鑄造工藝課程設(shè)計球墨鑄鐵連桿鑄造工藝設(shè)計

1、攀枝花學(xué)院panzhihua university鑄造工藝課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：球墨鑄鐵連桿鑄造工藝設(shè)計 姓名：xxxxx 院系：材料工程學(xué)院 專業(yè)：材料成型及控制工程 學(xué)號：xxxxxxx 指導(dǎo)老師：xxx 時間：xxxxx攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 摘 要摘 要首先，根據(jù)提供的零件圖獲取零件的技術(shù)要求、材料組成、結(jié)構(gòu)特點、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)批量及性能要求。然后，對零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性進行分析，找出可能存在的結(jié)構(gòu)問題提出改進措施或者預(yù)防缺陷的措施：根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件選擇鑄造和造型方法。由零件的結(jié)構(gòu)特點提出多種澆注和分型方案，綜合對比分析，選擇最為理想的澆注位置及分型

2、面。再次根據(jù)鑄造工藝方案和零件的特點，選用適宜的工藝參數(shù)，設(shè)計鑄件的澆注系統(tǒng)并繪制鑄造工藝圖。關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵，鑄造工藝，澆注系統(tǒng)，工藝參數(shù)攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 目 錄目 錄摘 要···································

3、;····································第1章 緒論·············

4、;··················································

5、;·1 1.1課程設(shè)計的意義···············································

6、;··········1 1.2設(shè)計題目的提出······································

7、;···················1第2章 材料的確定·····························&

8、#183;···························3第3章 結(jié)構(gòu)工藝分析····················&#

9、183;································· 4第4章 工藝方案的設(shè)計··············&

10、#183;·····································5 4.1鑄型種類及方法確定··········

11、;···········································5 4.2型芯結(jié)構(gòu)及制造·····

12、;··················································

13、;··5 4.3分型面的篩選··············································

14、·············6 4.4鑄造位置及澆注口的確定··································&#

15、183;··············6第5章 鑄件工藝參數(shù)確定·································&

16、#183;·················7 5.1加工余量······························

17、3;································7 5.2起模斜度及圓角確定···············&#

18、183;·····································8 5.3收縮量選擇··········

19、3;·················································

20、3;8 5.4型芯及型芯頭選擇···············································

21、83;······8第6章 澆注系統(tǒng)的擬定·········································

22、83;·········10 6.1系統(tǒng)作用與結(jié)構(gòu)分析······································

23、··············10 6.2橫澆道及其結(jié)構(gòu)··································

24、;······················10 6.3各組元截面尺寸確定·························&#

25、183;··························10 6.4 系統(tǒng)引注位置的選用····················

26、3;·······························12 6.5冒口及尺寸確定················

27、83;·······································12附錄··········

28、;··················································

29、;············14總結(jié)·····································&

30、#183;··································16致謝··············

31、83;·················································

32、83;·······17參考文獻·········································

33、83;·························20ii攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第1章 緒 論第1章 緒 論 球墨鑄鐵是指用球化劑和孕育劑處理鐵液后，石墨呈球狀的鑄鐵。1.1球墨鑄鐵的發(fā)展歷史 在河南鞏縣鐵生溝西漢中、晚期的冶鐵遺址中出土的鐵鎬，經(jīng)過金相檢驗，具有放射狀的球狀石墨，球化率相當(dāng)于現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)的一級水平。而現(xiàn)在的球墨鑄鐵則是遲到至1

34、947年才在國外研制成功。我國古代的鑄鐵，在相當(dāng)長的時期里含硅量都偏低，也就是說，在約2000年前的西漢時期，我國球狀石墨，就已由低硅的生鐵鑄件柔化退火的方法得到。這是我國古代鑄鐵技術(shù)的重大成就，這也是世界冶金史上的奇跡。國際冶金行業(yè)過去一直認為球墨鑄鐵是英國人于1947年發(fā)明的。西方某學(xué)者甚至聲稱，沒有現(xiàn)代科技手段，生產(chǎn)球墨鑄鐵是不可想象的。1981年，我國球鐵專家采用現(xiàn)代科學(xué)手段，對出土的513件古漢魏鐵器進行研究，通過大量數(shù)據(jù)斷定漢代我國就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。有論文在第18屆世界科技史大會上宣讀，轟動了國際鑄造界。國際冶金專家于1987年對此進行驗證后認為:古代中國已經(jīng)摸索到用鑄鐵柔化制

35、造球墨鑄鐵的規(guī)律，這對世界冶金史重新分期劃代具有重要意義。球墨鑄鐵作為新型工程材料的發(fā)展速度是令人驚異的。1949年世界球墨鑄鐵只有5萬噸，1960年為53.5萬噸，1970年增長到500萬噸，1980為760萬噸。1990年達到900萬噸。2000年達到1500萬噸。球墨鑄鐵是生產(chǎn)發(fā)展在工業(yè)發(fā)達國家特別快。世界球墨鑄鐵產(chǎn)量的75%是有美國、日本、意大利、英國、法國六國生產(chǎn)的。我國球墨鑄鐵生產(chǎn)起步很早。1950年就研制成功并投入生產(chǎn)，至今我國球墨鑄鐵達230萬噸，位于美國、日本之后，位于世界第三位。適合我國國情的稀土煤球劃劑的研制成功，鑄態(tài)球墨鑄鐵以及奧氏體貝氏體球墨鑄鐵等各個領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)和

36、研究工作均達到了很高的技術(shù)水平。1.2球墨鑄鐵的力學(xué)性能在強度和屬性方面均具有優(yōu)越性 （1）與灰鑄鐵相比，灰鑄鐵的力學(xué)性能僅以抗拉強度作為性能指標(biāo);并且，其最高牌號的抗拉強度只有300mpa：而球墨鑄鐵的最低抗拉強度是400mpa，并且還有10%以上的斷后延伸率。 （2）與可鍛鑄鐵相比，無論是黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵還是白心可鍛鑄鐵，雖然他們具有屬性指標(biāo)，但他們的綜合力學(xué)性能不如球墨鑄鐵，并且他們只限于生產(chǎn)壁厚在10mm以下，重量不得超過幾十公斤的鑄件。 （3）與鑄鋼和結(jié)構(gòu)鋼相比，雖然他們的斷后伸長率和沖擊韌度很高（這是球墨鑄鐵所不及的），但他們的屈服點卻比球墨鑄鐵的要低，由此表明，材料利

37、用率要比球鐵低。 20攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第2章 材料的確定第2章 材料的確定 該課程設(shè)計要求使用球墨鑄鐵為材料大批量流水線生產(chǎn)汽車連桿。攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第3章 結(jié)構(gòu)工藝分析第3章 結(jié)構(gòu)工藝分析連桿由連桿體和連桿蓋組成。鑄件如圖樣3.1。連桿蓋小孔內(nèi)直徑65mm，外直徑100mm。連桿蓋大孔內(nèi)直徑90mm，外直徑140mm。連桿體長120mm。連桿壁厚16mm。孔和壁均能直接鑄造出來。連桿在工作中受交變的拉力、壓應(yīng)力，又受彎曲應(yīng)力。連桿的損壞形勢是疲勞斷裂和過量變形。而球墨鑄鐵符合以上性能要求。 圖3.1 三維形狀及零件圖攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第4章 工藝方案的設(shè)計第4章 工藝方

38、案的設(shè)計4.1鑄型方法的確定在鑄造生產(chǎn)中，砂型鑄造應(yīng)用最為廣泛。砂型鑄造生產(chǎn)率高、成本低、靈活性大、技術(shù)相對成熟，世界上用砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件，占鑄件總產(chǎn)量的80%以上。在砂型鑄造中，造型和制芯是最基本的關(guān)鍵工藝。造型和制芯選擇是否合理至關(guān)重要。因課程設(shè)計產(chǎn)量要求為：大批量流水線生產(chǎn)。再綜合其他因素，覺得本次設(shè)計采用合成樹脂砂，配合高壓、擠壓、沖擊、靜壓等高密度造型工藝，為大量薄壁、光潔、加工余量小的鑄件創(chuàng)造了條件。4.2分型面的篩選分型面選擇時，應(yīng)在保證鑄件質(zhì)量的前提下，盡量簡化工藝過程，由于連桿為對稱分布的零件，分型面選擇少，有以下兩種：a方案：如圖4.1選a-a作為分型面。符合選平面作為分

39、型面的原則，但不利于拔模。 圖4.1 分型面a-ab方案：如圖4.2 連桿在此處分型，符合盡量把鑄件放在一個砂箱內(nèi)的原則。且分型面在最大投影面。在保證鑄件的質(zhì)量和降低成本的前提下，選用b方案。圖4.2 分型面b-b4.3型芯結(jié)構(gòu)及制造連桿零件有兩圓柱形孔洞，故型芯應(yīng)為兩圓柱體，其直徑應(yīng)小于45和32.5mm，又型芯比較簡單，故采用整體式芯盒制芯的造芯的造芯方法。4.4鑄造位置及澆注口的確定根據(jù)重要表面向下放或側(cè)放原則，將連桿的重要表面放在下面，由于該構(gòu)件有多個面，因此將其中較大的面朝下放，上面通過放加工余量來保證鑄件質(zhì)量。也需考慮盡量少使用砂芯。澆注口選擇應(yīng)符合鑄件凝固方式及特點，保證鑄型填充

40、及鑄件質(zhì)量，盡量選取有利澆注位置，分析此結(jié)構(gòu)及造型位置，選用連桿右端分型面為澆注口如圖4.3。從而避免直澆對鑄件造成沖擊，鑄件也容易澆滿等。圖4.3 澆注位置的選擇 攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第5章 鑄造工藝參數(shù)確定第5章 鑄件工藝參數(shù)確定5.1加工余量根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)尺寸及造型方法，鑄造材料等因素綜合考慮，查找（gb/t6414-1999,gb/t6416-1999）表5.1球墨鑄鐵造型材料為濕砂型，鑄件尺寸公差等級與配套加工余量等級（ct/ma）為（108）/g，ct選定為9/g;再由gb/t6416-1999可以查得相應(yīng)的加工余量數(shù)值為2.8mm；據(jù)gb/t6414-1999可得公差等級ct為

41、9時，因為基本尺寸140mm、100mm均為壁厚，所以它們尺寸公差等級粗一級公差，即為10/h.基本尺寸在40-63mm之間時，公差數(shù)值為2mm;基本尺寸在65-100mm之間時，公差數(shù)值為3.2mm；基本尺寸在100-160mm之間時，公差數(shù)值為3.6mm。由鑄件基本尺寸46mm,100mm，140mm知 ，滑動軸承座鑄件的尺寸公差為：46+1，100+1.6，140+1.8。 表5.1 鑄件尺寸公差等級與配套用加工余量等級（gb/t6414-1999）造型材料單件、小批量生產(chǎn)鑄件公差等級與配套加工余量等級（ct/ma）鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金輕金屬合金干、濕砂型（1513）/j（1

42、513）/h（1513）/h（1513）/h（1513/h（1513）/h自硬砂（1412）/j (1311)/h (1311)/h(1210)/h(1210)/h (1210)/h鑄造工藝方法成批大量生產(chǎn)鑄鐵件尺寸公差等級與配套加工余量等級（ct/ma）鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕合金砂型手工造型（1311）/j（1311）/h（1311）/h(1311)/h(1210)/h-(119)/h砂型機器造型(108)/h(108)/g(108)/g(108)/g(108)/g-(97)/g 造型材料單件、小批量生產(chǎn)鑄件公差等級與配套加工余量等級（ct/ma）鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵

43、銅合金輕金屬合金薄壁殼型（108）/h(108)/g(108)/g(108)/g-(97)/g金屬鑄型-(97)/f(97)/f(97)/e(86)/f低壓鑄型-(97)/f(970/f(97)/f(86)/f壓力鑄型-(86)/d、(64)/d(75)/d熔模鑄型(75)/e(75)/e-(64)/e(64)/e注：公差等級適于尺寸>25mm鑄件，鑄件可提高公差3等級，1016mm，鑄件可提高公差2等級，1625mm鑄件則可提高公差一級。 表5.2 要求的鑄件機械加工余量（gb/t6414-1999）1最大尺寸要求的機械加工余量等級大于至abcdefg400.10.10.20.30.4

44、0.50.540630.10.20.30.30.40.50.7631000.20.30.40.50.711.41001600.30.40.50.81.11.52.21602500.30.50.711.422.82504000.30.70.91.31.42.53.55.2起模斜度連桿的測量面高度為46mm，查找鑄造工程師手冊，由表知，選寬度1.6mm，斜度在1.5°。5.3收縮量選擇由鑄造材料鐵素體球墨鑄鐵可知，其收縮量在0.8%-1.0%之間，綜合其他因素，取收縮量選為1.0%。5.4型芯及型芯頭選擇 連桿內(nèi)孔為圓柱形孔，由分型方式可知，采用垂直型芯，有利于穩(wěn)固定位，排氣和落砂，由基

45、本尺寸知，型芯長度為46mm，由表查得下型芯高度h值為2530mm，確定為25mm；因此件為大批量流水線生產(chǎn)，決定采用上下芯高度相同原則。定上型芯值為25mm，芯頭間隙為0.5-1mm,定為1.0mm；查表知，下芯頭斜度定為4°，上芯頭斜度選擇8°. 表5.3 垂直和水平芯頭的尺寸參考數(shù)值 mm型芯長度當(dāng)心頭直徑d或邊長為下列數(shù)值時的下芯頭高度h下值3031606110010115015130030150050170070110001001200030151520-3150202520252025-511002530253025302025202530404060-1011

46、50303530353035253025304060406050705070151300354535403545304030354060507050706080301500-406040603555354540605070507080100501700-6080608045654565507060806080801007011000-7090709060806080801008010010012000-100120100120801008010080120攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第6章 澆注系統(tǒng)的擬定第6章 澆注系統(tǒng)的擬定6.1系統(tǒng)作用與結(jié)構(gòu)分析 系統(tǒng)澆注是指砂型中引導(dǎo)金屬液流入型腔的通道，一

47、般由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等組成。澆口杯承接金屬液，并經(jīng)直澆道流入橫澆道，再分配給各內(nèi)澆道流入型腔，因此各交道形狀及截面大小均影響鑄件質(zhì)量。6.2橫澆道及其結(jié)構(gòu) 橫澆道除將金屬液分配給個各內(nèi)澆道外，最主要的作用是擋渣，課阻止水平流動中的熔渣進入型腔。通常為加強其擋渣作用，常采用鋸齒形橫澆道，穩(wěn)流式橫澆道或帶濾網(wǎng)的橫澆道。6.3各組元截面尺寸確定 查鑄造工程師手冊，有常用球墨鑄鐵澆注系統(tǒng)尺寸表6.12鑄件質(zhì)量gc/kg內(nèi)澆道橫澆道直澆道數(shù)目單個橫截面積/cm2總截面面積/cm2截面面積/cm2直徑/mm截面面積/cm251031.03.03.62.34.221.53.011.93.0綜合

48、其他因素選各組元截面面積分別為：1.9cm2、3.6cm2、4.2cm2、 1、內(nèi)澆道橫截面選擇扁平梯形如圖6.1，其特點是扁平梯形內(nèi)澆道高度低，熔渣不易進入，廣泛用于鑄鐵件生產(chǎn)。根據(jù)內(nèi)澆道橫截面積s內(nèi)=1.9cm2，查表6.1“球墨鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”a=28mm，b=26mm，c=9mm，內(nèi)澆道橫截面積如下圖所示 2、橫澆道的界面形狀選擇梯形如圖6.2，因為梯形橫澆道當(dāng)渣能力強、開設(shè)容易，應(yīng)用廣。由s橫=3.6c，表6.1“球墨鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”得：a=19mm，b=14mm，c=12mm。所以橫澆道橫截面積如下圖所示： 3、直澆道。直澆道橫截面積通常采用圓形如圖6.3，由s直=4.

49、2 cm2，查表6.1“灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”d=23mm。所以該軸承座的直澆道的橫截面積如下圖所示：圖6.1 內(nèi)澆道橫截面積圖 圖6.2 橫澆道橫截面積圖 圖6.3 直澆道表6.2 常用球墨鑄鐵澆注系統(tǒng)各組元截面尺寸內(nèi)澆道尺寸/mm（s內(nèi)/mm2 )橫澆道尺寸/mm（s橫/mm2 直澆道尺寸/mm（s直/ mm2 )abcag/cm2abcaru/ cm2das/cm2181661.01812203.0203.1232171.51914223.6234.2252381.922315254.8275.7282692.42418265.4296.33028102.93022328.4359.83835113.834234011.44113.3澆注時間t的計算如下：g型內(nèi)金屬液的總質(zhì)（重量）