姚磊课程设计

黄河科技学院课程设计说明 第 1 页 1 1 绪绪 论论 金属毛坯成型是机械制造生产过程的重要组成部分 也是机械零件切削加 工的基础 其成型对象是各种铸件 锻件 冲压件和焊件 成型材料为钢铁材 料和非铁金属材料等 其中钢材材料是国民经济和现代化制造机械产品的支柱 材料 也是构成各种机器设备和工程机械的最主要材料 铸造工艺方案是进行铸造工艺设计的重要一环 其目的是使整个铸造工艺 过程都实行科学操作 合理的控制铸件成型 从而获得高质量 低成本的合格 铸件 其首要的步骤是根据零件的结构特点 技术要求和生产批量等条件确定 其铸造工艺 绘制铸造工艺图和铸件图等 黄河科技学院课程设计说明 第 2 页 2 2 支撑台的结构工艺分析支撑台的结构工艺分析 支撑台零件主要用于承受中等静载荷 即在工作时起支撑机器上其他部件 的作用 所以支撑台常处于压应力的状态下 因此要求能 抗压和耐磨 选用灰 铸铁 HT150 制成 本次设计生产量小 易采用湿砂型手工分模造型 零件结构如图 黄河科技学院课程设计说明 第 3 页 3 工艺方案确定 3 1 铸造及方法选择 支撑台零件法兰 内腔及小孔等结构 形状较复杂但无特殊表面质量要求 易采用砂型铸造成型 由于支撑台为回转体结构 且有平直分型面 故适合用分模造型 因为生产量 小 易采用湿砂型手工分模造型 3 2 分型面选择 分型面一般应铸件的最大截面处 以保证从铸型中取出模样 而不宜损坏 铸型 但应尽可能消除垂直于分型面上的飞边 毛刺 及错箱 铸件的重要加 工面 大部分加工面或加工基准面均放在同一沙箱中 支撑台可找出轴向分型 和径向分型两种分型方案 分别在 A 端面和 B 下法兰端面 但多箱造型 工艺 复杂 且易错箱 而轴向分型 C 在零件垂直轴线上 仅需两箱造型 便于起 模 下芯和检验 且分模与分型面一致 故选择轴向分型面分型方案较好 如图 黄河科技学院课程设计说明 第 4 页 3 3 浇注位置确定 浇注位置的确定应符合铸件凝固方式 保证铸型及铸件质量 而尽量置于 有利部位 因此将支撑台水平浇注 可使两端面处与侧立位置 以利于保证质 量及精度 并利于型心固定 排气 落纱 检验 确定浇注位置是铸造工艺中的重要环节 关系到铸件的内在质量 铸件的尺寸 精度及造型工艺过程的难度 铸件重要部分应尽量置于下部 重要的加工面应 朝下或直立状态使铸面水平朝下 避免夹砂结疤内缺陷应保证铸件能充满应有 利于铸件的补缩避免用吊砂 吊芯或悬臂式砂芯 便于下芯 合箱及检验对支 座浇注位置确定 浇注位置如下图所示 黄河科技学院课程设计说明 第 5 页 4 4 铸造工艺参数确定铸造工艺参数确定 4 1 加工的余量选择 支撑台采用湿砂型铸造的灰铸铁铸件 其最大尺寸为 200mm 加工面与基 准的距离为 200mm 查表 2 14 尺寸的公差等级为 CT15 CT13 与加工余量等级 MA 配套关系是 CT15 CT13 可选 CT12 H 同时查表 2 15 中 大于 160 250mm 双侧切削加工 支撑台双侧切削的加工余量为 7 5mm 根据 GB T6416 1999 可获得公差等级为 14 时 基本尺寸在 40 63mm 之间 公差数值 是 10mm 基本尺寸在 65 100mm 之间 公差数值为 11mm 基本尺寸在 100 160mm 之间 公差值为 13mm 机械加工的余量是铸件为了保证加工面尺寸和零件的精度 应有加工余量 在铸造工件前预先增加 而在机械加工时又被去除金属层厚度 4 2 起模斜度 起模斜度是指为了使模样丛铸型中取出来或型芯自型盒中或脱出 在模样 或芯盒出模方向的模样或芯盒壁上所增加的一定斜度 查 金属成型工艺设计 教材 由表中数值得宽度为 1 0 1 5mm 之间选取 一般为 0 5 3 或宽度 a 0 5 3 5 mm 模样垂直壁越高 起模斜度越小 并 且起模斜度的内壁应比外壁大 支撑台的起模度为 1 4 3 圆角确定 设计铸壁的转角处应该有结构圆角 设计制作模样时相邻两壁间的交角均 应做成圆弧过渡的铸造圆角 用来防止直角处金属局部积累产生缩孔或缩松 尖角处产生冲砂而行不成规则的铸造结构 在铸件的内侧转角处应力集中较严 重 对某些易产生柱状晶的金属 由于直角处晶体直交而产生大晶界 会削弱 晶体间的结合力 从而使直角处的力学性能下降而产生裂纹 因此 为了防止 以上的缺陷 必须采用圆角结构 铸件的内圆角应该与其壁厚相适应 过大会造成金属的局部积累 而增加 形成缩孔的倾向 一般的圆角处内接圆直径应不超过相邻壁厚的 1 5 倍 支撑 台的铸造圆角半径按相邻壁厚的 1 3 1 5 计算 应为 R3 R5mm 4 4 收缩率的选择 有灰铸铁可知收缩量在 0 7 1 0 之间 在单件或小批量生产中取上限 故收缩率选为 1 0 4 5 型芯与型头的选择 一般的情况下同一内腔有同一型芯铸出 当型腔节后比较简单时 可用自 带砂芯成型而不用型芯 当型芯结构比较复杂或是尺寸大时 为了简化型芯的 结构 可将型芯分成数块分别造芯 烘干在组装下芯 型芯头可分为水平型芯头和竖直型芯头 垂直型芯头一般有上 下芯头 但截面最大高度最小的芯可省去上芯头加大下芯头 芯头的高度主要取决于芯 头的直径 并随芯头的直径增加而增加 一般为 15 150mm 支撑台内腔成锥形 故采用整体型芯和大芯头 以利于稳固 定位 排气和落砂 经查表 2 21 可确 黄河科技学院课程设计说明 第 6 页 定芯头长 60mm 大端直径为 90mm 小端头直径为 50mm 5 5 浇注系统设置浇注系统设置 5 1 系统作用和结构分析 浇注系统是指砂型中引领金属流入型腔的通道 一般有浇口 横浇道 内 浇道等组成 浇口杯撑接着金属液 并经直交道流入横浇道 再分配到个内浇 道流入型腔 因此各浇道形状及截面大小均影响铸件的质量 横浇道的结构作用除了将金属液分配到各内浇道外 最主要的是挡渣 阻 止平流中的熔渣进入型腔 所以常采用齿形横浇道 稳流式或带过滤网的横浇 道 5 2 各组元截面尺寸的确定 各组元截面间的尺寸可以根据铸件合金种类 质量 尺寸 厚度 浇注时 间等 利用经验公式求得 1 1 5 2 适用于大件 1 1 2 1 4 适用于大件 S 内 S 模 S 直 1 1 1 1 15 适用于中小件 1 10 6 1 11 适用于薄壁小件 生产中其中最小内浇道横截面积为 0 04cm2 直浇道最小直径一般不小于 15 18mm 5 3 引注的位置确定 类浇口场设在某铸件的某一高度的分型面上 且内浇道在横浇道尾端 15 40mm 处 将金属液从合适的位置引入型腔 这种浇注方法最为普遍 适用 于各种壁厚均匀的 高度不大的中 小型铸件 所以支撑台选用注式浇口 5 4 冒口及尺寸的确定 冒口是设置在铸件壁厚大部位作用于储存液体金属的空腔内 当金属在凝 固的过程中发生凝固收缩时 冒口内的金属液可以不断补偿铸件因凝固收缩所 缺少的金属液体 从而使远离冒口处的先凝固 而后逐渐凝固到冒口处 使缩 口转移至冒口处 从而防止铸件产生缩孔 缩松等缺陷 在生产中通常以热节圆直径作为冒口基本参数的计算方法 热节圆直径作 图法求得 即按比例画出铸件热节处的截面 再在截面内做一个最大的内切圆 量出热节圆直径 D 的尺寸 再根据经验公式确定 直径 B D 1 8 1 2 D 普通明冒口 B D 2 2 2 5 D 普通暗冒口 高度 H 1 15 1 18 B 长度 L 1 5 1 8 B 综上所述 将内浇道设在下型面的分界面上 并分两道将金属液从两端法兰处 注入 有利于法兰冷却过程中补缩 将横浇道设在上型分型面上 起到集渣排 气作用 在上型设置直交道 以形成必要的静压力 在上型顶面开设浇口杯 以便于浇注 黄河科技学院课程设计说明 第 7 页 6 6 件工艺图绘制件工艺图绘制 为了指导生产 实际使生产中使用的铸造工艺图 大多数分线型 加工余 量 浇注系统等均用红线表示 切分型线的两侧用红色标出 上 下 字样以 表示上下型位置 同时不要求不要求铸出的 8 个孔 在图上用红色线 X 表示 芯头边界则用蓝 色线条表示 并在芯头的轮廓线内沿轮廓走向标出数个蓝色线条小 X 符号以 表示芯头的轮廓形状及位置 如图所示 黄河科技学院课程设计说明 第 8 页 7 7 铸件图的绘制铸件图的绘制 铸件图反应铸件的真是形状 尺寸和技术要求 是铸造生产铸件检验与验 收的主要依据 根据铸造工艺图可方便地绘出支撑台简化后的铸件图 如图所示 黄河科技学院课程设计说明 第 9 页 8 铸造工艺卡 铸件名称铸件名称材料牌号材料牌号生产类型生产类型毛坯质量毛坯质量最小壁厚最小壁厚铸件图铸件图 支撑台HT150小批9 0kg12mm 造型方法 砂箱铸造 两箱造型 规格长宽高紧固方法 上箱250220130 造造 型型 砂箱内 部尺寸 mm 下箱250220130 压铁紧固 420kg 烘干温度 烘干时间 h方法 砂型烘干砂型烘干 3005烘干炉 浇道数量截面积 横浇道 1 个 10 5c 内浇道 2 个 9 6c 浇冒浇冒 口尺口尺 寸寸 mm 直浇道 1 个 10 1c 浇注工艺规格浇注工艺规格 出炉温度 浇注温度 浇注速度 sec 冷却时间 h 1300 125035 55 10 热处理工艺 加热 2 4h 至 550 20 保温均热 1 2h 后缓冷 黄河科技学院课程设计说明 第 10 页 结 论 经过一个学期的学习金属成型工艺设计 是我们学习的获益匪浅 作为一 位学习机械设计制造与自动化专业的大学生 对金属材料的学习是非常重要的 这为我们以后的工作奠定了很好的基础 更有利我们专业的学习 经过本次课程设计我对铸造方案拟定到分析设计有了基本全面的理解 对 设计步骤和思路有了一定的认识和领悟 这是一个极其重要的过程 需要耐心 和技术的配合才能完成 我们按照规定的程序进行 对铸件进行分析 查找资 料 分析数据 起草方案 进过探讨最终确定方案设计 完成设计 在经过了两周的设计课程使我们对金属材料的学习得到了很好温习 从中 找出自己学习的缺点和不足 更加牢固掌握学习的知识 同时也可以开阔自己 的视野 这也为以后工作岗位打下了基础 也是我们掌握机械零件的选择材料 铸造 加工的过程 也是使我们明白 只有学习和掌握好文化知识 运用到实践中去 才能铸造出精品 必须掌握好 金属材料知识 才能成为一位优秀的机械工程师 在此我们特别感谢刘老师对我们在学习上的的谆谆教导 和学习上的帮 特此感谢 黄河科技学院课程设计说明 第 11 页 致 谢 这次课程设计得到刘教授的细心指导 在写论文之前 刘教授帮助我们