材料課程設(shè)計(jì)

鑄造工藝設(shè)計(jì)熱加工工藝基礎(chǔ)第八章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄造工藝設(shè)計(jì)是指在鑄件生產(chǎn)之前編制的，用來(lái)控制該鑄件生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)文件。它包括：鑄造工藝圖、鑄件圖、鑄型裝配圖、工藝卡。本課程設(shè)計(jì)對(duì)鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。

本次鑄件工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和繪制圖紙兩部分。

一、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（一)任務(wù)分析以保證鑄件質(zhì)量好、生產(chǎn)成本低、勞動(dòng)生產(chǎn)率高、勞動(dòng)條件好為目標(biāo)，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料種類、技術(shù)要求、生產(chǎn)類型(小批、成批或大批)及工廠的具體條件確定采用的模具、造型方法以及鑄型的種類。(二)鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

分析零件的形狀和結(jié)構(gòu)是否適合鑄造工藝的特點(diǎn)，既在鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，工藝操作是否方便，是否容易獲得致密無(wú)缺陷的鑄件。

(三)鑄造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.鑄件的澆注位置及分型面的確定(擬訂幾種不同的方案進(jìn)行論證比較)。1.澆注位置的選擇主要考慮保證鑄件的質(zhì)量，適當(dāng)考慮生產(chǎn)費(fèi)用。(2)選擇分型面即要考慮保證鑄件質(zhì)量，又要盡量減少鑄件的生產(chǎn)費(fèi)用。

2.選擇鑄造工藝參數(shù)1.

確定鑄件尺寸公差等級(jí)和加工余量等級(jí)，可由表27-15、27-16選擇。表27一15成批和大批量生產(chǎn)時(shí)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)

加工余量等級(jí)工藝方法鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金砂型手工造型

ll～13／J11-13／Hll一13／H

l0～12／H

l0—12／H砂型機(jī)器造型及殼型8—10／H

8一l0／G

8一10／G

8～l0／G

8—10／G金屬型

7—9／F

7—9／F

7—9／F

7～9／F低壓鑄造

7～9／F

7～9／F

7—9／F

7—9／V

.壓力鑄造

6—8／r：：熔模鑄造

5～7／E

5～7／E

5～7／E

4～6／￡表27～16單件和小批量生產(chǎn)時(shí)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加：[余量等級(jí)

造型材料加工余量等級(jí)鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵干、濕砂型

13～l5／J

13一15／H

13～15／H

13一l5／H自硬砂

12～14／J

11～13／H

ll—13／H

11一13／H注：表27-16、表27-17中.數(shù)字表示尺寸公差等級(jí)，字母表示加工余量等級(jí)27-17與鑄鐵尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量(mm)尺寸公差

789加工余量等級(jí)MA

D

E

F

D

E

F

D

E基本尺寸加工余量數(shù)值

≤100

1.00.7

l50.9

2.01.5

1.50.8

1.5l0

2.0l5

2.52.0

>l00～160

1.50.9

2.0l.5

2.52.0

1.51.5

2.01.5

2.52.0

3.02.5

>160～250

1.51.5

2.02.0

3.02.5

2.0I.5

2.52.0

3.02.5

4.03.5

>250～400

2.01.5

2.52.0

3.53.0

2.52.0

3.02.5

4.035

5.04.5注：表中每欄有兩個(gè)余量值，上面的數(shù)值以一側(cè)為基準(zhǔn)，進(jìn)行單側(cè)加工的加工余量值，下面的數(shù)值為進(jìn)行雙側(cè)加工的加工余量值。(2)鑄件加工余量的數(shù)值與其尺寸公差等級(jí)、加工余量等級(jí)以及基本尺寸有關(guān)，可查表27-17。(3)鑄件尺寸公差值由鑄件尺寸公差等級(jí)和基本尺寸確定，具體值查表27-18、27-19。(4)考慮鑄件的線收縮率。鑄件尺寸應(yīng)預(yù)先加大，以補(bǔ)償鑄件從凝固開(kāi)始到室溫時(shí)，所發(fā)生的線收縮。在實(shí)際生產(chǎn)中，同一種合金的各種鑄件，因形狀、大小不同，鑄件尺寸的線收縮率有所不同。通常制模時(shí)所用的模尺，已經(jīng)附加了收縮率。各種合金的線收縮率可查表27-20。表27-18鑄件尺寸公差數(shù)值(一)(mm)鑄件基本尺寸公差等級(jí)CT至

l

2

3

4

5

6

7

8

9

l0

11

12

13

1016

0.180.20

0.260.28

0.360.38

0.520.54

0.740.78

1.01.1

1.51.6

2.02.2

2.83.O

4.24.4

254063

0.220.240.26

0.300.320.36

0.20.460.50

0.580.640.70

0.820.901.00

1.21.31.4

1.71.82.0

2.

12.62.8

3.23.64.0

4.65.O5.6

678注：l.CTl和CT2沒(méi)有規(guī)定公差值，是為將來(lái)可能要求更精密的公差保留的。

2．CT13～CTl6小于或等于16mm的鑄件基本尺寸．其公差值需單獨(dú)標(biāo)注．可提高2～3級(jí)。

表27—19鑄件尺寸公差數(shù)值(二)(略)注：僅適用于各種鑄造及合金生產(chǎn)的壓鑄件和熔模鑄件

表27．20鑄造合金線收縮率(略)表27-2l鑄件的最小鑄出孔的直徑(mm)

鑄件壁厚

<50

50～100

100～200

>200最小孔徑

30

35

40另行規(guī)定表27-22砂型鑄造用的模型和芯盒的拔模斜度(略)(5)起模斜度。在制訂鑄造工藝時(shí)，為簡(jiǎn)化造型工藝，便于起模，鑄模在起模方向必須有一定的斜度，斜度的大小由模樣尺寸和造型方法決定。鑄模質(zhì)量好、表面光潔、起模斜度可以小些，反之需大些。起模斜度一般以度數(shù)或差額表示，在使用機(jī)床加工制模時(shí)，斜度用度數(shù)表示比較方便；用手工制模時(shí)，用差額表示比較方便。起模斜度值可查表27-22。(6)

最小鑄出孔及槽。零件上往往有許多孔、槽和臺(tái)階，一般來(lái)說(shuō)應(yīng)盡可能鑄出，這樣既節(jié)省金屬，減少機(jī)加工余量，又可使鑄件壁厚均勻。但有時(shí)有些孔、槽的鑄出必須采用復(fù)雜而且難度大的工藝措施，而實(shí)現(xiàn)這些措施還不如用機(jī)加工方法更為方便和經(jīng)濟(jì)，這時(shí)便可不鑄出。最小鑄出孔和槽的尺寸以及鑄件的生產(chǎn)批量、合金種類、鑄件大小、孔處鑄件的壁厚、孔徑大小等有關(guān)（見(jiàn)表21-8）。(7)鑄造圓角見(jiàn)表27-22、27-23。

3.型芯的設(shè)計(jì)（定性）1.型芯數(shù)及型芯形狀的確定。簡(jiǎn)單孤立的孔，需要一個(gè)型芯，其形狀需符合孔的形狀；較復(fù)雜的鑄件內(nèi)壁，有可能用一個(gè)、二個(gè)或幾個(gè)型芯合并或預(yù)先組合而成。(2)芯頭是砂芯的重要組成部分，其主要作用是定位、支撐和排氣。芯頭的尺寸一般決定于鑄件相應(yīng)部位位置的孔眼尺寸。為便于下芯合箱，芯頭要有一定的斜度，芯頭與芯壁之間應(yīng)留有一定的間隙。芯頭尺寸、斜度、間隙可查有關(guān)手冊(cè)。本課程設(shè)計(jì)不要求具體標(biāo)注，只要求定性畫(huà)出。4.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（定性）澆注系統(tǒng)是金屬流入型腔的通道。澆注系統(tǒng)應(yīng)保證金屬液平穩(wěn)均勻地充滿型腔，阻止熔渣和氣體隨金屬液通過(guò)。金屬進(jìn)入型腔的位置，對(duì)整個(gè)鑄型及鑄件的溫度分布、鑄件的縮孔、縮松及內(nèi)應(yīng)力都有一定的影響。本課程設(shè)計(jì)要求選擇引注位置。各類鑄件澆注系統(tǒng)的引注位置，見(jiàn)表21-11。澆注系統(tǒng)各單元的尺寸對(duì)鑄件質(zhì)量也有重要影響，但本課程設(shè)計(jì)不作要求。5.估計(jì)鑄件的重量（略）6.冒口的設(shè)計(jì)（定性）冒口指鑄型中能儲(chǔ)存一定的金屬液，可對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮以防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的專門(mén)“空腔”。主要作用是補(bǔ)縮鑄件。此外還有出氣和集渣的作用。本課程設(shè)計(jì)只要求定性確定冒口的位置。

二、繪制鑄造工藝圖

在零件圖上用顏色筆畫(huà)上各種工藝符號(hào)，以表示出分型面、澆注位置、加工余量、起模斜度、澆冒口位置與形狀、型芯的形狀等，這樣的圖紙稱為鑄造工藝圖。鑄造工藝圖基本上表示了工藝方案，是實(shí)際生產(chǎn)中的重要依據(jù)。1.鑄造工藝符號(hào)及表示方法見(jiàn)表27-24所示。2.繪圖注意事項(xiàng)：1.

每項(xiàng)工藝符號(hào)，只在某一視圖或剖視圖上表示清楚即可。(2)加工余量的尺寸，如頂面、孔內(nèi)和底側(cè)面數(shù)值相同時(shí)，圖面上不標(biāo)注尺寸，可寫(xiě)在技術(shù)條件中。(3)

相同尺寸的鑄造圓角、相同的起模斜度，圖紙上可不標(biāo)注，只寫(xiě)在技術(shù)條件中。(4)

砂芯邊界線如果和零件線或加工余量線等重合時(shí)，則省去砂芯邊界線。(5)

在剖面圖上，對(duì)砂芯線和加工余量線相互關(guān)系的處理：認(rèn)為砂芯是“非透明”體，因而被砂芯遮住的加工余量線不繪出。(6)

所標(biāo)注的各種工藝尺寸或數(shù)據(jù)，不要蓋住圖紙上的數(shù)據(jù)，應(yīng)方便工人操作。3.工藝符號(hào)表示方法分型面和澆注位置

加工余量凡帶斜度的加工余量應(yīng)注明斜度

型

砂芯型

活塊澆注系統(tǒng)圖例第九章自由鍛件設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：編制鍛造工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和繪制鍛件圖兩部分。

一、給定零件的任務(wù)分析（所作減速機(jī)軸或齒輪）（一）分析零件的作用。（二）分析零件的形狀、尺寸及其精度、表面粗糙度、生產(chǎn)批量、質(zhì)量要求等，決定鍛件的加工方法。（三）分析材質(zhì)情況與熱處理工藝，確定合理的成型方法。二、鍛件的結(jié)構(gòu)工藝分析分析零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸能否滿足自由鍛的工藝要求。三、鍛件圖的繪制鍛件圖是鍛造加工和檢查驗(yàn)收的依據(jù)。繪制自由鍛件圖的基本原則是：（一）以零件的形狀、尺寸與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為依據(jù)。（二）繪制鍛件圖要考慮以下因素：

1.鍛造只能加工適合鍛造生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單的零件。對(duì)于零件上的凹槽、臺(tái)階、凸肩、小孔等不能鍛出時(shí)，為了方便鍛造，坯料中必須增加一部分金屬，稱為敷料或余塊。（注意查表）

2.考慮鍛件的機(jī)械加工余量。由于鍛件尺寸精度低，表面質(zhì)量差，需要再進(jìn)行機(jī)械加工，為此應(yīng)在零件的加工表面上增加供切削加工用的金屬，稱為鍛件余量。具體數(shù)據(jù)可查閱指導(dǎo)書(shū)中的有關(guān)表格(表9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6、9-7）。零件尺寸加機(jī)械加工余量尺寸稱為鍛件公稱尺寸。

3.考慮鍛造公差。鍛造公差是指鍛件的實(shí)際尺寸與鍛件公稱尺寸之間允許有的誤差范圍。公差值的大小，應(yīng)根據(jù)鍛件形狀、尺寸并考慮到生產(chǎn)的具體情況加以選取。（1）自由鍛件的形狀與位置公差如無(wú)特殊要求時(shí)，均不應(yīng)大于所規(guī)定的公差值。（2）自由鍛件的精度分為兩級(jí)；F級(jí)---用于一般的精度。E級(jí)---用于較高精度要求。本設(shè)計(jì)所采用的為F級(jí)。4.

鍛件圖繪制規(guī)則

鍛件形狀用粗實(shí)線描繪。為了便于了解零件的形狀和檢查鍛后實(shí)際余量，應(yīng)在鍛件圖上用雙點(diǎn)劃線或用細(xì)實(shí)線描繪出零件的輪廓形狀。鍛件的公稱尺寸和公差注在尺寸線上面，相應(yīng)的零件的零件尺寸注在尺寸線下面，并加括號(hào)。四、確定毛坯的重量與尺寸（一）毛坯重量的計(jì)算：根據(jù)鍛件的形狀和尺寸，可計(jì)算出鍛件的重量，在考慮加熱時(shí)的氧化損失，沖孔時(shí)沖掉的料芯及切頭損失等，便可計(jì)算出鍛件坯料的重量。G坯=G鍛+G燒損+G料頭+G芯料式中G鍛——鍛件重量，根據(jù)鍛件的形狀和公稱尺寸計(jì)算；G燒損——指金屬加熱而燒損的重量。第一次加熱取被加熱金屬重量的2%~3%，以后各次加熱取1.5%~2.0%，或參考表22-13；G料頭——為使鍛件得到平直端面而修切端部產(chǎn)生的料頭重量。如表9-13。

G料頭=1.8D3（kg）

G料頭=2.36B2H（kg）式中D、B、H單位為dm。

G芯料——沖孔時(shí)沖掉的料芯重量。如圖9-10。G芯料=（1.18~1.5）d2H式中d、H單位為dm。

（二）坯料尺寸的確定坯料尺寸的確定與所采用的基本變形工序有關(guān)。所采用的變形工序不同，確定的方法也不一樣。

圖22-9修切料頭圖22-10實(shí)心沖頭1）采用拔長(zhǎng)法鍛造時(shí)毛坯尺寸的確定：對(duì)于鋼坯拔長(zhǎng)所用截面F坯的大小應(yīng)按一定的鍛造比計(jì)算。即F坯≥YF鍛（dm2）式中Y——鍛造比；軋材作坯料，Y=1.3～1.5鋼錠作坯料，Y=2.5～3F鍛——鍛件最大橫截面積。按上式即可求出坯料最小截面積，進(jìn)而可求出坯料直徑，然后，根據(jù)坯料體積V坯和確定的坯料截面積F坯求出坯料長(zhǎng)度。

L=V坯/F坯

2）

采用墩粗法鍛造時(shí)毛坯尺寸的確定：采用墩粗法鍛制鍛件時(shí)，為避免墩粗時(shí)彎曲和便于切料，坯料高度與直徑之比（H/D）應(yīng)滿足：1.25≤H/D≤2.5

圓坯料，