山西中設(shè)華晉鑄造有限公司 牛素芳

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后橋殼工藝設(shè)計及實(shí)施

山西中設(shè)華晉鑄造有限公司 牛素芳

【摘要】通過對后橋殼產(chǎn)品技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)工藝性分析，從避免鑄件缺陷考慮，改進(jìn)局部結(jié)構(gòu)。合理設(shè)計工藝，采用ISO/TS16949標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品投產(chǎn)前首先進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃和失效模式分析，細(xì)化流程，進(jìn)行過程控制，重點(diǎn)監(jiān)控過程中原砂粒度、灰分、水分、機(jī)械法再生砂灼堿量及砂型強(qiáng)度。對不合格趨勢及時調(diào)整。首件生產(chǎn)后，針對鑄件缺陷進(jìn)行改進(jìn)工藝，使批量產(chǎn)品合格率達(dá)95％以上。

【關(guān)鍵詞】后橋殼；工藝設(shè)計；過程控制；合格率

1　前言

后橋殼是汽車的重要部件，是安裝主減速器、差速器、半軸、輪轂和懸架的基礎(chǔ)件，主要作用是支撐并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等。同時，橋殼又是行駛系的主要組成件之一。其性能直接影響著汽車的整體性能，影響汽車的有效使用壽命和行駛的安全性，所以橋殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，表面及內(nèi)部要求嚴(yán)格，鑄件不允許有縮松、夾砂、裂紋等缺陷。

2　后橋殼工藝設(shè)計

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)見圖1，鑄件輪廓尺寸1300×700×650，鑄件重量1550Kg，基本壁厚25-40mm。

產(chǎn)品技術(shù)要求，尺寸精度高，外觀執(zhí)行MSS-SP55標(biāo)準(zhǔn)[1]，內(nèi)在質(zhì)量要求嚴(yán)，不允許有3級以上縮松、夾砂缺陷。UT探傷加工面，打孔部位不得加工出任何鑄造缺陷。

圖1

2.1造型制芯方案選擇

依據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求及該產(chǎn)品屬于批量生產(chǎn)，手工造型，尺寸公差執(zhí)行CT11[2]，根據(jù)公司現(xiàn)狀，優(yōu)先選用樹脂砂造型制芯。

樹脂砂優(yōu)點(diǎn)：砂型、芯強(qiáng)度高、成形性好，可生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、內(nèi)部質(zhì)量要求高的鑄件、鑄件表面光潔，尺寸精度高，生產(chǎn)率高，可以節(jié)省生產(chǎn)場地和提高生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期。

2.2鑄件工藝方案的確定

2.2.1澆注方案的確定[3]

鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計中重要的一環(huán),關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量、鑄件的尺寸精度及造型工藝過程的難易,因此往往須制訂出幾種方案加以分析、對比,擇優(yōu)選用。澆注位置與造型（合箱）位置、鑄件冷卻位置可以不同。生產(chǎn)中常以澆注時分型面是處于水平、垂直或傾斜位置,分別稱為水平澆注、垂直澆注或傾斜澆注。根據(jù)澆注位置確定的原則“重要加工面盡量放在下部或側(cè)面，應(yīng)盡可能避免使用吊砂、吊芯和懸臂式砂芯，便于下芯、合箱及檢驗(yàn)”結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，中鍋口打孔和其它件裝配打孔處不允許有任何缺陷，所以選取澆注位置中鍋口處于側(cè)立位置，有利于夾渣類缺陷上浮。

2.2.2分型面的選擇

選擇分型面的原則[3]：

（1）應(yīng)盡量使鑄件的全部或者大部分置于同一半型內(nèi)。

（2）盡量減少分型面的數(shù)量。

（3）分型面盡量選擇平面。

（4）便于下芯、合箱及檢查型腔尺寸。

（5）不使砂箱過高。

（6）對于受力件，分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

依據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為便于下芯、合箱及檢查型腔尺寸，該鑄件分型面選擇中鍋口中心，上下各一半。

2. 2.3 冒口位置設(shè)計[3]

原則：

（1）冒口應(yīng)就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁。

（2）冒口應(yīng)盡量設(shè)在鑄件最高、最厚的部位。對低處的熱節(jié)增設(shè)補(bǔ)貼或使用冷鐵，造成補(bǔ)縮的有利條件。

（3）冒口不應(yīng)設(shè)在鑄件重要的、受力大的部位，以防組織粗大降低強(qiáng)度。

（4）冒口位置不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)注意減輕對鑄件的收縮阻礙，以免引起裂紋。

（5）不同高度上的冒口，應(yīng)用冷鐵使各個冒口的補(bǔ)縮范圍隔開冒口設(shè)計方案。

2.2.4澆注系統(tǒng)設(shè)置[3]

澆注系統(tǒng)各截面及上升速度設(shè)置：

后橋殼箱液重3500Kg，材質(zhì)屬于低合金鋼，特點(diǎn)是熔點(diǎn)高，流動性差，收縮大，易氧化，而且夾雜物對鑄件力學(xué)性能影響嚴(yán)重，所以選用底注澆包（俗稱漏包、柱塞包），要求澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、截面積大，使充型快而平穩(wěn)，流股不宜分散，有利于鑄件的順序凝固和冒口的補(bǔ)縮，不應(yīng)阻礙鑄件的收縮。用底注包澆注時，澆注系統(tǒng)必須是開放式的，同時滿足液面上升速度≥20mm/s[5]

2.3工藝參數(shù)設(shè)置[3]

2.3.1鑄件尺寸公差[2]

該產(chǎn)品屬于中等批量生產(chǎn)，砂型鑄造，手工造型。選用公差等級CT11。

2.3.2機(jī)械加工余量[6]

根據(jù)鑄件尺寸及澆注方法，上箱加工余量取12mm,下箱、側(cè)面取10mm。

2.3.3鑄造收縮率[7]

根據(jù)鑄件材質(zhì)屬于低合金鋼，總收縮率取2.2％，樹脂砂退讓性差，兩叉板間受阻收拾，中心距收縮率取1.8％。

2.3.4鑄件起模斜度[8]

鑄件高度700-800mm,按手冊查取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 1°（正斜度）。

2.3.5分型負(fù)數(shù)

因造型采用樹脂砂造型，根據(jù)樹脂砂特點(diǎn)，砂型緊實(shí)度高，尺寸精確，澆注過程中型壁不會移動，所以砂型負(fù)數(shù)上下箱取0.5mm。

3　過程控制及改進(jìn)

隨著市場競爭的的激烈，產(chǎn)品不僅在成本上需要加以控制，更需要在質(zhì)量上占優(yōu)勢地位。在ISO9000標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，推行ISO/TS16949標(biāo)準(zhǔn)，在過程控制中進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化。進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃和編制控制計劃，進(jìn)行失效模式分析和統(tǒng)計分析進(jìn)行過程控制。[9]

3.1過程控制

（1）為了保證砂型強(qiáng)度及透氣性，選用天津硅砂40—100目，4篩砂，每天檢測原砂含泥量、細(xì)粉、機(jī)械法再生砂灼堿、及砂型、砂芯強(qiáng)度，根據(jù)統(tǒng)計圖進(jìn)行調(diào)控。

（2）造型保證氣眼暢通，冒口大小，位置正確，合箱下芯定位準(zhǔn)確，合箱前檢測壁厚。

（3）冶煉嚴(yán)格配料，熔清碳含量保證脫碳量足夠≥0.3％，掌握合適的吹氧時機(jī)（鋼液溫度≥1560℃），規(guī)范取樣時間和取樣區(qū)域，保證化學(xué)成分具有代表性。

（4）切割打箱后及時切割，鑄件冷卻到低于150℃時進(jìn)爐預(yù)熱切割，防止產(chǎn)生裂紋。

（5）無損探傷，消缺、補(bǔ)焊。

所有缺陷在調(diào)質(zhì)前消缺徹底，調(diào)質(zhì)后不允許補(bǔ)焊。

3.2實(shí)施效果及改進(jìn)

（1）首批5件鑄件主要問題有有貫穿性縮孔, 中鍋口端面有砂眼,及插板孔尺寸偏差。

（2）改進(jìn)方案：

1）冒口改進(jìn)上下聯(lián)通，保證有足夠壓力；

2）叉板通孔芯減小，增大加工余量；

3）砂型強(qiáng)度嚴(yán)格控制。

改進(jìn)工藝后上述缺陷消除。合格率95％以上，達(dá)到了預(yù)期目的。

4　結(jié)論

（1）合理設(shè)計冒口，側(cè)冒口改為明冒口，增加大氣壓力，可有效提高冒口補(bǔ)縮效果。

（2）嚴(yán)格控制造型、制芯原材料，對機(jī)械法再生砂灼堿、灰分、細(xì)度、砂型、砂芯強(qiáng)度有效控制，可減少夾砂缺陷，提高產(chǎn)品合格率。

參考文獻(xiàn)

[1]MSS美國閥門和管件制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會-SP55標(biāo)準(zhǔn).

[2]全國鑄造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.最新鑄造標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.

[3]王文清,李魁盛.鑄造工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,10.

[4]FT300產(chǎn)品說明書(圣泉冒口).

[5]中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造專業(yè)學(xué)會.鑄造手冊第五卷鑄造工藝[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1994.

[6]GB/T11350-89鑄件機(jī)械加工余量.

[7]李魁盛.鑄造工藝及原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989.

[8]JB5015-91鑄件起模斜度.

[9]ISO/TS 16949:2002 QS 9000:1998《配套管理工具實(shí)施指南》.

牛素芳（1955—），女，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于山西中設(shè)華晉鑄造有限公司。

作者簡介：