汽车制动鼓的铸造工艺分析与生产

工艺与装备
127汽车制动鼓的铸造工艺分析与生产
邱文
(山西机电职业技术学院，长治046000)
摘要：主要分析汽车制动鼓的各种铸造工艺形式的优点与缺点，并对制动鼓的铸造工艺进行设计。

介绍了 直浇道直接通过铸件内腔的底注式粘土砂型铸造法。

设计生产结果证明，这种铸造工艺方法充型过程比较稳定，能够有效避免铸件出现冲砂和气孔等现象；通过此工艺方法生产的制动鼓出品率高达80%以上。

关键词：汽车制动鼓铸造工艺设计生产
随着社会的发展和经济的进步，近年来我国也步入了 汽车制造和生产的大国行列。

由于制动鼓是汽车制造过程 中制动系统不可或缺的主要零部件，且其具有易损性，属 于汽车的保安件，导致制动鼓的市场需求量相当大。

制作 制动鼓的原材料通常采用灰铸铁。

前些年，通常使用最低 抗拉强度为H T200的灰铸铁为原材料，也有使用H T300的情况和蠕墨铸铁与球墨铸铁。

在一些专业材料类刊物资料 上，出现了一种使用铁型覆砂工艺的方法。

和普通的粘土 砂型相比较，制作出来的制动鼓前者质量更好，能够使制 动鼓的缩孔与砂眼现象得到显著改善。

然而，普通粘土型 生产工艺具备生产效率高、投入成本低和适应性较强等多 种优势。

所以，现今铸造制动鼓的主要生产工艺还是以普 通粘土砂机器塑性为主。

一般情况下，生产制动鼓的方法 多运用外援浇筑法进行铸造，很容易出现紊流，导致构建 的不同位置温差较大，进而导致铸件出现缩孔和气孔、材 料的性能不够均匀等缺陷。

本文对某厂家所生产的汽车制 动鼓的工艺性能进行分析，并设计了直浇道直接通过铸件 内腔的底注式粘土砂型铸造法，适用于该厂家汽车的制动 鼓批量生产。

1制动鼓产品简介
该铸件的轮廓尺寸为①450m m X292_，重量为48k g，铸件壁厚为14. 6m m，选用的原材料为H T250。

铸件的法兰 安装面上有10个①22.6m m的不铸出螺栓安装孔，铸件内 腔直径为①410m m。

法兰安装一侧与螺栓孔处要求无缩孔、气孔和渣眼等现象。

2生产铸造工艺与产品效果
2.1分析铸造工艺及相关方案
由于制动鼓的外部边缘处有突出的轮边，所以在分型 面时一般在轮边的上沿处或者下沿处进行分型。

模板的设 置形式，分为碗口向上和向下。

在文献资料中可以得知，制动鼓浇筑形式主要有三种形式。

2.1.1顶注工艺法
这种工艺方法的特点为法兰安装一侧开设内浇筑口。

此种工艺方法的优点为：结构密实，能够使用小型砂箱进 行制作；直浇道与横浇道都较短，总体浇筑过程所使用的 金属液较少，铸件成品率较高。

采用这种工艺方法浇筑时，内腔砂胎向上放置，能够很好地防止在合型和造型过程中对砂胎造成破坏，有效改善铸件砂眼的情况。

这种浇注工 艺的缺点为：比较容易出现冲砂现象，进而导致构件成品 后砂眼过多；其次，比较容易出现紊流，排气的主要方式 是通过分型面进行，进而导致铸件较易产生气孔。

2.1.2中部浇注工艺法
这种工艺方法一般采用碗口向下放置的形式。

在分型 面的凸轮外部边缘侧开设内浇注口，通常设置两个内浇注口。

碗口向下放置的中间浇注方法的优点为：充型过程比较稳定，能够有效减轻冲砂状况，可在碗口的中心位置与法兰安装面 的一侧设置排气孔，进而避免构件产生气孔现象。

这种浇注 工艺的缺点为：当向铸件内部注入金属液时，金属液在构 件内部旋转会出现紊流现象，并且横浇道与直浇道都较长。

这种浇注工艺的出品率低于顶注工艺法浇注法。

2.1.3底注浇注工艺法
一般采用碗口方向向上的布置形式。

直浇道、内浇口 与浇口杯等浇注结构都设置在碗的内部，结构设置较为紧 密。

同时，也能够使用小型砂箱进行浇注制作。

直浇道和 横浇道较短，总体浇注体系所使用的金属液较少。

这种浇 注工艺的铸件出品率比中间浇注工艺法的铸件出品率高，但没有顶部浇注工艺法的铸件出品率高。

这种浇注工艺的 优点为：能够在碗内部均匀设置四道内部浇筑口，充型合 型过程稳定，能够有效改善冲砂现象，还可在分型面上设 置排气孔进行排气，避免构件成品后出现气孔。

通过对各种铸件浇注形式的分析，选择使用底注式浇 注的工艺来对该厂家的制动鼓进行生产制造。

因为凸轮边 螺栓口相临近的一边和构件上方外部边缘存在45°斜面，所以构件的分型面确定在临近碗口一面凸轮边的外侧。

浇 注体系采取半开放半封闭的浇注形式，直浇口的横截面积 为1960.3m m2，横浇口的横截面积为3900m m2，内浇口的横 截面积为1900m m2。

2.2造型与合箱
构件造型所采用的是普通粘土砂型震压式仪器进行造 型，砂箱的基本尺寸为800m m X600m m。

每个砂箱内不放置 一个构件，因为上砂型的砂胎比较高，因此生产操作过程 中应特别注意要对混砂的质量加以严格控制。

在造型机运 行前，一定要调整好机器状态，避免在机器运行后，其起 型后出现粘膜而导致砂胎遭到破损。

在进行合型前，应在
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现代制造技术与装备2017第2期总第243期
上砂型上部扎设排气孔。

进行合型时，一定要对销套和定 位销进行准确控制，确保合型过程中不与砂胎相接触。

2.3熔炼浇注与落砂的清理
使用频炉所熔炼出来的铁溶液进行浇注。

原材料包括 废旧钢材、回炉料和生铁。

因为此铸件的外壁厚度较大，所以应将浇注温度保持控制在（1310±10)°C;铸件浇筑 完成冷却后会出现落砂现象，需对浇注系统铸件进行清理。

这种工艺浇注方法的成品率达到了80%以上。

2.4生产成果分析
运用以上浇注工艺方法生产出来的制动鼓材质符合H T250的技术标准要求，铸件尺寸也满足图纸设计的标准，且也对构件容易出现的缩孔、气孔、冲砂和渣眼等铸造缺 点进行了有效控制，效果良好。

3结论
通过对目前的铸造汽车制动鼓的几种浇注工艺方法的优 点与缺点进行分析，按照图纸设计的构件要求，采用底注式 浇注的工艺对该厂家的制动鼓进行生产制造。

生产出来的制 动鼓材质符合H T250的技术标准要求，对构件容易出现的缩 孔、气孔、冲砂和渣眼等铸造缺点进行了有效控制，效果良好 铸件尺寸满足图纸设计标准，成品率达到了80%以上。

参考文献
[1]刘志刚.汽车制动鼓铸造工艺[J].现代汽车业，2010,8(16).
[2] 张满生.制动鼓铸造工艺性能分析[J].热加工工艺，2014，8
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C a s t i n g T e c h n o l o g y A n a l y s i s a n d P r o d u c t i o n o f A u t o m o b i l e B r a k e
D r u m
Q I U W e n
(Shanxi Electromechanical Vocational and Technical College, C h a n g z h i046000)
A b s t r a c t:T h i s p a p e r a n a l y z e s the a d v a n t a g e s a n d disadvantages of casting process of automobile brake d r u m ,and designs the casting process of brake d r u m.This pap e r introduces the bottom injection type clay sand casting m e t h o d in w h i c h the sprue directly passes through the casting cavity,which i s suitable for m a s s production of the brake dru m of a factory truck.T h e result of design and production proves that the casting process i s stable and can avoid the p h e n o m e n a such as sand blasting and porosity. T h e production rate of brake dru m produced by this process i s over 80%.
K e y w o r d s:automobile brake d r u m,casting process,design, production
(上接第124页）
3实例分析
如图1所示，以其零件的模型为例。

该零件的外端是一个长方形，零件的四个角及其中心位 置均有凹形的缺口，且其缺口呈现出中对称。

在零件的中心 位置有五边形薄壁形状的设计，是数控铣削的重点内容。

在 进行该零件的加工中，首先要对零件进行粗加工，其具体的 尺寸需要大于零件的最终尺寸。

然后，对零件进行半精加工，这主要是为了使粗加工后的残余材料被去除。

此过程中，需要使用刀具对其X Y平面内的轮廓进行切削，并不断沿着Z 平面逐渐平移。

再次，实现零件的精加工。

在进行切削的过 程中，选择半径3m m的球刀以较小的速度切割，保障零件表 面的粗糙程度。

最后，进行零件的清角加工及孔加工等。

5结语
在进行薄壁零件的铣削加工过程中，需要在前期对工 件进行加工工艺的优化，同时对加工的品质进行分析。

为 了使加工过程更加平稳、加工品质更高，不仅要控制加工 变形，还需要根据加工的工艺路线改进其工艺流程，使走 刀的策略及加工的工序得到进一步优化，从而提高加工工 艺系统的刚度，保障加工零件的质量。

参考文献
[1] 原俊卿.数铣加工薄壁零件工艺设计[J].科技尚品，2016, (3).
[2] 袁华，覃岭.薄壁零件数控铣削加工工艺技术研宄[J].装备
制造技术，2011，(10):94-96.
P r o c e s s D e s ig n o f M illin g M a c h in in g T h i n - w a ll P a r t s
G U O B i n1,Z H A N G H u i2
(l.College of M e c h a n i c a l Engineering,Z h e n g z h o u University of Science and T e c h n o l o g y,Z h e n g z h o u 4500642. D e p a r l m e n t of C h e m i c a l Fiber Engineering,Hengtian H e a v y Industry C o.,L t d., Zheng z h o u 450001)
A b s t r a c t:In this p a p e r,the processing characteristics of thin—walled parts are studied in order to better process thin—walled parts.
K e y w o r d s:milling,thin—walled parts,n u m e rical control
technology。