課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-參考2024版

鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)踐HT250十字頭鑄造工藝設(shè)計(jì)學(xué)院：材料工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：金屬材料工程班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：二〇二五年一月江蘇理工學(xué)院鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)踐說(shuō)明書(shū)前言鑄造行業(yè)作為中國(guó)機(jī)械工業(yè)制造行業(yè)的最為重要和基礎(chǔ)的一個(gè)部分，把握著我國(guó)制造業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。（內(nèi)容至少1頁(yè)以上）………本課題研究屬于工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)問(wèn)題類(lèi)型。根據(jù)《十字頭球鐵件》生產(chǎn)制造可行性分析的基本分析，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析，確定必要的數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行零件鑄造工藝設(shè)計(jì)工作。通過(guò)本課題的研究，有機(jī)會(huì)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析和處理具體問(wèn)題，有利于提高從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)的分析和解決問(wèn)題的能力。本課題研究和應(yīng)用鑄造成形加工技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及鑄造成形工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、理論力學(xué)、CAD等多門(mén)課程內(nèi)容，涵蓋面廣，查看相關(guān)論文和參考文獻(xiàn)，分析鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性能，在二維圖的基礎(chǔ)上繪制三維圖，選擇合適的鑄造工藝主要參數(shù)，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵，設(shè)計(jì)出鑄件工藝圖和工藝卡等完成設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）繪制鑄件圖1張和鑄造工藝圖（A3）1張；（2）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，包括三維模型建立→鑄造工藝分析與設(shè)計(jì)→鑄造工藝卡。（設(shè)計(jì)的內(nèi)容）該課程設(shè)計(jì)是在趙xx，李xx和張xx共同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成的，本人在小組設(shè)計(jì)中承擔(dān)……本說(shuō)明書(shū)從鑄件結(jié)構(gòu)和性能分析入手，明確鑄造工藝方案，進(jìn)行冒口和冷鐵的設(shè)計(jì)，以及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行鑄造工藝圖的繪制，最后進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，完成鑄造工藝卡。

第1章鑄件結(jié)構(gòu)和工藝性能分析鑄件技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)條件是進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。根據(jù)《十字頭球鐵件》圖紙和技術(shù)要求，對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)和技術(shù)特性進(jìn)行分析，為該鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)依據(jù)。1.1鑄件結(jié)構(gòu)分析根據(jù)《十字頭》的圖紙，繪制鑄件的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1-1由鑄件由5個(gè)重要的部分組成，圖中制件由直徑為279mm，深405mm的兩個(gè)圓孔，直徑為310mm，深452mm的兩個(gè)圓孔，中間的一個(gè)直徑為279mm，深562.5mm的圓孔和兩邊有長(zhǎng)755.85mm，厚234、220、134mm的凸臺(tái)，凸臺(tái)上又有直徑為212mm的通孔組成。圖1-1零件的結(jié)構(gòu)零件頂面有長(zhǎng)為510mm，寬為420mm，…….。為了更加直觀的體現(xiàn)出鑄件的形狀結(jié)構(gòu)，所以采用三維軟件NX9.0繪制整個(gè)鑄件的外形及剖視圖。根據(jù)圖紙要求進(jìn)行繪制建模，三維圖產(chǎn)生的直觀效果如圖1-2和圖1-3所示。圖1-2鑄件前視角斜側(cè)45°效果圖圖1-3鑄件后視角斜側(cè)45°效果圖在NX9.0軟件的菜單欄中改變密度設(shè)置，在找到查詢(xún)體積的按鈕查詢(xún)得到，零件體積為500665cm3，將體積欄往下拉出現(xiàn)查詢(xún)質(zhì)量的按鈕，所得到零件總共的重量為3505kg，鑄件表面積為90658.4cm2。1.2鑄件的技術(shù)要求根據(jù)圖紙規(guī)定的鑄件表面質(zhì)量與整個(gè)鑄件的尺寸要求有：鑄件所需材質(zhì)為QT450-10；球墨鑄鐵常常采用樹(shù)脂砂造型；沒(méi)有標(biāo)注的倒角按直角畫(huà)出，在成型完成時(shí)候在按R10加工出來(lái)；鑄件表面是不得出現(xiàn)縮孔和縮松、夾渣的缺陷影響鑄件外觀；尺寸公差CT12級(jí)[1]。1.3鑄件的工藝性能分析QT450-10機(jī)械性能見(jiàn)表1-1。表1-1QT450-10機(jī)械性能硬度/HB伸長(zhǎng)率A(%)抗拉強(qiáng)度Rm/MPa球墨鑄鐵的生產(chǎn)工藝，中頻電爐熔煉……..表1-2QT450-10化學(xué)成分（wt.%）牌號(hào)CSiMnSPQT450-10球化前球化后1.4生產(chǎn)條件 QT450-10造型常采用樹(shù)脂型砂，樹(shù)脂型砂造型生產(chǎn)出來(lái)的鑄件尺寸精度可達(dá)到CT7-9[2]，并且表面粗糙度值的最高值可以達(dá)到Ra3.2……..

第2章鑄件工藝方案的確定根據(jù)形狀特征和理論生產(chǎn)條件的分析，進(jìn)行球墨鑄鐵的鑄造工藝設(shè)計(jì)方案，根據(jù)圖紙給出的鑄件達(dá)到的性能要求、鑄造工藝手冊(cè)等參考技術(shù)文獻(xiàn)，初步設(shè)置澆注位置的擺放、機(jī)械加工的放寬加工余量、分型面以及分模面該放置的位置、型芯的初步造型等。2.1澆注位置的選擇(B)鑄件的澆注位置指的是鑄件澆注時(shí)所選擇的位置。在選擇澆注位置時(shí)，前提是要使鑄件的質(zhì)量達(dá)到要求，其次要對(duì)造型工藝與澆注工藝進(jìn)行簡(jiǎn)化。在設(shè)計(jì)齒輪箱上箱體的澆注位置時(shí)，可以選擇以下三種方案，如圖2-1所示。(B)(A)(C)(A)(C)圖2-1鑄件的澆注位置按照?qǐng)D2-1(A)所示的澆注位置，鑄件大平面位于上方，易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷。圖2-1(B)所示的澆注位置砂芯為懸臂芯，不利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐，且不便于冷鐵、冒口的放置。圖2-1(C)所示的澆注位置砂芯位于下型，有利于下芯、定位、固定，且鑄件大平面位于下方，可以保證鑄件的質(zhì)量，是該鑄件最佳的澆注位置。因此，選用圖2-1(C)所示的方案。（對(duì)比方案優(yōu)缺點(diǎn)）2.2分型面的選擇……..對(duì)于該鑄件，我們選擇如圖2-2所示的分型面，完全符合上述原則。圖2-2鑄件的分型面2.3分模面的選擇根據(jù)上圖所確定的分型面為參照，可以看出只有將分模面放置[1]與分型面一致才能使鑄件脫模。根據(jù)以確定的分型面，選擇如圖2-3中所示的分模面。圖2-3鑄件的分模面2.4加工余量的確定該齒輪箱上箱體鑄造工藝方法選用為砂型鑄造手工造型，選擇……..表2-1要求的機(jī)械加工余量（RMA）單位：mm最大尺寸要求的機(jī)械加工余量等級(jí)大于至FGH40063034663010003.5571000160045.58關(guān)于GB/T6414-1999，其中規(guī)定要求的機(jī)械加工余量應(yīng)適用于毛坯鑄件整體，且應(yīng)該根據(jù)成品的最大外形尺寸以及相應(yīng)范圍來(lái)選擇機(jī)械加工余量值……..圖2-4鑄件的加工余量圖2.5鑄造收縮率的選擇在生產(chǎn)球墨鑄鐵件的過(guò)程中的固態(tài)收縮使得鑄件的尺寸會(huì)變小，所以在設(shè)計(jì)模具及芯盒時(shí)，需要考慮鑄件的收縮率。……..表2-2鑄鐵件的鑄造收縮率(%)鑄件的種類(lèi)收縮率阻礙收縮自由收縮參考表2-2中數(shù)據(jù)，……..鑄造收縮率為1%。2.6其他鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)除了以上所述之外，對(duì)于該鑄件，起模斜度為5°，分型負(fù)數(shù)為3mm[10]。該鑄件為大批量生產(chǎn)，可不用考慮其工藝補(bǔ)正量、反變形量。2.7型芯的設(shè)計(jì)在確定好分型面及分模面后，確定需要設(shè)計(jì)一個(gè)大砂芯，用來(lái)形成該鑄件底部形狀?！?.（b）（a）（b）（a）圖2-2砂芯示意圖(a)1號(hào)砂芯(b)2號(hào)砂芯

第3章冒口與冷鐵的設(shè)計(jì)3.1冒口的設(shè)計(jì)根據(jù)球墨鑄鐵件的結(jié)構(gòu)尺寸，呋喃樹(shù)脂砂的性能強(qiáng)度要求，鑄造工藝方案采用底注式的澆注方式并且采用同時(shí)凝固，參考球墨鑄鐵件的模數(shù)為5.52cm，進(jìn)行球墨鑄鐵件的冒口與冷鐵的位置擺放和設(shè)計(jì)?！?.球墨鑄鐵凝固原則由表及里逐層凝固，縮孔的體積等于冷卻到溫度圖TF的體積VK，減去緊實(shí)包圍的液態(tài)金屬形成的致密固態(tài)金屬冷卻TF的體積VS。（3-1）……..……..由鑄件分析得知縮孔縮松都比較小，因此使用收模數(shù)法計(jì)算是否需要添加冒口，根據(jù)公式3-1（3-6）經(jīng)過(guò)NX9.0的測(cè)量計(jì)算V體=500665cm3，S表=90658.4cm2，所以Mc=5.52cm。查閱相關(guān)資料Mc>2.5cm，所以鑄件不用添加冒口。圖3-1冒口設(shè)計(jì)三維圖3.2冷鐵設(shè)計(jì)由鑄件圖可知，鑄件中部和兩端部分有熱節(jié)區(qū)，熱節(jié)區(qū)不僅僅會(huì)影響影響補(bǔ)縮[13]，而且會(huì)使熱節(jié)區(qū)域內(nèi)的組織粗大，采用冷鐵來(lái)減少鑄件的熱節(jié)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固。根據(jù)球墨鑄鐵熱節(jié)位置分布圖，冷鐵要放在球墨鑄鐵件的熱節(jié)產(chǎn)生處，厚度大小可按公式3-7計(jì)算所得。（3-7）并且與表3-1冷鐵尺寸所示[1]。表3-1冷鐵尺寸表冷鐵形狀直徑或厚度長(zhǎng)度間距板型B<10100~1506~10B=10~25150~20010~20B=25~75200~30020~30……..

第4章澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于球墨鑄鐵件來(lái)說(shuō)，可以考慮采用開(kāi)放式或半開(kāi)放式的澆注系統(tǒng)，因該鑄件有著較大的壁厚差異，故采用開(kāi)放式澆注系統(tǒng)。鑄件采用底注式澆注時(shí)，金屬液充型相對(duì)穩(wěn)定。根據(jù)已選擇的分型、分模面，該鑄件的大砂芯位于下箱，此時(shí)采用底注式澆注，對(duì)砂型、砂芯的沖擊力小，而且還有利于氣體的排出。鑄件底部為大平面且為非加工面，故內(nèi)澆道口可放于鑄件底部。（類(lèi)型與位置）4.1澆注時(shí)間的確定對(duì)于鑄件的重量小于10000kg，澆注時(shí)間具體時(shí)間可按公式4-1計(jì)算[2]。（4-1）公式中：t……..表4-1型內(nèi)鐵液面允許的最小上升速度鑄件壁>40mm，水平澆注大平板>40mm，上箱有大平面10-404-10<4最小上升速度8-1020-3010-2020-3031-100型腔內(nèi)的鐵液上升速度可按公式4-2計(jì)算v=C/t（4-2）公式中：C鑄件的高度……..4.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大型球墨鑄鐵件常采用半封閉式澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道的面積橫澆道面積直澆道的面積的截面比為：阻流面積設(shè)計(jì)法，按公式（4-3）(4-3)公式中μ為流量系數(shù)，Hp為鑄件的靜壓力頭cm，t整個(gè)鑄件的澆注時(shí)間s，Gl為球墨鑄鐵的總重量kg。μ取值見(jiàn)鑄鐵的流量系數(shù)值表4-3。表4-3鑄鐵的流量系μ數(shù)值流量系數(shù)μ的修正值見(jiàn)表4-4。……..樹(shù)脂砂屬于干型，且是鑄鐵件所以μ……..圖4-1鑄件的澆注系統(tǒng)二維圖……..

第5章完整的鑄造工藝

第6章工裝設(shè)計(jì)及造型要求鑄造工藝裝配，是鑄件在生產(chǎn)過(guò)程中所需要的模具與裝置總稱(chēng)，是鑄造工藝設(shè)計(jì)的重要部分，對(duì)鑄件的質(zhì)量也有著一定的影響。鑄造工裝的設(shè)計(jì)主要著重于型板設(shè)計(jì)、砂箱的選用和造型工藝要求。6.1型板設(shè)計(jì)在完成該齒輪箱上箱體的鑄造工藝方案后，確定該鑄件需要上、下型板來(lái)進(jìn)行造型，材料采用木料。圖6-1、6-2分別是……..6.2砂箱的選用砂箱的功能主要是為了方便砂型的成形及運(yùn)輸。設(shè)計(jì)砂箱時(shí)，首當(dāng)其沖的當(dāng)屬是其尺寸，是否具有足夠的吃砂量，并達(dá)到一定的要求。將齒輪箱上箱體砂箱定為通用砂箱，其中，下砂箱尺寸設(shè)計(jì)為1800×1800×300mm，上砂箱的尺寸設(shè)計(jì)為1800×1800×900mm。上砂箱選用兩個(gè)1800×1800×450mm的砂箱組合而成，其中一個(gè)砂箱不設(shè)置箱帶。6.