軸承座的鑄造工藝設計

軸承座的鑄造工藝設計,軸承,鑄造,工藝,設計 鑄造工藝課程設計說明書設計題目軸承座鑄造工藝課程設計學 院年 級專 業(yè)學生姓名學 號指導教師鑄造工藝課程設計說明書目目 錄錄1 1 前言前言.11.1 本設計的目的、意義.11.1.1 本設計的目的.11.1.2 本設計的意義.11.2 本設計的技術要求.12 2 零件分析零件分析.22.1 零件結構信息.22.2 本設計的技術要求.23 3 設計方案設計方案.43.1 造型方法、造芯方法的選擇.43.2 鑄造方法的選擇.43.3 鑄型種類的選擇.43.4 鑄件澆注位置的確定.43.5 分型面的選擇.54 4 鑄造工藝參數鑄造工藝參數.74.1 收縮率確定.74.2 灰鐵鑄出孔大小確定.74.3 尺寸公差和加工余量的確定.74.4 起模斜度.94.5 吃沙量確定.104.6 活塊設計.115 5 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計.125.1 澆注時間的確定.125.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算.136 6 工裝設計工裝設計.176.1 模樣設計.176.2 模板設計.176.3 砂箱設計.187 7 結結 論論.20致致 謝謝.21鑄造工藝課程設計說明書參參 考考 文文 獻獻.22鑄造工藝課程設計說明書1 前言前言1.1 本設計的目的、意義1.1.1 本設計的目的依據所給的零件圖，完成操縱桿支架的鑄造工藝設計，使最終得到的零件能夠基本滿足加工性能和使用性能。1.1.2 本設計的意義依靠本次鑄造工藝設計，使學生熟悉鑄件的生產設計的各過程，將理論知識轉化到實際應用中去，能夠對實際生產該類零件或相似類型的零件給出一定的啟發(fā)和幫助，減少經濟損耗，降低生產廠家的成本。1.2 本設計的技術要求技術要求：1.鑄件不得有氣孔、縮松、裂紋等鑄造缺陷。2.未注鑄造圓角 R2-3。3.拔模斜度 3-5?；诣T鐵具有良好的鑄造性能，材質為灰鐵的鑄件毛坯一般采用鑄造方式獲得，本次設計采用砂型鑄造，手工造型，一箱四件生產該件。HT200 成分如下表 1.1 所示：表 1.1 HT200 成分表成分CSiPMnS比例3.03.61.42.00.150.61.010401501.42051.6鑄造工藝課程設計說明書401000501.60551.6依據表 4.5 以及表 4.7，綜合比較，為了使該軸承座零件脫模順利，增大起模斜度，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為 1.5，即每個垂直分型面的側面均加起模斜度為 1.5。根據以上結果，最終確定軸承座鑄件三維圖如圖 4.1，通過 ProE 軟件計算該軸承座鑄件質量為 4.88kg。圖 4.1 軸承座零件三維圖4.5 吃沙量確定模樣與砂箱、箱頂、箱底和箱帶之間的距離稱為吃沙量。由前文可知軸承座單件重量為 4.88Kg，依據表 4.5.1，可確定吃沙量最小尺寸為a=50mm，b=50mm，c=40mm，d=40mm，e=40mm， f=30mm。實際選取數值略比該值大，可充分考慮現有模板及砂箱標準尺寸。鑄造工藝課程設計說明書表 4.8 按鑄件重量確定的吃沙量 （單位 mm）鑄件重量/kgabcdef1000040506070901001201502002502753003504004050607090100120150200250275300350400304040505060709010012515017520025030405050607080901001251501752002503040506070100303030405060701201502002252502502504.6 活塊設計軸承座采用分型方案三不需要設計砂芯，避免設計芯盒，但是需要設計活塊才能順利造型。軸承座軸孔兩端凸出，最終完成活塊與軸承座設計，如圖 4.2 所示。圖 4.2 鑄型與活塊三維圖鑄造工藝課程設計說明書5 澆注系統(tǒng)設計5.1 澆注時間的確定軸承座鑄件單件重量為 4.88Kg。由于該件為一箱四件生產的砂型鑄造，成批生產，確定澆注過程中的總體金屬液重量，澆冒占比為 25%，則澆注時所需金屬液總質量為4.88*4/（1-25%）=26.03Kg。對于重量小于 250Kg 的形狀復雜的薄壁鑄鐵件，其澆注時間可按經驗公式（5-1）計算t=SGL （5-1）式中t 澆注時間（s）；GL 型內金屬液總重量，包含澆冒口系統(tǒng)重量（Kg）；S系數，取決于逐漸壁厚，可由表 5.1 系數 S 和鑄件壁厚 的關系查出。表中壁厚 指鑄件的主要壁厚，對實心體鑄件取壁厚 =2E（E為鑄件的當量厚度）E=鑄件的體積/鑄件的面積。表 5.1 系數和鑄件壁厚的關系鑄件壁厚 mm2.53.53.588.015系數1.631.852.2因為軸承座鑄件的斜度依據增加壁厚方式來形成，故壁厚適當取大值計算。計算澆注時間: t=SGL =2.226.03=11.22S。型內金屬液面上升速度 v型用下式（5-2）表示：v型=C/t （5-2）其中 C 為鑄件高度，合適的澆注時間 t 應滿足如下條件：C/v型 maxtC/v型 min （5-3）對鑄鐵件可依表 5.2 決定型內鐵液液面的最小上升速度。表 5.2 型內鐵液液面的最小上升速度鑄件壁厚 /mmv型 min/(mms-1)40，水平澆注大平板40，上箱有大平板8102030鑄造工藝課程設計說明書10404101.541020203030100經驗算：v型 minC/t=（78+5+3.5）/11.22=7.7mms-1，不符合上表型內最小上升速度，因此最終調整澆注時間 t 為 6.48S。5.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算澆注系統(tǒng)常用的分類有兩種：根據澆注系統(tǒng)個單元斷面的比例關系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等 4 種類型；根據內澆道在鑄件上的相對位置（引入位置），可分為頂注式、中注式、底注式和階梯注入式等 4 種類型。本次軸承座澆注系統(tǒng)設計采用封閉式澆注系統(tǒng)、頂注式，查表 5.3，因為該軸承座為中、小型灰鐵件砂型鑄造，故選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關系為：=1：1.1：1.15。表 5.3 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應用截面比例應用21.51大型灰鑄鐵砂型鑄造1.41.21中、大型灰鑄鐵件砂型鑄造1.151.11中、小型灰鑄鐵件砂型鑄造1.111.061薄壁灰鑄鐵件砂型鑄造1.51.11可鍛鑄鐵前文計算的鑄件總高度 86.5mm，鑄件在下箱，下箱鑄件高度為 86.5mm，縮尺為 1%，依據吃沙量前文查表選取為 a=b=50mm，則上砂箱最小高度為 86.51.01+50=137.365mm，取下砂箱高度 100mm。確定靜壓頭高度，依據表 5.4 普通漏斗形外澆口尺寸，初步澆口杯高度尺寸，暫定澆口杯高度為 54mm，減少上砂箱用砂量，設計為外置澆口杯，置于上砂箱之上。鑄造工藝課程設計說明書表 5.4 普通漏斗形外澆口尺寸本次設計采用頂部澆注形式，則計算靜壓頭高度為:HP=10+5.4=15.4cm則依據截面比的關系：=1：1.1：1.15。內澆道采用截面比設計法，則內澆道計算公式為： （5-4）其中本次設計澆注系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、內澆道 4 個部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有：15.45.963cm （5-5）直澆道下端直徑 d/mm/mm/mmh/mm鐵液容量/Kg165652400.516185854420.618206056440.720226258460.822246460480.924266662501.026286864521.228307066541.3鑄造工藝課程設計說明書=5.46cm2依據表 5.5 內澆道尺寸，選取與計算的=5.46cm2稍大的斷面的面積，本次設計選取內澆口面積為 0.8cm2，對應的內澆口尺寸 a=10mm，b=8mm，c=9mm，一箱四件，每件設計 2 個內澆口，設計為 8 個內澆口，則內澆道總斷面面積為 6.4cm2。表 5.5 內澆道尺寸（單位：mm）序號內澆道斷面積/abcabcabcabcda10.611968.66.586.54.511117591220.8141261089851212861013.531.015137119109514149711.51541.218147.5121011106151610712.516.5計算出橫澆道總斷面面積為=7.04cm2,查表 5.6 澆注系統(tǒng)截面尺寸，設計橫澆道截面面積為 7.2cm2的橫澆道，橫澆道布置在直澆道兩側，則每段橫澆道斷面面積為3.6cm2，對應的橫澆道尺寸為：A=19mm，B=14mm，C=22mm。表 5.6 澆注系統(tǒng)截面尺寸橫澆道直澆道序號斷面積/A /mmB /mmC /mmA /mmB /mmC /m序號斷面積/D/mm鑄造工藝課程設計說明書m11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612.640計算出直澆道總斷面面積為=7.36cm2,故查表 5.6 澆注系統(tǒng)截面尺寸，直澆道截面面積取 7.36cm2，直徑為 30mm。最終確定各澆道截面尺寸如下圖 5.1 澆道截面尺寸所示，澆注系統(tǒng)三維圖如圖 5.2 所示。圖 5.1 澆道截面尺寸鑄造工藝課程設計說明書圖 5.2 澆注系統(tǒng)三維圖鑄造工藝課程設計說明書6 工裝設計工裝設計6.1 模樣設計金屬模具有表面光潔，尺寸精度、強度高，剛性大，使用壽命長等特點，本次設計的軸承座結構簡單，尺寸較小，主要用于支撐和連接某些部件，且成批生產，因此選擇金屬模。6.2 模板設計最終確定軸承座的上模板和下模板裝配圖如下圖 6.1 和圖 6.2 所示。圖 6.1 上模板裝配圖1.模板 2.M10 內六角螺絲 3.上模樣定位銷 4.上模樣 5.橫澆道 6.直澆道 7.上模板導向銷 鑄造工藝課程設計說明書圖 6.2 下模板裝配圖1.下模板定位銷 2.下模板 3.下模樣定位銷 4.下模樣 5.M10 內六角螺絲 6.直澆道窩 7.下模板導向銷6.3 砂箱設計由前文計算選取的吃沙量以及鑄造工藝排布，選擇砂箱內框尺寸，上砂箱內框尺寸為：700350100，下砂箱內框尺寸為：700350100。根據表 6.1 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸，依據本次設計數據，選擇 800600 砂箱尺寸對應的造型機為 Z148A。表 6.1 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸砂箱尺寸（mm）400300500400600500800600造型機Z114A，Z124Z145，ZZ415Z146，ZB326ZB148A3ZZ318砂箱尺寸8007001000800110090016001200造型機Z148A，Z158Z2310，Z2410ZB1410ZB1416最終確定軸承座的合箱圖如下圖 6.3 合箱圖所示。鑄造工藝課程設計說明書圖 6.3 合箱圖1.下砂型 2.下砂箱 3.砂箱用定位銷 4.砂箱定位套 5.上砂型 6.上砂箱 7.澆口杯 8.砂箱用導向銷 9.砂箱導向套鑄造工藝課程設計說明書7 結 論通過本次鑄造工藝課程設計，學到了很多關于鑄造方面的知識，真所謂受益匪淺。首先，我明白了在設計過程中，不僅要確定產品及各零件的結構，還必須同時確定所選用的的材料以及相應的鑄造工藝方法，即必須在設計、選材、制造三者之間，在多種方案分析比較優(yōu)化組合基礎上才能確定。其次，我學習了很多關于鑄造方面的知識，比如，從零件的結構分析，再到模型的設計，知道分型面如何布局才能使既經濟又簡單出模，以及冒口和澆道的設置位置會影響鑄件的表面質量，同時，學到了用 CAD、ProE作出鑄件圖和工藝圖，鞏固了計算機繪圖技能。最后，也在同學之間的相互交流中，體現了團隊合作的重要性。鑄造工藝課程設計說明書致 謝在這次課程設計中不但有自己的努力，更離不開賈克明老師的懇切指導，對此表示由衷的感謝。在這十幾天的日子里，有過快樂，也有過苦惱，但當把所有任務完成時，心里有一種說不出的成就感，在沒踏進這所學校的時候，自己就對模具鑄造深感興趣，在賈克明老師的辛勤培育和自己的不屑努力下，自己也能完成從原料到產品的設計，感覺自己離自己的夢想越來越近了，再一次感謝賈克明老師的教導。鑄造工藝課程設計說明書參參 考考 文文 獻獻1 中國鑄造協會.鑄造工程師手冊(第三版) 北京：機械工業(yè)出版社，2010.2 機械工程學會鑄造學會編.鑄造手冊（第 5 卷：鑄造工藝）（M）.北京：機械工業(yè)出版社，2006.3 葉榮茂、吳維岡、高景燕.鑄造工藝課程設計手冊（M）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1989.軸承座 鑄造工藝設計 鑄 造 工 藝 卡 卡片編號125 HT-200 共1頁 第1頁 產品名稱 軸承座 每臺件數 4 澆冒口重 4.88kg 零件圖號 A3 每型件數 1 每型金屬液 26.03kg 零件名稱 軸承座 凈 重 4.872kg 活塊數 1 材 質 HT-200 毛 重 4.95kg 芯 盒 數 0 準 備 　砂　　　 箱 砂芯數量 0個 上箱 700mm×350mm×100mm 1#芯盒 0 下箱 700mm×350mm×150mm 2#芯盒 0 備 砂 型 砂 呋喃自硬砂 芯 砂 涂料 醇基涂料粉 造 芯 設 備 震動落砂機 硬化方法 CO2 造 型 設 備 震動落砂機 硬化方法 自硬 易割冒口數 0 直澆道尺寸 Φ30 橫澆道尺寸 19*14*22 內澆道尺寸 10*8*9 直澆道數量 1 橫澆道數量 2 內澆道數量 4 合 箱 合箱至澆注時間 ≤ 24h 澆注溫度 1420℃ 開箱時間 3h 工藝要求要求及操作要點： 1. 鑄造收縮率為1%； 2. 拔模斜度為3°-5°； 3. 鑄件不得有氣孔、縮松、裂紋等鑄造缺陷； 4. 未注鑄造圓角R2-3； 5. 鑄件頂部澆注。