材料課程設計

鑄造工藝設計熱加工工藝基礎第八章鑄造工藝設計

鑄造工藝設計是指在鑄件生產之前編制的，用來控制該鑄件生產過程的技術文件。它包括：鑄造工藝圖、鑄件圖、鑄型裝配圖、工藝卡。本課程設計對鑄造工藝設計的內容進行了適當?shù)暮喕?/p>

本次鑄件工藝設計簡化為編制設計說明書和繪制圖紙兩部分。

一、編制設計說明書（一)任務分析以保證鑄件質量好、生產成本低、勞動生產率高、勞動條件好為目標，根據(jù)零件的結構特點、材料種類、技術要求、生產類型(小批、成批或大批)及工廠的具體條件確定采用的模具、造型方法以及鑄型的種類。(二)鑄件的結構工藝性分析

分析零件的形狀和結構是否適合鑄造工藝的特點，既在鑄造生產過程中，工藝操作是否方便，是否容易獲得致密無缺陷的鑄件。

(三)鑄造工藝規(guī)程設計1.鑄件的澆注位置及分型面的確定(擬訂幾種不同的方案進行論證比較)。1.澆注位置的選擇主要考慮保證鑄件的質量，適當考慮生產費用。(2)選擇分型面即要考慮保證鑄件質量，又要盡量減少鑄件的生產費用。

2.選擇鑄造工藝參數(shù)1.

確定鑄件尺寸公差等級和加工余量等級，可由表27-15、27-16選擇。表27一15成批和大批量生產時與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級

加工余量等級工藝方法鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金砂型手工造型

ll～13／J11-13／Hll一13／H

l0～12／H

l0—12／H砂型機器造型及殼型8—10／H

8一l0／G

8一10／G

8～l0／G

8—10／G金屬型

7—9／F

7—9／F

7—9／F

7～9／F低壓鑄造

7～9／F

7～9／F

7—9／F

7—9／V

.壓力鑄造

6—8／r：：熔模鑄造

5～7／E

5～7／E

5～7／E

4～6／￡表27～16單件和小批量生產時與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加：[余量等級

造型材料加工余量等級鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵干、濕砂型

13～l5／J

13一15／H

13～15／H

13一l5／H自硬砂

12～14／J

11～13／H

ll—13／H

11一13／H注：表27-16、表27-17中.數(shù)字表示尺寸公差等級，字母表示加工余量等級27-17與鑄鐵尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量(mm)尺寸公差

789加工余量等級MA

D

E

F

D

E

F

D

E基本尺寸加工余量數(shù)值

≤100

1.00.7

l50.9

2.01.5

1.50.8

1.5l0

2.0l5

2.52.0

>l00～160

1.50.9

2.0l.5

2.52.0

1.51.5

2.01.5

2.52.0

3.02.5

>160～250

1.51.5

2.02.0

3.02.5

2.0I.5

2.52.0

3.02.5

4.03.5

>250～400

2.01.5

2.52.0

3.53.0

2.52.0

3.02.5

4.035

5.04.5注：表中每欄有兩個余量值，上面的數(shù)值以一側為基準，進行單側加工的加工余量值，下面的數(shù)值為進行雙側加工的加工余量值。(2)鑄件加工余量的數(shù)值與其尺寸公差等級、加工余量等級以及基本尺寸有關，可查表27-17。(3)鑄件尺寸公差值由鑄件尺寸公差等級和基本尺寸確定，具體值查表27-18、27-19。(4)考慮鑄件的線收縮率。鑄件尺寸應預先加大，以補償鑄件從凝固開始到室溫時，所發(fā)生的線收縮。在實際生產中，同一種合金的各種鑄件，因形狀、大小不同，鑄件尺寸的線收縮率有所不同。通常制模時所用的模尺，已經附加了收縮率。各種合金的線收縮率可查表27-20。表27-18鑄件尺寸公差數(shù)值(一)(mm)鑄件基本尺寸公差等級CT至

l

2

3

4

5

6

7

8

9

l0

11

12

13

1016

0.180.20

0.260.28

0.360.38

0.520.54

0.740.78

1.01.1

1.51.6

2.02.2

2.83.O

4.24.4

254063

0.220.240.26

0.300.320.36

0.20.460.50

0.580.640.70

0.820.901.00

1.21.31.4

1.71.82.0

2.

12.62.8

3.23.64.0

4.65.O5.6

678注：l.CTl和CT2沒有規(guī)定公差值，是為將來可能要求更精密的公差保留的。

2．CT13～CTl6小于或等于16mm的鑄件基本尺寸．其公差值需單獨標注．可提高2～3級。

表27—19鑄件尺寸公差數(shù)值(二)(略)注：僅適用于各種鑄造及合金生產的壓鑄件和熔模鑄件

表27．20鑄造合金線收縮率(略)表27-2l鑄件的最小鑄出孔的直徑(mm)

鑄件壁厚

<50

50～100

100～200

>200最小孔徑

30

35

40另行規(guī)定表27-22砂型鑄造用的模型和芯盒的拔模斜度(略)(5)起模斜度。在制訂鑄造工藝時，為簡化造型工藝，便于起模，鑄模在起模方向必須有一定的斜度，斜度的大小由模樣尺寸和造型方法決定。鑄模質量好、表面光潔、起模斜度可以小些，反之需大些。起模斜度一般以度數(shù)或差額表示，在使用機床加工制模時，斜度用度數(shù)表示比較方便；用手工制模時，用差額表示比較方便。起模斜度值可查表27-22。(6)

最小鑄出孔及槽。零件上往往有許多孔、槽和臺階，一般來說應盡可能鑄出，這樣既節(jié)省金屬，減少機加工余量，又可使鑄件壁厚均勻。但有時有些孔、槽的鑄出必須采用復雜而且難度大的工藝措施，而實現(xiàn)這些措施還不如用機加工方法更為方便和經濟，這時便可不鑄出。最小鑄出孔和槽的尺寸以及鑄件的生產批量、合金種類、鑄件大小、孔處鑄件的壁厚、孔徑大小等有關（見表21-8）。(7)鑄造圓角見表27-22、27-23。

3.型芯的設計（定性）1.型芯數(shù)及型芯形狀的確定。簡單孤立的孔，需要一個型芯，其形狀需符合孔的形狀；較復雜的鑄件內壁，有可能用一個、二個或幾個型芯合并或預先組合而成。(2)芯頭是砂芯的重要組成部分，其主要作用是定位、支撐和排氣。芯頭的尺寸一般決定于鑄件相應部位位置的孔眼尺寸。為便于下芯合箱，芯頭要有一定的斜度，芯頭與芯壁之間應留有一定的間隙。芯頭尺寸、斜度、間隙可查有關手冊。本課程設計不要求具體標注，只要求定性畫出。4.澆注系統(tǒng)的設計（定性）澆注系統(tǒng)是金屬流入型腔的通道。澆注系統(tǒng)應保證金屬液平穩(wěn)均勻地充滿型腔，阻止熔渣和氣體隨金屬液通過。金屬進入型腔的位置，對整個鑄型及鑄件的溫度分布、鑄件的縮孔、縮松及內應力都有一定的影響。本課程設計要求選擇引注位置。各類鑄件澆注系統(tǒng)的引注位置，見表21-11。澆注系統(tǒng)各單元的尺寸對鑄件質量也有重要影響，但本課程設計不作要求。5.估計鑄件的重量（略）6.冒口的設計（定性）冒口指鑄型中能儲存一定的金屬液，可對鑄件進行補縮以防止鑄件產生縮孔和縮松的專門“空腔”。主要作用是補縮鑄件。此外還有出氣和集渣的作用。本課程設計只要求定性確定冒口的位置。

二、繪制鑄造工藝圖

在零件圖上用顏色筆畫上各種工藝符號，以表示出分型面、澆注位置、加工余量、起模斜度、澆冒口位置與形狀、型芯的形狀等，這樣的圖紙稱為鑄造工藝圖。鑄造工藝圖基本上表示了工藝方案，是實際生產中的重要依據(jù)。1.鑄造工藝符號及表示方法見表27-24所示。2.繪圖注意事項：1.

每項工藝符號，只在某一視圖或剖視圖上表示清楚即可。(2)加工余量的尺寸，如頂面、孔內和底側面數(shù)值相同時，圖面上不標注尺寸，可寫在技術條件中。(3)

相同尺寸的鑄造圓角、相同的起模斜度，圖紙上可不標注，只寫在技術條件中。(4)

砂芯邊界線如果和零件線或加工余量線等重合時，則省去砂芯邊界線。(5)

在剖面圖上，對砂芯線和加工余量線相互關系的處理：認為砂芯是“非透明”體，因而被砂芯遮住的加工余量線不繪出。(6)

所標注的各種工藝尺寸或數(shù)據(jù)，不要蓋住圖紙上的數(shù)據(jù)，應方便工人操作。3.工藝符號表示方法分型面和澆注位置

加工余量凡帶斜度的加工余量應注明斜度

型

砂芯型

活塊澆注系統(tǒng)圖例第九章自由鍛件設計內容包括：編制鍛造工藝設計說明書和繪制鍛件圖兩部分。

一、給定零件的任務分析（所作減速機軸或齒輪）（一）分析零件的作用。（二）分析零件的形狀、尺寸及其精度、表面粗糙度、生產批量、質量要求等，決定鍛件的加工方法。（三）分析材質情況與熱處理工藝，確定合理的成型方法。二、鍛件的結構工藝分析分析零件的結構形狀與尺寸能否滿足自由鍛的工藝要求。三、鍛件圖的繪制鍛件圖是鍛造加工和檢查驗收的依據(jù)。繪制自由鍛件圖的基本原則是：（一）以零件的形狀、尺寸與結構特點為依據(jù)。（二）繪制鍛件圖要考慮以下因素：

1.鍛造只能加工適合鍛造生產的結構形狀簡單的零件。對于零件上的凹槽、臺階、凸肩、小孔等不能鍛出時，為了方便鍛造，坯料中必須增加一部分金屬，稱為敷料或余塊。（注意查表）

2.考慮鍛件的機械加工余量。由于鍛件尺寸精度低，表面質量差，需要再進行機械加工，為此應在零件的加工表面上增加供切削加工用的金屬，稱為鍛件余量。具體數(shù)據(jù)可查閱指導書中的有關表格(表9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6、9-7）。零件尺寸加機械加工余量尺寸稱為鍛件公稱尺寸。

3.考慮鍛造公差。鍛造公差是指鍛件的實際尺寸與鍛件公稱尺寸之間允許有的誤差范圍。公差值的大小，應根據(jù)鍛件形狀、尺寸并考慮到生產的具體情況加以選取。（1）自由鍛件的形狀與位置公差如無特殊要求時，均不應大于所規(guī)定的公差值。（2）自由鍛件的精度分為兩級；F級---用于一般的精度。E級---用于較高精度要求。本設計所采用的為F級。4.

鍛件圖繪制規(guī)則

鍛件形狀用粗實線描繪。為了便于了解零件的形狀和檢查鍛后實際余量，應在鍛件圖上用雙點劃線或用細實線描繪出零件的輪廓形狀。鍛件的公稱尺寸和公差注在尺寸線上面，相應的零件的零件尺寸注在尺寸線下面，并加括號。四、確定毛坯的重量與尺寸（一）毛坯重量的計算：根據(jù)鍛件的形狀和尺寸，可計算出鍛件的重量，在考慮加熱時的氧化損失，沖孔時沖掉的料芯及切頭損失等，便可計算出鍛件坯料的重量。G坯=G鍛+G燒損+G料頭+G芯料式中G鍛——鍛件重量，根據(jù)鍛件的形狀和公稱尺寸計算；G燒損——指金屬加熱而燒損的重量。第一次加熱取被加熱金屬重量的2%~3%，以后各次加熱取1.5%~2.0%，或參考表22-13；G料頭——為使鍛件得到平直端面而修切端部產生的料頭重量。如表9-13。

G料頭=1.8D3（kg）

G料頭=2.36B2H（kg）式中D、B、H單位為dm。

G芯料——沖孔時沖掉的料芯重量。如圖9-10。G芯料=（1.18~1.5）d2H式中d、H單位為dm。

（二）坯料尺寸的確定坯料尺寸的確定與所采用的基本變形工序有關。所采用的變形工序不同，確定的方法也不一樣。

圖22-9修切料頭圖22-10實心沖頭1）采用拔長法鍛造時毛坯尺寸的確定：對于鋼坯拔長所用截面F坯的大小應按一定的鍛造比計算。即F坯≥YF鍛（dm2）式中Y——鍛造比；軋材作坯料，Y=1.3～1.5鋼錠作坯料，Y=2.5～3F鍛——鍛件最大橫截面積。按上式即可求出坯料最小截面積，進而可求出坯料直徑，然后，根據(jù)坯料體積V坯和確定的坯料截面積F坯求出坯料長度。

L=V坯/F坯

2）

采用墩粗法鍛造時毛坯尺寸的確定：采用墩粗法鍛制鍛件時，為避免墩粗時彎曲和便于切料，坯料高度與直徑之比（H/D）應滿足：1.25≤H/D≤2.5

圓坯料，