后罗拉过桥摇臂铸造工艺及工装设计说明书.docx

后罗拉过桥摇臂铸造工艺及工装设计一、铸造工艺设计1、铸件构造的工艺性分析生产铸件不仅需要承受先进合理的铸造工艺和设备，而且还要使零件构造本身符合符合铸造生产要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程。1、1 审查铸件构造（1） 铸件应有适宜的壁厚避开浇不到、冷隔等缺陷，铸件壁不应太薄，有零件图可知本次设计的铸件的材料为HT150，最大尺寸约为 257.5x95x76，查课本第 17 页知铸件尺寸在 200400mm 之间时，铸件的最小允许壁厚为 45mm 因此该铸件最小壁厚满足要求。（2） 铸件构造不应造成严峻的收缩阻碍留意壁厚过度和圆角，两壁交接假设成直角易形成热节，铸件收缩时阻力较大，在此处常常消灭热裂。铸件薄厚壁相接拐弯，等厚度的壁与壁的各种交接，都应承受渐渐过渡和转变的形式，使用较大的圆角相连接，避开因应力集中导致消灭裂纹缺陷。由零件图可知，铸件中成直角相接的两壁薄厚壁相接都用圆角过度，满足设计要求。2、铸造工艺方案确实定2、1 造型，造芯方法及铸型种类依据所给后罗拉过桥摇臂的零件图，分析其构造可知其最大尺寸为257.5x95x76，铸件的质量约为 2.26Kg 所承受的材质为HT150.依据本次课程设计要求确定铸造方法为砂型铸造，机器批量造型，所给砂箱的尺寸为850x550x165/165.2、2 确定浇注位置与分型面浇注位置是指浇注时铸件所处的位置，分型面是指两半个铸型相互接触的外表。一般先从保证铸件的质量动身来确定浇注位置，然后从工艺操作便利动身确定分型面，一些质量要求不高=或者外形简洁生产批量又不大的铸件，为简化操作，也可以先考虑分型面。2、2、1 浇注位置确实定原则（1） 铸件重要加工面应朝下或处于侧面（2） 铸件的大平面尽可能朝下由于型腔顶面浇注时烘烤严峻型砂易开裂形成夹砂（3） 铸件的薄壁局部应朝下或者处于侧面以免产生浇不到、冷隔等缺陷（4） 铸件的厚大局部应置于上部或侧面便于安置冒口补缩分析说给零件的构造，砂型呈水平放置，铸件在型内水平卧倒放置，承受水平分型，全部的砂芯都呈竖直放置，在分型面上设置内浇道进展浇注；铸件在型内呈水平、凹陷部位朝 下放置，砂芯在型内呈竖直放置，有利于砂芯的定位与固定，且砂芯构造设计较为简洁，凹 陷部位朝下放置，使吊砂转变为砂台，有利于砂型的强度与完整性及型腔尺寸的检验，保证 了铸件的完整性与尺寸精度。2、2、2 分型面的选择选择分型面应使工艺简洁操作便利，原则如下（1） 使铸件或主要型芯位于同一注型以避开错箱（2） 分型面尽量少，少用三箱，尽量削减型芯的数量（3） 少挖砂，分型面尽量平直（4） 便于下芯，合箱和检查行腔尺寸（5） 不使砂箱过高分析零件的构造初步确定两种分型方法，如以以以下图所示图一图二图一所示的分型方法，需三个砂芯，且砂芯横放不便于排气，铸件简洁产生气孔等缺陷； 而且该方法易产生错箱缺陷，依据零件工作条件，要求准确定位，所以该方法不合理图二所示的分型方法，只用了有两个砂芯，削减了砂芯数目，且砂芯垂直安放便于排气， 而且铸件整体位于一个半型，避开了因错箱而引起的缺陷，因此该分型方法较为合理。综上所述：分型面选取方案二较为适宜，将其作为分型面选取的最终方案。2、2、3 确定砂箱中铸件的数目确定在一个砂箱中放几个铸件，应考虑以下几个方面的因素，铸件尺寸、砂箱尺寸、吃 砂量和车间起重力气等。一个砂箱中的铸件数目应当是在保证铸件质量的前提下越多越好。本次设计的铸件在一个砂箱中长约为 260mm，宽约为 100mm，高约为 80mm，重量约为 2.26Kg，砂箱尺寸为 850x550x165/165查铸造工艺课程设计手册表 1-12 可知模型的最小吃砂量为因此在长度方向上可以放置2 个铸件距离分别为120+260+90+260+120=850 在宽度方向上可以放置 3 个铸件距离分别为 45+100+120+100+40+100+45=550。示意图如以以以下图3、确定主要铸造工艺参数3、1 确定机械加工余量铸件为保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的而后又在机械加工时被切去的饿金属层厚度。加工余量过大，铺张金属和加工工时，过小 降低刀具寿命，不能完全去除外表缺陷，达不到设计要求，因此应当合理选择铸件的机械加工余量。铸件机械加工余量的大小要依据铸造合金种类，铸造工艺方法，生产批量，铸件尺寸精度，铸件尺寸及浇注位置等来确定。查铸造工艺课程设计手册表 2-9 可知灰铸铁砂型机器造型的铸件机械加工余量等级为 810/G ;再由表 2-8 可知该零件的根本尺寸面为 95mm，面为 76mm，面为70mm，面为 78mm，由于根本尺寸均小于 100mm，尺寸公差等级选择 9，加工余量等级选择 G，因而可确定全部机械加工余量均为 3mm。其余面均不需要机械加工，因而无需加工余量。此外面由于分型的需要面与面应处于同一外表，因此加工余量应在原有的3mm 上再加 2mm如以以以下图。3、2 确定起模斜度为了便利起模，再摸样和砂芯的出模方向留有确定的斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度称为起模斜度。起模斜度应在铸件上没有构造斜度的垂直于分型面的外表上使用，其大小以模样的起模高度外表粗糙度以及造型方法而定。查铸造工艺课程设计手册表 2-11 可知粘土砂造型模样外外表的起模斜度由表 2-14 可知铸孔起模斜度由零件图给定的尺寸依据上面两表来确定各面的起模斜度局部零件图如下 面的起模斜度为 0°30´面的起模斜度为 1°10´ 铸孔的起模斜度为 7°3、3 最小铸出孔查铸造工艺课程设计手册表 2-16由于本次设计零件为批量生产，材料为 HT150 因此最小铸出孔直径为 1530mm 有零件图所给尺寸可知，铸件中M6，M10 的孔均不需铸出。3、4 铸造收缩率铸件在冷却过程中，体积一般都要收缩，由于收缩使铸件各局部尺寸均小于模样原来尺寸， 为了使铸件冷却后的尺寸与铸件图尺寸全都，则需要在模样上加上收缩尺寸，增加尺寸的收 缩量一般用铸造收缩率K 表示查铸造工艺课程设计手册表 2-15 可知通常简洁的厚实铸件可视为自由收缩，其余均视为阻碍收缩。又由于本次设计铸件为小型灰铁件，为构造简洁的薄壁件，因而铸造收缩率选择0.9%。3、5 砂芯数量，外形和固定方法一个铸件所需要的砂芯数量主要取决于铸件的构造和铸造工艺方案，在满足砂芯支撑稳固，定位准确和排气通畅的状况下，芯子的数量越少越好。本次工艺设计，依据铸件构造和前面所确定的分型方法选取两个砂芯，如以以下图号砂芯，号砂芯。号砂芯长度约为 76，直径约为 47，芯头承受垂直芯头，芯头尺寸可查铸造工艺课程设计手册得到查表 3-1 可得垂直芯头高度和芯座的协作间隙干型砂芯L<100mm40mm<D<63mm 所以取S=0.5h=2530 选 h=25取 S1=1.8S=0.9 取 1mmh1=0.65h=16.25 取 16mm查表 3-2 可得垂直芯头顶面与芯座的协作间隙干型砂芯40mm<D2<63mm取S2=1mm查表 3-3 可得垂直芯头的斜度芯头高度h，h1 均小于 40mm 上部芯头 a 1 <10°取 7a1<7mma下部芯头<7° 取 7a<5mm取 3号砂芯砂芯高度约为 15mm，长 X 宽=25X13.5，芯头也承受垂直芯头，尺寸可查手册得到查表 3-1 可得垂直芯头高度和芯座的协作间隙干型砂芯L<100mmA+B/2=19.25mm<25mm 所以取S=0.2h=1520 选h=15由于砂芯尺寸较小可取S1=Sh1=0.65h=9.75 取 10mm查表 3-2 可得垂直芯头顶面与芯座的协作间隙干型砂芯 A+B/2=19.25mm<25mm取 S2=0mm查表 3-3 可得垂直芯头的斜度芯头高度h，h1 均小于 40mm 上部芯头 a 1 <10°取 7a1<7mma下部芯头<7° 取 7a<5mm3、6 压环、防压环和集砂槽芯头构造在湿型大批量生产中，为了加速下芯、合芯及保证铸件质量，在芯头的模样上常常做出压环、防压环和集砂槽。压环、防压环和集砂槽尺寸由铸造工艺课程设计手册查表3-7： 由于砂芯直径较小不需要压环、防压环和集砂槽芯头构造。4 确定浇注系统金属液流入铸型型腔的通道为浇注系统，主要是选择浇注系统的类型，内浇道的开设位置，各组元截面积，外形和尺寸。4、1 选择浇注系统类型由于本次设计的铸件体积小，铸件壁为薄壁，故可选用顶注搭边式浇注系统。承受该种浇注系统，金属液沿型壁注入，充型快而平稳，可削减冲砂。4、2 确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向后罗拉过桥摇臂构造较为简洁属于中小类铸件，铸造时实行一箱六件，为便于造型，内浇道开设在分型面上。由于铸件承受底座朝上且铸件大部位于下箱的方式进展铸造，这样铸件凝固挨次为由下至上凝固，这样有利于铸件的重要局部先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在分型面上，由一个内浇道从侧面引入金属液。内浇道具体位置如以以以下图所示：4、3 直浇道的位置和高度高度 125mm 位置在砂箱偏离中心确定距离的位置4、4 计算浇注时间并核算金属夜上升速度液态金属从开头进入铸型到布满铸型所经受的时间浇注时间。适宜的浇注时间与铸件的构造、铸型工艺条件、合金种类和选用的浇注系统类型等有关。依据课本第 62 页知，计算 10t 以下各类铸件的浇注时间，常用以下公式：t = s3dG1式中为浇注时间，单位为SG 为铸件总质量，单位为Kg 为铸件壁厚，对于壁厚不均匀的铸件， 取平均壁厚、主要壁厚或最小壁厚，单位mms1为系数。对于一般灰铸铁一般取 2.03 d G3 20 ´15对于本次设计的铸件，一箱六件总质量约为15Kg，平均壁厚约为 20mm 所可得浇注时间为t = S1= 2 ´= 13.3s计算铁水液面上升速度u = C t = 8513.3 = 6.3mm / s查询课本第 63 页表 3-3 可知型内铁液液面允许的最小上升速度为 1020mm/s，所以上式所求的V<10,不满足要求，由于金属液上升较慢简洁造成气孔夹渣等缺陷，说一要强行缩短浇注时间，说以取浇注时间为 =8s，此时金属夜上升速度为u = C t = 858 = 10.6mm / s此时满足型内铁液液面允许的最小上升速度的要求。综上确定，浇注时间为=8s。4、5 计算阻流截面积查寻课本知依据水力学近似计算公式0.31tmH均F =G阻F式中，内浇道截面积， cm 2阻G流经阻流的金属质量 kg; 布满行腔总时间; 浇注系统阻流截面的流量系数;H均 充填型腔时的平均计算压力头 cm;由于铸件的工艺出品率为 70%，所以流经阻流的金属质量约为G=2.5X6/70%=21.4Kg，充型时间 =8s,.流量系数 =0.42，浇注温度上升， +0.05，顶注式能使 增大 0.1，所以=0.42+0.05+0.1=0.57，充填型腔时的平均计算压力头H均 =16.5cm,将数据代入上式得0.31´ 8 ´ 0.57 ´16.5F=21.4阻=3.73cm 24、6 确定浇口比浇口比由课本可查表 3-6 得：å S ：å S ：å S直横内=1.15 :1.1:1式中:å S直 直浇道截面积；åS横横浇道截面积；åS内内浇道截面积；4、7 计算内浇道截面积S由于有 6 个内浇道，所以由 4.5 计算可知内浇道截面积为 内=F阻/6=0.6cm2，查手S册取 内=0.6cm2横浇道外形取梯形断面外形如以以以下图 a：梯形断面大小由查表得：a=9mm；b=6mm；c=11mm。4、8 计算横浇道截面积本次设计一个横浇道连接 4 个内浇道，而另一个横浇道连接 2 个内浇道则S= 0. ´6´41. 1 = 2. 26 4 c m横1查手册取S=3cm2横1S= 0. ´6´21. 1 5 = 1.2 3 8 c mS横2查手册取 横2=2cm 2S=3cm2综上为了加工过程便利与满足铸造要求取 横1横浇道外形取梯形断面外形如以以以下图b：梯形断面大小由铸造工艺课程设计手册查表得：a=13mm；b=20mm；c=17mm。4、9 计算直浇道截面积设计直浇口有一个则直S=0.6 ´ 6´1.15=4.14cm2查手册取并依据给定的直浇道尺寸取截面积为 4.9，直浇道截面取圆截面如以以以下图c，尺寸取直径，D=25mma 内浇道b 横浇道c 直浇道4、10 浇口窝的设计查询课本 52 页，可粗略定出浇口窝的尺寸如下浇口窝上端直径为直浇道下端直径 2 倍，因此:D=2X36=72mm浇口窝高度为横浇道高度 1.5 倍，因此:H=1.5X20=30mm浇口窝下端直径为直浇道下端直径 1.5 倍，因此:D 1=1.5X36=54mm4、11浇口杯的设计为简化造型设计过程选用漏斗形浇口杯外形如下浇口杯尺寸由铸造工艺课程设计手册查表4-14 可知D1=70mmD2=66mmh=54mm参考文献：1 董选晋，李继强.铸造工艺学M·化学工业出版社，2023.8.2 叶荣茂，吴维冈，高景艳.铸造工艺课程设计手册M·哈尔滨工业大学出版社，1995.