 6型內金屬液的總質（重量）（“）；入一系數”取決于鑄件壁厚，可由表7-2-3查乩Si =1.85 t=26s查表得采用頂部注入iOS W弋*W弋H=H, P=0則 H=100mm 綜上所得：F阻=8cmF 直=8.4cm2查表得內澆道總斷面積1.6cm2直澆口棒D=35mm內澆道 A=14mm B=12mm C=6mm045hV141332實用冒口設計鑄件在凝固后期有“奧氏體+石墨”的共晶轉變，析出石墨并發生體積膨脹,從而可部

13、分或全部地抵消凝固前期所發生的體積收縮，即具備有“自補縮的能 力”因此，在鑄型剛性足夠大時，逐漸可以不設冒口或采用較小的冒口進行補 縮。求鑄件模數M=D=10mmc=6mm b=53mm 求得 M=0.44cm由于此灰鑄鐵件模數小于0.75cm，適宜采用澆注系統當冒口。故不單設冒口。4.1金屬模樣的結構設計由于采用大批量生產，選擇金屬模樣，工具各金屬模樣材料的性能和應用范 圍，選擇灰鑄鐵為模樣的材料，牌號為 HT150.下模樣的結構簡單，主要由幾個圓形凸臺形成，由于模樣整體高度不打，采 用實心模樣。模樣最大平面邊緣由芯頭形成了寬 25、高15.5的延伸凸臺剛好可 以用來固定模樣。一個模樣使用4

14、個沉頭圓柱螺釘固定，螺釘穿過模樣裝配在模 板上，對錯分布，螺釘尺寸為 M10此外，使用兩個定位銷定位，也是穿過模樣 裝配在模底板上，定位銷尺寸d（定位銷直徑）為10cm下模樣如下圖設計原則是在滿足鑄造工藝、保證鑄件質量的前提下，是模樣的結構便于加 工制造。模樣在模底板上的裝配偏差：單面模樣W 0.7mm內澆道模尺寸偏差，有箱 造型為± 0.3mm 其余部分為± 0.7mm4.2模板和模板框設計8.模板的設計該鑄件屬于成批大量的生產小件，選用 HT250做模板材料，采用普通單面頂箱式 模板。采用水平分型自動生產線的模板底板尺寸結構，采用的模板基本尺寸為 1200mmx690m

15、n砂箱內框尺寸920mmx610mmx250mm箱放置3件，模樣對稱分布 在下模板上，同時直澆道相連的一段橫澆道布置在下模板，其余澆注系統以及冒口等布置在上模板上，澆注系統與模底板的固定，采用六角螺釘和沉頭螺釘固定。上模板二維及三維圖下模板二維及三維圖由于在射砂過程中，需要一定溫度，故模板上要設置管狀加熱元件。 采用水 平分型的單面快換模板。為了簡化工藝，采用直接定位法即模板直接與砂箱定位。 如下圖所示，分別為上加熱模板和下加熱模板，定位采用雙頭螺釘。2查資料，完成所指定鍛件的生產過程，鍛件圖設計、相應的計算過程、下料、加熱、鍛造及熱處理工藝進行分析。技術妾求1. 收縮軋硏2. 全部m度亍齒輪

16、熱鍛件圖、任務介紹尺寸鍛造的目的是使坯料成形及控制其內部組織性能達到所需的幾何形狀，以及品質的鍛件。鍛造的基本工藝有自由鍛、模鍛、板料沖壓等，其中自由鍛和 模鍛是熱塑性成型，而板料沖壓是冷塑性成形，兩者的基本原理相同。齒輪是現代工業大量使用的零件，本文就是討論齒輪的自由鍛生產。自由 鍛能進行的工序很多，可分為基本工序、輔助工序、及精整工序三大類。它的基 本工序是使金屬產生一定程度的塑性變形以達到所需的形狀和尺寸的工藝過程， 如鐓粗，拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉及錯移等工序。二、總體設計方案1繪制鍛件圖根據零件圖的基本圖樣，結合自由鍛工藝特點考慮余塊、鍛件余量和鍛造公 差等因素繪制而成。2. 計

17、算坯料質量及尺寸(1) 坯料質量的計算根據鍛件的形狀和尺寸，可先計算鍛件的質量，再考慮加熱時的氧化損失, 沖孔時沖掉的芯料以及切頭的損失，可先計算鍛件所用的坯料的質量，其計算公 式為m坯二m鍛+m燒+m頭+m芯(2) 坯料尺寸確定皮料尺寸與所用第一個基本工序有關，由于齒輪是餅塊類或空心類鍛件，用 鐓粗工序鍛造時，為了避免鐓彎，應使坯料高度h不超過直徑D的2.5倍，即坯 料高徑比h/D不超過2.5。為了在截料時便于操作，毛坯高度h不僅應小于2.5D, 即高徑比還應大于1.25即1.25D < h <2.5D圓料直徑D >O.83/V坯(dm)。3. 選擇鍛造工序齒輪的鍛造,根據

18、其橫向尺寸大于或近于高度的特點一般以鐓粗為主，當鍛件有凸肩時，可按凸肩尺寸選墊環鐓粗促或局部鐓粗。 若鍛件孔需沖出還需采取沖孔。4. 選定鍛造設備選定鍛造設備的依據是鍛件材料、尺寸和質量，同時還要適當考慮車間現有設備條件。若設備噸位太小，鍛件內部鍛不透，生產率也低，反則造成設備和動力的浪費，且操作不便也不安全，通常按經驗類比法或查表法等確定。(1)經驗類比法鍛錘噸位可按經驗公式計算:鐓粗時鍛錘的噸位G=(0.002-0.0003)KS(kg)(2)查表選定法對于低碳鋼、中碳鋼和普通低合金鋼的自由鍛可查表選定噸位。5. 確定鍛造溫度及規范 (1)確定鍛造溫度范圍各類合金鋼的鍛造溫度范圍可以從表中

19、查出，基本的原則是確保鋼在鍛造溫度范圍內具有良好的塑性和較低的變形抗力，能夠鍛造出優質鍛件，且較寬的鍛 造溫度范圍和較少的加熱次數，以及較高的生產率。確定加熱及冷卻范圍對于導熱性好，直徑小于150200mm的碳素結構鋼小件，采用一段加熱規 范，一般高溫裝爐，爐溫控制在 1300C1350C。當坯料加熱至始鍛溫度后，立即出爐鍛造。(3) 確定冷卻方法及規范根據要求選擇空冷、坑冷或爐冷。中小型碳鋼和低合金鋼鍛后均采取冷卻速 度較快的空冷方法。碳素工具鋼、合金工具鋼及軸承鋼，鍛后先空冷鼓風或噴霧 等快速冷到200C，然后把鍛件放入坑中或爐中緩冷。三、具體的設計方法與步驟1. 繪制零件圖該零件材料為4

20、0Cr,生產批量小，采取自由鍛鍛造齒輪坯。齒輪上的齒形，圓周小凹槽，凸肩以及80 30mm通孔等部分，采用自由鍛方法很難成形這些部位，因此考慮到技術上的可行性和經濟性，決定不與鍛出, 并采用附加余塊簡化鍛件外形，以利于鍛造。鍛造出齒輪坯后可以進一步進行切 削加工，最后成形。根據零件圖的尺寸規格，對照表所列中零件的高度和直徑范圍， 可以查出齒輪鍛件加工余量和公差。D=289, h=52，查得的加工余量及公差為鍛件水平方向 a=10±，鍛件高度方向b=9±3，內孔的雙邊c=13±，然后按查得的公差數值, 便可繪出凸肩齒輪的鍛件圖。鍛件圖另行給出。2. 確定變形工藝凸肩

21、形齒輪鍛件屬于空心零件，根據鍛件形狀尺寸，確定在鍛錘上進行鍛造, 且主要變形工藝為鐓粗、沖孔、沖頭擴孔等工序，同時根據鍛件上的凸肩形狀確 定采用墊環輔助局部鐓粗成型。目前這類短劍一般采用局部鐓粗，而鐓擠成形則適于直徑和高度均較小的凸肩鍛件。由于齒輪內徑較大，因此確定采用沖頭擴孔，但考慮到沖孔擴孔時金 屬將會沿著徑向流動，并沿著凸肩高度方向產生拉縮現象，因此墊環鐓粗后的外 徑尺寸應比鍛件外徑小些，且凸肩高度應比鍛件凸肩大些。鐓粗由于鍛件帶有單面凸肩，需采用墊環鐓粗，這里要確定墊環尺寸。墊環孔腔體積V墊應比鍛件凸肩體積 V肩大10%15% （厚壁取小值，薄壁 取大值），本例取12%，經計算V 肩=

22、753253mm3。則V 墊=(1 + 12%)V 肩=1.12 >753253=843643 mmF考慮到沖孔是會產生拉縮，墊環高度H墊應比凸肩增大15% 30% （厚壁取 小值，薄壁取大值），本例取20%。H 墊=1.2H 肩=1.2 >34=40.8(mm)取 40mm。墊環內徑d墊可根據體積不便求得，即d墊=1.13倚 164mm墊環內壁應有斜度7度，上端孔徑定為163mm，下端孔徑定為154mm。為 了除去氧化皮在墊環鐓粗之前應進行平砧鐓粗， 工藝過程如圖。平砧鐓粗后坯料 的直徑應略小于墊環內徑，經墊環鐓粗后上端法蘭部分直徑應小于鍛件最大直 徑。沖孔沖孔應使沖孔芯料損失小

23、，同時擴孔次數不能太多，沖孔直徑d沖應小于或等于 D/3 即 d 沖O/3=213/3=71mm,實際選用 d=60mm。擴孔總擴孔量為鍛件孔徑減去沖孔直徑，即（131-60）=71mm,般每次擴孔量為2530mm，分配各次擴孔量為 21mm、25mm、25mm。（4）修整鍛件 按鍛件圖進行修整。3. 計算坯料質量和尺寸坯料質量等于鍛件質量加上芯料質量和燒損質量，鍛件質量按公式計算為m rV 鍛尸 n4(32>0.27+2.1 平 >O.34+1.322X).61) 7«=17.8kg沖孔芯料的質量（取d=60mm, H=65mm）為m 芯=(1.181.57)d2XH=

24、0.3kg坯料的煤氣爐加熱的燒損率 8=2%，考慮到該鍛件需要經過23次擴孔，而至少需要加熱2次，因此應取單火燒損率的上限再加上適當的燒損值，即為8=0.035,所以坯料的燒損質量為m 燒=17.8 旳.035kg0.6kg所以坯料的質量為m 坯=m 鍛+m 燒+m 頭+m 芯=18.7kg計算坯料的直徑時，由于采用鐓粗成形，可按下式計算:D = 0.9V = 0.9彳牛=O.gdm = 1.2dm = 120mm查表可知標準熱軋圓鋼直徑，確定選取坯料直徑D=120mm。坯料長度為L V 坯 2.38"06mmmL = =mm = 210mmS 坯tx12024從而確定坯料尺寸為&#

25、169; 120X210mm。4. 選定設備及規范該鍛件類型屬于圓環，D=289, H=52，查表可知應選用5kN的自由鍛錘。40Cr屬于合金結構鋼，查表可知始鍛溫度為1200C,終鍛溫度為800C。因為該 鍛件是直徑為200350mm的碳素結構鋼中型件，采用煤氣爐三段式加熱規范， 裝料爐溫為1150C 1200C,保溫時間約為總加熱時間（1h100min）的5%10%，這里保溫為15min，再以最大加熱速度加熱至1200C以后，再次保溫均熱約為15min后開始鍛造。冷卻方法：以為該鍛件是中小型低合金結構鋼，可以采取空冷的冷卻方式。四、工藝流程（工藝卡）1. 下料坯料質量與尺寸可由鍛件圖算出，

26、為 120x210mm鐓粗墊環局部鐓粗 H墊=40mm d墊=164mm2. 沖孔D沖=60mm沖頭擴孔，分三次擴孔，每次擴孔量為 21mm、25mm、25mm修整按鍛件圖進行修整3. 車削加工退火后鉆孔，大齒輪滾齒，小齒輪插齒4. 最終熱處理齒面高頻淬火鐓粗墊環局部 鐓粗H 墊=40mm.、rz>17/點011d 墊=164mm3、結合汽車零件生產。闡述埋弧焊原理、工藝特點、質量保證措施。埋弧焊（含埋弧堆焊及電渣堆焊等）是利用焊劑層下燃燒的電弧的熱量熔化焊絲，焊劑和母材而形成焊縫的一種電弧焊焊接方法。其固有的焊接質量穩定、 焊接生產率高、無弧光及煙塵很少等優點，使其成為壓力容器、管段制造、箱型 梁柱等重要鋼結構制作中的主要焊接方法。近年來，雖然先后出現了許多種高效、 優質的新焊接方法，但埋弧焊的應用領域依然未受任何影響。生產中普遍應用埋弧自動焊，它的全部焊接操作包括引燃焊絲， 焊絲送進，電 弧移動，焊縫收尾等均有機器控制，方便快捷。1、埋弧焊原理埋弧焊焊縫形成過程如圖：焊絲末端與焊件之間產生電弧后，電弧的熱量使焊 絲，焊劑和焊件熔化，有一部分甚至蒸發。金屬與焊劑的蒸發氣體形成一個包圍 電弧與熔池金屬的密閉空間，使電弧與熔池與外界空氣隔離。隨著電弧向前移動, 電弧不斷熔化前方的焊件，焊絲和焊劑，而熔池的后部邊緣開始