缸體鑄造工藝設計,缸體,鑄造,工藝,設計 缸體課程設計答辯成型一班馬維濤17080140128目錄1.前言2.設計方案3.結論前言1.設計目的根據課堂書本上所講的知識讓學生自己動手設計鞏固知識并增強學生的動手動腦能力，讓學生學會靈活運用課本上和老師所傳授的的知識。鞏固前幾個，學期的知識并綜合運用到設計中。能熟練的使用畫圖軟件cad和creo畫出二維圖和三維圖。增強學生的設計能力。為以后從事本專業(yè)打下良好的基礎。前言2.設計材料材料名稱：灰鐵200牌號：HT200標準：GB/T 9439-2010指的是最低抗拉強度為200MPa的灰鑄鐵。材料硬度：163255HBS化學成分：C:3.03.6 S:0.12 P：0.15 Mn：0.61.0 Si：1.42.0零件最大尺寸：長950mm 寬920mm高750mm前言3.零件毛坯圖設計方案1.零件結構分析 缸體零件整個裝置分為兩個組成部分：上面為圓形和下面為估計方形座子。缸體零件是一個機械設備的部件的重要組成部分，其工作性能、效率直接影響著機械設備的工作性能?？紤]到材質、形狀、表面質量以及加工工藝經濟性、可行性等綜合因素后，往往首選鑄造工藝用于缸體零件的生產。缸體零件鑄造要求輪廓清晰、尺寸精確、組織致密、無縮松縮孔以及無裂等缺陷。所用材料應具有優(yōu)良的鑄造工藝性能、高彈性極限和彈性模量、氣密性好以及良好的耐磨與耐蝕性能等優(yōu)點，廣泛應用于在機械、電氣以及電子等行業(yè)領域。設計方案2.造型型芯的選擇造型(芯)是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型、制芯和機器造型、制芯。(1)手工造型和制芯手工造型和制芯使用的工藝裝備簡單，靈活多樣，適應性強，所以廣泛應用于單件或小批量生產中，特別是重型、復雜鑄件。(2)機器造型和制芯機器造型和制芯生產率高，勞動強度低，鑄件質量穩(wěn)定，但是需要復雜的工藝裝備，生產準備時間長，所以機器造型和制芯主要用于大批量生產。由于我們所生產的鑄件為單件小批量生產為了節(jié)約成本我選擇了手工造型和制芯。設計方案2.造型型芯的選擇型芯圖設計方案3.鑄型種類的選擇 砂型鑄造的鑄型主要分為濕型、干型、表面干型、自硬型四種。每種鑄型的選擇需要根據資件重量、結構和質量要求、生產批量及車間生產條件等因素確定。(1)濕型優(yōu)先采用濕型。濕型是應用最廣泛的一 種鑄型。濕型鑄造法的基本特點是砂型無需烘干，不存在硬化過程，其主要優(yōu)點是生產靈活性大，生產率高，生產周期短，便于組織流水生產，易于實現生產過程的機械化和自動化，材料成本低等。但其水分多，強度低鑄件易產生夾砂結疤、鼠尾、粘砂、氣孔、砂眼、脹砂等缺陷，主要用于機械化生產中小型鑄件。濕型在使用時應注意以下幾種情況:1)澆注時濤件有較大水平壁時，用濕型容易引起夾砂缺陷，應考慮使用其他砂型。2)鑄件過高，金屬靜壓力超過濕型的抗壓強度時，應考慮使用干砂型或自硬砂型等。3)型內放置冷鐵較多時，應避免使用濕型。因為冷鐵生銹或變冷而凝結“水珠”，澆注后會引起氣孔缺陷。如果必須使用冷鐵時，冷鐵應事先預熱，放人型內后要及時合型澆注4)造型過程長或需長時間等待澆注的砂型不宜用濕型，因為濕型放置過久會風干，使表面強度降低，易出現沖砂缺陷。設計方案(2)干型其特點為強度高，耐火性和透氣性好，鑄件質量容易保但是生產周期長，成本高。干型-般適用于單件或小批量生產，以及大型、重型、形狀復雜、技術條件要求高的鑄件。(3)表面干型表面干型是砂型造好后，只將表面層烘干，再進行澆注的鑄型。它克服了干型的部分缺點，保持了干型的一些優(yōu)點，降低了成本，提高了生產率，多用于大、中型鑄件的生產。(4)自硬型自硬型是砂型造好后，靠造型材料自身的化學反應而硬化，般不需烘烤，或經低溫烘烤的鑄型。其優(yōu)點是強度高、精度高。近年來自硬型在生產中的應用越來越廣泛。為了保證鑄件的質量鑄型和型芯我選擇自硬型的呋喃樹脂自硬砂。設計方案4.鑄件澆注位置的選擇 鑄件的澆注位置是澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。繞注位置不僅對保證鑄件質量公的影響，而且與工藝裝備(如模樣、芯盒等)結構，下芯、合型甚至清理等工序均有的關系，還有可能影響到機械加工。因此這是-個很重要的問題。澆注位置的選擇下相密切件的大小、結構特點、合金性能、生產批量、現場生產條件及綜合效益等方面加以確定。以保證鑄件質量為出發(fā)點，應盡量簡化造型工藝及澆注工藝。設計方案 從便于下芯、合型以及盡量減少分型面數量等方面考慮。我們將澆注位置設在圖4的紅色部分。鑄件的兩端凸臺和中間圓凸臺部分壁較厚，容易出現縮松縮孔，因此在凸臺中心位置分別設置冒口。由于鑄件較小，在采用普通鑄造時，冷卻結晶階段能夠進行增壓和保壓，能夠有效補縮，故不需設置冷鐵。由分析可知，該鑄造方案合適能夠很好的完成該產品的成形。設計方案5.分型面的選擇方案：選取過中心軸線并與兩邊垂直的截面此平面為分型面，采用兩箱造型；型腔分別位于上、下兩個半型內，上下砂箱對稱布置，造型簡單。方便型芯的安放，容易定位。對于表面粗糙度的要求，通過留取加工余量，后期進行銑削加工。但合箱易出現錯位現象。設計方案方案：選取過水平面平面為分型面，此分型面為缸體最大橫截面，型腔采用豎著布置，采用三箱造型，型腔分別位于上、中，下三個半型內，上下砂箱對稱布置，但對比方案，該方案造型較合理，形狀規(guī)則，方便加工。設計方案 6.砂箱中鑄件數量及排列的確定 砂箱(型)中請件數量的確定原則對于中小鑄件，如果一型中只做一件，期微保成本高。尤其是近年來，濕型自動化造型線都配備有快換模板、組合模板或者多工位的買性裝置，使得更換模板很少延誤開機時間。因此，為了提高生產效率，在生產中性往把幾個相同的鑄件放在同個砂型中，或者也可以把幾個材質相同、壁厚相近的不同鑄作放在同一砂型中生產，降低成本。設計方案7.1鑄件公差尺寸鑄件尺寸公差是指鑄件各部分尺寸所允許的極限偏差，鑄件生產過程中的很多因素都會影響鑄件尺寸公差，同時鑄件尺寸公差在一定范圍內會對鑄件生產成本產生極大影響，因此必須采用科學的你標準來協(xié)調供需雙方的要求。查表得鑄件尺寸公差數值為11mm7.工藝參數設計方案7.工藝參數7.2重量公差鑄件體積為98000立方厘米灰鑄鐵200的密度取7.0克每立方厘米可得鑄件質量為686000g=686kg查表得重量公差等級為1113取12鑄件質量在686kg重量公差數值為10%設計方案7.工藝參數7.3 機械加工余量 機械加工余量是鑄件為了保證其加工面尺寸和零件精度，應有加工余量，即在鑄件工藝設計時預先增加的，而后在機械加工時又被切去的金屬層厚度。輪廓尺寸約為950mm*920mm*750mm，由表3.7.3-1得：機械加工余量等級為FH取G級。又由表3.7.3-2可知加工余量數值為5mm。但在分型面及澆注系統(tǒng)設置中，不得已將重要加工面底面朝上放置，這樣使其容易產生氣孔、非金屬夾雜物等缺陷，所以將采取適當加大加工余量的方法使其在加工后不出現缺陷。將底面的加工余量調整為3mm。機械加工余量值應根據最終機械加工后成品零件的最大輪廓尺寸和相應的尺寸范圍選取。鑄件機械加工余量可取3mm。設計方案7.工藝參數機械加工余量圖設計方案7.4 鑄造收縮率造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示4：=(L1-L2)/L1100%式中 L1模樣工作面尺寸；L2鑄件尺寸。為獲取尺寸精確的鑄件，必須選擇適宜的鑄造收縮率，查表的HT200自由收縮率為1.01.2%，取1.0%。模樣的起模斜度由零件圖給出數據為3-5。設計方案7.5 起模斜度 在鑄造過程中，出模方向上的斜度參考鑄工實用手冊P195表3-25自硬砂模樣外表面起模斜度表，參照數據如下表表5-4所示。對于缸體來說，與出模方向一致的樹脂砂模外壁起模的高度分別為30mm、72mm,所以選擇相應的起模斜度距離分別為1.4mm、1.6mm。設計方案7.5 起模斜度圖設計方案2.7.6 最小鑄出孔 件上的孔、槽、臺階等，究竟是鑄出來好還是靠機械加工出來好，這應該從品質及經濟角度等方面考慮。一般來說，較大的孔、槽等應該鑄出來，以便節(jié)約金屬和加工工時，同時還可以避免鑄件局部過厚所造成熱節(jié)，提高鑄件質量。較小的孔、槽或則鑄件壁很厚則不易鑄出孔，直接依靠加工反而方便。通常零件圖樣上較大的孔應鑄出，從節(jié)約金屬和機械加工工時的原則出發(fā)，較小的孔或槽，或者鑄件厚壁處不宜鑄出，直接用機械加工成孔反而方便，因此，對鑄件孔的大小有一定要求，根據零件材質和壁厚查表可知，我們研究的鑄件最小鑄出孔直徑為20mm。故鑄件上中間的大孔可以鑄造得到，其他的小孔都后續(xù)加工或者，可以由鑄件圖和零件圖對比得到。設計方案2.8 澆注系統(tǒng) 鑄件的澆注系統(tǒng)相對的其他成型工藝來說比較的簡單，由內澆道、澆道、冒口等組成，澆注系統(tǒng)是填充金屬液的通道，其設計質量直接關系到鑄件的質量、產量和生產效率。鑄件的澆注位置是指澆注過程中鑄件在模具中的進澆的位置。澆注位置的確定是鑄造工藝設計中的一個重要環(huán)節(jié)，關系到鑄件的內部質量、鑄件的尺寸精度和成型工藝的難度。澆注時，如果空腔中有大的水平面，當液態(tài)金屬上升到這個位置時，由于截面突然膨脹，液態(tài)金屬的上升速度變得非常小。熱液態(tài)金屬表面使填充的過程時間長，距離近，容易產生夾砂、渣孔、砂眼等缺陷。在設計的時候盡可能改進成稍傾斜或彎曲的流道。本次設計的澆注位置上有大平面，符合條件，澆注整體設計見下圖。該設計為封閉式中間注入式澆注系統(tǒng)。設計方案2.8 澆注系統(tǒng)圖設計方案2.8 澆注系統(tǒng)S內內澆道截面積（cm2）；m鑄件重量（g）和澆冒口重量；u流量系數；合金液密度（g/cm3);t 充型時間（s），按合金液在型內上升速度計算，即t=h/v升（h為型腔高度（cm），v升=16cm/s,復雜薄壁件取上限）。V取5可知澆注時間為15秒已知m=686000g+686000*0.3=891800，=7.0g/cm3,h=35cm，u=0.48，由公式計算得，S內=669 cm2設計方案澆口杯是用來承接來自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注，并可以減輕金屬液對型腔的沖擊，還可分離渣滓和氣泡，阻止其進入型腔。澆口杯選用普通漏斗形澆口杯，其斷面形狀如圖設計方案澆口杯斷面大小由鑄造實用手冊查表得：D1=60cm,H=30cm設計方案9 冒口 鑄造工藝里面的冒口是用來在模具中儲存液態(tài)金屬的空腔，這種在結構特殊的情況下需要設計，可以提高鑄件的質量。它可以在鑄件成型時提供預冷卻。它能防止收縮、氣孔、排氣和積渣。主要用于在凝固過程中的體積變化大的鑄件，不同于工業(yè)上常用的金屬和合金。它的特點是在液體冷卻過程中收縮，冷卻到共晶溫度時停止收縮，由于鑄件會沉淀而膨脹，當剩余的液態(tài)金屬在凝固結束附近凝固到凝固結束時收縮。因此，在凝固過程中，膨脹和液體收縮往往相互補償。因此，因為本次設計的零件壁厚均勻，無大壁，因此設計澆注系統(tǒng)可設計兩個小冒口。為了保證冒口補縮效果，需要驗證冒口補縮距離。設計方案水平方向補縮T=23，截面寬：厚114,可完全補縮。運用反向思維的方法，根據冒口補縮驗證公式4：（V件+V冒）+V擴V冒 公式4查奧氏體鋼的體收縮率=7%、澆口經過冒口時冒口補縮的效率1=32%、澆口未經過冒口時冒口補縮的效率2=13%7。設計方案已知M冒7.5，一個冒口體積V1=1850379.554462595 mm2；此時解得a=57.5mm，=13.916.2，明顯不合要求，選擇=16.2，此時 a=67mm。相應的h=93mm，b=124mm。參考鑄工實用手冊P267表3-105冒口模數，可知冒口頸長度L=5，=16.2mm，擬定冒口頸長度L=15mm。參考鑄工實用手冊P268表3-107標準腰形冒口表、P270表3-108大氣壓力冒口砂芯及出氣孔表選擇砂芯出氣孔2mm，冒口出氣孔0.6mm，最終得出如下圖。設計方案冒口圖結論 通過這次設計我學到了很多，首先是繪圖，遇到了很多困難，繪圖軟件不熟悉等造成了設計進度太慢，通過仔細閱讀軟件書籍，學習了軟件的基本操作過程，讓我對繪圖有了很大進步，通過對其零件圖、材質、工藝要求、生產要求等的綜合分析，確定了零件的分型面、澆注位置，進一步確定了其鑄造工藝參數，選定適宜缸體的砂型鑄造的開放式中間澆注形式進行澆注，利用順序凝固方式設定補縮冒口，在以上基礎上完成了缸體砂型鑄造工藝設計及工裝的設計，繪制出鑄件圖、鑄造工藝圖。本次設計嚴格按照國際國家標準，遵循砂型鑄造設計準則，完全能夠滿足缸體砂型鑄造的生產要求，通過對鑄造模具基本結構的設計，讓我了解到整個設計過程，知道了一些設計難點，也明白了自己的不足，因為對鑄造的結構不熟悉，走了很多彎路，特別是流道的設計，在經驗不足的情況下，很難滿足塑件的填充要求，在一些砂芯機構也是這次的難點，讓我認識到什么是砂芯，其工作的原理是什么。然后還進行了鑄造工藝的一系列的計算，這些計算都讓我對機械行業(yè)的一個全新認識，通過學習這些機構的原理和結構，相信對以后工作會有很大的幫助。