課程設計---下鉗體的鑄造工藝設計

1、<p>　　鑄造工藝學課程設計說明書</p><p>　　題目：下鉗體的鑄造工藝(工藝分析及澆注系統(tǒng)設計)</p><p>　　系 別 機電信息系 </p><p>　　專 業(yè) 金屬材料工程 </p><p>　　班 級 </p>

2、<p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　導 師 </p><p>　　2011 年12 月25 日</p><p>　　下鉗體的鑄造工藝設計說明書</p><p>　　本次課

3、程設計所負責的主要任務是下鉗體的鑄造工藝設計。具體的方面有以下幾個：</p><p><b>　　零件分析</b></p><p><b>　　工藝分析</b></p><p><b>　　澆注系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　砂芯設計</b>

4、</p><p><b>　　工裝設計</b></p><p>　　在本次課程設計中我主要負責澆注系統(tǒng)的設計。</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鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，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制作時間．鑄造是現(xiàn)代裝置制造工業(yè)的基礎工藝之一。</p><p>　　鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700～前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達到相當高的水平。鑄造是

6、指將室溫中為液態(tài)但不久后將固化的物質倒入特定形狀的鑄模待其凝固成形的加工方式。被鑄物質多為原為固態(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。因應不同要求，使用的方法也會有所不同。</p><p>　　進入20世紀，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產品技術的進步 ，要求鑄件各種機械物理性能更好，同時仍具有良好的機械加工性能；另一個原因是機械工業(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)造了有利的物質條件。如檢測手段的發(fā)展，保證了鑄件質量的提高和穩(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，探查金屬結晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導鑄造生產。</p><p>　　本設計采用砂型鑄造，其最大優(yōu)點是生產成本低，為機械行業(yè)中廣泛應用生產毛坯的方法。在砂型鑄造過程中，考慮到逐漸的結構，生產條件以及加工批量等因素，要對鑄造工藝進行全面的分析以減

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

9、t;　　由于金屬流動性的限制，鑄件的壁不能太薄，否則會產生澆不足、冷隔等缺陷，鑄件還可能產生白口。但也不能太厚，因為厚壁中心部分冷卻速度慢，晶粒粗大，容易產生縮孔和縮松，力學性能下降。設計的材料為ZG345-570，鑄件屬于中小型鑄件。查《鑄造工藝課程設計手冊》得碳素鋼允許的最小壁厚為6mm，鑄件的壁厚符合要求。</p><p>　　（2）鑄件結構不應該造成嚴重的收縮阻礙</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，都應采取逐漸過渡和轉變的形式，并應使用較大的圓角相連接，避免因應力集中導致裂紋缺陷。</p><p>　?。?）鑄件內壁應薄于外壁</p><p>　　鑄件的內壁和肋等，散熱條件差，應薄于外壁，以使內外壁能均勻地冷卻，減輕內應力和防止裂紋，但是該下鉗體沒用肋，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批量，合金種類，鑄件大小，孔處鑄件壁厚孔的長度及孔的直徑有關，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) 利用補縮，實行順利凝固</p><p>　　對于鑄鋼等收縮較大的鑄件，易于形成收縮缺陷，應仔細審查零件的結構實行順利凝固。<

12、;/p><p>　　2.2簡化鑄造工藝改進零件結構</p><p>　　(1) 取消鑄件外表面?zhèn)劝?lt;/p><p>　　鑄件外側壁上有凹入部分，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，對鑄件稍加改進避免凹人部分。</p><p>　　（2）改進突臺、凸緣和肋板結構</p><p>　　鑄件上的突臺、凸緣和肋

13、板妨礙起模，所以，機械造型中加砂芯。</p><p>　?。?）零件上標有加工精度、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，方便機加工，有加工孔的地方不需要鑄出孔，等機加工完成。</p><p>　　（4）減少清理鑄件的工作量</p><p>　　清理表面粘砂、內部殘留砂芯等。工作環(huán)境惡劣，鑄件在設

14、計時應注意減輕此方方面的工作量。</p><p><b>　　3. 澆注系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　1.分型面的選取</b></p><p>　　一般來說，分型面的選擇應該有以下幾點需注意：</p><p>　　應使鑄件全部或大部分置于同一半型內</p><p&

15、gt;　　應盡量減少分型面的數(shù)目</p><p>　　分型面應盡量選用平面</p><p><b>　　不使砂箱過高</b></p><p>　　注意減輕鑄件清理和機械加工量</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)點是工作量小，缺點是精度低。</p><p><b>　　澆冒口位置的選擇</b></p><p>　　澆注位置的選擇一般來說有以下注意點：</p><p>　　鑄件的重要部分應盡量置于下部</p><p>　　重要加工面應朝下或呈直立狀態(tài)</p><p><b>　　應有利于鑄件的補

17、縮</b></p><p>　　應使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置一致</p><p>　　本設計采用澆注方法采用底注式澆注，這種澆注方法的優(yōu)點：對于重要鑄件一般采用底注式，這樣澆注時金屬液流動平穩(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：充型后金屬的溫度分布不利于順序凝固和冒口補縮，內澆道

18、附近容易過熱，造成缺陷。對于這種底注式，多個內澆道，為了方便澆注，需再加一箱，這樣又成三箱生產，對于生產成本較高。</p><p><b>　　冒口的位置選擇：</b></p><p>　　①冒口應就近設在鑄件熱節(jié)的上方或側旁</p><p>　?、诿翱趹撛O在鑄件最高、最厚處</p><p>　　③冒口不應設在鑄件重要

19、的、受力大的部位，以防組織粗大降低強度</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、生產方法、尺寸大小和復雜程度以及加工面的要求和所處的澆注位置等因素來確定。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、收縮率、摩擦因數(shù)、塑件壁厚和幾何形狀有關。硬質塑料比軟質塑料脫模斜度大；形狀較復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、內孔包緊型芯的力大，脫模斜度也應取大些。有時，為了在開模時讓塑件留在凹模內或型芯上，而有意將該邊

21、斜度減小或將斜邊放大。</p><p>　　金屬模樣測高在20~50mm，a=0.5~1.2；α=0°45′~2°</p><p>　　金屬模樣測高在＜100mm，a=1.0~1.5；α=0°45′~1′</p><p><b>　　5．水力學近似計算</b></p><p>　　計算澆注系

22、統(tǒng)，主要是確定組流斷面，然后根據(jù)經驗比例確定組員的斷面面積，公式為：F內=G/(µ×t×0.31)</p><p>　　備注：F內：內澆道斷口面積（cm2）</p><p>　　G：流經內澆道合金金屬液總量（kg）。灰鑄鐵的密度ρ=7.8kg/cm3，所以鑄件質量為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=14.956/(10.45×8.5×0.3×)=3.55cm2</p><p>　　在設置兩個內澆道的情況下F內=1.78cm2，查表得F內=1.78cm2，綜上計算和查表得：F內=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：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.砂芯的設計</b></p><p>　　砂芯的分類方法很多，通常有下述幾種分類方法：</p><p>　　按尺寸大小分類：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：濕芯一般用于中、小薄壁件，于芯大、中、小件均可應用，表面干芯用于中小件。對于某些不重要的大件，也可代替干芯使用。</p><p>　　按粘結劑分類：粘土砂芯，水玻璃砂芯，水泥砂芯，油脂砂芯，樹脂砂芯等。</p><p>　　按制芯工藝分類：常規(guī)砂芯，熱芯盒砂芯，冷芯盒砂芯，殼芯。</p><p>　　按砂芯復雜程度分類：可分為5級。<

28、/p><p><b>　　砂芯設置的基本原則</b></p><p>　?、俦M量減少砂芯數(shù)量。</p><p>　?、趶碗s砂芯可分塊制造。</p><p>　　③選擇合適的砂芯形狀。</p><p>　?、苌靶竞娓芍蚊孀詈檬瞧矫?lt;/p><p>　?、萆靶镜姆趾厦鎽M量與砂型

29、的分型面一致</p><p><b>　?、薇阌谙滦尽⒑闲?。</b></p><p>　　⑦沿高度方向的分層砂芯。</p><p>　?、啾环珠_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。</p><p>　　

30、（1）、垂直芯頭的固定</p><p><b>　　①、加長上芯頭</b></p><p><b>　　②、預埋砂芯</b></p><p><b>　?、邸⒌跣?lt;/b></p><p><b>　?、?、蓋板砂芯</b></p><p&

31、gt;<b>　?、荨⑹褂眯緭?lt;/b></p><p>　?。?）、水平芯頭的固定</p><p>　　2.砂芯的定位：砂芯定位要準確，不允許沿芯頭方向移動或繞芯頭轉動。</p><p><b>　　芯撐和芯骨</b></p><p><b>　　5．總結</b></p&

32、gt;<p>　　本文是下鉗體鑄造工藝設計的澆注系統(tǒng)設計方案，在郭永春老師的精心指導下，我組同學經過查閱資料再結合大學所學的知識，設計工藝已經完成。</p><p>　　從零件圖開始，分析并確定工藝設計方案，澆注系統(tǒng)設計，砂芯設計，砂箱設計和芯盒等設計。我們通過共同討論分析老師所給的零件圖，對鑄件有一個感性的認識，再結合所學知識和查閱資料確立具體的方案，最后分工各負其責完成鑄件整個設計工藝，希望老師