鑄造設(shè)計(jì)說明書 案例

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱： 螺栓鑄造工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)及班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2014年5月15日目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書.21、 螺栓零件簡(jiǎn)介.4 1.1零件基本信息.4 1.2零件分析.52、鑄造工藝設(shè)計(jì).5 2.1工藝方案的選擇.5 2.1.1型砂的選擇.6 2.1.2澆注位置的選擇.6 2.1.3分型面的選擇.6 2.1.4主要缺陷及防止.7 2.2鑄造工藝參數(shù)的確定.8 2.2.1鑄造尺寸公差和重量公差.8 2.2.2加工余量.9 2.2.3鑄造收縮率.9 2.2.4鑄造起模斜度.9 2.3鑄件其它工藝參數(shù)的確定與分析.93、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、.10 3.1澆注系統(tǒng)及冒口的選擇.10 3.1.1澆注系統(tǒng)的選擇原則.10 3.2冒口的選擇.11 3.2.1冒口的選擇依據(jù).11 3.2.2冒口位置的選擇原則.11 3.3澆注系統(tǒng)的計(jì)算.124、鑄件圖、鑄造工藝圖、裝配圖.14 4.1鑄件圖.14 4.2鑄造工藝圖.14 4.3裝配圖.155、設(shè)計(jì)心得會(huì).166、參考文獻(xiàn).1615課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1、 設(shè)計(jì)題目 小批量螺栓ZG200鑄造生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)教學(xué)目的及基本要求1 通過設(shè)計(jì)這一實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考力，熟悉并系統(tǒng)地掌握鑄造工藝與工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)能力；2 學(xué)會(huì)并掌握液態(tài)成型工藝設(shè)計(jì)及工裝模具設(shè)計(jì)的全過程；3

3、通過所學(xué)專業(yè)知識(shí)，提高運(yùn)算、設(shè)計(jì)繪圖能力及查閱技術(shù)資料的技能；培養(yǎng)學(xué)生分析、初步解決液態(tài)成型工藝問題的能力；4 為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及畢業(yè)后從事工程工作打下良好的基礎(chǔ)。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及安排1 結(jié)合具體零件圖（液態(tài)成型件），確定設(shè)計(jì)任務(wù)；2 課堂講解典型零件的設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)方法（步驟）；3 學(xué)生設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1） 讀圖，根據(jù)零件圖技術(shù)要求及零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析零件設(shè)計(jì)原理、成型工藝；（2） 完成鑄件工藝分析以及幾種成型工藝方案的比較和論證；選取最佳工藝方案；（3） 設(shè)計(jì)計(jì)算澆注系統(tǒng)、確定工藝參數(shù)、繪制鑄造工藝圖（包括主視圖、俯視圖、側(cè)視圖等）（4） 在工藝圖的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成模板圖（上或下模）設(shè)計(jì)，包括

4、主視圖、俯視圖、側(cè)視圖等。（5） 設(shè)計(jì)繪制芯盒的裝配圖設(shè)計(jì)，包括主視圖、俯視圖、側(cè)視圖等。（6） 撰寫設(shè)計(jì)說明書一份，約4000-5000字，按上述1-5包括的設(shè)計(jì)內(nèi)容，方案分析比較與設(shè)計(jì)計(jì)算過程結(jié)果，查找資料依據(jù)，參考資料。要求書寫工整，圖文并茂，規(guī)格統(tǒng)一。4 設(shè)計(jì)題目（每個(gè)學(xué)生一個(gè)題目，獨(dú)立完成）（1） 按零件圖完成鑄造工藝設(shè)計(jì)并繪制鑄造工藝圖一張；（2） 根據(jù)鑄造工藝圖，繪制鑄件圖一張；（3） 按工藝圖設(shè)計(jì)繪制模板裝配圖一張；（4） 按工藝圖設(shè)計(jì)繪制芯盒圖一張。四、課程設(shè)計(jì)考核方法及成績(jī)?cè)u(píng)定學(xué)生全部完成（按內(nèi)容1-5）課程設(shè)計(jì)，包括四張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙、一份設(shè)計(jì)說明書，交給指導(dǎo)教師審核簽字通過后

5、方可參加答辯。答辯結(jié)束后，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生答辯情況、圖面質(zhì)量等方面的表現(xiàn)，按照統(tǒng)一評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行成績(jī)總評(píng)。答辯成績(jī)分為四部分：平時(shí)表現(xiàn)、圖面質(zhì)量、答辯成績(jī)、設(shè)計(jì)論證（說明書），各部分所占比例：平時(shí)表現(xiàn)： 20分圖面質(zhì)量： 30分答辯成績(jī)： 30分設(shè)計(jì)論證（說明書）： 20分五、設(shè)計(jì)說明書撰寫課程設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容要求如下：1 目錄2 零件結(jié)構(gòu)分析、技術(shù)要求分析；3 工藝方案論證對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，選擇多種方案進(jìn)行對(duì)比、結(jié)合設(shè)計(jì)條件的具體情況和要求，分析優(yōu)缺點(diǎn)，確定最優(yōu)方案；4 工藝尺寸計(jì)算根據(jù)確定的工藝方案，計(jì)算澆注系統(tǒng)，確定工藝參數(shù)、模板尺寸等，計(jì)算方法應(yīng)有依據(jù)，公式有出處，計(jì)算結(jié)果正確，并有圖示

6、。5 結(jié)束語 對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)以及對(duì)課程設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行分析和討論經(jīng)。6 參考文獻(xiàn) 在設(shè)計(jì)說明書撰寫過程中引用資料的出處，它反映設(shè)計(jì)的取材來源及工藝分析的可靠性。1、螺栓零件簡(jiǎn)介1.1 零件基本信息： 零件名稱：螺栓 。零件材料：ZG 200。形狀：六棱柱加圓柱生產(chǎn)條件：小批量生產(chǎn)。技術(shù)要求：進(jìn)行清砂處理，不準(zhǔn)有砂眼。鑄鋼特性：密度為7.8g/cm,有良好的塑性、韌性和焊接性能。適用于受力不大，要求韌性高的各種機(jī)械零件，如機(jī)座、變速箱殼體等。對(duì)于要求較高的，可進(jìn)行熱處理提高其性能。材料成分:碳 C:0.20% 硅 Si:0.60% 錳 Mn:0.80% 硫 S:0.035% 磷 P

7、:0.035% 鉻 Cr:0.35% 鎳 Ni:0.40% 銅 Cu:0.40%運(yùn)用CAD三維制圖，零件三維實(shí)體造型圖如下 零件分析： 該零件由寬13mm、高9mm的六棱柱頭部與半徑6mm高55mm帶有螺紋的圓柱體螺桿組成。零件的螺紋部分不能通過鑄造而得到，可以通過鑄造后機(jī)械加工對(duì)其打絲。因此鑄件圖不考慮螺紋部分。螺栓主要承載軸向的受力，也可以承載要求不高的橫向受力。因此要求具有較高的強(qiáng)度，硬度及一定的塑性。 另一方面，鑄造零件塑性相對(duì)普通鋼的塑性更低，且內(nèi)部應(yīng)力較大。如果螺栓表面具有裂紋和缺口，很容易產(chǎn)生脆斷，導(dǎo)致零件失效。因此，鑄造螺栓生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，需要從降低內(nèi)應(yīng)力和表面粗糙度兩個(gè)方面選擇鑄

8、造方案和工藝。2、 鑄造工藝設(shè)計(jì)2.1工藝方案的選擇：鑄造工藝方法的選擇應(yīng)綜合考慮以下因素：（1）零件的使用性能：即零件承受的載荷情況情況及其所處的工作環(huán)境（例如壓力、溫度、氣態(tài)或液態(tài)介質(zhì)的性質(zhì)等）對(duì)鑄件的尺寸精度和表面光潔度的要求。（2）零件的鑄造工藝性能：即零件所采用的合金材料的鑄造性能（如合金熔點(diǎn)、線收縮、體收縮、流動(dòng)性以及形成氣孔、縮孔等缺陷的傾向：見表2）和零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性，如零件重量、輪廓尺寸、最小壁厚、最小鑄孔、鑄造圓角、鑄造斜度等。（3）經(jīng)濟(jì)的合理性：即各種鑄造方法生產(chǎn)費(fèi)用的比較和成品零件的生產(chǎn)總費(fèi)用綜合性比較。在合理選擇鑄造方法時(shí)，后者的比較起決定作用。2.1.1型砂的選

9、擇： 根據(jù)零件的材料、性能要求及實(shí)際情況，選擇自硬呋喃樹脂砂。自硬呋喃樹脂砂有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 鑄件表面光潔、棱角清晰，尺寸精度高。(2) 造型效率高，提高了生產(chǎn)效率和場(chǎng)地利用率，縮短了生產(chǎn)周期。(3) 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，大大改善了勞動(dòng)條件和工作環(huán)境，尤其是減輕了噪聲，降低了壓縮空氣消耗，從而在節(jié)水、節(jié)電、節(jié)煤等方面效果顯著。(4) 節(jié)約能源。(5) 樹脂砂型強(qiáng)度高、成形性好，發(fā)氣量較其他有機(jī)型低，熱穩(wěn)定性好、透氣性好，可以大大減少鑄件的粘砂、夾砂、砂眼、氣孔、縮孔、裂紋等缺陷。(6) 舊砂回收再生容易2.1.2、澆注位置選擇方案澆注位置的選擇原則：(1) 鑄件上重要工作面和大平面應(yīng)盡量朝下或垂直

10、安放(2) 應(yīng)保證鑄件有良好的液態(tài)金屬導(dǎo)入位置，保證鑄件能充滿(3) 保證鑄件能自下而上的順序凝固(4) 應(yīng)盡量少用或不用砂芯；澆注面的選擇有以下兩種，如下圖所示，A方案鑄件大平面在上，小平面在下面，選擇這樣的教主位置，便于合箱，B方案中，與A方案正好相反，不便于合箱，是不合理的鑄造工藝澆注系統(tǒng)位置的設(shè)置方案。A方案 B方案2.1.3、鑄件分型面的選擇原則：(1) 最好將整個(gè)鑄件安置在同一半型中成型，(2) 應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目。(3) 應(yīng)盡量不用或少用砂芯，(4) 分型面應(yīng)盡量選擇平面。(5) 注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量。(6) 不使砂箱過高。(7)受力件的分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)

11、度。本鑄件分型面設(shè)計(jì)如圖所示：2.1.4主要缺陷及防止1） 氣孔：澆注時(shí)選用的砂型是濕型，澆注時(shí)發(fā)氣量大，易出現(xiàn)氣孔，對(duì)于雨淋式澆注系統(tǒng)，開放式澆注系統(tǒng)通氣較好，控制合理的澆注溫度。2） 夾砂：在澆注最后凝固的平面較大，容易出現(xiàn)夾砂，金屬液與砂型作用時(shí)間較長(zhǎng)，砂型強(qiáng)度不夠造成的夾砂，影響金屬組織的內(nèi)部形態(tài)，對(duì)零件的機(jī)械性能會(huì)造成一定的影響。3） 粘砂：有時(shí)出現(xiàn)大面積的粘砂，經(jīng)分析是機(jī)械粘砂，原因是緊實(shí)度不夠，注意舂砂既可防止。在造型的過程中，有很多的影響因素會(huì)造成別的缺陷，澆注溫度、澆注時(shí)間的控制，以及金屬液體的類別，會(huì)影響鑄件的性能。凝固順序會(huì)對(duì)鑄件的壁厚產(chǎn)生影響。2.2鑄造工藝參數(shù)的確定：

12、2.2.1鑄造尺寸公差和重量公差該鑄件材質(zhì)為HT200，手工造型，經(jīng)查得，鑄件的尺寸公差、重量公差等級(jí)為13級(jí)，該鑄件的重量公差為10。2.2.2機(jī)械加工余量 該鑄件為鑄鋼件，砂型人工造型，經(jīng)查加工余量等級(jí)為J，經(jīng)查得，該鑄件底面加工余量為2.8mm，圓柱面加工余量為1mm.2.2.3鑄造收縮率由于鑄件的固態(tài)收縮(線收縮)將使鑄件各部分尺寸小于模樣原來的尺寸，因此，為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖示尺寸一致，則需要在模樣或芯盒上加上其收縮的尺寸。加大的這部分尺寸為鑄件的收縮量，一般用鑄造收縮率表示。經(jīng)查可知該錐體鑄件的線收縮率為2.08。2.2.4起模斜度為了方便起模，在模樣的出模方向留一定的斜

13、度，以免損壞砂型。該螺栓圓柱部分長(zhǎng)度為55mm，查表。設(shè)計(jì)1mm的起模斜度2.3其他工藝參數(shù)的確定2.3.1工藝補(bǔ)正量對(duì)中小批量的鑄件由于選用的收縮尺寸與實(shí)際的收縮率不符，或由于鑄件產(chǎn)生變形、操作中不可避免的誤差等原因使加工后鑄件的尺寸小于圖樣要求尺寸，為提高尺寸精度，要在鑄件相應(yīng)的非加工表面上增加金屬層厚度來彌補(bǔ),但由于該件在圓柱面上都設(shè)有較大的拔模斜度,故不放工藝補(bǔ)正量。2.3.2分型負(fù)數(shù)干砂型、表面烘干型、自硬砂型以及砂型尺寸超過2m以上的濕型才應(yīng)用分型負(fù)數(shù)。而此鑄件采用樹脂自硬砂造型且砂箱尺寸小于2m，故不留分型負(fù)數(shù)。2.3.3非加工壁厚的負(fù)余量由于該鑄件采用木模，手工造型、造芯過程中

14、，為取出木模要進(jìn)行敲模，同時(shí)木模受潮時(shí)會(huì)膨脹，這些情況會(huì)使型腔尺寸增大，從而造成非加工壁厚增加，為保證鑄件尺寸的準(zhǔn)確性應(yīng)該減小厚度尺寸，但由于該件在無拔模斜度，且該件不是很大故不放非加工壁厚的負(fù)余量。2.3.4反變形量鑄造較大的平板類、床身等類鑄件時(shí)由于冷卻速度的不均勻性，鑄件冷卻后常出現(xiàn)變形。為了解決撓曲變形問題，在制作模樣時(shí)，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向做出反變形模樣，使鑄件冷卻后變形的結(jié)果正好將反變形抵消，得到符合設(shè)計(jì)要求的鑄件。一般中小型壁厚差別不大且結(jié)構(gòu)上剛度較大時(shí)，不必留反變形量。由于該鑄件為中小型鑄件，所以不需留反變形量。2.3.5分芯負(fù)數(shù)對(duì)于分段制造的長(zhǎng)砂芯或分開制造的大砂芯，

15、在接縫處應(yīng)留出分芯間隙量，即在砂芯的分開面處，將砂芯尺寸減去間隙尺寸，被減去的尺寸即為分型負(fù)數(shù)。此鑄件沒有砂芯，故不設(shè)分芯負(fù)數(shù)。3、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1澆注系統(tǒng)及冒口的選擇 一個(gè)好的零件要有一個(gè)合理的澆注系統(tǒng)，才能成型完整，澆注系統(tǒng)包括澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道四個(gè)部分組成，雨淋式澆注系統(tǒng)中橫澆道是截面最大單元，金屬液由鑄件頂部許多小孔流入型腔雨淋式澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)及選用原則雨淋式澆注系統(tǒng)可使鑄件順序凝固,可獲得組織致密的鑄件，有利于鑄件的補(bǔ)縮,能防止鑄件產(chǎn)生縮孔、冷隔、夾渣以及澆不足等缺陷,同時(shí)還可以防止由于沖砂而引起的夾砂、氣孔和渣孔等缺陷 。3.1.1澆注系統(tǒng)的選擇原則：1）控制金屬液流

16、動(dòng)的速度和方向，并保證充滿型腔；2）有利于鑄件溫度的合理分布；3）金屬液在型腔中的流動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)、均勻，以避免夾帶空氣、產(chǎn)生金屬氧化物及沖刷砂型；4）澆注系統(tǒng)應(yīng)具有除渣功能。3.2冒口的選擇：3.2.1冒口的選擇依據(jù)：1）凝固時(shí)間 足夠長(zhǎng)，不小于鑄件（被補(bǔ)縮部分）凝固時(shí)間 2）體積容量 體積足夠大，以儲(chǔ)存鑄件形成需給予補(bǔ)縮的金屬液3）補(bǔ)縮通道 通道暢通，且擴(kuò)張角向著冒口 3.2.2冒口位置的選擇原則 1) 盡可能設(shè)置在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁 2) 盡量設(shè)置在鑄件最高、最厚的部位 3) 避免設(shè)在鑄件重要的、受力大的部位 4) 不要設(shè)在鑄造應(yīng)力集中處 5) 盡可能設(shè)置在便于清理冒口殘根或鑄件加工表面上

17、6) 盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件根據(jù)鑄件要求及生產(chǎn)情況，該螺栓的分型面、澆注位置、冒口設(shè)計(jì)如圖所示：3.3澆注系統(tǒng)的計(jì)算因該鑄件質(zhì)量不大，形狀簡(jiǎn)單，則選用直澆口式的澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)。因?yàn)殍T件比較小，直接用直澆道澆注，采用頂注式澆注系統(tǒng)，則澆注系統(tǒng)中最小的截面是直澆道的橫截面，直澆道直徑采用13mm。鑄件圖如下所示，鑄件尺寸相關(guān)計(jì)算： V=S×H=540×9=4860mmV=S×H=×49×55=8467mmV=V+V=4860+8467=13327mmM=v=7.8×13327×10=104g冒口體積：V= rh

18、=×100×10=3142mm鑄造時(shí)間的計(jì)算：t=s經(jīng)計(jì)算得，澆注時(shí)間為1s。 4、鑄件圖、鑄造工藝圖、裝配圖 4.1、鑄件圖鑄件圖所表達(dá)的內(nèi)容有機(jī)械加工余量、鑄件凝固后的尺寸，通過這些尺寸，了解鑄件的加工量鑄件圖的用途可以概括為以下兩個(gè)方面：1） 是鑄件驗(yàn)收的依據(jù)；2） 是冷加工車間進(jìn)行鑄造加工工裝設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。對(duì)鑄造車間而言，工藝裝備的各種圖樣，必須保證鑄件和鑄件圖相符合，所以也是鑄造工裝設(shè)計(jì)的依據(jù)，對(duì)于大批量的零件生產(chǎn)需要采用鑄件圖，而對(duì)于單間、小批量的零件生產(chǎn)，直接依據(jù)鑄造工藝圖進(jìn)行生產(chǎn)加工準(zhǔn)備，不用繪制鑄件圖。螺栓鑄件的尺寸如由右圖所示：4.2鑄造工藝圖 鑄造工藝圖不僅能夠表示收縮率、起模斜度等工藝參數(shù)，還有澆注位置、分型面、分模面、活塊、模樣的類型和分型負(fù)數(shù)、砂芯的個(gè)數(shù)和形狀、尺寸和間隙，分盒面，芯盒的填砂方向等各種能夠表達(dá)鑄造工藝參數(shù)。如圖所示：4.3裝配圖 裝配圖是鑄造工藝設(shè)計(jì)的最后生產(chǎn)模型，包括砂箱、芯盒、模樣