铸造工艺设计课程设计.docx

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铸造工艺设计课程设计

课程设计报告

课程设计名称：

学生姓名：

学院：

专业及班级：

学号：

指导教师：

年月日

目录

一、造型材料选择················································································1

二、铸造工艺参数设计···········································································1

1.加工余量的选择···············································································2

2.铸件孔是否铸出的确定········································································2

3.起模斜度的确定···············································································2

4.铸造圆角的确定···············································································3

5.铸造收缩率的确定···········································································3

6.考虑加工余量后的尺寸········································································4

三、造型方法的设计··················································································4

1.环形型芯外形··················································································5

2.环形型芯尺寸··················································································5

3.中心孔木质芯盒造型···········································································6

4.1/4环形木质芯盒造型·········································································7

四、木模的设计·······················································································8

1.木模的外形设计················································································8

2.木模的设计尺寸················································································9

五、浇注系统和冒口设计·············································································10

1.浇注系统选择··················································································10.

2冒口的选择·····················································································10

六、铸型装配图设计·····················································································11

一、造型材料和铸造合金的选择

1.造型和造芯材料

由于本次课程设计的铸件是中等批量生产，所以造型和造芯的方法应采用灵活多样，适应性强的手工造型。

但它有生产率低，劳动强度大，铸件质量不易稳定的缺点。

造型方法可选用砂箱造型，其操作方便，无论是大、中、小型铸件，还是大量、成批和单件生产均可采用。

型砂选择：

铸钢用的型砂和泥心砂，其主要的组成部分是石英砂和耐火粘土。

作为造型材料的沙子性质，由砂粒形状和大小，氧化硅的含量，以及沙子中存在的各种混合物来确定。

该铸件型砂选用瘦沙（粘土含量2~10%）来代替石英砂。

在湿模造型时，小型和中小型钢铸件泥心砂可以采用小颗粒的半肥沙（粘土含量10~20%）作为附加物加入石英砂中。

加入的耐火粘土，其工艺试样的抗压强度应为0.5~0.6公斤/公斤2。

耐火粘土应该是白色或者淡灰色的，不应有可被肉眼看出的混杂物，如砂子、矿石、石灰等。

碎粘土所含水分不应超过2%。

.（铸件材料是铸铁时，制造湿砂型的粘土砂所用粘土为膨润土，湿抗压强度一般为80-120kpa。

含水量为4.5-5.5％，透气性为60-100，型砂配比70/140目占33，100/200目占17%，红砂占50%。

芯砂选择油砂或水玻璃砂。

）

造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯，前者用于造各种形状、尺寸和批量的砂芯，后者用于造单件小批量生产，形状简单或回转体砂芯。

2.铸造合金采用ZG45

二、铸造工艺参数设计

确定铸造工艺参数必须知道的零件尺寸，零件的详细尺寸如图2.1所示。

图2.1零件尺寸

1.加工余量的选择

假定该槽轮为成批、大量生产，机器造型及壳型，则由《材料成型工艺

基础》第三版P68表4-2查得尺寸公差等级CT应为8~10级，选9级，加工余量等级MA选G。

由课程设计题目知基本尺寸φ200mm，查《材料成型工艺基础》第三版P68表4-3与尺寸公差配套使用的灰铸铁机械加工余量，并由确定加工余量中“顶面（相对于浇注位置）的加工余量等级应比底、侧面加工余量等级降一级选用”的规定查得，顶面加工余量应按照CT10级、MA-G级；底面、侧面的加工余量为CT9级、MA-G级。

则顶面的加工余量取5mm,底面和侧面的加工余量取4mm。

结论：

顶面的加工余量取5mm，底面和侧面的加工余量取4mm。

加工余量如图2.2

图2.2加工余量图

　　2.　铸件孔是否铸出的确定

因为该铸件材料是ZG45钢，成批生产，孔径30mm，由《材料成型工艺基础》第三版P69表4-4查得铸件的最小铸出孔直径是30mm~50mm，则该孔应该铸出。

结论：

该孔径为30mm的孔应铸出。

　　3.　起模斜度的确定

根据标准《铸件模样起模斜度》中的规定，该铸件选用增加铸件厚度的起模斜度形式如图2.3：

图2.3起模斜度

用手工方法加工模具时用宽度标注，该铸件模具是木模，高度30mm，由《材料成型工艺基础》第三版P70表4-5砂型铸造时模样外表面及内表面的起模斜度查得外表面起模斜度1mm，内表面起模斜度2mm。

结论：

内表面起模斜度2mm，外表面起模斜度1mm。

　　4.铸造圆角的确定

根据铸件的圆角确定铸造圆角，槽轮边缘处的圆角半径为2.5mm，则铸造圆角设为半径为2.5mm，因为铸件的1、2、3、4处的有尖角如图2.4，则在做木模时此处应改成圆角设半径为1mm。

图2.4尖角所在位置

5.铸造收缩率的确定

该铸件材料为铸造碳钢，由《材料成型工艺基础》第三版P70知铸造碳钢的铸造收缩率为1.3%~2.0%，该铸件选1.5%，则制造尺寸放大一个线收缩率。

结论：

铸造收缩率1.5%。

综上所述考虑到铸件的加工余量、收缩量、拔模斜度、铸造圆角、工艺补正量及芯头间隙后的铸件尺寸如图2.5：

图2.5最后的铸件尺寸

三、造型方法设计

要确定造型方法必须根据铸件的外形来选择分型面和型芯形状。

铸件的外形如图3.1所示

图3.1铸件的外形

由上图可看出，该铸件结构简单，成中心对称、上下对称分布，根据浇注位置确定原则中重要面、大平面及薄壁部位朝下或侧立，厚壁部位朝上，另外又是一个圆盘类零件，所以可以确定该铸件需要平放，即平做平浇，分型面选在中间，模样如图所示。

图3.2　模样3D图

滑轮的绳槽需采用外型芯来成型，绳槽处采用4个1/4环形型芯来成型，如图3.3所示。

图3.3环形型芯

每个型芯的尺寸如3.4图所示：

图3.4型芯尺寸

滑轮辐板处采用砂型自带型芯来成型，下型部分为砂垛，上型部分为吊砂，为保证吊砂部分的强度，在造上箱时可适当插入一些型芯骨，中间孔用垂直型芯和芯头。

该铸件的直径为30mm的中心孔需用到垂直型芯及芯头，由《材料成型工艺基础》第三版P71知，垂直芯头的高度h一般取15~150mm，型芯横截面积越大，型芯高度H越高，h亦越高，下芯头的斜度较小些，一般选5°左右，上芯头的斜度一般为10°左右，还有根据手工造芯时，δ一般取0.4~0.5mm。

则选取h=15mm，下芯头斜度5°，上芯头斜度10°，δ选0.4mm.

结论：

h=15mm，下芯头斜度5°，上芯头斜度10°，δ选0.4mm.

中心孔型芯的芯盒的木质渲染造型如图3.5：

图3.5中心孔型芯的芯盒

装配图木质渲染造型如图3.6所示：

图3.6芯盒装配图

槽轮的槽需要用4个1/4环形型芯，均采用水平型芯及芯头，由《材料成型工艺基础》第三版P71知水平芯头间隙δ1与δ相当，而δ2及δ3分别增加0.5mm和1mm。

取δ1=0.4mm，δ2=0.5mm，δ3=1mm。

结论：

水平型芯及芯头的间隙为δ1=0.4mm，δ2=0.5mm，δ3=1mm，取型芯座宽度l=25mm。

1/4型芯芯盒：

左芯盒木质渲染造型如图3.7：

图3.7左芯盒木质图

右芯盒木质渲染造型如图3.8：

图3.8右芯盒木质图

装配图木质渲染造型如图3.9所示：

图3.9芯盒装配图

四、木模的设计

根据铸件工艺参数中铸件的收缩量、加工余量、拔模斜度、铸造圆角、工艺补正量及芯头间隙，设计木模。

木模每处的尺寸=铸件实际尺寸+加工余量+收缩量+型芯与芯头的间隙量。

木模的中心是凸出的，刚好跟计算好的中心孔垂直型芯及芯头配合，木模的周围是凸出的刚好与4个1/4的环形型芯的型芯座相适应。

则木模的形状如图4.1：

图4.1木模的形状

经设计：

木模的剖面图如图4.2所示：

图4.2木模剖面图

经计算：

木模的尺寸如图4.3：

图4.3木模尺寸

五、浇注系统和冒口设计

1、浇注系统选择

因该铸件质量不大、高度不高和形状简单，则选用直浇口式的浇注系统，浇注系统。

因为铸件比较小，直接用直浇道浇注，采用开放式浇注系统，则浇注系统中最小的截面是直浇道的横截面，直浇道直径采用15mm,。

2、冒口的选择

冒口应设置在铸件热节圆直径dy较大的部位，该槽轮铸钢件外圈适合安放A型冒口，但是铸件不大，就不在外圈进行安放冒口，只在中心孔安放一个F型冒口如图5.1所示：

图5.1浇注系统和冒口

该铸件H0=30mm，dy=10mm，d=50mm,则H/dy=3<5，查《材料成型工艺基础》第三版P75表4-6得H=1.3d=65mm，L/%=100。

结论：

外圈处的冒口d1=1.3d=65mm，H=1.3d=65mm。

六、铸型装配图设计

装配图如图6.1所示，装配图三维图如图6.2所示，下模、镶块和型芯装配三维图如图6.3所示，上模三维图如图6.4所示。

图6.1铸型装配图

图6.2装配图三维图

图6.3下模、镶块和型芯三维图

图6.4上模三维图

六、设计体会

这次关于材料成型技术的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们模具设计的综合素质大有用处。

通过一个星期的设计实践，使我对模具设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.

　　模具计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《材料成型工艺基础》、《工程材料》、《机械设计》、《模具设计》《材料力学》等于一体。

这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用模具设计和有关先修课程的理论,加深和扩展有关模具设计方面的知识等方面有重要的作用。

参考文献

[1]《材料成型工艺基础》沈其文主编3版华中科技大学出版社2003

[2]《机械设计》濮良贵，纪名刚主编　8版高等教育出版社2006

[3]《材料力学》刘鸿文主编高等教育出版社8版2009

[4]《工程材料及应用》周风云主编华中科技大学出版社2版2002

[5]《材料力学》刘鸿文主编高等教育出版社8版2009

[6]《模具专业英语》王群童长请主编机械工业出版社1版2008

[7]《铸造工艺及设备》曹瑜强主编机械工业出版社1版2003