热加工工艺支撑台铸造课程设计

热加工工艺支撑台铸造课程设计 热加工工艺课程设计 支撑台铸造工艺设计 院 系: 工学院机械系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: XXXXXXX 姓 名: XXXX 学 号: 000000000 指导老师: XXXX 时 间: 20XX年X月XX日 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 2010级 1班 张保丰 学号 姓名 指导教师 设计目: 支撑台铸造工艺设计 热加工工艺课程设计 课程名称: 课程设计时间:6月 5日至 6月 18日 共 2 周 课程设计工作内容与基本要求(已知技术参数、设计要求、设计任务、工作、所需相关资料)(纸张不够可加页) 1、已知技术参数: 支撑台零件图 2、设计任务与要求(完成后需提交的文件和图表等): (1)设计任务 1) 选择零件的铸型种类，并选择零件的材料牌号。 2) 分析零件的结构，找出几种分型，并分别用符号标出。 3) 从保证质量和简化工艺两方面进行分析比较，选出最佳分型方案，标出浇注位置和造型。 4) 画出零件的铸造工艺图(图上标出最佳浇注位置与分型面位置、画出机加 工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及型芯头，图下注明收缩量)。 5) 绘制出铸件图。 (2)设计要求 1) 设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用三号图纸出图。 2) 按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书(不少于1500字)。 3、工作内容及计划安排 熟悉设计题目，查阅资料，做准备工作 1天 确定铸造工艺方案 1天 工艺设计和工艺计算 2天 绘制铸件铸造工艺图 1天 确定铸件铸造工艺步骤 2天编写设计说明书 3天 答辩 1天 4、主要参考资料 《材料成形工艺》、《机械设计手册》、网络百度搜索等。 系主任审批意见: 审批人签名: 支撑台铸造工艺设计 摘 要 支撑台在工作中主要起支撑机器上其他组件的作用。该支撑台用于承受中等载荷，选用HT150作为铸件材料，具有足够的抗压和耐磨的性能，且具有良好的减振性能。HT150在液态时具有很好的流动性，可浇注出复杂的优质铸件，并且收缩率较小。 本设计以图样技术要求、生产批量和使用信息为依据，分析了铸件结构，选择了铸型种类、造型方法及分型面，设计了浇注系统，确定了型芯和造芯方法，编制了铸造工艺卡，可满意铸出铸件结构。 关键词: 支撑台，分型面，浇注系统 ，型芯，铸造工艺卡 目 录 1 绪 论 ............................................... 错误～未定义书签。1 2 铸件结构的分析与选材 ................................. 错误～未定义书签。2 3 铸造工艺拟定方案 ....................................................... 3 3.1 零件结构分析及造型方法的确定 ............................................... 3 3.2 找出分型方案并分析确定最佳分析方案 .......................................... 3 3.3 浇注位置确定和造型方法 ...................................................... 5 4 铸造工艺参数的确定 ..................................................... 6 4.1 切削的加工余量及起模斜度 .......................................... 6 4.2铸造圆角 .......................................................... 6 4.3型芯及型芯头 ...................................................... 7 5 浇注系统设置 ........................................................... 8 5.1口浇杯及直浇道 .................................................... 8 5.2 横浇道及内浇道 .................................................... 8 6 铸造工艺图绘制 ...................................... 错误～未定义书签。10 7 支撑台铸件图的绘制 .................................. 错误～未定义书签。11 8 铸造工艺卡的拟定 .................................... 错误～未定义书签。12 结 论 ................................................ 错误～未定义书签。13 致 谢 ................................................ 错误～未定义书签。14 参考文献 .............................................. 错误～未定义书签。15 1 绪 论 铸造工艺就是把液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型空腔内，待其凝固冷却后得到毛坯或零件的方法。合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，是简化铸造工艺，提高生产率，降低成本的根本方法。需铸造的零件结构不仅满足工作性能和力学性能的要求，同时应满足铸造工艺、方法及合金铸造性能的基本要求。 制定铸造工艺方案是其中的一个重要环节，目的是使整个铸造工艺过程都实行科学的操作，合理地控制铸件成形，从而获得高质量，低成本的合格铸件。其首要步骤是根据零件的结构特点、技术要求和生产批量等条件确定其铸造工艺，绘制铸造工艺图和铸型图;然后依据绘制的铸造工艺图，结合所选定的造型方案和工艺卡，便可绘制出模样图及铸型图。 2 铸件结构的分析与选材 零件材料的选择要考虑的因素很多，总体上应遵循“使用性、合理性、经济性和工艺性”原则。 材料的使用性包括材料的强度、刚度、塑性、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等，为保证这些指标要求，通常要根据使用件的工作条件、性能要求及可能产生的失效等因素综合考虑。 合理性原则，是指不同材料及零件均有其相应性能要求与指标数据，应考虑二者的匹配情况和实际条件，合理的选择材料。经济性是指所选材料能够制造出成本最低的机器。当然，采用生产成本低、工艺简单且性能足够的材料是最基本的解决方法。 工艺性能是指金属材料在加工过程中反映出的性能。各种金属结构的铸造通常是先经铸造、轧制成各种型材，在经切割和各种塑性加工等方法制成毛坯或零件，然后进行机加工和焊接成型等。上述材料选择之间既相互影响又相互制约，四个原则的主次地位也随实际情况的变化而变化。 机器支撑台零件主要用于承受中等静载荷，即在工作时起支撑机器上其他部件的作用，而经常处于压应力状态，要求能抗压和耐磨即可，零件的材料选择灰口铸铁HT150，由《工程材料及成形技术基础》196页表7.11及《热加工工艺基础》41页表3-2可查:HT150用于承受中等负荷的零件，如机座、机架、轴承座等。 并且由于铸铁中的C主要以游离态的石墨形式存在，所以铸铁组织是由基体和石墨组成，并且构成铸铁的基体与钢基体相同，石墨一个钟不同形态存在于铁素体、珠光体、马氏体、奥氏体及贝氏体等基体组织中，因此铸铁的组织特性可看做是钢的基体上分布着不同形态的石墨，因此使铸铁具有一些碳钢所没有的性能，如良好的耐磨性、减震性、低的缺口敏感性。 灰口铸铁其含碳、硅较高(碳 3.0%,3.7%、硅1.8%,2.4%)其铁水不经任何处理，出炉后可直接进行浇注;灰铸铁的耐磨性好，具有良好的消振性，切削加工性好，而且铸造流动性较好，充满型腔的能力较强，有利于金属渣中的气体和杂物上浮，易于浇铸除细薄精致的铸件;另处其壁厚敏感性大，适合制造复杂的中、小型铸件;支撑台受中等静载，起支撑作用，处于压力状态，符合本设计要求，故选用灰铸铁HT150制成。 3 铸造工艺拟定方案 3.1 零件结构分析及造型方法的确定 铸型按其型体构成材料，可分为砂型、金属型、熔模型、压力型、陶瓷型和快速成型RP技术等，各种铸型均可获得各种所需形状及轮廓尺寸的铸件。 砂型按型体材料特点不同，又可分为干型、湿型、自硬型、水泥砂型、液态砂型等，通常情况下，中小型铸件应尽可能选用湿型，其成本低、生产率高，易于机械自动化。 支撑台零件由法兰、锥度、内腔及小孔等结构组成。因为其组织复杂，耽误表面质量要求，要采用砂型铸造成型。由于支撑台零件为回转体结构，且平直分型，用分模造型。又因为为小批量生产，应该采用湿砂手工分模造型。 图3.1 零件图 3.2 找出分型方案并分析确定最佳分析方案 分型面是指上、下砂型的接触面或铸造模样的分合面，分型面的选择应在保证铸件的质量前提下，尽量简化工艺过程，尤其是质量要求不高的支架类和外形复杂的小批铸件，可优先选择分型面，同时应遵循以下原则: 1)分型面在最大截面处的原则 分型面一般应选在铸件的最大截面处，以保证从铸型中取出模样，而不易损坏铸型，但应注意尽可能消除垂直于分型面方向上的飞边、毛刺及错箱。 2)分型面少而平直原则 为简化造型工艺，提高铸件尺寸精度和生产效率，应尽量减少分型面和活块数目，并尽量做到只有一个分型面。 3)铸件全部放下型原则 在制作工艺方案时，应使铸件的重要加工面、大部分加工面或者加工基准面均放在同一砂箱内，而且还应尽可能地放在下砂箱内，以利于型芯的安放和检验，并保证铸件的尺寸精度，减少铸件的飞边、毛刺或错箱等缺陷。 4)利于内浇口引入原则 分型面的选择应尽可能考虑到内浇口的引入位置，使合箱后与浇注位置一致，并使模样在一个砂箱内不致于过高，以避免合箱后翻转损坏砂型型腔。 支撑台零件有3个最大截面，可找出轴向分型和径向分型两种方案。径向分型分为两个分型面，分别为上法兰端面和下法兰端面，需要采用三箱造型。轴向分型为一个分型面，在零件垂直轴线上，分两箱造型。 径向分型，工艺复杂，沙箱数目较多，容易出现错箱等错误，生产效率较低。而对于这个支撑台来讲，直径200mm，高度200mm，尺寸相当，采用分模块两厢造型，不仅便于起模下芯检验，并且分型面与分模面一致，生产效率高，更优于径向分型。故选择轴向分型。 图3.2 铸件工艺图 3.3 浇注位置确定和造型方法 浇注位置的确定对铸件质量和铸造工艺均有很大的影响，通常需根据铸件技术要求，先找出铸件上质量要求高的部分(如加工面、受力面)和易产生缺陷的部分(如厚壁处、大平面、薄壁处)，在考虑浇注位置，使其既符合铸件凝固方式、保证铸型填充，又置于有利位置而保证铸件质量，同时还要注意以下原则: 1)重要表面向下原则 铸件重要加工面或者主要工作面应放在铸型的下面。若做不到，可将该表面置于铸型的侧面或倾斜放置进行浇注。若铸件有多个面均要求向下时，应将较大的面朝下放，并对朝上的面采用加大加工余量等措施以保证质量。 2)大而薄表面向下原则 铸件上大面积平直表面或薄壁部分，在浇注时应放在铸件的下部，并尽量使薄壁垂直或倾斜浇注，以免出现浇不足、冷隔等缺陷。 3)厚大断面处向上原则 对于大型铸钢阀体、铸钢双排齿轮、起重机卷筒等铸件，由于其壁厚不均匀且铸钢体收缩率较大，因而在确定浇注位置时，应从顺序凝固原则出发，而将厚大部分放到上面或者侧面，以便于放置冒口和冷铁，从而造成自下而上的顺序凝固条件，以利于补缩而防止缩孔或缩松。 )型芯设置稳定原则 4 在确定浇注位置时，应尽量减少铸件型芯数量，以便于造芯、下芯与芯盒的制作;同时还应有利于型芯定位、稳固、排气和检验方便。 对于本次设计中，支撑台在工作中承受载荷，起支撑作用。下面受力较大，应宽大。按照重要平面向下方的原则，为避免出现浇注不足、隔冷等缺陷，应将支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立的位置，以便保证铸件质量和精度，并利于型芯稳固、排气、落砂和检验。 4 铸造工艺参数的确定 4.1 切削的加工余量及起模斜度 机械加工余量指的是铸件凡需加工表面，在拟定方案时所要加大的尺寸量，其大小取决于逐渐的种类、尺寸大小、生产批量、加工表面质量要求以及所浇注的位置等因素。 支撑台铸件采用湿型砂型的灰铁铸件，基本尺寸200mm，加工表面与基准面为200mm，根据表4.1中尺寸公差为(CT15~CT13)/H可采用CT14/H。同时根据表4.2中大于“160~250mm双侧切削加工”，支撑台铸件两侧面加工余量为7.5mm。 起模斜度指的是在造型和造芯的时候，为了使模样从铸型中取出，而采用的斜度。由于铸件两端法兰较厚，可在远离分型面处减少1mm的加工余量，取起模斜度为1度。以获得加工起模斜度。 表 4.1 主键尺寸公差等级与配套用加工余量等级(摘GB/T6414—1999、GB/T6416—1999) 造型材料 单件、小批量生产铸件尺寸公差等级与配套加工余量等级 铸钢 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铜合金 轻金属合金 干、湿造(15~13)/J (15~13)/H (15~13)/H (15~13)/H (15~13)/H (15~13)/H 型 自硬砂 (14~12)/J (13~11)/H (13~11)/H (13~11)/H (12~10)/H (12~10)/H 表4.2灰铸铁件常见基本尺寸及切削加工余量(摘GB/T6416—1999) CT 7 8 9 10 11 12 13 14 MA E F G H G H G H G H H J H J H J 基本尺 寸 加工余量数值 100~160 2.0 2.5 3.0 4.0 3.5 4.5 4.0 5.0 4.5 5.5 6.5 7.5 8.0 9.0 9.0 10 1.5 2.0 2.5 3.5 3.0 4.0 3.0 4.0 3.5 4.5 5.0 6.0 5.5 6.5 6.0 7.0 160~250 2.0 3.0 4.0 5.0 4.5 5.5 5.0 6.0 6.0 7.0 8.0 9.5 9.5 11 11 13 2.0 2.5 3.5 4.5 4.0 5.0 4.0 5.0 4.5 5.5 6.0 7.5 7.0 8.5 7.5 9.0 对于支撑台的8个小孔尺寸大小，根据铸造加工艺性能的可能性和使用的必要性。小批量孔直径30~50mm，而支撑台为20mm，所以不用铸出，直接在钻床上用钻头钻出方便。 4.2铸造圆角 铸造圆角是指在铸件上相邻两壁之间的夹角，为了防止在该处产生缩孔、因冲砂而缺角、因集中力而产生开裂等缺陷。一般为两交壁平均厚度的1/3~1/2，中小型铸件应采用R3~R5mm，这里取R4mm。 4.3型芯及型芯头 铸件上的孔腔要芯型铸出，型芯要芯头支撑、定位、排气和落砂，芯头是型芯的外伸部分，起辅助作用。型芯头的形状尺寸:一般情况下，同一内腔用一个整体型芯铸出，当内腔简单时，可用自带砂芯成形而不用型芯。当复杂时，可将型芯分位数快。芯头分为垂直芯头和水平芯头。垂直芯头必须保留一定的斜度，以增强型芯在铸型中的稳定性。水平芯头一般都有左右两个芯头，并增强型芯的稳定性，通常加大或增长芯头，从而使型芯稳固并增加透气。 在铸铁支撑台中央内腔呈锥形孔，宜采用整体型芯和大芯头，选用垂直芯头，便于合箱，以利于稳固、定位、排气和落砂。一般小中型芯头长为20~80mm，可确定芯头长为60大端芯头直径90小端芯头直径50。 芯座是指铸型中专为放置芯头的孔腔，为便于下芯合箱，芯头与芯座留有间隙，一般为芯头0.5~4mm对于垂直芯头，湿砂型造模间隙应采用0.5~1.5mm。 5 浇注系统设置 浇注系统是指砂型中引导金属液流入行腔的通道，一般由浇口杯、直浇杯、横通道等组成。浇口杯承接金属液，并进入横浇道，再分配给内浇道流入型腔，因此各浇道形状及截面均影响铸件质量。 5.1口浇杯及直浇道 浇口杯有多种形式，以池形和漏斗形应用最多。浇注系统通常以上大下小的圆锥状应用最多。 对于支撑台铸件水平浇注，在上型面应该开设口浇杯，以便浇注。直浇道多为柱状、锥状且为圆形截面，可以自身的高度产生静压力，迫使金属液充满行腔各个部分，并能调节金属液流入型腔的速度。因此在支撑台上型开设直浇道，以便形成必要的静压力。 5.2 横浇道及内浇道 横浇道的作用除了分配金属液外，主要作用就是排渣，可组织水平流动中的熔渣进入型腔，常采用锯齿形横浇道、稳流式横浇道或带滤网的横浇道。横浇道截面多为梯形、圆形、圆顶梯形。其中，梯形和圆顶梯形截面，主要用于浇注灰铸铁和非铁金属铸件。 内浇道长度对小件可选20,30mm、截面大时选长些。其截面为三角形、月牙形、长梯形、半圆形等。扁平梯形造成的流动区小，有助于横浇道挡渣，且制模及切除方便，应用最广。 对于支撑台则应该把上型分型面设为横浇道，起集排渣排气作用，因为铸铁应采用梯形或圆顶梯形截面。 内浇道对于小件20~30mm有助于横浇道挡渣，且制模及切除方便。支撑台下型的下型面开设内浇道，并分两道将熔融金属从两端法兰处注入，有利于法兰冷却过程中补缩。 图5.1 铸造系统 6 铸造工艺图绘制 铸造工艺图是根据零件结构特点、技术要求和生产批量等拟定的指导性工艺文件。它是在零件图上以规定的粗、细实线等符号表示铸造工艺内容所得到的图形，是铸造行业所特有的一种图纸。它既规定了铸件形状和尺寸、生产方法和工艺过程，又表达了铸件浇注位置、分型面、型芯形状和数量，以及固定方法、加工余量等。 省略浇注系统的支撑台铸造工艺图，如图6.1所示。以便于指导生产，实际生活中使用的铸造工艺图，大多将分型线、加工余量、浇注系统等均用红线表示，且分型线的两侧用红线标出“上”、“下”字样以表示上、下型位置。 另外，不要求铸出的8个孔，在图纸上用一个红色线条大“x”符号表示，芯头边界则用蓝色线条小“,”符号，以表示型芯的轮廓状及位置。 图6.1 铸造工艺图 7 支撑台铸件图的绘制 铸件图是反映铸件实际形状、尺寸和尺寸公差及其技术要求等的工程图样，是绘制铸造工艺图以及模样图的根据 ，由工程图形、工艺符号和文字标注等内容组成的图样。 铸件图是铸造生产、技术检验、铸件清理和铸件成品验收的依据，也是铸造工艺装备设计和制造的重要依据。同时，还是设计和制造加工装备和切削加工工艺的依据。支撑台的铸件图见图7.1所示。 图7.1 支撑台铸件图 8 铸造工艺卡的拟定 铸 件材料牌生产毛坯最小壁厚 铸件图 名号 类型 质量 称 支HT150 8.8kg 12mm 小批 撑 台 造 型 方砂箱铸造、两箱造型 法 造 砂规长 宽 高 坚固 箱格 方法 型 内上250 220 130 部箱 压铁 尺紧固 寸420k下250 220 130 /mg 箱 m 砂型烘烘干温烘干时间方法 干 度/? /h 300 5 烘干炉 浇道数长 宽 高 截面积 浇 量 冒 横浇道200 26 35 9.1c? 口 1个 尺 内浇道50 27 30 8.1c? 寸 2个 /m直浇道150 33 28 9.3c? m 1个 浇注工艺规格 出炉温浇注温度 浇注速度 冷却度 /? /sec 时间/? /h >1300 >1250 35~55 >10 热 处加热2~4h至550?20?，保温均热理1~2h后缓冷 工 艺 结 论 本次所做支撑台的铸造工艺设计达到了预期的效果。详细地分析了支撑台的结构及铸造工艺性，所选分型面合理，采用两箱造型方法，其浇注系统设计能够满足设计要求。但在设计方面，难免有一些不足之处，需要在今后进一步的完善。 通过这次课程设计，使我对铸造工艺理论有了深刻的理解，掌握了铸造生产的工艺流程，其中包括制模样、造型(造芯)、合箱、合金熔炼、浇注、落砂清理及检验等。同时我认为，进行这样一次设计是很有必要的，让我对铸造有了更深一步的了解，从中学到了很多专业知识及新知识，对以后的学习和工作会有很大帮助。 致 谢 本次课程设计已接近尾声，首先要感谢我的指导老师刘万福老师对我的精心指导和帮助，尤其是在设计过程中对我们的严格要求，在此向两位老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。 其次，感谢学院给了我们这样一个机会，在这个过程中，增强了我们实践操作和动手能力，对理论知识也有了进一步的理解，提高了独立思考和创新的能力。同时感谢在整个课程设计过程中帮助我的同学，使我圆满的完成了这次设计，正是有了你们的无私帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及到的新知识，更让我感觉到了只是意外的东西，那就是团结的力量。 最后，对上述老师和同学，再一次真诚地表示感谢～ 参考文献 [1] 机械工程材料,王爱珍主编，北京航空大学出版社; [2]热加工工艺基础, 王爱珍主编，北京航空大学出版社; [3]金属成型工艺设计，王爱珍主编 ，北京航空大学出版社; [4]机械课程设计简明手册，骆素君 、朱诗顺主编，化学工业出版社。 注意事项 以上的页码有点问题，封皮和任务书一般不需要页码，摘要和要另外插入页码。下载的朋友要根据自己学校老师的安排自己斟酌安排～谢谢大家下载„„„„„