铸造工艺课程设计长方支座铸造工艺设计本科论文.doc
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1、 湖 南 科 技 大 学课程设计报告 课程设计名称: 长方支座铸造工艺设计 学 生 姓 名: 学 院: 机电工程学院 专业及班级: 材料成型及控制工程1班 学 号: 指导教师: 2016年7月5日铸造工艺课程设计任务书 一、 任务与要求1完成产品零件图一张。(2D,3D图)2铸件铸造工艺图一张。(2D,3D图)3完成芯盒装配图一张。(2D,3D图)4完成铸型装配图一张。(2D,3D图)5. 上述四张图纸均用A3纸打印,编写设计说明书一份(1530页),并将任务书及任务图放置首页。二、 设计内容及时间分配(2周)1. 绘制产品零件图。(1天)2. 铸造工艺方案设计:确定浇注位置及分型面,确定加工
2、余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率,确定 型芯、芯头间隙尺寸。(2天)。1. 绘制铸造工艺图。(1天)3. 绘制芯盒装配图。(1天)4. 绘制铸型装配图、即合箱图。(包括流道计算共1天)5. 编制设计说明书。(4天)三、主要参考资料1. 张亮峰主编,材料成形技术基础M,高等教育出版社,2011.2. 丁根宝主编,铸造工艺学 上册 M ,机械工业出版社,1985.3. 铸造手册编委会,铸造手册:第五卷M ,机械工业出版社,1996.4. 沈其文主编, 材料成形工艺基础(第三版)M,华中科技大学出版社,2003. 设计摘要课程设计是高等院校学生在学完了大学所有科目,进行了生产实习之后的一项重要的实践
3、性教学环节。课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产实际问题的能力,使学生进一步巩固大学期间所学的有关理论知识,掌握设计方法,提高独立工作的能力,为将来从事专业技术工作打好基础。另外,这次毕业设计也是大学期间最后一项实践性教学环节。通过本次课程设计,应使学生在下述各方面得到锻炼:熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关课程中的基本理论,以及在生产实习中所学到的实践知识,正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧,工艺尺寸确定等问题,从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。目录第一章:零件简介1.1零件介绍.21.2灰铸铁.2第二章 :铸造
4、工艺方案的确定.22.1支座的生产条件、结构及技术要求.32.2支座结构的铸造工艺性.42.3造型造芯方.52.4浇注位置的确定.52. 5分型面的确定.8第三章:铸造工艺参数及砂芯设计.93. 1 工艺设计参数确定.93.1.1铸件尺寸公差.93.1.2机械加工余量.93.1.3铸造收缩率.103.1.4起模斜度.103.1.5最小铸出孔和槽.113.1.6铸件在砂型内的冷却时间.123.1.7铸件重量公差.123.1.8工艺补正量.123.1.9分型负数.123.1.10反变形量 . .12 3.1.11非加工壁厚负余量.123. 2砂芯设计.123.2.1芯头的设计.133.2.2砂芯的
5、定位结构.133.2.3压环、防压环和集砂槽芯头结构 .133.2.4芯骨设计.143.2.5砂芯的排气.143.2.6砂芯负数.14第四章: 浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计4.1浇注系统.154.1.1选择浇注系统类型.154.1.2计算浇注时间并核算金属上升速度.154.1.3计算阻流截面积.154.1.4确定浇口比.154.1.5计算内浇道截面积.154.1.6计算横浇道截面积.164.1.7计算直浇道截面积.164.1.8浇口窝的设计.174.1.9浇口杯的设计.174.2冒口的设计.184.3冷铁的设计.18.4.4出气孔的设计.18第五章 砂型铸造设备选用.195.1 造型工部
6、设备选用.195.2 制芯工部设备选用.195.3 清理工部设备选用.19第六章 设计心得.19参考文献.19 第一章:零件简介 1.1零件 支座是指用以支承容器或设备的重量,并使其固定于一定位置的支承部件。还要承受操作时的振动与地震载荷。如室外的塔器还要承受风载荷。支座的结构型式主要由容器自身的型式和支座的形状来决定,通常分为立式支座、卧式支座和球形容器支座三类。立式支座又分为悬挂式支座、支承式支座、支承式支脚,支承式支腿、裙式支座等;卧式支座分鞍式支座、圈座和支腿式支座等;球形容器支座分支柱式、裙式、半埋式和V形支承等。 12灰铸铁灰铸铁的组织和性能 组织:可看成是碳钢的基体加片状石墨。按
7、基体组织的不同灰铸铁分为三类:铁素体基体灰铸铁;铁素体一珠光体基体灰铸铁;珠光体基体灰铸铁。 力学性能:灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重,在石墨尖角处易造成应力集中,使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢,但抗压强度与钢相当,也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时,基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响,铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大,强度和硬度最低,故应用较少;珠光体基体灰铸铁的石墨片细小,有较高的强度和硬度,主要用来制造较重要铸件;铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大,性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰
8、铸铁。 其他性能:良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。 第二章 铸造工艺方案的确定21支座的生产条件、结构及技术要求产品生产性质大批量生产零件材质HT300零件的外型示意图如下图所示,支座的零件图如图2.2所示,支座的外形轮廓尺寸为260mm*160mm*170mm,主要壁厚20mm,。铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外,无其他特殊技术要求。图2.1 支座外型示意图图2.2 支座零件图 22长方支座结构的铸造工艺性 零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求,易于保证铸件品质,简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑如下几个方
9、面:铸件应有合适的壁厚,为了避免浇不到、冷隔等缺陷,铸件不应太薄。铸件结构不应造成严重的收缩阻碍,注意薄壁过渡和圆角 铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接,都应采取逐渐过渡和转变的形式,并应使用较大的圆角相连接,避免因应力集中导致裂纹缺陷。铸件内壁应薄于外壁 铸件的内壁和肋等,散热条件较差,应薄于外壁,以使内、外壁能均匀地冷却,减轻内应力和防止裂纹。壁厚力求均匀,减少肥厚部分,防止形成热节。 利于补缩和实现顺序凝固。防止铸件翘曲变形。避免浇注位置上有水平的大平面结构。 对于支座的铸造工艺性审查、分析如下:支座质量的估算经计算零件的V=0.25*3.14*(0.26*0.26*0.1+0
10、.16*0.16*0.14-0.1*0.1*0.24)约为0.006236M3.灰铸铁的密度为7.25一箱一件质量为m=V*7250=20.58kg查铸造技术与应用案例PAGE172表5.3-2得该铸件为一中型铸件。支座大批量生产的工艺出品率约为85%,可估计铸型中铁水总重量GG=20.58/85%35.621kg.支座铸件的轮廓尺寸为170mm*160mm*260mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最小壁厚查铸工实用技术手册PAGE30表2.1-1得:最小允许壁厚为45 mm。而设计支座的最小壁厚为20mm。符合要求。支座设计壁厚较为均匀,壁厚为20mm,但该处距离较短,笔者在此用明顶冒口来
11、补缩。2. 3造型,造芯方法的选择 支座的轮廓尺寸为260mm*160mm*170,铸件尺寸较小,属于中型零件且要大批量生产。采用湿型粘土砂造型灵活性大,生产率高,生产周期短,便于组织流水生产,易于实现机械化和自动化,材料成本低,节省烘干设备、燃料、电力等,还可延长砂箱使用寿命。因此,采用湿型粘土砂机器造型,模样采用木模是合理的。 在造芯用料及方法选择中,如用粘土砂制作砂芯原料成本较低,但是烘干后容易产生裂纹,容易变形。在大批量生产的条件下,由于需要提高造芯效率,且常要求砂芯具有高的尺寸精度,以增加其强度及保证铸件质量。选择使用射芯工艺生产砂芯。采用热芯盒制芯工艺热芯盒法制芯,是用液态固性树脂
12、粘结剂和催化剂制成的一种芯砂,填入加热到一定的芯盒内,贴近芯盒表面的砂芯受热,其粘结剂在很短的时间内硬化。而且只要砂芯表层有数毫米的硬壳即可自芯取出,中心部分的砂芯利用余热可自行硬化。2. 4浇注位置的确定 铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置是铸造工艺设计及铸件缺陷控制中重要的环节,关系到铸件的内在质量,铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。初步对支座对浇注位置的确定有:方案一如图2.3、方案二图2.4图2.3 浇注位置确定方案一示意图图2.4 浇注位置确定方案二示意图确定浇注位置应注意以下原则:1.铸件的重要部分应尽量置于下部2.重要加工面应朝下或直立状态3.
13、使铸件的答平面朝下,避免夹砂结疤内缺陷4.应保证铸件能充满5.应有利于铸件的补缩6.避免用吊砂,吊芯或悬臂式砂芯,便于下芯,合箱及检验对于方案一如图2.3进行综合分析如下: 铸件的内表面(如图2.3所示)为重要加工面,而该铸件较高冲击力较大,充型不平稳,容易发生飞溅,氧化和卷入气体的现象,使铸件产生砂眼,冷豆,气孔和夹渣等缺陷。对于方案二如图2.4进行综合分析如下:方案二采用底注式浇注系统是内浇道开设在型腔底部的浇注系统。其优点是金属液充型平稳,避免了金属液冲击型芯,飞溅和氧化及由此引起的铸件缺陷;型内气体易于逐渐排除,整个浇注系统充满较快。利于横浇道撇渣。铸件的重要加工面侧面位于侧立面,比较
14、光洁,产生气孔、非金属夹杂物等缺陷的可能性小。综合比较,方案二更加科学可行。2. 5分型面的确定 分型面是指两半铸型相互接触的表面。分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。初步对支座进行分型有:方案一,二,如下图所示图2.5 分型面确定方案而选择分型面时应注意一下原则:应使铸件全部或大部分置于同一半型内应尽量减少分型面的数目分型面应尽量选用平面便于下芯、合箱和检测不使砂箱过高受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度注意减轻铸件清理和机械加工量对方案三如图2.5进行综合分析如下:1.铸件位于同一半型内,这样不会因为合箱对准误差使铸件产生偏错。也不会因为合箱不严在垂直面上增加铸件
15、尺寸。砂芯全部位于下半型内。上箱易于于取出模样。此方案较之方案一与方案二更加科学可行。第三章 铸造工艺参数及砂芯设计3. 1 工艺设计参数确定 铸造工艺设计及铸件缺陷控制参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据,这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关,及与铸件的精度有密切关系,同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。工艺参数选取的准确、合适,才能保证铸件尺寸精确,使造型、制芯、下芯及合箱方便,提高生产率,降低成本。3.1.1铸件尺寸公差 铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。在两个
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