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

(21).

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

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