課程設(shè)計(jì)報(bào)告懸臂支架鑄造工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、ixxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 懸臂支架鑄造工藝設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名：名： xxxxxxxxxxxxxxx 學(xué)學(xué) 院：院： xxxxxxxxxxxxx 專(zhuān)專(zhuān)業(yè)業(yè)及及班班級(jí)級(jí) ： xxxxxxxxxxxxxx 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： xxxxxxxx 指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師 ： xxxxx xxxxxxxxxxxxxxx湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）ii摘要摘要鑄造生產(chǎn)通常是指用熔融的合金材料制作產(chǎn)品的方法，將液態(tài)合金注人預(yù)先制備好的鑄型中使之冷卻、凝固，而獲得毛坯或零件，這種制造過(guò)程稱(chēng)為鑄造生產(chǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)鑄

2、造，所鑄出的產(chǎn)品稱(chēng)為鑄件。大多數(shù)鑄件作為毛坯，需要經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后才能成為各種機(jī)器零件；有的鑄件當(dāng)達(dá)到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求時(shí)，可作為成品或零件直接應(yīng)用。本課程設(shè)計(jì)是為了獲得 zg270-500 懸臂支架的合理鑄造工藝設(shè)計(jì)方案，初步設(shè)計(jì)懸臂支架的鑄造工藝方案，包括選擇鑄件的澆注位置及分型面，確定型芯的數(shù)量、定位方式、下芯順序、芯頭形狀及尺寸，確定工藝參數(shù)（如機(jī)械加工余量、起模斜度、鑄造圓角級(jí)收縮率等）以及澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵的形狀和尺寸及在砂型中的布置等，通過(guò) pro/e 進(jìn)行仿真，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，鑄造工藝方案的合理性，然后將所確定的工藝方案用文字和鑄造工藝符號(hào)在 cad 零件圖上

3、表示出來(lái)，繪制鑄造工藝圖。關(guān)鍵詞：鑄造工藝設(shè)計(jì)，懸臂支架，關(guān)鍵詞：鑄造工藝設(shè)計(jì)，懸臂支架，creo，cad。湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）iiiusually refers to using the molten alloy casting production material products, the method of the liquid alloy preparation beforehand good mold in injection cooling and solidification, and blank or parts, the manufacturing proc

4、ess is referred to as casting production, referred to as casting, casting out products are referred to as casting.as most of the casting blank, need after mechanical processing can be all kinds of machine parts;some castings when to use the dimensional accuracy and surface roughness requirements, ca

5、n be directly applied as finished products or parts.this course is designed to obtain reasonable zg270-500 cantilever casting process design, preliminary design of cantilever casting process, including selection of casting pouring position and parting surface, determine the number of cores, position

6、ing way, the core order, core head shape and size, determine the process parameters (such as machining allowance, mould level angle, casting the rounded shrinkage rate, etc.) and the pouring system, riser and chill the shape and size and arrangement in the sand mold, etc, through the creo simulation

7、, according to the result of simulation is analyzed, the rationality of the casting process, then determine the processing plan in words and casting process representation in the cad drawing, mapping the casting process.keywords: casting process design; cantilever; creo; cad.湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）iv目錄目錄第

8、一章第一章 零件簡(jiǎn)介零件簡(jiǎn)介.11.1零件介紹.11.2最大尺寸.11.3鑄件材料及性能.1第二章第二章 確定鑄造工藝方案確定鑄造工藝方案.22.1造型方法與鑄型種類(lèi)的選擇 .22.1.1造型的選擇.22.1.2型砂的選擇.22.2澆注位置及分型面的確定 .22.2.1分型面的選擇.22.2.2澆注位置的選擇.3第三章第三章 鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì)鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì).53.1加工余量的選擇.53.2鑄件孔是否鑄出的確定 .63.3起模斜度的確定.63.4鑄造圓角的確定.73.5鑄造收縮率的確定.83.6活塊的確定.8第四章第四章 造型方法設(shè)計(jì)造型方法設(shè)計(jì).94.1型芯的設(shè)計(jì).94.1.1空心支座型芯.

9、104.1.2空心軸套型芯.114.2活塊設(shè)計(jì).13第五章第五章 木模的設(shè)計(jì)木模的設(shè)計(jì).14第六章第六章 澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)計(jì).166.1澆注系統(tǒng)選擇.166.2冒口的計(jì)算與選擇.16第七章第七章 鑄型裝配圖設(shè)計(jì)鑄型裝配圖設(shè)計(jì).18設(shè)計(jì)體會(huì)設(shè)計(jì)體會(huì).21參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).22 湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）1第一章第一章 零件簡(jiǎn)介零件簡(jiǎn)介1.1 零件介紹零件介紹懸臂支架的作用支架是起支撐作用的構(gòu)架,承受較大的力,也具有定位作用,使零件之間保持正確的位置。圖 1.1 零件 3d1.2 最大尺寸最大尺寸零件最大尺寸 350mm，屬于小型鑄件，基本壁厚 20mm，有四個(gè)直徑 20

10、mm 的孔，可采用機(jī)加工方法得到，不鑄造出。有一個(gè)內(nèi)凹空腔。1.3 鑄件材料及性能鑄件材料及性能材料為 zg270.500,中碳鑄鋼，抗拉強(qiáng)度 500mpa。湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）2第二章第二章確定鑄造工藝方案確定鑄造工藝方案鑄件生產(chǎn)的主要步驟就是根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征、材質(zhì)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等因素確定鑄造工藝方案。其具體內(nèi)容包括：選擇鑄件的澆注位置及分型面，確定型芯的數(shù)量、定位方式、下芯順序、芯頭形狀及尺寸，確定工藝參數(shù)（如機(jī)械加工余量、起模斜度、鑄造圓角級(jí)收縮率等）以及澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵的形狀和尺寸及在砂型中的布置等，然后將所確定的工藝方案用文字和鑄造工藝符號(hào)在零件圖

11、上表示出來(lái)，繪制鑄造工藝圖。造型方法與鑄型種類(lèi)的選擇造型方法與鑄型種類(lèi)的選擇2.1.1 造型的選擇造型的選擇因設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求選擇手工造型2.1.2 型砂的選擇型砂的選擇鑄鋼用的型砂和泥心砂，其主要的組成部分是石英砂和耐火粘土。作為造型材料的沙子性質(zhì)，由砂粒形狀和大小，氧化硅的含量，以及沙子中存在的各種混合物來(lái)確定。該鑄件型砂選用瘦沙（粘土含量 210%）來(lái)代替石英砂。在濕模造型時(shí)，小型和中小型鋼鑄件泥心砂可以采用小顆粒的半肥沙（粘土含量 1020%）作為附加物加入石英砂中。加入的耐火粘土，其工藝試樣的抗壓強(qiáng)度應(yīng)為0.50.6kg/mm2。耐火粘土應(yīng)該是白色或者淡灰色的，不應(yīng)有可被肉眼看出的混雜

12、物，如砂子、礦石、石灰等。碎粘土所含水分不應(yīng)超過(guò) 2%。 造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯，前者用于造各種形狀、尺寸和批量的砂芯，后者用于造單件小批量生產(chǎn)，形狀簡(jiǎn)單或回轉(zhuǎn)體砂芯。2.2 澆注位置及分型面的確定澆注位置及分型面的確定2.2.1 分型面的選擇分型面的選擇定義：分型面是指鑄型之間的結(jié)合面。鑄型分型面選擇的正確與否是鑄造工藝合理性的關(guān)鍵之一。若選擇不當(dāng)，不僅影響鑄件質(zhì)量，而且還將使制模、湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）3造型、造芯、合型或清理，甚至機(jī)械 加工等工序復(fù)雜化。分型面的選擇主要以經(jīng)濟(jì)性為出發(fā)點(diǎn)，即在保證質(zhì)量的前提下，盡量簡(jiǎn)化工藝過(guò)程、降低生產(chǎn)成本。一般原則：1.盡量把分型

13、面開(kāi)在鑄件的最大平面上，便于起模；2.減少分型面和活塊的數(shù)量；3.重要加工面應(yīng)位于同一型腔中；4.盡量采用平直的分型面，不要是曲面、折面；5.減少型芯數(shù)量，同時(shí)注意下芯、合型及檢驗(yàn)的方便；6.便于澆冒口設(shè)置，型芯的安放和固定；7.避免在機(jī)加工平面設(shè)置分型面。綜合以上原則，有以下方案。方案（1）鑄件呈豎直狀態(tài)，其零件的冶金質(zhì)量及尺寸精度要求較好，但不易造型，需采用圖示的三箱造型工藝；方案（2）鑄件呈水平狀態(tài)，且上下沙箱高度一致，造型方便適合于大批量流水生產(chǎn)作業(yè)，但需要改進(jìn)型砂配比，加強(qiáng)撇渣等工藝措施來(lái)保證鑄件質(zhì)量。根據(jù)生產(chǎn)方式，和生產(chǎn)的批量，選擇方案二。2.2.2澆注位置的選擇澆注位置的選擇鑄件

14、的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在型腔中的位置。澆注位置的選擇取決于合金種類(lèi)、鑄件結(jié)構(gòu)和輪廓尺寸、鑄件表面質(zhì)量要求以及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。選湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4擇鑄件澆注位置時(shí)，主要以保證鑄件質(zhì)量為前提，同時(shí)做到簡(jiǎn)化造型和澆注工藝，確定鑄件澆注位置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.重要加工面應(yīng)超下或呈直立狀態(tài)；2.鑄件的大平面應(yīng)朝下；3.應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮；4.應(yīng)保證鑄件有良好的液態(tài)金屬導(dǎo)入位置，保證鑄件能充滿；5.應(yīng)盡量少用或不用砂芯。綜上所述，懸臂支架鑄件采用中注式澆注系統(tǒng)，澆注位置的選擇如下圖所示：1.澆口杯 2.冒口 3.直澆道 4.內(nèi)澆道 5.橫澆道 6.鑄件圖 2.1 澆注示意圖湖南科技

15、大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5第三章第三章 鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì)鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì)確定鑄造工藝參數(shù)必須以零件尺寸為依據(jù)，零件的詳細(xì)尺寸如圖所示。圖 3.1 零件尺寸加工余量的選擇加工余量的選擇該槽輪為成批、大量生產(chǎn)，可采用機(jī)器造型及造芯，但本次課程設(shè)計(jì)則全采用手工造型和造芯。根據(jù)參考文獻(xiàn)2 p189 表 9.4 可知查得尺寸公差等級(jí) ct 應(yīng)為1114 級(jí)，選 11 級(jí)，加工余量等級(jí)為 gk 級(jí)，rma 選 h。由課程設(shè)計(jì)題目知最大尺寸為 350mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)2 p189 表 9.3 查得尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量（rma） ，并由確定加工余量中鑄件頂面（相對(duì)于澆注位置）的加工余量應(yīng)比底、

16、側(cè)面加工余量大?？椎募庸び嗔颗c頂面的等級(jí)相同。一般情況下，頂面加工湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6余量應(yīng)按照 ct11 級(jí)、rma-h 級(jí)；底面、側(cè)面的加工余量為 ct9 級(jí)、rma-g 級(jí)。則頂面的加工余量取 5mm,底面和側(cè)面的加工余量取 3.5mm。結(jié)論：頂面的加工余量取 5mm，側(cè)面的加工余量取 3.5mm，底面的加工余量取3.5mm。加工余量如圖 3.2。 圖 3.2 加工余量圖3.2 鑄件孔是否鑄出的確定鑄件孔是否鑄出的確定因?yàn)樵撹T件材料是 zg270.500，成批生產(chǎn)，孔徑 30mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)2 p196表 9.10 查得普通碳鋼鑄件的最小鑄出孔直徑是 60mm，則該孔不

17、應(yīng)該鑄出。結(jié)論：該孔徑為 20mm 的孔不應(yīng)鑄出。3.3 起模斜度的確定起模斜度的確定湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）7根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鑄件模樣起模斜度中的規(guī)定，該鑄件選用增加鑄件厚度的起模斜度形式如圖 3.3：圖 3.3 起模斜度用手工方法加工模具時(shí)用寬度標(biāo)注，該鑄件模具是木模，高度 100mm，由根據(jù)參考文獻(xiàn)2 p194 表 9.8 砂型鑄造時(shí)模樣外表面及內(nèi)表面的起模斜度查得木模外表面起模斜度 1.4mm，木模內(nèi)表面起模斜度 2.6mm。結(jié)論：木模外表面起模斜度 1.4mm，木模內(nèi)表面起模斜度 2.6mm。3.4 鑄造圓角的確定鑄造圓角的確定因?yàn)殍T件的 1、2、3、4 處的有尖角如圖 2.4，

18、則在做木模時(shí)此處應(yīng)改成圓角設(shè)半徑為 1mm。圖 3.4 尖角所在位置湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）83.5 鑄造收縮率的確定鑄造收縮率的確定該鑄件材料為中碳鑄鋼，根據(jù)參考文獻(xiàn)2 p192 表 9.7 知中碳鑄鋼的鑄造收縮率為 1.6%2.0%，該鑄件收縮率選 1.7%，則制造尺寸放大一個(gè)線收縮率。結(jié)論：鑄造收縮率 1.7%。3.6 活塊的確定活塊的確定鑄件有四個(gè)小凸臺(tái)，用于鉆孔，凸臺(tái)表面倒角為 3，方便取模，后機(jī)加工中出孔。在木模上安裝四個(gè)圓形木片。綜上所述考慮到鑄件的加工余量、收縮量、拔模斜度、鑄造圓角、工藝補(bǔ)正量及芯頭間隙后的鑄件尺寸如圖 3.5：圖 3.5 最后的鑄件尺寸湖南科技大學(xué)

19、本科生課程設(shè)計(jì)（論文）9第四章第四章 造型方法設(shè)計(jì)造型方法設(shè)計(jì)要確定造型方法必須根據(jù)鑄件的外形來(lái)選擇分型面和型芯形狀。鑄件的外形如圖 4.1 所示。圖 4.1 鑄件的 3d 模型由上圖可看出，該鑄件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成左右對(duì)稱(chēng)分布，根據(jù)澆注位置確定原則中重要面、大平面及薄壁部位朝下或側(cè)立，鑄件有一個(gè)內(nèi)凹圓柱空心軸套以及空心支座，所以可以確定該鑄件需要平放，即平做平澆，如前所述分型面選在水平對(duì)稱(chēng)面上，模樣如圖所示。圖 4.2模樣 2d 剖面圖型芯的設(shè)計(jì)型芯的設(shè)計(jì)懸臂支架的空心支座和內(nèi)凹圓柱空心軸套需采用內(nèi)型芯來(lái)成型，為水平型芯。芯頭的尺寸與采用的工藝有關(guān)，一般決定于鑄件相應(yīng)部位孔、槽的尺寸。湖南科技大學(xué)

20、本科生課程設(shè)計(jì)（論文）104.1.1 空心支座型芯空心支座型芯該空心支座最大尺寸為 136mm，水平尺寸為 33.5mm，需要用到豎直型芯和水平芯頭，為了合型方便，芯頭安裝至型芯中部， 。根據(jù)參考文獻(xiàn)2 p218 表 10.3知，水平芯頭長(zhǎng)度一般取 2535，,查得水平芯頭的斜度及間隙s1=0.5，s2=1.0，s3=1.5。所以水平芯頭長(zhǎng)度為 20mm，水平芯頭的斜度及間隙s1=0.5，s2=1.0，s3=1.5?？招闹ё托?3d 圖 4.3，空心型芯尺寸 4.4，上芯盒 4.5，下芯盒 4.6，空心支座芯盒型芯裝配圖 4.7 如下圖所示。圖 4.3 空心支座型芯圖 4.4 空心支座型芯尺

21、寸湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11 圖 4.4 下芯盒圖 4.6 上芯盒圖 4.7 空心支座芯盒型芯裝配圖4.1.2 空心軸套型芯空心軸套型芯 該型芯為中心對(duì)稱(chēng)的階梯狀圓柱，水平尺寸為 170mm，兩端直徑 30mm，需要用到水平型芯和水平芯頭。根據(jù)參考文獻(xiàn)2 p218 表 10.3,10.4 知，水平芯頭長(zhǎng)度一般取 30mm40mm。水平芯頭的斜度及間隙 s2=1.0mm。所以芯頭長(zhǎng)度選 30mm，水平芯頭間隙 s2=1.0mm?？招妮S套型芯 3d 圖 4.8，空心軸套型芯尺寸 4.9，空心軸套型芯盒 4.10，空心軸套型芯芯盒裝配圖 4.11 如下圖所示。湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（

22、論文）124.8 空心軸套型芯4.9 空心軸套型芯尺寸圖湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13圖 4.10 空心軸套型芯的芯盒圖 4.11 空心軸套型芯芯盒裝配圖4.2 活塊設(shè)計(jì)活塊設(shè)計(jì)鑄件中有四個(gè)凸臺(tái)，在鑄造成型中需要利用活塊來(lái)成型，凸臺(tái)直徑為 28mm，加上加工余量為 34mm，凸臺(tái)活塊 3d 示意圖及尺寸如下圖所示。4.12 凸臺(tái)活塊 3d 圖4.13 凸臺(tái)活塊尺寸湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14第五章第五章 木模的設(shè)計(jì)木模的設(shè)計(jì)根據(jù)鑄件工藝參數(shù)中鑄件的收縮量、加工余量、拔模斜度、鑄造圓角、工藝補(bǔ)正量及芯頭間隙，設(shè)計(jì)木模。木模每處的尺寸=鑄件實(shí)際尺寸+加工余量+收縮量+型芯與芯頭的

23、間隙量。木模是與剛好跟計(jì)算好的空心軸套和空心支座型芯及芯頭配合，則木模的形狀如圖 5.1 所示： 圖 5.1 木模的形狀經(jīng)設(shè)計(jì)：木模的剖面圖如圖 5.2 所示：圖 5.2 木模剖面圖湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）15經(jīng)計(jì)算：木模的尺寸如圖 5.3：圖 5.3 木模尺寸湖南科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）16第六章第六章 澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)選擇澆注系統(tǒng)選擇因該鑄件質(zhì)量不大、高度不高和形狀簡(jiǎn)單，則選用中注式澆注系統(tǒng)。采用中注式澆注系統(tǒng)。已知鑄鋼密度 =7.8510 3kg/m3 估算鑄件質(zhì)量 m=10.5kg，懸臂支架壁厚為33mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)3 p141 表 4.9

24、 可得 a=1.52.35，n=0.5。根據(jù)參考文獻(xiàn)3 p141 式 4.3 可估算 =agn。可得澆注大概時(shí)間 =4.5s。根據(jù)參考文獻(xiàn)3 p145 表 4.26 得鑄鋼件內(nèi)澆道總截面積 a內(nèi)=4/cm2,又因?yàn)?a 內(nèi)：a 橫：a 直=1：0.8:1.1。得 a 直=4cm2。a 橫=3.2cm2。a 內(nèi)4.4cm2。如圖 6.1 所示。圖 6.1 直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道尺寸。6.26.2 冒口的計(jì)算與選擇冒口的計(jì)算與選擇應(yīng)鑄件平放兩端高度不一，應(yīng)將冒口應(yīng)設(shè)置在鑄件兩端熱節(jié)點(diǎn)高處，保證鑄件充滿金屬液體，兩端可安放圓柱明頂冒口。該鑄件 hc=167mm，b=33.5mm,查（參考文獻(xiàn)3 p177 表 5.10)得 h=