铸造工艺学课程设计.docx
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铸造工艺学课程设计.docx
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铸造工艺学课程设计
铸造工艺课程设计
题目:
法兰铸造工艺设计
学院:
材料与化工学院
专业:
金属材料工程(铸造)
班级:
110308
学号:
*********
******
********
课程设计(论文)任务及评语
院(系):
材料科学与工程学院 教研室:
材料成型及控制工程
学号
110308105
学生姓名
贺伟
专业班级:
110308
材控
课程设计(论文)题目
HT200法兰铸造工艺设计
课程设计(论文)要求与任务
一、课设要求
熟悉设计题目,查阅相关文献资料,进行工艺分析与工艺计算,浇冒口结构设计,撰写设计计算说明书等。
按给定的零件图(附后)设计铸造工艺图,根据铸造工艺图绘制合箱图,说明书要求打印。
二、课设任务
零件及设计参数见任务分配表。
手工绘制铸造工艺图一张(A1),图一张(A1),编写设计计算说明书一份(打印稿)4000字左右篇幅。
设计计算说明书结构参见《设计计算说明书参考样本》。
工作计划
集中学习,布置任务,借阅资料、0.5天;零件的工艺性分析,拟订工艺方案,1.5天;铸造工艺设计绘图3天;合箱图绘图1天,计算2天。
说明书电子稿,打印装订正式稿1.5天,设计验收1天
指导教师评语及成绩
成绩:
指导教师签字:
学生签字:
年月日
第一章 零件铸造工艺分析.......................................................................................5
1.1 零件基本信息......................................................................................... 5
1.2 材料成分要求...............................................................................................5
1.3 铸造工艺参数的却定.................................................................................. 5
1.3.1铸造尺寸公差和重量公差................................................................ 5
1.3.2 机械加工余量..................................................................................... 5
1.3.3 铸造收缩率..........................................................................................6
1.3.4拔模斜度............................................................................................ 6
1.4 其他工艺参数的定...................................................................................... 6
1.4.1 工艺补正量.......................................................................................... 6
1.4.2 分型数.............................................................................................. ...7
1.4.3 非加工壁厚的负余量......................................................................... 7
1.4.4 反变形量.............................................................................................. 7
1.4.5 分芯负数.............................................................................................. 7
第二章 铸件三维实体型..................................................................................... ......7
2.1 铸件图纸技术求.............................................................................. ...........7
2.2 铸件结构工艺析.............................................................................. ............7
2.3 基于Proe零件的三维型............................................................. ...............7
2.3.1 软件介绍.............................................................................................. 7
2.3.2 零件的三维造图............................................................................. ....7
第三章 铸造工艺方案计..................................................................................... ......8
3.1 工艺方案的设定........................................................................................... ...8
3.1.1 铸造方法.............................................................................................. 8
3.1.2 型(芯)砂配比................................................................................. 8
3.1.3混砂工艺......................................................................................... 9
3.1.4 铸造用涂料、分型剂及修补材料................................................. ...9
3.2 铸造熔炼...................................................................................................... 9
3.2.1 熔炼设备............................................................................................ 10
3.2.2 熔炼工艺............................................................................................ 10
3.3 分型面的选择............................................................................................. 10
3.4 砂箱大小及砂箱中铸件数目的设定....................................................... 11
3.5砂芯设计及排气.......................................................................................... 12
3.5.1芯头的基本尺寸................................................................................ 13
3.5.2 芯撑、芯骨的设计........................................................................... 13
3.5.3 砂芯的排气........................................................................................ 13
3.5.4 芯盒的设计........................................................................................ 13
第四章 浇冒系统的设计及算........................................................................... 14
4.1 浇注系统的类型及选择............................................................................ 14
4.2 浇注位置的选择......................................................................................... 14
4.3 浇注系统各部分尺寸计算.................................................................. 15
4.3.1 合金铸造性分析........................................................................ 15
4.3.2 铁液在型内的上升速度............................................................... 15
4.3.3浇注系统截面尺寸及长度设计.................................................. 15
4.4 冒口设算........................................................................................... 16
4.4.1铸件工艺出品率............................................................................ 16
4.4.2 出气孔................................................................................................ 16
4.4.3冒口的作用及位置设定............................................................... 17
总结............................................................................................................................ 18
参考文献................................................................................................................... 19
附图............................................................................................................................ 20
前 言
现代科学技术的发展,要求金属铸件具有高的力学性能、尺寸精度和低的表面粗糙度,要求具有某些特殊性能,同时还要求生产周期短,成本低。
因此,铸件在生产之前,首先应进行组造工艺设计,使铸件在整个工艺过程中都能实现科学操作,才能有效地控制铸件的形成过程,达到优质高产的效果。
铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程。
铸造工艺设计的有关文件,是生产准备、管理和铸件验收的依据,并用于直接指导生产操作。
因此,铸造工艺设计的好坏对铸件品质、生产率和成本起着重要作用。
通过制定和合理选择工艺方案,正确计算零件结构的工作能力,确定尺寸,掌握了浇冒口的作用及其原理,具有正确设计浇冒口系统的初步能力,掌握铸造工艺和工装设计的基本技能。
熟悉型砂必须具备的性能要求,原材料的基本规格及作用,并初步具备分析和解决型砂有关问题的能力。
熟悉涂料的作用、基本组成及质量的控制,了解提高铸件表面质量和尺寸精度的途径。
了解合金在铸造过程中容易产生的铸造缺陷以及采取相关的防止途径,并初步具备分析、解决这类缺陷的基本解决途径。
学习进行设计基础技能的训练,例如:
计算、绘图、查阅设计资料和手册等。
铸造工艺课程设计是我们的专业基础课,这是我们进行毕业设计前对未来将要从事的工作进行一次全面、系统地适应性训练,从中锻炼分析问题的能力,提高解决问题的能力,为今后打下基础。
●1零件铸造工艺分析
●1.1零件基本信息
●零件名称:
法兰铸件。
●零件材料:
HT200。
●产品生产纲领:
小批量生产。
●结构:
属厚、薄相差悬殊的大型回转体结构
零件图:
图1.1
1.2 材料成分要求
根据相关资料查得HT200具体成分及其含量如表1.2.1所示。
表1.2.1 HT200化学成分表
C
Si
Mn
P
S
Cr
3.3~3.55
1.95~2.15
0.60~0.90
≤0.08
≤0.12
0.15~0.30
1.3 铸造工艺参数的确定
1.3.1铸造尺寸公差和重量公差
该铸件材质为HT200,手工造型,经查得,铸件的尺寸公差等级为13级;重量公差等级为13级,该铸件的重量公差为7%。
1.3.2 机械加工余量
机械加工余量(简称加工余量),是指在铸件加工表面上留下来的,准备用机械加工方法切削掉的金属层厚度,借以获得零件需要的精度和光洁度。
加工余量大小与铸造金属种类、铸造方法、加工表面处的主要位置(上面、侧面、底面)及铸件的结构、公称尺寸等有关,应合理的选择。
过大,不仅浪费金属,增加机械加工工作量,有时还会因截面变厚、热结变大、使铸件晶粒粗大,甚至造成缩孔、缩松。
过小,使铸件在机械加工时,达不到零件所需要的精度和光洁度。
该铸件为灰铸铁件,砂型人工造型,经查GBT6414-2008(见下图)知基本尺寸加工余量等级为G,双侧余量3.0mm,该铸件法兰端面以及孔的加工余量等级为H,双侧余量为3.0mm。
图1.2 铸件表面加工余量的确定及说
1.3.3 铸造收缩率
由于铸件的固态收缩(线收缩)将使铸件各部分尺寸小于模样原来的尺寸,因此,为了使铸件冷却后的尺寸与铸件图示尺寸一致,则需要在模样或芯盒上加上其收缩的尺寸。
加大的这部分尺寸为铸件的收缩量,一般用铸造收缩率表示。
实际生产中,影响铸造收缩率的因素很多,除了本身的性质外,还与铸件结构、壁厚、型砂和芯砂的溃散性、浇冒口系统的结构和砂箱等有关。
经查铸工实用手册P279表5-19可知该锥体铸件的长度方向收缩率为0.8%,直径方向收缩率为0.5%。
1.3.4拔模斜度
为了方便起模和从芯盒内取出砂芯,要把摸样的垂直壁做成向分型面扩大的斜度,以避免起模时破坏砂型和砂芯。
这噶在铸造工艺设计时所规定的斜度称为拔模斜度。
拔模斜度的取法有三种:
a.增加厚度法。
b.加减厚度法.c.减少厚度法.拔模斜度大小依模样的拔模高度,光洁度及造型造芯方法而定。
由于该铸件有圆形部分,易于拔模,因此圆形部分不设拔模斜度,而在立壁处可设置3mm的起模斜度以便拔模。
1.4 其他工艺参数的确定
1.4.1 工艺补正量
在中小批量生产的铸件中,由于选用的收缩尺寸与实际的收缩率不符,或由于铸件产生变形或操作中不可避免的误差等原因,使加工后铸件的某些部分的厚度小于图纸要求尺寸,严重时会因强度不够而报废,为此,工艺上要在铸件相应的非加工表面上增加金属层厚度来弥补,但由于该件在垂直分型面的立壁上都设有较大的拔模斜度,故不放工艺补正量。
1.4.2 分型负数
干砂型、表面烘干型、自硬砂型以及砂型尺寸超过2m以上的湿型才应用分型负数。
而此铸件采用树脂自硬砂造型且砂箱尺寸小于2m,故不留分型负数。
1.4.3 非加工壁厚的负余量
由于该铸件采用木模,手工造型、造芯过程中,为取出木模要进行敲模,同时木模受潮时会膨胀,这些情况会使型腔尺寸增大,从而造成非加工壁厚增加,为保证铸件尺寸的准确性应该减小厚度尺寸,但由于该件在无拔模斜度,且该件不是很大故不放非加工壁厚的负余量。
1.4.4 反变形量
铸造较大的平板类、床身等类铸件时由于冷却速度的不均匀性,铸件冷却后常出现变形。
为了解决挠曲变形问题,在制作模样时,按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样,使铸件冷却后变形的结果正好将反变形抵消,得到符合设计要求的铸件。
一般中小型壁厚差别不大且结构上刚度较大时,不必留反变形量。
由于该铸件为中小型铸件,所以不需留反变形量。
1.4.5 分芯负数
对于分段制造的长砂芯或分开制造的大砂芯,在接缝处应留出分芯间隙量,即在砂芯的分开面处,将砂芯尺寸减去间隙尺寸,被减去的尺寸即为分型负数。
此铸件没有分段制造的长砂芯,故可不设分芯负数。
第二章 铸件三维实体造型
2.1 铸件图纸技术要求
(1)铸件不准有砂眼,缩孔及缩松,泥心孔不准有泥沙附着及披风;
(2)非加工表面必须经仔细清理后涂耐油防锈漆;
(3).未标注处铸造圆角尺3-5mm;
(4).未注孔口倒角0.5×45°;
(5)未注加工余量4mm;
(6)未注拔模斜度1°。
2.2 泵体铸件结构工艺分析
泵体铸件属壁厚相差悬殊的回转体结构,其主要壁厚为20mm,最小壁厚为12mm,最大壁厚为31mm,零件的外形轮廓尺寸为上法兰直径,Φ156,该件质量为4.5kg。
由零件图可知,该零件外形比较简单,内腔结构也不复杂,壁厚均匀,材料为灰铁,流动性较好,收缩大,在浇注时容易产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、热裂、内应力以及变性和冷裂等缺陷。
该件为小型铸件,可采用砂型铸造中湿型铸造,操作方便,劳动量较小。
2.3 基于proe零件的三维造型
2.3.1 软件简介
在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中,proe是设计过程比较简便而方便的软件之一。
2.3.2 零件的三维造型图
通过运用proe对零件进行立体建模得到如图2.1、2.2所示三维图。
图2.1零件的三维造型图
图2.2零件的剖视图
3.1 工艺方案的确定
3.1.1 铸造方法
湿型砂铸造的基本特点是:
砂型和砂芯无需烘干,不存在硬化过程,其主要优点是生产灵活性大,生产率高,生产周期短,便于组织流水生产,易于实现生产过程的机械化和自动化;材料成本低。
因生产纲领为成批量生产可采用湿型铸造,铸型和型芯都采用呋喃树脂自硬砂,每箱一件,乙醇涂料,造型时按模型材质选择合适的脱模剂。
采用树脂砂的优点有:
强度高,可自硬,精度高,铸件易清理,生产效率高等特点。
3.1.2 型(芯)砂配比
铸铁件用原砂按表“3-1造型用砂分类表”选择(《铸造工艺问答》P72)。
应注意的是,铸铁件的熔点低于铸钢,浇注温度一般在1200-1400℃,因此,对原砂耐火度的要求比铸钢低,粒度也可以细一点,铸铁用原砂种类范围较宽:
一般用SC石英-长石英,小件可用1N粘土砂,根据零件结构及生产要求,原砂选择SC石英-长石英。
铸铁件芯砂的配比及性能参考表3-8(《铸造工艺问答》P86),各成分的含量如表3.1:
表3.1砂芯各成分的含量
适用范围
新 砂
30/50目
旧砂(%)
粘 土
(%)
膨润土
水分
(%)
透气性
中小件
-
70
4-6
-
7-8
>100
该铸件采用呋喃树脂自硬砂造型、造芯即可,具体数值参考型、芯砂配比如表3.2和表3.3所示。
表3.2 型砂配比(配比重量Wt%)
成 分
新砂
再生砂
F700呋喃树脂
固化剂
附加物氧化铁粉
百分比
10%
90%
1.6%~2.0%
15%
0~1.5%
表3.3芯砂配比(配比重量Wt%)
成 分
新砂
再生砂
F700呋喃树脂
固化剂
附加物氧化铁粉
百分比
60%
40%
2.3%~2.5%
>10%
0~1.5%
表中催化剂含量为占树脂砂的百分比。
3.1.3 混砂工艺
合理地选用混砂机,采用正确的加料顺序和恰当的混砂时间有助于得到高质量的树脂砂。
树脂砂各种原料称量要准确,其混砂工艺如下:
砂+催化剂
加树脂
出砂
上述顺序不可颠倒,否则局部发生剧烈的硬化反应,缩短可使用时间,影响到树脂砂的使用性能。
砂和催化剂的混合时间应以催化剂能均匀的覆盖住沙粒表面所需的时间为准。
3.1.4 铸造用涂料、分型剂及修补材料
铸造涂料在铸型和砂芯的表面上形成耐火的保护层,避免铸件产生表面粗糙、机械粘砂、化学粘砂以及减少铸件产生与砂子有关的其它铸造缺陷,是改善铸件表面质量的重要手段之一。
虽然采用涂料增加了工序和费用,但使用涂料之后,不仅铸件表面光洁,也减少了缺陷降低了清理费用,增加了铸件在市场上的竞争力,综合效益得以提高。
为满足要求可选水溶性涂料,根据生产纲领选用手工刷涂的方式施
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