課程設(shè)計(jì)---下鉗體的鑄造工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　鑄造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　題目：下鉗體的鑄造工藝(工藝分析及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì))</p><p>　　系 別 機(jī)電信息系 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 金屬材料工程 </p><p>　　班 級(jí) </p>

2、<p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　導(dǎo) 師 </p><p>　　2011 年12 月25 日</p><p>　　下鉗體的鑄造工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　本次課

3、程設(shè)計(jì)所負(fù)責(zé)的主要任務(wù)是下鉗體的鑄造工藝設(shè)計(jì)。具體的方面有以下幾個(gè)：</p><p><b>　　零件分析</b></p><p><b>　　工藝分析</b></p><p><b>　　澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　砂芯設(shè)計(jì)</b>

4、</p><p><b>　　工裝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中我主要負(fù)責(zé)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　課題綜述</b></p><p>　　鑄造就是熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀、尺寸、成分、組織和性能鑄件的成形方法。也就是將金屬熔

5、煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。鑄造毛坯因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)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制作時(shí)間．鑄造是現(xiàn)代裝置制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。</p><p>　　鑄造是人類(lèi)掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國(guó)約在公元前1700～前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。鑄造是

6、指將室溫中為液態(tài)但不久后將固化的物質(zhì)倒入特定形狀的鑄模待其凝固成形的加工方式。被鑄物質(zhì)多為原為固態(tài)但加熱至液態(tài)的金屬（例：銅、鐵、鋁、錫、鉛等），而鑄模的材料可以是沙、金屬甚至陶瓷。因應(yīng)不同要求，使用的方法也會(huì)有所不同。</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步 ，要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好，同時(shí)仍具有良好的機(jī)械加工性能；另一個(gè)原因是機(jī)械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工、儀表

7、等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。如檢測(cè)手段的發(fā)展，保證了鑄件質(zhì)量的提高和穩(wěn)定，并給鑄造理論的發(fā)展提供了條件；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們深入到金屬的微觀世界，探查金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用砂型鑄造，其最大優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低，為機(jī)械行業(yè)中廣泛應(yīng)用生產(chǎn)毛坯的方法。在砂型鑄造過(guò)程中，考慮到逐漸的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)條件以及加工批量等因素，要對(duì)鑄造工藝進(jìn)行全面的分析以減

8、少鑄件的缺陷。</p><p><b>　　2. 零件分析</b></p><p>　　下鉗體最大長(zhǎng)度380mm，最大高度122mm，最大寬度232mm。審查零件結(jié)構(gòu)，下鉗體三維圖見(jiàn)附件。</p><p>　　2.1避免缺陷方面審查鑄件結(jié)</p><p>　?。?）鑄件應(yīng)有合適的壁厚</p><p&g

9、t;　　由于金屬流動(dòng)性的限制，鑄件的壁不能太薄，否則會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷，鑄件還可能產(chǎn)生白口。但也不能太厚，因?yàn)楹癖谥行牟糠掷鋮s速度慢，晶粒粗大，容易產(chǎn)生縮孔和縮松，力學(xué)性能下降。設(shè)計(jì)的材料為ZG345-570，鑄件屬于中小型鑄件。查《鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得碳素鋼允許的最小壁厚為6mm，鑄件的壁厚符合要求。</p><p>　?。?）鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)該造成嚴(yán)重的收縮阻礙</p><p>

10、　　鑄件薄、厚壁的相接、拐彎等厚度的壁與壁的各種交接，都應(yīng)采取逐漸過(guò)渡和轉(zhuǎn)變的形式，并應(yīng)使用較大的圓角相連接，避免因應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋缺陷。</p><p>　?。?）鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁</p><p>　　鑄件的內(nèi)壁和肋等，散熱條件差，應(yīng)薄于外壁，以使內(nèi)外壁能均勻地冷卻，減輕內(nèi)應(yīng)力和防止裂紋，但是該下鉗體沒(méi)用肋，故不用考慮。</p><p><b>　?。?/p>

11、4）有效鑄出孔</b></p><p>　　最小的有效鑄出孔的尺寸和鑄件的生產(chǎn)批量，合金種類(lèi)，鑄件大小，孔處鑄件壁厚孔的長(zhǎng)度及孔的直徑有關(guān)，不同的孔才有不同的方法，一般情況下Φ30一下的孔均不鑄出。</p><p>　　(5) 利用補(bǔ)縮，實(shí)行順利凝固</p><p>　　對(duì)于鑄鋼等收縮較大的鑄件，易于形成收縮缺陷，應(yīng)仔細(xì)審查零件的結(jié)構(gòu)實(shí)行順利凝固。<

12、;/p><p>　　2.2簡(jiǎn)化鑄造工藝改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)</p><p>　　(1) 取消鑄件外表面?zhèn)劝?lt;/p><p>　　鑄件外側(cè)壁上有凹入部分，必然造成起模困難。所以，造型中增加砂芯才能形成鑄件形狀，對(duì)鑄件稍加改進(jìn)避免凹人部分。</p><p>　　（2）改進(jìn)突臺(tái)、凸緣和肋板結(jié)構(gòu)</p><p>　　鑄件上的突臺(tái)、凸緣和肋

13、板妨礙起模，所以，機(jī)械造型中加砂芯。</p><p>　?。?）零件上標(biāo)有加工精度、加工孔的地方需留有余量</p><p>　　零件上若有加工精度，需提前留好加工余量，方便機(jī)加工，有加工孔的地方不需要鑄出孔，等機(jī)加工完成。</p><p>　　（4）減少清理鑄件的工作量</p><p>　　清理表面粘砂、內(nèi)部殘留砂芯等。工作環(huán)境惡劣，鑄件在設(shè)

14、計(jì)時(shí)應(yīng)注意減輕此方方面的工作量。</p><p><b>　　3. 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.分型面的選取</b></p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，分型面的選擇應(yīng)該有以下幾點(diǎn)需注意：</p><p>　　應(yīng)使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi)</p><p&

15、gt;　　應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目</p><p>　　分型面應(yīng)盡量選用平面</p><p><b>　　不使砂箱過(guò)高</b></p><p>　　注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量</p><p>　　為起模方便，分型面一般選在鑄件的最大鑄面處</p><p>　　最終，分型面的選擇在中間部分，這樣選擇

16、優(yōu)點(diǎn)是工作量小，缺點(diǎn)是精度低。</p><p><b>　　澆冒口位置的選擇</b></p><p>　　澆注位置的選擇一般來(lái)說(shuō)有以下注意點(diǎn)：</p><p>　　鑄件的重要部分應(yīng)盡量置于下部</p><p>　　重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)</p><p><b>　　應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)

17、縮</b></p><p>　　應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置一致</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用澆注方法采用底注式澆注，這種澆注方法的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于重要鑄件一般采用底注式，這樣澆注時(shí)金屬液流動(dòng)平穩(wěn)，可避免金屬液發(fā)生激濺、氧化及由此而形成的鑄件缺陷，無(wú)論澆口比是多大，橫澆道基本工作在充滿狀態(tài)，有利于阻渣。這種澆注方法的缺點(diǎn)：充型后金屬的溫度分布不利于順序凝固和冒口補(bǔ)縮，內(nèi)澆道

18、附近容易過(guò)熱，造成缺陷。對(duì)于這種底注式，多個(gè)內(nèi)澆道，為了方便澆注，需再加一箱，這樣又成三箱生產(chǎn)，對(duì)于生產(chǎn)成本較高。</p><p><b>　　冒口的位置選擇：</b></p><p>　?、倜翱趹?yīng)就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁</p><p>　　②冒口應(yīng)該設(shè)在鑄件最高、最厚處</p><p>　?、勖翱诓粦?yīng)設(shè)在鑄件重要

19、的、受力大的部位，以防組織粗大降低強(qiáng)度</p><p>　　冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整共事，零件外觀好</p><p><b>　　機(jī)械加工余量的確定</b></p><p>　　鑄件加工余量的確定，要根據(jù)合金的種類(lèi)、生產(chǎn)方法、尺寸大小和復(fù)雜程度以及加工面的要求和所處的澆注位置等因素來(lái)確定。查表得：各頂、底加工余量5mm，孔為4mm。&

20、lt;/p><p><b>　　拔模斜度確定</b></p><p>　　塑件脫模斜度的大小，與塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因數(shù)、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料脫模斜度大；形狀較復(fù)雜或成型孔較多的塑件取較大的脫模斜度；塑件高度較大、孔較深，則取較小的脫模斜度；壁厚增加、內(nèi)孔包緊型芯的力大，脫模斜度也應(yīng)取大些。有時(shí)，為了在開(kāi)模時(shí)讓塑件留在凹模內(nèi)或型芯上，而有意將該邊

21、斜度減小或?qū)⑿边叿糯蟆?lt;/p><p>　　金屬模樣測(cè)高在20~50mm，a=0.5~1.2；α=0°45′~2°</p><p>　　金屬模樣測(cè)高在＜100mm，a=1.0~1.5；α=0°45′~1′</p><p><b>　　5．水力學(xué)近似計(jì)算</b></p><p>　　計(jì)算澆注系

22、統(tǒng)，主要是確定組流斷面，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比例確定組員的斷面面積，公式為：F內(nèi)=G/(µ×t×0.31)</p><p>　　備注：F內(nèi)：內(nèi)澆道斷口面積（cm2）</p><p>　　G：流經(jīng)內(nèi)澆道合金金屬液總量（kg）?；诣T鐵的密度ρ=7.8kg/cm3，所以鑄件質(zhì)量為12.47kg。加上澆注系統(tǒng)中金屬液的損耗。M=12.47kg×（1+20%）=14.

23、965kg</p><p>　　µ：流量總消耗系數(shù)。a=0.5s，µ=0.45，</p><p>　　t：澆注時(shí)間（s）。t=s=8.5s</p><p>　　Hp：平均靜壓頭（cm）。Hp=H0-p2/2c=H0-c/8</p><p>　　H0=Hm+c/2>Ltgα+c/2</p><p&g

24、t;　　L=200mm, α=9°~10°</p><p>　　H0=131mm,Hm=53mm</p><p>　　F內(nèi)=14.956/(10.45×8.5×0.3×)=3.55cm2</p><p>　　在設(shè)置兩個(gè)內(nèi)澆道的情況下F內(nèi)=1.78cm2，查表得F內(nèi)=1.78cm2，綜上計(jì)算和查表得：F內(nèi)=3.6cm2

25、</p><p>　　F橫=3.96 cm2，查表得F橫=4 cm2，截面尺寸：A=30mm，B=62mm，C=13mm.</p><p>　　由封閉式系統(tǒng)各組元斷面比例：F內(nèi)：F橫：F直=1:1.1:1.15</p><p>　　F直=4.14cm2，圓形鑄面，查表得：直澆道下部最小直徑為25mm，查表得：澆口杯尺寸：D1=66mm，D2=62mm，H=50mm&

26、lt;/p><p><b>　　4.砂芯的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　砂芯的分類(lèi)方法很多，通常有下述幾種分類(lèi)方法：</p><p>　　按尺寸大小分類(lèi)：小砂芯，體積小于5×10-3m3;中等砂芯，體積為5×10-3～5×10-2m3；大砂芯，體積大于5×10-2m3。</p><p&

27、gt;　　按干濕程度分類(lèi)：濕芯一般用于中、小薄壁件，于芯大、中、小件均可應(yīng)用，表面干芯用于中小件。對(duì)于某些不重要的大件，也可代替干芯使用。</p><p>　　按粘結(jié)劑分類(lèi)：粘土砂芯，水玻璃砂芯，水泥砂芯，油脂砂芯，樹(shù)脂砂芯等。</p><p>　　按制芯工藝分類(lèi)：常規(guī)砂芯，熱芯盒砂芯，冷芯盒砂芯，殼芯。</p><p>　　按砂芯復(fù)雜程度分類(lèi)：可分為5級(jí)。<

28、/p><p><b>　　砂芯設(shè)置的基本原則</b></p><p>　　①盡量減少砂芯數(shù)量。</p><p>　　②復(fù)雜砂芯可分塊制造。</p><p>　?、圻x擇合適的砂芯形狀。</p><p>　?、苌靶竞娓芍蚊孀詈檬瞧矫?lt;/p><p>　?、萆靶镜姆趾厦鎽?yīng)盡量與砂型

29、的分型面一致</p><p><b>　?、薇阌谙滦?、合型。</b></p><p>　?、哐馗叨确较虻姆謱由靶?。</p><p>　?、啾环珠_(kāi)的砂芯每段要有良好的定位條件。</p><p>　　1.砂芯的固定：根據(jù)砂芯的砂型中安放的位置，芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類(lèi)。</p><p>　　

30、（1）、垂直芯頭的固定</p><p><b>　?、?、加長(zhǎng)上芯頭</b></p><p><b>　　②、預(yù)埋砂芯</b></p><p><b>　　③、吊芯</b></p><p><b>　　④、蓋板砂芯</b></p><p&

31、gt;<b>　?、?、使用芯撐</b></p><p>　　（2）、水平芯頭的固定</p><p>　　2.砂芯的定位：砂芯定位要準(zhǔn)確，不允許沿芯頭方向移動(dòng)或繞芯頭轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　芯撐和芯骨</b></p><p><b>　　5．總結(jié)</b></p&

32、gt;<p>　　本文是下鉗體鑄造工藝設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在郭永春老師的精心指導(dǎo)下，我組同學(xué)經(jīng)過(guò)查閱資料再結(jié)合大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)工藝已經(jīng)完成。</p><p>　　從零件圖開(kāi)始，分析并確定工藝設(shè)計(jì)方案，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，砂芯設(shè)計(jì)，砂箱設(shè)計(jì)和芯盒等設(shè)計(jì)。我們通過(guò)共同討論分析老師所給的零件圖，對(duì)鑄件有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，再結(jié)合所學(xué)知識(shí)和查閱資料確立具體的方案，最后分工各負(fù)其責(zé)完成鑄件整個(gè)設(shè)計(jì)工藝，希望老師