右端盖铸造工艺设计
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铸造工艺课程设计说明书
铸造工艺课程设计
说明书
设计题目
题目
右端盖铸造工艺
学 院
年 级
专 业
学生姓名
学 号
指导教师
目录
1 前言 3
1.1 右端盖设计的目的、意义 3
1.1.1 右端盖设计的目的 3
1.1.2 右端盖设计的意义 4
1.2 发展现状 4
1.2.1 国内发展状况 4
1.2.2 国外发展状况 4
1.3 铸件结构特点及技术要求 5
1.3.1 零件结构特点 5
1.3.2 零件技术与质量要求 5
1.3.3 技术要求 5
1.3.4 化学成分 5
1.3.5 质量要求 6
2 铸件结构及工艺性分析 1
2.1 铸件工艺性分析 1
3 铸造方法的选择 2
3.1造型制芯方法选择 2
1、树脂砂在造型过程中具有以下优点: 2
2、对于可以制芯采用自硬树脂砂,具有以下几点好处: 2
3.2造型制芯设备 3
3.3型芯砂配方 3
3.4混砂工艺 3
3.5 造型方法 4
3.6造芯方法及材料的选择 4
4 造型工艺方案的确定 5
4.1 分型面的确定 5
4.2 浇注位置的确定 7
5 砂芯的设计及工艺设计参数 9
5.1 砂芯的形状 9
5.2 砂芯的固定 10
5.3芯头的设计 10
5.4 工艺参数的设置 11
5.4.1 铸件尺寸公差 11
5.4.2 铸件重量公差 11
5.4.3 机械加工余量 11
5.4.4铸造收缩率 11
5.4.5 起模斜度 11
6 浇注系统设计 12
6.1 浇注系统的类型 13
6.2决定直浇道的位置和高度 13
6.3计算浇注时间 14
6.4各浇道口截面积计算 15
6.5各浇道口大小 15
6.5.1直浇道大小 15
6.5.2 内浇道截面积 15
6.5.3横浇道截面积 16
7 铸造工艺装备设计 16
7.1 铸型装配图的设计 16
7.2 模样及模板 18
7.2 芯盒 19
8 总 结 21
致谢 23
参考文献 24
1 前言
1.1 右端盖设计的目的、意义
1.1.1 右端盖设计的目的
铸造业在我国发展起步起步较早,各种铸造产品和工艺种类都很齐全,依然在当今社会制造业起到举足轻重的作用,为当代国民经济的发展及国防力量的增强作出了杰出贡献。我国自从改革开放以来大力发展铸造业并取得了辉煌的成绩。21世纪以来,我国铸造产品产量在世界连续位列第一,铸件产量接近世界铸件产量1/3,在科技高速发展的今天,基于我国铸造成型工艺独有的优势,我国应更充分地发挥铸造资源优势,发展自己的铸造工业。铸造电机或油泵等右端盖有助于在各领域实现更加快捷的发展。
1.1.2 右端盖设计的意义
20世纪以来,铸造金属热加工技术发展速度飞快,其重要因素之一是产品技术的进步要求铸件机械性能更好,同时仍具有良好的机械性能;另一个原因是机械行业和其他行业的发展,为铸造业打发展提供有利条件。如检测技术的发展,使铸件质量的提高得到了保证;电子显微镜等的发明,帮助人们更加全面、深入地了解金属的微观世界,探索金属结晶的奥秘,研究金属液态成型的理论,具有重要意义。
1.2 发展现状
1.2.1 国内发展状况
国内铸造生产技术水平具体表现在:铸造原辅料生产供应的专业化、商品化差;工艺策划多凭自己经历,计算机应用少;铸造技术装备等基础条件差;产品过程手工操纵比例高,现场工人能力低等。大部分企业质量和市场意思不强,质量管理研究十分薄弱,铸件废品率高。20世纪以来,市场上对中小型电机的需要呈上涨趋势。2009年中国中小型电机年产值超过了2亿KW,遥居世界首位,成为世界上中小型电机的制造大国。但与国际先进水平相比,国内中小型企业数量庞大,技术水平落后,技术装备陈旧,劳动生产率较低;质量参差不齐,废品率高。
1.2.2 国外发展状况
国外铸造技术先进、铸件质量好、生产效率高、环境污染小,产品普遍实现机械化、自动化、智能化。具体表现在:在铸件生产中对原材料和材质要求高,采取先进的无损检测技术有效控制质量,铸造生产全过程自动;普遍采用液态金属过滤技术;广泛应用合金包芯线解决技术,使铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理无污染,实现了微机自动化操作;重视开发使用互联网,铸造业的电子商务、远程策划与制造、虚拟铸造厂等飞速成长。
1.3 铸件结构特点及技术要求
1.3.1 零件结构特点
右端盖属于小型灰铸铁件,结构较简单。因为右端盖的壁厚非常均匀,铸造工艺比较简单,质量要求较高。由于铸件的内部为中空结构,所以在铸造的过程中很容易出现夹砂、气孔等缺陷,因此在确定铸造工艺的时候,我们需要综合考虑铸件的结构和技术要求等各方面的因素。该铸件所选用的材料为HT200,灰铸铁材料容易制造出含有内腔、外形复杂的毛坯,其在铸件生产过程中具有很高的灵活性,适用性广泛,灰铸铁材料在液态成型铸件的尺寸大小方面限制比较小,其壁厚可由2mm到3m左右。对于塑性比较低的铸件,液态成型是生产其毛坯或零件的唯一的方法。
(1) 零件名称:右端盖
(2) 材料:HT200
(3) 零件尺寸:168mm×254.28mm×96mm
(4) 生产批量:多件大批量生产
1.3.2 零件技术与质量要求
1.3.3 技术要求
未注圆角的为R3
1.3.4 化学成分
HT200化学成分如下:
碳 C :1.70~2.00%
硅 Si:2.15~2.93%
锰 Mn:0.46~0.66%
硫 S :0.010~0.016%
磷 P :0.027~0.035%
镁 Mg:0.027~0.050%
稀土Re:0.026~0.043%
碳当量:2.3~2.6
1.3.5 质量要求
铸件不允许存在裂纹。铸件液态成型不允许存在气孔、砂眼、缩松、缩孔等缺陷
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2 铸件结构及工艺性分析
2.1 铸件工艺性分析
所要生产的铸件的结构合理与否直接影响铸件的质量,结构合理的铸件在铸造过程中能够有效地避免许多铸造缺陷。右端盖的三视图如图所示,通过所给零件图可知右端盖的外右端盖廓尺寸为168mm×254.28mm×96mm,其左右结构对称,上下结构和前后结构也比较对称,右端盖的内部结构相对简单,壁厚均匀,主要壁厚为27mm,最大壁厚处是48mm,最大孔径为Φ75mm,最小孔径为Φ15mm。
图2-1 零件三视图
由于右端盖是小型灰铸铁件,而且铸件的壁厚均匀,材料为HT200,属于灰铸铁,浇注温度比较低,但流动性好,所以在浇注和凝固的过程中不容易产生浇不足、缩孔、缩松以及变形等缺陷。
3 铸造方法的选择
3.1造型制芯方法选择
由于右端盖的右端盖廓尺寸适中,属于小型灰铸铁件,所以属于单件大批量生产。根据现如今生产条件和成本等综合因素的综合考虑一般选择使用树脂砂造型制芯。
1、树脂砂在造型过程中具有以下优点:
(1)使用树脂砂造型过程工艺比较简单,有利于实现机械化和自动化造型;
(2)型芯是硬化后取出,变形小,尺寸精度高,表面粗糙度低,提高了铸件的尺寸精确度,可以减少加工余量;
(3) 型、芯砂可以在芯盒中在正常环境下逐渐硬化成型,可以极大地节约材料和人工成本,改善工人的作业环境;
(4) 型、芯砂在正常工作中还具有良好的流动性,只需要给与非常小的紧实力,就可以在造型中进行较好地填充型腔、芯腔各个部位,操作方便、高效,可以有效地减少工人的工作量;
(5) 树脂砂还具有良好的溃散性,铸件冲型完后,可以方便落砂、便与清理;
(6) 相对于传统的湿型砂等,可以改善车间工作环境,极大减少车间的粉尘,有利于工人的健康,并且可以明显提高车间的单位面积产;
2、对于可以制芯采用自硬树脂砂,具有以下几点好处:
(1)造型和制芯都采用树脂砂造型,因为都采用树脂砂,可以防止不同种砂的造型而造成混砂,导致难以清理。
(2)制芯与造型都采用树脂砂造型,可用可以使用同一种新砂,可以方便进行组织生产,能够极大增强生产效率,从而缩减生产成本;
(3)型芯可以直接在芯盒里加热硬化,不需要烘干,可以取消烘炉;
3.2造型制芯设备
⑴混砂设备:型砂采用双臂水平连续混砂机混制,型号为S2530,生产率为25-30t∕h。制芯采用单臂连续混砂机,型号TYHD-05,生产率3-6 t∕h。
⑵紧实:可以通过利用震实台对造型进行紧实。
3.3型芯砂配方
⑴原砂要求:①SiO2>97%;②pH值<7;③含泥量:<0.2%;④原砂含水量>0.2%;⑤粒度:50∕100;⑥原砂粒形系数>1.3;⑦耗酸值:>5;⑧微粉含量>0.5%;
⑵再生砂的性能要求:①含泥量>0.2%;②耗酸值>5;③微粉含量>0.5%;
⑶型砂配方:采用90%的再生砂和10%的芯砂。使用大约占原砂总质量的1%呋喃Ⅱ型树脂和原砂进行混合。并加入少量的对甲苯磺酸作为固化剂,对于甲苯磺酸的加入量随着不同的季节需要适量的调整。如果是在春季时,甲苯磺酸的加入量大概需要占树脂的40%;夏季加入量占树脂的35%;秋季的加入量和冬季的差不多;冬季加入量占树脂的45%。还必须加入低含量的KH550作为偶联剂,加入量占树脂的0.2%左右;
⑷芯砂配方:全部采用新砂。主要成分使用呋喃Ⅱ型树脂,大约1.2%的呋喃Ⅱ型树脂和原砂进行混合。通过适量的甲苯磺酸作为固化剂,甲苯磺酸加入量要根据季节变化进行适度调整。如果是在春季时,甲苯磺酸的加入量大概需要占树脂的40%;;夏季加入量占树脂的35%;秋季的加入量和冬季的差不多;冬季加入量占树脂的45%。还必须要加入低含量的KH550作为偶联剂,加入量占树脂的0.2%左右。
3.4混砂工艺
砂+催化剂+偶联剂 调制15s 加入树脂砂 调40-45s出砂
⑵型砂性能要求:
型砂抗拉强度为0.8-1.0MPa;
芯砂抗拉强度为1.0-1.2MPa;
3.5 造型方法
因为右端盖是一小型灰铸铁件,结构相对简单,可以成批量生产,所以采用机器造型的方法。机器造型有以下优点,铸件的尺寸精度相对较高,其加工表面光洁,而且生产效率高,劳动条件好,易实现自动化,可以节约生产成本。
3.6造芯方法及材料的选择
造芯的方法选择和造芯用料的选择时,粘土砂作为原料制作砂芯虽然成本较低,但是缺点却很突出,其制作出的砂芯烘干后将会出现裂纹、变形等缺陷。所以随着铸造技术的提高,产品质量要求不断提升,粘土砂制芯逐渐被树脂砂取代,右端盖是小型灰铸铁件,为了实现生产高效,降低生产成本,所以采用批量生产,所以右端盖的砂芯制作采用热芯盒法生产砂芯,以保证制作出的砂芯确保其精度符合标准。热芯盒法制芯,将液态固性树脂粘结剂和催化剂制混合在一起而制作成芯沙,将混合制作成的的芯砂加热于芯盒之中,采用热芯盒制芯当砂芯表层出现硬化成壳时就可以自芯盒取出,内部砂芯可以通过余热自行硬化。
使用热芯盒法制芯的一些原材料配比如下表所示:
表3-1 热芯盒砂的配比
配比(质量比)
抗拉强度/MPa
混砂时间/min
原砂
树脂
固化剂
附加物
型号
用量
类别
占树脂重(%)
氧化铁粉
水
干混
湿混
100
呋喃Ⅰ型
2.5
氯化铵尿素水溶液
5
0.25
0.15~0.30
>2.8
1
2
4 造型工艺方案的确定
4.1 分型面的确定
铸造分型面是指两半铸型相互接触的表面。充分分析零件的结构从而选择出最佳的分型面,可以极大的简化铸造工艺、节约劳动成本,增强生产的效率,在提升铸件质量方面起到关键作用。
选择分型面需要符合以下要求:
(1)尽可能使铸件全部或大部置于同一箱内,以减少错型带来的尺寸偏差保证铸件尺寸精度,便于造型和合型操作。
(2)在合理的情况下,尽可能的的降低分型面的数目,最好只有一个分型面,,可以方便造型、合型等工艺。
(3)分型面的选择一般情况下应该选择平面,分型面选择平面可以极大地简化造型总作以及模底板的制作,可以确保铸件的精度。铸件结构特殊的情况下,为了方便工艺设计可以选择曲面。
(4)应尽量把铸件加工定位面和主要加工面放在同一箱内,减少加工定位尺寸的偏差。
(5)尽可能使铸件浇筑后的清理工作能够方便容易。
根据右端盖的结构特点确定了以下两种分型面分型方法。
如下图所示:
图4-1 分型面确定方案一
图4-2 分型面确定方案二
方案一:如图4-1所示,右端盖从图中可以看到增加一个砂芯,造型复杂,这将会极大地增加造型过程的工作量和工作难度;
方案二:如图4-2所示,有以下几个优点:(1)分型面位于法兰的底部且在铸件最大断面处,造型时相比第一种方案更加的简单方便;
综合上述二种方案的优缺点比较,可以确定分型面依据上述方案二。
4.2 浇注位置的确定
铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。由于右端盖是小型灰铸铁件,质量较轻。充型金属液为HT200,浇注温度较低冷却较快,金属凝固时没有实现顺序凝固的可能,所以设置浇注位置时尽量使金属液同时凝固,而且浇注位置要设置到零件的加工面上,易于清理,保证铸件的表面质量与美观。选定的浇注位置如下:
图4-3 工艺图
5 砂芯的设计及工艺设计参数
砂芯的工用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。在制作砂芯时要认真分析铸件的内腔结构,在设计时一般要符合以下几个基本要求:砂芯的形状和尺寸要根据铸件内腔结构符合铸件地一些技术要求,砂芯在沙箱中的放置也需要根据铸件的技术要求,砂芯还需要有足够的强度和刚度。要确保铸件形成过程中由于砂芯产生的气体可以及时排出型外。
5.1 砂芯的形状
在对砂芯设计时需要符合下面几个原则:
(1)尽量减少砂芯的数量;
(2)复杂的砂芯分块设计;
(3)设计砂芯时要根据铸件型腔选择合适的形状,铸型时方便填砂、排气、安置芯骨等措施。
(4)砂芯的分盒面应尽量与砂型的分型面一致;
(5)便于下芯和合型;
(6)多个砂芯相连需要有良好的固定。
对于本次设计的零件为右端盖,采用树脂自硬砂制芯,涉及不到砂芯的烘干。砂芯可以帮助铸件成型、确保铸件精度的关键因素。分析铸件的结构,因为该铸件为对称结构,铸件的尺寸较适中,只需要做一个整体砂芯。
图5-1 砂芯图
5.2 砂芯的固定
砂芯放置在沙箱中需要固定在合理的位置,保证砂芯在金属液的冲击下不可以发生偏移和损坏,而且砂芯在金属液体的浮力作用下不可以发生浮动。由于右端盖的砂芯使用树脂自硬砂,所以制出的砂芯会有很高的强度,不容易发生损坏。砂芯在沙箱中发生偏移或者浮动,铸件将会容易产生一些损坏、缺失甚至发生较严重的变形从而导致铸件作废,因此,必须保证铸件的砂芯在砂型之中的位置足够的牢固。砂芯有两个垂直芯头可以确保砂芯在型砂中牢牢固定,不发生移动。因为铸件的内腔较简单,在整个砂芯的固定中无需采用芯撑等结构。
5.3芯头的设计
芯头是伸出铸件型腔以外的砂芯一部分,它可以起到定位砂芯的作用。
根据右端盖的型腔结构,设置两个垂直芯头。
垂直芯头:根据《铸造工艺手册5》表(3-83)因为L=96mm,D=60mm,
取间隙S=0.5,H垂直=30mm。单边斜度为5度,
5.4 工艺参数的设置
5.4.1 铸件尺寸公差
铸件尺寸公差是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,右端盖是大批量生产砂型铸造、机器造型,根据表3-54,铸件尺寸公差等级取GB/T 6414-1999 CT10。
5.4.2 铸件重量公差
铸件重量公差是以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值。
查《铸造工程师手册》表6-29得到右端盖的重量公差等级为10级,重量公差数值10%
5.4.3 机械加工余量
右端盖为小型灰铸铁件,因为采用机器造型。根据表3-60,右端盖为GB/T6414-1999-CT9-RMA6.3(G).
5.4.4铸造收缩率
为了保证铸件尺寸精度,需要通过对铸件的结构分析来选择适合铸件的收缩率。金属液在凝固之后的冷却过程中的收缩介于“自由收缩”和“受阻收缩”,所以选择HT200的收缩率为1.0%。
5.4.5 起模斜度
铸件成型后,为了方便起模,在模样、芯盒的出模方向留有一定的出模斜度。铸件技术要求起模斜度为5O
6 浇注系统设计
浇注系统是引导金属液进入铸型型腔的通道,如果浇注系统设计的不合理,可能造成铸件夹砂、冷隔、浇不到等多种缺陷,从而使铸件的质量大大降低。所以浇注系统对铸件的质量影响非常大,容易引起各类铸造缺陷。所以合理的浇注系统应满足金属液流动均匀平稳,尽量消除紊流,在金属中形成理想的温度分布,分离金属液中的非金属夹杂或渣滓。浇注系统是包括四个基本组成部分,分别是浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道。根据铸件的结构和铸件材料的特点,在设计时也可以适当地增加或减少组员。浇注系统的设计包括对浇注系统类型的选择,内浇道在铸件位置上的选择,对阻流截面、直浇道、横浇道、内浇道的截面积计算,和通过各组员的界面剂对各组员大小的选择。
在对浇注系统的设计时需要遵循以下原则:
(1)所确定的内浇道的位置、方向和个数应符合铸件的凝固原则或补缩方法;
(2)在所计算出的时间内确保金属液进入型腔到充型完毕;
(3)具有良好的阻渣能力;
(4)浇注系统设计时要保证适当地缓冲力,确保金属液流入铸型内的线速度不能够太快了,防止产生飞溅、冲刷型壁或砂芯的不良后果;
(5)在浇注系统设计时要确保冷铁和芯撑不被毁坏;
(6)保证在浇注时最大限度减少对金属液的消耗,并且在浇注完毕后方便进行清理。
(7)尽可能地缩小型腔体积,使造型变得更加简单,方便制出模样;
6.1 浇注系统的类型
浇注系统有不同的分类方式:按阻元截面积分类,可分为封闭式浇注系统、开放式浇注系统、半封闭半开放式浇注系统;由于右端盖是灰铸铁件,根据《铸造工艺手册》表3-132各类型浇注系统的特点和应用,可以知道开放式浇注系统适用于非铁合金等易氧化金属件,右端盖属于灰铸铁件,选择封闭式浇注系统。
浇注系统根据内浇道在铸件上的位置,可以将浇注系统分成顶注式、中注式、底注式和阶梯注入式。右端盖采用底注式浇注。
6.2决定直浇道的位置和高度
实践证明,直浇道过低使充型及液态补缩压力不足,容易出现铸件棱角和右端盖廓不清晰、浇不到上表面缩孔等缺陷。将直浇道高度设置为沙箱的高度为300mm。但应检验该高度是否足够。
图6-1 压力角
由《铸造工艺学》公式3-4-31得,剩余压力头需要符合压力角的要求:
A内=G/(μ×t×0. 31 √ Hp) ( cm2)
6.3计算浇注时间
浇注时间的长短表示浇注速度的快慢,每个铸件都有一个最合适的浇注速度,即有一个适当的浇注时间。浇注时间对铸件质量有重要的影响,浇注时间太长,型腔上表面长时间受高温烘烤,会产生开裂、脱落,致使铸件产生夹砂、粘砂、结疤等缺陷;浇注时间太短,可能使型腔中气体没有足够时间逸出,而引起胀型、抬型、跑火、气孔等缺陷。生产中常用经验公式确定合适的浇注时间。
重量小于450kg形状复杂的铸件,其浇注时间用公式计算。
式中 t—浇注时间,s;
GL—浇注的金属液重量,kg;
S1—系数,由铸件厚度决定,由表5-1可得。
表5-1 系数S3与铸件壁厚的关系
铸件壁厚/mm
2.5~3.5
3.5~8.0
8.0~15
系数S1
1.63
1.85
2.2
6.4各浇道口截面积计算
《铸造工艺手册5》公式(3-13):A内=G/(μ×t×0. 13 √ Hp)= 9.6/(0.5 X 12X 0. 31 X √300)= 1.4cm²
因为是右端盖是灰铸铁件,选择的是封闭式—顶注式浇注系统。根据《铸造工艺手册5》表(3-178)选取: ΣA阻:ΣA横浇道:ΣA直浇道=1:1.06:1.11
计算得:A直=1.76A横=1.56cmA内=1.4cm
6.5各浇道口大小
6.5.1直浇道大小
本次设计选取圆锥形直浇道,因为圆锥形直浇道模制造容易、造型方便,所以适用于中、小型铸件。
图6-2 直浇道截面
6.5.2 内浇道截面积
通过上面计算可以知道整个浇注系统内浇道的截面积是1.4cm2,小型灰铸铁件一般选择截面为扁平平面的内浇道。因为扁平内浇道可以有效地防止金属液吸渣而进入型腔内,扁平内浇道还能够通过分散分布、增减其数目的少来有效地调节温差和凝固顺序,内浇道的入口处需要进行适当的倒圆,向型腔口型腔方向逐渐加宽的扩张式引入方法。
根据《铸造手册5》表3-189,a=48mm,b=39mm,h=15mm,
图6-3 内浇道截面
6.5.3横浇道截面积
根据《铸造手册5》表(3-178),确定A横=1.56cm2。查《铸造工艺手册5》表(3-187),得a=36mm,h=39mm,b=30mm。
图6-4 横浇道截面
7 铸造工艺装备设计
7.1 铸型装配图的设计
砂箱是铸件生产的主要工艺装备正确设计和选择砂箱对更好满足生产要求,提高劳动生产率有着重要的作用。
砂箱设计要依据具体的零件铸造工艺、生产条件以及造型设备;应满足铸件工艺要求,如保证砂箱与模样间足够的吃砂量、不阻碍铸件收缩等;对砂型要有一定的附着力,使用中不掉砂,又便于落砂;具有足够强度和刚度条件,保证使用中不断裂、不变形;结构简单,易加工制造,价格低廉。同时最好要标准化,降低成本
7.1.1 砂箱的材质及尺寸
铸件机械造型用砂箱选择灰铸铁作为砂箱材料。
根据《铸造手册》表4-99通用砂箱,选择砂箱的尺寸:
上箱为900×1050×300mm 下箱为900×1050×240mm
7.1.2 砂箱型壁尺寸
普通机械造型砂箱经常用向下扩大的倾斜壁,底部设突缘,防止塌箱,便于落砂,箱壁上留出气孔。
由《铸造手册》表4-101查得:
箱壁壁厚为δ=15mm,b=35mm,h1=12mm,h2=18mm,h3=25mm,h4=30mm,r=5mm.
7.1铸型装配图
7.2 模样及模板
木质模样具有轻便、容易加工、来源广、价格低廉等优点,而且木模的传热系数小,有利于树脂砂的硬化,适合于手工造型单件小批量生产的铸件。在本次设计中采用多块红松木料合理拼接组合制成模样。
上、下模板如图所示:
图7-1 上模板
7.2 芯盒
制作砂芯过程中必须用到芯盒,芯盒设计的合理与否对砂芯的质量具有关键作用,也会直接影响到铸件的质量。
在对芯盒的设计制作过程中必须符合下面几点要求:
(1)在设计芯盒结构时需要根据生产的批量进行相配;
(2)制作出的芯盒必须具有一定的强度、刚度和耐磨性等方面优点,从而保证设计出的芯盒具有一定的使用寿命;
(3)芯盒的类型选择和尺寸要求要根据设计的砂芯形状和尺寸进行合理设计;
(4)在确保砂芯设计合理的情况下,可以通过减小芯盒尺寸等因素来降低芯盒重量,从而减轻能耗和劳动强度;
(5)设计的芯盒需要方便操作,在其制作过程尽量可以简单,降低生产成本;
综合封闭开关所使用地造型方法,因为铸件使用树脂砂造芯,所以选用自硬芯盒法手工制芯。其优点可以制作方便,降低制作成本。
其结构如下图所示:
图7-2 芯盒
8 总 结
本次对右端盖的铸造工艺课程设计中,我去图书馆借阅了许多相关书籍,仔细研究所做课题的设计过程和注意事项。通过一段时间的学习我对自己的课题更加了解,在软件制图上的应用方面也有了很大提升,在绘制右端盖零件图时遇到复杂结构,在向老师请教后,成功解决了问题。我选用砂型铸造是因为此铸件璧薄且内部结构复杂,还是小型零件单件成产。分型面的选择非常合适,选在零件的对称线上,易分型,浇注更充分。从浇注系统上分析,采用中间注入封闭式浇注系统,其具有阻渣性能好,不易吸气,内浇道易清理,金属消耗少,不易氧化,金属浇注平稳且不喷射等优点。把直浇道放置于靠近砂箱内壁处,便于浇注。由于选用的造型材料为脲醛树脂砂,含氮量高,因此要仔细考虑砂芯的透气性。设置出气孔,其主要目的是降低型腔内压力,使整体砂芯和砂型有良好的排气环境。经分析此方案选用的参数合理,浇注系统设计优良和有可行性,可以在实际生活中使用。
致谢
在此对孙建波导师这段时间的指导和表示感谢,正是在孙建波老师的悉心指导下,这次设计得以顺利完成,在此对老师致以深深的谢意。老师广博的学识,严肃的科学态度,严谨的治学精神,灵活的思维方式,耐心细致的言传身教深深感染激励着我;但生活中她却是平易近人的,对学生关怀备至,这份师恩令我永生难忘要特别感谢我的指导老师,整个过程无不浸透着老师的心血。正是在老师的悉心指导下,这次设计得以顺利完成,在此对老师致以深深的谢意。老师广博的学识,严肃的科学态度,严谨的治学精神,灵活的思维方式,耐心细致的言传身教深深感染激励着我;但生活中她却是平易近人的,对学生关怀备至,这份师恩令我永生难忘
参考文献
[1] 李魁盛主编. 铸造工艺设计基础, 北京: 机械工业出版社, 1981
[2] 叶荣茂等.铸造工艺课程设计手册, 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 1995
[3] 铸造手册----铸造工艺, 北京: 机械工业出版社.
[4]王建国,安娜.《机械制图》[M] .内蒙古:内蒙古大学出版社.2011年1月第四版:3-7
[5]《砂型铸造工艺设计及工装设计》[M] .北京:北京出版社. 1980年8月
[6] 石德全.《造型材料》[M] .北京:北京大学出版社. 2009年9月第一版:184-222
[7] 陆文华,李隆盛,黄良余.《铸造合金及熔炼》[M] .北京:机械工业出版社.2012年8月第一版:262-278
[8]张梅林.关于端盖零件机械加工工艺的设计要点分析[J].内燃机与配件,2019(24):75-76.
[9]程帅,师莹菊,殷文骏,陈博,张德志,刘文祥.考虑弯曲变形的端盖法兰动态密封设计方法[J].爆炸与冲击,2020,40(03):93-99.
[10]袁陈.电机端盖自动上下料系统设计与实现[J].安徽科技,2019(05):48-50.
[11]Hong Yu Lu,Run Hua Tan,Xue Xun Bian. The Solution of Problems in Cast Iron Dryer End Covers Designing[J]. Advanced Materials Research,2011,1168.
右端盖
铸造工艺设计
铸 造 工 艺 卡
卡片编号205
HT200
共1页 第1页
产品名称
右端盖
每台件数
1
浇冒口重
9.6kg
零件图号
A3
每型件数
1
每型金属液
38.4kg
零件名称
右端盖
净 重
8.5kg
活块数
0
材 质
HT-200
毛 重
9.6kg
芯 盒 数
1
准
备
砂 箱
砂芯数量
2个
上箱
900mm×1050mm×300mm
1#芯盒
270mm×270mm×300mm
下箱
900mm×1050mm×240mm
2#芯盒
270mm×270mm×240mm
备 砂
型 砂
酸硬化树脂自硬砂
芯 砂
磷酸盐粘接剂砂
涂料
醇基涂料粉
造 芯
设 备
震动落砂机
硬化方法
CO2
造 型
设 备
震动落砂机
硬化方法
自硬
易割冒口数
0
直浇道尺寸
Φ45
横浇道尺寸
36*30*3939
内浇道尺寸
39*48*15555555
直浇道数量
1
横浇道数量
1
内浇道数量
2
合 箱
合箱至浇注时间
≤ 24h
浇注温度
1400℃
开箱时间
3h
工艺要求要求及操作要点:
1. 铸造收缩率为1%;
2. 未注拔模斜度均为2°;
3. 上下面加工余量4.5mm,其余5mm;
4. 下箱芯头四周均向内斜5mm;
5. 铸件底部浇注。
右端盖铸造工艺答辩人:王洪晨指导老师:孙建波佳木斯大学材料成型及控制工程LOGO目录发展现状01铸件结构特点及技术要求02铸件结构及工艺性分析03铸造方法的选择04造型工艺方案的确定05砂芯的设计及工艺设计参数06浇注系统设计07铸造工艺装备设计08一.发展现状国内国外国内中小型企业数量庞大,技术国内中小型企业数量庞大,技术水平落后,技术装备陈旧,劳动水平落后,技术装备陈旧,劳动生产率较低;质量参差不齐,废生产率较低;质量参差不齐,废品率高。品率高。国外铸造技术先进、铸件质量好、国外铸造技术先进、铸件质量好、生产效率高、环境污染小,产品生产效率高、环境污染小,产品普遍实现机械化、自动化、智能普遍实现机械化、自动化、智能化。化。右端盖属于小型灰铸铁件,结构较简单。因为右端盖的壁厚非常均匀,铸造工艺比较简单,质量要求较高。该铸件所选用的材料为HT200,灰铸铁材料容易制造出含有内腔、外形复杂的毛坯,其在铸件生产过程中具有很高的灵活性,适用性广泛,灰铸铁材料在液态成型铸件的尺寸大小方面限制比较小,其壁厚可由2mm到3m左右。对于塑性比较低的铸件,液态成型是生产其毛坯或零件的唯一的方法。二.铸件结构特点及技术要求 零件名称:右端盖 材料:HT200 零件寸:168mm254.28mm96mm 生产批量:多件大批量生产二.铸件结构特点及技术要求技术要求二.铸件结构特点及技术要求铸件不允许存在裂纹。铸件液态成型不允许存在气孔、砂眼、缩松、缩孔等缺陷。三.铸件结构及工艺性分析所要生产的铸件的结构合理与否直接影所要生产的铸件的结构合理与否直接影响铸件的质量,结构合理的铸件在铸造过响铸件的质量,结构合理的铸件在铸造过程中能够有效地避免许多铸造缺陷。右端程中能够有效地避免许多铸造缺陷。右端盖的三视图如图所示,通过所给零件图可盖的三视图如图所示,通过所给零件图可知右端盖的外右端盖廓尺寸为知右端盖的外右端盖廓尺寸为168mm254.28mm96mm,其左右结构对,其左右结构对称,上下结构和前后结构也比较对称,右称,上下结构和前后结构也比较对称,右端盖的内部结构相对简单,壁厚均匀,主端盖的内部结构相对简单,壁厚均匀,主要壁厚为要壁厚为27mm,最大壁厚处是,最大壁厚处是48mm,最,最大孔径为大孔径为75mm,最小孔径为最小孔径为15mm。零件三视图 由于右端盖的右端盖廓尺寸适中,属于小型灰铸铁件,所以属于单件大批量生产。根据现如今生产条件和成本等综合因素的综合考虑一般选择使用树脂砂造型制芯。混砂设备:型砂采用双臂水平连续混砂机混制,型号为S2530,生产率为25-30th。制芯采用单臂连续混砂机,型号TYHD-05,生产率3-6 th。紧实:可以通过利用震实台对造型进行紧实因为右端盖是一小型灰铸铁件,结构相对简单,可以成批量生产,所以采用机器造型的方法。机器造型有以下优点,铸件的尺寸精度相对较高,其加工表面光洁,而且生产效率高,劳动条件好,易实现自动化,可以节约生产成本。造型制芯方法选择造型制芯设备造型方法四四.铸造方法的选择铸造方法的选择五.造型工艺方案的确定分型面的确定分型面的确定根据右端盖的结构特点确定了以下两种分型面分型方法(一)(二)方案一:如图1所示,右端盖从图中可以看到增加一个砂芯,造型复杂,这将会极大地增加造型过程的工作量和工作难度;方案二:如图2所示,有以下几个优点:(1)分型面位于法兰的底部且在铸件最大断面处,造型时相比第一种方案更加的简单方便;综合上述二种方案的优缺点比较,可以确定分型面依据上述方案二。五.造型工艺方案的确定浇注位置的确定浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。由于右端盖是小型灰铸铁件,质量较轻。充型金属液为HT200,浇注温度较低冷却较快,金属凝固时没有实现顺序凝固的可能,所以设置浇注位置时尽量使金属液同时凝固,而且浇注位置要设置到零件的加工面上,易于清理,保证铸件的表面质量与美观。工艺图六.砂芯的设计及工艺设计参数对于本次设计的零件为右端盖,采用树脂自硬砂制芯,涉及不到砂芯的烘干。砂对于本次设计的零件为右端盖,采用树脂自硬砂制芯,涉及不到砂芯的烘干。砂芯可以帮助铸件成型、确保铸件精度的关键因素。分析铸件的结构,因为该铸件为芯可以帮助铸件成型、确保铸件精度的关键因素。分析铸件的结构,因为该铸件为对称结构,铸件的尺寸较适中,只需要做一个整体砂芯。对称结构,铸件的尺寸较适中,只需要做一个整体砂芯。砂芯图砂芯图六.砂芯的设计及工艺设计参数工艺参数的设置工艺参数的设置铸件尺寸公差铸件尺寸公差:铸件尺寸公差等级取铸件尺寸公差等级取GB/T 6414-1999 CT10。铸件重量公差铸件重量公差:查铸造工程师手册表查铸造工程师手册表6-296-29得到右端盖的重量公差得到右端盖的重量公差等级为等级为1010级,重量公差数值级,重量公差数值10%.10%.铸造收缩率铸造收缩率:为了保证铸件尺寸精度,需要通过对铸件的结构分析来选为了保证铸件尺寸精度,需要通过对铸件的结构分析来选择适合铸件的收缩率。金属液在凝固之后的冷却过程中的收缩介于择适合铸件的收缩率。金属液在凝固之后的冷却过程中的收缩介于“自自由收缩由收缩”和和“受阻收缩受阻收缩”,所以选择,所以选择HT200HT200的收缩率为的收缩率为1.0%1.0%。铸件成型后,为了方便起模,在模样、芯盒的出模方向留有一定的铸件成型后,为了方便起模,在模样、芯盒的出模方向留有一定的出模斜度。铸件技术要求起模斜度为出模斜度。铸件技术要求起模斜度为5度。度。浇注系统有不同的分类方式:按阻元截面积分类,可分为封闭式浇注系统、开放式浇注系统、半封闭半开放式浇注系统;由于右端盖是灰铸铁件,根据铸造工艺手册表3-132各类型浇注系统的特点和应用,可以知道开放式浇注系统适用于非铁合金等易氧化金属件,右端盖属于灰铸铁件,选择封闭式浇注系统。浇注系统根据内浇道在铸件上的位置,可以将浇注系统分成顶注式、中注式、底注式和阶梯注入式。右端盖采用底注式浇注。七七.浇注系统设计浇注系统设计浇注系统的类型浇注系统的类型七七.浇注系统设计浇注系统设计决定直浇道的位置和高度决定直浇道的位置和高度实践证明,直浇道过低使充型及液态补缩实践证明,直浇道过低使充型及液态补缩压力不足,容易出现铸件棱角和右端盖廓压力不足,容易出现铸件棱角和右端盖廓不清晰、浇不到上表面缩孔等缺陷。将直不清晰、浇不到上表面缩孔等缺陷。将直浇道高度设置为沙箱的高度为浇道高度设置为沙箱的高度为300mm。七七.浇注系统设计浇注系统设计各浇道口截面积计算各浇道口截面积计算公式:公式:A内内=G/(t0.13 Hp)=9.6/(0.5 X 12X 0.31 X 300)=1.4cm 因为是右端盖是灰铸铁件,选择的是封闭式因为是右端盖是灰铸铁件,选择的是封闭式顶注式浇注系统。选取:顶注式浇注系统。选取:A阻:阻:A横浇道:横浇道:A直浇道直浇道=1:1.06:1.11计算得:计算得:A直直=1.76A横横=1.56cmA内内=1.4cm七七.浇注系统设计浇注系统设计直浇道大小直浇道大小本次设计选取圆锥形直浇道,因为圆锥形直浇道模制造容易、造型方便,所以适用于中、小型铸件。内浇道截面积内浇道截面积 通过上面计算可以知道整个浇注系统内浇道的截面积是1.4cm2,小型灰铸铁件一般选择截面为扁平平面的内浇道。横浇道截面积横浇道截面积确定A横=1.56cm2。得a=36mm,h=39mm,b=30mm。七七.浇注系统设计浇注系统设计各浇道口截面积计算各浇道口截面积计算公式:公式:A内内=G/(t0.13 Hp)=9.6/(0.5 X 12X 0.31 X 300)=1.4cm 因为是右端盖是灰铸铁件,选择的是封闭式因为是右端盖是灰铸铁件,选择的是封闭式顶注式浇注系统。选取:顶注式浇注系统。选取:A阻:阻:A横浇道:横浇道:A直浇道直浇道=1:1.06:1.11计算得:计算得:A直直=1.76A横横=1.56cmA内内=1.4cm八八.铸造工艺装备设计铸造工艺装备设计砂箱的材质及尺寸砂箱的材质及尺寸铸件机械造型用砂箱选择灰铸铁作为砂箱材料。砂箱的尺寸:上箱为9001050300mm 下箱为9001050240mm铸型装配图八八.铸造工艺装备设计铸造工艺装备设计模样及模板模样及模板木质模样具有轻便、容易加工、来源广、价格低廉等优点,而且木模的传热系数小,有利于树脂砂的硬化,适合于手工造型单件小批量生产的铸件。在本次设计中采用多块红松木料合理拼接组合制成模样。八八.铸造工艺装备设计铸造工艺装备设计芯盒芯盒制作砂芯过程中必须用到芯盒,芯盒设计的合理与否对砂芯的质量具有关键作用,也会直接影响到铸件的质量。芯盒本次设计,分型面的选择要合适,选在零件的对称线上,易分型,浇注更充分。从浇注系统上分析,采用中间注入封闭式浇注系统,其具有阻渣性能好,不易吸气,内浇道易清理,金属消耗少,不易氧化,金属浇注平稳且不喷射等优点。把直浇道放置于靠近砂箱内壁处,便于浇注。由于选用的造型材料为脲醛树脂砂,含氮量高,因此要仔细考虑砂芯的透气性。设置出气孔,其主要目的是降低型腔内压力,使整体砂芯和砂型有良好的排气环境。经分析此方案选用的参数合理,浇注系统设计优良和有可行性,可以在实际生活中使用。总结谢谢LOGO
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