铸造工艺设计论文.doc

铸造工艺设计论文142020年5月29日文档仅供参考材料工程学院铸造工艺课程设计说 明 书班级 姓名 学号 课程设计任务书进程计划表序号起止日期计划安排完成情况检查签名备注123456786 月27零件结构的铸造工艺性与技术条件分析.铸型中类,造型、造芯方法的选择.凝固原则,浇注位置,分型面的选择比较、论证主要工艺参数的确定浇注系统类型的选择和尺寸计算。冒口冷铁的选择和计算。型砂型芯及涂料配方性能及烘干规范。铸件缺陷的防治措施,铸件的验收规范和允许修补的条件。序号计算过程或说明结论一阅读零件图,分析工艺二铸件质量的计算三确定浇注时间四确定浇注系统,以及分型面的选择与论证五砂芯的设计六冒口、冷铁等的选择和计算七型砂、芯砂及涂料的配方性能及烘干规范八铸件缺陷的防治措施铸件验收规范和允许修补的条件九参考资料1.读图、审图、分析工艺。(1)该零件为托架, 材质为HT150(2)生产类型:单件小批量生产。 造型材料:树脂砂造型。 造型方法:手工造型。(3)铸件壁厚:最薄处5毫米 ,最厚处22毫米(4)造型方法:分模造型 造芯方法:芯盒造芯 铸型种类:干型2主要工艺参数: 铸造收缩率:1% (灰铸铁的收缩率为1%) 机械加工余量:2mm (根据机械加工余量的数量 GB/T11350-89可得) 起模斜度:0.54 (木模的起模斜度为0.54) 最小铸出孔和槽:单件小批量生产大的最小铸出孔为3050mm 浇注温度:13201400 (根据一书表3-1可得) 该铸件可分为6个部分进行计算其体积,计算过程如下: V长方体=1.64 x 0.24 x 1.36 = 0.535296 V2圆= x 1.18 = 0.81847868 V3圆=x 1.22= 0.48191464 V4圆=x 0.24=0.10316784 V5圆=x 0.06=0.03323376 V6筋=0.44 x 0.24 x 1.04= 0.109824综上可知: V总=V长方体+V2圆+V3圆+V4圆+V5圆+V6筋 = 0.91174996 HT密度为7.3kg/铸件的重量G=v总= 0.91174996 x 7.3 = 6.656 kg 浇冒口重量占铸件重量的比例铸件重量/kg大量生产%成批生产%单件小批生产%100 20-4020-3025-35该铸件为单件小批生产,铸件重量100kg,则取比例为35%;浇冒口的重量G1=6.656 x 35% = 2.3296 kg则可知,金属液的重量G2= G + G1 = 8.9856 kg 1浇注时间经验公式:t=k式中 : t浇注时间(s) G2浇入型内的金属液的总重量 (kg) k系数,灰铸铁取2.0 l铸件的平均壁厚 铸件的平均壁厚l=13.5 mm 将数据代入上述公式可知: 浇注经验时间t= 8.8 s2.验算浇注时间: 计算所得的浇注时间是否合适,一般以型内金属液面上升速度来验证。浇注时间过长,会在金属液面上产生较厚的氧化层,造成气孔.夹渣等缺陷。铸铁件允许的最小液面上升速度见下表:型内铁液液面允许的最小上升速度铸件厚度/mm铸件厚度大于40mm以及所有水平位置浇注的平板铸件11-404-104最小上升速度mm/s8-1011-2021-3031-100 3.计算金属液液面上升速度: V=C/t C铸件最低点到最高点的距离,按浇注时的位置确定(mm) t计算的浇注时间(s) V=142 / 8.8 = 16.1 mm/ s 由上表可知铁液的最小上升速度为 11-20 mm/s. 在范围内,因此浇注时间符合。 1.确定内浇道的截面积。铸件重量6.656 kg 铸件壁厚最薄处5 mm,最厚处22 mm,查一书,表1-15 可查的 S内=1.6 2校核砂箱高度是否满足 浇注铸型的最小压头H小,对充满型腔是必须的,计算的压头不能低于H小值: H小=L1tg 式中:L1自直浇道中心线到铸件最高、最远的水平距离。L1=162mm保险压力角 (参考一书,表3-7) 取 =13度 由以上可得H小=37.4mm H均= H均作用于内浇道的金属液静压头G2型内金属液的顶总重量(kg)流量系数 (根据一书的表3-5及表3-6可确定的值为0.7)t浇注时间(s) 因此综上可计算出H均,H均=253mm H均 H小,因此合理。3.确定浇注方式 顶住式浇注系统的优点是:金属液容易充满型腔,凝固顺序自下而上,有利于铸件的补缩,对薄壁铸件能够防止浇不到,冷隔等缺陷,浇注系统结构简单,紧凑,便于造型,节约金属。但在浇注时,金属液易产生飞溅、氧化、容易产生砂眼、氧化夹渣等缺陷。这种浇注 系统适用于结构简单,高度不大的薄壁铸件。 底注式浇注系统的优点是:充型平稳不会产生飞溅、氧化倾向小,排气容易。但铸件的温度分布不利于自下而上的定向凝固,当铸件较高时补缩效果差。 此零件为托架,结构较简单,铸件比较高,铸件需要补缩,因此综上所属,该铸件的浇注方式选择顶住式浇注系统为宜。 4.分型面的选择比较及论证: 如上图a、b所示的分型面,若将铸件同时置于于上下两箱内,那么一旦发生错箱,就会产生e不等与e的现象,使铸件产生很大的的尺寸偏差,若将整个铸件都置于下箱内,则不论是否发生错箱,都能保证e等于e从而保证了铸件的尺寸精度。因此,分型面应放置在如图a所示的位置。5.确定浇注系统组元截面之间的比例关系,计算各浇道的截面尺寸。 根据一书,表3-8,可查得: S内:S横:S直=1 :1.1 :1.15因为 S内=1.6 则可得:S横=1.76S直=1.846.确定内浇道、直浇道、横浇道及浇口杯的形状尺寸。根据一书,表1-25,可得: 内浇道 =11 b=7 c=17 横浇道 A=16 B=11 C=18直浇道 D=17一书表1-24可得浇口杯的形状和尺寸如下: dABCEHR1R22020806010020601012 型芯是铸型的一个重要组成部分,型芯的作用时形成铸件大的内腔,孔洞,阻碍起模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。 1.心头设计。芯头是指伸出铸件以外不与金属液接触的砂芯部分心头的作用是定位、支撑和排气。 对砂芯的要求:定位和固定砂芯,使砂芯在铸型中有准确的位置,并能承受砂芯重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力,时砂芯不被破坏。芯头应能及时将浇注后砂芯所产生的气体排出型外;下芯合型方便芯头应有适当的斜度和间隙。 芯头可分为垂直芯头和水平芯头,此图采用垂直芯头。 垂直芯头的结构如下图所示;a斜度 S-间隙h下部心头的高度h1上部芯头的高度根据一书表1-7垂直芯头高度和芯头与芯座的配合间隙表1-8垂直芯头的斜度表1-9垂直芯头顶面与芯座配合间隙可得:S=0.5 S2=1上部芯头 a1=10 =7下部心头 a=7 =51冒口的选择及冒口各部分尺寸在铸造生产中,由于铸件结构和铸造参数的因素,在膜腔内各点的熔融状态的金属液凝固时间是不相等的,这就会在铸件凝固后产生热应力造成铸件变形,裂纹等,同时,由于冷却凝固时间不等,铸件回出现疏松冷隔,气孔等缺陷。因此在铸造生产中常采用一些措施来防止或减少铸件缺陷的产生。 该铸件需要补缩,且铸件壁厚连接处,壁厚相差较大有可能会产生热节,因此应采用冒口或冷铁,但因该铸件具有一定的斜度,采用冷铁时会比较麻烦,因此采用冒口来防止热节的产生。 冒口是在铸型内专门设置的储存金属液的空腔,用以补偿铸件成型过程中可能产生收缩,所需的金属液,防止缩孔、缩松的产生。并起到排气集渣的作用。 冒口的设计可采用比例法,比例法也称热节圆法,这种方法就是使冒口的根部直径大于铸件被补缩处热节圆直径或壁厚,再以冒口根部直径来确定其它尺寸。冒口的根部直径计算公式: D=cd D-冒口根部直径 d-铸件被补缩处热节处内切圆直径 c-比列系数 (根据表4-6可得) 根据表4-6选择普通顶冒口中的B型冒口,冒口的形状和各部分的尺寸如下: 2. 冒口的个数,根据公式L=nl/(D件) 式中 L冒口延伸度 n冒口数量 l冒口沿着轮缘方向的尺寸 D件轮缘直径根据上式可得,冒口的个数n= 1.型砂的配比及性能:种类配比(重量百分比)性能使用范围新砂旧砂粘土膨润土纸浆或糖浆水分%湿透气性湿压强度干剪20/4030/5040/70铸铁件用砂307046_781004.561.5小件面砂 2芯砂的配比及性能砂料新砂配比(重量百分比%)性能用途旧砂粘土纸浆或糖浆木屑彭润土焦炭粒水分%透气性湿压强度干剪强度20/4030/50铸铁件芯砂60405-72-37.5-8.51000.5-0.72.0中小件芯砂3.铸铁件型芯用涂料成分比。涂料配方: 石墨粉 : 50% 糊 精 : 1.5-2.0% 沥 青 : 2.5-3.0% 松 香 : 1.5-2% 汽 油 : 50%4因为该铸件使用的是树脂砂,因此无需烘干。 1铸件缺陷及防治措施;(1)气孔和针孔防治措施:炉料要烘干、除锈、去油污、;焦炭的质量要好,以提高金属液的出炉温度;孕育剂,球化剂和所用的工具要烘干;防止液体金属在熔炼过程中的过度氧化,;制造砂型时舂砂要均匀,型、芯排气要通畅;出气冒口要放在型腔的最高处和型腔中气体不易排出的地方。(2) 缩陷、缩孔和缩松 防治措施: 正确设计内浇道、冒口、冷铁的位置,确保铸件在凝固收缩过程中不断有液体金属补充;改进铸件结构,使铸件有利于补缩;保证铸型有足够的强度,对较大的铸件采用干型,防止型壁向外扩张。(3)冷裂 防治措施: 力求铸件壁厚均匀,使铸件各部分的冷缺速度尽量趋于一致;尽量不使铸件收缩受阻;延长铸件开箱时间,使铸件在型内缓慢冷缺;对铸件进行时效处理,减少残留应力。(4)热裂 防治措施: 铸件要尽量避免壁厚的突然变化,铸件的转角处做到适当的铸造圆角,铸件中容易产生拉应力的部位和凝固较迟的部位可采用冷铁或工艺肋;粘土砂中加入适量木屑或采用有机粘结剂,以改进型芯砂的溃散性;砂型和砂芯不应舂的过紧;改用刚度合适的芯骨,芯骨外部要有足够的吃砂量。(5)冷隔防治措施: 提高浇注温度,改进熔炼工艺,防止金属液氧化,提高流动性;改变铸件浇注位置,薄壁大平面应尽量放在下面或采用倾斜浇注;加强对合型、紧固铸型的检查,防止分型面和砂芯出气孔等处跑火。(6) 粘砂 防治措施: 湿型在保证有足够透气性的前提下,尽可能选用粒度细的原砂;提高砂型的紧实度,特别是高大砂型下部的紧实度;减少吃砂量忆提高粘砂层的冷却速度;避免型芯局部过热;选用耐火度高或冷却能力强的造型材料。 2.铸件缺陷修补的原则:修补后的铸件外观、性能和寿命均能满足要求,且经济上合算,即应修补。反之,技术上无把握,经济上得不偿失,就不进行修补。 机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 机械工业出版社等资料铸件质量6.656kg浇注的经验时间8.8s铁液的最小上升速度16.1mm/ s内浇道的截面积1.6H均为253mm横浇道的截面积1.76直浇道的截面积1.84冒口个数为