熔胶座移动板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熔胶座移动板的工艺设计学院年级一专业学生姓名学号指导教师图3-1浇注位置方案图3-la所示的浇注方案,将移动板零件水平放置,大平面水平放置,精度有保证, 砂芯的制作和放置也比较简单。图3-lb所示的浇注方案,同样可以保证平面水平放置,但因为铸件上有铸孔,倒置 会导致铸孔部分的砂芯固定困难。图3-lc与3-ld所示的浇注方案,将熔胶座移动板铸件进行侧立放置,但是无法保证 大平面水平浇铸,而且,侧立放置时上下表面是处于同样的工作条件下,而且侧立浇铸 会使得铸件两表面致密度不均匀,影响零件的使用,而且侧立浇注会导致上下砂箱同时 造型,由此又会带来错箱的误差,此外,砂芯的
2、固定也更加复杂。综上所述,该铸件采用正放浇铸位置。3.2分型面的选择本次设计主要是考虑了浇注系统的设计位置、砂芯的设置、铸型结构等多方面因 素。分型面的选择合理与否,对整个铸造工艺的难易程度、生产效率、制造成本都有直 接关系。因此,我们在选择分型面时,需要与浇注系统设计结合起来分析,两种直接协 调配合,保证铸造质量的同时,尽可能的简化铸造工艺。参照铸造工艺设计手册,分型面的确定原则:1)在设计过程中应当优先将铸件的重要部分或铸件全部放在同侧砂箱内成型;2)尽可能的将铸件的加工定位面、主要加工面放在同一砂箱内;3)尽可能的减少分型面的数量,采用侧砂芯或镶块等辅助成型装置,简化铸型结 构。另外,也
3、要减少砂芯的数量;4)根据铸造工艺设计经验,一般将分型面设置铸件最大截面位置,尽可能的选择平 面作为分型面,这样方便起模。(a)(b)(c)(d)图32分型面设定方案方案a是将分型面选取在铸件的最大截面处,将铸件全部放置于下箱内防止错型,保 证主要加工面的尺寸精度,而且砂芯易固定,但铸件顶部下凹处需要额外放置砂芯,固 定困难;方案b同样是将分型面选取在铸件最大截面处,铸件同样全部位于同一砂箱中,而 且铸件上表面的下凹由上砂型形成,砂型制作更加简便,但是浇注时从顶部浇入,铁水 不平稳,容易产生缺陷。方案c将分型面在最大截面处,铸件大部分位于下箱中,但这样带来了错型造成尺寸 误差的问题;方案d的分
4、型面不在最大截面处,铸件大部分位于上箱中,可能会产生误差,但浇 注时铁水从底部进入,浇注平稳。综合考虑,选用方案d所示分型面最为合适。分型面设置在底部位置,使充型更加 平稳。外模结构简单,方便了铸件的起模。可以在箱盖上部重要工作部位铸件质量需要 通过设置顶部冒口对带轮进行补缩,保证重要工作部位质量,避免出现砂眼、气孔夹渣 等缺陷。3.3 移动板砂型铸造工艺参数确定铸件尺寸公差选择铸件的尺寸公差是指铸件各部分尺寸所允许的尺寸的变化量,在这两个允许的尺寸 变化区间内,铸件能够满足加工、装配和使用的要求。铸件的尺寸公差受到铸造工艺方 法、机械加工精度等诸多因素的影响。因此在设计时应按照铸件尺寸公差进
5、行设计,如 果铸件尺寸在运行的尺寸偏差之内,则不会影响到铸件的加工及装配使用要求。铸件尺 寸偏差主要取决于铸造工艺水平及造型、制芯,使用到的铸造工装模具精度水平。参照 国标GB/t6414-1999铸件尺寸公差及加工余量的规定,移动板最大尺寸为1510mm, 参照表3-1列举的铸件公差数值得:移动板铸件的尺寸公差为CT12级。表3-1批量生产铸铁的尺寸公差等级(GB/T64141999)公差等级CT 铸件材料 方法铜合金球墨铸铁灰铸铁轻金属合金手工造型11 1111-1212-1311-12机器造型1。1。1。111。111011根据GB/T11351-89标准,对砂型铸件的重量公差的技术要求
6、,可以确定移动板铸件的重量公差为MT8,移动板质量为945.6kg,则其重量为公差为2%。3.3.1 机械加工余量的选择为了保证铸件加工面表面粗糙度和尺寸精度,应预留相应的加工余量,即在铸件工 艺设计时预留在铸件表面的金属层厚度,而后在机械加工时又被去去的金属层厚度,称 为加工余量。根据国标GB/t6414-1999的要求,加工余量不能过大,否则造成加工成本 高,材料利用率低等不利影响。铸造毛坯的加工余量分为10级,主要是根据铸造合金种 类、铸造工艺方法进行分类。具体针对移动板铸件而言,加工余量为EG级,取G级型口。铸造大批量生产。单侧加工面尺寸计算公式为:5 =RMA+CT/2(3-1)双侧
7、加工面尺寸计算公式为:S=RMA+CT/4(3-2)内部加工的加工余量公式为:S=RMA+CT/4(3-3)式中 6加工余量(mm);RMA要求的铸件加工余量(mm);CT铸件尺寸公差(mm)。表3-2铸件尺寸公差使用的机械加工余量参考表最大尺寸要求的机械加工余量等级大于小于DEFGH4006301.52.234663010001.82.53.5571000160022.845.58160025002.23.24.5696(C)内部孔加工图33加工面位置标记图表33各面机械加工余量(最大尺寸1510mm/mm)加工面编号加工余量等级RMACT加工余量1G5.513122G5.513123E2.
8、8139.34F4137.255F4137.256G5.5138.757G5.5138.753.3.2 机械加工余量的选择针对带有孔、槽及台阶的铸件,需要充分控制这类几何特征的铸造工艺性或经济 性。若是孔太小,设置的砂芯太小,受到金属液冲击及热影响,易出现粘砂缺陷,另 外,孔太小,铸造成型也不能保证其正确的中心孔距口”为保证铸件质量,合理的设置 最小铸出槽及孔。根据零件图,以及铸件尺寸公差和加工余量标准后,通过后续加工,即可得到铸件 图。后续加工结构包括:上表面除了阶梯孔外的其他孔(4个M24螺纹孔,36的孔为 锥底,需要加工出来);4个油槽;下表面的48个M8螺纹孔。图3-5铸件三维砂芯的设
9、计3.3.3 砂芯结构设计铸件的砂型在形成铸件的某些部位时由于造型困难可以通过砂芯的使用来减小型腔 的形成难度。铸件放置砂芯的部位结构较复杂,落砂不易清理,所以本工艺选用的造芯 材料为树脂砂。这种材料的优势是初期成型流动性好,成型后可以在常温条件下固化, 表面质量好,强度高。移动板零件的中间型腔采用砂芯形成,孔内圆预留足够的加工余 量。对于本题目,采用吠喃树脂砂u”自硬型芯,不涉及砂芯的烘干,而保证铸造成型, 保证铸造精度是一个重要的环节。为了分析铸件的结构,需要使用多个砂芯进行成型。 如图3.6所示,铸件共需要6个砂芯,6个砂芯的编号为16。图3-6砂型成型部位6号砂芯2号砂芯4号砂芯3号砂
10、芯图37砂芯结构砂芯安装与固定砂芯的芯头部分主要与铸件定位固定在一起,形成最终型腔。砂芯与模具之间的装 配间隙可以在金属液浇注过程中排出气体,减少了零件缩孔和夹气的缺陷。砂芯头是指 砂芯在铸件外与金属不接触的部分。具有砂芯定位固定和浇注后砂芯产生的气体排出的 功能。下芯,安装方便,芯头应适当倾斜和间隙。表3-4砂芯芯头尺寸mm垂直芯头mm芯头编号123456e55441.53f665534f66551.53在图3-8中,砂芯1和砂芯2分别位于图形的上、下两侧,砂芯的上表面与上砂型接 触。砂芯4放置在砂芯3上,并一起放置在砂盒的右侧。砂芯3和砂芯4都与上部砂模 接触,防止其漂浮。砂芯5位于下砂型
11、中间,右侧3个突起与上砂模接触。砂芯6(插入 砂芯5的凹孔内,因其尺寸小,将上部插入上部砂型内,以抵抗金属液的冲击;下芯顺序为:砂芯If砂芯2-砂芯3+砂芯4-砂芯5f砂芯6o图38组装后的砂芯结构3.3.4 砂芯的排气排气孔可以分为明排气孔与暗排气孔两大类。明排气孔是直接与大气相通,将型腔 内的气体排到模具之外。暗排气孔主要是在砂型内设计片状或圆孔状通道。排气孔设计 原则是:排气孔通常设置在铸件浇注位置的最高点,金属充型最后到达的位置,避免出 现“死角”。为了使砂芯排气顺畅,我们在芯头的位置和砂芯较厚的位置设置排气孔,在砂芯与砂芯连接处设置连接孔。排气孔与芯骨共同构成排气通道,使排气顺畅。3
12、.4 铸造收缩率铸造金属从液态冷凝到固态,其体积发生收缩,收缩率与铸件结构、铸型种类、铸 造金属本身特性、浇注系统结构、砂芯材料的退让性等有直接联系。一般铸件收缩率按 照如下公式计算:2 =亿Zj/RxlOO%(3-4)式中 铸造收缩率;L模样长度;L2铸件长度。经分析移动板结构,没有复杂的型芯定为自由收缩口引。自由收缩率查表1-14得: 自由收缩率为1.0%。表35球墨铸铁的收缩率球墨铸铁球墨铸铁铸件种类珠光体球墨铸铁 铁素体球墨铸铁铸造收缩率受阻收缩自由收缩0.8L2起模斜度为将铸件从铸型中脱离出来,需要考虑起模斜度。如果铸件本身没有相应的结构斜 度,需要采取增减铸件壁厚的方面形成拔模斜度
13、。具体的斜度参数需要综合考虑造型方 法及模样高度进行选取。对于熔胶座移动板铸件外表面四周计划以砂芯包裹,因此不必 在铸件表面设计起模斜度,起模斜度应设计在砂芯的外围。如图3-9,需要设置起模斜度的面用箭头标出。图39需要起模斜度的面本次设计采用金属模样造型腔,除了面6采用减少壁厚的方法,其余各面采用增加 厚度法。根据铸造手册表3-64,木模样外围的起模斜度与测量面高度有关。表36各面起模斜度面编号面编号起模斜度(mm)4426E6其中面6在用上铸型模样形成,上铸型模样的另外两个面由于与铸件非加工面接 触,不能设置起模斜度,否则影响铸件形状,只能在起模时注意。其余5个面由下铸型 模样形成。4浇注
14、系统的设计4.1浇注系统类型选择浇注系统是指液态金属从浇口杯流入型腔所有通道的总称,由浇口杯、直浇道、直浇 道窝横浇道、内浇道等各部分相互配合组成1。铸件可能会因为浇注系统设计的不合理 而产生缩孔、缩松、砂眼、冷隔、气孔、产生砂眼等缺陷问题。浇注系统设计应遵循以下原则:(1)合理的控制浇铸系统的压头,使金属液的流动逐渐趋于稳定,并在充填终了时具 有一定的赋形能力,使铸件能够具有清晰的轮廓。避免在浇铸过程中由于压力太小导致 金属液在充填过程停止流动,或者压力过大导致在充填过程中造成金属液的飞溅。(2)合理的控制金属液进入型腔时的速度。金属液在进入型腔以后如果流速较小可能 会导致铸件产生冷隔或浇不
15、足等缺陷,又或者由于金属液冲型速度过快造成喷射现象。(3)金属液在进入砂型时要避免金属液对砂型、砂芯的正面冲击和高温作用,以免造 成型壁或砂芯的破损或多肉缺陷。(4)当浇铸的金属液量较大时不宜过于集中进行浇铸,应较分散的从内浇道进入。这 样能够减小金属液对型壁和砂芯的冲击,以及型腔中的局部过热问题,有利于防止或减 少因此而引发的粘砂或缩陷、缩松问题。本移动板铸件采用开放式的底注式浇注系统口叫金属液的充型速度快,针对大型铸 造其内浇道设计尺寸浇道,内浇道的流动阻流小,一般合理设计各个浇道之间的距离, 保证浇注系统具有良好的挡渣能力,且浇道部分消耗的金属液少,方便后期清理。参考 铸造工艺手册,确定
16、开放式浇注系统各截面比值为:2 A内:2 A横:2 A直二(1.54): (24): 1铸件的浇注系统结构如图4-1所示。目录1前言31.1 本设计的目的、意义31.1.1 本设计的目的31.1.2 本设计的意义31.2 本设计的技术要求31.3 本课题的发展现状41.4 本领域存在的问题41.5 本设计的指导思想41.6 本设计拟解决的关键问题52熔胶座移动板结构及技术要求62.1 零件的结构分析62.2 零件的铸造工艺性分析72.3 铸造方法及砂型选择73移动板的铸造工艺方案83.1 浇注位置的选择83.2 分型面的选择103.3 移动板砂型铸造工艺参数确定113.3.1 铸件尺寸公差选择
17、113.3.2 机械加工余量的选择123.3.3 机械力工余量的选择133.4 砂芯的设计143.4.1 砂芯结构设计143.4.2 砂芯安装与固定153.4.3 砂芯的排气153.5 铸造收缩率163.6 起模斜度164浇注系统的设计184.1 浇注系统类型选择184.2 浇注系统的尺寸计算194.3 冒口的尺寸计算225铸造工艺装备的设计24图41浇注系统结构图采取一箱一件成型,在下分型面的上设置一支双向梯型横浇道,四个内浇道与移动板 铸型相连,内浇道以搭接形式与移动板铸型连接,金属液流动时金属液流出朝同一流 动,沿着底部注入,充型快且平稳。为了提高浇注系统的挡渣能力.I,在浇口杯与直浇
18、道相接处设置过滤网。4.2 浇注系统的尺寸计算计算铸件浇注系统及冒口消耗金属量,一般用铸件工艺出品率计算总质量:Gl =铸件重量/r艺出品率(4-1)表4”铸件工艺出品率铸件重量/kg1000丁芳中口空单件小批生产工2成批生产65 7570 8075 8080 8580 9085 90大量流水生产75 8080 85移动板采用一模一件成型,铸件重量为946 kg,属于大型铸件,其大批量生产铸 造,参照表4-1,移动板的工艺出品率按85%计算。0=946/0.85=1113 kg1)浇注时间的计算(4-2)浇注时间按照经验公式计算:式中:t浇注时间(S);GL金属液质量,(kg);S系数,根据铸
19、件壁厚选择,本设计取1.0。代入计算得:t=33.6s这里按照铸造经验公式校核浇注速度是合理,如4-2所示,根据浇注质量与浇注时间 关系,保证浇注系统能满足型腔浇注能力需要,实现快速浇注。表42浇注质量与浇注时间参考值a】浇注质量/kg浇注质量/kg铸铁件3000铸钢件501-1000101-30003001-50005001-1000010000浇注时间/s铸铁件铸钢件465862012201030205020 605。80(40)(40 80)(80150)移动板铸件总高度是300mm,根据分型面的选择,将整体铸件放置在上砂箱,横浇 道道和内浇道设计在分型面上,采用底注式铸造浇注系统,根据
20、铸造工艺手册,确定 浇口顶部至移动板高度800mm,平均浇注系统静压头高度Hp= 500mm,砂箱高300mm, 浇口杯高度200毫米,铸造静压头高度是650mm。静压头示意图如下图4-2所示:图4-2铸件静压头尺寸示意图浇铸系统设计依据“大孔出流原则”,参照铸造手册,静压头Hp为50cm,确定浇 注系统各组元的比例:2A 内:2A 横:2A 直=1.5: 1.2: 1参照铸造工艺手册,取内浇道面积为WA内=4L9cm2,2)内浇道截面尺寸:由铸造实用手册查表1.4-75,矩形内浇道的截面尺寸为:a=45 mm, b=65 mm, c=20mm,单支内浇道的面积为S=10.5cm2,图4-3内
21、浇道截面示意图3)横浇道是连通直浇道与内浇道的通道,本设计采用双向横浇道,横浇道截面面积 S=33.6cm2,横浇道形状取梯形断面形状如图4-4所示,梯形断面尺寸设计为:A=80mm, B=60mm, C=48 mm。图44横浇道截面示意图4)直浇道是引导金属液向下进入横浇道、内浇道,提供足够的压力头部分,本设计 中采用圆柱形直浇口,为取模方便,直浇道设计成倒圆锥形,最下部截面为28cm2,则椎体底部截面半径为30mm,取圆形截面形状如图4-5所示。图45直浇道截面示意图5)浇口杯安装在直浇道的顶部,主要用于直接接受浇包的金属液,便于浇注和防止 金属溢流。浇口杯还可以减轻金属液对型腔的影响,使
22、渣和气泡分离。浇口杯结构种类 很多,常用有简单的漏斗形、盆型、池槽型。本次采用池形浇口杯说如图4-6o图46池形浇口杯结构尺寸示意图图46池形浇口杯结构尺寸示意图表42浇口杯各部分尺寸编号浇口杯尺寸(mm)AB1HHldaRRIH24450250130185206025402565冒口的尺寸计算冒口用于补偿铸型在铸件凝固过程中因体积增加所需的液态金属;补偿在液态生产 中铸件的收缩;补偿凝固收缩;并起到排气、集渣和调节铸件冷却速度的作用。一个合 理的冒工艺设计可以有效的防止或减少铸件的收缩缺陷的产生。对于球铁件“熔胶座移动板”,采用吠喃树脂自硬砂的造型造芯,砂型具备高强度与 高硬度的特性,铸件模
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