端盖铸造工艺设计.docx
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端盖铸造工艺设计
湖南科技大学
课程设计
课程设计名称:
端盖铸造工艺设计
学生姓名:
学院:
专业及班级:
学号:
指导教师:
2015年7月7日
铸造工艺课程设计任务书
一、任务与要求
1.完成产品零件图、铸件铸造工艺图各一张,铸造工艺图需要三维建模(完成3D图)。
2.完成芯盒装配图一张。
3.完成铸型装配图一张。
4.编写设计说明书一份(15~20页),并将任务书及任务图放置首页。
二、设计内容为2周
1.绘制产品零件图、铸造工艺图及工艺图的3D图(2天)。
2.铸造工艺方案设计:
确定浇注位置及分型面,确定加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率,确定型芯、芯头间隙尺寸。
(1天)。
3.绘制芯盒装配图(1天)。
4.绘制铸型装配图、即合箱图(包括流道计算共2天)。
5.编制设计说明书(4天)。
三、主要参考资料
1.张亮峰主编,材料成形技术基础[M],高等教育出版社,2011.
2.丁根宝主编, 铸造工艺学上册[M],机械工业出版社,1985.
3.铸造手册编委会,铸造手册:
第五卷[M],机械工业出版社,1996.
4.沈其文主编,材料成形工艺基础(第三版)[M],华中科技大学出版社,2003.
摘要
本设计是端盖的铸造工艺设计。
端盖的材料为QT400-15,结构简单,无复杂的型腔。
根据端盖的零件图进行铸造工艺性分析,选择分型面,确定浇注位置、造型、造芯方法、铸造工艺参数并进行浇注系统、冒口和型芯的设计。
在确定铸造工艺的基础上,设计模样、芯盒和砂箱,并利用CAD、Pro/E等设计软件绘制端盖零件图、芯盒装配图。
关键词:
铸造;端盖;型芯
ABSTRACT
Thisdesignisaboutthecastingprocessofendcap.ThematerialofendcapisQT400-15.Theendcapwithoutcomplexcavityownssimplestructures.Selecttherightpartingline,pouringposition,modelingmethod,coremakingmethod,parametersofcastingbyanalyzingthepartdrawing,thendesigngatingsystem,riser,core.Afterthedesignofcastingprocess,accomplishthepartdrawingofendcapandassemblydrawingofcoreboxwiththeaidofdesignsoftwaresuchasCADandPro/E.
Keywords:
Cast;Endcap;Core
第一章零件工艺性分析
1.1零件分析
轴承端盖起轴向固定作用,同时防尘密封,避免污染。
1.2铸造工艺性分析
零件结构的铸造工艺性是指零件结构应符合铸造生产的要求,易于保证铸件品质,简化铸造工艺和降低成本。
分析时应考虑以下几个方面:
铸件应有合适的壁厚,铸件壁厚太薄易产生浇不足、冷隔等缺陷;铸件结构不应造成严重的收缩受阻,壁的连接处和转角处应采取逐渐过渡的形式,即铸造圆角,它既可以使转角处不产生脆弱面,又可以减少应力集中;铸件内壁应薄于外壁;壁厚力求均匀,减少肥厚部分,防止形成热节。
该端盖底面较大,轴向高度较小,壁的连接处壁厚较大。
Φ80的孔质量要求较高,阶梯孔较大,用型芯铸出,6个Φ15小孔可以不铸出。
第二章铸造合金和造型材料的选择
2.1铸造合金的选用
端盖起轴向固定作用,同时防尘密封,避免污染,铸造合金材料为球墨铸铁
QT400-15,质量估算为22.8kg。
2.2造型和造芯材料
本次课程设计的铸件是大批量生产,故造型方法采用机器造型,其具有生产效率高、铸件尺寸精度高、表面质量好、加工余量小、生产总成本低和铸件质量稳定等特点。
造型方法可选用砂箱造型,两箱造型,其操作方便。
造型材料选择湿型砂。
湿型砂是以膨润土作粘结剂的一种不经烘干的型砂,适用于中小型铸件的大批量生产。
湿型砂的主要性能指标:
水分质量分数4.5%~5.5%,湿压强度60kPa~150kPa,紧实率40%~50%,破碎指数65%~75%。
用于球墨铸铁湿型砂的配比和性能:
旧砂质量分数93%~95%,新砂加入量3%~5%,膨润土1.0%~1.5%,煤粉0.3%~0.5%,含水量4.6%~5.3%,紧实率34%~45%。
造芯方法可采用芯盒造芯,机器制芯,芯盒材料选用灰铸铁。
第三章浇注位置及分型面的确定
零件尺寸如图3.1所示,零件中心是阶梯孔,零件底端大,顶端小,轴向高度小,径向长度大。
选择浇注位置时应考虑如下原则:
质量要求高的加工面、工作面或大平面应该朝下或处于侧面或斜面的位置;为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔等缺陷,应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置。
选择分型面时应考虑如下原则:
分型面应尽量选择在铸件的最大截面处,并尽量使逐渐地的大部分或全部置于同一砂箱内,或使加工面和加工基准面在同一砂箱中,以便于造型,保证铸件的精度、型芯的安放和检验及合箱操作;尽量减少分型面的数量;分型面的选择应尽量减少型芯和活块的数量,以便简化制模、造型和合箱等工序;分型面的选择不宜使型腔过深;分型面的选择应考虑铸件的不加工面尽量避免有披缝。
分型面位置的选择有两种方案,分别如图3.2和图3.3所示。
对于方案二,分型面不在截面最大处,会使型腔过深,而且容易产生披缝。
方案一,最大截面处为分型面,直径为180的孔朝下,利于型芯放置的稳定;上下模都有斜度,利于取模。
综合分析,方案一更为合理。
图3.1零件尺寸
图3.2方案一
图3.3方案二
第四章铸造工艺参数设计
确定铸造工艺参数必须以零件尺寸为依据,零件的详细尺寸如图3.1所示。
4.1加工余量的选择
该端盖为成批、大量生产,可采用机器造型及造芯。
由《材料成形技术基础》P54表1.11查得尺寸公差等级CT应为8~12级,选10级,加工余量等级RMA应为E~G,选择F。
端盖的最大尺寸为320mm,查《材料成形技术基础》P56表1.13,并根据加工余量中“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”的规定得,顶面的加工余量取3.5mm,底面和侧面的加工余量取2.5mm。
结论:
顶面的加工余量取3.5mm,底面和侧面的加工余量取2.5mm。
加工余量
如图4.1所示。
图4.1加工余量
4.2铸件孔是否铸出的确定
因为该铸件材料是QT400-15钢,大量生产,最小孔径15mm,由《铸造工艺及工装设计》表2-11查得铸件的最小铸出孔直径是35mm~40mm,则该孔不需要铸出。
结论:
该孔径为15mm的孔不需要铸出。
4.3起模斜度的确定
根据《材料成形技术基础》中的规定,该铸件选用增加铸件厚度的起模斜度形式,如图4.2所示。
图4.2起模斜度
该铸件模具是金属模,由《新编铸造技术数据手册》查得砂型铸造时模样外表面起模斜度查得外表面起模斜度α=1°10´,a=0.8mm。
结论:
α=1°10´,a=0.8mm。
4.4铸造圆角的确定
如图所示,1~4、6、7处均有尖角,考虑到起模及避免剩余两壁渡部分浇不足,以上这些部分需要铸出圆角,查《铸造工艺及工装手册》得知铸造圆角可选为内壁圆角R4,外壁圆角R2。
图4.3尖角所在位置
4.5铸造收缩率的确定
该铸件材料为球墨铸铁,由《铸造技术数据手册》P755知球墨铸铁的铸造收缩率为0.83%~1.25%,该铸件可以选1%,则制造尺寸放大一个线收缩率。
结论:
铸造收缩率1%。
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、工艺补正量后的铸件尺寸如图4.4所示。
图4.4铸件尺寸
第五章造型方法设计
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5.1所示。
图5.1铸件的外形
由上图可看出,该铸件结构简单,如前所述分型面选在直径320处,模样需要设计出定位销,模样如图5.2所示。
图5.2模样3D图
端盖的阶梯孔采用外型芯来成型,型芯垂直放置,型芯尺寸如图5.3所示。
图5.3型芯尺寸
型芯需要埋入透气绳,透气绳直径可以选用Φ8,材质通常为塑料制品。
该铸件孔的直径为Φ73mm~Φ182mm,可以用到水平型芯及芯头,查阅《新编铸造技术数据手册》P765知,对于Φ73mm垂直上芯头的长度h1=30~35mm,S=0.3,S2=0.5,α1=8°;对于垂直下芯头长度h=35~40mm,S=1,α=6°。
S1可以按(1.5~2)S计算。
结论:
下芯头h=40,S=1,a=3,α=6°;上芯头h1=30,S=0.3,S2=0.5,α1=8°,S1=0.6。
端盖大批量生产,芯盒材料应选用灰铸铁。
灰铸铁芯盒机械强度和硬度高、耐磨性好、尺寸精度高,适用于成批和大量生产。
芯盒开模图如图5.4所示。
图5.4芯盒开模图
第六章浇注系统和冒口设计
6.1浇注系统的选择
因该铸件质量约为22.8kg、高度不高和形状简单,则选用直浇口式的浇注系统。
浇口杯选用漏斗形浇口杯,参数如图6.1所示。
图6.1浇口杯
直浇道的参数如图6.2所示。
图6.2直浇道
内浇道数量为两个,对称布置,其参数如图6.3所示。
图6.3内浇道
橫浇道的参数如图6.4所示。
图6.4橫浇道
浇注系统的3D图如图6.5所示。
图6.5浇注系统
6.2冒口的选择
冒口应设置在铸件热节圆直径dy较大的部位,该端盖顶部适合安放明冒口,冒口参数如图6.6所示。
图6.6冒口
第七章装配图设计
7.1铸型装配图
铸型装配图如图7.1所示。
图7.1铸型装配图
7.2芯盒装配图
芯盒装配图如图7.2所示。
图7.2芯盒装配图
第八章总结
此次课程设计涉及到了分型面、浇注位置的确定,造型材料、铸造工艺参数的选择,浇注系统、金属模的设计,以及运用绘图软件绘制零件图和装配图。
端盖铸造工艺参数的确定需要查阅铸造数据手册,在查阅手册的过程中,我了解到了较为更广泛的铸造工艺知识,同时也加强了对《材料成形技术基础》知识点的理解和运用。
在课程设计的过程中,需要综合运用机械制图、三维绘图等多方面的知识,巩固了对学习过的知识的掌握,为之后的学习积累了一定的经验。
但在此次设计过程中仍然存在一定不足,对以往的学习内容遗忘程度较大,在今后的学习过程中一定会勤于总结,加强实践,更加牢靠的掌握专业知识。
参考文献
[1]张亮峰.材料成形技术基础[M].:
高等教育出版社,2011.6.
[2]温平.新编铸造技术数据手册[M].:
机械工业出版社,2012.5
[3]杜西灵,杜磊.铸造技术与应用案例[M].:
机械工业出版社,2009.3
[4]李晨希.铸造工艺及工装设计[M].:
化学工业出版社,2014.8
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