ZG45輻板鑄造工藝設計課程設計

1、攀枝花學院課程設計攀枝花學院學生課程設計（論文）題 目： 輻板（3）鑄造工藝設計 學生姓名： 曾強 學 號： 201111102076所在院(系)： 材料工程學院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 2011級鑄造班 指 導 教 師： 周洪 職稱： 2014年 11 月 11 日攀枝花學院教務處制1摘要為了獲得ZG45輻板鑄造的合理鑄造工藝設計方案，初步設計了ZG45輻板的鑄造工藝方案，聽過PROCAST進行模擬仿真，根據(jù)模擬結(jié)果，對其進行分析，鑄造工藝方案的合理性。結(jié)果表明：45輻板的澆注系統(tǒng)采用底注式；澆口比為S內(nèi)：橫：直=1.0:0.8:1.2；冒口為標準腰型暗冒口，個數(shù)為2個。這樣

2、的鑄造工藝方案對于ZG45輻板來說是合理的。關鍵詞 輻板，鑄造工藝設計，PROCAST 目錄摘要I1 鑄件鑄造性能與結(jié)構(gòu)特點22 鑄造工藝設計32.1鑄件結(jié)構(gòu)鑄造工藝性分析32.2鑄造方法的選擇32.3澆注位置及分型面的選擇42.4工藝參數(shù)設計52.4.1機械加工余量52.4.2鑄件線收縮率62.4.3起模斜度62.4.4最小鑄出孔62.5澆冒系統(tǒng)設計72.5.1澆注系統(tǒng)尺寸設計72.5.2冒口設計82.6鑄造工藝圖93 結(jié)論10參考文獻111 鑄件鑄造性能與結(jié)構(gòu)特點該輻板鑄件基本尺寸規(guī)格為590 mm ×220mm ×140mm，利用Pro/E可畫出其三維視圖如下。然后利

3、用體積工具測出體積，把體積與ZG45的密度7.8g/cm3相乘，得到零件的質(zhì)量為49.4Kg，屬于中小型零件。該鑄件結(jié)構(gòu)簡單,壁厚比較均勻,要求鑄件不得有氣孔、夾砂等缺陷。在鑄造過程中很容易出現(xiàn)夾砂、氣孔、縮松等缺陷,因此在確定鑄造工藝的時候必須要多方面考慮，并利用鑄造模擬軟件進行鑄造過程分析,可以評價工藝的可行性。 圖1-12 鑄造工藝設計2.1鑄件結(jié)構(gòu)鑄造工藝性分析技術(shù)要求：1）該鋼件在鑄造加工，鑄件不得有氣孔、夾砂等鑄造缺陷2）未注明倒角為2×45°其結(jié)構(gòu)如下圖： 圖2-12.2鑄造方法的選擇采用砂型鑄造方法來進行，選用水玻璃砂來造型和制芯。水玻璃砂有以下特點：水玻璃

4、的原材料資源豐富、價格便宜；水玻璃砂在混制、造型澆注和落砂過程中不析出有毒氣體，也無黑色污染，是一種較好的清潔造型、制芯的型砂粘結(jié)劑；型砂不含氮、硫、磷，在高溫下呈現(xiàn)一定的塑性，比較適用于澆注鑄鋼件和大型鑄鐵件。目前在我國鑄造生產(chǎn)中得到應用的水玻璃砂工藝按其硬化方法可普遍分為如下四種：干燥法、CO2法、酯硬化法和VRH-CO2法。但CO2法主要有以下缺點：CO2硬化水玻璃砂強度低，導致水玻璃加入質(zhì)量分數(shù)高達8.0%以上，澆注后型砂、芯砂潰散性很差，鑄造清砂非常困難。CO2硬化時水玻璃砂易于過吹，而且硬化的水玻璃砂存放過程容易吸濕，表面形成白霜和粉化，表面安定性明顯下降。水玻璃砂舊砂生成非常困難

5、，我國基本上不會用，增加了新砂用量，也造成了環(huán)境污染。由于上述問題，水玻璃砂應用受阻，特別是20世紀70年代呋喃樹脂砂的開發(fā)成功，使CO2硬化水玻璃砂受到?jīng)_擊而迅速萎縮。但是，樹脂的價格高，也存在環(huán)保問題，又迫使人們重新對水玻璃基本組成的深入研究，發(fā)現(xiàn)新制備的水玻璃是一種真溶液，在它存放過程中，硅酸分子產(chǎn)生縮聚反應而形成大分子結(jié)構(gòu)，導致水玻璃粘結(jié)性能下降，即被稱之為“老化”現(xiàn)象。若對已老化水玻璃給予能量。消除其老化現(xiàn)象，那么它的粘結(jié)強度可提高20%30%。同時，采用液體有機酯取代CO2氣體，又可使水玻璃砂的強度提高30%以上。由于上述兩項有效措施的應用，使其水玻璃加入質(zhì)量分數(shù)可降低到3.5%以

6、下，明顯改善了它的潰散性，使其舊砂再生回用成為可能。采用手工造型中的砂箱造型，采用兩箱造型。輻板的通孔只需要鑄造出來的，因此必須制作一個芯子。對于一箱一件的鑄造工藝來說，我們可以采用手工制芯的芯盒制芯方法。該方法的主要特點是，用芯盒內(nèi)的表面形成的砂芯的形狀，砂芯尺寸精確，可制造小而復雜的砂芯。2.3澆注位置及分型面的選擇根據(jù)對合金凝固理論的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗，確定澆注位置時應考慮一下原則：1) 鑄件的重要部分應盡量置于下部2) 重要加工面應朝下或呈直立狀態(tài)3) 使鑄件的大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤類缺陷4) 應保證鑄件能充滿5) 應有利于鑄件的補縮6) 避免用吊砂、吊芯或懸臂示砂芯，便于下芯、合箱及檢

7、驗7) 應使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致分型面的確定原則如下所示：1) 盡可能使鑄件的全部或大部分放在同一箱內(nèi)，以減少因錯型造成的尺寸偏差2) 應盡可能把鑄件的加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，以減少加工定位的尺寸偏差3) 要盡量減少分型面的數(shù)量。在機器造型中，一般采用一個分型面。4) 在機器造型中，選擇分型面時，應盡量避免使用活塊，必要時用砂芯代替活塊5) 應盡量減少芯砂的數(shù)量6) 應盡量使分型面為平面，必要時也可不做成平面7) 為方便起模，分型面應選在鑄件的最大截面處。對于較高的鑄件，盡量不使鑄件在一箱內(nèi)8) 在考慮造型、澆注、制芯的基礎上，分型面的選擇還應有利于清理9) 選擇

8、分型面時應考慮到造型方法在考慮到輻板是承受壓力的部件，所以對鑄件質(zhì)量要求很高，并需要大批量生產(chǎn)，在大批大量生產(chǎn)時，則應采用造型、合箱、澆注和冷卻位置相一致的臥澆臥冷方案。所以澆注位置及分型面選擇為如下圖所示：上下 圖2.22.4工藝參數(shù)設計2.4.1機械加工余量輻板的材質(zhì)是ZG45，要求的機械加工余量等級為H，最大輪廓尺寸為590mm，經(jīng)資料2可得機械加工余量為6mm。2.4.2鑄件線收縮率鑄件的線收縮率又稱鑄件收縮率或鑄造收縮率，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)時的溫度）冷卻到室溫是的相對線收縮量，以模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表：鑄件收縮率（%

9、）  模樣長度（mm）  鑄件長度（mm）查資料2可知鑄件的收縮率為2%。 2.4.3起模斜度采用增加鑄件厚度法來設計起模斜度，輻板是采用木摸樣自硬砂造型，經(jīng)資料2模樣外表面的起模斜度=0°40，a=2.0mm。2.4.4最小鑄出孔圖2-3孔1壁厚為35.3mm，孔深為140mm，經(jīng)資料2可得，鑄孔最小直徑d=70mm。孔1直徑為149.4mm，所以此孔可鑄出。2.5澆冒系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)是砂型中引導液態(tài)金屬進入型腔的通道。成功的澆注工藝取決于金屬本身的性質(zhì)、鑄型的性質(zhì)和澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。合理的澆注系統(tǒng)設計，應根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)條件、合金種類

10、，選擇澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型、確定引入位置、計算截面尺寸等。澆注系統(tǒng)設計應遵循的原則如下：1) 引導金屬液平穩(wěn)、連續(xù)地充型，避免由于湍流過度強烈而造成夾卷空氣、產(chǎn)生金屬氧化物夾雜和沖刷型芯。2) 充型過程中流動的方向和速度可以控制，保證鑄件輪廓清晰、完整。3) 在合適的時間內(nèi)充滿型腔，避免形成夾砂、冷隔、皺皮等缺陷。4) 調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強化鑄件補縮，減少鑄造應力、防止鑄件出現(xiàn)變形、裂紋等缺陷。5) 具有擋渣、溢渣能力，凈化金屬液。6) 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應當簡單、可靠，減少金屬液 消耗，便于清理。7) 一般鑄件的澆注系統(tǒng)由以下四部分構(gòu)成：外澆口（澆口盆、澆口杯）、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道，其結(jié)

11、構(gòu)見圖圖2-42.5.1澆注系統(tǒng)尺寸設計澆注系統(tǒng)采用的分類方法有兩種：根據(jù)澆注系統(tǒng)各單元截面的比例關系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等四種類型；根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上相對位置（引入位置），分為定柱式、中柱式、底柱式和階梯注入式等四種類型。根據(jù)資料3,查表117頁表格選取澆注系統(tǒng)的澆口比為:內(nèi)：S橫：S直=1:0.8:1.2內(nèi)澆道面積為7.7cm2。所以橫澆道為6.2cm2，直澆道為9.2cm2。由于鋼液的澆注溫度高、流動性差、易氧化，因此要求快速、平穩(wěn)地充型，但對不同類型的鑄件，液面上升速度有不同的要求。鑄鋼件的澆注系統(tǒng)一般都采用開放式，用塞桿包澆注。采用底部注入，內(nèi)澆道位于鑄件底部

12、，金屬液充型平穩(wěn)，對型、芯沖擊力小，金屬氧化小，有利于型腔內(nèi)氣體排出；有利于由澆注系統(tǒng)及金屬液帶來的氣體的排除。適用于非鐵合金及鑄鋼件，也應用于較高或形狀復雜的鑄鐵件。所以輻板采用底柱式澆注方法。2.5.2冒口設計選擇冒口位置原則：1）冒口應就近設在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁；2）冒口應盡量設在鑄件最高、最厚的部位；3）冒口不應設在鑄件重要的、受力大的部位，以防組織粗大，降低強度；4）冒口位置不要選在鑄造應力集中處，應注意減輕對鑄件的收縮阻礙，以免引起裂紋；5）盡量用一個冒口同時補縮幾個熱節(jié)；6）冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時，零件外觀好；7）不同高度上的冒口，應用冷鐵使各個冒口的補縮范圍隔

13、開；8）冒口的位置應偏離鑄件的幾何熱節(jié)，以減小冒口與鑄件連接處形成的接觸熱節(jié)對鑄件凝固偶的熱干擾。冒口的有效補縮距離為冒口作用區(qū)與末端區(qū)長度之和，它是確定冒口數(shù)目的依據(jù)，與鑄件結(jié)構(gòu)、合金成分及凝固特性、冷卻條件、對鑄件質(zhì)量要求的高低等多種因素有關。鑄件材料為ZG45，為低碳合金，去冒口補縮距離為4.5T。該鑄件為薄壁小型件。為保證充型效果良好，結(jié)合工廠生產(chǎn)設計經(jīng)驗，冒口重量應占整個澆注重量的30%左右。冒口位置如下如所示：圖2-52.6鑄造工藝圖輻板的鑄造工藝設計圖如下圖：下上圖2-63 結(jié)論1) 澆注系統(tǒng)的澆口比一定要選擇適當，避免引起太大的紊流，產(chǎn)生較大的卷氣。ZG45輻板的澆口比定為內(nèi)：S橫：S直=1:0.8:1.2。2) 冒口的設計必須根據(jù)鑄件具體設計。工具書上的一些參數(shù)可以作為參數(shù)，應該根據(jù)鑄件的實際情況來設計冒口。ZG45