材料成形工藝設(shè)計

1、材料成形工藝設(shè)計機械制造基礎(chǔ)教學(xué)部機械制造基礎(chǔ)教學(xué)部什么是工藝設(shè)計 根據(jù)零件圖紙、零件的材料牌號和技術(shù)要求，結(jié)合生產(chǎn)實際來設(shè)計該零件的加工工藝方案、并分析零件結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性的過程。金屬產(chǎn)品形成過程工藝設(shè)計的內(nèi)容和步驟1、設(shè)計前的準備 分析零件圖紙、結(jié)構(gòu)工藝性、技術(shù)要求、選材合理、生產(chǎn)類型。2、進行工藝設(shè)計 1）選擇加工方法，確定加工路線。 （2）查閱資料并進行必要的計算。 （3）繪制工藝圖，如鑄造工藝圖、鍛件圖等。 （4）填寫工藝文件，如工藝過程卡等。3、工藝方案的分析 優(yōu)缺點、可行性、經(jīng)濟性、其它方案，等等。工藝設(shè)計或撰寫創(chuàng)新思維報告的 要求(機類、近機類) 一、工藝設(shè)計一、工藝設(shè)計主要完成

2、內(nèi)容: 零件設(shè)計和零件制造工藝的設(shè)計 鑄造工藝設(shè)計（A）; 自由鍛工藝設(shè)計（B）; 切削加工工藝設(shè)計（C）或（D）。 A、B、C、D類工藝設(shè)計，下課前每名同學(xué)抽簽確定。（一）、零件設(shè)計要求（一）、零件設(shè)計要求u借助參考資料自行選擇或設(shè)計零件，不許抄例題借助參考資料自行選擇或設(shè)計零件，不許抄例題（帶有工藝設(shè)計的例子）。（帶有工藝設(shè)計的例子）。 軸類零件軸類零件 盤套類零件盤套類零件 支架類、箱體類支架類、箱體類 u按制圖標準手繪零件圖、圖紙大小視零件情況而按制圖標準手繪零件圖、圖紙大小視零件情況而定（一般用定（一般用A3規(guī)格），符合國標；不許用計算機規(guī)格），符合國標；不許用計算機繪圖軟件繪圖。繪

3、圖軟件繪圖。（1 1）軸類零件：）軸類零件： 階梯軸，軸上圓柱表面五個以上（支撐表面、配合表面、過渡表面），鍵槽，螺紋，標注尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、技術(shù)要求（必須有熱處理要求）、材料牌號。例圖：階梯軸例圖：階梯軸（2 2）盤套類零件：）盤套類零件： 該零件以內(nèi)孔、外圓及端面為主。與軸配合時應(yīng)有鍵槽；該零件以內(nèi)孔、外圓及端面為主。與軸配合時應(yīng)有鍵槽；外圓在三個以上，端面至少有一個與內(nèi)孔有跳動要求或垂直外圓在三個以上，端面至少有一個與內(nèi)孔有跳動要求或垂直度要求；螺紋孔。標注尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、度要求；螺紋孔。標注尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、技術(shù)要求、材料牌號。技術(shù)要求

4、、材料牌號。例圖：盤、套類零件例圖：盤、套類零件（3 3）支架類、箱體類或其它類型零件）支架類、箱體類或其它類型零件: : 零件要有大孔，三個以上加工表面，要有重要表面，標注零件要有大孔，三個以上加工表面，要有重要表面，標注尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、技術(shù)要求、材料牌號。尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、技術(shù)要求、材料牌號。例圖：支架類零件例圖：支架類零件例圖：箱體類零件例圖：箱體類零件（二）零件制造工藝設(shè)計要求（二）零件制造工藝設(shè)計要求隨機確定下列的某一類的工藝設(shè)計：l 鑄造工藝設(shè)計（A）l自由鍛工藝設(shè)計（B）l切削加工工藝設(shè)計（C（軸類）、D（盤類）二撰寫創(chuàng)新思維報告二撰寫創(chuàng)新思維報

5、告對象：參加工程訓(xùn)練的部分學(xué)生。目的：通過對工程實踐（或其他活動）中遇到的某一個問題深入思考，提出解決問題的途徑及方案，應(yīng)體現(xiàn)創(chuàng)造性的思維方法和創(chuàng)造能力。要求： 1、議題: a.關(guān)于制造工程中的某一種類的成型工藝、機械加工工藝（或其中的某一環(huán)節(jié)）方法的改進，或提出全新的工藝方法；對工藝過程中某一或某幾道工序所用設(shè)備（裝置、儀器）、工具、夾具、量具等、或者對某一設(shè)施（例如環(huán)保、安全、檢測、控制、裝卸、輸送等）提出新設(shè)計方案。 b.關(guān)于日常生活用具新功能的開發(fā)，結(jié)構(gòu)的改進或全新設(shè)計； c.關(guān)于某種機械的新功能開發(fā)，結(jié)構(gòu)的改進或全新設(shè)計； 2、篇幅2000-3000字（或更多）；可附設(shè)計圖紙若干（包

6、括設(shè)計構(gòu)思、 圖紙、裝配圖及零件圖）。 3、寫明關(guān)于議題的: a.歷史與現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢； b.明確說明你的“創(chuàng)新”之處的閃光點或構(gòu)思的特色； c.說明你的構(gòu)思的實現(xiàn)途徑或方案。 4、考核成績評定與工藝設(shè)計成績評定等效。三三. 幾點說明：幾點說明：1.“工藝設(shè)計”或“創(chuàng)新思維報告”任選其一來完成。2.提交實習(xí)和工藝設(shè)計心得一份（500字以上）。3. “工藝設(shè)計”或“創(chuàng)新思維報告”成績不及格者，所修工程實踐課程總成績亦不及格。需重修者隨下一年級本系工程訓(xùn)練學(xué)生同時進行。請注意集中理論授課時間。4設(shè)計資料可到圖書館借閱。5工藝設(shè)計及創(chuàng)新思維報告需獨立完成。抄襲者抄襲者( (包括抄襲包括抄襲例題例題

7、) )和被抄襲者的成績均為不及格。和被抄襲者的成績均為不及格。6上交時間：一周后的中午12:3013:40，地點：61號樓5101室。每份作業(yè)需與實習(xí)心得裝訂一起遞交， 并寫明姓名，學(xué)號。材料和毛坯的選擇牌 號熱處理方式抗拉強度/MPa屈服強度s/MPa延伸率5 %應(yīng) 用 舉 例Q235 一般在供應(yīng)狀態(tài)（熱軋或正火）下使用，不熱處理37546023526輕載、不要求耐磨的零件，普通焊接構(gòu)件09MnV43058027523螺旋焊管、冷彎鋼建筑結(jié)構(gòu)16Mn47064027534521橋梁、船舶、車輛建筑結(jié)構(gòu)、壓力容器15MnVN49068033539018大型焊接結(jié)構(gòu)、壓力容器08F正火29517

8、535用于沖壓、冷作的零件15滲碳37522527用于輕載，表面要求耐磨的簡單零件45調(diào)質(zhì)60035516承受中等載荷的較簡單零件，如齒輪軸20Cr滲碳淬火83554010機床齒輪，齒輪軸，蝸桿20CrMnTi滲碳淬火108083510汽車拖拉機齒輪，凸輪35SiMn調(diào)質(zhì)88573515重要結(jié)構(gòu)零件、曲軸、齒輪、連桿螺栓40Cr調(diào)質(zhì)9807859同上38CrMoAi氮化98083514高級氮化鋼、制造重要結(jié)構(gòu)零件40CrMnMo調(diào)質(zhì)98078510受沖擊高強度零件65淬火及中溫回火69541010彈簧1Cr13淬火回火53934325汽輪機葉片、水壓機閥、螺栓螺母1Cr18Ni9Ti固溶處理5

9、2020640焊條芯、耐酸容器、輸送管道 常用的各種結(jié)構(gòu)鋼舉例常用的各種結(jié)構(gòu)鋼舉例 類別牌號熱處理后硬度HRC能保持硬度的溫度應(yīng) 用 舉 例碳素工具鋼T8或T8A4854250韌性較好，木工工具，手錘、剪刀等T10或T10A6062韌性中等，沖頭、絲錐、手鋸條簡單沖模T12或T12A62高硬耐磨，不受沖擊的銼刀、刮刀等低合金工具鋼9SiCr6163250300絲錐、板牙、鉆頭、絞刀、冷沖模等CrWMn6162拉刀、長絲錐、長絞刀等高速鋼W18Cr4V6366600各種車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等W6Mo5Cr4V26466模具鋼Cr126063400450各種冷沖模具、鉆套、量規(guī)等常用的工具鋼舉例

10、常用的工具鋼舉例 類別牌號新/舊主要合金元素抗拉強度/MPa延伸率/%硬度HB應(yīng) 用 舉 例純鋁1070/L1Ai903828導(dǎo)線、鋁箔、電容硬鋁2A01/LY1Ai,Cu,Mg1602438鋁鉚釘2A11/LY11Ai,Cu,Mg,Mn180184245中強度結(jié)構(gòu)件2A12/LY12Ai,Cu,Mg,Mn1801842防銹鋁5A05/LF5Ai,Mg2702370塑性、可焊性均好。薄板容器、導(dǎo)管、焊接油箱、日用器具等5A11/LF11Ai,Mg27023703A21/LF21Ai, Mn1302030超硬鋁7A04/LC4Ai,Mg,Cu,Mn,Zn,Cr22018可作主要受力構(gòu)件，如飛機大

11、梁等鍛鋁2A20/LD2Ai,Mg,Cu,Mn,Si1302430鋁鍛件、鋁沖壓件 常用的鋁合金舉例常用的鋁合金舉例 （新-GB/T3190-1996、舊- GB/3190-1982） 4802604451005360033034916456650400164580445503504401606085050034025090類別牌號抗拉強度/ MPa延伸率 %硬度HB應(yīng) 用 舉 例純銅T12404535電線、油管等金色黃銅H90雙金屬片，藝術(shù)品普通黃銅H62螺釘、栓圈、彈簧鉛黃銅HPb59-1熱沖壓及切削加工零件錫青銅QSn4-3彈性元件，管道配件鈹青銅Qbe290/250HV重要彈簧，耐磨零

12、件，軸承常用的銅合金舉例常用的銅合金舉例 金屬材料熱處理方式金屬材料熱處理方式鋼的常用熱處理 鋼的常規(guī)熱處理： 正火 細化晶粒、力學(xué)性能較高、改善低碳鋼和低合金鋼的切削加工性 退火 降低鋼的硬度、提高塑性、好加工,細化晶粒、消除殘余內(nèi)應(yīng)力 淬火 提高鋼的強度和硬度 回火 淬火后的鋼消除內(nèi)應(yīng)力、獲得所需的力學(xué)性能、穩(wěn)定組織和尺寸 調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火（中碳鋼采用） 鋼的表面熱處理： 表面淬火：火焰加熱表面淬火、感應(yīng)加熱表面淬火 化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、碳氮共滲零件的熱處理分析實例 主軸選用45鋼的鍛件毛坯，熱處理技術(shù)要求： 整體調(diào)質(zhì)后硬度為220250HBS；內(nèi)錐孔和外錐體硬度為4548HR

13、C；花鍵齒廓部分硬度為4853HRC。 備料鍛造正火機械粗加工調(diào)質(zhì)機械半精加工錐孔及外錐體的局部淬火、回火粗磨(外圓、錐孔、外錐體) 銑花鍵花鍵淬火、回火精磨(外圓、錐孔、外錐體)常見的毛坯形式及其選擇型 材：指各種截面和規(guī)格的成型軋材。鑄造毛坯：不宜用型材作坯料的場合，零件的 形狀很復(fù)雜、力學(xué)性能要求不太高。鍛壓毛坯：不宜用型材作坯料的場合，零件的 力學(xué)性能要求較高。焊接毛坯：適用于具有一定的尺寸和體積，又 不能用鑄造或鍛壓方法制造的構(gòu)件。 常常 用用 型型 材材 規(guī)規(guī) 格格 表表 圓鋼直徑5 5.5 6 6.5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

14、21 22 2324 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 38 40 42 45 48 50 5255 56 58 60 63 65 68 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 240 250長度優(yōu)質(zhì)鋼26m，普通鋼當直徑小于25時為410 m，小于10時常卷成盤狀。薄板厚度0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.7 0.75 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.25 1.4 1.5 1.6 1.8 2.0

15、2.2 2.5 2.8 3.0 3.2 3.5 4.0寬度 500 600 710 750 800 850 900 950 1000 1100 1350 1400 1500熱軋厚鋼板厚度4.5 5 5.5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 232425 26 27 28 29 30寬度最小寬度為600，寬度間隔為50，最大寬度為3000。等邊角鋼號數(shù)2 2.5 3 44.5 55.66.377.5 8910邊寬20 25 30 4045 5056637075 8090100邊厚3 或 43、4、53、4、5、63、45、84、56、8

16、104、56、785、6、78、106、7、8、10126、7、8、10、13、1416續(xù)表槽鋼型號8 10 12.6 14a 14b 16a 16 18a 18 20a 20 22a 22高度 80 100 126 140 160 180 200 220腰寬 41 48 53 58 60 63 65 68 70 73 75 77 79工字鋼型號 10 12.6 14 16 18 20a 20b 22a 22b 25a 25b 28a 28b高度 100 126 140 160 180 200 200 220 220 250 250 280 280腿寬 68 74 80 88 94 100 1

17、02 110 112 116 118 122 124腰厚 4.5 5 5.5 6 6.5 7 9 7.5 9.5 8 10 8.5 10.5平均腿厚 7.6 8.4 9.1 9.9 10.7 11.4 11.4 12.3 12.3 13 13 13.7 13.7扁鋼寬度 20 22 25 28 30 32 36 40 45 50 56 60 63厚度4 5 6 7 8 （每一寬度規(guī)格均有表中所列各種厚度與之相配）熱軋無縫鋼管外徑 32 38 42 45 50 54 57 60 63.5 68 70 73 76 78 80 83 89 95 102 108 114 121 127 133壁厚 4

18、8 間 隔 0.5砂型鑄造的工藝設(shè)計鑄造砂型鑄造：用型砂造型特種鑄造：金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、熔模鑄造、低壓鑄造、連續(xù)鑄造、陶瓷型鑄造、消失模鑄造、磁型鑄造等。砂型鑄造工藝過程砂型鑄造工藝過程砂型鑄造工藝設(shè)計的內(nèi)容砂型鑄造工藝設(shè)計的內(nèi)容 1.對零件進行工藝分析； 2.選定鑄型種類和造型方法； 3.確定澆注位置和分型面； 4.確定加工余量及有關(guān)工藝參數(shù)； 5.確定型芯數(shù)目和設(shè)置方式； 6.確定澆注系統(tǒng)形狀，尺寸和位置； 7.繪制鑄造工藝圖。對零件進行工藝分析的內(nèi)容1.細閱圖紙：熟悉并審查對誤、尺寸是否齊全、零件的作用、批量。2.鑄造技術(shù)方面的要求：強度、金相組織，缺陷的限定等。3.所選合

19、金材料的合理性（見下頁）。4.審查鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性：是否需改進。 常用鑄造合金的種類、牌號、性能、工藝特點及價格常用鑄造合金的種類、牌號、性能、工藝特點及價格種類牌號舉例機 械 性 能熔化設(shè)備需要的特殊工藝措施鑄造性能鑄件參考價格元/噸bMPasMPa%akJ/cm2HBS鑄鋼ZG230-450ZG270-500ZG310-570450500570230270310221815453530131143153電弧爐感應(yīng)爐正火注意補縮較差55007000灰口鑄鐵HT100HT150HT200100150200143220168241170255感應(yīng)爐最好30003500孕育鑄鐵HT300HT350

20、300350187255197269感應(yīng)爐孕育處理好32003700可鍛鑄鐵KTH370-12KTZ450-6370470126150150200感應(yīng)爐擴散退火較差35004000球墨鑄鐵QT400-18QT500-7QT700-2QT900-14005007009002503504206001872160130180170230225305280360感應(yīng)爐球墨化處理好45006000鑄銅合金ZCuZn16Si4ZCuZn31Ai2ZCuSn10Pb5ZCuAi9Mn234529519539015121020坩堝爐感應(yīng)爐脫氧及補縮較差4500055000鑄鋁合金ZL101ZL102ZL202

21、16015011024505050坩堝爐電阻爐感應(yīng)爐除氣處理稍差3000040000常見的造型方法常見的造型方法 造型方法鑄型示意圖工藝特點及其適用范圍兩箱造型鑄型由上箱和下箱構(gòu)成，是造型的最基本方法，易于實現(xiàn)機器造型。適用于單件或大批生產(chǎn)時用整?；蚍帜ｈT造的各種鑄件。三箱造型鑄件的最大截面位于兩端，必須用分開模、三個砂箱造型，模樣從中箱兩端的兩個分型面取出。生產(chǎn)率低，難以應(yīng)用機器造型，主要用于手工造型，單件、小批量生產(chǎn)的具有兩個分型面的中、小型復(fù)雜鑄件。挖砂造型模樣雖為整體，但分型不為平面。為了取出模樣，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂。生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。僅在單件和小批生產(chǎn)時采用。

22、刮板造型用刮板代替模樣造型。節(jié)約模樣材料，縮短生產(chǎn)周期，但生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高，鑄件尺寸精度差。主要用于等截面或回轉(zhuǎn)體大、中型鑄件的單件、小批量生產(chǎn)。如大皮帶輪、飛輪、鑄管、彎頭等?；顗K造型當鑄件上有妨礙起模的小凸臺、肋板時，制模時將它們做成活動部分。造型起模時先起出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。造型生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。主要用于帶有突出部分難以起模的鑄件的單件和小批生產(chǎn)。地坑造型在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱。操作過程復(fù)雜，可節(jié)約砂箱，成本低。生產(chǎn)要求不高的中、大型鑄件的單件和小批生產(chǎn)。澆注位置與分型面的選擇澆注位置與分型面的選擇澆注位置： 指澆注時鑄件在鑄型中所處的

23、空間位置。分型面：鑄型之間的結(jié)合面。確定砂型鑄件的澆注位置原則1使鑄件的重要部分位于鑄型的下部。2. 鑄件的寬大平面應(yīng)朝下，薄壁部分宜位于底面或傾斜位置。3鑄型的位置應(yīng)有利于型芯的定位與支承，有利于排氣。4需補縮的部分，宜位于鑄型的上部，以便放冒口。確定砂型鑄件的分型面原則1分型面一般取在鑄件的最大截面處，以便于起模。2盡量使鑄型有最簡單的和數(shù)目最少的分型面，最好是 一平面。3盡量使鑄件全部在同一砂箱內(nèi)，盡量使加工基準面與加工面在同一砂箱內(nèi)。4盡量少用型芯和活塊。5盡量使型芯位于下箱，便于下芯，檢驗和合箱，避免吊芯。 舉例：舉例：三三 個個 零零 件件工藝符號的表達法機械標準（JB）確定鑄造工

24、藝參數(shù) 鑄造工藝參數(shù)包括：鑄件尺寸公差和質(zhì)量公差、機械加工余量、鑄造收縮率、起模斜度、最小鑄出孔和槽、鑄造圓角。 在有些情況下，還有工藝補正量、分型負數(shù)、砂芯負數(shù)、反變形量等。1.鑄件尺寸公差 鑄件的尺寸公差是指鑄件基本尺寸允許的變動量。鑄件的尺寸公差由國標GB/T64141999鑄件尺寸公差與機械加工余量進行規(guī)定。 鑄件尺寸公差等級分為16級，表示為CT1CT16，1級精度最高，16級精度最低。 鑄件尺寸公差等級的選取、鑄件尺寸公差具體數(shù)據(jù)可參考以下表格。實際批量生產(chǎn)中鑄件的尺寸公差等級鑄造方法公差等級CT鑄件材料鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕合金鎳基合金鈷基合金砂型鑄造手工造型11

25、14111411141114101310139121114 1114砂型鑄造機器造型和殼型81281281281281081079812812金屬型鑄造-8108108108107979-壓力鑄造-684647-熔模鑄造水玻璃797979-58-587979硅溶膠464646-46-464646單件、小批量生產(chǎn)中鑄件的尺寸公差等級造型材料公差等級CT鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金輕金屬合金干、濕型砂131513151315131513151113自硬砂121411131113111310121012鑄件尺寸公差鑄件基本尺寸公差等級CT大于至12345678910111213141516100

26、.090.13 0.180.260.360.520.741.01.52.02.84.2-10160.10.140.200.280.380.540.781.11.62.23.04.4-16250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.901.31.82.63.65.079111440630.130.180.260.360.500.701.01.42.02.84.05.68101216631000.140.200.280.400.560.781.11.62.23.24.4691114

27、181001600.150.220.300.440.620.881.21.82.53.65.0710121620160250-0.240.340.500.701.01.42.02.84.05.6811141822250400-0.400.560.781.11.62.23.24.46.2912162025400630-0.640.901.21.82.63.65710141822286301000-0.721.01.42.02.84.068111620253210001600-0.801.11.62.23.24.679131823293716002500-2.63.85.4810152126334

28、225004000-4.46.2912172430384940006300-7.010142028354456630010000-111623324050642.機械加工余量 在零件圖上標有加工符號的地方，制模時必須留有加工余量。毛坯鑄件的機械加工余量等級 鑄造方法機械加工余量等級鑄件材料鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕合金鎳基合金鈷基合金砂型鑄造手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型鑄造機器造型和殼型FHEGEGEGEGEGEGFHFH金屬型（重力鑄造和低壓鑄造）-DFDFDFDFDFDF-壓力鑄造-BDBDBD-熔模鑄造EEE-E-EEE 鑄件機械加工余量（RMA） mm機

29、加后鑄件最大輪廓尺寸機械加工余量等級大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.58111616002

30、5000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571015204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.569121724其它工藝參數(shù)其它工藝參數(shù)1、孔、槽等部位是否鑄出： 鑄鐵件孔徑30、槽截面2010； 鑄鋼件孔徑40、槽截面3020。2、拔模斜度： 外垂直壁0.253， 內(nèi)垂直壁310。3、鑄造圓角半徑： 取相鄰兩壁厚平均值的 1/31/5。 4、鑄造收縮率（） =（L模-L鑄件）/L模100% 灰鑄鐵約為0.71.0%、 鑄鋼約為1.52.0%、 有色金屬合金約為1.01.5%

31、制模型用、在工藝圖上注明數(shù)值。型芯設(shè)計芯頭的作用： 定位 支撐 排氣水平芯頭與芯座之間的配合尺寸參考值水平芯頭與芯座之間的配合尺寸參考值（） LD或（A+B）/225265051100101150151200201300301400401500芯頭長度l1001012002014004016006018008011000 202535253530403545406030403545406050706080354545555070608070908010040505070608070908010090110507060807090801009011010012060807090801009011

32、01001201101308010080100100120110130120140間隙濕型S1S2S30.51.01.00.51.01.50.51.52.01.01.52.01.01.52.01.52.03.01.52.03.02.03.04.0干型S1S2S31.01.52.01.01.52.01.52.03.01.52.03.01.53.04.02.03.04.02.04.06.02.54.06.0LD或（A+B）/230316061100101150151300下芯頭高h30315051100101150151300301500501700701100015202525303035354

33、51520202525303035354540606080202525303035354540606080202525303040355545657090202525303040355545657090鑄型種類間隙s濕型干型0.50.50.50.50.50.51.01.51.52.0由h查h1下芯頭高h1520253035404550556065708090上芯頭高h11515152020252530303535404550垂直芯頭的斜度上增減值a、a1芯頭高152025303540用a/h或a1/h表示時上芯頭a13456781/5下芯頭a1.52.02.53.03.54.01/10垂直芯頭

34、與芯座之間的配合尺寸參考值垂直芯頭與芯座之間的配合尺寸參考值（）澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)的組成 1 外澆口 2 直澆口 3 橫澆口 4 內(nèi)澆口（a）帶盆形外澆口的澆注系統(tǒng) （b）帶漏斗形外澆口的澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)各部分的截面積比例 封閉式： F直F橫F內(nèi) 。 特點是擋渣能力強，但對鑄型沖刷力大。 開放式： F直F橫F內(nèi) 。 特點是充型平穩(wěn)，對鑄型沖刷力小，但擋渣作用 差，適用于易氧化的鋁、鎂合金等有色金屬鑄件。 半封閉式： F內(nèi)F直F橫 。 作用介于上兩種之間。 對中小鑄鐵件，推薦采用封閉式澆注系統(tǒng)。各部分比例為： F內(nèi)：F橫：F直=l：1.1：1.15澆注系統(tǒng)尺寸的確定 查表法（見下表）確定F內(nèi)

35、：鑄件的重量：包括澆冒口，中小件取值1035%璧厚確定F橫、F直：按比例關(guān)系計算出F橫和F直，確定相關(guān)的形狀和尺寸 （單個F內(nèi) 0.32，D F直 15，避免澆不足、冷隔等缺陷）適用于中小鑄件的澆注系統(tǒng)截面尺寸適用于中小鑄件的澆注系統(tǒng)截面尺寸 鑄造工藝圖 在工藝圖中應(yīng)表示出：澆注位置、分型面、機械加工余量、型芯及型芯頭、澆注系統(tǒng)、拔模斜度和鑄造圓角等。 砂型鑄造工藝設(shè)計實例例題一：支承臺鑄造工藝設(shè)計 要鑄造圖示的支承臺零件50件，此件用于支承中等靜載荷，試作出鑄造工藝并繪出鑄造工藝圖。 解：方案之一方案一的鑄造工藝圖解：方案之二方案二的鑄造工藝圖例題二、支撐座的鑄造工藝設(shè)計過程例題二、支撐座的

36、鑄造工藝設(shè)計過程鑄件名稱支撐座件數(shù)10材料Q235鑄造方法砂型鑄造零件圖鑄造圖序號工藝設(shè)計步驟工藝步驟簡圖工藝設(shè)計內(nèi)容1選擇鑄型種類造型方法此件作為支撐座，屬于單件、小批生產(chǎn)，可用濕砂型，手工分模兩箱造型2澆注位置分型面分模面取圖示的最大截面作為分型面，鑄件的大部分處于下砂箱中，分模面與分型面重合序號工藝設(shè)計步驟工藝步驟簡圖工藝設(shè)計內(nèi)容3加工余量及有關(guān)工藝參數(shù)此件有三處須留加工余量，圓柱兩端面分別處于上、下砂箱中，根據(jù)鑄件的最大尺寸為155，上端面與基準面的距離為55，下端面與基準面的距離為60，因此，上端面加工余量為5，下端面加工余量為4，底座面與基準面的距離為80，且處于側(cè)面，因此，連同拔

37、模斜度一起考慮，上端取5，下端取4。其它未注明的拔模斜度取1，鑄造圓角按相鄰壁厚的1/31/5計算，應(yīng)為35。收縮率按1.5%考慮序號工藝設(shè)計步驟工藝步驟簡圖工藝設(shè)計內(nèi)容4型芯設(shè)計 此件的圓柱中心孔符合鑄出條件，需用型芯鑄出，而底座上的兩個孔不符合鑄出條件，留待以后切削加工制出。 圓柱中心孔型芯直徑考慮留加工余量后，為32，其屬于垂直型芯，兩端須留有帶斜度的芯頭，根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸查表確定相應(yīng)參數(shù)，見圖藍色線所示。 底座上的兩個孔不符合鑄出條件，用紅色線叉掉，表示不鑄出。序號工藝設(shè)計步驟工藝步驟簡圖工藝設(shè)計內(nèi)容5澆注系統(tǒng)根據(jù)此件的分型結(jié)構(gòu)特點和合金特點，選用封閉的直澆道頂注式（分型面處引入鑄型）和加

38、一明冒口補縮，此件重量為2.24，考慮澆冒口重量，按30計算，總重量為2.91，查表得D= 20，具體尺寸見圖中紅色線處所示。序號工藝設(shè)計步驟工藝步驟簡圖工藝設(shè)計內(nèi)容6鑄造工藝圖的形成將1、2、3、4、5的處理結(jié)果形成鑄造工藝圖，按工藝圖再分別形成模型圖、芯盒圖及鑄型裝配圖，指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)和檢驗，獲得鑄件。序號工藝設(shè)計步驟工藝步驟簡圖工藝設(shè)計內(nèi)容7去應(yīng)力處理退火8切削加工按零件圖進行軸孔端面及軸孔、底板及底孔的精加工鑄件名稱雙孔支架件 數(shù)2材料Q235鑄造方法砂型鑄造零件圖鑄造工藝圖序號工藝設(shè)計步驟工藝步驟簡圖工藝設(shè)計內(nèi)容1分析鑄件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，選擇鑄型種類、造型方法此件結(jié)構(gòu)形狀為支架類零件

39、，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，毛坯成形一般適用鑄造成型。由于該件屬于單件、小批生產(chǎn)，故可用濕砂型，手工分模兩箱造型。例題三、雙孔支架的砂型鑄造工藝設(shè)計例題三、雙孔支架的砂型鑄造工藝設(shè)計2澆注位置和分型面的確定取圖示的最大截面中心線對稱截面作為分型面，分模面與分型面重合，鑄件分別處于上、下砂箱中。為了起模方便，四處4- 30凸臺將拆成活塊（下圖所示）。3加工余量及有關(guān)工藝參數(shù)的確定此件有九處須留加工余量，根據(jù)GB/T64141999， CT13，MA-H，查表得各處加工余量數(shù)值如圖所注，大部分為+4.5mm，內(nèi)孔加工余量為+6mm。其它未注明的拔模斜度取1，鑄造圓角按相鄰壁厚的1/31/5計算，應(yīng)為35mm。

40、收縮率按1.2%考慮。四處4- 30凸臺需要拆成活塊進行造型。4型芯設(shè)計此件的兩個52中心通孔符合鑄出條件，考慮此件的形狀結(jié)構(gòu)，可以用一個通芯的形式鑄出?？紤]孔的加工余量后，實際的型芯直徑為40。而4個 19的小孔不符合鑄出條件，用紅色線叉掉，表示不鑄出（圖中畫“”處），留待以后切削加工制出。5澆注系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)此件的分型結(jié)構(gòu)特點和合金特點，選用直澆道頂注與分型面處橫澆道、內(nèi)澆道相結(jié)合引入鑄型的澆注系統(tǒng)，外設(shè)四個明冒口補縮。此件重量為5.43，考慮澆冒口重量，按30計算，總重量為7.06，壁厚為15mm，查表得F內(nèi)= 1 . 6 c m2， F內(nèi)=0.8cm2；按F橫=1.1F內(nèi)計算，得F橫=1

41、.76cm2；按F直=1.15F內(nèi)計算，得D= 15.3，取整為D= 20mm；各部分澆道截面尺寸具體見圖中A-A、B-B、C-C所示。6鑄 造 工藝 圖 的形成將1、2、3、4、5的處理結(jié)果形成鑄造工藝圖，按工藝圖再分別形成模型圖、芯盒圖及鑄型裝配圖，指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)和檢驗，獲得鑄件。例題四、例題四、殼體的砂型鑄造工藝設(shè)計殼體的砂型鑄造工藝設(shè)計鑄件名稱殼體件 數(shù)1材料HT200鑄造方法砂型鑄造零件圖鑄造工藝圖序號工藝設(shè)計步驟工藝步驟簡圖工藝設(shè)計內(nèi)容1分析鑄件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，選擇鑄型種類、造型方法此件結(jié)構(gòu)形狀為箱體，特別適用于鑄造成型。因為該件屬于單件、小批生產(chǎn)，故可用濕砂型，手工分模三箱造型。

42、例題四、例題四、殼體的砂型鑄造工藝設(shè)計殼體的砂型鑄造工藝設(shè)計2澆注位置和分型面的確定取圖示的兩個最大截面上表面、下表面分別作為兩個分型面，鑄件整體處于中砂箱中。分模面位置具上分型面30mm。此外，根據(jù)該件的結(jié)構(gòu)特點，還應(yīng)該考慮活塊造型（具體位置參考下一張圖）。3加工余量及有關(guān)工藝參數(shù)的確定此件有七處須留加工 余 量 ， 根 據(jù)GB/T64141999， CT13，RMA-H/G，查表得各處加工余量數(shù)值如圖所注，分別為+4.5mm，+5.5mm，+7.0mm。其它未注明的拔模斜度取1，鑄造圓角 按 相 鄰 壁 厚 的1/31/5計算，應(yīng)為35mm。收縮率按1.2%考慮。4型芯設(shè)計此件的半圓孔、空

43、腔符合鑄出條件，考慮此件的形狀結(jié)構(gòu)，可以用3個型芯鑄出。而六個 13、兩個 11、兩個 8、一個M12、一個M14等的光孔和螺紋孔不符合鑄出條件，用紅色線叉掉，表示不鑄出（圖中畫“”處），留待以后切削加工制出。5澆注系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)此件的分型結(jié)構(gòu)特點和合金特點，采用完整的內(nèi)橫直澆注系統(tǒng)將合金液體引入鑄型，同時可以考慮外加四個明冒口補縮（鑄鐵件一般不用冒口）。此件重量為24.1，考慮澆冒口重量，按30計算，總重量為3 1 . 3 ， 壁 厚 為1015mm，局部為8mm，查表得F內(nèi)=4.0cm2，F(xiàn)內(nèi)=2.0cm2；按F橫=1.1F內(nèi)計算，得F橫=4.4cm2，取為5 . 0 c m2； 按 F直=

44、1.15F內(nèi)計算，得F直=4.6 cm2,算得D= 24.21，取整為D= 25mm；各部分澆道截面尺寸具體見圖中B-B、C-C 、D-D等所示。6鑄 造工 藝圖 的形成將1、2、3、4、5的處理結(jié)果形成鑄造工藝圖，按工藝圖再分別形成模型圖、芯盒圖及鑄型裝配圖，指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)和檢驗，獲得鑄件。鑄造工藝設(shè)計鑄造工藝設(shè)計（A）要求要求1）鑄造工藝設(shè)計基本要求 鑄造工藝圖： a、要標出分型面和分模面；b、要標出不能鑄出的孔和槽；c、標出機械加工余量及有關(guān)工藝參數(shù)；d、畫出型芯及其芯頭的尺寸和結(jié)構(gòu)；e、畫出澆注系統(tǒng)形狀和位置；f、標出鑄件的零件圖所有尺寸。鑄造工藝設(shè)計鑄造工藝設(shè)計（A）要求要求（續(xù)） 填

45、寫鑄造工藝過程表，具體內(nèi)容如下：鑄造工藝設(shè)計鑄造工藝設(shè)計（A）要求要求（續(xù)） 2） 作業(yè)內(nèi)容： 一張鑄造工藝圖及一張鑄造工藝圖設(shè)計程序表自由鍛工藝設(shè)計 壓力加工方法示意圖 a) 軋制 b) 擠壓 c) 冷拔 d) 鍛造 e) 沖壓 特點：壓密或焊合鑄態(tài)金屬組織中的縮孔、縮松、空隙、氣泡和裂紋 等缺陷，細化晶粒和破碎夾雜物，獲得一定的鍛造流線組織。 性能得到極大的改善。 用途： 主要用于生產(chǎn)各種重要的、承受重載荷的機器零件或毛坯， 如機床的主軸和齒輪、內(nèi)燃機的連桿、起重機的吊鉤等。 缺點： 鍛件精度不高、表面質(zhì)量不好，受鍛件結(jié)構(gòu)工藝性制約，鍛 件通常只作為機器零件的毛坯。鍛造方法分類自由鍛：在鍛

46、造設(shè)備的上、下砧間直接使 坯 料變形獲得鍛件。胎膜鍛：在自由鍛設(shè)備上使用可移動模具（胎 模）生產(chǎn)模鍛件的方法。模 鍛：錘上模鍛的簡稱，是在模鍛錘上利用 模具（鍛模）使毛坯變形而獲得鍛件 的方法。自由鍛的基本變形種類胎膜鍛模 鍛鍛 造 流 線合金的可鍛性 經(jīng)驗公式作為合金鍛造性的判斷準則： K = / b 式中 K鍛造性判據(jù)； 材料的斷面收縮率（%）； b材料的抗拉強度（MPa） 按照K值的大小，可將合金的鍛造性分成五個級別。級別K/%MPa-1鍛造性10.01不能鍛20.010.3差30.310.8可40.812.0良52.1優(yōu)鍛 造 比 鍛造比是指坯料在鍛造前后的斷面積的比值。 拔長工序：

47、y拔長= 或 式中：A0、A拔長前、后坯料的斷面積； L0、L拔長前、后坯料的長度。 鐓粗工序： y鐓粗= 或 式中：A0、A鐓粗前、后坯料的斷面積； H0、H鐓粗前、后坯料的高度。 AA00LL0AAHH0鍛件功能類別劃分及標注鍛件功能類別劃分及標注一、鍛件功能類別劃分一、鍛件功能類別劃分( (引自引自GBGBT123631990)T123631990) I類鍛件：承受復(fù)雜應(yīng)力和沖擊振動及重負荷的零件。失效或損壞導(dǎo)致嚴重后果，發(fā)生等級事故，或該零件雖受力不大，危及人身安全或?qū)е孪到y(tǒng)功能失效。類鍛件：承受固定的重負荷和較小的沖擊振動的零件。失效或損壞可能直接影響到其它零件、部件的損壞或失效?；?/p>

48、影響產(chǎn)品某一部分正常工作，但不會導(dǎo)致等級事故和危及人身安全，不會導(dǎo)致系統(tǒng)工作的失效。類鍛件：承受固定的負荷，但不受沖擊和振動的零件。損壞只會引起產(chǎn)品局部出現(xiàn)故障。類鍛件：承受負荷不大，不計算強度、安全系數(shù)很大的零件及除上述三類之外的其它鍛件。 未注明者為類鍛件。二、鍛件類別標注二、鍛件類別標注號鍛件功能分類標準鍛件類別材料標準號材料牌號GB12363307735GBCrMo舉例： 自由鍛造工藝設(shè)計 1根據(jù)零件圖繪制鍛件圖； 2確定毛坯的重量和尺寸； 3. 確定變形工藝過程； 4鍛造溫度范圍 5鍛造設(shè)備； 6填寫鍛造工藝卡； 7估算鍛件的加工費用。1. 1. 繪制鍛件圖繪制鍛件圖1）鍛件余塊）鍛

49、件余塊 2）機械加工余量）機械加工余量3）鍛件公差）鍛件公差臺階和凹檔的鍛出條件 mm臺階高度h零件總長度L零件相鄰臺階的直徑D040631001602004063100160200250大于至大于至鍛出臺階或凹檔最小長度的計算基數(shù)l580315100120140160180315630140160180210240630100018021024027030081403157080901001101203156309010011012014016063010001101201401601802101423031560708090100315630809010011012063010001001

50、10120140160臺階軸類鍛件機械加工余量 （GB/T 15826.7-1995） mm零件最大直徑D零件總長L大于0315630100016002500至3156301000160025004000余量 與極限偏 差大于至鍛件精度等級F040728393104406383931041251356010093104114135146167100160104114125146156177160200125135156167188200250135146167177198250315167188198219帶孔圓盤類自由鍛件加工余量與公差（GB/T 15826.31995）零件直徑D零件高度H

51、040631001602004063100160200250加工余量a,b,c與極限偏差abcabcabcabcabcabc大至鍛件精度等級 F631006 26 29 36 26 29 37 27 2114838 31251001607 26 21147 26 21148 37 2125838 31259 39 31461141141771602008 36 21258 37 21258 38 3125939 31461041041561251251882002509 37 21469 37 21469 38 31461049 31561141041771251251882503151048

52、 31561048 31561049 31561141041771251141881351252083154001259 31881259 3188125104188135114208146125219156135231040050014610421914611421915612 5231016714624101771562611 常常用用幾幾類類鍛鍛件件的的機機械械加加工工余余量量和和公公差差 4）形成鍛件圖 1）毛坯質(zhì)量的計算）毛坯質(zhì)量的計算 中小型鍛件一般用型鋼作毛坯： m毛坯=m鍛件+m燒損+m料頭 式中：m毛坯鍛造前的毛坯質(zhì)量； m鍛件鍛造后的鍛件質(zhì)量； m鍛件=pV鍛件 m燒損加熱

53、時毛坯表面氧化而燒損的質(zhì)量； m鍛件*獲得 室式煤爐=2.5%4.0%， 煤氣爐=2%3%， 毛坯再次加熱，減半。 m料頭在鍛造過程中被沖掉或被切掉的那部分金屬質(zhì)量。 毛坯形狀端部料頭體積V切（/mm3）端部料頭質(zhì)量G切（/kg）備 注圓 形（0.210.23）D3V切（為材料密度）D鍛件直徑（/mm）A鍛件寬度（/mm）H鍛件厚度（/mm）方 形（0.280.30）A2H沖孔方法芯料體積/mm3芯料質(zhì)量/kg實心沖子沖孔在墊環(huán)上沖孔HdV2芯 )20. 015. 0(HdV2芯 )60. 055. 0(Hdm2芯 )18. 157. 1 (Hdm2芯 )32. 471. 4(注：表中注：表中

54、d d為實心沖子的直徑為實心沖子的直徑(mm)(mm)；H H為沖孔前坯料的高度（為沖孔前坯料的高度（mmmm） （1） 沖、切掉的鋼料質(zhì)量計算：（2） 沖孔芯料的計算：加 熱 方 式燒損率燒損質(zhì)量（/kg）火 焰 加 熱3%（ m鍛件m切頭 ）電 加 熱電 阻箱 式1%鹽 浴0.05%電 感0.3%（3）燒損的鋼料質(zhì)量計算: 2）鍛造比數(shù)值的確定）鍛造比數(shù)值的確定 確定毛坯尺寸時，應(yīng)考慮到毛坯在鍛造過程中必要的變形程度，即鍛造比的問題。 例如，碳素鋼錠毛坯拔長時，Y 2.33；軋材作毛坯，Y1.31.5。 而鐓粗時，為了方便下料和防止坯料被鐓彎，Y值設(shè)定在1.252.5之間。3 3）毛坯尺寸

55、的確定）毛坯尺寸的確定（a）典型鍛件的鍛造比典型鍛件的鍛造比鍛件名稱 計算部位 鍛造比 鍛件名稱 計算部位 鍛造比 碳素鋼軸類鍛件 最大截面 2.02.5 錘 頭 最大截面 2.5 合金鋼軸類鍛件 最大截面 2.53.0 水輪機主軸 軸 身 2.5 熱軋輥 輥 身 2.53.0 水輪機立柱 最大截面 3.0 冷軋輥 輥 身 3.55.0 模 塊 最大截面 3.0 齒輪軸 最大截面 2.53.0 航空用大型鍛件 最大截面 6.08.0 （b）熱軋圓鋼直徑（熱軋圓鋼直徑（GB/T702-1996） mm55.566.57891011121314151617181920212223242526272

56、8293031323334353638404245485052555658606365687075808590951001051101151201254）普通軸類鍛件和空心鍛件的鍛造工序方案工序過程工序過程變變 形形 簡簡 圖圖適用范圍適用范圍拔長切頭光軸類鍛件拔長切肩拔長切頭單臺階軸類鍛件拔長切肩拔長切肩拔長切頭多臺階軸類鍛件墩粗滾邊沖孔滾邊修整孔壁平整端面帶孔園盤類鍛件墩粗沖孔芯棒拔長平整端面套筒類鍛件墩粗沖孔芯棒擴孔平整端面圓環(huán)類鍛件例：幾種典型鍛件的鍛造過程d.圓環(huán)的鍛造過程c.圓筒的鍛造過程b.齒輪坯的鍛造過程a.傳動軸的鍛造過程4. 4.自由鍛的鍛造溫度范圍確定自由鍛的鍛造溫度范圍確定常用金屬材料的始鍛溫度和終鍛溫度常用金屬材料的始鍛溫度和終鍛溫度鋼種鋼種常用鋼號常用鋼號始鍛溫度始鍛溫度（）終鍛溫度終鍛溫度（）鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍（）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195,Q215，Q235,Q27512001300700750600450優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20Mn, 40,