鉤型連桿鑄造工藝設(shè)計(jì)

鉤型連桿鑄造工藝設(shè)計(jì),連桿,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 鉤型連桿 鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄 造 工 藝 卡 卡片編號213 HT-250 共1頁 第1頁 產(chǎn)品名稱 鉤型連桿 每臺件數(shù) 1 澆冒口重 243kg 零件圖號 A3 每型件數(shù) 1 每型金屬液 300kg 零件名稱 鉤型連桿 凈 重 300kg 活塊數(shù) 0 材 質(zhì) QT450 毛 重 360kg 芯 盒 數(shù) 2 準(zhǔn) 備 　砂　　　 箱 砂芯數(shù)量 6個(gè) 上箱 1050mm×950mm×350mm 1#芯盒 1000mm×1800mm×900mm 下箱 1050mm×950mm×350mm 2#芯盒 1400mm×1500mm×700mm 備 砂 型 砂 呋喃樹脂砂 芯 砂 樹脂砂 涂料 醇基涂料 造 芯 設(shè) 備 手工制芯 硬化方法 CO2 造 型 設(shè) 備 手工制芯 硬化方法 自硬 易割冒口數(shù) 0 直澆道尺寸 25.09 cm2 橫澆道尺寸 23.16 cm2cm cm2cm2 內(nèi)澆道尺寸 19.3 直澆道數(shù)量 1 橫澆道數(shù)量 1 內(nèi)澆道數(shù)量 5 合 箱 澆注時(shí)間S 16.4 澆注溫度 1350℃ 每箱消耗量Kg 360 工藝要求要求及操作要點(diǎn)： 1. 鑄造收縮率為1.1%； 2. 未注起模斜度均為0°55′； 3. 上下面加工余量5mm，其余3mm； 4. 鑄件中間澆注。 合箱圖 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目鉤型連桿鑄造工藝課程設(shè)計(jì)學(xué) 院年 級專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書I目目 錄錄1 前前 言言.11.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義.11.1.1 本設(shè)計(jì)的目的.11.1.2 本設(shè)計(jì)的意義.11.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.11.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀.21.3.1 國內(nèi)外鑄造工藝發(fā)展現(xiàn)狀.21.4 本領(lǐng)域存在的問題.21.5 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想.31.6 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題.32 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案.42.1 零件簡介.42.1.1 零件的技術(shù)要求.42.1.2 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析.52.1.3 零件材質(zhì)特點(diǎn)分析.52.2 造型材料的選擇.52.2.1 造型、造芯方法的選擇.52.2.2 造型材料的選用.52.2.3 涂料的選擇.63 設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明.83.1 澆注位置的選擇.83.1.1 分型面的選擇.104 鑄造工藝參數(shù)的確定.114.1.1 鑄件尺寸公差.114.1.2 鑄件質(zhì)量公差.114.1.3 鑄件的加工余量.114.1.4 鑄造收縮率.134.1.5 起模斜度.134.1.6 最小鑄出孔.144.2 砂芯設(shè)計(jì).144.2.1 砂芯設(shè)計(jì)方案.144.2.2 砂芯形狀.144.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì).15鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書II4.3.1 澆注類型選擇.154.3.2 澆注時(shí)間的確定.164.3.3 澆口杯設(shè)計(jì).174.3.4 阻流截面計(jì)算及澆道斷面積.174.3.5 直澆噵窩設(shè)計(jì).185 冒口設(shè)計(jì).195.1 冒口種類及原理.195.2 冒口位置和數(shù)量.196 鑄造工藝圖.217 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì).227.1 上下模板設(shè)計(jì).227.2 砂箱設(shè)計(jì).237.3 芯盒設(shè)計(jì).258 總結(jié)總結(jié).26致致 謝謝.27參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).28鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書11 前 言1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義1.1.1 本設(shè)計(jì)的目的鑄造業(yè)在我國發(fā)展起步起步較早，各種鑄造產(chǎn)品和工藝種類都很齊全,依然在當(dāng)今社會制造業(yè)起到舉足輕重的作用，為當(dāng)代國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國防力量的增強(qiáng)作出了杰出貢獻(xiàn)。我國自從改革開放以來大力發(fā)展鑄造業(yè)并取得了輝煌的成績。21 世紀(jì)以來，我國鑄造產(chǎn)品產(chǎn)量在世界連續(xù)位列第一，鑄件產(chǎn)量接近世界鑄件產(chǎn)量 1/3，在科技高速發(fā)展的今天，基于我國鑄造成型工藝獨(dú)有的優(yōu)勢，我國應(yīng)更充分地發(fā)揮鑄造資源優(yōu)勢，發(fā)展自己的鑄造工業(yè)。20 世紀(jì)以來，鑄造金屬熱加工技術(shù)發(fā)展速度飛快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步要求鑄件機(jī)械性能更好，同時(shí)仍具有良好的機(jī)械性能；另一個(gè)原因是機(jī)械行業(yè)和其他行業(yè)的發(fā)展，為鑄造業(yè)打發(fā)展提供有利條件。如檢測技術(shù)的發(fā)展，使鑄件質(zhì)量的提高得到了保證；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們更加全面、深入地了解金屬的微觀世界，探索金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬液態(tài)成型的理論。1.1.2 本設(shè)計(jì)的意義鉤型連桿作為-種常見的傳遞運(yùn)動和力矩的器件，往往由于應(yīng)力集中部位的損毀而導(dǎo)致整個(gè)零件報(bào)廢，造成很大的浪費(fèi)。因此，在鑄造時(shí)保證鑄件整體質(zhì)量，特別是在應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行晶粒細(xì)化，改善金相組織有著重大的意義。1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求連桿是機(jī)械中一種常見的機(jī)構(gòu)，主要用于運(yùn)動的傳遞，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要器件。隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，其需求量變得越來越大，質(zhì)量要求也越來越高。在生產(chǎn)中，我鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書2們可以通過計(jì)算各個(gè)連桿的長度，實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜精確的運(yùn)動傳遞，有效地推動了工業(yè)生產(chǎn)自動化的進(jìn)程。連桿結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)械(動力機(jī)械，輕工機(jī).械，重型機(jī)械)和儀表中。諸如人造衛(wèi)星太陽能板的展開結(jié)構(gòu)，機(jī)械手的傳動機(jī)構(gòu)，內(nèi)燃機(jī)，以及人體的假肢機(jī)構(gòu)等。近年來，國內(nèi)外在連桿機(jī)構(gòu)的研究方面都有長足的發(fā)展，不再限于單自由度四桿機(jī)構(gòu)的研究，也注重更多自由度多桿機(jī)構(gòu)的分析和綜合1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 國內(nèi)外鑄造工藝發(fā)展現(xiàn)狀國外鑄造技術(shù)先進(jìn)、鑄件質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染小，產(chǎn)品普遍實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化、智能化。具體表現(xiàn)在：在鑄件生產(chǎn)中對原材料和材質(zhì)要求高，采取先進(jìn)的無損檢測技術(shù)有效控制質(zhì)量，鑄造生產(chǎn)全過程自動；普遍采用液態(tài)金屬過濾技術(shù)；廣泛應(yīng)用合金包芯線解決技術(shù)，使球磨鑄鐵工藝穩(wěn)定、合金元素收得率高、處理無污染，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)自動化操作；重視開發(fā)使用互聯(lián)網(wǎng)，鑄造業(yè)的電子商務(wù)、遠(yuǎn)程策劃與制造、虛擬鑄造廠等飛速成長。國內(nèi)鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平具體表現(xiàn)在：鑄造原輔料生產(chǎn)供應(yīng)的專業(yè)化、商品化差；工藝策劃多憑自己經(jīng)歷，計(jì)算機(jī)應(yīng)用少；鑄造技術(shù)裝備等基礎(chǔ)條件差；產(chǎn)品過程手工操縱比例高，現(xiàn)場工人能力低等。大部分企業(yè)質(zhì)量和市場意思不強(qiáng)，質(zhì)量管理研究十分薄弱，鑄件廢品率高。20 世紀(jì)以來，市場上對中小型電機(jī)的需要呈上漲趨勢。2009 年中國中小型電機(jī)年產(chǎn)值超過了 2 億 KW,遙居世界首位，成為世界上中小型電機(jī)的制造大國。但與國際先進(jìn)水平相比，國內(nèi)中小型企業(yè)數(shù)量龐大，技術(shù)水平落后，技術(shù)裝備陳舊，勞動生產(chǎn)率較低；質(zhì)量參差不齊，廢品率高。1.4 本領(lǐng)域存在的問題雖然近年來國內(nèi)鑄造工藝技術(shù)得到了飛速發(fā)展但還是存在技術(shù)水平落后，技術(shù)裝備鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書3陳舊，勞動生產(chǎn)率較低；質(zhì)量參差不齊，廢品率高等問題。1.5 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想由于連桿的綜合力學(xué)性能要求較高，故鑄造前對原材料進(jìn)行了必要的球化調(diào)質(zhì)處理，初步改善其材質(zhì)結(jié)構(gòu)?；?QT450 的良好流動性，通過對零件整體結(jié)構(gòu)的分析，采用中間注入式封閉澆注系統(tǒng)的快澆模式，保證了其充型的完整性。通過對樹脂砂造型常見缺陷的比較，在提高澆注溫度的同時(shí)給砂型涂上了耐火涂料，降低了粘砂的概率，也減少了樹脂高溫分解氣體的產(chǎn)生，使鑄件表面光潔無氣孔，表面質(zhì)量要求高。針對鉤型連桿常見的報(bào)廢形式，在鑄件的高應(yīng)力區(qū)均勻的設(shè)計(jì)了四塊冷鐵，準(zhǔn)確的細(xì)化了局部晶粒組織，提高其總體綜合性能，增加其使用壽命。1.6 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題基于 QT450 的良好流動性，通過對零件整體結(jié)構(gòu)的分析，采用中間注入式封閉澆注系統(tǒng)的快澆模式，保證了其充型的完整性。通過對樹脂砂造型常見缺陷的比較，在提高澆注溫度的同時(shí)給砂型涂上了耐火涂料，降低了粘砂的概率，也減少了樹脂高溫分解氣體的產(chǎn)生，使鑄件表面光潔無氣孔，表面質(zhì)量要求高。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書42 設(shè)計(jì)方案2.1 零件簡介名稱：鉤型連桿 材料：QT450質(zhì)量：294kg 體積：3.7105 cm外形尺寸：664660292mm 批量：單件批量鑄造工藝：砂型鑄造（給定）軸承座零件二維圖三維圖如下：1-1 零件二維圖、三維圖零件二維圖、三維圖2.1.1 零件的技術(shù)要求1）加工粗糙度為 Ra3.2，其它未標(biāo)注為鑄造條件。2）去除所有毛刺和鋒利的邊緣。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書52.1.2 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析鉤型連桿零件分析可知，零件主要配合面為中心圓孔及圓孔兩側(cè)凸出部位；在中間肋部有兩個(gè) 40 加工孔，肋部為三角形，起到連接作用；中間為三個(gè)壁厚均勻（70mm）作用孔連接秤，起到連接兩側(cè)工作部位的作用，且在連接秤的一側(cè)有三個(gè)壁厚均勻的工作孔，別與下側(cè)連接秤分別鏈接；零件兩側(cè)，有兩個(gè)壁厚均勻（40mm）作用孔連接秤，起到連接兩側(cè)工作部位的作用。2.1.3 零件材質(zhì)特點(diǎn)分析QT450 球墨鑄鐵是以碳以球形石墨的形態(tài)存在，其機(jī)械性能遠(yuǎn)勝于灰口鐵而接近與鋼，它具有優(yōu)良的鑄造、切削加工和耐磨性能，有一定的彈性，廣泛由于制造曲軸、齒輪、活塞等高級鑄件以及多種機(jī)械零件。 （GB/T1348-2009）QT450 為鐵素體型球墨鑄鐵，韌性和塑性較高。低溫時(shí)，韌性向脆性轉(zhuǎn)變，但低溫沖擊值較高，且有一定的抗溫度急性變和耐蝕性。2.2 造型材料的選擇2.2.1 造型、造芯方法的選擇根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材質(zhì)特性，鉤型連桿工藝選擇樹脂砂手工造型，一箱一件，單件批量生產(chǎn)。造芯選用芯盒手工造芯。2.2.2 造型材料的選用由于樹脂砂流動性好易緊實(shí)，強(qiáng)度好（24h 抗拉強(qiáng)度可達(dá) 1.31.6MPa）且易潰散（殘留強(qiáng)度約為 0.2MPa） ，故此次采用樹脂砂造型。近幾年，樹脂砂發(fā)展較快的為呋喃樹脂自硬砂、堿性酚醛樹脂自硬砂、PEPEST 自硬砂。表 2-2-1 為三種砂子性能對比：表表 2-2-1 三種樹脂砂性能對比三種樹脂砂性能對比樹脂砂種類呋喃樹脂砂堿性酚醛樹脂自硬砂PEPEST 自硬砂鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書6優(yōu)點(diǎn)樹脂加入量少，粘結(jié)強(qiáng)度大，耐熱性好，鑄件的表面質(zhì)量好，落砂性能好，舊砂易再生。樹脂中不含 N、P、S 元素，高溫下有二次硬化現(xiàn)象，裂紋傾向比呋喃樹脂砂小，不放出刺激性氣體，生產(chǎn)環(huán)境好，落砂清理性能好。樹脂砂可使用時(shí)間長，型砂流動性好，可用于射砂制芯，硬化速度快，落砂性能好，舊砂再生較容易。缺點(diǎn)造型澆注時(shí)有刺激性氣味（有害氣體） ，勞動環(huán)境差，高溫型砂退讓性差，發(fā)氣量大。型砂強(qiáng)度比呋喃樹脂砂低，樹脂加入量較高，成本較呋喃樹脂砂高，舊砂再生較呋喃樹脂砂困難，存 放穩(wěn) 定 性 較差。脂加入量高，成本較呋喃樹脂砂高，制芯時(shí)有有毒氣體放出，作業(yè)環(huán)境差，含 N 量高，易產(chǎn)生氣孔類缺陷。本鑄件所需精度較高，需要保證鑄型的強(qiáng)度以及剛度，綜合考慮，選擇呋喃樹脂砂。具體成分如表 3-2-2 所示：表表 2-2-2 砂子成分砂子成分2.2.3 涂料的選擇根據(jù)樹脂砂產(chǎn)生粘砂等缺陷的主要原因的討論，可以看出樹脂砂鑄型對其所用涂料要求除了一般涂料應(yīng)具有的各種性能之外，還應(yīng)特別注意其抗裂紋性及能涂厚性即可以形成絕熱的涂層。因此選取涂料配方與性能分別如表 2-2-3 和表 2-2-4 所示：表表 2-2-3 樹脂砂用醇基石英粉涂料樹脂砂用醇基石英粉涂料成分 石英粉 有基膨潤土 CMC 水溶性酚醛樹脂 硅溶膠 氧化鐵粉 乙醇單位% 100 2 0.4 5 7 5 適量（質(zhì)量）原材料名稱 舊砂 新砂 樹脂 固化劑 抗拉強(qiáng)度（%） （%） （%） （占樹脂%） （MPa）型砂 90 10 1.51.7 30 0.40.7芯砂 90 10 1.72.0 30 0.71.2鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書7表表 2-2-4 涂料的性能指標(biāo)涂料的性能指標(biāo)懸浮穩(wěn)定性 密度 粘度 發(fā)氣量 滲透深度 抗裂性大于 8h 1.681.70 6.7s（6 16mL/g 34 個(gè)砂粒 1200急熱g/cm3 粘度杯測） 無裂紋（2min）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書83 設(shè)計(jì)說明3.1 澆注位置的選擇鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。澆注位置是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、重量、技術(shù)要求、鑄造合金特鑄造方法以及生產(chǎn)車間的條件決定的。正確的澆注位置能保證獲得健全的鑄件，并使造型、制芯和清理方便。澆注位置選擇一般遵循以下原則：1） 、鑄件的重要加工面、主要工作面和受力面，應(yīng)盡量放在低部或側(cè)面，以防止這些表而上產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等鑄造缺陷。2） 、盡量使大平面朝下，并采取傾斜澆注，以避免夾砂、夾渣缺陷。3） 、保證鑄件有良好的液態(tài)金屬導(dǎo)入位置，保證鑄件充滿4） 、應(yīng)該有利于順序凝固和補(bǔ)縮。薄壁部分在下，厚大部分在上，以便安放冒口和發(fā)揮冒口的補(bǔ)縮效果。5） 、盡量減少砂芯數(shù)目， 使用砂芯時(shí)應(yīng)保證砂芯定位穩(wěn)固、排氣通暢和下芯及檢驗(yàn)方便。6） 、在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)使鑄件的毛刺、飛邊 易于清除。7） 、要避免厚實(shí)鑄件冒口下面的主要工作面產(chǎn)生偏析。8） 、應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件的冷卻位置相一致。避免翻轉(zhuǎn)鑄型。本鑄件鉤型連桿可用的澆注位置有如下三種方案：方案一：水平放置，加工圓孔在上箱優(yōu)點(diǎn)：這種澆注位置鑄件大部分至于上砂型保證鑄件質(zhì)量，充型平穩(wěn)，有利于順序凝固；缺點(diǎn)：上箱砂芯難以制造，并且將加工圓孔至于上表面，容易出現(xiàn)夾砂，結(jié)巴等缺陷。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書9 圖圖 4-1-1 澆注位置方案澆注位置方案方案二：水平放置，加工圓孔在下箱優(yōu)點(diǎn)：這種澆注位置，重要加工部分在下方或側(cè)面，容易保證精度，能簡化砂芯，也方便起模。缺點(diǎn)：較方案一充型不是很平穩(wěn)。圖圖 4-1-2 澆注位置方案二澆注位置方案二方案三：垂直放置缺點(diǎn)：這種澆注位置鑄件放置較高，在充型過程中，金屬液的落差大，不利于平穩(wěn)充型，還有可能引起沖砂、卷氣等鑄造缺陷，無法保證鑄件的澆注質(zhì)量。砂箱太高，砂芯也不好擺放，上下圓孔若采用懸臂砂芯也比較困難。內(nèi)澆口內(nèi)澆口鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書10圖圖 4-1-3 澆注位置方案三澆注位置方案三綜上分析上述優(yōu)缺點(diǎn)的對比，所以綜合考慮方案二為最優(yōu)澆注位置。3.1.1 分型面的選擇鑄造分型面是指鑄型組元間的結(jié)合面。合理的選擇分型面，對于簡化鑄造工藝、提高生產(chǎn)率、降低成本、提高鑄件質(zhì)量等都有直接關(guān)系。分型面的選擇應(yīng)盡量與澆注位置一致，盡量使兩者協(xié)調(diào)起來，使鑄造工藝簡便，并易于保證鑄件質(zhì)量。分型面一般選擇原則如下：1） 、便于起模，盡可能減少分型面的數(shù)目。2） 、應(yīng)使鑄件全部或大部分至于同一半型。3） 、便于下芯、合型和檢查型腔尺寸。4） 、不應(yīng)使砂箱高度太大。5） 、注意減少鑄件清理和機(jī)械加工負(fù)荷。根據(jù)分型面選擇原則，確立兩個(gè)分型方案。方案一：本方案采用兩個(gè)分型面三箱造型，優(yōu)點(diǎn)減少砂芯，缺點(diǎn)分型面過多，容易錯(cuò)箱，并且分型面均在加工面，容易在加工面留有缺陷。方案二：本方案采用一個(gè)分型面，優(yōu)點(diǎn)減少分型面，避免錯(cuò)箱，并且分型面的減少，可以保證小孔加工面的質(zhì)量；缺點(diǎn)砂芯多，降低效率。通過對兩種分型方案優(yōu)缺點(diǎn)比較得出，方案一容易導(dǎo)致鑄件的精度降低甚至可能產(chǎn)內(nèi)澆口鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書11生錯(cuò)箱，不利于鑄件的生產(chǎn)。方案二雖然使用砂芯降低了生產(chǎn)效率但可以通過合理的設(shè)置模板，提高生產(chǎn)效率，且雖然要制作砂芯但砂芯的結(jié)構(gòu)較為簡單。所以從鑄件生產(chǎn)效率及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等多方面因素綜合考慮，選擇方案二。4 鑄造工藝參數(shù)的確定4.1.1 鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個(gè)允許極限尺寸之差。公差就是最大極限尺寸與最小極限尺寸代數(shù)和的絕對值。鑄件尺寸保持在兩個(gè)允許的極限尺寸之內(nèi)，就可以滿足加工、裝配和使用的要求。根據(jù)鑄件的要求，成批量生產(chǎn)，查表得：球墨鑄鐵砂型鑄造手工造型，造型材料為化學(xué)粘結(jié)劑砂的鑄件尺寸公差等級為 GB/T64141999CT8CT12。根據(jù)上表所選的鑄件尺寸公差等級 CT12,查表得，鑄件最大尺寸為 660mm，所以鑄件公差尺寸不應(yīng)超過 11mm。4.1.2 鑄件質(zhì)量公差鑄件重量公差是以占鑄件公稱重量的百分比表示的鑄件重量變動的允許范圍。鑄件重量公差等級與鑄件尺寸的公差等級應(yīng)對應(yīng)選取，故鑄件“鉤型連桿”的鑄件公差等級應(yīng)選GB/T113511989MT12。依據(jù) GB/T113511989，以標(biāo)準(zhǔn)樣品的實(shí)稱重量作為公稱重量，按照圖所給的 294Kg 作為公稱重量，確定鑄件的重量公差不超過 12%。4.1.3 鑄件的加工余量鑄件上的機(jī)械加工余量是鑄件上要用機(jī)械加工的方法切去的金屬層厚度。加工余量不足，會使鑄件因加工表面上殘存黑皮和表層缺陷而報(bào)廢；加工余量太大，會增加機(jī)械加工的工作量，且浪費(fèi)金屬材料，從而增加了生產(chǎn)成本，有時(shí)還會因截面變厚，熱節(jié)變大，使鑄件晶粒粗大，力學(xué)性能降低。鑄件為保證其加工面尺寸和零件精度，應(yīng)有加工余量，即在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加的，而后在機(jī)械加工時(shí)又被切去的金屬層厚度，稱為機(jī)械加工余量，簡稱加工余量。機(jī)械加工余量值由精到粗共分為十個(gè)等級：A、B、C、D、E、F、G、H、J 和 K，根據(jù) 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書12GB/T64141999 所要求，不同的鑄造方法所采用的機(jī)械加工余量如表 4-3-3-1 所示。砂型鑄造手工造型，球墨鑄鐵，所以選擇機(jī)械加工余量等級 G。因此查表確定加工余量為下表 4-1-3-1。表表 4-1-3-1 立柱加工量計(jì)算立柱加工量計(jì)算序號加工部位尺寸基本尺寸CT12RMA(G)RMA(H)加工量計(jì)算1直徑 70mm 孔7062孔，降一級雙側(cè)加工加工余量為：6/4+2=3.5取整數(shù)為：4mm2直徑 95mm 孔9562孔，降一級雙側(cè)加工6/4+2=3.5 取整數(shù)為：4mm3直徑 70mm 孔兩側(cè)8061.4雙側(cè)加工6/4+1.4=2.9 取整數(shù)為：3mm4直徑 70mm 孔單側(cè)7461.4單側(cè)加工6/4+1.4=2.9 取整數(shù)為：3mm5直徑 95mm 孔兩側(cè) 13306.23.5雙側(cè)加工6.2/4+3.5=5.05 取整數(shù)為：5mm6直徑 95mm 孔兩側(cè) 23306.23.5雙側(cè)加工6.2/4+2.5=5.05 取整數(shù)為：5mm635421鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書134.1.4 鑄造收縮率鑄件線收縮率又稱鑄件收縮率或者鑄造收縮率，是指鑄件從線收縮開始溫度（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固態(tài)性質(zhì)時(shí)的溫度）冷卻到室溫時(shí)的相對線收縮量，以模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示，即K=(-)/L12 式中 摸樣長度；1鑄件長度。2因?yàn)?QT450 屬于鐵素體球墨鑄鐵，所以選擇鑄件收縮率為 1.1%。4.1.5 起模斜度為了使模樣(或芯)易于從砂型(或芯盒)中取出(砂型鑄造)，或者從鑄型中取出鑄件(金屬型鑄造)，鑄件垂直分型面的表面要留有起模斜度(也稱拔模斜度)。鑄造斜度可以用不同的方法形成，起模斜度可采取增加鑄件壁厚（如圖 4-1-5-1）圖圖 4-1-5-1 起模斜度起模斜度鉤型連桿鑄件采用中間分型，上下型高度基本相同，并且需要做起模斜度面大部分為加工面，因此選擇增加鑄件壁厚的方式做起模斜度。通過前文已知鑄件高度在 95mm，查表 4-1-5-2 選擇斜度取斜度 =055，a=1.6mm。表表 4-1-5-2 自硬砂造型時(shí)砂起模斜度自硬砂造型時(shí)砂起模斜度測量面高度 mm 起模斜度 起模斜度 a/mm鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書1410 -40 205 1.640-100 055 1.64.1.6 最小鑄出孔零件上的孔、槽、臺階等是否鑄出，這應(yīng)從品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)角度等方面全面考慮。一般來說，較大的孔、槽等，應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和加工工時(shí)，同時(shí)還可以避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、槽，或者鑄件壁很厚，則不宜鑄出孔，直接依靠加工反而方便。根據(jù)鑄造手冊的規(guī)定，零件中最小孔為 40mm，并且在孔的位置在中間斜連接筋上，不易鑄出，因此最小鑄出孔 40mm，不鑄出。4.2 砂芯設(shè)計(jì)4.2.1 砂芯設(shè)計(jì)方案對于鉤型連桿此類鑄件，分析可知共五處需要出芯子。如圖 4-2-1-1 所示。 圖圖 4-2-1-1 砂芯位置示意圖砂芯位置示意圖4.2.2 砂芯形狀為了水平芯合箱準(zhǔn)確，根據(jù)砂芯的結(jié)構(gòu)，要在水平砂芯的兩側(cè)增加芯頭，如圖 4-2-2-1 所示。2 處1 處4 處5 處3 處鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書15圖圖 4-2-2-1 芯頭示意圖芯頭示意圖4.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道，主要由澆口杯、直澆道、橫澆道、和內(nèi)澆道 4 個(gè)部分組成。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否對鑄件質(zhì)量影響很大，大約 30%的鑄件廢品是由于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、合金種類、技術(shù)要求合理地設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)遵守以下原則：1） 、金屬液的充型過程中應(yīng)控制金屬液的流動方向和速度，盡可能使金屬液平穩(wěn)，連續(xù)地充滿型腔；2） 、在合適的時(shí)間內(nèi)充滿型腔，避免形成夾砂、冷隔、皺皮等缺陷，保證鑄件輪廓清晰、完整；3） 、調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強(qiáng)化鑄件的補(bǔ)縮、減少鑄造應(yīng)力，防止鑄件出現(xiàn)變形、裂紋等缺陷；4） 、澆注系統(tǒng)應(yīng)具備擋渣、溢渣、凈化金屬液的能力；5） 、澆注系統(tǒng)應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單、可靠、減少金屬液的消耗，且便于清理。4.3.1 澆注類型選擇（1）澆注形式：球鐵經(jīng)過球化、孕育處理后溫度下降很多，且易產(chǎn)生氧化。因此，鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書16其澆注系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)，即大流量地輸送鐵液和具有比灰鐵更好的阻渣作用。澆注系統(tǒng)必須保證金屬液平穩(wěn)、均勻地引人型腔中，避免沖壞鑄型和型芯，避免紊流，防止裹氣，造渣。球鐵采用轉(zhuǎn)包球化澆注快澆方式，金屬的溫度和流動性降低幅度小，易充滿型腔，并且能減小皮下氣孔的產(chǎn)生，充型期間對砂型上表面的熱作用時(shí)間短，可減少夾砂結(jié)疤類缺陷，對于球墨鑄鐵件，快澆可充分利用共晶膨脹消除縮孔、縮松缺陷。（2）封閉式澆注系統(tǒng)：封閉式澆注系統(tǒng)有良好的阻渣功能力，可防止金屬液卷入氣體，消耗金屬少，清理方便。采用封閉式澆注系統(tǒng)：F 內(nèi)：F 橫：F 直=1:1.2:1.4。（3）內(nèi)澆口位置：澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，可以分為頂注式、中注式、底注式、階梯注入式。頂注式澆注系統(tǒng)的充型能力強(qiáng)，有利于冒口的補(bǔ)縮，但對鑄型底部的沖擊較大，金屬液在充型過程中容易二次氧化；底注式澆注系統(tǒng)充型過程平穩(wěn)，金屬液不容易氧化，缺點(diǎn)是不利于頂部冒口的補(bǔ)縮，金屬液的充型能力相對較差；中間注入式澆注系統(tǒng)同時(shí)具有頂注式澆注系統(tǒng)和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；階梯式澆注系統(tǒng)具有充型能力強(qiáng)、充型平穩(wěn)、金屬液不易氧化、補(bǔ)縮能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，消耗的金屬液量多。根據(jù)本鑄件的特點(diǎn)，采用中注式。4.3.2 澆注時(shí)間的確定鉤型連桿零件鑄件單件重量為 300Kg。由于該件為一箱一件生產(chǎn)的砂型鑄造生產(chǎn)形式，依據(jù)工藝出品率參照單件批量生產(chǎn)。由于澆注時(shí)間對鑄件的影響很大，考慮到鑄件結(jié)構(gòu)、合金和鑄型等方面的影響，選擇快澆的方式澆注。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算澆注時(shí)間 nAG 其中 澆注時(shí)間； G鑄件或澆注金屬質(zhì)量；鑄件壁厚；、nPBA系數(shù)。式中系數(shù)據(jù)可查得：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書17本設(shè)計(jì)為一箱一件，鑄件的質(zhì)量為 300kg，取球墨鑄鐵 A 為 2.5，n 為 0.33 帶入得t=14.6s。4.3.3 澆口杯設(shè)計(jì)澆口杯作為金屬液的承接器皿，可以防止金屬液的飛濺和溢出，減小金屬液對鑄型的沖擊作用，以及防止熔煉過程中產(chǎn)生的熔渣、雜質(zhì)進(jìn)入到直澆道中。且可以利用澆口杯來提高金屬液的靜壓力，減小砂箱的尺寸。本次選用外置澆口杯，鑄件重量 300kg，參照表 5-3-1 池形澆口杯的形式，選擇A=320，B=200，l=110，H=155，H1=15，d=50，a=20,R=30,R1=25,H2=45。表表 5-3-1 池形澆口杯尺寸池形澆口杯尺寸澆口杯尺寸/mm編號鑄件重量/kgABlHH1d a R R1 H212006003202001101551550 20 30 25 45260010004502501301852060 25 40 25 654.3.4 阻流截面計(jì)算及澆道斷面積計(jì)算出內(nèi)澆道截面面積，再根據(jù)截面比的關(guān)系：=1：1.2：1.4，分內(nèi)橫直別計(jì)算澆注系統(tǒng)各截面面積。根據(jù) Osann 公式計(jì)算最小阻流面積：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書18pgHmS2/阻其中 m澆鑄金屬質(zhì)量； 金屬液密度； g重力加速度； ph阻流截面的平均計(jì)算壓力頭； 流量系數(shù)。鉤型連桿屬于中型鑄件，樹脂砂造型屬于濕型砂，故查表得鑄鐵件的 值為 0.42，根據(jù)奧贊公式計(jì)算可得：阻流截面積 S阻=19.3cm2，根據(jù)截面比關(guān)系，算得 A內(nèi)=19.3 cm2、A橫=23.16 cm2、A直=25.09 cm2。根據(jù)表經(jīng)驗(yàn)值選擇，本次設(shè)計(jì)選擇 5 個(gè)內(nèi)澆口，1個(gè)橫澆道，1 個(gè)直澆道。澆道各組元斷面圖表表 4-3-4-1 澆注系統(tǒng)組元斷面尺寸澆注系統(tǒng)組元斷面尺寸ab cA內(nèi)ab cA橫dA直3835113.8050385022.05725.5圖 4-3-4-2 各組元斷尺寸圖4.3.5 直澆道窩設(shè)計(jì)金屬液由于澆口窩的緩沖作用，縮短了拐彎處的紊流區(qū)高度，改變了金屬液在內(nèi)澆道的的流量分布。具體尺寸見圖4-3-5-1。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書19圖圖 4-3-5-1 直澆道窩直澆道窩5 冒口設(shè)計(jì)5.1 冒口種類及原理冒口是鑄型內(nèi)儲存金屬液的空腔，主要作用為鑄件及時(shí)補(bǔ)充金屬液，這樣可以防止縮孔、縮松等缺陷的出現(xiàn)，還可以起到排氣和阻渣的作用。冒口分類一般分為通用冒口和實(shí)用冒口兩大類，本次冒口采用實(shí)用冒口。冒口補(bǔ)縮的基本條件：1) 冒口凝固時(shí)間大于或等于鑄件凝固時(shí)間；2) 有足夠的金屬液補(bǔ)縮鑄件；3) 冒口和被補(bǔ)縮位置要有補(bǔ)縮通道。5.2 冒口位置和數(shù)量冒口在鑄件中的位置關(guān)系遵循以下原則：1) 冒口應(yīng)就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或者側(cè)旁；2) 冒口應(yīng)盡量設(shè)置在鑄件最高、最厚部位；3) 冒口不應(yīng)設(shè)在鑄件重要的、受力大的部位，以防組織粗大降低強(qiáng)度；4) 冒口位置不要選在鑄造應(yīng)力集中位置，應(yīng)注意減輕對鑄件的收縮阻礙，以免引起裂紋；5) 盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書206) 冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，零件外觀好；7) 不同高度上的冒口，應(yīng)用冷鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔開。由于本鑄件采用的是呋喃樹脂砂造型，砂型的剛度高，所以能夠抵制灰鑄鐵共晶膨脹的壓力，保證鑄型不發(fā)生塑性變形。為了充分利用灰鑄鐵的體積膨脹和砂型的剛度條件，本設(shè)計(jì)采用“控制壓力冒口”。澆注時(shí)利用冒口進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮，澆注結(jié)束后通過金屬液回填冒口釋放初期共晶膨脹的壓力，在冒口頸凝固后，利用部分共晶膨脹在鑄件內(nèi)部形成的內(nèi)壓力抵消鑄件的二次收縮缺陷，從而獲得既無塑性變形又無縮孔、縮松缺陷的高品質(zhì)鑄件。為了能夠?qū)﹁T件冒口設(shè)計(jì)合理，先對鑄件的幾個(gè)熱節(jié)圓處進(jìn)行分析，從下圖可以看出圖中熱節(jié)的分布的范圍，因此要加兩個(gè)冒口對鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。圖圖 5-2-1 熱節(jié)處熱節(jié)處冒口經(jīng)驗(yàn)公式：D=(1.23.5)T H=(1.22.5)D鑄件厚度 70mm，D 取 100mm，H 取 250mm。即冒口形狀如下圖所示鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書21圖圖 5-2-2 冒口冒口6 鑄造工藝圖由前文鑄造工藝參數(shù)選取以及吃砂量的確定，因?yàn)橐幌湟患a(chǎn)該鉤型連桿零件，可確定鑄造工藝排布圖，鉤型連桿零件的鑄造工藝圖如圖 6-1 零件鑄造工藝圖所示。圖圖 6-1 鉤型連桿鑄造工藝圖鉤型連桿鑄造工藝圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書227 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過程中使用的模具和裝置的總稱，鑄造工裝設(shè)計(jì)對于保證鑄件質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)效率，減輕勞動輕度起很大作用。設(shè)計(jì)工裝設(shè)備既要滿足工藝要求，又要便于加工制造。本節(jié)重點(diǎn)說明模板、砂箱、芯盒的設(shè)計(jì)。7.1 上下模板設(shè)計(jì)確定模板長寬為 1050mmX950mm。設(shè)計(jì)上下模板選擇類型和參數(shù)如下所示。圖圖 7-1-1 模底板壁厚、加強(qiáng)肋厚度及連接圓角半徑模底板壁厚、加強(qiáng)肋厚度及連接圓角半徑型板 =16,1=16,2=14, r=4圖圖 7-1-2 銷耳銷耳鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書23最終上模板圖如下圖所示圖圖 7-1-3 上模板上模板7.2 砂箱設(shè)計(jì)砂箱是鑄造車間造型所必需的工藝裝備，用于制造和運(yùn)輸砂型，砂箱結(jié)構(gòu)既要符合砂 型工藝的要求，又要符合車間的造型、運(yùn)輸設(shè)備的要求。因此，正確地設(shè)計(jì)砂箱的結(jié)構(gòu)和尺寸，對于保證鑄件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動強(qiáng)度，降低成本以及保證生產(chǎn)安全，都有重要的意義。在砂箱的設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下原則： 1) 砂箱應(yīng)滿足鑄件在生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)工藝要求； 2) 砂箱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度； 3) 砂箱定位裝置應(yīng)保證鑄件精度要求，并持久耐用； 4) 砂箱材料應(yīng)來源廣泛、價(jià)格低廉； 5） 尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)符合造型機(jī)、起重設(shè)備、烘干設(shè)備的要求； 6）對砂型有足夠的附著力，使用中不掉砂或塌箱，但又要便于落砂。按照以上原則，砂箱材料采用成本低、制造方便、強(qiáng)度與剛度均較高的鑄鐵。鉤型連桿零件的上砂箱內(nèi)框尺寸為 1050X950X350mm，下砂箱內(nèi)框尺寸為1050X950X350mm。設(shè)計(jì)砂箱適當(dāng)?shù)谋诤?，設(shè)計(jì)砂箱選擇如下：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書24圖圖 7-2-1 砂箱箱壁斷面尺寸砂箱箱壁斷面尺寸圖圖 7-2-2 定位銷尺寸和導(dǎo)向銷尺寸定位銷尺寸和導(dǎo)向銷尺寸表表 7-2-3 B 型定位套尺寸和導(dǎo)向套尺寸型定位套尺寸和導(dǎo)向套尺寸d30+ 0.0330D45+ 0.05+ 0.03D154D243D450h35h15e3c1.5 砂箱的零件圖 如圖 7-2-3 所示：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書25最終合箱圖如圖 7-2-4 所示圖圖 7-2-4 合箱圖合箱圖7.3 芯盒設(shè)計(jì)芯盒是用來形成鑄件內(nèi)腔的重要元素，是制芯的重要工具，對于砂芯的結(jié)構(gòu)尺寸和鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書26表面形狀影響很大，因此正確合理的設(shè)計(jì)芯盒很重要。根據(jù)工藝需求，砂芯采用的都是呋喃樹脂砂砂，鑄件批量生產(chǎn)，形狀復(fù)雜，使用的芯盒次數(shù)多，因此選用鋁制作芯盒，符合芯盒設(shè)計(jì)的原則。砂芯形狀圓柱形，分盒面為圓柱中心，芯盒內(nèi)腔尺寸=（零件尺寸工藝尺寸）（1+K） 。式中 K零件材料的鑄造收縮率；取收縮率為 1.0%，計(jì)算有工藝變化的尺寸為：小孔直徑 d=46（1+1.0%）=46.46mm 中部大孔直徑 D=87（1+1.0%）=87.87mm 其他表面為非加工表面，無工藝尺寸變化。為使筋板順利出模，設(shè)置起模斜度 =25，由于厚度較小，設(shè)為增減壁厚方式。底部大孔處設(shè)為 225。芯盒的鎖緊裝置，采用蝶形螺母。由于開分盒面的芯盒，為了保證砂芯外形與尺寸的精確必須設(shè)有定位裝置。而砂芯外形與尺寸的精確采用定位銷來進(jìn)行定位。定位銷的位于分盒面處，通過和夾緊裝置的配合來進(jìn)行使用，選用直徑 12 圓柱定位銷以及與之尺寸相配套的銷套。芯盒的零件圖如圖所示：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書278 總結(jié)總結(jié)對鉤型連桿的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，通過課上所學(xué)和課下去圖書館查閱了許多相關(guān)鑄造的書籍，并認(rèn)真仔細(xì)地研究鑄造工藝和注意事項(xiàng)。通過課程設(shè)計(jì)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，對我自己有了很大的提高，并對鑄造研究有了更加深入的了解，同時(shí)對自己所學(xué)的專業(yè)有了更大的興趣。此次課程設(shè)計(jì)，我對軟件制度應(yīng)用方面有了很大的提升，繪制鉤型連桿時(shí)，會有一些問題，通過自己研究和老師的指導(dǎo)，成功解決所遇道的問題。在鑄造工藝選擇過程中，我選用砂型鑄造是因?yàn)榱私馇蚰T鐵的鑄造性能適合鑄造，并且此鑄件厚壁，還有中型零件批量生產(chǎn)。分型面的選擇合理，鑄件為對稱圖形，易分型，選擇中間分型上下箱，鑄件外觀完整，澆注充分。從澆注系統(tǒng)方面，澆注平穩(wěn)，易充型，阻渣效果好，內(nèi)澆道易于清理。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)良和有可行性，可以在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書28致 謝在這次鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，得到了材料科學(xué)與工程學(xué)院李俊剛教授的具體指導(dǎo)，感謝老師的信心教導(dǎo)，對我自己有了很大的提高，并對鑄造研究有了更加深入的了解，同時(shí)對自己所學(xué)的專業(yè)有了更大的興趣。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書29參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 中國鑄造協(xié)會.鑄造工程師手冊(第三版) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.2 機(jī)械工程學(xué)會鑄造學(xué)會編.鑄造手冊（第 5 卷：鑄造工藝）（M）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.3 葉榮茂、吳維岡、高景燕.鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊（M）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1989.4 李日. 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)手冊.中國水利電出版社,2010 年 01 月第 1 版.5 范金輝，華勤.鑄造工程基礎(chǔ) M. 北京：北京大學(xué)出版社，2009.8.6 王再友，王澤華.鑄造工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用M.7 中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會，鑄造手冊 （第三版 第 2 卷：鑄鋼）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.8彭顯平， 機(jī)械工人熱加工2004 年第一 期淺談球墨鑄鐵廢品的控制9 湯酞則，周增文，吳安如， 材料成型工藝基礎(chǔ).長沙市華中印刷廠.中南大學(xué)出版社.2003 年 P1-P71.10 張亞男，李長明， 熱加工工藝2008 年第 37 卷第 23 期球化劑和澆注溫度對QT450-12 球鐵組織和性能的影響11 秦建林，陳品達(dá)，顧建明.工廠經(jīng)驗(yàn) 論文題目樹脂砂生產(chǎn)鑄鐵件的工藝設(shè)計(jì)P21-26.12 蔣云峰，張香杰，劉通， 鑄造技術(shù)2004/6 論文題目提高澆注溫度解決球墨鑄鐵皮下氣孔問題P458.13 萬學(xué)樣影響球墨鑄鐵(QT40-10)機(jī)械性能因素的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 中國知網(wǎng)。 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University學(xué)生姓名：關(guān)宇軒學(xué)生姓名：關(guān)宇軒學(xué)學(xué) 號：號：17080140213指導(dǎo)教師：李俊剛指導(dǎo)教師：李俊剛 教授教授鉤型連桿鑄造工藝課程設(shè)計(jì)鉤型連桿鑄造工藝課程設(shè)計(jì)20202020秋材料成型及控制工程專業(yè)秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)答辯鑄造工藝課程設(shè)計(jì)答辯目錄目錄佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明3 3 前言前言1 1 零件簡介零件簡介2 2 鑄造工藝參數(shù)確定鑄造工藝參數(shù)確定4 4鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)5 5 前言前言佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)由于連桿的綜合力學(xué)性能要求較高，故鑄造前對原材料進(jìn)行了必要的球化調(diào)質(zhì)處理，初步改善其材質(zhì)結(jié)構(gòu)?；赒T450的良好流動性，通過對零件整體結(jié)構(gòu)的分析，采用中間注入式封閉澆注系統(tǒng)的快澆模式，保證了其充型的完整性。通過對樹脂砂造型常見缺陷的比較，在提高澆注溫度的同時(shí)給砂型涂上了耐火涂料，降低了粘砂的概率，也減少了樹脂高溫分解氣體的產(chǎn)生，使鑄件表面光潔無氣孔，表面質(zhì)量要求高。針對鉤型連桿常見的報(bào)廢形式，在鑄件的高應(yīng)力區(qū)均勻的設(shè)計(jì)了四塊冷鐵，準(zhǔn)確的細(xì)化了局部晶粒組織，提高其總體綜合性能，增加其使用壽命。零件簡介零件簡介名稱：鉤型連桿名稱：鉤型連桿 材料：材料：QT450質(zhì)量：質(zhì)量：294kg 體積：體積：3.7105 cm外形尺寸：外形尺寸：664660292mm 批量：單件批量批量：單件批量 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)鉤型連桿零件分析可知，零件主要配合面為中心圓孔及圓孔兩側(cè)凸出部位；在中間肋部有兩個(gè)40加工孔，肋部為三角形，起到連接作用；中間為三個(gè)壁厚均勻（70mm）作用孔連接秤，起到連接兩側(cè)工作部位的作用，且在連接秤的一側(cè)有三個(gè)壁厚均勻的工作孔，別與下側(cè)連接秤分別鏈接；零件兩側(cè)，有兩個(gè)壁厚均勻（40mm）作用孔連接秤，起到連接兩側(cè)工作部位的作用。造型材料的選用造型材料的選用佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 澆注位置的選擇澆注位置的選擇方案一：水平放置，加工圓孔在上箱優(yōu)點(diǎn)：這種澆注位置鑄件大部分至于上砂型保證鑄件質(zhì)量充型平穩(wěn)，有利于順序凝固；缺點(diǎn)：上箱砂芯難以制造，并且將加工圓孔至于上表面，容易出現(xiàn)夾砂，結(jié)巴等缺陷。設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)澆注位置的選擇澆注位置的選擇方案二：水平放置，加工圓孔在下箱方案二：水平放置，加工圓孔在下箱優(yōu)點(diǎn)：這種澆注位置，重要加工部分在下方或側(cè)面，容易保證精度，優(yōu)點(diǎn)：這種澆注位置，重要加工部分在下方或側(cè)面，容易保證精度，能簡化砂芯，也方便起模。缺點(diǎn)：較方案一充型不是很平穩(wěn)。能簡化砂芯，也方便起模。缺點(diǎn)：較方案一充型不是很平穩(wěn)。設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)澆注位置的選擇澆注位置的選擇方案三：垂直放置方案三：垂直放置缺點(diǎn)：這種澆注位置鑄件放置較高，在充型過程中，金屬液的落差缺點(diǎn)：這種澆注位置鑄件放置較高，在充型過程中，金屬液的落差大，不利于平穩(wěn)充型，還有可能引起沖砂、卷氣等鑄造缺陷，無法大，不利于平穩(wěn)充型，還有可能引起沖砂、卷氣等鑄造缺陷，無法保證鑄件的澆注質(zhì)量。砂箱太高，砂芯也不好擺放，上下圓孔若采保證鑄件的澆注質(zhì)量。砂箱太高，砂芯也不好擺放，上下圓孔若采用懸臂砂芯也比較困難。用懸臂砂芯也比較困難。綜上分析上述優(yōu)缺點(diǎn)的對比，所以綜合考慮方案二為最優(yōu)澆注位置。綜上分析上述優(yōu)缺點(diǎn)的對比，所以綜合考慮方案二為最優(yōu)澆注位置。設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)分型面的選擇分型面的選擇方案一：本方案采用兩個(gè)分型面三箱造型，優(yōu)點(diǎn)減少砂芯，缺點(diǎn)分型面過多，容易錯(cuò)箱，并且分型面均在加工面，容易在加工面留有缺陷。方案二：本方案采用一個(gè)分型面，優(yōu)點(diǎn)減少分型面，避免錯(cuò)箱，并且分型面的減少，可以保證小孔加工面的質(zhì)量；缺點(diǎn)砂芯多，降低效率。通過對兩種分型方案優(yōu)缺點(diǎn)比較得出，方案一容易導(dǎo)致鑄件的精度降低甚至可能產(chǎn)生錯(cuò)箱，不利于鑄件的生產(chǎn)。方案二雖然使用砂芯降低了生產(chǎn)效率但可以通過合理的設(shè)置模板，提高生產(chǎn)效率，且雖然要制作砂芯但砂芯的結(jié)構(gòu)較為簡單。所以從鑄件生產(chǎn)效率及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等多方面因素綜合考慮，選擇方案二。鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)1.鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差等級CT12,查表得，鑄件最大尺寸為660mm，所以鑄件公差尺寸不應(yīng)超過11mm。2.鑄件質(zhì)量公差鑄件質(zhì)量公差依據(jù) GB/T113511989，以標(biāo)準(zhǔn)樣品的實(shí)稱重量作為公稱重量，按照圖所給的294Kg 作為公稱重量，確定鑄件的重量公差不超過12%。鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 3.鑄件的加工余量鑄件的加工余量鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)4.鑄造收縮率鑄造收縮率根據(jù)：起模斜度起模斜度佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 為了使模樣(或芯)易于從砂型(或芯盒)中取出(砂型鑄造)，或者從鑄型中取出鑄件(金屬型鑄造)，鑄件垂直分型面的表面要留有起模斜度(也稱拔模斜度)。這個(gè)設(shè)計(jì)采取增加鑄件壁厚。選擇斜度取斜度=055 a=1.6mm。最小鑄出孔最小鑄出孔佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)零件上的孔、槽、臺階等是否鑄出，這應(yīng)從品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)角度等方面全面考慮。一般來說，較大的孔、槽等，應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和加工工時(shí)，同時(shí)還可以避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、槽，或者鑄件壁很厚，則不宜鑄出孔，直接依靠加工反而方便。根據(jù)鑄造手冊的規(guī)定，零件中最小孔為40mm，并且在孔的位置在中間斜連接筋上，不易鑄出，因此最小鑄出孔40mm，不鑄出。砂芯設(shè)計(jì)方案砂芯設(shè)計(jì)方案佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)對于鉤型連桿此類鑄件，分析可知共五處需要出芯子。對于鉤型連桿此類鑄件，分析可知共五處需要出芯子。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)澆注形式：球鐵經(jīng)過球化、孕育處理后溫度下降很多，且易產(chǎn)生氧化。因此，其澆注系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)，即大流量地輸送鐵液和具有比灰鐵更好的阻渣作用。澆注系統(tǒng)必須保證金屬液平穩(wěn)、均勻地引人型腔中，避免沖壞鑄型和型芯，避免紊流，防止裹氣，造渣。球鐵采用轉(zhuǎn)包球化澆注快澆方式，金屬的溫度和流動性降低幅度小，易充滿型腔，并且能減小皮下氣孔的產(chǎn)生，充型期間對砂型上表面的熱作用時(shí)間短，可減少夾砂結(jié)疤類缺陷，對于球墨鑄鐵件，快澆可充分利用共晶膨脹消除縮孔、縮松缺陷。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)封閉式澆注系統(tǒng)：封閉式澆注系統(tǒng)有良好的阻渣功能力，可防止金屬液卷入氣體，消耗金屬少，清理方便。采用封閉式澆注系統(tǒng)：F內(nèi)：F橫：F直=1:1.2:1.4。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)內(nèi)澆口位置：澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，可以分為頂注式、中注式、底注式、階梯注入式。頂注式澆注系統(tǒng)的充型能力強(qiáng)，有利于冒口的補(bǔ)縮，但對鑄型底部的沖擊較大，金屬液在充型過程中容易二次氧化；底注式澆注系統(tǒng)充型過程平穩(wěn)，金屬液不容易氧化，缺點(diǎn)是不利于頂部冒口的補(bǔ)縮，金屬液的充型能力相對較差；中間注入式澆注系統(tǒng)同時(shí)具有頂注式澆注系統(tǒng)和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；階梯式澆注系統(tǒng)具有充型能力強(qiáng)、充型平穩(wěn)、金屬液不易氧化、補(bǔ)縮能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，消耗的金屬液量多。根據(jù)本鑄件的特點(diǎn)，采用中注式。澆注時(shí)間的確定澆注時(shí)間的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 直澆道窩設(shè)計(jì)直澆道窩設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 金屬液由于澆口窩的緩沖作用，縮短了拐彎處的紊流區(qū)高度，改變了金屬液在內(nèi)澆道的的流量分布。具體尺寸見圖 冒口種類及原理冒口種類及原理佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 冒口是鑄型內(nèi)儲存金屬液的空腔，主要作用為鑄件及時(shí)補(bǔ)充金屬液，這樣可以防止縮孔、縮松等缺陷的出現(xiàn)，還可以起到排氣和阻渣的作用。冒口分類一般分為通用冒口和實(shí)用冒口兩大類，本次冒口采用實(shí)用冒口。冒口補(bǔ)縮的基本條件：1)冒口凝固時(shí)間大于或等于鑄件凝固時(shí)間；2)有足夠的金屬液補(bǔ)縮鑄件；3)冒口和被補(bǔ)縮位置要有補(bǔ)縮通道。冒口位置和數(shù)量冒口位置和數(shù)量佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)由于本鑄件采用的是呋喃樹脂砂造型，砂型的剛度高，所以能夠抵制灰鑄鐵共晶膨脹的壓力，保證鑄型不發(fā)生塑性變形。為了充分利用灰鑄鐵的體積膨脹和砂型的剛度條件，本設(shè)計(jì)采用“控制壓力冒口”。澆注時(shí)利用冒口進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮，澆注結(jié)束后通過金屬液回填冒口釋放初期共晶膨脹的壓力，在冒口頸凝固后，利用部分共晶膨脹在鑄件內(nèi)部形成的內(nèi)壓力抵消鑄件的二次收縮缺陷，從而獲得既無塑性變形又無縮孔、縮松缺陷的高品質(zhì)鑄件。冒口位置和數(shù)量冒口位置和數(shù)量佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)冒口經(jīng)驗(yàn)公式：冒口經(jīng)驗(yàn)公式：D=(1.23.5)T H=(1.22.5)D鑄件厚度鑄件厚度70mm，D取取100mm，H取取250mm。即冒口形狀如下圖所示即冒口形狀如下圖所示鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)鑄造工藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過程中使用的模具和裝置的總稱，鑄造工裝設(shè)計(jì)對于保證鑄件質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)效率，減輕勞動輕度起很大作用。設(shè)計(jì)工裝設(shè)備既要滿足工藝要求，又要便于加工制造。上下模板設(shè)計(jì)上下模板設(shè)計(jì)確定模板長寬為1050mmX950mm。設(shè)計(jì)上下模板選擇類型和參數(shù)如下所示型板型板=161=162=14,r=4鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 最終上模板如圖所示最終上模板如圖所示鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)砂箱設(shè)計(jì)砂箱設(shè)計(jì)砂箱是鑄造車間造型所必需的工藝裝備，用于制造和運(yùn)輸砂型，砂箱結(jié)構(gòu)既要符合砂 型工藝的要求，又要符合車間的造型、運(yùn)輸設(shè)備的要求。因此，正確地設(shè)計(jì)砂箱的結(jié)構(gòu)和尺寸，對于保證鑄件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動強(qiáng)度，降低成本以及保證生產(chǎn)安全，都有重要的意義。在砂箱的設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下原則：1)砂箱應(yīng)滿足鑄件在生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)工藝要求；2)砂箱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度；3)砂箱定位裝置應(yīng)保證鑄件精度要求，并持久耐用；4)砂箱材料應(yīng)來源廣泛、價(jià)格低廉；5）尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)符合造型機(jī)、起重設(shè)備、烘干設(shè)備的要求；6）對砂型有足夠的附著力，使用中不掉砂或塌箱，但又要便于落砂。鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)按照以上原則，砂箱材料采用成本低、制造方便、強(qiáng)度與剛度均較高按照以上原則，砂箱材料采用成本低、制造方便、強(qiáng)度與剛度均較高的鑄鐵。鉤型連桿零件的上砂箱內(nèi)框尺寸為的鑄鐵。鉤型連桿零件的上砂箱內(nèi)框尺寸為1050X950X350mm，下砂，下砂箱內(nèi)框尺寸為箱內(nèi)框尺寸為1050X950X350mm。合箱圖合箱圖總結(jié)總結(jié)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)對鉤型連桿的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，通過課上所學(xué)和課下去圖書館查閱了許多相關(guān)鑄造的書籍，并認(rèn)真仔細(xì)地研究鑄造工藝和注意事項(xiàng)。通過課程設(shè)計(jì)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，對我自己有了很大的提高，并對鑄造研究有了更加深入的了解，同時(shí)對自己所學(xué)的專業(yè)有了更大的興趣。此次課程設(shè)計(jì)，我對軟件制度應(yīng)用方面有了很大的提升，繪制鉤型連桿時(shí)，會有一些問題，通過自己研究和老師的指導(dǎo)，成功解決所遇道的問題。在鑄造工藝選擇過程中，我選用砂型鑄造是因?yàn)榱私馇蚰T鐵的鑄造性能適合鑄造，并且此鑄件厚壁，還有中型零件批量生產(chǎn)。分型面的選擇合理，鑄件為對稱圖形，易分型，選擇中間分型上下箱，鑄件外觀完整，澆注充分。從澆注系統(tǒng)方面，澆注平穩(wěn)，易充型，阻渣效果好，內(nèi)澆道易于清理。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)良和有可行性，可以在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University