材料成型課程設計支座鑄造工藝設計

湖 南 科 技 大 學課程設計報告 課程設計名稱： 支座鑄造工藝設計 學 生 姓 名： 王亞平 學 院： 機電工程學院 專業(yè)及班級： 材料成型及控制工程3班 學 號： 0903040318 指導教師： 廖春艷 2012年6月14日目錄一、零件介紹1二、造型材料選擇2三、鑄造工藝參數設計31.加工余量的選擇42.鑄件孔是否鑄出的確定5 3.起模斜度的確定64.鑄造圓角的確定75. 鑄造收縮率的確定86.木模的確定 9 四、工藝方案的初步確定10 1澆注位置的選擇10 2.分型面的選擇11五、型芯的設計12六、澆注系統的的設計13 1.澆口杯的設計142.內澆道截面設計143.橫澆道。.154.直澆道16七、冒口的設計16八、鑄型裝配圖設計18九、設計體會19十、參考文獻19一，零件介紹1、支座是指用以支承容器或設備的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。還要承受操作時的振動與地震載荷。如室外的塔器還要承受風載荷。2支座結構的鑄造工藝性零件結構的鑄造工藝性是指零件的結構應符合鑄造生產的要求，易于保證鑄件品質，簡化鑄件工藝過程和降低成本。審查、分析應考慮如下幾個方面：1. 鑄件應有合適的壁厚，為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應太薄。2. 鑄件結構不應造成嚴重的收縮阻礙，注意薄壁過渡和圓角 鑄件薄厚壁的相接拐彎等厚度的壁與壁的各種交接，都應采取逐漸過渡和轉變的形式，并應使用較大的圓角相連接，避免因應力集中導致裂紋缺陷。3. 鑄件內壁應薄于外壁 鑄件的內壁和肋等，散熱條件較差，應薄于外壁，以使內、外壁能均勻地冷卻，減輕內應力和防止裂紋。4. 壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)。 5. 利于補縮和實現順序凝固。6. 防止鑄件翹曲變形。7. 避免澆注位置上有水平的大平面結構。二、造型材料和鑄造合金的選擇 1. 造型和造芯材料由于本次課程設計的鑄件是中等批量生產，所以造型和造芯的方法應采用靈活多樣，適應性強的手工造型。但它有生產率低，勞動強度大，鑄件質量不易穩(wěn)定的缺點。造型方法可選用砂箱造型，其操作方便，無論是大、中、小型鑄件，還是大量、成批和單件生產均可采用。型砂選擇：鑄鋼用的型砂和泥心砂，其主要的組成部分是石英砂和耐火粘土。作為造型材料的沙子性質，由砂粒形狀和大小，氧化硅的含量，以及沙子中存在的各種混合物來確定。該鑄件型砂選用瘦沙（粘土含量210%）來代替石英砂。在濕模造型時，小型和中小型鋼鑄件泥心砂可以采用小顆粒的半肥沙（粘土含量1020%）作為附加物加入石英砂中。加入的耐火粘土，其工藝試樣的抗壓強度應為0.50.6公斤/公斤2。耐火粘土應該是白色或者淡灰色的，不應有可被肉眼看出的混雜物，如砂子、礦石、石灰等。碎粘土所含水分不應超過2%。.（鑄件材料是鑄鐵時，制造濕砂型的粘土砂所用粘土為膨潤土，濕抗壓強度一般為80-120kpa。含水量為4.5-5.5，透氣性為60-100，型砂配比70/140目占33，100/200目占17%， 紅砂占50%。芯砂選擇油砂或水玻璃砂。） 造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯，前者用于造各種形狀、尺寸和批量的砂芯，后者用于造單件小批量生產，形狀簡單或回轉體砂芯。 2. 鑄造合金采用HT250三、 鑄造工藝參數設計 確定鑄造工藝參數必須知道的零件尺寸，零件的詳細尺寸如圖2.1所示。圖2.1 零件尺寸1. 加工余量的選擇假定該槽輪為成批、大量生產，機器造型及殼型，則由材料成型工藝基礎第三版P68 表4-2查得尺寸公差等級CT應為810級，選9級，加工余量等級MA選G。由課程設計題目知基本尺寸400mm，查材料成型工藝基礎第三版P68 表4-3與尺寸公差配套使用的灰鑄鐵機械加工余量，并由確定加工余量中“頂面（相對于澆注位置）的加工余量等級應比底、側面加工余量等級降一級選用”的規(guī)定查得，頂面加工余量應按照CT10級、MA-G級；底面、側面的加工余量為CT9級、MA-G級。則頂面的加工余量取6.0mm,底面和側面的加工余量取4.5mm。結論：頂面的加工余量取6.0mm，底面和側面的加工余量取4.5mm。加工余量如圖2.2圖 2.2 加工余量圖2.鑄件孔是否鑄出的確定圖中8個小通孔的直徑為26mm，而鑄件的材料為灰鑄鐵，由鑄工實用技術手冊p72表2.4-16成批生產的灰鑄鐵孔徑<=15-30時，該孔為不鑄出孔。3.起模斜度的確定根據標準鑄件模樣起模斜度中的規(guī)定，該鑄件選用增加鑄件厚度的起模斜度形式如圖2.3：圖 2.3 起模斜度用手工方法加工模具時用寬度標注，該鑄件模具是木模，由材料成型工藝基礎第三版 P70表4-5砂型鑄造時模樣外表面及內表面的起模斜度查得位置123451度25分0度40分2度55分0度30分1度25分A（mm）11.20.61.41 4. 鑄造收縮率的確定該鑄件材料為灰鑄鐵，由材料成型工藝基礎第三版P70知灰鑄鐵的鑄造收縮率為0.7%1.0%，該鑄件選1.0%，則制造尺寸放大一個線收縮率。 結論：鑄造收縮率1.0%。5鑄造圓角 A處考慮到起模，應鑄出圓角R=5mm，BCDEFG處有尖角，應采用鑄造圓角R=5mm綜上所述考慮到鑄件的加工余量、收縮量、拔模斜度、鑄造圓角、工藝補正量及芯頭間隙后的鑄件尺寸如下圖6、木模的設計根據鑄件而得出的木模樣如下圖所示 零件三維圖根據鑄件圖畫出鑄件的模樣圖： 三維木模樣圖（1） 三維木模樣圖鑄件質量：初步估算，本鑄件的質量50-60kg，因此本鑄件應屬于中型鑄件四、工藝方案的初步確定 （一）澆注位置的確定 確定澆注位置應注意以下原則：1.鑄件的重要部分應盡量置于下部2.重要加工面應朝下或直立狀態(tài)3.使鑄件的答平面朝下，避免夾砂結疤內缺陷4.應保證鑄件能充滿5.應有利于鑄件的補縮6.避免用吊砂，吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯，合箱及檢驗考慮到本鑄件的重要面應該側立，因此將本鑄件的澆注位置設置為水平，且注入位置為分型面處。（二）分型面的確定分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。分型面的優(yōu)劣在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產率。選擇分型面時應注意一下原則：1. 應使鑄件全部或大部分置于同一半型內2. 應盡量減少分型面的數目3. 分型面應盡量選用平面4. 便于下芯、合箱和檢測5. 不使砂箱過高6. 受力件的分型面的選擇不應削弱鑄件結構強度7. 注意減輕鑄件清理和機械加工量因為是要成批生產，且要機器造型，故采用兩箱式造型,故分型面如下圖所示。 工藝方案初步確定五、 型芯設計 根據本鑄件的工藝方案可知，本鑄件所采用的是濕砂型水平型芯頭型芯的尺寸：（1） 濕型水平型芯頭長度， 查表：鑄工實用技術手冊P100表2.6-4 因L=240mm D=160mm 所以長度l可以取5565mm ，l取60mm（2） 芯頭頂面與芯座的配合間隙 查表：鑄工實用技術手冊P102表2.6-5，得配合間隙為0（3） 水平芯頭斜度和芯頭與芯座的配合間隙查表：鑄工實用技術手冊P104表2.6-6，得，a= 11mm =6度 間隙S=1mm水平型芯頭的尺寸圖如下圖所示： 型芯的尺寸圖六、 澆注系統的設計（一）、澆口杯、澆口杯是用來承接來自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注，并可以減輕金屬液對型腔的沖擊，還可分離渣滓和氣泡，阻止其進入型腔。因為鑄件的材料是HT250，且考慮到鑄件屬于中型鑄件，故采用普通池式澆口杯，此種澆口杯有很好的撇渣作用。經查表鑄工實用技術手冊P120 表2.7-3 鑄件的重量為60kg左右，所以得出數據如下圖所示 鑄件質量(kg)澆口杯容量(kg)L(mm)R(mm)R1(mm)r(mm)r1(mm)H(mm)l(mm)d(mm)50-10030110704025131107827（二）、澆注系統的尺寸選擇：澆注系統分為封閉式澆注系統，開放式澆注系統，半封閉式澆注系統和封閉-開放式澆注系統。因為封閉式澆注系統控流截面積在內澆道，澆注開始后，金屬液容易充滿澆注系統，呈有壓流動狀態(tài)。擋渣能力強，但充型速度快，沖刷力大，易產生噴濺，金屬液易氧化。適用于濕型鑄件小件。而支座就是采用濕型的鑄件小件，所以選擇封閉式澆注系統。1、采用封閉式的澆注系統，各組元比例如下： F內：F橫：F直=1：1.2: 1.4； 查表2.7-18得，鑄件的內澆口總截面積F內 為4,25cm2，取值4.5cm2.采用圓截面內澆口，查表2.719，得出圓截面的直徑d=24mm采用兩條內澆道，則橫澆道的截面積為10.8cm2 ，采用如下圖所示的橫截面積A=45mm,H=30mm,R=21mm直澆道下端截面積F直=2x1.4x4.5cm2=12.6cm2查表2.7-21得出數據: 下端截面直徑為40mm，上端直徑為48mm，直澆道每厘米長重量0.092kg。采用分型面澆注法，則得出澆注系統如下圖所示： 澆注系統三維意示圖七、 冒口的設計；冒口是鑄型內用于儲存金屬液的空腔，在鑄件形成時補給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣、集渣的作用。采用明頂冒口，冒口尺寸的確定如下： 冒口尺寸圖冒口根部的直徑d大于鑄件補縮處的熱節(jié)圓直徑dy，鑄件的dy為55mm左右，所以取d為60mm，查表鑄工實用技術手冊P201表2.8-1則得出d（mm）Dm（mm）h（mm）R（mm）Hm（mm）重點（kg）6097221335024 冒口三維圖八、鑄造工藝方案 九、設計體會 作為一個工科的學生，經過本次課程設計之后，本人深感所學知識匱乏不能科學的正確的嚴謹的完成真正的實際的工程設計，本人下定決定，往后必將努力學習，當一名合格的工程界人才。十、參考文獻：沈其文.材料成型工藝基礎.北京.華中科技大學出版社.2003孟慶桂.鑄工實用技術手冊.南京.江蘇科學技術出版社.200221