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1、 黃河科技學院課程設計 支座鑄造工藝設計 院系： 工學院機械系 指導老師： 劉萬福 姓名： 董江鵬 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學號： 100105052 班級： 2010級機電一班 黃河科技學院課程設計任務書 工 學院 機 械 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 2010級 1 班 學號

2、 100105052 姓名 董江鵬 指導教師 劉萬福 題目: 支座鑄造工藝設計 課程: 熱加工工藝課程設計 課程設計時間：5 月 18日至 5 月 31 日 共 2 周 課程設計工作內(nèi)容與基本要求(已知技術(shù)參數(shù)、設計要求、設計任務、工作計劃、所需相關(guān)資料)（紙張不夠可加頁） 1．已知技術(shù)參數(shù)： 支座零件圖 設計任務與要求

3、（完成后需提交的文件和圖表等）： 1.設計任務 (1)選擇零件的鑄型種類，并選擇零件的材料牌號。 (2)分析零件的結(jié)構(gòu)，找出幾種分型方案，并分別用符號標出。 (3)從保證質(zhì)量和簡化工藝兩方面進行分析比較，選出最佳分型方案，標出澆注位置和造型方法。 (4)畫出零件的鑄造工藝圖（圖上標出最佳澆注位置與分型面位置、畫出機加工余量、起模斜度、鑄造圓角、型芯及型芯頭，圖下注明收縮量）。 (5)繪制出鑄件圖。 2.設計要求 (1)設計圖樣一律按工程制圖要求，采用手繪或機繪完成，并用三號圖紙出圖。 (2)按所設計內(nèi)容及相應順序要求，認真編寫說明書（不少于3000字）。 3．工作計劃（進

4、程安排） 熟悉設計題目，查閱資料，做準備工作 1天 確定鑄造工藝方案 1天 工藝設計和工藝計算 2天 繪制鑄件鑄造工藝圖 1天 確定鑄件鑄造工藝步驟 2天 編寫設計說明書 3天 答辯

5、 1天 4．主要參考資料 《熱加工工藝基礎》、《工程材料及成形技術(shù)基礎》、《機械設計手冊》 系主任審批意見： 審批人簽名： 時間：2012年 月 日支座鑄造工藝設計 摘要 鑄造是將液態(tài)金屬或合金澆注到與零件尺寸、形狀相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后獲得毛坯或零件的方法，是機械零件和毛坯成形的主要工藝方法,鑄造毛

6、坯因近乎成形，而達到免機械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了時間。鑄造通常按其鑄型型質(zhì)不同，可分為砂型鑄造、特種鑄造和快速成形等方法。鑄造在生產(chǎn)中應用廣泛，它具有生產(chǎn)工藝簡單，易與操作，成本低，生產(chǎn)不受尺寸限制，不受材料性能限制。鑄造業(yè)的發(fā)展是現(xiàn)代機械制造工業(yè)的基礎工藝之一，因此鑄造業(yè)的發(fā)展標志著一個國家的生產(chǎn)實力。本次設計支座的制造工藝就是鑄造，通過這次設計，了解鑄造工藝的步驟，學會繪鑄造圖及分型面的選定原則。 關(guān)鍵詞：鑄造， 毛坯成形， 砂型鑄造， 支座  Summary Casting is will the liquid metal or

7、 alloy casting parts size, shape to adapt to the casting cavity, wait for their cooling after concreting get blank or parts method, mechanical parts and blank forming is the main process, casting billet almost forming, and achieved by from mechanical processing or a few processing purpose lowers the

8、 cost and to a certain extent, reduce the time. Casting usually according to its casting quality, can be divided into different type of sand casting, special casting and rapid prototyping techniques. Widely used in the production of casting, it has the production process is simple, easy to operate,

9、low cost, production from size limits, do not suffer material performance restrictions. The development of modern foundry industry machinery manufacturing industry is one of the basic technology, so the development of foundry industry marks a national production strength. This design bearing manufac

10、turing technology is casting, this design, understanding the casting process steps, learn to draw casting diagram and the selection principle of parting. Keyword：Cast， Blank forming， Sand-cast, Bracket 目 錄 1、摘要············

11、;··············································Ⅲ 2、步驟 2.1 確定零件材料及牌號&

12、#183;·····································Ⅶ 2.2 鑄造方案的擬定··········

13、;·································Ⅷ 2.2.1 鑄型種類的選擇 2.2.2 畫出零件圖 2.3 分型面的確定········

14、·····································Ⅸ 2.3.1分型選擇原則 2.3.2幾種分型方案· 2.3.3分析各個方案的優(yōu)缺點 2.4 澆注位置的確定··

15、83;········································ⅩⅡ 2.4.1 初步確定兩種澆注位置 2.4.2 比較各個方案的優(yōu)缺點 2.5 工藝參數(shù)的確定·

16、··········································ⅩⅤ 2.5.1 鑄造收縮率 2.5.2 切削加工余量 2.5.3 起模斜度及圓角 2.

17、5.4 型芯及型芯頭 3、支座鑄造工藝卡··············································

18、83;ⅩⅧ 4、結(jié)論················································&

19、#183;·········ⅩⅨ 5、致謝·······································

20、;···················ⅩⅩ 6、參考文獻·····························&

21、#183;························ⅩⅩⅠ 2.1確定零件材料及牌號 零件的支座的零件圖如圖所示，其輪廓尺寸為Φ80×200×110，平均壁厚30，支座底部需螺栓固定，留有2個螺栓孔，尺寸Φ15，可在鑄件完成后切削加工，且有一定的表面精度要求。 支架在鑄造過程中，應該選用灰鑄鐵作為材料?；诣T鐵流動性

22、好，易澆注，且收縮率最小，并且隨著含碳量的增加而減少，使鑄件易于切削加工。采用砂型鑄造，簡單而且工藝性好。 此鑄鐵為200×110mm的灰鑄鐵件，其型號應為HT150。 2.2鑄造方案的擬定 2.2.1 鑄型種類的選擇 支座零件具有內(nèi)腔，小孔，圓角，凸臺以及錐角，形狀較為復雜，表面質(zhì)量無特殊要求，最大輪廓尺寸為200mm，應選用砂型鑄造成形。又采用小批量生產(chǎn)，所以鑄件類型應使用濕砂型鑄造。這樣靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)，易于實現(xiàn)機械化和自動化，材料成本低，節(jié)省烘干設備、燃料、電力等。模樣采用金屬模是合理的。 2.2.2 畫出零件圖 零件圖

23、 2.3分型面的確定 2.3.1分型選擇原則 分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。分型面的優(yōu)劣在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn)率。應滿足以下要求 1. 應使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi) 2. 應盡量減少分型面的數(shù)目 3. 分型面應盡量選用平面 4. 便于下芯、合箱和檢測 5. 不使砂箱過高 6. 受力件的分型面的選擇不應削弱鑄件結(jié)構(gòu)強度 7. 注意減輕鑄件清理和機械加工量 2.3.2 幾種分型方案 初步對支座進行分析，有以下四種方案Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 分型方案圖 2.3.3 分析各個方案的優(yōu)缺點 Ⅰ方案以支架的底面為分型面在分型面少而平的原則中，其分型面數(shù)

24、量不僅少而且還平直，鑄件全部放在下型，既便于型芯安放和檢查，又可以使上型高度減低而便于合箱和檢驗壁厚，還有利于起摸及翻箱操作。 Ⅱ方案鑄件沒有能盡可能的位于同一半型內(nèi)，這樣會因為合箱對準誤差使鑄件產(chǎn)生偏錯。也有可能因為合箱不嚴在垂直面上增加鑄件尺寸。 Ⅲ方案分摸兩箱造型易產(chǎn)生錯箱，從而影響鑄件精度。 Ⅳ方案采用以φ50孔的軸線為分型面，則易產(chǎn)生錯箱，從而影響鑄件精度，頂面?zhèn)确趴梢员ＷC其粗糙度的要求，選凸臺時用活快才便于起模，薄壁處易出現(xiàn)澆注不足，冷隔等缺陷且不利于補縮。 綜上所述，選擇第一種方案 2.4澆注位置的確定 鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置

25、。確定澆注位置是鑄造工藝設計中重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，鑄件的尺寸精度及造型工藝過程的難易程度。 2.4.1 初步對支座對澆注位置的確定 有：Ⅰ，Ⅱ 兩種方案 方案Ⅰ 方案Ⅱ 2.4.2 比較各個方案的優(yōu)缺點 確定澆注位置應注意以下原則： 1.鑄件的重要部分應盡量置于下部 2.重要加工面應朝下或直立狀態(tài) 3.使鑄件的答平面朝下，避免夾砂結(jié)疤內(nèi)缺陷 4.應保證鑄件能充滿 5.應有利于鑄件的補縮 6.避免用吊砂，吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯，合箱及檢驗 對于方案Ⅰ如圖進行綜合分析如下： 1.鑄件的A面（如圖所示）為重要加工面，朝上放置容易產(chǎn)生氣孔、非金屬

26、夾雜物等缺陷。 2.鑄件的重要部分也沒能全部置于下部。 對于方案Ⅱ如圖進行綜合分析如下： 1.鑄件的重要部分全部置于下部，這樣置于下部的重要部分可以得到上部金屬的靜壓力作用下凝固并得到補縮，組織致密。 2.鑄件的重要加工面A面、B面（如圖所示）位于側(cè)立面，比較光潔，產(chǎn)生氣孔、非金屬夾雜物等缺陷的可能性小。 綜合比較，方案Ⅱ更加科學可行。 2.5工藝參數(shù)的確定 鑄造工藝設計參數(shù)通常是指鑄型工藝設計時需要確定的某些數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與模樣及芯盒尺寸有關(guān)，及與鑄件的精度有密切關(guān)系，同時也與造型、制芯、下芯及合箱的工藝過程有關(guān)。這些工藝數(shù)據(jù)主要是指加工余量、起模斜度、鑄造

27、收縮率、最小鑄出孔、型芯頭尺寸、鑄造圓角等。工藝參數(shù)選取的準確、合適，才能保證鑄件尺寸精確，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生產(chǎn)率，降低成本。 2.5.1 鑄造收縮率 鑄造收縮是指金屬液澆注到鑄型后，隨著溫度降低將發(fā)生凝固而引起的尺寸縮減，這種縮減的百分率為該金屬的鑄造收縮率，也是冷卻后鑄件各個方向上比型腔尺寸的縮小率，亦稱為線收縮率ε。 ε=[（L1-L2）/L1]*100％ ε—鑄造收縮率 L1—模樣長度 L2—鑄件長度 本次設計的支座材料為灰鑄鐵，是屬于中小型的鑄件，依照《金屬成形工藝設計》一書中表2-13，所以使用的收縮率為1.0%。 2.5.2 切削加工余量

28、 加工余量是指鑄件為切削而加大的尺寸量，加工余量等級用代號MA表示，由精到細分為A、B、C、D、E、F、G、H、J共九個等級，通常需將加工余量等級與鑄件尺寸公差等級配套使用。 依照《金屬成形工藝設計》一書中表2-14中，可知大批量砂型手工造型灰鑄件的尺寸公差等級為CT13～CT11，并與MA的配套關(guān)系式（CT13～CT11）/H?？蛇x取CT12/H。 加工余量數(shù)值大小取決于鑄件合金種類、鑄造方法、尺寸大小、生產(chǎn)批量及加工面要求和澆注位置等。加工余量過大會浪費材料并增加工時，而加工余量過小則不易保證加工面質(zhì)量要求。 依照《金屬成形工藝設計》一書中表2-15中，可知選用的單側(cè)加工時的加工余

29、量值為8mm，雙側(cè)加工時每側(cè)的加工余量值為6mm。 2.5.3 起模斜度及圓角 起模斜度是指為了使摸樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，在摸樣或芯盒出模方向的摸樣或芯盒壁上所增加的一定斜度。 依照《金屬成形工藝設計》一書中表2-18中，可知起模斜度應為1 º。 鑄件內(nèi)圓角的大小應與其壁厚相適應，過大仍會造成金屬局部積聚，而增加形成縮孔的傾向。一般圓角處內(nèi)接圓直徑不超過相鄰壁厚的1.5倍，且中小型鑄件的內(nèi)圓角半徑一般為3-5mm。此處選擇r=4mm。 2.5.4 型芯及型芯頭 鑄件上的孔腔需要型芯鑄出，型芯又需要芯頭支撐、定位、排氣和落砂，芯頭是型芯的外伸部分，不

30、形成鑄件輪廓而只落入芯座起輔助作用。因此型芯頭的形狀尺寸對于型芯在鑄造裝配中的工藝性與穩(wěn)定性有很大影響。 砂芯高度取100mm，砂芯直徑取80mm。 依照《金屬成形工藝設計》一書中表2-21中，可知下芯頭直徑可取25-30mm，這里取30mm。 對照取上芯頭的直徑為20mm。 簡化后的支座鑄造工藝卡 鑄件名稱 材料牌號 生產(chǎn)類型 毛坯質(zhì)量 平均壁厚 零件圖 支座 灰鑄鐵 單件 7.2Kg 15mm 造 型 造型方法 砂型鑄造 砂箱內(nèi)部尺寸/mm 規(guī)格 長 寬 高 緊固方法 上箱 240mm 150mm

31、110mm 壓鐵緊固600Kg 下箱 240mm 150mm 110mm 砂 型 烘 干 烘干溫度/°C 烘干時間/h 方法 500 15 烘干爐 澆冒口尺寸 /mm 澆道數(shù)量 長 寬 高 截面積 橫澆道 32 22 35 950mm² 內(nèi)澆道 24 21 10 255 mm² 澆注工藝規(guī)范 出爐溫度/°C 澆注溫度/°C 澆注溫度/°C 冷卻時間/h >1400 >1250 30-50 >24 熱處理工藝 加熱5-7h至850攝氏

32、度左右，保溫均熱3-5小時。爐溫冷至400-500度出爐空冷 結(jié)論 通過這次課程設計，讓我學到了很多，將課本上學到的很多的理論知識，都轉(zhuǎn)移到了實踐中，使自己對于理論知識的應用更上一層樓。而且在這次的課程設計里，讓我深刻的感受到我的知識欠缺面，剛好利用此次的設計彌補了知識上的漏洞，完善自己的知識體系。 在設計過程中，有獨立自己完成的，有和同學討論出來的，不但增加了同學間的情誼，更加使自己的自學能力和合作能力得到很到的提升。 其次，通過這次課程設計，讓我對支座的了解再次加深了一步，不但培養(yǎng)了我的學習興趣，更讓我對以后的學習和工作充滿了信心！ 致謝 由于作者水平有限，在編寫過程中可能會有不足和不當之處，請大家諒解，希望大家提出改進意見。另外，感謝劉萬福老師一年以來的辛勤教導，使我可以按時完成課程設計！在以后的學習中，我會更加認真，爭取在以后的工作中成為我的助力！為學校，為國家做出屬于我的貢獻！參考文獻 【1】王愛珍.熱加工工藝基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009 【2】王愛珍.金屬成形工藝設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009 【3】王愛珍.機械工程材料[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2009