鑄造專業(yè)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　1引言3</b></p><p>　　2識(shí)讀圖紙并進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)鑄造工藝性分析3</p><p>　　2.1鑄件結(jié)構(gòu)鑄造工藝性分析3</

2、p><p>　　2..2零件成分分析4</p><p>　　3 多種成型工藝方案設(shè)計(jì)，選取最佳工藝方案4</p><p>　　3.1多種成型工藝方案比較和選擇4</p><p>　　4 鑄造工藝設(shè)計(jì)4</p><p>　　4.1工藝方案的確定4</p><p><b>　　4.2

3、砂芯設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　4.3鑄造工藝參數(shù)選擇5</p><p>　　4.4鑄造工藝圖6</p><p>　　4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　4.6冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)及冷鐵的設(shè)計(jì)6</p><p>　　4.6.2冷鐵設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.7

4、工藝出品率計(jì)算7</p><p>　　4.8造型及涂料設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.8.1 造型工藝7</p><p>　　4.8.2涂料的選擇8</p><p>　　5 工裝模具裝配圖設(shè)計(jì)8</p><p>　　5.1模具的制作8</p><p>　　5.2繪制標(biāo)準(zhǔn)圓柱形明冒口零

5、件圖8</p><p>　　5.3繪制澆注系統(tǒng)零件9</p><p>　　5.4砂箱及尺寸的選取9</p><p>　　6.6.1配料10</p><p>　　6.6.2合金的熔煉10</p><p>　　6.2合金的澆注10</p><p>　　7 缺陷分析與改進(jìn)11</p

6、><p><b>　　8 結(jié)束語12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p>　　摘要：聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件,本文主要講述聯(lián)軸器的生產(chǎn).通過對(duì)聯(lián)軸器的工藝性分析，可以設(shè)計(jì)處多種成型方案，我們通過對(duì)每一種工藝方案進(jìn)行比較選擇出最

7、佳方案，然后對(duì)選擇的方案進(jìn)行進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)包括：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)選擇、工裝模具設(shè)計(jì)等. 最后由工廠進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn).</p><p>　　關(guān)鍵字：聯(lián)軸器 分析 工藝方案選擇 設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。

8、在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。聯(lián)軸器的類型 ，聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響等，會(huì)引起兩軸相對(duì)位置的變化，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中。根據(jù)聯(lián)軸器有無彈性元件、對(duì)各種相對(duì)位移有無補(bǔ)償能力，即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接功能以及聯(lián)軸器的用途等，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器，撓

9、性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的主要類型、特點(diǎn)及其在作用類別 在傳動(dòng)系統(tǒng)中的作用備注剛性聯(lián)軸器只能傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，不具備其他功能 包括凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等 .</p><p>　　目前聯(lián)軸器生產(chǎn)主要是進(jìn)行鑄造生產(chǎn)然后進(jìn)行加工而成.由于聯(lián)軸器用在不同場合，它的性能要求有一定的差異，所以材質(zhì)及生產(chǎn)方法也不完全一樣，總的說目前砂型鑄造生產(chǎn)是相對(duì)較多.</p><p>　　2識(shí)讀圖紙

10、并進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)鑄造工藝性分析</p><p>　　2.1鑄件結(jié)構(gòu)鑄造工藝性分析</p><p>　　鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析：（零件圖如圖一）</p><p>　　圖一 聯(lián)軸器零件圖</p><p>　　1）鑄件上有均分有六個(gè)柱銷連接孔其尺寸為φ19 鑄造手冊可以不鑄出并且公差為0.018鑄造無法達(dá)到公差等級(jí)故考慮加工出來。鑄件中間孔可以采

11、用下砂芯并放一定加工余量最后加工達(dá)到要求的精度等級(jí).</p><p>　　2查鑄造手冊鑄件最小壁厚為9mm，聯(lián)軸器鑄件的最小壁厚為25mm，故滿足工藝要求.</p><p>　　3鑄件壁厚不均勻有熱節(jié)，為了防止產(chǎn)生鑄造應(yīng)力而變形，因此可以考慮用冷鐵其位置如工藝圖所示.</p><p>　　4鑄件內(nèi)孔有通孔鍵槽可以進(jìn)行加工出來.</p><p>

12、;　　2..2零件成分分析</p><p>　　根據(jù)工廠生產(chǎn)材料情況其原料成分及ZG35成分如下</p><p>　　表1 ZG35和金屬原料的成分（%）</p><p>　　3 多種成型工藝方案設(shè)計(jì)，選取最佳工藝方案</p><p>　　3.1多種成型工藝方案比較和選擇</p><p>　　通過對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)鑄造工藝

13、性進(jìn)行分析，此零件毛坯可以由多種方式進(jìn)行生產(chǎn)，如砂型鑄造、消失模鑄造、熔模鑄造，壓力鑄造等，但從工廠設(shè)備及經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，聯(lián)軸器生產(chǎn)量為2件屬于單件生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)，采用消失模、壓力鑄造成本太高，同時(shí)若采用砂型鑄造，設(shè)備簡單、操作容易、成本明顯降低，因此綜合考慮可采用砂型鑄造生產(chǎn).</p><p><b>　　4 鑄造工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1工藝

14、方案的確定</p><p>　　分型面的選擇：根據(jù)分型面的選擇原則分型面選如右圖二所示.</p><p>　　澆注及冒口位置：根據(jù)順序凝固原理和最后凝固原理澆注及冒口位置如圖示. </p><p>　　圖1 分型面及澆注位置選擇</p><p><b>　　4.2砂芯設(shè)計(jì)</b></p><p

15、>　　由于鑄件中心孔太大，需要鑄出，因此采用下砂芯方法造出，鑄件高度為127.5mm查表取芯頭高度為22mm，其芯頭間隙為2mm，為了方便合箱芯頭的斜度取10度芯頭直徑可根據(jù)圓孔的直徑和鋼液收縮率及加共余量計(jì)算得到：</p><p>　　d=80－10－(80×0.025×2)=66mm

16、 </p><p><b>　　圖2 砂芯尺寸</b></p><p>　　4.3鑄造工藝參數(shù)選擇</p><p>　　1）鑄件質(zhì)量計(jì)算：鑄件的密度ρ:7.8g/cm3 </p><p>　　鑄件體積V=12.75

17、15;3.14×（6.52－42）+30×3.14×（12.752－6.52）=1950cm2</p><p>　　鑄件質(zhì)量M：1950×7.8=15kg</p><p>　　2）機(jī)械加工余量：鑄件內(nèi)孔表面需加工查表加工余量為5且內(nèi)孔上的鍵槽也加工出來;鑄件上的六個(gè)小孔加工出來.</p><p>　　3收縮率:查表鑄鋼35的線

18、收縮率為2.5%，體收縮為5%</p><p><b>　　4.4鑄造工藝圖</b></p><p>　　根據(jù)工藝方案和工藝參數(shù)及砂芯尺寸繪制如下工藝圖（圖三）</p><p><b>　　圖3 鑄造工藝圖</b></p><p>　　4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>

19、　　根據(jù)奧贊公式：S阻=m/（ρμτ) ①</p><p>　　式中 μ澆注系統(tǒng)阻流截面的流量系數(shù)</p><p><b>　　ρ金屬液密度</b></p><p><b>　　τ充填型腔的時(shí)間</b></p><p>　　根據(jù) τ=Amn A=1.7

20、 m=1.5 n=0.5 → τ=6s</p><p>　　鋼液密度：ρ=7.8 g/cm3 流量系數(shù)：μ=0.42 </p><p>　　壓頭高度：H=30cm 重力加速度：g=9.8</p><p>　　將數(shù)據(jù)帶入 ①式： S阻=32cm2</p><p>　　查表的橫澆道尺寸如右圖

21、 </p><p>　　由于澆注系統(tǒng)橫澆道與內(nèi)澆道為統(tǒng)一 </p><p>　　故取S橫:S直 =2：1 &

22、lt;/p><p>　　計(jì)算得：S直=16cm2 →D=5cm 橫澆道尺寸 </p><p>　　4.6冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)及冷鐵的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.6.1冒口設(shè)計(jì)

23、 冒口的澆注位置設(shè)計(jì)在最后凝固處如前圖二示</p><p>　　鑄件模數(shù)可根據(jù)公式M=K其中 K是凝固系數(shù) T是凝固時(shí)間</p>

24、<p>　　計(jì)算可得: M(鑄件)=2.5 冒口模數(shù)M冒=1.2M鑄=3cm</p><p>　　冒口設(shè)計(jì)為明冒口查表可知冒口尺寸：（如右圖）</p><p><b>　　H=d=70mm</b></p><p>　　根據(jù)模數(shù)查表可知：冒口能補(bǔ)縮的金屬液量為74kg</p><p>　　冒口補(bǔ)縮效率為15

25、% 故一個(gè)冒口能補(bǔ)縮的液量為11kg 冒口尺寸 鑄件質(zhì)量為15kg所以需要兩個(gè)冒口.</p><p><b>　　4.6.2冷鐵設(shè)計(jì)</b></p><p>　　冷鐵作用：防止縮松、縮孔；防止壁厚交叉部位及急劇變化部位產(chǎn)生裂紋；與冒口配合使用，能加強(qiáng)鑄件的順序凝固條件，擴(kuò)大冒口補(bǔ)縮范圍.</p><p>　　聯(lián)軸器具

26、有壁厚交叉部位，為了防止鑄件產(chǎn)生應(yīng)力二導(dǎo)致裂紋故需要加冷鐵，如圖所示在鑄件壁厚交叉處放置外冷鐵其尺寸為d=10cm.</p><p>　　4.7工藝出品率計(jì)算</p><p>　　鑄件工藝出品率=鑄件質(zhì)量/（鑄件質(zhì)量+冒口+澆注系統(tǒng)）</p><p>　　鑄件的質(zhì)量為15.2kg 冒口和澆注系統(tǒng)質(zhì)量為10kg</p><p>　　

27、聯(lián)軸器的工藝出品率η=15.2÷25.2×100%=60%</p><p>　　4.8造型及涂料設(shè)計(jì)</p><p>　　4.8.1 造型工藝</p><p><b>　　1）配料：</b></p><p><b>　　2）混砂工藝：</b></p><p&g

28、t;　　采用手工混砂，先將硅砂、煤粉、粘土進(jìn)行干混，混合均勻后加入水再混，然后再加入水玻璃，混合均勻后，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，符合要求后等待造型.</p><p><b>　　3 ）造型：</b></p><p>　　根據(jù)分型面將模型和澆口放入砂箱造型，造好后取出模型，對(duì)損壞的型腔進(jìn)行修補(bǔ)，最后刷上涂料，涂料要涂刷均勻，然后進(jìn)入烘烤設(shè)備進(jìn)行烘干。</p><

29、;p><b>　　合箱：合箱圖如圖三</b></p><p><b>　　圖4 鑄件合箱圖</b></p><p>　　4.8.2涂料的選擇</p><p>　　所選涂料的成分如下：</p><p><b>　　表2 涂料成分</b></p><p&

30、gt;　　5 工裝模具裝配圖設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1模具的制作</b></p><p>　　模具若采用金屬型，造型效果好，鑄件表面金粒組織較細(xì)，性能也較好，但金屬型成本太高，若采用木模，鑄件性能基本能達(dá)到要求，但成本大幅降低，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)綜合考慮，采用木模更好.</p><p>　　經(jīng)計(jì)算模具的尺寸如下圖 5（鑄件的線收縮為2.

31、5%）</p><p><b>　　圖5 模具尺寸</b></p><p>　　5.2繪制標(biāo)準(zhǔn)圓柱形明冒口零件圖</p><p>　　圖6 標(biāo)準(zhǔn)圓柱明冒口零件圖</p><p>　　5.3繪制澆注系統(tǒng)零件</p><p>　　圖7 澆注系統(tǒng)零件圖</p><p>　　

32、5.4砂箱及尺寸的選取</p><p>　　鑄件吃砂量取50mm砂箱尺寸：長：235+2×50=335mm寬：235+2×50=335mm </p><p>　　上箱高：127.5+2×50=227.5mm下箱高：50×2＝100mm</p><p>　　即：上箱砂箱尺寸：335×335×227.5

33、 下箱砂箱尺寸：335×335×100 </p><p>　　砂箱的簡圖 （右上箱，左下箱 ）</p><p>　　6 合金的熔煉及澆注</p><p>　　6.1 合金配料及熔煉設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.6.1配料</b></p><p>　　配料：鑄件及澆注

34、系統(tǒng)質(zhì)量為18kg其中C = 25 ×0.2%=50g SI=25×0.5%=125g Mn=25 ×0.9%=225g</p><p>　　根據(jù)表2計(jì)算原料： </p><p>　　硅鐵加入量＝出料量×（控制含量－爐內(nèi)含量）/合金含量×合金收得率 </p><p>　　即 硅鐵加入量=

35、÷(85%×75%)＝196 g</p><p>　　錳鐵加入量＝出料量×（控制含量－爐內(nèi)含量）/合金含量×合金收得率</p><p>　　即 錳鐵加入量=225÷0.6÷0.8＝468g </p><p>　　廢鋼加入量：23.5kg 生鐵加入量：0.9 kg</p><

36、p>　　6.6.2合金的熔煉</p><p>　　電磁感應(yīng)爐的冶煉工藝：感應(yīng)電爐熔煉是利用交流電感應(yīng)的作用，是坩堝內(nèi)的金屬爐料本身發(fā)熱，江使其熔化，并進(jìn)一步使液體金屬過熱的一種熔煉方法。電磁感應(yīng)爐熔煉鋼液的特點(diǎn)是：</p><p>　　1）加熱速度快 在感應(yīng)電爐中熔煉所需的熱量是在爐料和鋼液內(nèi)部產(chǎn)生的，這是種直接加熱的方式的速度較快，特別是在爐料熔化成鋼液后，進(jìn)一步使鋼液過熱的階段中

37、，感應(yīng)加熱更顯示出其優(yōu)越性。</p><p>　　2）氧化燒損較輕，吸收氣體少 與電弧爐煉鋼相比，在感應(yīng)電爐煉鋼中，由于沒有電弧的超高溫度作用，使得鋼中的元素?zé)龘p率較低。又由于沒有電弧產(chǎn)生的電子沖擊作用，空氣中所含水蒸氣不致被電離成原子氫和原子氧，因而減少了鋼液中的氣體來源。</p><p>　　3）爐渣的化學(xué)活潑性較低 在電弧爐煉鋼的過程中溫度較高，化學(xué)活潑性強(qiáng)，在煉鋼的過程中能夠充分的

38、發(fā)揮其控制冶金反應(yīng)（如脫磷、脫硫、脫氧等）的作用。因而在感應(yīng)電爐煉鋼過程中，爐渣是被鋼液加熱的，其上面又與大氣接觸，故爐渣溫度較低，化學(xué)活潑性低，不能充分發(fā)揮它在冶煉過程中的作用。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)所用的電磁感應(yīng)爐是酸性材料，按照電磁感應(yīng)爐的操作規(guī)程進(jìn)行操作</p><p><b>　　6.2合金的澆注</b></p><p><

39、b>　　a、出鋼條件：</b></p><p>　　1）化學(xué)成分全部進(jìn)入規(guī)定控制的范圍內(nèi)</p><p>　　2）鋼液脫氧良好，石墨坩堝已烘烤到預(yù)訂的溫度</p><p>　　3）爐渣為流動(dòng)性良好的白渣</p><p>　　4）溫度達(dá)到出鋼的條件</p><p><b>　　5）爐子設(shè)備正常

40、</b></p><p>　　6） 坩堝和人員準(zhǔn)備就緒</p><p>　　b、出鋼方式：鋼渣和鋼液分出</p><p>　　鋼渣分出是先拔除爐渣，然后再傾倒出鋼液，這種出鋼方式時(shí)間較長，拔渣操作的條件差，鋼液二次氧化較重，鋼液中雜質(zhì)數(shù)量較少，鋼液的質(zhì)量較高，這種情況下為了防止氧化，一般要加入鋁塊脫氧。</p><p><b

41、>　　c、澆注操作</b></p><p>　　首先是降下功率，但是不能停電，因?yàn)楹竺孢€有同學(xué)要熔煉，把事先準(zhǔn)備好的石墨坩堝（已經(jīng)烘烤至600度左右）放在電磁爐的出鋼槽前面，由一個(gè)同學(xué)掌握電磁爐的傾倒設(shè)備，兩個(gè)同學(xué)抬起坩堝，注意傾倒的速度和相互之間的配合，不能太快，防止鋼液外濺，也不能太慢，否則會(huì)降低鋼液的溫度，影響后面的澆注。當(dāng)鋼液流出完畢后，由兩個(gè)同學(xué)將鋼包從爐前抬到砂型處，再有其他同學(xué)協(xié)同

42、操作，將鋼包對(duì)準(zhǔn)澆注口進(jìn)行澆注。因?yàn)榇瞬僮魇钦麄€(gè)實(shí)驗(yàn)過程中最危險(xiǎn)的步驟，所以要嚴(yán)格按澆注程序進(jìn)行，由老師在一旁指揮操作，注意澆注時(shí)要穿戴好工作服以及安全帽等各種勞保措施，澆注時(shí)要求鋼水流量穩(wěn)定且流量適中</p><p><b>　　7 缺陷分析與改進(jìn)</b></p><p>　　表3 缺陷分析與改進(jìn)措施 </p><p

43、><b>　　8 結(jié)束語</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)不僅讓我對(duì)聯(lián)軸器又有了進(jìn)一步的了解，更重要的是通過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)自己的專業(yè)知識(shí)水平有了更深的認(rèn)識(shí)，也看到了自己的許多不足之處，在今后工作時(shí)還需要更多的努力去學(xué)習(xí)，用堅(jiān)實(shí)的知識(shí)來武裝自己.這次課程設(shè)計(jì)也為下學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，最后感謝老師的精心指導(dǎo)</p><p><b>　　參

44、考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）攀自田 ，吳和保.鑄造質(zhì)量控制應(yīng)用技術(shù)[J].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　（2）陸文華，李盛隆. 鑄造合金及其熔煉[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　?。?）王文清 ，李魁盛. 鑄造工藝學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p&g

45、t;　　(4) 張潔. 金屬熱處理及檢驗(yàn) [M].河北：化學(xué)工業(yè)出版社，2005，52-63.</p><p>　?。?) 覃耀春. 金屬學(xué)與熱處理[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,第二版</p><p>　?。?)張京山，陳東友. 金屬及手合金材料手冊[M].武漢：金盾出版社，2005，74-78</p><p>　?。?陳平昌.材料成型原理.[M]. 北京：機(jī)械工

46、業(yè)出版社 ，2007</p><p>　　(8)劉強(qiáng).鑄件縮孔/縮松缺陷預(yù)測及缺陷分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].四川大學(xué) 2008</p><p>　　(9)鑄造工程師手冊編寫組編.鑄造工程師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1997 </p><p>　　(10)陳勇;基于CAE技術(shù)的鑄件的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工藝優(yōu)化[D]. 南昌大學(xué) 2009 </p>