发动机飞轮无冒口铸造工艺设计
飞轮的加工工艺设计毕业设计
三江学院本科生毕业设计（论文）题目飞轮的加工工艺设计机械学院（系）机械设计制造及其自动化专业学生姓名王荣荣学号 B085152043 指导教师何红媛职称起讫日期 11/12/5~12/3/23 设计地点三江学院摘要本设计课题主要是通过对飞轮进行结构分析，完成实体造型，并根据企业实际情况，重点进行机械加工工艺编制，最后进行数控编程加工。
本课题的意义在于：工学结合，在学校指导老师和企业工程师共同辅导下，在零件实体设计、机械加工工艺编制、数控加工程序编制、收集资料、查阅手册等专业知识与技能方面得到较全面的训练与提高，从生产第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术应用性岗位工作的基本训练，培养利用所学专业知识与技能解决生产实际问题的能力。
同时课题具有一定的综合性，有利于树立正确的生产观念、经济观念和全局观念，实现由学生向工程技术人员的过渡。
关键词：飞轮；实体造型；工艺编制；数控编程；过渡。
ABSTRACTthis design issue is mainly through the flywheel to structural analysis, complete solid model, and according to the actual situation, focused on machining process of preparation, the last NC processing programming. This topics of significance is: workers learn combination, in school guide teacher and Enterprise Engineer common counselling Xia, in parts entity design, and machinery processing technology prepared, and NC processing program prepared, and collection information, and inspection manual, expertise and skills area are more full of training and improve, from production frontline get production actual knowledge and skills, get engineering technology applied posts work of basic training, training using by learn professional knowledge and skills solution production actual problem of ability. Has some general while subject, helps establish a correct concept, and global concept of economic ideas, the transition from student to the technicians.Key words：flywheel;solid modeling; process development;CNC programming; transition.序言学完了大学四年的所有课程，就要开始做毕业设计了，毕业设计课题是要集合我们所学的各门专业知识，理论与实践相结合，完成设计项目，解决工程实际问题，因此我们必须首先对所学课程全面掌握，融会贯通。
厚大断面球铁飞轮无冒口铸造工艺设计与实践
作 者 简 介 ： 成 （９０～） 男 ， 钢 重 型 机 械 设 备 制 造 公 司 铸 铁 分 王 １７ ， 马 厂 ， 程师。 工
根据 大孔 出流理论 ， 计算 浇注系统 各组元截 面
２１年 增刊 ００
王 成 ： 大 断 面球 铁 飞轮 无 冒 口铸 造 工 艺设 计 与 实践 厚
到浇注补 缩作用 结 束 的 时刻 ， 补作 用 大 ， 以实 后 可
现无 冒 口铸 造 。 飞 轮 的 质 量 周 界 商 Ｑ ：ｌｋ／ ｍ Ｏｇ
ｃ
ｆ ， 据质量 周界商 的范 围划分 ， ｎ根 ３ 该件属 均匀稀 疏
１ 工艺设计 的理论依据
均衡凝 固理论 提出 了膨 胀及 收缩动 态叠加 、 有 限补 缩 的原 理 ， 无 冒 口工艺 铸 造 奠定 了理 论基 为 础 。它是利 用浇注 过程 中的后 补作 用 ， 即浇注结束 时， 浇注 系统短期 畅通 的补缩 作用 和凝 固过程 中石
场， 以便 充分 利用 石 墨 化膨胀 的作 用 。浇注 时 ， 先
浇入 的铁水沉 到铸件 的底 部 ， 冷却 收缩时 可从上部
２ 工艺设计 与步骤
后续 的铁水得 到补充 ， 而底 部凝 固所产生 的石墨膨
２ １ 飞轮的结构 特征 （ 图 １ ． 如 ）
胀正好能补偿上部铁水 的收缩 ， 配合石墨外冷铁的 强化冷却作用 ， 从而 达到使 上部铁水 收缩相对后
Ｖ０ ， Ｏ ｌ２ ＮＯ Ｖ．２ ０ ０１
厚 大 断面 球铁 飞轮 无 冒 口铸 造 工艺 设计 与实践
王 成
（ 钢 股 份 公 司 重型 机 械 设备 制 造 公 司 安 徽 马鞍 山 ２３ｏ ） 马 ４ｏｏ
高强度灰铸铁飞轮壳的无冒口铸造工艺
高强度灰铸铁飞轮壳的无冒口铸造工艺飞轮壳是发动机的一个重要基础件，对发动机起着支撑和保护的作用。
在使用过程中，飞轮壳开裂是发动机的一种常见故障，导致该故障的因素较多，材质是其中的一个重要原因。
所以，主机厂对飞轮壳的材料性能提出了更高的要求，从HT250提高到HT300，甚至HT350牌号。
为适应市场需求和竞争力，采用无冒口铸造工艺，提高产品工艺出品率，降低铸造成本。
1 工艺分析1.1 铸件简介该铸件为国产重型柴油发动机上的飞轮壳，材质为HT300，重约85kg，结构比较复杂，壁厚差比较大，薄的部位为6mm，较厚的搭子和侧面厚大部位最大达45mm。
实际生产时，侧面螺孔都需要补放加工量，单边3.5～4.0mm，壁厚误差值达到42.5mm，易产生缩孔、疏松等铸造缺陷，在装机使用后，在缺陷部位出现开裂现象。
1.2 无冒口工艺分析铸件壁厚严重不均匀，图纸技术要求铸件表面无气孔、砂眼，内部无缩孔、疏松等铸造缺陷，试棒的抗拉强度不得低于HT300的国家标准。
若采用传统的浇冒口补缩的生产方法，需要补缩的部位较多且分散，造成工艺出品率低，而且在厚大部位容易出现内部缩孔、疏松等缺陷。
所以，研究试验的方向考虑采用无冒口浇注工艺。
铸铁件无冒口并不意味着铸件不需要补缩，而是利用铸件各部位不同时凝固的石墨化膨胀来抵消凝固收缩。
要满足高强度无冒口铸件的要求，应满足以下条件：(1)要有高刚度的铸型，铸型硬度达90以上；(2)在保证铸件力学性能合格的前提下，尽可能地提高碳当量，适当孕育，最大限度地增大石墨，利用石墨膨胀的体积增加量，达到自补缩的效果；(3)采用底注式多道扁平内浇道，减少铸件温差，形成均匀的温度场，有利于提高铸件的自补缩能力；(4)适当降低浇注温度，减少液态体积收缩。
根据以上的分析，结合了本公司的实际情况，采用多触头高压造型即可满足高刚度的铸型条件，其他条件可根据具体情况进行分析设计，分析得出无冒口高强度灰铸铁飞轮壳铸造是可行的。
内燃机飞轮壳铸造实用新工艺_黄灼民
技术与应用
内燃机飞轮壳铸造实用新工艺
"黄灼民 %桂林市水泵厂& 广西 桂林 #$%&&%’
"提 要#本文主要介绍铸造内燃机飞轮壳的一种简单实用 新技术! !!以压板方式代替砂 型 盖 箱 的 铸 造 工 艺 " 经 生 产 实 践 证明#应用该工艺#可提高铸件的成品率和劳动效率#节约型砂 的消耗量#是一种行之有效的新工艺"
蒸发会迅速产生大量水蒸气#由于高温水蒸气压力很大!据实验
资料介绍浇注 1 秒钟后达到 "$#:;( 即 +"<( 汞柱"# 若铸型工艺
无法满足外排作用#水蒸气在界面处与金属液面接触#将后者氧
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"关键词#飞轮壳$压板$工艺 飞轮壳是我厂配套内燃机生产的铸铁件# 铸件外形尺寸约 1""!1""!07"((# 毛 坯 重 约 #3 千 克 # 材 质 为 8%!1"# 壁 厚 只 有 7((#无论铸件材质的 机 械 性 能 或 尺 寸 精 度 均 要 求 很 高 #铸 造 难 度较一般铸铁件大$ 该铸件用煤粉砂潮模铸造#长期以来因铸造 工艺及操作不当#质量不稳定#耗砂量大#生产效率低$ 成品缺陷 主要表现为有气孔%尺寸精度不准确等#经研究改用新的工艺方 案#使铸件废品率降到 79以下#砂耗减少 了 约 0/# #生 产 效 率 也 明显提高$ 一$气孔形成的原因分析 近代观点认为#在高温金属液热作用下#铸型或砂芯的水被
高强度灰铸铁飞轮的无冒口铸造
高强度灰铸铁飞轮的无冒口铸造
马忠义
【期刊名称】《铸造技术》
【年(卷),期】1995()1
【摘要】阐述了大马力高速柴油机的高强度灰铸铁飞轮的无冒口铸造工艺。
所得铸件无缩孔和缩松，毛坯表面光洁，提高了铸件质量，降低了生产成本。
【总页数】3页(P31-33)
【关键词】无冒口;灰口铸;铸件;飞轮
【作者】马忠义
【作者单位】陕西渭阳柴油机厂
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.7;TG251.13
【相关文献】
1.无冒口铸造工艺在灰铸铁中,小件上的应用 [J], 陈兆冬
2.树脂砂灰铸铁件的无冒口铸造工艺 [J], 秦建林
3.高强度灰铸铁飞轮壳无冒口铸造工艺 [J], 张红梅
4.高强度灰铸铁飞轮壳的无冒口铸造工艺 [J], 张红梅
5.浅谈高强度灰铸铁飞轮壳无冒口铸造工艺 [J], 张辉
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无冒口铸造工艺改进及模具设计构思
无冒口重力铸造工艺改进及模具设计构思二分析铸造过程产生的原因摘要：通过对铝合金无冒口重力铸件结构特点补缩缺陷的分析，并使用ViewCast 软件对初始方案进行了数值模拟。
原采用重力铸造工艺，铸件存在缩孔、缩松和浇不足等缺陷。
针对上述问题进行工艺改进，设计并制造了挤压铸造成形模具，并用改制的挤压铸造设备进行工艺试验。
结果表明，通过优化铸造工艺，可大大改善不足和缩松铸件质量。
关键词：挤压铸造；无冒口模具(个别地方有和专家相同地方完全属巧合，还请见谅)。
供稿：华益铝轮—伍春华1 工艺设计前的模拟在初始方案设计前，对铸件进行一次模拟，观察金属液在铸型内的模拟凝固过程和温度分布状态，找出孤立液相区出现的位置以及金属液补缩量不足的部位，可以为安放浇注系统与冒口提供依据，为初始方案的制定提供参考。
将铸件的三维模型图保存为STL 格式文件后，导入ViewCast 模拟软件进行凝固模拟，网格剖分设定为200 万，该部分模拟参数可以在初始方案制定前确定：浇注温度720℃，模具初始温度280 ℃，凝固模拟过程深色表示铸型内金属液未凝固或呈半固态，浅色或透明部分表示铸型内部的金属液已经完全凝固。
结合铸件凝固过程模拟图，对这些缺陷产生的原因就能做动态的分析，在凝固过程中t=220 s 时，可以看出铸件厚度较薄的部位已经凝固，铸型内左右两部分的金属液出现了断开的趋势；在t=230 s 时，铸型内左右两部分的金属液已经完全断开，形成两部分的孤立液相区，孤立液相区的形成为铸件内缺陷的产生提供了条件；在236 s 时刻，铸件内孤立液相区范围加大，数目增多，由大范围的孤立液相区分化成小范围的孤岛区域，这些小的孤立液相区在凝固结束后就形成了缩孔、缩松缺陷，铸件的中间边的凸台处金属液形成了缩孔、缩松缺陷，铸件的R角处金属液持连通，这种连通会有助于铸件内部金属液的补缩，在该处较适宜放置保温棉，对于产生孤立液相区的部位，可以使用外保温消除。
飞轮铸造工艺
飞轮铸造工艺哎呀，说到飞轮铸造工艺，这可真是个技术活儿，不是随便哪个人都能搞懂的。
不过呢，我倒是有幸在一次工厂参观中亲眼见识了一回，那场面，真是让人印象深刻。
那天，我跟着一群工程师走进了铸造车间，那地方，热得跟蒸笼似的，到处都是火光和烟雾。
我心想，这工作环境也太艰苦了吧。
不过，那些工人师傅们好像已经习以为常了，一个个专注地盯着自己的工作台。
飞轮，这东西你可能不太熟悉，但汽车、发电机里头可少不了它。
它的作用就是储存能量，让机器运转得更平稳。
好了，不扯远了，咱们说回铸造工艺。
首先，得有个模具，这模具得做得特别精确，因为飞轮的形状复杂，一点差错都不能有。
我看到那些模具，都是用特种合金做的，闪闪发光，摸上去冰凉冰凉的。
工程师说，这模具得经受住上千度的高温，所以材料得选好。
接下来，就是把熔化的金属倒进模具里。
这金属可不是普通的铁，而是经过特殊配比的合金，这样才能保证飞轮的强度和耐用性。
我看到那些熔化的金属，红彤彤的，像岩浆一样，从一个大炉子里倒出来，然后被倒进模具里。
那声音，噼里啪啦的，听着就让人紧张。
倒完金属，就得等它冷却凝固了。
这个过程可不短，得等上好几个小时。
我在旁边看着，心里想，这得多大的耐心啊。
不过，那些工人师傅们好像一点也不着急，他们知道，好东西都是需要时间的。
冷却凝固后，飞轮就成型了。
但是，这还没完，还得经过一系列的加工和检测。
我看到那些飞轮被送到不同的机器上，有的被打磨，有的被钻孔，还有的被检测强度。
每一个步骤都特别仔细，一点马虎都不行。
最后，经过层层筛选，合格的飞轮才能被送到下一道工序。
我看着那些飞轮，心想，这小小的东西，背后竟然有这么复杂的工艺。
真是让人大开眼界。
所以说，飞轮铸造工艺，可不是一件简单的事。
它需要精确的模具，高质量的材料，还有工人师傅们的耐心和细心。
这一趟工厂之旅，让我对飞轮铸造工艺有了更深的认识，也让我对那些在高温下辛勤工作的工人师傅们充满了敬意。
大型球铁飞轮的无冒口铸造
们对原 工艺进行 了分 析 ，认 为产 生缩孔缩 松 的原 因是 冒口补缩效果较 差 ，为 了提高 冒 口的补缩作 用， 决定在 飞轮的 内圈加放 外冷铁 ， 加快下 部 的冷 却速度 ， 而提高 冒口的补缩 能力 。 此工艺试生 进 按 产 了 ２件加工后 ，在 同样部位 仍存在缩孔 缩松缺 陷 ，只是缺陷程度有 所减轻 ，未能完全解 决此 问
杨树春 ， 伊凤泉 ， 张宝富 ， 刘树 生 ， 闰庆顺
（ 东风 朝 阳柴油 机有 限责 任公 司 铸造一 厂 ， 宁 辽 朝 阳 １２０ ） ２０ ０
摘要 ： 缸体的覆膜砂芯脱壳引起间隙， 浇注时铁液钻入其内形成起皮缺陷。砂芯脱壳的原因与制芯设备 、 制芯材料 、 制芯工
艺有关。解决措施是 ： ①提高覆膜砂 的高温性能； ②增加砂芯的结壳厚度 ； ③适 当降低射砂压力 ； ④调整模具温度； ⑤改进
Ｙ Ｎ ｈ － ｈ ｎ Ｙ ｅｇ ｑ ａ ， Ｈ Ｎ ａ—ｕ Ｉ ｈ －ｈ ｎ ， Ａ ｉｇ ｓｕ Ａ Ｇ Ｓ ｕ ｃｕ ， ＩＦｎ － ｕｎ Ｚ Ａ Ｇ Ｂ ｏ ｆ ，ＬＵ Ｓ ｕ ｓｅ ｇ Ｙ Ｎ Ｑ ｎ—ｈ ｎ
（ｏ ｇｅ ｈｏａｇ ＤｉｓｌＥ ｇｎ ｏ ｔ． ｈ ｏａｇ １２０ ，Ｃ ｉａ Ｄ ｎ ｆｎ Ｃ ａｙｎ ｅｅ ｎ ｉｅ Ｃ ．Ｌｄ，Ｃ ａｙｎ ０ ０ ｈｎ） ２
缺 陷。
图 ２ 原 工 艺
Ｆｇ２ ｉ． Ｏｒ ｉ ａ ｔ ｏ ｉ ｎ ｌｍｅｈ ｄ ｇ
３ 结 论
此 飞轮 由原工艺 的有 冒 口改 为无 冒 口铸 造说 明 ，对 厚大球 铁件 只要合理利用 外冷铁完全 可 以
２ 工 艺改进
（ ） 了消除 铸件 存在 的缩 孑缩 松 缺 陷 ， １为 Ｌ 我
制 芯机 的射砂 、 排气 、 热 和冷却 系统 。 加 关 键词 ： 芯脱 壳 ； 膜砂 ； 芯 砂 覆 制 中图分 类号 ：Ｇ ５ ．；Ｇ ４ ． Ｔ ２０ Ｔ ２２７ ６ 文献 标识 码 ： Ｂ
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2019年 第8期热加工
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F
锻造与铸造
orging &Casting
发动机飞轮无冒口铸造工艺设计
■ 宋波，曹恒成，张富彬
摘要：根据发动机飞轮的结构特点，HWS 静压线湿型砂铸造，布置一箱3件，设计了多个扁平内浇道的无冒口工艺，借助铸件自身补缩能力，有效解决了铸件内部的缩松缺陷。
关键词：发动机；飞轮；无冒口；工艺设计
一、生产方式及条件
飞轮（见图1）是我公司生产的发动机重要零部件之一，材质为HT250，重约45kg ，轮廓尺寸为φ498mm ×80mm ，平均壁厚36mm 。
该铸件在H W S 静压线生产，湿型砂铸造，砂箱尺寸为1500mm ×1100mm ×400mm ，工艺布置一箱三件，10t 中频感应电炉熔炼，批量生产。
二、铸造工艺方案
对于薄壁铸铁件，冒口颈很小，可用浇注系统兼起直接使用冒口的作用，内浇道依冒口颈计算，超过铸件最高点水平面的浇口杯和直浇道部分实质上就是冒口。
由于湿型的承压能力有限，确定球墨铸铁件模数≤0.48c m 时，灰铸铁件模数≤0.75cm 时，适宜采用浇注系统作为冒口。
飞轮铸件模数为1.2cm 。
图1 飞轮铸件
根据理论及经验，生产中采用传统的多个压边冒口工艺，如图2所示。
但在实际生产中铸件内部存在缩松缺陷（见图3），
铸件品质不能保证。
为了解决铸件内部的缩松缺陷，我们进行过大批量的试验，借鉴国内飞轮厂家生产经验，最终设计了飞轮的
图2 原飞轮工艺
无冒口铸造工艺。
灰铸铁和球墨铸铁在凝
过程中都析出石墨并伴随相变膨胀，有一定的自补缩能力。
均衡
凝固理论认为，利用浇注过程中的后补缩和石墨化膨胀作用可以有效补偿铁液在冷却凝固阶段产生的体积收缩，从而在不设置冒口的条件下也可以获得组织致密的铸件。
1. 浇注位置及铁液引入方式的确定
浇注位置根据铸件结构
图4 飞轮铸件工艺剖视
（a）横浇道（b）内浇道
图5 浇注系统截面
三、结语
采用上述工艺设计后经实际生产验证，对铸件化学成分、金相、力学性能及内部组织进行检验，各项指标均可达到飞轮技术
图3 铸件缩松缺陷
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