圓形支座鑄造工藝設(shè)計(jì)

1、湖南科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱：圓形支座鑄造工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)院：專業(yè)及班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、任務(wù)與要求1完成產(chǎn)品零件圖、鑄件鑄造工藝圖各一張，鑄造工藝圖需要三維建模（完成 3D 圖 ）。2完成芯盒裝配圖一張。3完成鑄型裝配圖一張。4. 編寫設(shè)計(jì)說明書一份（1520頁），并將任務(wù)書及任務(wù)圖放置首頁。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容為 2 周1. 繪制產(chǎn)品零件圖、鑄造工藝圖及工藝圖的3D圖（2天）。2. 鑄造工藝方案設(shè)計(jì)：確定澆注位置及分型面，確定加工余量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率， 確定型芯、芯頭間隙尺寸。 （1 天）。3. 繪制芯盒裝配圖 （1 天）。4. 繪制鑄型裝配圖、即合箱

2、圖 （包括流道計(jì)算共 2天）。5. 編制設(shè)計(jì)說明書 （4 天 ）。三、主要參考資料1. 張亮峰，材料成形技術(shù)基礎(chǔ) M ，高等教育出版社， 2011.2. 丁根寶， 鑄造工藝學(xué) 上冊 M ，機(jī)械工業(yè)出版社， 1985.3. 鑄造手冊編委會，鑄造手冊：第五卷 M ，機(jī)械工業(yè)出版社， 1996.4. 沈其文 , 材料成形工藝基礎(chǔ) （第三版 ）M ，華中科技大學(xué)出版社， 2003.摘要支座是支撐零部件的載體其主要承受了軸向的壓縮作用的機(jī)械零件。 在日常生 產(chǎn)中對支座的選用異常廣泛，因?yàn)樗哂薪?jīng)濟(jì)型良好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、 結(jié)構(gòu)簡單 美觀實(shí)用等特點(diǎn)。 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(diǎn)確定了鑄造工

3、 藝，確定了支座的鑄造工藝過程，繪制了芯盒裝配圖，鑄造裝配圖等。關(guān)鍵詞：圓形支座；砂型鑄造；鑄造工藝設(shè)計(jì)；裝配圖目錄一、造型材料選擇1. 鑄造合金的選用12. 造型和造芯材料1二、澆注位置及分型面的確定 2三、鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì)1. 加工余量的選擇52. 鑄件孔是否鑄岀的確定53. 起模斜度的確定54. 鑄造圓角的確定65. 鑄造收縮率的確定76 反變形量8四、造型方法的設(shè)計(jì) 8五、木模的設(shè)計(jì)10六、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.澆口杯122 澆注系統(tǒng)的尺寸12七、冒口的設(shè)計(jì)14八、鑄型裝配圖設(shè)計(jì)15心得體會17參考文獻(xiàn)18、造型材料選擇1. 鑄造合金的選用灰鑄鐵的力學(xué)性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關(guān)。灰鑄

4、鐵中的片狀石墨對基體的 割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低 于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，也是常用鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵。同時，基體 組織對灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強(qiáng)度 和硬度最低，故應(yīng)用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細(xì)小，有較高的強(qiáng)度和硬度， 主要用來制造較重要鑄件；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍 粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業(yè)上較多使用的是珠光體基體的灰鑄鐵?；诣T 鐵具有良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、 在鑄造過程中，應(yīng)選用的金屬材料種類是灰鑄鐵，因?yàn)榇髓T件結(jié)

5、構(gòu)基本為左右對稱， 最大截面為地面，因此可以采用整體造型進(jìn)行鑄造?；诣T鐵的流動性好，易澆注， 且收縮率最小。并隨含碳量的增加而減少，使鑄件易于切削加工。鑄鐵材料還可以 減少噪音。在澆注時，澆注溫度為 1200-1380C。采用砂型鑄造方法，操作簡便，工 藝性好，提高了工作效率。灰鑄鐵材料抗壓能力強(qiáng)，保證了鑄件的使用性能。因?yàn)?支座是指用以支承容器或設(shè)備的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。還要承 受操作時的振動與地震載荷，而且此鑄件為290 x 120mm的灰鑄鐵，其型號應(yīng)為HT250。2. 造型和造芯材料 由于本次課程設(shè)計(jì)的鑄件是中等批量生產(chǎn)，所以造型和造芯的方法應(yīng)采用靈活多樣， 適應(yīng)性強(qiáng)

6、的手工造型。但它有生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度大，鑄件質(zhì)量不易穩(wěn)定的缺點(diǎn)。 造型方法可選用砂箱造型，其操作方便，無論是大、中、小型鑄件，還是大量、成 批和單件生產(chǎn)均可采用。型砂選擇：鑄鐵用的型砂和泥心砂，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確定。該鑄件型砂選用瘦沙（粘土含量 2-10%）來代 替石英砂。 在濕模造型時， 小型和中小型鑄鐵件泥心砂可以采用小顆粒的半肥沙 （粘 土含量 10-20%）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。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

7、物，如砂 子、礦石、石灰等。碎粘土所含水分不應(yīng)超過 2%。（鑄件材料是鑄鐵時，制造濕砂 型的粘土砂所用粘土為膨潤土，濕抗壓強(qiáng)度一般為 80-120kPa。含水量為，透氣性為 60-100，型砂配比 70/140 目占 33， 100/200 目占 17%， 紅砂占 50%。芯砂選擇油砂 或水玻璃砂。） 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)，形狀簡單或回轉(zhuǎn)體砂芯。二、澆注位置及分型面的確定 分型面是指上、下砂型的接觸面或鑄造模樣的分合面，分型面的選擇應(yīng)在保證質(zhì)量 前提下，盡量簡化工藝過程，節(jié)省人力物力。對于零件質(zhì)量要求不高、外形復(fù)雜

8、且 批量不大的支撐臺鑄件，為簡化工藝操作，可優(yōu)先考慮分型面，并找出零件的可分型方案。選擇分型面時應(yīng)注意一下原則：應(yīng)使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi)應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目分型面應(yīng)盡量選用平面便于下芯、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(qiáng)度 注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量 該零件可能的分型方案有三種。以支架的底面為分型面（如圖2-1所示）2-2c）以對稱中心線為分型面（如圖 2-3所示）圖2-3分析比較各方案的特點(diǎn)并確定方案1 ）以支架的底面為分型面這種分型方法只需外加一活塊造型，其分型面數(shù)量不僅少而且鑄件全部放在下型，既便于型芯安放和檢驗(yàn)，又可以使上型高度減低而便于合箱

9、和檢驗(yàn)壁厚，還有利于起模及翻箱操作。而且底面可以向下放，以保證其表面粗糙度，分型面為底面時便 于起模。2）以凸臺為分型面不利于起模及翻箱操作。3）以對稱中心線為分型面需采用兩箱造型造型復(fù)雜，容易造成錯箱，從而影響鑄件精度。三、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3-1所示。圖3-1零件圖加工余量的選擇該支座為單件、小批量生產(chǎn)，可采用手工造型和造芯。由材料成形技術(shù)基礎(chǔ)P54表查得尺寸公差等級CT應(yīng)為13-15級，選13級，加工余量等級為MA為F-H應(yīng)選G。 由課程設(shè)計(jì)題目知基本尺寸© 290mm，查材料成形技術(shù)基礎(chǔ)第三版 P56表與尺 寸公差配套使用

10、的灰鑄鐵機(jī)械加工余量，并由確定加工余量中“頂面（相對于澆注 位置）的加工余量等級應(yīng)比底、側(cè)面加工余量等級降一級選用”的規(guī)定查得，頂面 加工余量應(yīng)按照CT14級、MA-H級；底面、側(cè)面的加工余量為 CT13級、MA-G級。 則頂面的加工余量取5mm,底面和側(cè)面的加工余量取。所以頂面的加工余量取5mm，底面和側(cè)面的加工余量取。加工余量如圖 3-2所示。2鑄件孔是否鑄出的確定因?yàn)樵撹T件材料是HT250,單件、小批量生產(chǎn)，孔徑15mm，但是查得鑄件的最小鑄 出孔直徑是30mm-50mm，則該六個孔沒必要鑄出。所以該孔徑為15mm的六個孔沒必要鑄出。3起模斜度的確定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鑄件模樣起模斜度中的規(guī)定，該鑄

11、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用寬度標(biāo)注，該鑄件模具是木模，高度120mm，由材料成形技術(shù)基礎(chǔ)P57表砂型鑄造時模樣外表面及內(nèi)表面的起模斜度查得外表面起模斜度 2mm，內(nèi)表面起模斜度6mm。所以內(nèi)表面起模斜度6mm，外表面起模斜度2mm。4. 鑄造圓角的確定根據(jù)鑄件的圓角確定鑄造圓角，如圖3-4，在做木模時外鑄造圓角設(shè)為2mm，內(nèi)鑄造 圓角設(shè)為4mm。5. 鑄造收縮率的確定該鑄件材料為灰鑄鐵，由材料成形技術(shù)基礎(chǔ)P57知灰鑄鐵的鑄造收縮率為%該鑄件選，則制造尺寸放大一個線收縮率。所以鑄造收縮率。綜上所述考慮到鑄件的加工余量、收縮量、拔模斜度、鑄造

12、圓角、工藝補(bǔ)正量及芯 頭間隙后的鑄件尺寸如圖3-5所示。6、反變形量鑄造較大的平板類、床身類等鑄件時，由于冷卻速度的不均勻性，鑄件冷卻后常出 現(xiàn)變形。為了解決撓曲變形問題，在制造摸樣時，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向 做出反變形摸樣，使其與反變形量抵消，這樣在鑄造摸樣上做出的預(yù)變形量稱為反 變形量。而支座沒有較大平板做基本不會產(chǎn)生撓曲變形，所以不用設(shè)置反變形量。四、造型方法設(shè)計(jì)4-1要確定造型方法必須根據(jù)鑄件的外形來選擇分型面和型芯形狀。鑄件的外形如圖 所示圖4-1鑄件的外形由上圖可看出，該鑄件結(jié)構(gòu)簡單，基本成中心對稱，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，厚壁部位朝上，另

13、外又是一個圓盤類零件，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底面。砂芯主要靠芯頭固定在砂型上，對于垂直砂芯，為了保證其軸線垂直、牢固地固定 在砂型上，必須有足夠的芯頭尺寸，對于水平砂芯，必須有足夠的芯頭長度，以承 受砂芯的重力和金屬液的浮力。芯頭與芯頭座之間應(yīng)有適宜的間隙，以使砂型與砂 芯的裝配，但又能確保鑄件的尺寸精度。而該方案是采用垂直砂芯且是濕型砂，而 且該方案的砂芯高度與直徑比不大，且直徑較大，所以采用的是上芯頭去除形式的 垂直砂芯。經(jīng)查表得s=，a仁7°a =8mm，而h=35但是去除了上芯，所以高度應(yīng)增加 30%，所 以 h=35X (1+30%)=

14、46mm 如下圖 4-2 所示。圖4-4芯盒裝配圖五、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 芯頭的間隙量。則木模的形狀如圖5-1所示。經(jīng)設(shè)計(jì)：木模的剖面圖如圖5-2所示圖5-2經(jīng)計(jì)算：木模的尺寸如圖5-3所示六、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是鑄型中引導(dǎo)液體金屬進(jìn)入型腔的通道，它由澆口杯（盆）、直澆道、橫 澆道和內(nèi)澆道組成。澆口杯澆口杯是用來承接來自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注，并可以 減輕金屬液對型腔的沖擊，還可分離渣滓和氣泡，阻止其進(jìn)入型腔。分為漏斗型和 盆

15、型兩大類。漏斗型澆口杯又分成兩類，一類是中、小型鑄件和非鐵合金鑄件用的 容積較大的漏斗型澆口杯；一類是鑄鋼件用的漏斗型澆口杯。而澆口盆用于中、大 型鑄鐵件和中、大型非鐵合金鑄件。澆口盆形底部筑有壩，待達(dá)到適宜的液面高度 和適宜的澆注速度以后，金屬液再流入直澆道。因?yàn)殍T件的材料是HT250,且考慮到 鑄件屬于中型鑄件，故采用盆形澆口杯。經(jīng)估算該零件質(zhì)量為53Kg，所以查表得 L=110mm，R=70mm,R仁40mm,r=25mm,r1=13mm,H=110mm,l=78mm,d=27mm,因而得出澆口杯尺寸如圖6-1所示圖6-12、澆注系統(tǒng)的尺寸澆注系統(tǒng)分為封閉式澆注系統(tǒng)，開放式澆注系統(tǒng)，半封

16、閉式澆注系統(tǒng)和封閉-開放式澆注系統(tǒng)。因?yàn)榉忾]式澆注系統(tǒng)控流截面積在內(nèi)澆道，澆注開始后，金屬液容易充 滿澆注系統(tǒng)，呈有壓流動狀態(tài)。擋渣能力強(qiáng)，但充型速度快，沖刷力大，易產(chǎn)生噴 濺，金屬液易氧化。適用于濕型鑄件小件。而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)。1、采用封閉式的澆注系統(tǒng)，各組元比例如下：F 內(nèi)：F 橫：F 直=1:;查表得，鑄件的內(nèi)澆口總截面積刀F內(nèi) 為一5平方厘米，取值平方厘米，采用 圓截面內(nèi)澆口。查表得圓截面的直徑 d=24mm,即如圖6-2所示尺寸。圖6-2采用兩條內(nèi)澆道，則橫澆道的截面積為平方厘米，查表得A=45mm,H=30mm,R=21mm 即如圖6-3所示的

17、橫截面積。圖6-3直澆道下端截面積F直=。查表得： 下端截面直徑為40mm,上端直徑為48mm，直澆道每厘米長重量。 采用分型面澆注法，則得出澆注系統(tǒng)如圖 6-4所示。七、冒口的設(shè)計(jì)鑄件從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，體積會縮小，即有體收縮。因體積的縮小而得不到液體的 補(bǔ)縮時，則在凝固后，于鑄件內(nèi)那些模數(shù)較大的部位會產(chǎn)生縮孔或縮松。為了獲得 致密的鑄件，基本的條件是實(shí)現(xiàn)順序凝固。這就必須在補(bǔ)縮通道上設(shè)置儲有足夠多 的液體和初始模數(shù)比補(bǔ)縮通道模數(shù)大的冒口，使鑄件在凝固過程中，能不斷地從冒 口獲得液體進(jìn)行補(bǔ)縮，以消除鑄件的縮孔和縮松，使縮孔移入冒口之中。 鑄件采用縮頸頂冒口，冒口如圖 7-1所示：圖7-1因?yàn)殍T

18、件安裝冒口處厚度eDm=53mm,h=14mm,R=7mm,則得出冒口三維圖如圖7-2所示，又因mm,Gm=7kg為d=，所以取d為30mm，查表得圖7-2冒口三維圖八、鑄型裝配圖設(shè)計(jì)以上述一些數(shù)據(jù)的計(jì)算以及設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)以及澆注系統(tǒng)、冒口、鑄件和型芯等裝配起來，鑄型裝配圖如圖8-1所示圖8-2鑄造裝配三維圖圖8-3鑄造裝配內(nèi)部圖心得體會為期兩個星期的設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，這是累卻快樂的兩個星期。這次關(guān)于材料成形技 術(shù)的課程設(shè)計(jì)使我對 Pro/E建模以及CAD知識掌握得更加熟練了，使我更加深刻地 理解了材料成形技術(shù)的知識，對鑄造工藝有了更深層次的了解，為以后的學(xué)習(xí)和工 作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在這個設(shè)計(jì)任務(wù)下發(fā)，還沒借到工藝設(shè)計(jì)書時，望著老師發(fā)下來的模板，望著那模 板里嵌著的復(fù)雜的Pro/E、CAD圖，尤其是芯盒裝配的三維圖，我慌了。Pro/E雖然學(xué)了，但是要我做出那樣的芯盒裝配圖還是有點(diǎn)吃力，而且都不知從何著手。而且 CAD學(xué)了這么久，連最基本的操作都不怎么熟了，這次真是遇到了一個