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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)：
[1]吳宗澤，羅圣國.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》[M].3版.北京：高等教育出版社
[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
8
切削加工工藝卡
機(jī)械加工工藝卡
零件名稱
法蘭盤
材料
Q275
每料件數(shù)
1
每臺件數(shù)
1
序號
工序名稱
工序簡述
工序簡圖
設(shè)備
刀具及量具
裝夾方式
定位基準(zhǔn)
1
粗車
夾毛坯大端外圓，粗車內(nèi)孔至φ40，粗車端面，見平即可，車小端外圓至長
臥式車床CA6140
60°彎刀、游標(biāo)卡尺
三爪卡盤
毛坯大外圓
2
粗車
掉頭，夾毛坯小端外圓，車另一端面，見平即可，車大端外圓至
臥式車床CA6140
60°彎刀、游標(biāo)卡尺
三爪卡盤
毛坯小外圓
3
熱處理
淬火60-62HRC
4
半精車
半精車小端端面與留0.5mm磨量，同時(shí)車內(nèi)孔至留0.5mm內(nèi)圓磨量
臥式車床CA6140
YT130刀
游標(biāo)卡尺
三爪卡盤
毛坯大外圓
5
半精車
掉頭，半精車大端端面Φ130mm并車出長度3mm的的臺階留出0.5mm的外圓磨量，倒角
臥式車床CA6140
YT130刀
游標(biāo)卡尺
三爪卡盤、
毛坯小外圓
6
精車
精車端面，車出溝槽，倒角
臥式車床CA6140
YT130刀
游標(biāo)卡尺
三爪卡盤
毛坯小外圓
7
精車
精車內(nèi)圓，倒角
臥式車床CA6140
YT130刀
游標(biāo)卡尺
三爪卡盤
大外圓
8
鉆
鉆兩側(cè)孔，鉆出沉頭孔小端，然后鉆出大端至深度6mm
鉆床Z5160
麻花鉆頭
虎鉗
大外圓
9
鉆
鉆徑向孔攻螺紋M6
鉆床Z5160
麻花鉆頭
絲錐
虎鉗
端面
10
半精磨
磨小外圓與內(nèi)孔
M1432A型萬能外圓磨床
砂輪
頂尖
中心架
大外圓
11
精磨
磨內(nèi)孔至，小外圓至
M1432A型萬能外圓磨床
砂輪
頂尖
中心架
大外圓
12
檢驗(yàn)
切削工藝設(shè)計(jì)說明書
課程名稱：切削工藝課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目：法蘭盤
目錄
零件技術(shù)條件分析································2
零件結(jié)構(gòu)工藝性分析······························2
機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)································2
零件表面加工方法選擇····························2
選擇定位基準(zhǔn)·································2
制定工藝路線·································3
確定機(jī)械加工余量······························7
參考文獻(xiàn)········································10
零件技術(shù)條件分析
1） 法蘭盤本身精度：
粗糙度轉(zhuǎn)換▽3=Ra12.5 ▽4=Ra6.3 ▽6=Ra1.6 ▽7=Ra0.8
外圓φ130尺寸公差等級IT10，表面粗糙度Ra為6.3μm，尺寸公差等級為IT6，表面粗糙度Ra為1.6μm，內(nèi)孔尺寸公差等級IT7，表面粗糙度Ra為0.8μm，的小端外圓尺寸公差等級IT6，表面粗糙度Ra為0.8μm，沉頭孔表面粗糙度Ra為12.5μm
2）位置精度，外圓相對于內(nèi)孔軸線的同軸度為0.02，兩端面相對于內(nèi)孔軸線的垂直度要求為0.02，相對于內(nèi)孔軸線的同軸度為0.02。
3）加工此零件時(shí)，應(yīng)盡量統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，減少裝夾次數(shù)，這樣有利于保證零件的加
工精度。
零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
此法蘭盤是由回轉(zhuǎn)面和平面組成，由零件圖可知，該零件結(jié)構(gòu)較為簡單，但零件精度要求高，零件選用材料Q275，該材料用于強(qiáng)度要求不高的一般鍛件，有良好的減振性，鍛造性能好。對法蘭盤的基本要求是高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性和回轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，因而安排法蘭盤加工過程應(yīng)考慮到這些特點(diǎn)。
機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)
1、 零件表面加工方法的選擇
既要保證零件的加工質(zhì)量，又要使加工成本最低，是選擇加工方法的基本原則。在分析研究零件圖的基礎(chǔ)上，選擇各表面的加工方法時(shí)，一般先選擇零件上精度要求最高的表面加工方法，這通常是指該表面的終加工方法。
該零件是法蘭盤，單件生產(chǎn)。由于此零件較為簡單，但精度要求較高，為保證加工精度和表面粗糙度的要求，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，由于該法蘭盤是由回轉(zhuǎn)面和平面組成，根據(jù)具體需要初步確定的加工方法有車、鉆、磨等。
2、選擇定位基準(zhǔn)
粗基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)選擇粗基準(zhǔn)的基本原則，保證相互位置要求原則需保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)，對于此法蘭盤零件，為使壁厚均勻，選擇外圓表面作為定位基準(zhǔn)
用三爪卡盤裝夾的外圓，以的外圓為基準(zhǔn)車外圓的外圓及內(nèi)孔，掉頭，重新裝夾的外圓，以的外圓為粗基準(zhǔn)加工的外圓與的外圓
精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
3、 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用性的機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
擬定加工順序：按照零件表面加工順序原則（先基準(zhǔn)面后其他、先粗厚精、先主后次、先面后孔）確定
工序 1 粗車 夾毛坯大端外圓，粗車內(nèi)孔至尺寸，粗車端面，見平即可，車小端外圓至長
工序 2 粗車 掉頭，夾毛坯小端外圓，車另一端面，見平即可，車大端外圓至
工序 3 熱處理 淬火60-62HRC
工序 4 半精車 半精車小端端面與留0.5mm磨量，同時(shí)車內(nèi)孔至Φ41.5mm留0.5mm內(nèi)圓磨量
工序 5 半精車 掉頭，半精車大端端面Φ130mm并車出長度3mm的的臺階留出0.5mm的外圓磨量，倒角
工序 6 精車 精車端面，車出溝槽，倒角
工序 7 精車 精車內(nèi)圓，倒角
工序 8 鉆 鉆兩側(cè)孔，鉆出沉頭孔小端，然后鉆出大端至深度6mm
工序9 鉆徑向孔攻螺紋M6
工序 10 半精磨 磨小外圓與內(nèi)孔
工序 11 精磨 磨內(nèi)孔至，小外圓至
工序 12 檢驗(yàn)
所用的設(shè)備有：CA6140、搖臂鉆床Z5160、清洗機(jī)、檢驗(yàn)臺、M1432A型萬能外圓磨床。
夾具有：三爪卡盤、虎鉗、鉆直孔專用夾具、磨床專用夾具。
刀具有：90度車刀、φ7、φ12、φ6、鉆頭、砂輪、切斷刀、絲錐。
量具有：千分尺、游標(biāo)卡尺、專用卡規(guī)、專用通規(guī)、止規(guī)。
選擇適當(dāng)熱處理及位置：為改善材料的力學(xué)物理性質(zhì)，選擇淬火，安排在粗加工之后精加工之前進(jìn)行。
4、 確定機(jī)械加工余量
機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
1）按照《工藝手冊》表6-28，鍛件重量為3.03kg，毛坯端面的單邊加工余量為2.0～3.0，取Z=3.0mm，鍛件的公差按照表6-28，材質(zhì)系數(shù)取，復(fù)雜系數(shù)取
2）半精車余量：單邊為0.75mm（見《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》中表11-27）本工序的加工公差為0.1mm；
3）粗車余量：粗車的公差余量（單邊）為Z=3.0-0.2-0.8=2mm；
粗車公差：現(xiàn)在規(guī)定本工步（粗車）的加工精度為IT11級，因此，可以知道本工序的加工公差為0.5mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)就是含義上的加工余量，實(shí)際上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；
“法蘭盤”零件材料為Q275，毛坯重量約為3.03kg，生產(chǎn)類型為小量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下：
1. 外圓表面
此外圓表面為IT10級，參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及偏差
磨外圓
0.5
130
0
半精車外圓
1.5
130.5
0.1
粗車外圓
5
132
0.5
毛坯
7
137
4.0
2. 外圓
此表面粗糙度Ra為1.6參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及偏差
精車外圓
1.5
70
0.019
半精車外圓
5.5
71.5
0.2
粗車外圓
60
77
0.6
毛坯
67
137
4.0
3．外圓面
此外圓面表面粗糙度Ra為0.8，加工精度等級為IT6參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精磨外圓
0.5
55
0.019
半精車外圓
1.5
55.5
0.1
粗車
2
57
1.0
毛坯
7
62
4.0
4．內(nèi)孔
此孔面表面粗糙度Ra為0.8，加工精度等級為IT7參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
粗磨
0.5
40
0.025
半精車
1.5
41.5
0.05
粗車
8
40
0.3
毛坯
10
32
8
5.毛坯兩端面
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
半精車
2
45
45
粗車
4
47
1.0
毛坯
6
51
4.0
7. 大外圓兩側(cè)端面
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
半精車
2
15
15
粗車
4
17
1.0
毛坯
6
21
4.0
參考文獻(xiàn)
（1）劉友和主編 《金工工藝設(shè)計(jì)》 華南理工大學(xué)出版社
（2）《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社
（4）《機(jī)械加工工藝手冊》 北京出版社
(5)《機(jī)械加工工藝學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》
(6) 《機(jī)械制圖》
（7)《金屬工藝學(xué)實(shí)習(xí)教材》
（8）陳家芳主編《實(shí)用金屬切削加工工藝手冊》，上海科學(xué)技術(shù)出版社。
（9）李旦，邵東向，王杰等著《機(jī)床專用夾具圖冊》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。
（10）趙家齊主編《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，機(jī)械工業(yè)出版社。
（11）葉偉昌主編《機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊》，機(jī)械工業(yè)出版社
11