支座鑄造工藝課程設(shè)計 2

1、黃河科技學(xué)院課程設(shè)計說明書熱加工工藝課程設(shè)計 支座鑄造工藝設(shè)計 院 系： 工學(xué)院機械系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 時 間： 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書 工 學(xué)院 機 械 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 2011級 1班學(xué)號 姓名 指導(dǎo)教師 設(shè)計題目: 支座鑄造工藝設(shè)計 課程名稱: 熱加工工藝課程設(shè)計 課程設(shè)計時間： 5 月 22 日至 6 月 6 日 共 2 周課程設(shè)計工作內(nèi)容與基本要求(已知技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求、設(shè)計任務(wù)、工作計劃、所需相關(guān)資料)（紙張不夠可加頁）1、已知技術(shù)參數(shù) 圖1 支座零件圖2、設(shè)計任務(wù)與要求 1）設(shè)計任務(wù)1 選擇零件的

2、鑄型種類，并選擇零件的材料牌號。2 分析零件的結(jié)構(gòu)，找出幾種分型方案，并分別用符號標出。3 從保證質(zhì)量和簡化工藝兩方面進行分析比較，選出最佳分型方案，標出澆注位置和造型方法。 4 畫出零件的鑄造工藝圖（圖上標出最佳澆注位置與分型面位置、畫出機加工余量、起模斜度、鑄造圓角、型芯及型芯頭，圖下注明收縮量）5 繪制出鑄件圖。第16頁黃河科技學(xué)院課程設(shè)計說明書 2）設(shè)計要求1設(shè)計圖樣一律按工程制圖要求，采用手繪或機繪完成，并用三號圖紙出圖。2 按所設(shè)計內(nèi)容及相應(yīng)順序要求，認真編寫說明書（不少于3000字）。3、工作計劃 熟悉設(shè)計題目，查閱資料，做準備工作 1天確定鑄造工藝方案 1天工藝設(shè)計和工藝計算

3、2天繪制鑄件鑄造工藝圖 1天確定鑄件鑄造工藝步驟 2天編寫設(shè)計說明書 3天答辯 1天4主要參考資料熱加工工藝基礎(chǔ)、金屬成形工藝設(shè)計、機械設(shè)計手冊系主任審批意見：審批人簽名： 時 間：2013年 月 日支座鑄造工藝設(shè)計摘 要 鑄造是指將液態(tài)金屬或合金澆注到與零件尺寸、形狀相適應(yīng)的鑄型型腔里，待其冷卻凝固后獲得毛坯或零件的方法。鑄造成形是機械類零件和毛坯成形的重要工藝方法之一，尤以適合于制造內(nèi)腔和外形復(fù)雜的毛坯或零件。 本文主要分析了支座的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點確定了它的砂型鑄造工藝。支座是支撐其他零部件的重要承力零件，主要承受著徑向壓縮及軸向摩擦的作用，它具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、形狀簡單、廉價實用等特點，

4、故在機械零件的設(shè)計、加工制造中支座都起著不可替代的作用。本文設(shè)計了支座的砂型鑄造工藝，包括鑄型（型芯）及造型方法的選擇、分型面選擇和澆注位置的確定、澆注系統(tǒng)及冒口的設(shè)置、落砂清理及檢驗等。繪制了鑄件的零件圖及鑄造工藝圖。本文還對支座的鑄造質(zhì)量指標（包括加工余量、拔模斜度、收縮率及變形等）進行了分析與評估，以便于工藝更好的完善。關(guān)鍵詞：砂型鑄造，澆注，加工余量，拔模斜度，收縮率 目 錄1 緒論12支座的結(jié)構(gòu)及工藝性分析21.1鑄件的結(jié)構(gòu)分析2 1.2鑄件的尺寸分析1.3鑄件的工藝分析23支座的結(jié)構(gòu)與分析33.1支座的分析.33.2 支座的工藝分析.34支座具體設(shè)計方案步驟.44.1鑄型及方法選擇

5、.44.2分型面選擇54.3澆注位置的確定64.4鑄造工藝參數(shù)的確定74.5澆注系統(tǒng)設(shè)置84.6鑄造工藝圖繪制94.7鑄件圖繪制.115支座鑄造工藝卡12總 結(jié).13致 謝.13參考文獻14 1 緒 論鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達到相當高的水平。鑄造是指將固態(tài)金屬溶化為液態(tài)倒入特定形狀的鑄型，待其凝固成形的加工方式。被鑄金屬有：銅、鐵、鋁、錫、鉛等，普通鑄型的材料是原砂、黏土、水玻璃、樹脂及其他輔助材料。特種鑄造的鑄型包括：熔模鑄造、消失模鑄造、金屬型鑄造、陶瓷型鑄造等。（原砂包括：石

6、英砂、鎂砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、鎂橄欖石砂、蘭晶石砂、石墨砂、鐵砂等）。我國古代鑄造技術(shù)居世界先進行列。由于過長的封建社會影響了科學(xué)技術(shù)的發(fā)簪，阻滯了鑄造技術(shù)前進的步伐。心中過成立以來的50多年中，自20世紀50年代初至今，幾乎從零開始，逐步發(fā)展到現(xiàn)在這樣的規(guī)模，成績是巨大的?，F(xiàn)在鑄造在我國是一個很大的行業(yè)，產(chǎn)量居世界第二位，達年產(chǎn)1000萬-1200萬噸，廠點多大2萬多個，職工100-130萬人，其中工程技術(shù)人員約占3.5%，已經(jīng)成為了國家重要的的基礎(chǔ)工業(yè)之一。支座鑄造工藝設(shè)計的總體思路是：首先確定支座的鑄造工藝方案，分析鑄件的結(jié)構(gòu)，然后選定鑄件材料、確定鑄型（型芯）的造型（制芯）方法、確定澆注

7、位置、繪制鑄造工藝圖。重點考慮澆注位置，鑄型分型面，型芯的形狀、尺寸和數(shù)量及固定方法，加工余量，收縮率，澆注系統(tǒng)，起模斜度，冒口和冷鐵的尺寸和位置等。鑄件材料是依據(jù)支座的強度、剛度以及使用壽命、加工精度等方面的要求來選擇，本設(shè)計中支座材料選用HT150。另外，型砂和芯砂的配制和使用直接影響鑄件質(zhì)量和成本，鑄型材料選粘土砂，型芯則采用樹脂砂。采用恰當?shù)墓に嚧胧┛煽刂畦T件質(zhì)量，明顯提高生產(chǎn)率，降低成本。2支座的結(jié)構(gòu)及工藝性分析2.1支座的結(jié)構(gòu)及尺寸分析支座是機械工程中最為常用的一種零件，其工作環(huán)境也相對比較復(fù)雜，可能受到各種力的的作用，在這些力中對支座影響最大的是收到了軸向的壓縮作用，為了防止其受

8、到這些因素而發(fā)生裂紋或破壞，我們在選擇材料進行澆注加工時尤為注意選擇能使在工作過程中不至于受壓破壞。而鑄造件在鑄造的時候必須嚴格按照鑄造工藝手冊中正確的操作方式對支座零件進行有效的鑄造操作使其能有效的符合我實用時的標準，是經(jīng)濟性實用性大大的提升。對于要求更高的支座可通過對其相應(yīng)的處理使其得更好的力學(xué)性能。同時用鑄件做零件毛坯可以減少用材，和二次切削所浪費的材料，不僅節(jié)約材料也大大的提高了經(jīng)濟性。合理的鑄件結(jié)構(gòu)是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的前提，也是簡化鑄造工藝、提高生產(chǎn)率和降低成本的根本保證。需要鑄造的零件的結(jié)構(gòu)不僅要滿足工作性能和力學(xué)性能的要求，同時還應(yīng)該滿足鑄造工藝、方法和砂型鑄造性能的基本要求，還能在

9、很小改動下使鑄件結(jié)構(gòu)與這些要求相適應(yīng)，力求工藝簡單，能夠經(jīng)濟、迅速的生產(chǎn)出合格的鑄件。鑄件具有以下幾個優(yōu)越性：1）可以制成形狀復(fù)雜的，特別是復(fù)雜內(nèi)嵌的毛坯、2）由于是直接用液態(tài)金屬澆注形成的形狀復(fù)雜各異的鑄件。此機架鑄件以中心軸為對稱軸有一個尺寸為50mm的空心圓柱，長為200mm。兩邊有兩個凸臺，每個凸臺中都有一個尺寸我15的空心圓柱，此兩空心圓柱線間的距離為145mm。凸臺高30mm，表面粗糙度為12.5.支架為120mm，下底面表面粗糙度為12.5，上頂面表面粗糙度為6.3，支架大圓為80mm。 鑄件的特點是通過制作出各種形狀復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)材料模型，然后融化金屬材料對模型進行系統(tǒng)性的澆注

10、，然后冷卻、凝固從而獲得所需的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特點的毛坯、零件。這樣所得的鑄件具有穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)性強，經(jīng)濟性好等特點。鑄造方法可分為：砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等，其中砂型鑄造是最為常見的也是最基本的工藝方法，它適用于各種形狀、大小、批量及各種合金鑄件的生產(chǎn)。掌握砂型鑄造是合理選擇鑄造方法和正確設(shè)計鑄件的基礎(chǔ)。確定好鑄造方式后還要對其進行造型及造芯的選擇等，其中造型的方法包含了：砂箱造型、劈箱造型、疊箱造型、刮板造芯等。在制定工藝方案之前，對熟悉圖樣和鑄件的使用要求，掌握實際生產(chǎn)的現(xiàn)有條件，以圖樣技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和使用信息為依據(jù)，分析鑄件結(jié)構(gòu)，選擇鑄型種類、確定

11、造型和造芯的方法等，以便為鑄造工藝的擬定奠定基礎(chǔ)。2.2支座的工藝分析根據(jù)支座的工作條件，綜合考慮支座的結(jié)構(gòu)及其在經(jīng)濟性、工藝性和使用性等方面的要求，對支座的工藝性進行深入的分析。支座零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性是指零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，易于保證鑄件品質(zhì)，簡化鑄件工藝過程和降低成本。審查、分析應(yīng)考慮如下幾個方面：（1）鑄件應(yīng)有合壁厚，為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應(yīng)太??；（2）鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴重的收縮阻礙，注意薄壁過渡和圓角 鑄件薄厚壁的相接拐彎等厚度的壁與壁的各種交接，都應(yīng)采取逐漸過渡和轉(zhuǎn)變的形式，并應(yīng)使用較大的圓角相連接，避免因應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋缺陷；（3）鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁，鑄件的

12、內(nèi)壁和肋等，散熱條件較差，應(yīng)薄于外壁，以使內(nèi)、外壁能均勻地冷卻，減輕內(nèi)應(yīng)力和防止裂； （4）壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)； （5）利于補縮和實現(xiàn)順序凝固；（6）防止鑄件翹曲變形；（7）避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。 3支座鑄造工藝方案設(shè)計3.1鑄型及造型方法的選擇 圖3.1 支座三維圖（外形圖） 支座零件具有支座底平面、緊固孔、與支座底平面相垂直的支承孔及支承孔兩端面等。支座的外形圖如圖3.1 所示，支座的零件圖如圖3.2所示，支座的外形輪廓尺寸為200mm*110mm*120mm，主要壁厚26mm，最小壁厚15mm，為一小型鑄件；鑄件除滿足幾何尺寸精度及材質(zhì)方面的要求外，無其

13、他特殊技術(shù)要求. 支座零件具有內(nèi)腔、小空、圓角、凸臺、以及錐角，形狀復(fù)雜，其表面無特殊要求。零件的最大輪廓尺寸為200mm，零件較復(fù)雜，應(yīng)選砂型鑄造成型，采用單件小批量生產(chǎn)。中小型鑄件盡量選擇濕型，因此鑄件的鑄型種類為濕砂型鑄造。由于支座零件為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)件，產(chǎn)品生產(chǎn)性質(zhì)適合于做批量生產(chǎn)。零件材料選用HT150.圖3.2 支座的零件圖3.2分型面的選擇 分型面的選擇應(yīng)遵循以下幾點： （1）應(yīng)使鑄件全部或大部分位于同一砂型內(nèi)，或使主要加工面與加工的基準面處于同一砂型中，以防錯型，保證鑄件尺寸精度，便于造型和合型操作。若鑄件的加工面很多，又不可能都與基準面放在分型面的同一側(cè)時，則應(yīng)使加工基準面與大部

14、分加工面處在分型面的同一側(cè)。 （2）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量，最好只有一個分型面。這樣可簡化操作過程，提高鑄件精度 (因多一個分型面，鑄型就增加一些誤差) （3）應(yīng)盡量使型腔和主要型芯處于下型，以便于造型，下芯，合型及檢驗型腔尺寸。但下型的型腔不宜過深，并避免使用吊芯和大的吊砂。 （4）應(yīng)盡量選用平直面作分型面，少用曲面，以簡化制模和造型工藝。 （5）應(yīng)盡量減少型芯和活塊的數(shù)量，以簡化制模、造型、合型等工序。 （6）分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處，以保證從鑄型中取出模樣，而不損壞鑄型。具體選擇鑄件分型面時，為保證鑄件質(zhì)量，應(yīng)盡量避免合型后翻轉(zhuǎn)砂型。一般應(yīng)首先確定澆注位置，再考慮、分型面。對于質(zhì)量要

15、求不高的鑄件，應(yīng)先選擇能使工藝簡化的分型面，而澆注位置的選擇則處于次要地位。本設(shè)計選擇分型面主要考慮使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi)，并盡量減少分型面的數(shù)目，且分型面應(yīng)盡量選用平面，以便于下芯、合箱和檢測，不使砂箱過高，受力件的分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件結(jié)構(gòu)強度，注意減輕鑄件清理和機械加工量。綜合所述，支座鑄件的分型面選擇如圖3.3所示。 圖3.3支座的分型面3.3澆注位置的確定澆注位置確定應(yīng)符合鑄件凝固方式，保證鑄型充填及鑄件質(zhì)量，而盡量置于有理部位，因此講支撐臺水平澆注，可使兩端加工面處于側(cè)立位置，以利于保證鑄件質(zhì)量及精度，并利于型芯穩(wěn)固、排氣落砂和檢驗。鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所

16、處的狀態(tài)和位置。確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，鑄件的尺寸精度及造型工藝過程的難易程度。澆注位置的確定遵循下列原則： （1）鑄件的重要部分應(yīng)盡量置于下部； （2）重要加工面應(yīng)朝下或直立狀態(tài)； （3）使鑄件的答平面朝下，避免夾砂結(jié)疤內(nèi)缺陷； （4）應(yīng)保證鑄件能充滿； （5）應(yīng)有利于鑄件的補縮； （6）避免用吊砂，吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯，合箱及檢驗。綜合以上的分析， 選擇圖3.4所示的澆注位置。 圖3.4 澆注位置3.4鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝設(shè)計參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計時需要確定的某些數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與模樣及芯盒尺寸有關(guān)，及與鑄件的精度有密切關(guān)系，同時

17、也與造型、制芯、下芯及合箱的工藝過程有關(guān)。這些工藝數(shù)據(jù)主要是指加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、最小鑄出孔、型芯頭尺寸、鑄造圓角等。工藝參數(shù)選取的準確、合適，才能保證鑄件尺寸精確，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生產(chǎn)率，降低成本。支座的尺寸公差為CT812級，取CT9級。支座的輪廓尺寸為200mm*110mm*100mm，由鑄造工藝設(shè)計得：支座尺寸公差數(shù)值為2.5mm。 表1為鑄件的基本尺寸及尺寸公差數(shù)值，另外在機械加工余量方面也應(yīng)該認真考慮。機械加工余量是鑄件為了保證其加工面尺寸和零件精度，應(yīng)有加工余量，即在鑄件工藝設(shè)計時預(yù)先增加的，而后在機械加工時又被切去的金屬層厚度。支座為砂型鑄造機器造

18、型大批量生產(chǎn)，支座的加工余量為EG級，取G級。支座的輪廓尺寸為160mm*135mm*100mm，支座加工余量數(shù)值為2.2mm，取2mm。在鑄造收縮率方面，鑄造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示：=（L1-L2）/L1*100；為鑄造收縮率；L1為模樣長度；L2為鑄件長度；支座的受阻收縮率為0.9。 3.5澆注系統(tǒng)設(shè)置澆注系統(tǒng)是鑄型中引導(dǎo)液體金屬進入型腔的通道，它由澆口杯，直澆道，橫澆道和內(nèi)澆道組成。澆注系統(tǒng)分為封閉式澆注系統(tǒng)，開放式澆注系統(tǒng)，半封閉式澆注系統(tǒng)和封閉-開放式澆注系統(tǒng)。支座就是采用濕型的鑄件小件，所以選擇封閉式澆注系統(tǒng)。支座結(jié)構(gòu)較為簡單且是小型件

19、，每個鑄件上只用一個內(nèi)澆道。內(nèi)澆道開，支座的澆注順序為由下至上凝固，這樣有利于支座的重要部分先凝固并得到補縮，如此內(nèi)澆道則設(shè)置在底部側(cè)面引入金屬液，如圖3.5 所示。 圖3.5 澆注系統(tǒng)分布3.6鑄造工藝圖繪制鑄造工藝圖是在零件圖上以規(guī)定的紅、藍等色符號表示鑄造工藝內(nèi)容所得到的圖形，如圖3.6所示。實際生活中使用的鑄造工藝圖，大多將分型線、加工余量、澆注系統(tǒng)等均用紅線表示，且分型線的兩側(cè)用紅線標出“上”、“下”字樣以表示上、下型位置。其主要內(nèi)容包括：澆注位置、分型面、鑄造工藝參數(shù)（機械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率、芯頭等）。鑄造工藝圖是指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)的技術(shù)文件，也是驗收鑄件的主要依據(jù)。

20、圖3.6支座鑄造工藝圖3.7鑄件圖的繪制鑄件圖反映了鑄件實際形狀、尺寸和技術(shù)要求，是鑄造生產(chǎn)鑄件檢驗與驗收的主要依據(jù)。支座的鑄件圖如圖3.7所示。圖3.7 支座鑄件圖 4支座鑄造工藝卡 支座鑄造工藝卡如表4.1所示。 表4.1 支座鑄造工藝卡鑄件名稱材料牌號生產(chǎn)類型毛坯質(zhì)量平均壁厚零件圖支座灰鑄鐵單件7.2Kg15mm造型造型方法砂型鑄造砂箱內(nèi)部尺寸/mm規(guī)格長寬高緊固方法上箱240mm150mm110mm壓鐵緊固600Kg下箱240mm150mm110mm砂型烘干烘干溫度/C烘干時間/h方法50015烘干爐澆冒口尺寸/mm澆道數(shù)量長寬高截面積橫澆道322235950mm內(nèi)澆道24211025

21、5 mm澆注工藝規(guī)范出爐溫度/C澆注溫度/C澆注溫度/C冷卻時間/h1400125030-5024熱處理工藝加熱5-7h至850攝氏度左右，保溫均熱3-5小時。爐溫冷至400-500度出爐空冷 總 結(jié) 為期兩周的熱加工工藝設(shè)計已近尾聲，在整個設(shè)計過程中，我學(xué)到了很多。從剛開始對制造工藝只有一點感性認識到現(xiàn)在已熟悉鑄造工藝的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，并能對工件的鑄造工藝方案進行設(shè)計，同時對鑄造工藝流程也比較清楚了。在設(shè)計時，要用到許多基礎(chǔ)理論，由于有些知識已經(jīng)遺忘，所以我們又重新復(fù)習(xí)了 以前的知識。一開始對本課題的設(shè)計任務(wù)有了大致的了解，并也有了設(shè)計的感覺。同時，由于設(shè)計的需要，查閱并收集了大量關(guān)于機械制造方面的