《材料成形工藝課程設計》報告-減速箱蓋鑄造工藝設計

《材料成形工藝課程設計》報告一.零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析1）零件名稱:減速箱蓋2）材質(zhì)：HT200（灰鐵200）3）零件的形狀：如圖所示：4）零件特點：該鑄件為箱體類部分薄壁件，最小壁厚為8mm，鑄件最大外形尺寸為540x230x144.5，鑄件毛坯重量為36kg。鑄件的最小壁厚;在一定的鑄造條件下，鑄造合金能充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄造合金的最小壁厚。為了避免鑄件的澆不到和冷隔等缺陷，應使鑄件的設計壁厚不小于最小壁厚。合金種類鑄件輪廓尺寸mm＜200灰鑄鐵3-4各種合金鑄件最大臨界壁厚可以按照最小壁厚的3倍考慮。通過查下表可以知道灰鑄鐵鑄造時的最小允許壁厚為3到4mm。其最小壁厚為8mm，滿足鑄件最厚的要求。二、澆注位置及分型面的確定2.1、分型面的確定

分析工件可得：工件前后對稱，上部分平面及半圓環(huán)面為重要工作面。且工件上下有凸緣，中間有肋板。此外，還有油標標尺孔凸臺。綜合考慮口有兩種分型方案，具體如圖下方案一：方案二：方案一分析:兩箱造型優(yōu)點:只需一個型芯，起模相對容易。缺點:在分型面出會出現(xiàn)劈縫，且左右兩邊的質(zhì)量不一樣，下分型面組織緊密些，上分型面的疏松些。此外，重要面的質(zhì)量難以保證。方案二分析:兩箱造型優(yōu)點:將分型面與重要面保持一致，能保證重要面的質(zhì)量，左右面的質(zhì)量差不多。且不會出現(xiàn)劈縫。缺點:型芯多(有三個)綜上所述，選擇方案二。2.2、澆鑄位置的確定將整個零件放在上沙箱，將上平面與上沙箱的的平面平行一致。采用底澆鑄，順序凝固。這樣水平重要面可以保持完整。三．造型和造芯3.1造型和造芯方法的選擇由《鑄造工藝設計手冊》表1-9可得，采用震壓式造型。造型方法一般分為手工造型和機器造型，生產(chǎn)需要使用機器造型，機器造型具有生產(chǎn)率高，勞動強度低，鑄件質(zhì)量比較穩(wěn)定的特點。適合應用于中批量的生產(chǎn)。e由《鑄造工藝設計手冊》表1-10可得造型和造芯的材料都選用濕型砂。鑄造方法選擇砂型鑄造。主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短。砂型鑄造一般選用濕型，濕型中金屬凝固冷卻較快，鑄件表面光潔，省略鑄型干燥和表面烘干，節(jié)約工時和能耗，降低成本。3.2造型機的選擇由外形尺寸為540mm×230mm×144.5mm，可所選造型機為Z146A，箱內(nèi)最大尺寸為630mm×500mm×250mm，起模行程180毫米，生產(chǎn)率60-80箱一小時。四．機械加工余量機械加工余量等級由精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共10個等級，本鑄件為灰鑄鐵鑄件，采用樹脂砂手工造型，機械加工等級選E～G級。根據(jù)鑄件的“澆注位置”，對鑄件不同部位設置不同等級的“加工余量等級”處于澆注位置“底部”的選擇等級高的E級，處于澆注位置“側(cè)面”的選擇等級較高的F級，而處于澆注位置頂部選擇級別相對較低的G級。查鑄造手冊第五卷表3-56要求的鑄件機械加工余量（RMA）尺寸范圍（mm）要求的機械加工余量等級最小尺寸最大尺寸EFG1001601.11.52.21602501.422.82504001.42.53.5查鑄造手冊第五卷表3-66得出加工余量等級為E-G查鑄造手冊第五卷表3-60，得出鑄件的尺寸公差等級為8-12得出加工余量等級為E-G查鑄造手冊第五卷表3-60，得出鑄件的尺寸公差等級為8-12根據(jù)上表，對與小箱體來說，鑄件的尺寸公差數(shù)值為8mm，重量公差數(shù)值為18%。根據(jù)鑄件的尺寸公差等級要求的機械加工余量等級及鑄件的最大輪廓尺寸確定加工余量的數(shù)值，不同情況下鑄件的機械加工余量的計算方式不同。、加工余量的確定根據(jù)《鑄造手冊》第五版P121圖3-109，得:①箱座底面加工面﹐單側(cè)加工余量為5.5mm根據(jù)圖3-109計算《鑄造手冊》②軸承端蓋斷面雙側(cè)加工余量為4.25mm根據(jù)圖3-109計算《鑄造手冊》③箱座合箱面單側(cè)加工余量為5.5mm根據(jù)圖3-109計算《鑄造手冊》4.2拔模斜度為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定斜度以免損壞砂型或砂芯。這個斜度，也稱為起模斜度。起模斜度應在鑄件上沒有結(jié)構(gòu)斜度的，垂直于分型面的表面上應用。其大小應依模樣的起模高度、表面粗糙度以及造型方法查鑄造手冊第五卷表可得。得出結(jié)果得出結(jié)果測量高度為144.5，所以選＞100~160，起模斜度為2.24.3最小鑄出孔及槽機械零件上往往有很多孔、槽和臺階，一般應盡可能在鑄造時鑄出。這樣既可節(jié)約金屬，減少機械加工的工作量、降低成本，又可使鑄件壁厚比較均勻，減少形成縮孔、縮松等鑄造缺陷的傾向。但是，當鑄件上的孔、槽尺寸太小，而鑄件的壁厚又較厚和金屬壓力較高時，反而會使鑄件產(chǎn)生粘砂，造成清理和機械加工困難，有的孔、槽必須采用復雜而且難度較大的公益措施才能鑄出，而實現(xiàn)這些措施還不如用機械加工方法制出更為方便和經(jīng)濟。查鑄造手冊第五卷表3-75，因為鑄件厚度為8mm<50mm，所以最小孔徑為30mm，零件圖加工的孔徑均<30mm，所以都不用鑄出。潤滑槽不鑄出。4.4、砂芯的確定由零件圖可知，此鑄件需要3D心管五146表3-90。由于結(jié)構(gòu)復雜采用料成形工藝》P55圖2-47和《鑄造手冊》第五版14由于結(jié)構(gòu)復雜故采用樹脂砂造芯。②芯頭的尺寸和間隙芯頭的尺寸與采用的鑄造工藝有關，一般取決于鑄件相應部位孔、槽的尺寸。為了下芯和合型的方便芯頭應有一足的茄)史，問R頭15mm。又因，一般情況下，據(jù)《鑄造手冊》P147表3-89查得3號芯的芯頭間隙機器造型、濕型，生產(chǎn)量較大時，常用間隙為0.5~1mm，且樹脂砂型的間隙可比干型少50%左右。綜合以上因素,取芯頭間隙為1mm。查表3-91得芯頭高度為40mm。4.5鑄件收縮率鑄件收縮率又稱鑄件線收縮率或鑄造收縮率，以模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示。鑄造收縮率的定義為:ε=[（L1+L2)/L1]x100%式中:ε-鑄造收縮率L1-模樣長度L2-鑄件長度;鑄件收縮率是受各種因素影響后鑄件的實際線收縮率，不僅與鑄造金屬的收縮率和線收縮起始溫度有關，還與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型種類、澆冒口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、鑄型和型芯的退讓性等有關。查鑄造手冊第五卷表3-67受阻收縮率為0.8%--1.0%自由收縮率為0.9%--1.1%小箱體為材質(zhì)灰鑄鐵HT200為中小型鑄件所以收縮率選擇1%五.澆注系統(tǒng)的設計與計算5.1、澆注系統(tǒng)類型的選擇:由于封閉式澆注系統(tǒng)有較好的阻渣能力,可防止金屬液卷入氣體，消耗金屬少，清理方便，控流截面積在內(nèi)澆道，澆注開始后，呈有壓流動狀態(tài)，金屬液容易充滿澆注系統(tǒng)。所以選用封閉式澆鑄系統(tǒng)。此外，由于在本鑄件上頂注式和中注式的澆注系統(tǒng)的摸樣無法取出，所以選用底注式。5.2澆注時間的確定對于重量小于450kg的形狀復雜的鑄件，其澆注時間可按經(jīng)驗公式：式中，t為澆注時間（s）；型內(nèi)金屬液總總重量，包括澆冒口系統(tǒng)重量（kg）；S為系數(shù)，取決于鑄件壁厚，壁厚，可查鑄造手冊表3-153得S取1.3，計算出t為8.65s。5.3澆注系統(tǒng)阻元截面積計算底座零件采用阻流截面設計法，有理論設計公式基本原理如下：其中GL流經(jīng)截面的金屬液總質(zhì)量（kg）；A阻澆注系統(tǒng)中最小的斷面總面積；（㎝2）μ總流量的損耗系數(shù)；t澆筑時間；（s）Hp平均靜壓力頭高度（㎝）澆注系統(tǒng)估計鑄件質(zhì)量m:體積估計:4.9dm3質(zhì)量估計:4.9×7.2=35.9kg②澆注時間t:查《材料成型工藝》表3-1，灰鑄鐵澆筑時間為4-6s;③流量系數(shù)u:查《材料成型工藝》表3-4，u取0.6;④平均靜壓頭H:中注式澆注系統(tǒng)的H,=H-c/2;其中H為直澆道高度，此處若忽略澆口高度，則為上沙箱高度，取300mm;是模樣高度，此處為170mm.;則H=215mm;則截留面積A阻=35.9/7.2×4×0.6x√2x9.8×215=1015mm2(3)澆道橫截面積的計算橫澆道2個，內(nèi)澆道6個依據(jù)封閉式澆注系統(tǒng)的截面積一般比例A直:2A橫:2A內(nèi)=1.15:1.1:1則A類=1015mm2A械=485mm2A內(nèi)=147.1mm2(4）各澆道的橫截面形狀及尺寸根據(jù)橫截面分別查《鑄造手冊》P297、P298、P300的表3-240、表3-241、表3-243，分別得到直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道的橫截面形狀和尺寸，如下:直澆道橫澆道內(nèi)澆道D1=48mma=24mma=14mmD=40mmb=16mmb=11mmL=300mmc=25mmc=12mm總結(jié)（簡要分析下你所設計的成形工藝對社會、健康、安全以及環(huán)境等的影響，以及這些影響因素對你所設計的工藝所屬行業(yè)發(fā)展的制約）鑄造生產(chǎn)是一個比較大的工程，從熔煉金屬，制作模具，并將熔融金屬澆入鑄型模具中，凝固后會有一個固定的形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成形過程。在此過程中將會有固體、氣體廢棄物及有害氣體排出會大大的對環(huán)境進行破壞。隨著國家的發(fā)展，新的環(huán)保理念的提出對于傳統(tǒng)的工業(yè)的發(fā)展會有很大的限制各種新標準的提出也在一定程度上促進了工業(yè)的改革，一些企業(yè)在提高自身產(chǎn)品出產(chǎn)率的同時也提高了對于廢水污水的處理能力，這也是傳統(tǒng)工業(yè)向社會慢慢靠近的標志，相信未來我們的工業(yè)會越來越好繼續(xù)為國家的發(fā)展發(fā)揮余熱。附表1鑄造工藝卡零件名稱減速箱蓋材質(zhì)HT200材料鑄件重量（kg）36KG鑄件材質(zhì)爐料每個毛坯可切零件數(shù)凈重毛重澆注系統(tǒng)重HT20