支座铸造工艺设计

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1、热加工工艺课程设计形支座铸造工艺设计院 系：机电工程学院专 业：材料成型及控制工程班级：材料三班姓名：张文丁学号：1103040306指导老师：廖艳春时 间： 2014年6月13日热加工技术是机械类个专业一门重要的综合性技术学科。在机械制造过程中，由于 加工过程十分复杂，加工工序繁多，工艺过程不仅有铸造成型，锻压成形，焊接成形， 还有非金属的模压成形，挤压成形等。因此选着合适的工艺是保证产品质量的重要依据。 本次课程设计，将进行铸造工艺的总结和学习。铸造主要是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔里，待其 冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，是机械类零件和毛坯成型的主要工艺方法，尤

2、其适 合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件。本文主要分析了支座的结构并根据其结构特点确定了它的铸造工艺，支座是支撑零 部件的载体其主要承受了轴向的压缩作用的机械零件。在日常生产中对支座的选用异常 广泛，因为它具有经济型良好、结构稳定性好、结构简单美观实用等特点，所以在机器 零件的设计，加工过程中支座都起着不可代替的作用。确定支座的铸造工艺过程主要包括：1）铸型及方法选择、2）分型面选择、3）浇 注位置的确定、4）工艺参数的确定、5）浇注系统的设计、7）绘制铸造工艺图、8）绘 制铸件图型面，型芯的数量、形状、尺寸及固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统， 起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和位置等。目录绪论

3、1一、零件的简介21.1零件的介绍21.2确定零件的材料及牌号2二、铸造工艺方案的确定32.1铸件的结构特点32.2铸件的工艺分析42.3分型面选择42.4 确定出最佳浇注位置6三、工艺参数确定83.1工艺参数的确定83.1.1铸件尺寸公差93.1.2机械加工余量93.1.3铸造收缩率93.1.4起模斜度103.1.5铸造圆角103.1.6反变形量103.2砂芯设计103.2.1芯头的设计103.2.2砂头的定位结构113.2.3 芯座11四、浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计114.1浇注系统的设计114.1.1选择浇注系统类型124.1.2横浇道及内浇道124.2冒口的设计124.3冷铁的

4、设计134.4出气孔的设计13五、铸造工艺图绘制14六、铸件图的绘制15七、支座铸造工艺卡16总结17致谢18参考文献：19绪论热加工成型技术也叫材料成型技术，是机械制造生产过程的重要组成部分。热加工 的对象是各种材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等，其中金属材料是国民经 济和现代制造机械的支柱材料，也是构成各种机械设备的最主要材料。材料成型技术包括三个方面：铸造-液态成型技术，锻造-固态塑性成型技术，焊接 -连接成型技术。而本次的课程设计主要是液态成型技术，即铸造工艺。铸造工艺就是把液态金属或者合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型空腔内， 待其冷却后凝固得到毛坯或零件的方法。合理的铸

5、件结构是获得优质铸件的前提，是简 化铸造工艺，提高生产率，降低成本的根本方法。需铸造的零件结构不仅满足工作性能 和力学性能的要求，同时应满足铸造工艺、方法及合金铸造性能的基本要求。编制铸造工艺方案是其中的一个重要环节，其目的是使整个铸造工艺过程都实行科 学的操作，合理地控制铸件成形，从而获得高质量，低成本的合格铸件。其首要步骤是 根据零件的结构特点、技术要求和生产批量等条件确定其铸造工艺，绘制铸造工艺图和 铸型图。然后依据绘制的铸造工艺图，结合所选定的造型方案，便可绘制出模样图及铸 型图。一、零件的简介1.1零件的介绍支座是机械工程中最为常用的一种零件，其工作环境也相对比较复杂，可能受到各 种

6、力的的作用，在这些力中对支座影响最大的是收到了轴向的压缩作用，为了防止其受 到这些因素而发生裂纹或破坏，我们在选择材料进行浇注加工时尤为注意选择能使在工 作过程中不至于受压破坏。而铸造件在铸造的时候必须严格按照铸造工艺手册中正确的 操作方式对支座零件进行有效的铸造操作使其能有效的符合我实用时的标准，是经济性 实用性大大的提升。对于要求更高的支座可通过对其相应的处理使其得更好的力学性 能。同时用铸件做零件毛坯可以减少用材，和二次切削所浪费的材料，不仅节约材料也 大大的提高了经济性。此机架铸件以中心轴为对称轴有一个尺寸为50mm的空心圆柱，长为200mm。两边有 两个凸台，每个凸台中都有一个尺寸我

7、0 15的空心圆柱，此两空心圆柱线间的距离为 145mm。凸台高30mm，表面粗糙度为12.5.支架为120mm，下底面表面粗糙度为12.5， 上顶面表面粗糙度为6.3,支架大圆为0 80mm。1.2确定零件的材料及牌号灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的 割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢， 但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸 铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故 应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制

8、造较重 要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体 灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。灰铸铁具有良好的铸造性能、 良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、在铸造过程中，应选用的金属材料种类是灰铸铁，因为此铸件结构为左右对称，最大 截面为地面，因此可以采用整体造型进行铸造。灰铸铁的流动性好，易浇注，且收缩率 最小。并随含碳量的增加而减少，使铸件易于切削加工。铸铁材料还可以减少噪音。 在浇注时，浇注温度为1200-1380C。采用砂型铸造方法，操作简便，工艺性好，提高 了工作效率。灰铸铁材料抗压能力强，保证了铸件的使用性能。此铸件为200

9、X 110mm的灰铸铁，参考文献1其型号应为HT150二、铸造工艺方案的确定2.1铸件的结构特点铸造是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔中，待其冷却 凝固后获得毛坯或零件的方法，的主要工艺方法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛 坯或零件，俗称为铸件。通常按其铸型性质不同，可分为砂型铸造、特种铸造和快速成 形等方法。合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，也是简化铸造工艺、提高生产率和 降低成本的根本保证。需铸造的零件的结构不仅应满足工作性能和力学性能的要求，同 时应该满足铸造工艺、方法和合金铸造性能的基本要求，还能在很小改动下使铸件结构 与这些要求相适应，力求工艺简单，能够经济

10、、迅速的生产出合格的铸件。铸件具有以 下几个优越性：1）可以制成形状复杂的，特别是复杂内嵌的毛坯、2）由于是直接用金 属液浇注形成的形状复杂各异的铸件。2.2铸件的工艺分析根据支座的使用要求和条件进行分析、研究，总结出自己的设计方案。由于支座的 结构简单在综合考虑过其经济性、工艺性和使用性后，对支座的工艺性进行深入的分析。 支座零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品 质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑如下几个方面：1. 铸件应有合壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄；2. 铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接

11、拐弯等 厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连 接，避免因应力集中导致裂纹缺陷；3. 铸件内壁应薄于外壁 铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、 外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂;。4. 壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节；5. 利于补缩和实现顺序凝固；6. 防止铸件翘曲变形；7. 避免浇注位置上有水平的大平面结构。2.3分型面选择分型面是指上、下砂型的接触面或铸造模样的分合面，分型面的选择应在保证质量 前提下，尽量简化工艺过程，节省人力物力。对于零件质量要求不高、外形复杂且批量 不大的支撑台铸件，为简化工艺操作，可优先考虑分型面，

12、并找出零件的可分型方案。选择分型面的原则有，1）、应使铸件全部或大部分置于同一半型内；2）、应尽量减 少分型面的数目；3）、分型面应尽量选用平面；4）、便于下芯、合箱和检测；5）、不使 砂箱过高；6）、受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度；7）、注意减轻铸件清理和机械加工量。该零件可能的分型方案有三种，一. 以支架的底面为分型面二. 以凸台为分型面三.三. 以110mm的对称中心线为分型面分析比较各方案的特点并确定方案一. 以支架的底面为分型面在分型面少儿平的原则中，其分型面数量不仅少而且还平直，铸件全部放在下型， 既便于型芯安放和检验，又可以使上型高度减低而便于合箱和检验壁厚，还有利于起

13、模 及翻箱操作。顶面粗糙的要求为6.3的面可以向下方，以保证其表面粗糙度。凸台后端 面向上放置，可以实现顺序凝固，分型面为底面时便于起模。二. 以凸台为分型面不利于起模及翻箱操作，大面应该向下方，易保证质量。三. 以110mm的对称中心线为分型面分模两箱造型易产生错箱，从而影响铸件精度。综合分型方案原则及各方面的分析，方案III为最佳选择，如图3.2.1所示图 3.2.12.4确定出最佳浇注位置浇注位置确定应符合铸件凝固方式，保证铸型充填及铸件质量，而尽量置于有理部位， 因此讲支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立位置，以利于保证铸件质量及精度， 并利于型芯稳固、排气落砂和检验。铸件的浇注位置

14、是指浇注时铸件在型内所处的状态 和位置。确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的 尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。浇注位置的确定有一下原则：1. 铸件的重要部分应尽量置于下部；2. 重要加工面应朝下或直立状态；3. 使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷；4. 应保证铸件能充满；5. 应有利于铸件的补缩；6. 避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验。根据铸件技术要求，需先找出支架铸件上高质量要求的重要面及受力面，易产生缺陷 的的厚壁和薄壁处及大平面，再按照宽大平面向下放的浇注原则，铸件型芯应放置牢固 并尽量减少其数量，必要时可自带型芯，以保证铸型充满，

15、又能置于有利位置，保证铸 件质量。最佳浇注位置如图2.4所示图2.4浇注位置三、工艺参数确定3.1工艺参数的确定铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺数据一般 都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、制芯、下芯及 合箱的工艺过程有关。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小 铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精 确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低成本。支座的尺寸公差为CT8 12级，取CT9级。支座的轮廓尺寸为200mm*110mm*100mm，由铸造工艺设计得：支 座尺

16、寸公差数值为2.5mm。下图为铸件的基本尺寸及尺寸公差数值图3.1；* I博件尺寸嗟菱勤炖mm仲#*本良寸会 片等GT大于S.i2i )4547Wti111314IS1610,o. ia0.26. 360.74ludL.52.0a 210.iofl. 33。出fl. 7ft1.11 1400125030-5024浇注工艺规范热处理工艺加热5-7h至850摄氏度左右，保温均热 3-5小时。炉温冷至400-500度出炉空冷总结经过了两周的时间，课程设计已经接近尾声了，由于我所学知识有限，所以有很 多不足的地方还请老师给予指正。通过这次课程设计，我有了很多收获。首先通过此次课程设计，我进一步巩固和加

17、 深了所学的基本理论、观念和知识，培养了自己分析和解决与本课程相关的具体铸造工 艺所涉及的实际问题的能力。其次通过这次实践练习，增强了大家的团队精神和自我思考能力，达到了预期目标， 是我我们受益匪浅，这将为我们以后参加工作有很大的帮助，并加深我们的学习兴趣。但在本次设计中，由于经验不足，有一些考虑不到的地方，希望老师们能够谅解。 我会在以后的学习及实践中，不断地提高和完善自己的知识和实践操作能力。致谢在这次课程设计中得到了很多帮助，其中我的老师刘万福的课前讲解及课程设计过 程中的督促指导是非常的重要，在此感谢我们的刘老师。他严谨细致、一丝不苟的作风 一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教

18、导和不拘一格的思路给予我无尽的启 迪；支座铸件设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗 的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过 的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。另外我要感谢校方给与我这样一次独立实践的机会，为我们提供了良好的学习及生 活环境，增强了我们实践操作和动手应用能力，对知识也有了进一步的了解。感谢在这次课程设计中帮助过我的同学，让我圆满的完成了此次任务，正是因为你 们的无私帮助，我才能深刻体会到知识以外的更重要的东西，那就是团结的力量。最后，感谢所有在这次课程设计中给予过我帮助的人。参考文献:【1】 王爱珍主编：机械工程材料：北京航空航天大学出版社【2】 王爱珍主编：热加工工艺基础：北京航空航天大学出版社【3】 王爱珍主编：金属成型工艺设计：北京航空航天大学出版社【4】 胡传鼎主编：铸铁件生产使用技术：化学工业出版社【5】 邓文英主编：金属工艺学：高等教育出版社【6】 丁殿忠主编：金属工艺学课程设计：机械工业出版社