箱体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箱体工艺课程设计学院年级专业学生姓名学号指导教师2.4浇注位置的确定浇注位置的确定在造型方法选择之后,是铸造工艺设计中重要的环节。浇注位置的 确定能够控制铸件凝固。浇注时能够实现顺序凝固的铸件一般都是致密的铸件。具有变 形小、内应力小、金相组织较均匀等优点。这样还能节约金属,减少热烈倾向。浇注位 置还应该与盒型位置、逐渐冷却位置一致。在浇注时应该让铸件的重要面位于下方,比 较宽尺寸比较大的面也要置于下方。这样就够能避免盒型或浇注后还需要翻转铸型的工 作。因为盒型、浇注后翻转不仅会增加劳动量,还会容易引起砂芯移位、掉砂等缺陷。浇注位置的选择原则:1)铸件的重要部分应
2、尽量置于下部2)重要加工面应朝下或呈直立状态3)使铸件的大平面朝下,避免夹砂结疤类缺陷.4)应有利于铸件的补缩(厚壁朝上)5)保证铸件能充满(厚壁朝上)6)避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯,便于下芯、合箱及检验7)应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致根据箱体的结构特点和选用原则设计浇注位置方案,如图2-5所示。3设计说明3.1铸造工艺参数的确定铸件尺寸公差铸件的上偏差与下偏差之差的绝对值为尺寸公差。通过表3-1和表3-2得出箱体铸件的尺寸公差等级为13,尺寸公差数值为5mm。表34小批生产铸件的尺寸公差等级造型材料铸钢干、湿型砂13 15自硬砂12 14合金种类灰铸铁机械加工余量公差尺寸等级
3、CT灰铸铁13 1511 13球墨铸铁13 1511 13表32铸件尺寸公差数值(mm)铸件轮廓尺寸200可锻铸铁13 1511 13200400400800800125012502000810在铸件浇注完成后可以选择用机械加工的方法来对铸件进行精加工,让铸件表面更光滑,精度更高。但是加工会使铸件上一些金属被切削减掉,所示要为铸件设计加工余量。由表3-3和表3-4所示,该铸件的机械加工余量由表3-5所示。表3-3小批生产的铸件机械加工余量等造型材料加工余量等级铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁干、湿型砂13-15自硬砂12-1411-1311-1311-13表34铸件机械加工余量的选择(mm)部位加工
4、余量等级加工余量数值/(mm)顶部HH7.5小双个一侧J7.5轴孔大J9.0单个一侧J7.5底槽J7.5起模斜度平行于起模方向在模样或芯盒壁上要设计一个斜度,这个斜度可以使模样从铸型或 型芯盒中很容易就取出来,这种斜度被称为起模斜度。该铸件选用金属模样由表3-6所示 起模斜度为a=030 a=3.6mmo表3-6粘土砂造型模样外表面的起模斜度Z起模斜度W测量面高度H金属模样、塑料模样木模样(mm)aa (mm)aa(mm)1040l50r1.42。051.64010005091.60551.61001600351.6040r2.0160-2500302.2035z2.6250-400030r3
5、.60354.23.L4铸造收缩率铸造工艺设计时铸造收缩率K可以决定模样和芯盒的尺寸,所以要正确的选择铸件收缩率,铸造收缩率K的定义如公式3-1所示:K=LmLj XWO%(3-1)Lj式中K铸造收缩率;Lm一模样主要工作面的尺寸;Lj铸件尺寸。表37砂型铸造普通合金铸造收缩率合金收缩率()模样尺寸自由收缩受阻收缩1/mm结构形式收缩率(%)0.91220无芯1.040.830.69灰铸铁:中小1.0型件中大型件0.9特大型件0.8铸件属于中型铸件,所以箱体的铸造自由收缩为1.0%,受阻收缩为0.9%。最小铸出孔及槽在铸造零件的过程中,过于小的孔和槽时不需要铸出来的,铸出过小的孔和槽会导 致壁
6、厚过薄等问题,加大了铸造工艺的难度,所以过小的孔和槽在铸件成型后会选择更 加便捷经济的加工方式,不同零件最小铸出孔和槽的尺寸如表3-8和表3-9铸出槽尺寸为 所示。该零件为灰铸铁小批量生产零件,最小铸出孔直径尺寸为3050mm,最小铸出槽 长为20mm宽为10mm。所以零件侧面的固定定位槽及槽内2个孔,轴孔凸台的孔,顶部凸台的孔6孔,底 面的四个孔均不需要铸出。如图3-1所示。表3-7铸件的最小铸出孔尺寸(mm)生产批量最小铸出孔直径灰铸铁件铸钢件大量生产1215成批生产15303050单件、小批生产305050表38铸件最小铸出槽尺寸(mm)最小铸出槽尺寸灰铸铁件铸钢件图3-1铸件不铸出孔与
7、槽示意图3.2砂芯的设计在设计箱体的砂芯时要考虑下芯是否方便,在使用砂芯浇注过后的铸件内腔尺寸精 度要高,铸件的壁厚不能过薄也不能过厚,且在箱体铸件的铸造过程还不能让铸件产生 铸造缺陷,影响铸件的性能。所以根据以上箱体设计了5个单独的砂芯,一个时位于型 腔内部的砂芯,另4个在箱体的侧面用来铸出箱体四个侧面。箱体砂芯的示意图如图3-2 所示。根据分型面、浇注位置的确定和箱体的内部结构在箱体中间空腔设计垂直砂芯,砂 芯最大的水平尺寸为(p356mmx(p295mm。箱体的砂芯的芯头,根据表3-9查到下芯头高度 为 40-50mm,集砂槽:e:3mm f:4mmo表39垂直芯头的下芯头高度h当D或者
8、(A+B) /2为下列数值时的高度h100-16016025025040040063063010002532530 303503033035 354053543540 354003543545 405055065060 506006070 607063- 100- 160-10016025025-4 40-6630 100250400100 0164006300004043035_5 一一405 4063540_00455 506 607 4050505506 607 658 4555000607 658 708 5565005658 709 801 60700000IXX X【XXX XX
9、XXXJ图3-2铸件砂芯示意图依据表3-10,设计下芯头斜度为7。根据表3-11确定中间垂直砂芯间隙为S=l。根据表3-11确定悬臂芯头长度li:60mm b:70mm 70mm。芯头高 度h表310垂直芯头的斜度a用a/h表用角度a5060708090100 120 150示斜度时 表示时下芯头 45678910131/105表3-11垂直芯头与芯座之间的间隙SD 或(A+B) /25051100101-150151-200201300301-400401-500501-700701-10001001-1500湿型0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.5干型0.51.01
10、.51.52.02.53.03.54.05.0自硬 砂型0.5111122334铸造 种类表3-12悬臂芯AL12003002002002002002202502503003004设计说明铸型中能够使液态金属流入型腔的通道被称作浇注系统。浇注系统的主要作用是使 型腔与浇包连接在一起,使液态金属能够稳定地导入。浇注系统还有阻渣、排气、保证 充型的速度和调节铸件温度场的作用。“浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道、直浇道窝 和内浇道等部分组成”。4.1 浇注系统类型的选择“浇注系统有三个基本类型,封闭式浇注系统、开放式浇注系统和半封闭式浇注系 统”。通常情况下会优先采用封闭式浇注系统,该零件的浇注系统
11、也选择封闭式浇注系 统。内浇口总截面积最小的浇注方式就是封闭式浇注系统。选择这种浇注系统在浇注的 时候可以让金属液很快的就充满型腔,这样在浇注过程中就不会使型腔中进入气体,可 以节约金属液的使用。在金属液快速充满型腔的时候还能够减少夹杂物和一些熔渣等废 料进入型腔,这样就能够减少铸造缺陷。内浇道在铸件的不同位置还被称为不同的浇注 类型,在顶部浇注就是顶注式,在底部浇注就是底注式、在铸件的中部浇注就是中注 式。箱体的浇注位置选在铸件的顶部,金属液会从铸件的顶部流入铸件的型腔。从顶部 浇注需要设计的浇注系统相对来说比较简单,而且后期的清理也很方便,还能够减少浇 注时金属液的使用量。所以箱体最终选用
12、封闭浇注系统、顶部浇注式。查表4-1浇注系统 各单元断面比例及其应用,因为该铸件为中型灰铁件砂型铸件,所以选择浇注系统的断 面比关系为式子4-1所示:E4: EA横:EA直L15(4-1)表4-1浇注系统各单元断面比例及其应用4直截面比例%横4内应用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1.151.1 1中、小型灰铸铁件砂型铸造浇注时间的确定想要确定浇注时间就要先充分了解铸件的结构、合金和铸型,浇注时间的长短会对 铸件的质量产生很大的影响,所以要根据铸件结构、合金和铸型来选择时间。而且前期 铸件的材料、浇注系统等很多工艺都已经确定,这些确定后浇注时间就有一定合理的范
13、 围,要在合理的范围来选择浇注时间。近些年来在灰铸铁铸件铸造工艺中大多使用快浇 注。箱体选用的材料是灰铸铁,这种材料在选择快浇注是能通过材料的共晶膨胀来达到 为铸件消除或减少缩孔、缩松等铸造缺陷。快浇注因为浇注时间短所以在砂型表面的工 作时间也短,这样就能够减少夹砂缺陷。根据计算该零件的质量约为55kg,该零件是单 件小批量生产零件,浇冒口重量占箱体铸件重量的比例为10%,浇冒口重量约为为5kg, 所以该零件的浇注重量为60kg,铸件重量小于10000kg的铸件浇注时间的计算公式如公 式4-2所示:(4-2)t = AG式中t浇注时间(s);G铸件或金属液总重量(kg);A、n系数,A=3.7
14、, n=0.38根据式子计算出该铸件的浇注时间大约为16so浇注系统尺寸的设计箱体铸件质量为55Kg (由于铸件材料密度取值偏大一些,实际生产中铸件质量会偏 小),初步选浇口杯高20mm。想要确定浇注系统尺寸就要先确定最小截面面积,然后按 各组元截面比例也就是浇口比来确定其他部分的截面面积,浇注系统的断面比关系如公 式4-1所示,内浇道截面计算公式如下:mA 内 pM2gHp(4-3)式中N内内浇道截面积(cn?);m通过内浇道的液态金属质量(kg );t充填型腔的总时间(s);p金属液密度(g/cn?);充填全部型腔时,流量系数,灰铁0.450.55;hP平均静压力头(cm)。箱体的浇注系统
15、设计是由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道4个部分的组成的,适 用于计算4单元系统的平均静压头的公式如下所示:%,十片国/(4一4)式中ki直浇道截面积与横浇道截面积之比;k2直浇道截面积与内浇道截面积之比;该铸件设计2个内浇道,两侧浇注,在箱体的两侧各布置一个内浇道,在其中间布 置一个内浇道,每个内浇道断面面积为2.25cm2,查表4-3内浇道尺寸可得出a=23mm, b=21mm, c=10mmo通过式子4-1计算横浇道断面ZA横面积为4.95cm2,因为在该铸件中横浇道在直浇道 两侧布置,横浇道尺寸为:a=24mm, b=16mm, c=25mmo直浇道断面面积为直目录1前言11.1 本设计
16、的目的、意义11.1.1 本设计的目的11.1.2 本设计的意义11.2 本设计的技术要求11.3 本课题的发展现状21.4 本领域存在的问题21.5 本设计拟解决的关键问题22设计方案32.1 箱体的铸造工艺性32.1.1 铸造工艺学性分析32.2 铸造工艺42.3 分型面的确定52.4 浇注位置的确定73设计说明83.1 铸造工艺参数的确定83.1.1 铸件尺寸公差83.1.2 机械加工余量83.1.3 起模斜度93.1.4 铸造收缩率93.1.5 最小铸出孔及槽103.2 砂芯的设计114设计说明144.1 浇注系统类型的选择144.2 浇注时间的确定154.3 浇注系统尺寸的设计164
17、.4 冒口194.5 顶注式浇注系统设计校核194.5.1 型内液面上升速度195铸造工艺设备设计215.1模板的设计21=5.175cm2,直浇道设计为圆柱形,参考表4-4,计算直浇道直径为25mm。三个浇道的小意图如图4-1所不。表43内浇道尺寸内浇道断面积III1dIVIVRabcabcabcabcda11.218147.5121011106151610712.516.521.52018814111211717181181418.531.82119916121312818201291520.542.223211()17131513192022149172352.625231117.513
18、.5171392424151018.524.563.0282412181419141026271611202673.4322512191520151028281712212884.03830122115221610303018132230.594.54036122216241711323020142432.5内VI/cm21#14XXX XX X,/A-A4-1浇道示意图勿内蠲 直趟直浇道b表44横浇道、直浇道尺寸横浇道序号断面积a/mb/mc/ma/mmb/mc/m序号断面积AD/mmA福/。加mmmmm横/cn?11.0119101810611.801522.01510162013823.
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