鉤型連桿鑄造工藝設計

鉤型連桿鑄造工藝設計,連桿,鑄造,工藝,設計 佳木斯大學佳木斯大學Jiamusi University學生姓名：關宇軒學生姓名：關宇軒學學 號：號：17080140213指導教師：李俊剛指導教師：李俊剛 教授教授鉤型連桿鑄造工藝課程設計鉤型連桿鑄造工藝課程設計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)鑄造工藝課程設計答辯鑄造工藝課程設計答辯目錄目錄佳木斯大學佳木斯大學 設計說明設計說明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鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計5 5 前言前言佳木斯大學佳木斯大學由于連桿的綜合力學性能要求較高，故鑄造前對原材料進行了必要的球化調(diào)質處理，初步改善其材質結構?；赒T450的良好流動性，通過對零件整體結構的分析，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，表面質量要求高。針對鉤型連桿常見的報廢形式，在鑄件的高應力區(qū)均勻的設計了四塊冷鐵，準確的細化了局部晶粒組織，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質量：質量：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 零件結構特點分析零件結構特點分析佳木斯大學佳木斯大學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凸出部位；在中間肋部有兩個40加工孔，肋部為三角形，起到連接作用；中間為三個壁厚均勻（70mm）作用孔連接秤，起到連接兩側工作部位的作用，且在連接秤的一側有三個壁厚均勻的工作孔，別與下側連接秤分別鏈接；零件兩側，有兩個壁厚均勻（40mm）作用孔連接秤，起到連接兩側工作部位的作用。造型材料的選用造型材料的選用佳木斯大學佳木斯大學設計說明設計說明佳木斯大學佳木斯大學 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：這種澆注位置鑄件大部分至于上砂型保證鑄件質量充型平穩(wěn)，有利于順序凝固；缺點：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，結巴等缺陷。設計說明設計說明佳木斯大學佳木斯大學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：這種澆注位置，重要加工部分在下方或側面，容易保證精度，優(yōu)點：這種澆注位置，重要加工部分在下方或側面，容易保證精度，能簡化砂芯，也方便起模。缺點：較方案一充型不是很平穩(wěn)。能簡化砂芯，也方便起模。缺點：較方案一充型不是很平穩(wěn)。設計說明設計說明佳木斯大學佳木斯大學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：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：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)缺點的對比，所以綜合考慮方案二為最優(yōu)澆注位置。設計說明設計說明佳木斯大學佳木斯大學分型面的選擇分型面的選擇方案一：本方案采用兩個分型面三箱造型，優(yōu)點減少砂芯，缺點分型面過多，容易錯箱，并且分型面均在加工面，容易在加工面留有缺陷。方案二：本方案采用一個分型面，優(yōu)點減少分型面，避免錯箱，并且分型面的減少，可以保證小孔加工面的質量；缺點砂芯多，降低效率。通過對兩種分型方案優(yōu)缺點比較得出，方案一容易導致鑄件的精度降低甚至可能產(chǎn)生錯箱，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置模板，提高生產(chǎn)效率，且雖然要制作砂芯但砂芯的結構較為簡單。所以從鑄件生產(chǎn)效率及生產(chǎn)的經(jīng)濟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)的確定佳木斯大學佳木斯大學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超過11mm。2.鑄件質量公差鑄件質量公差依據(jù) GB/T113511989，以標準樣品的實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)的確定佳木斯大學佳木斯大學 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)的確定佳木斯大學佳木斯大學 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學佳木斯大學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佳木斯大學 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)。這個設計采取增加鑄件壁厚。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佳木斯大學零件上的孔、槽、臺階等是否鑄出，這應從品質及經(jīng)濟角度等方面全面考慮。一般來說，較大的孔、槽等，應鑄出來，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的熱節(jié)，提高鑄件質量。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。砂芯設計方案砂芯設計方案佳木斯大學佳木斯大學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)設計澆注系統(tǒng)設計佳木斯大學佳木斯大學澆注形式：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)有兩個特點，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間短，可減少夾砂結疤類缺陷，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)設計方案澆注系統(tǒng)設計方案佳木斯大學佳木斯大學封閉式澆注系統(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)設計方案澆注系統(tǒng)設計方案佳木斯大學佳木斯大學內(nèi)澆口位置：澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設置位置，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，有利于冒口的補縮，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，缺點是不利于頂部冒口的補縮，金屬液的充型能力相對較差；中間注入式澆注系統(tǒng)同時具有頂注式澆注系統(tǒng)和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點；階梯式澆注系統(tǒng)具有充型能力強、充型平穩(wěn)、金屬液不易氧化、補縮能力強的優(yōu)點，但其缺點是結構較復雜，消耗的金屬液量多。根據(jù)本鑄件的特點，采用中注式。澆注時間的確定澆注時間的確定佳木斯大學佳木斯大學 直澆道窩設計直澆道窩設計佳木斯大學佳木斯大學 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佳木斯大學 冒口是鑄型內(nèi)儲存金屬液的空腔，主要作用為鑄件及時補充金屬液，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用冒口兩大類，本次冒口采用實用冒口。冒口補縮的基本條件：1)冒口凝固時間大于或等于鑄件凝固時間；2)有足夠的金屬液補縮鑄件；3)冒口和被補縮位置要有補縮通道。冒口位置和數(shù)量冒口位置和數(shù)量佳木斯大學佳木斯大學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，本設計采用“控制壓力冒口”。澆注時利用冒口進行液態(tài)補縮，澆注結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、縮松缺陷的高品質鑄件。冒口位置和數(shù)量冒口位置和數(shù)量佳木斯大學佳木斯大學冒口經(jīng)驗公式：冒口經(jīng)驗公式：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計鑄造工藝裝備設計佳木斯大學佳木斯大學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，鑄造工裝設計對于保證鑄件質量，提高勞動生產(chǎn)效率，減輕勞動輕度起很大作用。設計工裝設備既要滿足工藝要求，又要便于加工制造。上下模板設計上下模板設計確定模板長寬為1050mmX950mm。設計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鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計佳木斯大學佳木斯大學 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計鑄造工藝裝備設計佳木斯大學佳木斯大學砂箱設計砂箱設計砂箱是鑄造車間造型所必需的工藝裝備，用于制造和運輸砂型，砂箱結構既要符合砂 型工藝的要求，又要符合車間的造型、運輸設備的要求。因此，正確地設計砂箱的結構和尺寸，對于保證鑄件的質量，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動強度，降低成本以及保證生產(chǎn)安全，都有重要的意義。在砂箱的設計中，應遵循以下原則：1)砂箱應滿足鑄件在生產(chǎn)過程中的各項工藝要求；2)砂箱應有足夠的強度和剛度；3)砂箱定位裝置應保證鑄件精度要求，并持久耐用；4)砂箱材料應來源廣泛、價格低廉；5）尺寸和結構應符合造型機、起重設備、烘干設備的要求；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。鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計佳木斯大學佳木斯大學按照以上原則，砂箱材料采用成本低、制造方便、強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。合箱圖合箱圖總結總結佳木斯大學佳木斯大學對鉤型連桿的鑄造工藝課程設計中，通過課上所學和課下去圖書館查閱了許多相關鑄造的書籍，并認真仔細地研究鑄造工藝和注意事項。通過課程設計這段時間的學習，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，同時對自己所學的專業(yè)有了更大的興趣。此次課程設計，我對軟件制度應用方面有了很大的提升，繪制鉤型連桿時，會有一些問題，通過自己研究和老師的指導，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為了解球墨鑄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)設計優(yōu)良和有可行性，可以在實際生產(chǎn)中應用。佳木斯大學佳木斯大學 佳木斯大學佳木斯大學Jiamusi University