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鑄造工藝課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目 :法蘭盤
目錄
一、設(shè)計(jì)任務(wù) 1
二、生產(chǎn)條件和技術(shù)要求 1
2.1、生產(chǎn)性質(zhì):小批量生產(chǎn) 1
2.2、材料:Q275 1
2.3、零件加工方法 1
三、工藝設(shè)計(jì)過程 2
3.1、澆注位置與分型面 3
3.2、鑄造工藝參數(shù)的確定 4
3.2.1機(jī)械加工余量 4
3.2.2拔模斜度 4
3.2.3鑄鐵的鑄造收縮率 4
3.2.4鑄造圓角 5
3.3、型芯、冷鐵和冒口的確定 5
3.4、澆注系統(tǒng) 6
3.4.1澆道的設(shè)計(jì) 6
3.4.2.1澆注系統(tǒng)截面的選擇 6
3.4.2.2澆注系統(tǒng)斷面尺寸的設(shè)計(jì) 7
一、設(shè)計(jì)任務(wù)
1.1、繪制零件圖
1.2、繪制鑄件圖
1.3、編寫毛坯工藝設(shè)計(jì)說明書
二、生產(chǎn)條件和技術(shù)要求
2.1、生產(chǎn)性質(zhì):小批量生產(chǎn)
2.2、材料:Q275
2.3、零件加工方法:
零件上有多個(gè)孔,除中間的大孔需要鑄造以外,其他孔在考慮加工余量后不宜鑄造成型,采用機(jī)械方法加工,均不鑄出。
造型方法:手工造型
造芯方法:手工制芯
三、工藝設(shè)計(jì)過程
3.1、澆注位置與分型面
分型面設(shè)計(jì)及澆注位置的選擇
澆注位置選擇原則:
1).澆注位置應(yīng)有利于所確定的凝固順序,而且要有利于鑄件的補(bǔ)縮以及冒口的安放
2).鑄件的重要部分應(yīng)盡量置于下部
3).重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)
4).應(yīng)使鑄件的大平面朝下
5).應(yīng)保證鑄件能充滿
6).應(yīng)使合型位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致
分型面選擇原則:
1).應(yīng)使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)
2).應(yīng)盡量減少分型面的的數(shù)目
3).分型面應(yīng)盡量選用平面
4).分型面通常選在鑄件的最大截面處,盡量不使砂箱過高
確定方案:根據(jù)原則1與4選擇位于一側(cè)的最大端面為分型面。(詳情見鑄造工藝圖)
3.2、鑄造工藝參數(shù)的確定
3.2.1機(jī)械加工余量
機(jī)械加工余量是指在鑄件加工表面上留下的、準(zhǔn)備用機(jī)械加工方法切去的金屬層的厚度,目的是獲得精確的尺寸和光潔的表面,以符合設(shè)計(jì)的要求。
鑄件加工余量的大小,要根據(jù)鑄件的合金種類,生產(chǎn)方法,尺寸大小和復(fù)雜程度,以及加工面的要求和所處的澆注位置等因素來確定。
零件最大尺寸為130mm,按H等級要求,取加工余量為3mm。
3.2.2拔模斜度
為了在造型和制芯時(shí)便于起模而不致?lián)p壞砂型和砂芯,應(yīng)該在模樣或芯盒的出模方向帶有一定的斜度。如果零件本身沒有設(shè)計(jì)出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)斜度時(shí),就要在鑄型工藝設(shè)計(jì)時(shí)給出拔模斜度。拔模斜度的大小應(yīng)根據(jù)模樣的高度,模樣的尺寸和表面光潔度以及造型方法來確定,范圍在0.5°~5°之間。
本鑄件高度較小,故選擇1°10′為外拔模斜度,1°05′為內(nèi)拔模斜度。
3.2.3材料的鑄造收縮率
鑄件在冷卻和凝固過程中,體積一般都要收縮。由于鑄件的固態(tài)收縮(線收縮)使鑄件各部分的尺寸小于模樣原來的尺寸,為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖示尺寸一致,則需要在模樣或者芯盒上加上其收縮的尺寸。增加的這部分尺寸為鑄件的收縮量,一般用鑄造收縮率表示:
k=(L模樣一L鑄件)/L鑄件 X 100%
式中:L模樣—模樣尺寸;L 鑄件—鑄件尺寸。
鑄造收縮率主要和鑄造合金的種類及成分有關(guān),同時(shí)還取決于鑄件在收縮時(shí)受到阻礙的大小等因素。
本零件選用Q275碳素結(jié)構(gòu)鋼,鑄造法蘭盤為圓形鑄件,取收縮率為1.8%~2.0%。
3.2.4鑄造圓角
鑄造圓角是指鑄件上相鄰兩壁的交角,在設(shè)計(jì)制作模樣時(shí),均應(yīng)做成圓弧過渡的形式,以防止在該處產(chǎn)生縮孔、因沖砂而缺角、因應(yīng)力集中而開裂等缺陷。一般為兩相交壁平均厚度的1/3~1/2,中、小型鑄件的鑄造圓角半徑為3~5mm。
本零件取圓角半徑3mm,其余較小處為1mm。
3.3、型芯、冷鐵和冒口的確定
3.3.1砂芯尺寸
根據(jù)鑄件澆注位置、分型面以及內(nèi)腔的形狀,確定在此鑄件中只需設(shè)計(jì)一個(gè)砂芯就可達(dá)到鑄造工藝要求。具體結(jié)構(gòu)見圖鑄造工藝圖。
1) 芯頭設(shè)計(jì)
選擇垂直芯頭。
2) 芯頭尺寸
(a)垂直芯頭的尺寸包括其長度,斜度以及芯頭與芯座之間的間隙。
根據(jù)鑄型種類為濕型,芯頭直徑小于34mm。查《砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)》表,垂直芯頭與芯座之間的間隙S取0.5。
(b)查表4-1,砂芯長度取45mm,在31~60mm之間,因此下芯頭高度h選取20~25mm,這里取h為20mm。由下芯頭高度h,查得上芯頭高度h1為15mm。
(c)查表4-3,由h選取上、下芯頭的a值分別為3mm,1.5mm。
表4-1
表4-2
表4-3
3.3.2冷鐵及冒口
本零件屬于小型鑄件,無需補(bǔ)縮,股不設(shè)置冒口,并且澆注后冷卻速度較快,無需設(shè)置冷鐵。
3.4、澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是砂型中引導(dǎo)液態(tài)合金流入型腔的通道。生產(chǎn)中常常因澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)安排不合理,造成砂眼、夾砂、氣孔、粘砂、縮孔、縮松、澆不足、變形、裂紋、偏析等缺陷。澆注系統(tǒng)與獲得優(yōu)質(zhì)鑄件,提高生產(chǎn)效率和降低鑄件成本的關(guān)系是密不可分的。常用的澆注系統(tǒng)大多由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等部分組成。
為使?jié)沧⑴c冷卻更均勻,采用四條內(nèi)澆道。
澆道的設(shè)計(jì)
3.4.1澆注系統(tǒng)截面的選擇:如下表所示。
澆注系統(tǒng)分為開放式,封閉式,半封閉式,封閉一開放式幾種類型,由于鑄件的材質(zhì)為Q275,要求澆注系統(tǒng)撇渣能力較強(qiáng),鐵水充型平穩(wěn),所以,選擇封閉式澆注系統(tǒng),F(xiàn)直>ΣF橫>ΣF內(nèi),F(xiàn)內(nèi)為控流斷面。澆注開始時(shí)液態(tài)金屬很快充滿澆注系統(tǒng),鑄件成品率高,撇渣能力較強(qiáng),澆注初期也有一定的撇渣能力。
按內(nèi)澆道在鑄型中的位置有:頂注式、中注式、底注式 及階梯式。本次鑄件高度不大、形狀簡單、疏于薄壁或中等壁厚鑄件,因此選擇頂注式。
3.4.2澆注系統(tǒng)斷面尺寸的設(shè)計(jì)
根據(jù)鑄件尺寸,直澆道為圓形截面,直徑φ=20mm,橫截面積為314mm2。
橫澆道截面為梯形如圖所示,內(nèi)澆道的高度應(yīng)小于橫澆道以獲得良好的擋渣能力,高度取橫澆道的1/3故內(nèi)澆道的高度為3。
A、內(nèi)澆道截面積 B、橫澆道截面積
參考文獻(xiàn):
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[2]張世昌,李旦,高航.《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》[M].2版.北京:高等教育出版社
[3]王愛珍,《工程材料及成型工藝》[M].3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社
[4]鄧文英,《金屬工藝學(xué)》[M].3版.北京:高等教育出版社
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