发动机主轴承盖模具设计
目 录
1 引言 1
1.1造在各行业特别是汽车行业中的地位 1
1.2我国铸造模具生产技术水平的现状 1
1.3数字技术对于模具制造的贡献 2
1.4模具开发的前景 3
1.5 汽车主轴承盖机构的优化及设计 4
2 铸造工艺设计内容 4
2.1主轴承盖 4
2.2铸造工艺方案的确定 5
2.3铸造工艺参数 9
3 注系统设计 12
3.1内浇道 14
3.2直浇道 14
3.3横浇道 14
3.4浇口杯 15
3.5补缩系统设计 15
3.6排气系统 16
4 激冷系统设计 16
4.1冷铁的作用 16
4.2冷铁设计 16
结论 17
致谢 18
参考文献 19
1引言
1.1铸造在各行业特别是汽车行业中的地位
铸造是机械制造工业毛胚和零件的主要供应者，在国民经济中占有极其重要地位[1]。铸件在机械产品中所占的比例大，如汽车中铸件质量占19%（轿车）~23%（卡车）；农业机械中铸件质量占40%~70%；机床、拖拉机、液压泵、阀和通用机械中铸件质量占65%~80%，内燃机关键零件有八九种都是铸件，占总质量的70%以上。矿冶（钢、铁、非铁合金）、能源（火、水、核电等）、海洋和航空等工业的重、大、难装备中铸件都占很大的比重并起到了重要的作用。如表1-1列出的是我国各行业铸件消耗量的情况[2] 。
表1-1. 我国各行业铸件消耗量
序号 行业名称 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
2010年消 耗量/万t 本行业“十二五” 规划预定增幅/% 按规定预计 2015年耗量/万t
1 汽车 960 35 1296
2 内燃机、 农机 570 内燃机年增6~8 农机年增15 837
3 重型、矿山、 冶金机械 490 年增16 1029
4 铸管及管件 450 年增5 574
5 工程机械 390 年增17 855
6 机床工具 330 30 429
7 轨道交通 200 50 300
8 发电及电力 220 年增20 547
9 船舶 55 50 110
10 纺织机械 35 年增7 49
11 其他 260 仪表年增15；文化办公年 增15；通用零部件年 增10；模具60；轴承年 增11.9；液气密年增35； 制冷年增10；食品包装 年增18；塑料机械年增12 338
合计 3960 - 6364
1.2我国铸造模具生产技术水平的现状
我国铸造行业有着悠久的历史，曾为世界铸造技术的提高和铸造产业的发展做出了很大的贡献。据有关数据显示[3]，我国铸件产量从上个世纪末90年代成为世界第一大铸件生产国。从产量上看，90年代起每年都超过1000万吨，2000年超越美国后，已经连续多年位居世界第一。目前，世界上其他34个主要铸件生产国或地区共有铸造企业19331家，而我国已拥有24000家铸造企业和125万从业人员，成为名副其实地世界铸造大国。
然而，我国还远没有成为铸造强国，与发达国家相比，仍存在较大的差距。主要表现在产品质量、产品结构、生产设施、企业规模、生产效率、环境保护、整体经济效益等方面，尤其是在人均产量、人均产值、能源消耗、铸件近净形化程度及铸件的可靠、安全、耐久等性能方面，与美、德、日、法等铸造强国相比，仍存在较大的差距，制约了我国铸造业的竞争力和持续健康发展。在耐磨领域中，各类关键设备所提供的耐磨毛坯，特别是抗磨铸件，与美、德、日、法等铸造强国相比，其差距更大些，主要表现在人均产值、能源消耗、国相比，人均产量、铸件近净形化程度、铸件安全、可靠、耐久、经济性、环保等方面差距[4]。
同时我国铸件工艺出品率较低，例如我国铸钢件工艺出品率平均为50％，而国外已普遍达到70％以上。由于我国铸件等级偏低，价格也相应偏低。尤其高等级、高质量、高附加值的铸件生产能力更差。美国等西方发达国家的铁基材料铸造产量在逐年减少，生产方面已转向高附加值的特种材料，超高性能合金铸钢及高性能及特种铸铁等，同时有色合金铸造产量在逐步增加，如美国从1998～2003年五年间铁基材料铸件生产量减少了7%，相应的非铁合金铸件产量却增加了3%。总体而言，发达国家不仅铸造技术先进、产品质量好，而且生产效率高、原辅材料已形成商品化系列化供应，生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。
1.3数字技术对于模具制造的贡献
现代模具设计的内容是：产品零件（常称为制件）成型工艺优化设计与力学计算，尺寸与尺寸精度确定与设计等，因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计四个阶段[5]。而在这些设计阶段，一系列新技术、新设备的引用，大大提高了模具制造过程的效率，这些新技术、新设备大致可归类为：
（1）AD/CAE/CAM 计算机辅助设计制造
一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。在CAD/ CAE/ CAM 技术应用于铸造模具设计制造的过程中，铸造工艺CAD技术是基础，CAE/CAM技术是建立在CAD三维数据模型基础上的应用。通过对铸件CAD三维模型数据进行铸造过程模拟仿真CAE，根据各种判据计算出缺陷的位置和大小，就可以在工艺的设计阶段预测缺陷部位，然后根据CAE的结果对铸造工艺进行优化设计，使工艺设计达到一次成功，从而有效缩短新产品开发周期，提高产品质量，获得较高的工艺出品率。
（2）设备在现代模具制造中的作用
现代模具制造尽可能地用机械加工取代人工加工。这就确定了先进设备在现代制造中的作用，尤其现在加工中心、数控高速成型铣床、数控铣床、数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代化设备在工厂中的广泛使用[6]。
（3）现代模具制造中的检测手段
模具的零部件除了有高精度的几何要求外，其形位精度要求也较高，一般的量具是很难达到理想的目的，这时就要依赖精密零件测量系统。这种精密零件测量系统简称C MM，即Coordinate Measuring Machine ，是数控加工中心的一种变形。它的测量精度可达0.25 μ m。
（4）成型制造（RPM）在现代模具制造中的应用
速成型制造（RPM）技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成型技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想，根据零件CAD 模型，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成型技术和材料科学最新发展等于一体的高新技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命[7]。
砂箱中铸件数量的确定原则如下：
（1）一般要根据工艺要求和生产条件（生产批量及相关设备的相互要求和配合等）来确定，例如，河里的吃砂量和浇注系统的布置，采用单一砂箱带的位置与高低等都影响一箱中的铸件数量。
1 引言 1
1.1造在各行业特别是汽车行业中的地位 1
1.2我国铸造模具生产技术水平的现状 1
1.3数字技术对于模具制造的贡献 2
1.4模具开发的前景 3
1.5 汽车主轴承盖机构的优化及设计 4
2 铸造工艺设计内容 4
2.1主轴承盖 4
2.2铸造工艺方案的确定 5
2.3铸造工艺参数 9
3 注系统设计 12
3.1内浇道 14
3.2直浇道 14
3.3横浇道 14
3.4浇口杯 15
3.5补缩系统设计 15
3.6排气系统 16
4 激冷系统设计 16
4.1冷铁的作用 16
4.2冷铁设计 16
结论 17
致谢 18
参考文献 19
1引言
1.1铸造在各行业特别是汽车行业中的地位
铸造是机械制造工业毛胚和零件的主要供应者，在国民经济中占有极其重要地位[1]。铸件在机械产品中所占的比例大，如汽车中铸件质量占19%（轿车）~23%（卡车）；农业机械中铸件质量占40%~70%；机床、拖拉机、液压泵、阀和通用机械中铸件质量占65%~80%，内燃机关键零件有八九种都是铸件，占总质量的70%以上。矿冶（钢、铁、非铁合金）、能源（火、水、核电等）、海洋和航空等工业的重、大、难装备中铸件都占很大的比重并起到了重要的作用。如表1-1列出的是我国各行业铸件消耗量的情况[2] 。
表1-1. 我国各行业铸件消耗量
序号 行业名称 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
2010年消 耗量/万t 本行业“十二五” 规划预定增幅/% 按规定预计 2015年耗量/万t
1 汽车 960 35 1296
2 内燃机、 农机 570 内燃机年增6~8 农机年增15 837
3 重型、矿山、 冶金机械 490 年增16 1029
4 铸管及管件 450 年增5 574
5 工程机械 390 年增17 855
6 机床工具 330 30 429
7 轨道交通 200 50 300
8 发电及电力 220 年增20 547
9 船舶 55 50 110
10 纺织机械 35 年增7 49
11 其他 260 仪表年增15；文化办公年 增15；通用零部件年 增10；模具60；轴承年 增11.9；液气密年增35； 制冷年增10；食品包装 年增18；塑料机械年增12 338
合计 3960 - 6364
1.2我国铸造模具生产技术水平的现状
我国铸造行业有着悠久的历史，曾为世界铸造技术的提高和铸造产业的发展做出了很大的贡献。据有关数据显示[3]，我国铸件产量从上个世纪末90年代成为世界第一大铸件生产国。从产量上看，90年代起每年都超过1000万吨，2000年超越美国后，已经连续多年位居世界第一。目前，世界上其他34个主要铸件生产国或地区共有铸造企业19331家，而我国已拥有24000家铸造企业和125万从业人员，成为名副其实地世界铸造大国。
然而，我国还远没有成为铸造强国，与发达国家相比，仍存在较大的差距。主要表现在产品质量、产品结构、生产设施、企业规模、生产效率、环境保护、整体经济效益等方面，尤其是在人均产量、人均产值、能源消耗、铸件近净形化程度及铸件的可靠、安全、耐久等性能方面，与美、德、日、法等铸造强国相比，仍存在较大的差距，制约了我国铸造业的竞争力和持续健康发展。在耐磨领域中，各类关键设备所提供的耐磨毛坯，特别是抗磨铸件，与美、德、日、法等铸造强国相比，其差距更大些，主要表现在人均产值、能源消耗、国相比，人均产量、铸件近净形化程度、铸件安全、可靠、耐久、经济性、环保等方面差距[4]。
同时我国铸件工艺出品率较低，例如我国铸钢件工艺出品率平均为50％，而国外已普遍达到70％以上。由于我国铸件等级偏低，价格也相应偏低。尤其高等级、高质量、高附加值的铸件生产能力更差。美国等西方发达国家的铁基材料铸造产量在逐年减少，生产方面已转向高附加值的特种材料，超高性能合金铸钢及高性能及特种铸铁等，同时有色合金铸造产量在逐步增加，如美国从1998～2003年五年间铁基材料铸件生产量减少了7%，相应的非铁合金铸件产量却增加了3%。总体而言，发达国家不仅铸造技术先进、产品质量好，而且生产效率高、原辅材料已形成商品化系列化供应，生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。
1.3数字技术对于模具制造的贡献
现代模具设计的内容是：产品零件（常称为制件）成型工艺优化设计与力学计算，尺寸与尺寸精度确定与设计等，因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计四个阶段[5]。而在这些设计阶段，一系列新技术、新设备的引用，大大提高了模具制造过程的效率，这些新技术、新设备大致可归类为：
（1）AD/CAE/CAM 计算机辅助设计制造
一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。在CAD/ CAE/ CAM 技术应用于铸造模具设计制造的过程中，铸造工艺CAD技术是基础，CAE/CAM技术是建立在CAD三维数据模型基础上的应用。通过对铸件CAD三维模型数据进行铸造过程模拟仿真CAE，根据各种判据计算出缺陷的位置和大小，就可以在工艺的设计阶段预测缺陷部位，然后根据CAE的结果对铸造工艺进行优化设计，使工艺设计达到一次成功，从而有效缩短新产品开发周期，提高产品质量，获得较高的工艺出品率。
（2）设备在现代模具制造中的作用
现代模具制造尽可能地用机械加工取代人工加工。这就确定了先进设备在现代制造中的作用，尤其现在加工中心、数控高速成型铣床、数控铣床、数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代化设备在工厂中的广泛使用[6]。
（3）现代模具制造中的检测手段
模具的零部件除了有高精度的几何要求外，其形位精度要求也较高，一般的量具是很难达到理想的目的，这时就要依赖精密零件测量系统。这种精密零件测量系统简称C MM，即Coordinate Measuring Machine ，是数控加工中心的一种变形。它的测量精度可达0.25 μ m。
（4）成型制造（RPM）在现代模具制造中的应用
速成型制造（RPM）技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成型技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想，根据零件CAD 模型，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成型技术和材料科学最新发展等于一体的高新技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命[7]。
砂箱中铸件数量的确定原则如下：
（1）一般要根据工艺要求和生产条件（生产批量及相关设备的相互要求和配合等）来确定，例如，河里的吃砂量和浇注系统的布置，采用单一砂箱带的位置与高低等都影响一箱中的铸件数量。
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