蜗轮为45#钢铸钢件课程设计说明书.docx
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蜗轮为45#钢铸钢件课程设计说明书
摘要
本课程设计所涉蜗轮为45#钢铸钢件,该蜗轮的最小壁厚为25mm,最大轮廓尺寸为580mm,铸件的体积在0.5m³左右。
对铸件结构特点和材质进行了分析,决定采用砂型铸造方法生产该铸钢件,并设计出了铸造工艺方案,包括造型、分型面、加工余量、起模斜度、浇冒口设计等,完善了铸造工装设计,包括简单的模板设计和砂箱设计。
关键词:
蜗轮,砂型铸造,工艺方案,工装设计
1前言
1.1课程设计的目的及要求
1)在完成铸造工艺课程学习基础上,对实际的铸件进行铸造工艺设计,使学生掌握铸造工艺设计的步骤,设计方法,必要的计算,绘制出正确的铸造工艺图、工装图、装配图等。
2)分析零件的结构,找出几种分型方案,并分别用符号标出;
3)熟悉查阅参考资料及手册进行设计计算和确定工艺参数的基本方法;
4)能正确运用常用计算公式;
5)熟悉常用铸造工艺符号和表达方法;
6)设计图样一律按工程制图要求,采用手绘或机绘完成,并用A4图纸出图;
7)按所设计内容及相应顺序要求,认真编写说明书。
1.2课程设计组织形式与时间安排
对铸件图进行三维作图,分析,然后进行工艺的设计分析最后确定方案,做出课程设计。
2铸件的分析
2.1铸件的结构分析
ZG45蜗轮在铸造过程中容易产生裂纹,是由于凝固收缩不均衡极易产生铸造热裂纹。
ZG45收缩大,因此热应力也大。
如果铸造工艺、热处理工艺处理不当极易产生裂纹(冷裂纹)。
蜗轮类铸件要求组织致密,应保证在加工过程中无铸造缺陷。
该蜗轮工艺设计必须充分考虑补缩,同时控制铸件凝固过程中的顺序,创造有利的补缩条件,提高铸件补缩的致密度。
该铸件的三维模型图由proe画出如下图1,二维平面图由AutoCAD画出如下图2,
图1三维图
图2二维图
在生产中考虑选择分型面时,应注意以下原则:
1)应使铸件全部或大部置于同一半型内。
为了保证铸件精度,如果做不到上述要求也应尽可能把铸件的加工面和加工基准放在同一半型内。
2)应尽量减少分型面的数目。
分型面少,铸件精度容易保证,且砂箱数目少。
3)分型面应尽量选用平面。
平直分型面可简化造型过程和模板制造,易于保证铸件精度。
4)分型面通常选在铸件的最大截面处,尽量不使砂箱过高。
高砂箱,造型困难,填砂、紧实、起模、下芯都不方便。
5)便于下芯、合型和检查型腔尺寸。
6)注意减轻铸件清理和机械加工量。
根据该零件图做出两种铸造分型面方案如下图3,图4
图3分型面方案一
图4分型面方案二
就本次的蜗轮而言:
将铸件的一半置于下部,且分型面为最大截面。
此方案容易保证浇注质量,能够实现顺序凝固,使其金相组织均匀,减少不必要的缺陷。
故选择分型方案一。
2.2铸件的技术要求
钢件在铸造后加工,表面不得有夹渣、裂纹等铸造缺陷。
2.3生产条件
采用砂型铸造方法来进行,选用水玻璃砂来造型和制芯。
水玻璃砂有以下特点:
水玻璃的原材料资源丰富、价格便宜;水玻璃砂在混制、造型、浇注和落砂过程中不析出有毒气体,也无黑色污染,是一种较好的清洁造型、制芯的型砂粘接剂;型砂不含氮、硫、磷,在高温下呈现一定的塑形,比较适用于浇注铸钢件和大型铸铁件。
目前在我国铸造生产中得到应用的水玻璃砂工艺按其硬化方法可普遍分为如下四种:
干燥法、CO2法、酯硬化法和VRH-CO2法。
但CO2法主要有以下几点缺点:
1)CO2硬化水玻璃砂强度低,导致水玻璃加入质量分数高达8.0%以上,浇注型、芯砂溃散性很差,铸件清砂极端困难。
2)CO2硬化时水玻璃砂易于过吹,而且硬化的水玻璃砂在存放过程中容易吸湿,表面形成白霜和粉化,表面安定性明显下降。
3)水玻璃砂旧砂再生非常困难,我国基本上不回用,增加了新砂用量,也造成了环境污染。
由于上述问题,水玻璃砂应用受阻,特别是20世纪70年代呋喃树脂砂的开发成功,使CO2硬化水玻璃砂收到了冲击而迅速萎缩。
但是树脂的价格高,也存在环保问题,又迫使人们重新对水玻璃基本组成的深入研究,发现新制备的水玻璃是一种真溶液,在它存放过程中,硅酸分子产生缩聚反应而形成大分子结构,导致水玻璃粘接性能下降,即被称之为“老化”现象。
若对已老化水玻璃给予能量,消除其老化现象,那么它的粘接强度可提高20%~30%。
同时,采用液体有机酯取代CO2气体,又可使水玻璃砂的强度提高30%以上。
由于上述二项有效措施的应用,使其水玻璃加入质量分数可降低到3.5%以下,明显改善了它的溃散性,使其旧砂再生回用成为可能。
采用手工造型中的砂箱造型,采用两箱造型。
齿轮轮毂的通孔中间是需要铸造出来的,因此必须制作一个芯子。
对于一箱一件的铸造工艺来说,我们可以采取手工制芯中的芯盒制芯方法。
该方法的主要特点是,用芯盒内表面形成的砂芯的形状,砂芯尺寸精确,可制造小而复杂的砂芯。
3铸造工艺设计
3.1工艺设计参数
3.1.1铸件尺寸公差
由于该铸件的材质是ZG45,并且尺寸精度要求比较高,再考虑到该铸件是用砂型铸造手工造型,所选用的造型材料为化学粘接剂砂。
铸件尺寸公差等级为CT12,铸件尺寸公差数值为10mm。
但考虑到铸件的实际要求,选取铸件尺寸公差数值为1mm。
由于该铸件的材质是ZG45,并且尺寸精度要求比较高,再考虑到该铸件是用砂型铸造手工造型,所选用的造型材料为化学粘接剂砂。
铸件尺寸公差等级为CT12,铸件尺寸公差数值为9mm。
但考虑到铸件的实际要求,选取铸件尺寸公差数值为1mm。
3.1.2铸件重量公差
铸件采用的是砂型手工造型,且为铸钢件,该铸件重量为38.2kg。
铸件重量公差数值为2.1%。
3.1.3机械加工余量
材质为ZG45,要求的机械加工余量等级为H,最大轮廓尺寸为580mm,机械加工余量为10mm。
图5加工余量示意图
3.1.4起模斜度
采用增加铸件壁厚法来设计起模斜度,经资料可得,模样外表面的起模斜度α=0°40′,a=2.0mm。
图6起模斜度示意图
3.1.5铸件收缩率
该零件材料为ZG45,属于碳钢,根据资料,碳钢的自由收缩率和受阻收缩率如下表1。
铸件种类
收缩率(%)
碳钢
受阻收缩率
自由收缩率
1.3~1.7
1.6~2.0
表1常用铸造合金的铸造收缩率
3.2浇注系统设计
3.2.1计算静压头尺寸
HM≥Ltgα=280mm×tg8≈40mm
有冒口高度为50及采用环流式所以直浇道高取100mm。
3.2.2浇注系统尺寸设计
根据澳赞公式计算得浇注系统的浇口比为:
∑S内:
∑S横:
∑S直=1:
0.8:
1.2
内浇道面积为7.7cm2。
所以横浇道为6.2cm2,直浇道为9.2cm2。
3.2.3冒口设计
蜗轮环形壁厚处有热节,需要4个冒口。
此处的模数可以当作是T形接口来算模数:
M=1.066M杆=(1.066×100×50)/2×(100+50)=1.8cm
铸件出圆弧状用标准腰形暗冒口取模数为3.22的,冒口尺寸是a=35mm,b=70mm,h=50mm。
图7冒口的尺寸图
3.3冷铁设置
由于是铸钢件,且壁厚较大,需要布置冷铁,布置位置如下图8
图8冷铁的放置
3.4铸造工艺图
蜗轮的铸造工艺图如下图9直浇道的压头有120mm,冒口4个。
图9铸造工艺图
其直浇道,横浇道,内浇道的横切面如下图:
图10直浇道的示意图图11横浇道的示意图
图12内浇道的示意图
4铸造工装设计
4.1型板设计
厚度为20mm的上、下型板由proe画出如下图13、图14
图13上型板三维图
图14下型板三维图
4.2砂箱设计
砂箱材质为铸钢,成型工艺为机加工加焊接。
砂箱厚度为20mm,上、下砂箱结构如图15所示,砂箱装配如图16、17、18所示
图15砂箱俯视图
图16二维合箱图
图17三维装配图a
图18三维装配图b
4.3其他说明
造型和制芯时,采用振动台,保证型砂的紧实率。
脱模时间根据气温和砂温条件确定;采用醇基石墨涂料,铸型和型芯上涂料两遍,上好涂料,点火烘干。
内浇道和直浇道采用流涂机上涂料。
5铸造工艺卡
铸件
名称
材料牌号
生产
类型
毛坯质量
平均壁厚
支座
ZG45
单件
38.2Kg
45mm
造型
造型方法
砂型铸造
砂箱内部尺寸/mm
规格
长
宽
高
紧实方法
上箱
750mm
750mm
150mm
吹气紧实
下箱
750mm
750mm
150mm
砂型
烘干
烘干温度/°C
烘干时间/h
方法
500
15
烘干炉
直浇道
横浇道
内浇道
浇注工艺规范
出炉温度/°C
浇注温度/°C
浇注温度/°C
冷却时间/h
>1400
>1250
30-50
>24
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
6结论和体会
1)我们在设计铸造工艺和工装过程中不仅要考虑铸造方便,还应考虑到后续工序的方便。
2)在课题设计过程中,铸造工艺图无疑是很重要的,其标示出了分型面、机械加工余量、砂芯形状尺寸、浇注系统等一系列铸造中必不可少的参数。
我的工艺图也是一改再改,不理解之处就去查找相关文献资料,并询问老师意见。
在铸造工艺设计中首先进行了铸造工艺方案的确定,其中包括对零件铸造工艺性的分析,造型造芯方法的选择以及浇注位置和分型面的确定。
其次分析计算了零件的各种铸造工艺参数并设计了砂芯。
最后对浇注系统、冒口、冷铁、等进行了计算与设计。
在工艺装配设计中对砂箱进行了简要的设计。
铸造工艺设计中有着大量的工艺参数需要去查找,并且面对大量的数据信息,如何从中选出适合本课题铸件的相关参数有着一定难度。
信息的取舍与否直接影响到课题设计的严密性、严谨性,因此在这个问题上,我们也多次询问老师的意见,在于老师的交流和沟通中,不断地改善我们的设计。
3)此次铸造工艺课程设计,对于我们进一步认识铸造领域起到了极大的作用,通过实际的工艺设计,亲身投入到设计中去,学习设计思路,对于我们而言,有着不可小觑的意义。
但在本次设计中,由于实践经验的不足,有一些和现实状况结合很密切的问题考虑的还不够周全,希望老师们予以谅解。
我会在以后的工作和学习中,更全面更深层次的提高和完善自己的知识和实践操作技能。
参考文献
[1]王文清,李魁盛.铸造工艺学[M].北京:
机械工业出版社,2002.
[2]中国机械工程学会铸造分会.铸造手册(第五卷).铸造工艺[M].北京:
机械工业出版,2003
[3]李弘英,赵成志.铸造工艺设计[M].北京:
机械工艺设计,2005.
[4]励琦,夏琦名.直浇道/横浇道控制浇道系统的应用[J].造型材料,2005,32
(1):
44.
[5]刘冠岳.计算机仿真和试验设计在铸造工艺设计上的应用研究[D].安徽工程大学,2010.
[6]郑文伟,吴坚克.机械原理(第七版)[M].北京:
高等教育出版社,1997.
[7]张京山.金属及合金材料手册[M].北京:
金盾出版社,2005.
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