鑄造工藝設(shè)計(jì)說明書

鍛造工藝設(shè)計(jì)闡明書目錄1.零件構(gòu)造分析 31.1.零件信息 31.2.技術(shù)規(guī)定 32.鍛造工藝方案分析 52.1.鍛造辦法的擬定

52.2.分型面的選擇 52.3.鑄件澆注位置的擬定 73.鍛造工藝參數(shù) 93.1.鑄件尺寸公差 93.2.鑄件重量公差 93.3.機(jī)械加工余量 93.4.鍛造收縮率 93.5.起模斜度 93.6.最小鑄出孔及槽 103.7.工藝補(bǔ)正量 103.8.分型負(fù)數(shù) 103.9.反變形量 103.10.砂芯負(fù)數(shù) 113.11.非加工壁厚的負(fù)余量 113.12.分型負(fù)數(shù) 114.砂芯設(shè)計(jì) 124.1.砂芯的概念

124.2.芯頭設(shè)計(jì)

125.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 165.1.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 165.2.澆注系統(tǒng)位置擬定 175.3.澆注系統(tǒng)類型擬定 175.4.澆注系統(tǒng)尺寸計(jì)算 176.冒口及冷鐵 226.1.冒口補(bǔ)縮原則 226.2.冒口及冷鐵位置個(gè)數(shù)的選擇 226.3.冒口種類選擇及參數(shù)計(jì)算 236.4.鑄件成品率 25零件構(gòu)造分析零件信息產(chǎn)品名稱：支架材料：鑄鋼外形尺寸：91×42×66cm3質(zhì)量：生產(chǎn)批量：成批大量生產(chǎn)。造型辦法：手工造型其零件示意圖以下圖技術(shù)規(guī)定鑄件重要的工作表面，在鍛造是不允許有氣孔、砂眼、渣孔等缺點(diǎn)。鍛造工藝方案分析鍛造工藝的擬定

鍛造工藝涉及：造型辦法、造芯辦法、鍛造辦法及鑄型種類的選擇

造型辦法、造芯辦法的選擇根據(jù)手工造型和機(jī)器造型的特點(diǎn)，選擇手工造型鍛造辦法的選擇

根據(jù)零件的各參數(shù)，對(duì)照表格中的項(xiàng)目比較，選擇砂型鍛造。鑄型種類的選擇根據(jù)鑄型的特點(diǎn)和應(yīng)用狀況選用自硬砂。分型面的選擇方案Ⅰ：沿主視圖中心線分型，兩箱造型優(yōu)點(diǎn)：鑄件上方的Φ34圓可順利鑄出。缺點(diǎn)：①2×Φ9的孔鑄不出②寬度為55的臺(tái)要選擇用活塊做出③上下箱的質(zhì)量不均勻，影響零件使用性能方案Ⅱ：鑄件底板上表面做一分型面，然后再在上方Φ34處做一分型面，三箱造型。優(yōu)點(diǎn)：與方案Ⅰ比較Φ9孔可鑄出，上方也可完全鑄出。缺點(diǎn)：三箱造型過程會(huì)復(fù)雜，用型芯較多，造型難度增大。方案Ⅲ：在鑄件后方肋板處，作前方面為分型面優(yōu)點(diǎn)：與方案Ⅱ比較，工藝簡(jiǎn)樸，造型方便簡(jiǎn)樸。缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生飛翅，2個(gè)Φ9和一種Φ12的孔不可鑄出。綜合上述三個(gè)方案，考慮到工廠實(shí)際生產(chǎn)條件、鑄件工藝規(guī)定，選擇方案Ⅲ作為分型面鑄件澆注位置的擬定鑄件澆注位置的擬定應(yīng)注意下列幾項(xiàng)原則鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或呈側(cè)立面盡量使鑄件的大平面朝下應(yīng)確保鑄件能充滿應(yīng)有助于實(shí)現(xiàn)次序凝固應(yīng)盡量減少砂芯數(shù)量綜合上述原則，考慮到鑄件材質(zhì)為鑄鋼件，為了使鑄件質(zhì)量滿足使用條件，先暫選擇以下的澆注位置鍛造工藝參數(shù)鑄件尺寸公差由于該鑄件為鑄鋼件，并且采用砂型手工造型鍛造辦法，查表（GB/T6414－1999）選用公差等級(jí)CT11-CT14，因鑄件沒有規(guī)定公差等級(jí)，考慮工廠生產(chǎn)效率和實(shí)際操作的工藝性，故選擇CT13鑄件重量公差由于生產(chǎn)批量為成批大量生產(chǎn)，選用砂型手工鍛造，查表（GB/T11351－1989），選用MT11-MT13，因鑄件沒有規(guī)定重量公差等級(jí)，考慮工廠生產(chǎn)效率和實(shí)際操作的工藝性，故選擇MT13機(jī)械加工余量根據(jù)最大尺寸、砂型手工造型、零件尺寸公差、公差等級(jí)進(jìn)行查詢。查表（GB/T6414－1999）得機(jī)械加工余量等級(jí)為K取8mm鍛造收縮率根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況，用鑄鋼件，參考美國鍛造學(xué)會(huì)擬定該件的收縮率為2.08%。起模斜度由于鑄件是大批量生產(chǎn)，模樣采用木模構(gòu)造，根據(jù)鑄件澆注位置與分型面設(shè)立，鑄件高度為66cm，模樣高度比鑄件高度加放一種收縮量，因此模樣高度為67.37cm，按自硬砂木模造型查（JB/T5105-1991），起模斜度為0°55′，即0.55°。起模斜度形式為增加壁厚法最小鑄出孔及槽根據(jù)鍛造工藝?yán)碚摚枰庸さ目着c槽只有在尺寸不不大于一定值時(shí)才鑄出，其最小鑄出尺寸根據(jù)鍛造工藝類型，鍛造合金種類，鑄件壁厚大小及孔、槽的深度或長(zhǎng)度有關(guān)，根據(jù)孔長(zhǎng)度及壁厚查找碳鋼件的最小鑄出孔，可知最小鑄出孔為30-50mm，本鑄件的加工孔在放置加工余量后不大于這個(gè)尺寸，考慮工藝規(guī)定，因此本鑄件的孔全部不鑄出。工藝補(bǔ)正量對(duì)于成批、大量生產(chǎn)的鑄件，或永久性產(chǎn)品，選擇不考慮工藝補(bǔ)正量分型負(fù)數(shù)分型負(fù)數(shù)在2m以上的鑄件應(yīng)用，本鑄件不考慮分型負(fù)數(shù)反變形量普通中小鑄件壁厚差別不大且構(gòu)造上剛度較大時(shí)，不留反變形量砂芯負(fù)數(shù)砂芯負(fù)數(shù)只應(yīng)用于大型粘土砂芯，自硬型芯不采用型芯負(fù)數(shù)非加工壁厚的負(fù)余量擬定鑄件線收縮率時(shí)，已經(jīng)考慮了非加工壁厚的負(fù)余量，在此就不引用了分型負(fù)數(shù)分型負(fù)數(shù)用與大型砂芯，本鑄件需要小型芯，故不考慮分型負(fù)數(shù)砂芯設(shè)計(jì)砂芯的概念

砂芯的用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔以及鑄件外形不易出砂的部位。砂芯設(shè)計(jì)要涉及擬定砂芯的形狀和個(gè)數(shù)。為了減少制造工時(shí)，減少鑄件成本和提高其尺寸精度，對(duì)于不太復(fù)雜的鑄件，應(yīng)盡量減少砂芯數(shù)量。由于本次設(shè)計(jì)的支架有一大孔，本次設(shè)計(jì)有1個(gè)圓柱形砂芯，由于尺寸因素，根據(jù)零件構(gòu)造特性和分型面的設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)的砂芯采用垂直放置的方式。芯頭設(shè)計(jì)

芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯部分。芯頭的作用是：定位和固定砂芯，使砂芯在鑄型中能夠精確的位置。并且能夠承受砂芯本身重力及澆鑄時(shí)液體金屬對(duì)砂芯的浮力。因此，芯頭應(yīng)足夠大才不致破壞，才干確保砂芯能起到對(duì)應(yīng)的功效。澆鑄后砂芯收縮產(chǎn)生的氣體，都應(yīng)能通過芯頭排至鑄型以外。在設(shè)計(jì)芯頭時(shí)，除了要滿足上面的規(guī)定，但是，為了啟芯方便，因此應(yīng)確保適宜斜度。定位的可靠性，是確保在澆鑄過程中砂芯位置不能變動(dòng)。根據(jù)砂芯在鑄型中安放的位置，可分為垂直芯頭、水平芯頭兩類。本次設(shè)計(jì)中，采用的是垂直芯頭。

芯頭它由芯頭長(zhǎng)度、斜度、間隙、壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽等構(gòu)造構(gòu)成。其中部分位置如圖所示。芯頭的高度上下對(duì)稱的垂直砂芯，上下芯頭可采用相似的高度，特別在大量生產(chǎn)中不必辨別上芯頭與下芯頭，方便下芯。由零件圖可知需要Φ210×370的砂芯，那么L=370mm,D=210mm查課本表6-17芯頭高度h取自35~55，取h=h1=40mm芯頭的斜度為了下芯方便精確，避免碰壞砂芯，在垂直芯頭和芯座部位必須設(shè)有斜度。為避免合型時(shí)上芯頭和鑄型相碰，上芯頭和上芯座的斜度應(yīng)大些。查表3-3由于h=h1=40mm，取α1=10°α=7°芯頭的間隙為了下芯方便，普通在芯頭和芯座接觸的地方有間隙，間隙的大小取決于鑄型種類、砂芯大小、精度、芯座本身的精度。查表（JB/T5105-1991）取芯頭的間隙S=2mm壓緊環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽垂直芯頭的壓緊環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽比較簡(jiǎn)樸，查表得取e=3，f=4，r=3最后砂芯圖為下圖澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道，由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等構(gòu)成。對(duì)的的澆注系統(tǒng)還應(yīng)含有下列作用使液態(tài)合金平穩(wěn)充滿型腔，不沖擊型壁和砂芯，不產(chǎn)生飛濺和渦流，不卷入氣體，并順利的使型腔內(nèi)的空氣和其它氣體排除型外，以避免金屬液過分氧化及產(chǎn)生砂眼、冷豆、氣孔等缺點(diǎn)。阻擋夾雜物進(jìn)入型腔，以免在鑄件上形成渣孔。調(diào)節(jié)砂型及鑄件上各部分溫差，控制鑄件的凝固次序，不妨礙鑄件的收縮，減少鑄件變形和開裂等缺點(diǎn)。有一定的補(bǔ)縮作用，普通是在內(nèi)澆道凝固前補(bǔ)給部分液態(tài)收縮。使液態(tài)合金以最短的距離，最適宜的時(shí)間充滿型腔，并有適宜的型內(nèi)液面上升速度，得到輪廓完整清晰的鑄件。充型液流不要正對(duì)冷鐵和芯撐。避免外冷鐵的激冷效果減少及表面熔化，避免芯撐過早軟化和熔化，造成鑄件壁厚變化。在確保鑄件質(zhì)量的前提下，澆注系統(tǒng)要有助于減小冒口體積，構(gòu)造要簡(jiǎn)樸，在砂型中占據(jù)的面積和體積要小，以方便工人操作、去除和澆注系統(tǒng)模樣的制造，節(jié)省金屬液和型砂的消耗量，提高砂型有效面積的運(yùn)用。澆注系統(tǒng)位置擬定此鑄件為鑄鋼件，鑄鋼的特性熔點(diǎn)高、流動(dòng)性差、收縮大、易氧化，金屬液快速、平穩(wěn)地充型鋼液流動(dòng)性較差，選擇在分型面設(shè)計(jì)內(nèi)澆口，結(jié)合本鑄件有砂芯，避免鋼液沖擊砂芯，選擇兩個(gè)內(nèi)澆道，最后選擇中間注入穩(wěn)流式澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)類型擬定根據(jù)各澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)及鑄件的大小和鑄件的材質(zhì)選用開放式澆注系統(tǒng)，斷面比例關(guān)系為A直上<A直下<A橫<A內(nèi)。澆注系統(tǒng)尺寸計(jì)算計(jì)算鑄件質(zhì)量通過PRO-E得到鑄件數(shù)據(jù)體積V=589.83cm3質(zhì)量：各個(gè)澆道的截面積計(jì)算查找資料文獻(xiàn)鑄鋼件截面積比例A包孔：A直：A橫：A內(nèi)=1:(1.8~2.0):(1.8~2.0):(2.0~2.5)由奧贊公式式中m為流經(jīng)阻流斷面金屬液總質(zhì)量為充填型腔的總時(shí)間μ為填充全部型腔時(shí)，澆注系統(tǒng)阻流斷面的流量系數(shù)Hp為充滿型腔時(shí)的平均計(jì)算壓力頭式中各個(gè)參數(shù)的擬定辦法以下：金屬液總質(zhì)量G的擬定根據(jù)鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)類型選擇鑄鐵件澆注系統(tǒng)占的質(zhì)量比例為50%，金屬液總質(zhì)量G=m×（1+50%）=463Kg×1.5=694.5Kg澆注時(shí)間的擬定鑄件壁厚為90mm，取型=8~10mm·s-1C為鑄件的高度最后取66~83S，=75S流量系數(shù)μ的擬定根據(jù)鑄型種類和阻力大小流量系數(shù)μ取0.8~0.95平均靜壓頭Hp的擬定H1為從澆口杯頂液面到阻流斷面的垂直距離P為水平面以上的鑄件高度C為鑄件總高度Hm≥Ltanα=324H1=Hm+159=483最后求得HP為485mm式為奧贊公式將每個(gè)參數(shù)帶入求得A阻為2.15cm2A包孔：A直：A橫：A內(nèi)=1:(1.8~2.0):(1.8~2.0):(2.0~2.5)由于澆包口為阻流面因此A直=1.9×2.15=4.0cm2A橫=1.9×2.15=4.0cm2A內(nèi)=2.3×2.15=4.9cm2現(xiàn)階段鑄鋼的資料較少，澆口的繪制參考球墨鑄鐵的數(shù)據(jù)資料查表擬定各澆道數(shù)據(jù)以下ΣA直=4.0cm2查表取ΣA直=4.2cm2D=23mmΣA橫=4.0cm2查表取ΣA橫=3.6cm2A=19mm，B=14mm，C=22mmΣA內(nèi)=4.9cm2查表取ΣA內(nèi)=4.8cm2（2個(gè)澆口）A=28mm，B=26mm，C=9mm冒口及冷鐵冒口補(bǔ)縮原則1.就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁.2.盡量設(shè)在鑄件最高,最厚部位.對(duì)低處的熱節(jié)增設(shè)補(bǔ)貼或使用冷鐵,造成補(bǔ)縮的有利條件3.不設(shè)在鑄件最重要、受力大部位,避免組織粗大減少強(qiáng)度4.不選在鍛造應(yīng)力集中處,容易引發(fā)裂紋,應(yīng)注意減輕對(duì)鑄件的收縮妨礙5.盡量用一種冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件6.在加工面上,可節(jié)省鑄件精整工時(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)縮范疇隔開冒口及冷鐵位置個(gè)數(shù)的選擇影響冒口和冷鐵的因素有零件大小，零件構(gòu)造，材質(zhì)及鑄型材質(zhì)，綜合以上因素，分析該鑄件有三個(gè)熱節(jié)，要確保鑄件次序凝固，考慮到材質(zhì)和節(jié)省冒口要加以冷鐵，冒口選擇設(shè)計(jì)到鑄件最高處，暫擬定下述方案：一種在最高處冒口，兩塊冷鐵。冒口種類選擇及參數(shù)計(jì)算采用模數(shù)法計(jì)算，材質(zhì)為45號(hào)鋼，其收縮率查表約為5%由圖可看到，補(bǔ)縮節(jié)點(diǎn)的熱節(jié)圓直徑dy為91.5mm考慮到補(bǔ)貼和左邊的熱節(jié)，將熱節(jié)圓dy增大到91.5mm×1.1=100.65mm于是為了確保冒口比鑄件晚凝固，普通取Mr=1.2Mc=2.88cm選用原則腰型冒口，對(duì)應(yīng)查找下表，Mr取2.97冒口的尺寸為a=120mm，b=180mm，h=228mm，Vc=8.7L，Gc=68Kg冒口校核考慮到有效補(bǔ)縮距離，參考下圖，增加冒口取板厚為60mm，有效補(bǔ)縮距離=4.5T+4T+4.5T=13T=780mm板長(zhǎng)910mm，補(bǔ)縮距離不夠，選擇在冒口之間添加冷鐵，查找資料冷鐵對(duì)冒口的影響以下圖加冷鐵之后的補(bǔ)