拨叉铸造工艺设计说明书.docx

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1、铸造工艺课程设计说明书设计题目拨叉铸造工艺设计说明书学 院 材料科学与工程年级一专业学生姓名学号指导教师拨叉表面结构简单，确定分型面为其上表面，以便于起模、下芯和检验。2.2工艺方案的确定铸造方法的选择本次生产的产量为100件，且产品规格较小，且结构较简单，所以毛坯的生产方法 选择砂型铸造，砂型种类选择湿型，使用两箱砂型铸造。两箱造型其模样不同，因而分 为整体模样、分开模样和刮板模样造型。此次所要对轴支座类零件进行设计，通过观察 可发现其下表面为基准面，0 14孔位装配孔，为重要加工面，在对其进行设计时，要确 保其质量除此以外，其顶面也属于重要加工面，同样要确保其质量，因为上下表面均为 重要加

2、工面，因而要使用上下联办模样进行铸造生产，同时要确保铸件的质量。2.2.1 造型、造芯方法的选择选择造型方法为手工造型，造芯方法为手工刮板造芯。2.2.2 浇注位置的确定拨叉是小型零件，且结构简单，确定浇注位置为其上表面，此位置便于充型、起模 和下芯。2.2.3 分型面的确定完成了浇注位置的确定后，即可开始对分型面进行确定。而所谓铸造分型是铸型组元 件的结合面，选择合理的分型面能够在一定程度上降低摸样制造的难度，因而简化铸造 工艺降低产品生产周期，提供铸件的合格率等。进行分型面选择时，应优先考虑将逐渐 的加工定位面同主要加工面放在同一箱中，从而有效避免加工定位的尺寸偏差过大。同 时考虑到模样制

3、造的难易，要将分型面尽量选在铸件的最大截面处，除此以外，在确定 分型面时，还要确保其便于清洁，基于以上几点考虑，分型面的选择如图。3设计说明3.1 砂箱设计砂箱是进行铸件生产必不可少的设备，进行不同造型时对砂箱的要求也不同，进行 手工造型时对砂箱的要求较低，但进行半机械化造型时，对其要求就较高了。砂箱的设 计与选择对进行实际的铸造生产具有重要意义。3.1.1 砂箱选择和设计原则按砂箱外形分类可有：木质、铝合金、灰铸铁、球墨铸铁及铸钢五种；按搬运方式 分类可有手抬、吊运和滑道三种；按砂型外形分类可有方形、矩形和圆形三种；按制造 方法分类可有整铸、铸接和拼合三种。本次所使用的是灰铸铁整铸式砂箱，这

4、一类型的 砂箱适用范围广，价格低廉，制造简单，具有较高的强度，刚度。3.1.2 砂箱的结构设计要对砂箱内框轮廓尺寸进行确定，要综合考虑模样的大小和数量，浇冒口尺寸和位 置等因素，基于这些因素对其进行初步确定。箱壁截面形式直接影响砂箱强度和刚度，在进行砂箱截面形式的确定时，要综合考 虑砂箱的材料高度及工作条件。装备在砂箱壁外缘加强肋是用来提高砂箱强度和刚度 的，从而延长砂箱的使用寿命，肋的布置和尺寸要以砂箱的高度和内框平均尺寸为基 础。3.1.3 砂箱中铸件数目的确定选择“铸件质量”小于5kg,点击查询，对应的砂箱尺寸为W400mm,最小吃砂 量分别为a=20mm, b=30mm, c=40mm

5、, d 或 e=30mm, f=30mm, g=20mmH0铸件本身 的尺寸为325* 140* 130mm,因此在“400mm的砂箱中只能放置二个铸件（如图所示） （注：砂箱尺寸=（A+B） /2, A、B分别为砂箱内框长宽及宽度）。3.2 支座铸件芯盒的确定芯盒是制芯过程中不可缺少的工艺装备。选择正确合理的芯盒有利于提高生产效 率，较低资金投入，降低劳力的投入。考虑到金属芯盒，耐用性较强，因而其在实际生 产中得到广泛的应用。3.2.1 芯盒设计的一般原则要根据产量的多少进行芯盒材料的结构设计；要确保芯盒有一定的强度、刚度和耐 磨性，切不易损坏；芯盒的几何形状和尺寸精度一定要符合工艺要求；确

6、定芯盒的重量 达到最轻，从而降低人力物力的投入。对芯盒的结构进行设计主要包括以下内容：(1)芯盒壁厚：在确保芯盒使用寿命及符合其他相关条件的前提下，使芯盒壁厚尽 可能小。以便于芯盒质量小，便于操作。(2)芯盒加强肋：应排列合理，便于芯盒制造和使用。在芯盒外面配置加强肋的主 要目的在于加强了芯盒的强度和刚度，不过加强肋要布置合理才有利于芯盒的制造与使 用。根据铸造工艺手册选W300mm, a=- 100125mm, k=- 75100mm, R=5mm。(3)芯盒的活块：在芯盒不易出芯的地方应设置活块。3.2.2 手工芯盒的设计手工芯盒的设计主要包括两大类。他们分别是：金属芯盒的设计和非金属芯盒

7、。根 据本铸件的特点和生产形式选用非金属芯盒设计的木质芯盒设计。木质芯盒一般由多块 木料，根据芯盒的几何形状、尺寸以及分盒形式拼接组合而成。本次选用木质芯盒设计 即非金属芯盒设计。木质芯盒是根据芯盒的具体特点由多块木料拼接组成的。3.3 下芯原则熟悉工艺图下芯工必须熟悉铸造工艺图和工艺要求，避免下芯位置和方向发生错误或漏放砂 芯。禁止使用不合格的砂芯。3.3.1 下芯后检查下芯后的检查项目主要有：检查砂芯的数量和位置；砂芯建的相对位置；砂芯和 砂型的配合间隙；砂芯的排气通道是否畅通。结论：画出砂芯实际大小，进而确保求得的下芯准确。3.4 砂芯设计砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂

8、的部位。根据零件的结构可 知此零件不需要进行砂芯设计。型芯设计根据分析比较，本文确定选用干芯。应当尽量减少砂芯数量，这样有利于提高铸件 的尺寸精度，便于下芯。3.5 模样在模板上的装配设计1、壁厚6和加强肋厚度6 1,3 2及连接圆角半径r可根据模底板平均轮廓尺寸和选用材料，选用：3 = 10 - 12mm, 8 1=12 - 14mm , 8 2= 10mm, r=3mm。2、加强肋的布置：加强肋之间的距离为50 Kmm =。3、模底板和砂箱的定位装置：模底板与砂箱之间用定位销与销套定位。模板在满足以上的基础上确定为，模底板的长为120mm、宽为80mmo模样在模板 上的装配设计。3.6 工

9、艺参数的确定点击软件中铸造工艺设计一铸造工艺方案的确定一点击最右边的下拉菜单可查询如 下内容。(1)铸件最小铸出壁厚为6mm(2)最小铸出孔及槽，最小铸出孔直径为30-50mm,零件中45mm的孔介于最小 铸出孔直径(30-50mm)之间，可铸可不铸，但为了方便起模和下芯，此孔选择不铸。但 孔110mm应铸出。(3)铸造圆角为3mm(4)尺寸公差不做要求(5)重量公差不做要求(6)加工余量：单边加工余量为7.5mm；双边加工余量为5mm和3mm。(7)铸造收缩率：受阻收缩率为0.9%,自由收缩率为1.0%。(8)拔模斜度：模样外表面的拔模斜度为：a=io257内表面的拔模斜度为：a=2050。

10、浇注系统设计浇注系统的一般设计内容有:浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道。浇注系统截面积的大小对铸件质量也有很大影响。截面积太小，浇注时间长，可能 产生浇不足、冷隔、砂眼等缺陷；截面积过大，浇注速度快，又可能引起冲砂，带入熔 渣和气体，使铸件产生渣孔、气孔等缺陷。为了使金属液以适宜的速度充填铸型，就必 须合理确定浇注系统的面积。（1）浇注系统类型的选择根据零件的结构选择封闭式（顶部注入式）浇注系统较好，因为封闭式浇注系统有较好 的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。（2）浇注系统设计与计算按照铸件的基本尺寸（包括加工余量在内）计算出铸件的体积和铸件的质量。此铸件为 2.85kg,

11、为单件小批量生产，金属液总质量G为铸件的1.3倍，则金属液总质量为： G=2. 85kgXL 3=3. 705kg（对于中小型灰铸铁件：受阻收缩率为0.9%,自由收缩率为1.0%）奥赞公式法：二 S而式中t一浇注时间GL浇注重量，计算时可按工艺出品率估算（见铸造工艺设计表3-71）S一系数，决定于铸件厚度，由铸造工艺设计表2-6查得代入GL和S相应数值计算可得浇注时间：t=3.667s平均静压头Hp的确定：选择u=0. 42,由铸造工艺设计表2-4查得。选择浇注方式 为顶部注入式，运用平均静压力头高度计算机公式：其中：H0-浇口杯顶面到分型面的距离；C-铸件在铸型中的总高度。Hp=H0=70m

12、mo运用灰 铸铁件浇注系统内浇道的最小横截面积计算公式，即阿暂公式：F=2代入G、Hp、u、t相应数值计算，得内浇道的最小控流截面积为F内=2.933cm2,选择 扁梯行截面。由于砂箱中放置两个铸件，所以该浇注系统只需设计内浇道和直浇道。再由计算机辅助 工艺设计课件可知，对封闭式中、小型铸铁件（砂型）直浇道截面积为内浇道截面积的 1. 15倍，即F直=1. 15X2. 933=3. 373cm2。在软件的参数查询部分（点击软件中铸造工艺 设计一浇注系统设计一点击最下边的命令按钮）可查得各浇道的具体尺寸：F内=3. 0cm 2, a=28mm, b=24mm, c=12mm； F 直=4. 9c

13、m2,直径 d=25mm。直浇道内浇道，冒口及冷铁的设计由于该铸件是小型件，材料又是灰铸铁（HT200）,因此，在铸造时不需要冒口，也 不需要用冷铁，依靠它自身的自补缩能力进行有效的补缩。3.8 合型造型的最后一道工序是合型，该工序直接决定着铸件是否有缺陷合型过程：1、在分型面四周放置封火泥条或石棉绳以避免炮火。2、合型时，上型要呈水平状态，缓慢下落，准确定位合型。3、要确保分型面严密以防炮火。4、确保直浇道与下型横浇道位置无异样，砂芯无卡砂现象。5、将砂型紧固好。6、放浇、冒口杯、盖好浇口杯，准备浇注。3.9 砂型、砂芯的烘干对于干型和表干砂型要对其进行烘干工艺的控制。表干砂型刷一次水基石墨

14、涂料要 经喷烘才可以刷下一边。对于较厚大铸铁一般情况下要刷2-3遍涂料。有关其的烘干温 度可参见表。经烘干后的砂型，其砂芯的干燥层深度更大一些。几种砂型（芯）烘干保 温温度（）保持在350 400,同湿型砂相似，干型砂及表干型砂需要定期对监 测，并对新砂和旧砂的比例进行调整，从而确保型砂和芯砂性能的稳定。其中要求总 含混量在16218%以下。4结论本设计针对机械零件的铸造加工工艺特点，对机械零件的机械加工工艺进行了系统 的研究和规划。本文主要完成的工作如下：1 . 了解了机械零件的工作状况或基本原理，特别是零件的结构工艺特点，主要技术 要求。2 .运用机械加工理论，结合实习中实际加工工艺，拟定

15、不同的加工工艺路线，选择 定位基准，确定加工方法，划分加工阶段，安排加工顺序，比较各方案的特点，确定方 案。3 .设计该零件的机械加工工艺，包括毛坯的制造形式、基准的选择、加工方法和加 工路线的确定、加工设备加工刀具的选择、切削用量及加工余量的确定等。4 .设计了该零件某加工工序的工装。对该指定工序内容进行分析后，确定夹具的结 构方案，绘制夹具总图。设计夹具尽量采用标准件，这样可以降低加工夹具的成本。夹 紧力要足够满足切削是所需要的各种力，而且夹紧力不能使零件产生大的变形而影响到 工件的精度，夹紧的自锁性能好，加紧要可靠。本设计针对机械零件的加工工艺特点，对机械零件的机械加工工艺进行了系统的研

16、 究和规划。本文主要完成的工作如下：1 .了解了机械零件的工作状况或基本原理，特别是零件的结构工艺特点，主要技术 要求。2 .运用机械加工理论，结合实习中实际加工工艺，拟定不同的加工工艺路线，选择 定位基准，确定加工方法，划分加工阶段，安排加工顺序，比较各方案的特点，确定方 案。3 .设计该零件的机械加工工艺，包括毛坯的制造形式、基准的选择、加工方法和加 工路线的确定、加工设备加工刀具的选择、切削用量及加工余量的确定等。辐造工艺偏程世近就阚有4 .设计了该零件某加工工序的工装。对该指定工序内容进行分析后，确定夹具的结 构方案，绘制夹具总图。设计夹具尽量采用标准件，这样可以降低加工夹具的成本。夹

17、 紧力要足够满足切削是所需要的各种力，而且夹紧力不能使零件产生大的变形而影响到 工件的精度，夹紧的自锁性能好，加紧要可靠。致谢本设计是在老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学 精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完 成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向老师致以诚挚的感谢和崇高 的敬意。搞设计也是一个新学习和检验学习知识的过程，充分将学习的知识应用于实际 的设计中，温故而知新，有助于我们更好的掌握所学的内容。在此次设计写作中，我去图书馆查资料，在网上搜集资料，经过几个月的精心准 备，在老师的指导下我终于把设计底稿给定了下

18、来，在此要感谢所有曾在设计写作期间 对我提供一臂之力的同学和朋友。最后再次感谢我的指导老师，她严谨细致、一丝不苟 的作风一直是我工作、学习中的榜样；她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽 的启迪。在这里请接受我诚挚的谢意。在设计中我深刻的体会到：无论做什么，都要做 一个自始自终的人，尽力把每一个章节都做好，一切按照要求做，充分发挥自己的想象 空间和创造能力。虽然自己将要告别学生生活，但自己在以后工作中还要需要更加的努力学习，我坚 信几年的大学搞设计工作的过程中，我增长了知识的同时也深刻的发现自己知识的欠 缺，自己在学校的书本上学的知识，还远远不能满足以后的需生活，将成为我人生中的 一笔宝贵

19、的财富。最后，感谢学院的各位老师几年来对我们的教育，感谢学院能给我们 提供这次非常好的学习实践机会！目录1前言11.1 本设计的目的、意义11.1.1 本设计的目的11.1.2 本设计的意义11.1.3 设计任务11.2 本设计的技术要求21.2.1 生产技术要求21.3 本课题的发展现状21.3.1 当前发展现状21.4 本领域存在的问题21.4.1 当前存在问题22设计方案32.1 零件的分析32.1.1 零件的作用32.1.2 零件的工艺分析42.2 工艺方案的确定72.2.1 铸造方法的选择72.2.2 造型、造芯方法的选择72.2.3 浇注位置的确定72.2.4 分型面的确定73设计

20、说明83.1 砂箱设计83.1.1 砂箱选择和设计原则83.1.2 砂箱的结构设计83.1.3 砂箱中铸件数目的确定83.2 支座铸件芯盒的确定93.2.1 芯盒设计的一般原则93.2.2 手工芯盒的设计93.3 下芯原则93.4 砂芯设计93.5 型芯设计103.6 模样在模板上的装配设计103.7 工艺参数的确定10参考文献1戈晓岚主编，机械工程材料。北京大学出版社，20062吕忠文机械创新设计M机械工业出版社，20043何明新机械制图(第五版)M高等教育出版社,20044詹启军机器和结构综合分析M中国轻工业出版社,19945 HandbookofMachineToolsMManfredw

21、eck,l984.6J王孟光，孙建科，陈志强.TiAl基合金的熔炼与铸造成形工艺研究现状J.钛工业进展，2010 (04)： 1-47王华侨，盛学斌.铝合金发动机水冷双层排气管消失模铸造成形技术应用J.金属加工(热加 工),2009 (01)： 67-71.3.8 浇注系统设计113.9 冒口及冷铁的设计123.10 合型123.11 砂型、砂芯的烘干124结论14致谢16参考文献171.1 本设计的目的、意义本设计的目的在编制零件的工艺规程时，提出了相应的设计任务书。根据任务书进行夹具的结构 设计。确定夹具的结构方案中，在定位、夹紧、对定等各个部分的结构以及总体布局等 方面的几个不同方案中，

22、经过分析比较，确定合理的方案，最后绘制出夹具总图。1.1.1 本设计的意义本设计通过对机械零件进行分析，在给定的生产条件下，总结实际生产经验和科学 分析的基础上，由多个加工工艺方案优选制定出加工工艺过程。工艺规程是指导生产的 重要技术文件，实际生产必须按照工艺规程规定的铸造加工方法。制定工艺规程应在一 定的生产条件下，以最少的劳动量和最低的生产成本，在规定的期间内，可靠地加工出 符合图样及技术要求的零件。1.1.2 设计任务改进铸造成型工艺技术，应用灰铸铁完成了车床拨叉铸造成形工艺的设计分析，首 先确定了设计的车床拨叉在确保零件的机械性能的情况下选定为HT200灰铸铁，进而确 定了上下联模的铸

23、造工艺，在零件毛坯的铸造工艺的详细设计中完成了铸件浇注位置的 确定、分型面的选择的分析，型芯确定了干芯并依据砂芯设置设计原则完成了其铸造工 艺的设计，通过零件部分的就算实现了合理的浇注系统设计以及模样在模板上的装配设 计，最后完成砂箱设计、支座铸件芯盒的确定和给出整体铸型装配设计工艺。福造工艺锦程钱君说飒军1. 2本设计的技术要求生产技术要求(1)能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期；(2)能装夹一组相似性特征的工件；(3)适用于精密加工的高精度的机床；(4)适用于各种现代化制造技术的新型技术；(5)采用高效装置，进一步提高劳动生产率。1.3 本课题的发展现状当前发展现状我国许多企业

24、及相关研究人员对铸造业进行相关研究，并取的一定的成绩，尤其 是在铸造成型工艺方面。我国将铸造成型工艺分为砂型铸造和特种铸造。目前我国大部 分的逐渐均采用砂型铸造，该铸造成形工艺造价较低，而所谓特种铸造就是非砂型铸 造，其主要包括容模铸造，金属型铸造，压力铸造等，勇创痛的机械工业对铸造具 进行加工，因铸造具形状较复杂，要耗费大量的工作量对其进行机床加工。本文基于 这一背景，应用灰铸铁较为详细的完成了车床拨叉铸造成形工艺的设计分析。1.4 本领域存在的问题当前存在问题目前，我国的铸造技术并不成熟，还需要从国外引进较先进的铸造技术，同 时，还需要不断培养主业技术人员。我国的铸造业的不足主要表现在：生

25、产企业规模 不大，专业素质较低，进行铸造加工生产的装备技术较落后，缺乏自主创新，逐渐合 格率较低。基于这种情况，我国的铸造业要走向成熟还有一段很长的路。2设计方案改进铸造成型工艺技术，应用灰铸铁完成了车床拨叉铸造成形工艺的设计分析，首 先确定了设计的车床拨叉在确保零件的机械性能的情况下选定为HT200灰铸铁，进而确 定了上下联模的铸造工艺，在零件毛坯的铸造工艺的详细设计中完成了铸件浇注位置的 确定、分型面的选择的分析，型芯确定了干芯并依据砂芯设置设计原则完成了其铸造工 艺的设计，通过零件部分的就算实现了合理的浇注系统设计以及模样在模板上的装配设 计，最后完成砂箱设计、支座铸件芯盒的确定和给出整

26、体铸型装配设计工艺。2.1 零件的分析零件的作用此机械零件属于精密机械上的零件。它主要起支撑和传动转矩的作用。其主要由面 和孔元素等组成，是常用的机械零件。所以它的主要表面的精度和表面质量要求比较 高，而且精度也要求稳定。此机械零件是机器中的附件，对一些机械零件用来支撑工 件，防止其偏移或松动。它位于某机械的机构中，主要作用是配合装配其他零件。2.1.1 零件的工艺分析(1)审阅零件图查看零件图的具体尺寸与图纸绘制是否正确。零件名称:拨叉工艺方法：铸造零件材料：HT200零件重量：2.5kg毛坯重量：2.85kg生产批量:100件/年，为小批量生产铸件毛坯的结构工艺要求：此零件为铸造件，对毛坯

27、的结构工艺有一定要求：铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。铸造圆角要适当，不得有尖角。铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于 起模。加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：各加工面的几何形状应尽量简单。工艺基准以设计基准相一致。便于装夹、加工和检查。结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余 量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵 的毛

28、坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考 虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。(2)零件的技术要求零件在铸造方面的技术要求：未注圆角为R5-R10；倒顿锐边；铸件应进行时效处理；在铸造时不允许有气孔、砂眼、缩孔、缩松和夹杂等缺陷。(3)选材的合理性拨叉工作条件：拨叉主要负责承受拉应力和冲击力，因而其工作时间较长。要求拨 叉强度、硬度设计值为：ob2275MPa, HBS210-241,同时要求其最大抗拉强度。b2 275MPa,硬度为HBS210-241,基于以上要求，在确保零件的机械性能的情况下选用 H

29、T200灰铸铁。拨叉选用的材料是HT200,为灰铸铁。灰铸铁铸件的壁厚不应太薄，边角处应适当 加厚，防止出现白口组织使该处既硬又难于加工。此零件用于支承，只要求能够承受抗 压即可，又是中等静载，选择材料HT200可以满足要求。由资料机械加工工艺手册表4-71,可得力学性能:表L1的性能参数牌号铸件壁厚最小抗拉强度硬度铸件硬度范围金相组织灰铸体2. 5-10175H175150-200铁素体+珠10-20145光体20-3013030-50120灰铸体一般的工作条件：承受中等载荷的零件。磨榛面间的单位面积压力不大于490Kpa。(4)确定毛坯的具体生产方法根据以上信息可知，由于零件属小批量生产，形状比较简单、壁厚比较均匀，且该材 料为灰铸铁，所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造。(5)审查铸件的结构工艺性铸件轮廓尺寸为325*140*130,查表得砂型铸造的最小壁厚为6mmo铸件质量为 2.85kg,材料为HT200,查表得砂型铸造铸件的临界壁厚为18mm。壁厚越大，圆角尺寸 也相应增大。分型面的选择