后橋殼工藝設計及實施

山西中設華晉鑄造有限公司 牛素芳

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后橋殼工藝設計及實施

山西中設華晉鑄造有限公司 牛素芳

【摘要】通過對后橋殼產品技術條件和結構工藝性分析，從避免鑄件缺陷考慮，改進局部結構。合理設計工藝，采用ISO/TS16949標準在產品投產前首先進行產品質量先期策劃和失效模式分析，細化流程，進行過程控制，重點監控過程中原砂粒度、灰分、水分、機械法再生砂灼堿量及砂型強度。對不合格趨勢及時調整。首件生產后，針對鑄件缺陷進行改進工藝，使批量產品合格率達95％以上。

【關鍵詞】后橋殼；工藝設計；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、輪轂和懸架的基礎件，主要作用是支撐并保護主減速器、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，所以橋殼應有足夠的強度和剛度，表面及內部要求嚴格，鑄件不允許有縮松、夾砂、裂紋等缺陷。

2　后橋殼工藝設計

產品結構見圖1，鑄件輪廓尺寸1300×700×650，鑄件重量1550Kg，基本壁厚25-40mm。

產品技術要求，尺寸精度高，外觀執行MSS-SP55標準[1]，內在質量要求嚴，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

依據產品技術要求及該產品屬于批量生產，手工造型，尺寸公差執行CT11[2]，根據公司現狀，優先選用樹脂砂造型制芯。

樹脂砂優點：砂型、芯強度高、成形性好，可生產出形狀復雜、內部質量要求高的鑄件、鑄件表面光潔，尺寸精度高，生產率高，可以節省生產場地和提高生產率，縮短生產周期。

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所處的狀態和位置。確定澆注位置是鑄造工藝設計中重要的一環,關系到鑄件的內在質量、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。根據澆注位置確定的原則“重要加工面盡量放在下部或側面，應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”結合產品結構特點，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）應盡量使鑄件的全部或者大部分置于同一半型內。

（2）盡量減少分型面的數量。

（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，分型面的選擇不應削弱鑄件結構強度。

依據產品結構特點，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 冒口位置設計[3]

原則：

（1）冒口應就近設在鑄件熱節的上方或側旁。

（2）冒口應盡量設在鑄件最高、最厚的部位。對低處的熱節增設補貼或使用冷鐵，造成補縮的有利條件。

（3）冒口不應設在鑄件重要的、受力大的部位，以防組織粗大降低強度。

（4）冒口位置不要選在鑄造應力集中處，應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，應用冷鐵使各個冒口的補縮范圍隔開冒口設計方案。

2.2.4澆注系統設置[3]

澆注系統各截面及上升速度設置：

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

2.3工藝參數設置[3]

2.3.1鑄件尺寸公差[2]

該產品屬于中等批量生產，砂型鑄造，手工造型。選用公差等級CT11。

2.3.2機械加工余量[6]

根據鑄件尺寸及澆注方法，上箱加工余量取12mm,下箱、側面取10mm。

2.3.3鑄造收縮率[7]

根據鑄件材質屬于低合金鋼，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,按手冊查取經驗數據 1°（正斜度）。

2.3.5分型負數

因造型采用樹脂砂造型，根據樹脂砂特點，砂型緊實度高，尺寸精確，澆注過程中型壁不會移動，所以砂型負數上下箱取0.5mm。

3　過程控制及改進

隨著市場競爭的的激烈，產品不僅在成本上需要加以控制，更需要在質量上占優勢地位。在ISO9000標準基礎上，推行ISO/TS16949標準，在過程控制中進一步標準化。進行產品質量先期策劃和編制控制計劃，進行失效模式分析和統計分析進行過程控制。[9]

3.1過程控制

（1）為了保證砂型強度及透氣性，選用天津硅砂40—100目，4篩砂，每天檢測原砂含泥量、細粉、機械法再生砂灼堿、及砂型、砂芯強度，根據統計圖進行調控。

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

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

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

（5）無損探傷，消缺、補焊。

所有缺陷在調質前消缺徹底，調質后不允許補焊。

3.2實施效果及改進

（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）改進方案：

1）冒口改進上下聯通，保證有足夠壓力；

2）叉板通孔芯減小，增大加工余量；

3）砂型強度嚴格控制。

改進工藝后上述缺陷消除。合格率95％以上，達到了預期目的。

4　結論

（1）合理設計冒口，側冒口改為明冒口，增加大氣壓力，可有效提高冒口補縮效果。

（2）嚴格控制造型、制芯原材料，對機械法再生砂灼堿、灰分、細度、砂型、砂芯強度有效控制，可減少夾砂缺陷，提高產品合格率。

參考文獻

[1]MSS美國閥門和管件制造業標準化協會-SP55標準.

[2]全國鑄造標準化技術委員會.最新鑄造標準應用手冊[M].北京:機械工業出版社,1994.

[3]王文清,李魁盛.鑄造工藝學[M].北京:機械工業出版社,2002,10.

[4]FT300產品說明書(圣泉冒口).

[5]中國機械工程學會鑄造專業學會.鑄造手冊第五卷鑄造工藝[M].北京: 機械工業出版社,1994.

[6]GB/T11350-89鑄件機械加工余量.

[7]李魁盛.鑄造工藝及原理[M].北京:機械工業出版社,1989.

[8]JB5015-91鑄件起模斜度.

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

牛素芳（1955—），女，大學本科，現供職于山西中設華晉鑄造有限公司。

作者簡介：