托架铸造工艺设计说明书.docx

《托架铸造工艺设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《托架铸造工艺设计说明书.docx（25页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、铸造工艺课程设计说明书设计题目托架铸造工艺课程设计学院年级专业学生姓名学号指导教师余量(RMF)(摘自GB/T6414-1999)加工余量等级RMA(F)对应数值为15 托架端面单 侧加工，则该尺寸的加工量为：8/2+1.5=5.5mmo表3.5铸件尺寸公差数值(摘自GB/T6414-1999)(单位：mm)毛坯铸件基本尺寸大于 至101016120.09 0.130.10.14340.18 0.260.20.28560.360.520.380.54780.7410.781.1910111.5 22.81.6 2.23.012134.2 4.4 14151616250.110.15 0.220

2、.30 0.420.5825404063631001001601602502504004006300.12 0.170.13 0.170.14 0.180.15 0.200.220.240.24 0.320.24 0.360.26 0.400.28 0.440.30 0.500.34 0.560.40 0.640.460.640.500.700.560.780.620.880.7210.781.10.91.20.91.31.82.63.6579111411.422.845.681012161.11.62.23.24.4691114181.21.82.53.657101216201.422.84

3、5.68111418221.62.23.24.46.29121620251.82.63.65710141822280.821.21.72.4 3.2 4.6681012铸件尺寸公差等级CT(1)在等级CT1CT15中对壁厚采用粗一级公差(见第7章)； (2)对于不超过16mm的尺寸，不采用CT13CT16的一般公差，对于这些尺寸应标注个别公差。(3)等级CT16仅适用于一般公差规定为CT15的壁厚。托架的侧面立板基本尺寸165mm,查表3.5铸件尺寸公差数值(摘自GB/T6414-1999) CT12公差值为8,位于浇注位置的侧面，查要求的铸件加工余量(RMF)(摘自GB/T6414-1999

4、)加工余量等级RMA(F)对应数值为1.5,托架端面双侧加工，则该尺寸的加工量为：8/4+1.5=3.5mm。托架两伸出40以内凸台顶面，位于浇注位置的顶面，其力口工量5/4+0.7=1.95mm, 圆整取2.0mm。表3.6要求的铸件加工余量(RMA)(摘自GB/T6414-1999)(单位：mm)最大尺寸要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.234616

5、02500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.2346912（1）最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。（2）等级A和B仅用于特殊场合，例如，在采购方与铸造厂已就加持面或者基准目标商定模样装 备、铸造工艺和机械工艺的成批上产情况下。3.4起模斜度为了使模样（或芯）易于从砂型（或芯盒）中取出（砂型铸造），或者从铸型中取出铸件（金 属型铸造），铸件垂直分型面的表面要留有起模斜度（也称拔模斜度）。铸造斜度可以用不 同的方法形成，起模斜度可采取增加铸件壁厚、增减铸件壁厚或者减小铸件壁厚的方法 来形成

6、。在铸件上添加起模斜度，原则上不应超过铸件的壁厚工差要求。铸件的起模斜度值 参考表3.7起模斜度（JB/T 5105-1991）。表3.7起模斜度（摘自JB/T5015-1991）测量面高度Hmm金属模样、A起模斜度W塑料模样A mm木模样AA mm10401。501.42。051.640-1000501.6005541.6100-1600。351.600402.0160-2500。302.203542.625040000303.60。354.24006300。254.6030,5.6该托架零件垂直分型面的高度不超过40 mm的，采用金属模样造型，依据表3.7起 模斜度（JB/T 5105-1

7、991）以及表3.5铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999）,综合 比较，为了使脱模顺利，增大起模斜度，采用增减壁厚方式，选取金属模样的起模角度 为1.5,即每个垂直分型面的侧面均加起模斜度为1.5%根据以上结果，最终确定托架铸件三维图如图3.1托架铸件三维图，通过软件计算该 托架铸件质量为L92kg。图3.1托架零件三维图3.5砂芯设计依据前文分析，托架不需要设计砂芯。3.6吃砂量确定模样与砂箱、箱顶、箱底和箱带之间的距离称为吃砂量。由前文可知托架单件重量 为6.5Kg,依据表3.8按重量确定吃砂量表，可确定吃砂量最小尺寸为a=50mm, b=50mm, c=40mm, d=40m

8、m, e=40mm, f=30mm。实际选取数值略比该值大，可充分考虑现有模板及砂箱标准尺寸。表3.8按铸件重量确定的吃砂量（单位mm）铸件重量/kgabcdef100004004002502502504浇注系统设计4.1浇注时间的确定托架铸件单件重量为1.92Kgo由于该件为一箱两件生产的砂型铸造生产形式，依据 表321铸铁件工艺出品率参照成批量生产，确定浇注过程中的总体金属液重量，浇冒占 比为20%,则浇注时所需金属液总质量为1.92 x 42（1-20%）=4.8小。工艺出品率=铸件重量+（铸件重量+浇冒口重量）x100%（4-1）表4.1铸铁件工艺出品率（）铸件重量/Kg大量流水生产成

9、批量生产单件小批生产100085908090对于重量小于450Kg的形状复杂的薄壁铸铁件，其浇注时间可按经验公式（4-2）计 算t = SyGL（4-2）式中t浇注时间（s）；Gl型内金属液总重量，包含浇冒口系统重量（Kg）；S一系数，取决于逐渐壁厚，可由表4.2系数S和铸件壁厚3的关系查出。表中壁厚5指铸件的主要壁厚，对实心体铸件取壁厚3=2加（员为铸件的当量厚度） 近=铸件的体积/铸件的面积。表4.2系数S和铸件壁厚5的关系铸件壁厚5/mm2.53.53.5-88.0-15系数1.631.852.2因为托架铸件的斜度依据增加壁厚方式来形成，故壁厚适当取大值计算。浇注时 间：，= sVT =

10、 2.2xV = 4.8119s 。4.2浇注系统的阻流截面积计算浇注系统常用的分类有两种：根据浇注系统个单元断面的比例关系，可分为封闭 式、半封闭式、开放式、封闭开放式等4种类型；根据内浇道在铸件上的相对位置（引 入位置），可分为顶注式、中注式、底注式和阶梯注入式等4种类型。本次支撑座浇注系统设计采用封闭浇注系统、顶注式，查表4.3浇注系统各单元断面 比例及其应用，因为该支撑座为中、小型灰铁件砂型铸造，故选择浇注系统的断面比关 系为：ZA内：ZA横：2人直表4.3浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例应用A面A横A内21.51大型灰铸铁砂型铸造1.41.21中、大型灰铸铁件砂型铸造1.151

11、.11中、小型灰铸铁件砂型铸造1.111.061薄壁灰铸铁件砂型铸造1.51.11可锻铸铁1.3-1.51表面干燥型中、小型铸铁件1.21.41表面干燥型重型机械铸铁件1干型中、小型铸铁件1.21.11干型中型铸铁件1241.5-4球墨铸铁件124铝合金、镁合金铸件1.2-31.2-21青铜合金铸件1121-2铸钢件漏包浇注1.50.8-11薄壁球墨铸铁小件底注前文计算的铸件总高度47.5mm,上、下箱各占一半，上箱铸件高度为47.5缩尺为1%,依据吃砂量前文查表选取为a=b=50mm,则上砂箱最小高度为47.5x 1.01 + 50 = 97.975/Tim,取上砂箱高度 100mm （下砂

12、箱取 100mm）。确定静压头高度，依据表4.4普通漏斗形外浇口尺寸，初步浇口杯高度尺寸，暂定浇口杯高度为46mmo表4.4普通漏斗形外浇口尺寸直浇道下 端直径 d/mm1/mm1/mmh/mm铁液 容量 /Kg16-18058054420.618-20060056440.720-2206258460.822 24064060480.924 26066062501.026 286864521.228 3070066541.3本次设计采用中间浇注形式，则计算静压头高度 为：珈=10.0 + 4.6 4.75 + 2 = 12.2cm。则依据截面比的关系。内浇道采用内：横：直=1：11：15。截面

13、比设计法，则内浇道计算公式为:A 内=Gl(夕 x/xtx2jghp)(4-3)其中本次设计浇注系统为浇口杯、直浇道、内浇道4个部分的四单元浇注系统，则 有：每二伙22/(l+72+%22)*%=Li52/l+(L15/Ll)2+L152*12.2=4.7cm依据表4.5内浇道尺寸，选取与计算的=2.64cm2稍大的断面的面积，本次设计选取内 浇口面积为3.0cm2为本次设计的内浇口总断面面积，一箱两件，每件设计1个内浇口， 则每个内浇口面积为1.5(30?,对应的内浇口尺寸a= 14mm, b=44mm, c=12mm,则内浇 道总断面面积为3.0cm2o/cm2/cm2a bca b c

14、a b c a b c d a10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.223211017131513192022149172311

15、2.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.056501730233424

16、16454228193445.52012.05852223728362820504832223950计算出横浇道总断面面积为4横=1.1 乂3.0=3.352渣表4.6浇注系统截面面尺寸,设计横浇道截面面积为3.3cm2的横浇道，对应的横浇道尺寸为：A=18mm, B=12mm,H=22mm。表4.6浇注系统截面面尺寸横浇道横浇道直浇道/cm211.0119101810611.81522.01510162013823.102032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612

17、.64075.0241625352015715.904586.0271728362216819.605097.0281830382417923.7055108.03020324026181028.260119.03222344228191133.2651211.03624374530211238701313.038274052322413440751413.83828425533251450.38015174430466036281556.7851619.54632506539301663.790172452365472433317719518285640587846361878.510019

18、346044668651401986.51052038.56545709054432095.21102148655580102604821104115计算出直浇道总断面面积为EA直=1.15*3.0=3.450?,故查表4.5浇注系统截面面尺 寸，直浇道截面面积取3.45cn?,直径为21mm。最终确定各浇道截面尺寸如下图4.1浇道截面尺寸所示。图4.1浇道截面尺寸图4.2浇注系统三维图4.3冒口与冷铁设计灰铸铁和球磨铸铁在凝固过程中都析出石墨并伴随相变膨胀，有一定的自补缩能 力，因而缩松、缩孔的倾向小性较铸钢件小。铸铁件的补缩应以浇注系统后补缩（浇注 系统在完成教主以后，对铸件的补缩，称为后

19、补缩）和石墨化膨胀自补缩为基础，只是 由于铸件本身结构、合金成分、冷却条件等原因，不能建立足够的后补缩和自补缩的情 况下才应用冒口，一个需要设置冒口补缩的铸件，也必须利用后补缩和自补缩，冒口仅 是补充后补和自补不足的差额。托架的体积与表面积的比值大于2. 5,本次托架不设计冒口。5工装设计5.1 模样的设计根据托架的各种属性选择金属模样，金属模样结构设计原则是，在满足铸造工艺、 保证铸件质量的前提下，尽量使模样的结构简单，便于加工制造。（1）模样本体结 构；（2）模样壁厚及加强肋设计；（3）模样非工作表面圆角半径；（4）模样的活块结 构。5.2 模板的设计确定轴承座的上模板装配图如下图5.1上

20、模板装配图图所示。图5.1上模板装配图1 ,上模板；2.M10内六角螺丝；3,上模样定位销；4.上模样；5.横浇道；6.直浇道；7.上模板导向销最终确定轴承座的下模板装配图如下图5.3下模板装配图图所示。目录1前言21.1本设计的目的、意义22设计方案3零件分析32.1.1 零件结构信息3技术要求32.2 铸造工艺方案分析4造型方法、造型方法的选择42.2.1 铸造方法的选择4铸型种类的选择42.2.2 铸件浇注位置的确定5分型面的选择53铸造工艺参数7收缩率确定73.1 灰铁铸出孔大小确定7加工量确定73.2 起模斜度10砂芯设计113.3 吃砂量确定114浇注系统设计12浇注时间的确定12

21、4.1 浇注系统的阻流截面积计算13冒口与冷铁设计175工装设计18模样的设计185.1 模板的设计18砂箱的设计196结论20致谢21参考文献22图5.2下模板装配图1.下模板定位销；2.下模板；3.下模样定位销；4,下模样;5.M10内六角螺丝；6.直浇道窝；7.下模板导向销5.3砂箱的设计根据表5常用造型机所用砂箱的最佳尺寸，依据本次设计数据，选择400mmx300mm砂箱尺寸对应的造型机为Zll4A。表5.1常用造型机所用砂箱的最佳尺寸砂箱尺寸（mm）400x300500x400600x500800x600造型机Z114A, Z124Z145, ZZ415Z146, ZB326ZB14

22、8A, 3ZZ318砂箱尺寸800x7001000x8001100x9001600x1200造型机Z148A, Z158Z2310, Z2410ZB1410ZB1416最终确定轴承座的合箱图如下图5.3合箱图所示。图5.3砂箱图1.下砂型；2.下砂箱；3.砂箱用定位销；4,砂箱定位套;5.上砂型；6.上砂箱；7.浇口杯；8.砂箱用导向销；9.砂箱导向套6结论本论文通过对托架进行分析，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加工方法和加工顺序进行。裾造工艺穗程世君说飒书

23、致谢本课程设计在选题及进行过程中得到朱永长老师的悉心指导。在设计过程中，朱永 长老师多次帮助我分析思路，开拓视角，在我遇到困难的时候给予我最大的支持和鼓 励，及时帮助我分析问题解决阻碍。此外，本次课程设计得以的顺利完成，离不开朱永 长老师的关心和帮助。在此期间内，朱永长老师教会我的知识和治学的态度精神使我终身受益。再多华丽 的言语也显苍白，向朱永长老师致以诚挚的谢意。参考文献1中国铸造协会.铸造工程师手册（第三版）北京：机械工业出版社，2010.2机械工程学会铸造学会编.铸造手册（第5卷：铸造工艺）（M）.北京：机械工业出版社， 2006.3叶荣茂、吴维冈、高景燕.铸造工艺课程设计手册（M）.

24、哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 1989.4李魁盛.铸造工艺学M.北京:机械工业出版社，1998.15赵颖烈.细小油道液压阀体铸造工艺研究A.中国机械工程学会铸造分会、铸造行业生产力 促进中心.20206中国铸造活动周论文集C.中国机械工程学会铸造分会、铸造行业生产力促进中心:中国机械 工程学会铸造分会,2020:7.7刘文川，向敬成.大型铸件有效浇注时间的计算J.大型铸锻件.2000年第4期（总第90期）8杜西灵，杜磊编著.铸造实用技术问答M.机械工业出版社,2007年05月第1版.1前言1.1本设计的目的、意义依据所给的零件图，完成托架的铸造工艺设计，使最终得到的零件能够基本满足加 工性能

25、和使用性能。依靠本次铸造工艺设计，使学生熟悉铸件的生产设计的各过程，将理论知识转化到 实际应用中去，能够对实际生产该类零件或相似类型的零件给出一定的启发和帮助，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。2设计方案零件分析2.1.1 零件结构信息托架零件的结构如下图2.1托架零件图所示,托架底面为安装座，侧面为托架轴的孔支架部分，所有孔均需机械加工。林赫1 .船楸短SU嫩轴M2 陶筱 MR2-3.图2.1托架零件图2.1.2 技术要求本次设计的托架零件材质为HT200,最小抗拉强度为200Mpa,布氏硬度为163

26、241HBW,伸长率0.30.8%抗弯强度为400 Mpa,抗压强度为600800 Mpa,抗剪强度 为248 MPa,满足大多数托架、托架零件的机械性能要求。托架的主要作用是支撑其他零 件，零件设有加强肋，并保证托架各部件的正确安装。技术要求：(1)铸件不得有气孔、缩松、裂纹等铸造缺陷。(2)未注铸造圆角R2-3o灰铸铁具有良好的铸造性能川，材质为灰铁的铸件毛坯一般采用铸造方式获得，本次 设计采用砂型铸造，手工造型，一箱两件生产该件。为了便于分析直观，依据托架的零件二维图纸，建立托架的三维零件如下图2.2。托 架三维零件图所示。图2.2托架三维零件图2.2 铸造工艺方案分析铸造工艺包括：造型

27、方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择。2.2.1 造型方法、造型方法的选择根据手工造型和机器造型的特点，手工造型适应各种要求，比较灵活，不要求很多 工艺装备，成本小，且该砂芯难以使用造型机，选择手工造型。2.2.2 铸造方法的选择砂型铸造较之其他铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。根据零件的各参 数，对照表格中的项目比较，铸件复杂程度简单，选择砂型铸造。2.2.3 铸型种类的选择铸造业应用最多、最广、工艺及配套设备最成熟的是吠喃树脂自硬砂，相对其他树 脂砂工艺铸件成本较低、旧砂利用率高、旧砂再生简单，在灰铁、球铁、铸钢、有色等 铸造中都得到广泛地应用。根据铸型的特点和应用情况选用自硬

28、砂。2.2.4 铸件浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置是根据铸件的结构 特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特铸造方法以及生产车间的条件决定的。正确 的浇注位置能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方便。浇注位置选择一般遵 循以下原则：(1)铸件最重要的部分或交大平面朝下；(2)铸型的防止应有利于砂芯的定位与稳固支撑；(3)当铸件需要冒口补缩时，最好使补缩部位处于铸件的上部；(4)为避免铸件薄壁部分浇不足，浇注使，薄壁部分营放在下边或立放或斜放；(5)铸型的放置应有利于在浇注时，砂型和砂芯排气；(6)对于平板类铸件，为了防止夹砂，可以倾斜放置，同时也有利

29、于排气，也可减 少铁水对铸型的冲刷力；(7)应尽量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并尽量少用吊芯；(8)应使下芯，合箱方便，便于检查型腔尺寸。综合上述原则，考虑到托架零件结构特点，托架适合采用顶部、中间、底部浇注。分型面的选择铸造分型面是指铸型组元间的接合面，分型面的选择应尽量与浇注位置一致，尽量 使两者协调起来，使铸造工艺简单，并易于保证铸件质量。浇注位置往往同分型面的选 择密切相关，所以二者相互影响，为了便于充分考虑二者的相互关联的关系，托架零件 可有以下三种分型方案。分型方案一：将以托架零件底面安装台最大面做分型面，将铸件完全置于上箱，顶 部浇注系统适合此分型方案，该分型方案如图2.3分

30、型方案一。图2.3分型方案一分型方案一的优点是分型面平直，但是上箱过高，而且铸型腰形孔处需做活块才能 顺利造型，进而增加生产劳动强度，同时在实际生产过程中活块容易丢失，会对生产进 度造成影响。分型方案二：将以托架零件侧面最大面做分型面，将铸件完全置于下箱，顶部浇注 形式适合方案，该分型方案如图2.4分型方案二所示。上|图2.4分型方案二图2.4分型方案二分型方案二的优点分型面简单。分型方案三：与分型方案二类似，只是将上下箱颠倒，将铸件完全置于上箱，底部浇注形式适合方案，该分型方案如图2.5分型方案三所示。图2.5分型万案三综合比较，方案二与方案三均可采用，故本次设计分型方案选择分型方案三进行分

31、 型分型，采用底部浇注系统。3铸造工艺参数3.1 收缩率确定铸件线收缩率又称铸件收缩率或者铸造收缩率，是指铸件从线收缩开始温度（从液 相中析出枝晶搭成的骨架开始具有固态性质时的温度）冷却到室温时的相对线收缩量， 以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示，即 二 （1 L2） + xl00%（3-1）式中Li模样长度；L2一铸件长度。由表3.1灰铁自由收缩率，可知支撑座材质为HT200,对应的收缩率为1%。表3.1灰铁收缩率“舒妙加.HT1 OO，HT 150,HT200HT250皿”火铸铁牌节小中件 中大件 特大件 HT300 HT350自由线收缩率（%）0.9-1.1 0.8-1.0 0

32、.70.91.5铸造收缩率（受阻收缩率（）。.60.80.70.91.03.2 灰铁铸出孔大小确定该托架为成批生产，依据表3.2灰铸铁不铸出孔直径可知零件图中减重孔直径为O30 孔不铸出；腰形孔也不须铸出。表3.2灰铸铁件不铸出孔直径（单位mm）生产批量不铸出孔直径大量生产12-15批生产15-30单件或小批生产30-50加工量确定铸件上的机械加工余量是铸件上要用机械加工的方法切去的金属层厚度。加工余量不足，会使铸件因加工表面上残存黑皮和表层缺陷而报废；加工余量太大，会增加机械 加工的工作量，且浪费金属材料，从而增加了生产成本，有时还会因截面变厚，热节变 大，使铸件晶粒粗大，力学性能降低。铸件

33、的机械加工余量可以用查表的方法确定。铸件切削加工余量等级常常和铸件尺 寸公差等级配套确定。铸件尺寸公差的代号用字母CT表示。尺寸公差等级分为16 级。托架为砂型铸造手工造型批量生生产故，依据表3.3成批和大批量生产铸件的尺寸公 差等级（摘自GB/T6414-1999）选用铸件公差等级为CT12 （GB/T 6414-1999-CT12）。表3.3成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）公差等级CT方法铸件材料. 灰铸 球墨铸 可锻铸 铜合蛉但八轻金属 锲基合钻基合钢 铁 铁 铁 金锌合金合金 金 金砂型铸造手工造型砂型铸造机器造型和壳型砂型铸造手工造型砂型铸造机器造

34、型和壳型11 14 111411141114101310139 1211-1411 14812812812810810810812812注：（1）表中所列处的公差等级时至在大批量生产、且影响铸件尺寸精度的生产因素已得到充分改进时铸 件通常能够达到的公差等级。（2）本标准还适用于本表未列出的由铸造厂和采购方之间协议商定的工艺和材料。铸件切削加工余量的代号用字母MA表示。切削加工余量等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9个等级。成批量生产的铸件加工余量等级按表3.4毛坯铸件典型的机械加工余量等级选取该托架的加工等级为F级。表3.4毛坯铸件典型的机械加工余量等级方法方法铸钢 灰铸铁要求的机械加工余量等级铸件材质球墨铸可锻铸铜合金锌合金轻金属银基合钻基合合金砂型铸造手工造MGKFHFHFHFHFHFHGKGK型砂型铸造机器造口口口厂口小口小口小口厂口厂口口心口间工l 士皿EHEGEGEGEGEGEGFHFH型和壳型托架的底面尺寸为：165x45x15,基本尺寸165mm,查表3.5铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999） CT12公差值为8,位于浇注位置的侧面，查3.6要求的铸件加工