《砂型鑄造工藝及工裝》課程設(shè)計說明書灰鑄鐵支承座進(jìn)行鑄造工藝及工裝設(shè)計

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1、武漢理工大學(xué)砂型鑄造工藝及工裝課程設(shè)計說明書目錄1緒言2鑄造工藝設(shè)計2.1鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性2. 2鑄造工藝方案的確定2.3參數(shù)的選擇工藝2. 4砂芯設(shè)計2. 5澆注系統(tǒng)設(shè)計3鑄造的工藝裝備設(shè)計3. 1模樣設(shè)計3. 2模底板的設(shè)計3. 3模樣在模底板上的裝配4結(jié)束語參考文獻(xiàn)1緒言我本次課程設(shè)計的任務(wù)是對灰鑄鐵支承座進(jìn)行鑄造工藝及工裝設(shè)計?；诣T鐵具有良好的鑄造性能良好的減振性、良好的耐磨性能良好的切削加工性能、低的缺口敏感性?；诣T鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，力學(xué)性能較差，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)。鑄造是指將液態(tài)合金注入鑄型中使其冷卻、凝固，并進(jìn)行后處理，最終成為金屬制品的一種生產(chǎn)方法。鑄件的生

2、產(chǎn)過程，也就是從零件圖開始，一直到鑄件成品檢驗(yàn)合格入庫為止，要經(jīng)過很多道工序，鑄件的生產(chǎn)過程稱為鑄造生產(chǎn)工藝過程。本次設(shè)計采用砂型鑄造，其最大優(yōu)點(diǎn)就是生產(chǎn)成本低，為機(jī)械制造行業(yè)中廣泛應(yīng)用的毛坯生產(chǎn)工藝方法。在砂型鑄造的過程中，考慮到鑄件的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)條件以及加工批量等因素，要對鑄件工藝的設(shè)計作全面分析，為避免鑄件的缺陷，我們要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇合理的工藝設(shè)計方法。由于每個鑄件的生產(chǎn)任務(wù)和要求不同，生產(chǎn)條件不同，因此鑄造工藝及工裝設(shè)計的內(nèi)容也不同。一般情況下，鑄造工藝設(shè)計包括以下幾種技術(shù)文件:鑄造工藝圖，鑄造工藝卡，鑄型裝配圖，鑄件圖，模樣圖，芯盒圖，砂箱圖，模板圖。鑄造工藝及工裝設(shè)計的過程如下:(1)

3、對零件圖紙進(jìn)行審查和進(jìn)行鑄造工藝性分析(2)選擇鑄造方法，確定鑄造工藝方法(3)繪制鑄造工藝圖(4)繪制鑄件圖(5)繪制鑄型裝配圖(6)繪制各種鑄造工藝裝配圖工裝圖要以鑄造工藝圖為主要設(shè)計依據(jù)。2鑄造工藝設(shè)計2. 1鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性生產(chǎn)鑄件，不僅需要采用先進(jìn)的合理的鑄造工藝和設(shè)備，而且還要使零件結(jié)構(gòu)本身符合鑄造生產(chǎn)的要求，易于保證鑄件品質(zhì)，簡化鑄造工藝過程和降低成本。這種對于鑄造工藝過程來說的鑄件結(jié)構(gòu)的合理性，稱為鑄件的“鑄造工藝性，它和鑄造合金的種類，產(chǎn)量的多少，鑄造方法和生產(chǎn)條件等有密切的關(guān)系。2. 1 .1審查鑄件結(jié)構(gòu)(一)鑄件應(yīng)有合適的壁厚避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應(yīng)太薄。本次

4、設(shè)計的鑄件材料為HT200，最大尺寸為194 X 155mm。查表得，鑄件尺寸在200 X 200mm以下時，灰鑄鐵最小允許壁厚為x-6mm，鑄件最小壁厚滿足情況。從合金的結(jié)晶特點(diǎn)可知，隨著壁厚的增加，中心部分的晶粒變粗大，常出現(xiàn)縮孔、縮松等缺陷，導(dǎo)致力學(xué)性能降低。表2-1指出，隨著壁厚的增加，灰鑄鐵件的相對強(qiáng)度不斷的降低。表2-1 壁厚與灰鑄鐵相對強(qiáng)度的關(guān)系所以鑄件也不應(yīng)設(shè)計得太厚，各種合金鑄件的臨界壁厚可按最小壁厚的3倍來考慮，鑄件最大壁厚不滿足情況，但由于鑄型剛度要求較低，所以設(shè)計可行。(二)鑄件有最小鑄出孔最小鑄出孔的尺寸和鑄件的生產(chǎn)批量、合金種類、鑄件大小、孔處鑄件壁厚、孔的長度以及

5、孔的直徑有關(guān)。1.加工圓孔表2-2灰鑄鐵鑄件的最小鑄出孔(mm)鑄件最厚處50mm，零件上的加工孔直徑均小于30mm，所以均不用鑄出。2.不加工孔一般情況下應(yīng)盡量鑄出。但是孔徑F橫F內(nèi)。澆注開始時液態(tài)合金很快充滿澆注系統(tǒng)，鑄件成品率高，撇渣能力較強(qiáng)，澆注初期也有一定的撇渣能力。2. 5. 2澆注系統(tǒng)斷面尺寸的確定(1)水力學(xué)近似計算公式:計算澆注系統(tǒng)，主要是確定最小斷面積(阻流斷面)，然后按經(jīng)驗(yàn)比例確定其他組元的斷面積。封閉式澆注系統(tǒng)的最小斷面是內(nèi)澆道，以伯努利方程為基礎(chǔ)的水力學(xué)近似計算公式是:F內(nèi)=G/(t0. 31 Hp) ( cm2)式中:F內(nèi)內(nèi)澆道總斷面積(cm2); G流經(jīng)內(nèi)澆道的液

6、態(tài)合金重量(Kg ); 流量總耗損系數(shù); t澆注時間(s); Hp平均靜壓力頭(cm).(2)液態(tài)合金重量:灰鑄鐵的密度為7. 8kg/cm3，算出鑄件的質(zhì)量為12.47kg，加上澆注系統(tǒng)中金屬液的損耗，鑄件G=12.47kg X (1+20% ) =14.965kg.(3)澆注時間t:G=14.965kg，鑄件壁厚在8-15mm，系數(shù)S取2. 2 。t=SG=8. 51s (4)流量系數(shù):a =0. 5(鑄型阻力小)按表修正:有兩個內(nèi)澆道，阻力加大，值取0. 05.得=0. 5-0. 05=0. 45。確定平均壓頭Hp:中間注入，p=c/2, c=194cm.由Hp=H0-p2/2c=Ho-

7、c/8, Ho=HM+c/2Ltan a +c/2其中，L=200mm，鑄件壁厚在8 15mm,壓力角910，取10，得H0131mm,取H0=150mm,H0為上砂箱高度。得Hp=12.6cm, HM= 53mm。F內(nèi)=14.965/(0. 45 X 8. 51X 0. 31 X 12.6) =3. 55cm2。設(shè)置兩個內(nèi)澆道，則每個內(nèi)澆道截面積為1. 78cm2。查表得選擇II型內(nèi)澆道，取F內(nèi)=1.8cm2。則內(nèi)澆道總截面積為3.6 cm2截面尺寸:A=16mm, B=12mm, C=13mm由封閉式系統(tǒng)各組元的斷面比為:F 內(nèi): F 橫: F直=1: 1. 1: 1. 15。則F橫=3.

8、 96cm2，查表得選擇II型橫澆道，取F橫=4cm2截面尺寸:A=30mm, B=18mm, R=13mmF直= 4.14cm2，圓形截面，查表可得，直澆道下部最小直徑為25mm。查表得，澆口杯尺寸:D1=66mm, D2=62mm, h=50mm.(6)核算最小剩余壓頭HM.HM=上砂箱的高度，直澆道中心到鑄件最高最遠(yuǎn)點(diǎn)距離L=200mm，若壓力角=10，我們只需要HM大于35.3mm即可，這樣進(jìn)行澆鑄，就能得到輪廓清晰的完整鑄件?？紤]到澆注系統(tǒng)的高度，我們?nèi)∩舷涓叨葹?50mm，即上箱的尺寸為500x400x150mm。2.5.3冒口的設(shè)計常見的鑄造缺陷如縮孔、縮松、裂紋等都與鑄件的凝固

9、和收縮有關(guān)，在鑄件的厚實(shí)部位常設(shè)置冒口，并按順序凝固原則使冒口最后凝固。灰鑄鐵的結(jié)晶范圍窄，更接近于層狀凝固。凝固時的膨脹和液態(tài)收縮趨于相互補(bǔ)償。故灰鑄鐵件補(bǔ)縮所需要的鐵水的量少，鑄型剛度要求較低，一般灰鑄鐵件可不設(shè)置冒口。3鑄造的工藝裝備設(shè)計3. 1模樣設(shè)計本次設(shè)計的是下模樣。本設(shè)什中來用就是金屬模樣，選ZL102鑄造鋁合金，其收縮率為1%模樣結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程如下:1)模樣尺寸的確定模樣的尺寸=鑄件尺寸X (1+K);式中，K為鑄件收縮率。計算得模樣外尺寸:A=273.1mm, B=256.1mm, H=98.0mm。對于芯頭及冒口尺寸按原工藝圖計算。因模樣壁厚為8mm，查表得模樣非工作面圓角

10、半徑為3mm。2)模樣的壁厚和加強(qiáng)筋模樣平均輪尺寸(A+B) /2=(273.1+256.1)/2mm=246.6mmA/2, bB/2，則僅在模樣長度和寬度中心軸上設(shè)有交叉十字形加強(qiáng)筋。模樣高度98. 0mm98.0mm+60mm=158mm.造型選用的砂箱尺寸500 X 400 X 180mm。材料為鑄鐵。砂箱平均尺寸500mm,高度200mm,查表得b=18mm。其配合的模底板尺寸:A0=A+2b=536mm,B0=B+2b=436mm 模底板的材料為鑄鐵，高度在80150mm,取90mm,小于頂桿的起模行程。加強(qiáng)筋的距離由模板的平均輪廓尺寸決定，查表為K=300mm,K1=250mm.

11、因模底板尺寸A0= 536mm， B0=436mm，所以在模底板上將加強(qiáng)筋布置成工裝圖上所示。表 3-1 壁厚和加強(qiáng)筋 （單位：mm)模底板定位銷孔中心距應(yīng)根據(jù)所配用砂箱銷套的中心距C來確定，用同一鉆模鉆出。表3-2(單位:mm )本設(shè)計中選用直徑20mm的定位銷。M的值取75mm，則C=A+2M=600+2 X 75=750mm。模底板與砂箱之間常常用定位銷和銷套定位，此處只設(shè)計定位銷。在造型過程中為使砂箱不被卡死常將兩個定位銷分別做成圓形的和帶有平面的，分別為定位銷和導(dǎo)向銷。模底板上的定位銷安放在銷耳上，設(shè)在沿中心線長度方向的兩端，樣式如圖3-3所示。圖3-3 吊耳的樣式由模底板平均尺寸(

12、A0+B0 ) /2 500mm，查表得，d=18+0.035mm, h=20mm, e=40mm, A=60mm, D=25mm。裝配上的定位銷和導(dǎo)向銷材料選45號鋼淬火，查標(biāo)準(zhǔn)尺寸得，d=20mm,d1=18mm, d2=13mm,d3=16mm,l1=18mm,l2=40mm, l3=20mm,K=12mm, l=50mm,S=12mm, D=23mm。導(dǎo)向銷前端傾斜角度為10。配套的螺母尺寸:d=M16, c=0.8mm,dM=22.5mm, e=26.75mm, m=14.8mm, s=24mm.模板用螺栓固定在造型機(jī)工作臺上，這時應(yīng)設(shè)置緊固耳。其位置要和造型機(jī)工作臺上臺面上的T型槽

13、相對應(yīng)。因模底板平均輪廓尺寸(A0+B0) /2500mm,查得模底板鑄鐵固耳尺寸:h=20mm, h1=h+5mm, a=8mm, A=30mm, L=50mm, L1=70mm,b=15mm,b1=25mm,R=10mm.緊固耳數(shù)為4。3. 3模樣在模底板上的裝配(1)模樣在模底板上的放置形式以簡單方便節(jié)約成本考慮，采取平放式將模板平放在模底板上，模底板不必挖槽。(2)模樣在模底板上的定位模樣在模底板上常用定位銷來定位，定位銷采取的是圓柱銷，定位銷將模樣裝配在模底板上的形式見圖紙所示。對照定位銷在模樣上的分布位置，因模樣壁厚t為8mm，邊緣需固定處高度H6t，則定位銷穿過底板裝配在模樣上定

14、位銷類型選擇不淬硬鋼圓柱銷。1.定位銷穿過模樣裝配在模底板，查得，R取(1.52) d，定位銷中心到鑄件上邊緣距離A可取R， d可取0. 75t=6mm。則R取12mm, A取20mm。2.定位銷穿過底板裝配在模樣上，a45，查得，定位銷中心到鑄件下邊緣距離C= (26) d, R可取(1.52) d， h模底板厚，d可取0. 75d即6mm。則R取12mm, C取24mm?？墒褂猛瑯拥膱A柱銷，查得標(biāo)準(zhǔn)尺寸:d=6mm, c=1. 2mm, l=55mm。(3)模樣在模底板上的緊固方式為了模樣和底板的定位和緊固，在現(xiàn)成凸緣或凸耳上設(shè)置定位銷孔，緊固螺紋孔。采用螺栓緊時用的是下固定法。螺釘和螺栓

15、的個數(shù)及分布見圖紙。單面模樣在模底板上的緊固有3處用45號鋼全螺紋六角螺栓。C取24mm, d=M16,dm=17mm,D=36mm。查標(biāo)準(zhǔn)尺寸得，d=16mm, c=0. 8mm, dm=22mm, e=26. 17mm, k=10mm,r=0. 6mm，s=24mm.a=6mm, l=35mm,H1=43mm, H2= 46mm。與螺栓配套的彈簧墊圈標(biāo)準(zhǔn)尺寸:d=M16, d1=16.2mm, b=4.1mm,s=4. 1mm.有1處緊固因模型高度不夠，采用開槽圓柱頭螺釘。C取15mm, d=M10, d=11mm, D=23mm,查得標(biāo)準(zhǔn)尺寸:d=10mm, dk=16mm, k=6mm

16、, n=2.5mm, r=0.4mm,1=40mm.(4) 直澆道窩模的設(shè)計及其在模板上裝配緊固直澆道窩模用鉚釘。4結(jié)束語鑄造業(yè)是關(guān)系國計民生的重要行業(yè)，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織、裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是制造業(yè)的重要組成部份。目前，我國鑄造業(yè)正處在從鑄造大國向鑄造強(qiáng)國起步的新階段。因此，必須抓住機(jī)遇，利用高科技技術(shù)提升鑄件質(zhì)量。這次課程設(shè)計，我運(yùn)用了大學(xué)以來學(xué)到的各方面知識，讓我學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識的能力得到了全方位的展示，而且我對鑄造工藝有了正確和精準(zhǔn)的認(rèn)識。參考文獻(xiàn)1帥聯(lián)合編寫組砂型鑄造工藝及工裝設(shè)計.北京出版社，1980. 8.2葉榮茂，吳維岡，高景艷.鑄造工藝課程設(shè)計，哈爾濱

17、工業(yè)大學(xué)出版社，1989. 4.3魏華勝.鑄造工程基礎(chǔ).機(jī)械工藝出版社，2002. 2.4 王成剛，張佑林，趙奇平.上程圖學(xué)簡明教程,武漢理大學(xué)出版社, 2004. 7.ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOu

18、ijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnfbtryLvsm6oFbfToXVRFFn7OwIYgJlamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqSl20CSg06Dh2sM8HLtgPkIcSkrgOPDpuHBj1LmPk7lYdvC6NNMw

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