毕业论文：制动盘铸造工艺分析及工装设计

制动盘铸造工艺分析及工装设计
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摘要：本文通过对制动盘的结构、材料、生产性质、应用特点、技术要求等方面的综合分析，选择了适合的铸造方法，设计了两种内浇口工艺方案，并利用CAE模拟分析，依据模拟结果获得优化方案，完成模板、模样和芯盒设计。
关键词：制动盘；工艺方案；CAE分析；工艺装备
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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，提出了以下三种方案，如下图2.1所示：第一种方案保证了大部分铸件位于下箱，但是这时候还有三分之一的铸件位于上面，而且位于上箱的铸件部分属于薄壁，增加了铸件产生缺陷的可能性；第二种方案可以减少加工量，因为风道是没有精度要求的，但是这样金属液从下腔通过砂芯充填上腔，阻力较大；第三种方案，我们可以将所有的铸件位于下箱，降低出现缺陷的可能性，但是这样增加了内浇口的设计开设难度，但是这种方案还有一个优点，就是减少了由于分型面上铁液_所产生的毛边，减少后期精整量，这在大批量生产中极为重要。综合考虑，我们选择方案Ⅲ。






2.3铸件浇注位置的确定
分型面选择方案Ⅲ，此时较好的选择就是将全部铸件位于下箱，这也是较合理的方法。将内浇口位置选择在第一个盘面的边缘，为了减少砂芯的结构和便于工人快速下芯，采用压边式内浇口设计[2]。如下图2.2所示：









2.4 砂芯设计
考虑到铸件的结构特点和生产效率，采用整体式砂芯设计，覆膜砂成形，为了使砂芯在型腔内有准确的定位和稳固的固定，该砂芯设计了两个垂直芯头，用来支撑和固定整个砂芯。砂芯内部采用空心结构，不仅可以减少材料的使用量，且便于砂芯散热[3]，砂芯壁厚取10mm。其结构和尺寸如图2.3所示。
2.5 铸造工艺参数的选择
按照铸造工艺手册选取铸造工艺参数，机械加工余量全部取2.5mm；拔模斜度1°；铸造收缩率取1%；铸件上有很多孔，考虑到精度和表面粗糙度的要求，故4个Φ15的通孔和2个Φ8通孔采用机械加工的方法成形，其余通孔和风道直接铸出[2]。









3 浇注系统初步设计
3.1 浇注系统的类型选择及结构设计
本铸件属于薄壁小件，根据上述浇注位置和分型面的选择，在此采用顶注式、封闭式浇注系统，封闭式浇注系统组元截面积比取∑Ａ内：∑Ａ横：Ａ直=1：1.2：1.4。在浇注系统结构设计方面，为了简化砂芯结构并提高下芯速度，将内浇口开设在上箱，采用压边式内浇口设计，并设计了两种内浇口方案。方案一采用1个铸件1个内浇口引入，方案二使用1个铸件2个内浇口引入。方案一和方案二结构示意图如下图3.1所示：








3.2 浇注系统的计算
浇注系统最小阻流截面积的计算，参照水力学计算公式进行计算：
[4]
其中：∑F内为内浇道截面积，G件=6.24kg，μ=0.5，τ=5.5s，Hp=H0=250mm。求出：
∑F内= = =1.46cm2
最后取∑F内=1.6cm2，算出横浇道截面积为：∑A横=∑Ａ内*1.2=1.6*1.2=1.92cm2。取∑A横=2 cm2，直浇道截面积为：Ａ直=∑A横*1.4=1.6*1.4=2.24cm2，取Ａ直=2.4 cm2。最后根据铸造工艺手册查出方案一和方案二浇注系统各组员结构和尺寸，如下表3.2所示：
表3.2 方案一和方案二浇注系统各组元截面尺寸
内浇道 横浇道 直浇道

方案一
（1个铸件1个内浇口引入）






方案二
（1个铸件2个内浇口引入）





3.3 冒口的设计
此铸件材料为HT250，灰铸铁的结晶范围窄，更接近于层状凝固，凝固时的膨胀和液态收缩趋于互相补偿，所以灰铸铁补缩需要的铁水量少，铸型刚度要求较低，一般的灰铸铁可不设置冒口。本铸件的体积为607.5cm3，表面积为1954.7cm2，平均模数为0.31cm，模数较小，且在实际生产中也常使用无冒口铸造。
本次设计的两种方案均采用无冒口设计，下面通过CAE模拟来分析方案的合理性并根据分析结果对其进行优化。
4 CAE模拟与优化
对于浇注系统方案一（1个铸件1个内浇口 ……（未完，全文共5883字，当前仅显示2065字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：制动盘铸造工艺分析及工装设计》）