課程設計說明書-參考2024版

鑄造工藝設計實踐HT250十字頭鑄造工藝設計學院：材料工程學院專業(yè)：金屬材料工程班級：姓名：學號：二〇二五年一月江蘇理工學院鑄造工藝設計實踐說明書前言鑄造行業(yè)作為中國機械工業(yè)制造行業(yè)的最為重要和基礎的一個部分，把握著我國制造業(yè)經濟發(fā)展的命脈。（內容至少1頁以上）………本課題研究屬于工程項目的設計問題類型。根據《十字頭球鐵件》生產制造可行性分析的基本分析，對設計方案進行對比分析，確定必要的數據資料，進行零件鑄造工藝設計工作。通過本課題的研究，有機會運用專業(yè)知識分析和處理具體問題，有利于提高從事專業(yè)技術的分析和解決問題的能力。本課題研究和應用鑄造成形加工技術的基礎知識，涉及鑄造成形工藝、機械設計基礎、理論力學、CAD等多門課程內容，涵蓋面廣，查看相關論文和參考文獻，分析鑄件的結構工藝性能，在二維圖的基礎上繪制三維圖，選擇合適的鑄造工藝主要參數，設計澆注系統、冒口和冷鐵，設計出鑄件工藝圖和工藝卡等完成設計內容：（1）繪制鑄件圖1張和鑄造工藝圖（A3）1張；（2）課程設計說明書一份，包括三維模型建立→鑄造工藝分析與設計→鑄造工藝卡。（設計的內容）該課程設計是在趙xx，李xx和張xx共同設計的基礎上完成的，本人在小組設計中承擔……本說明書從鑄件結構和性能分析入手，明確鑄造工藝方案，進行冒口和冷鐵的設計，以及澆注系統的設計，然后進行鑄造工藝圖的繪制，最后進行工裝設計，完成鑄造工藝卡。

第1章鑄件結構和工藝性能分析鑄件技術要求、結構特點和生產條件是進行鑄造工藝設計的基礎。根據《十字頭球鐵件》圖紙和技術要求，對鑄件結構和技術特性進行分析，為該鑄件的鑄造工藝設計提供基礎數據和設計依據。1.1鑄件結構分析根據《十字頭》的圖紙，繪制鑄件的結構，見圖1-1由鑄件由5個重要的部分組成，圖中制件由直徑為279mm，深405mm的兩個圓孔，直徑為310mm，深452mm的兩個圓孔，中間的一個直徑為279mm，深562.5mm的圓孔和兩邊有長755.85mm，厚234、220、134mm的凸臺，凸臺上又有直徑為212mm的通孔組成。圖1-1零件的結構零件頂面有長為510mm，寬為420mm，…….。為了更加直觀的體現出鑄件的形狀結構，所以采用三維軟件NX9.0繪制整個鑄件的外形及剖視圖。根據圖紙要求進行繪制建模，三維圖產生的直觀效果如圖1-2和圖1-3所示。圖1-2鑄件前視角斜側45°效果圖圖1-3鑄件后視角斜側45°效果圖在NX9.0軟件的菜單欄中改變密度設置，在找到查詢體積的按鈕查詢得到，零件體積為500665cm3，將體積欄往下拉出現查詢質量的按鈕，所得到零件總共的重量為3505kg，鑄件表面積為90658.4cm2。1.2鑄件的技術要求根據圖紙規(guī)定的鑄件表面質量與整個鑄件的尺寸要求有：鑄件所需材質為QT450-10；球墨鑄鐵常常采用樹脂砂造型；沒有標注的倒角按直角畫出，在成型完成時候在按R10加工出來；鑄件表面是不得出現縮孔和縮松、夾渣的缺陷影響鑄件外觀；尺寸公差CT12級[1]。1.3鑄件的工藝性能分析QT450-10機械性能見表1-1。表1-1QT450-10機械性能硬度/HB伸長率A(%)抗拉強度Rm/MPa球墨鑄鐵的生產工藝，中頻電爐熔煉……..表1-2QT450-10化學成分（wt.%）牌號CSiMnSPQT450-10球化前球化后1.4生產條件 QT450-10造型常采用樹脂型砂，樹脂型砂造型生產出來的鑄件尺寸精度可達到CT7-9[2]，并且表面粗糙度值的最高值可以達到Ra3.2……..

第2章鑄件工藝方案的確定根據形狀特征和理論生產條件的分析，進行球墨鑄鐵的鑄造工藝設計方案，根據圖紙給出的鑄件達到的性能要求、鑄造工藝手冊等參考技術文獻，初步設置澆注位置的擺放、機械加工的放寬加工余量、分型面以及分模面該放置的位置、型芯的初步造型等。2.1澆注位置的選擇(B)鑄件的澆注位置指的是鑄件澆注時所選擇的位置。在選擇澆注位置時，前提是要使鑄件的質量達到要求，其次要對造型工藝與澆注工藝進行簡化。在設計齒輪箱上箱體的澆注位置時，可以選擇以下三種方案，如圖2-1所示。(B)(A)(C)(A)(C)圖2-1鑄件的澆注位置按照圖2-1(A)所示的澆注位置，鑄件大平面位于上方，易出現夾砂、氣孔等缺陷。圖2-1(B)所示的澆注位置砂芯為懸臂芯，不利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐，且不便于冷鐵、冒口的放置。圖2-1(C)所示的澆注位置砂芯位于下型，有利于下芯、定位、固定，且鑄件大平面位于下方，可以保證鑄件的質量，是該鑄件最佳的澆注位置。因此，選用圖2-1(C)所示的方案。（對比方案優(yōu)缺點）2.2分型面的選擇……..對于該鑄件，我們選擇如圖2-2所示的分型面，完全符合上述原則。圖2-2鑄件的分型面2.3分模面的選擇根據上圖所確定的分型面為參照，可以看出只有將分模面放置[1]與分型面一致才能使鑄件脫模。根據以確定的分型面，選擇如圖2-3中所示的分模面。圖2-3鑄件的分模面2.4加工余量的確定該齒輪箱上箱體鑄造工藝方法選用為砂型鑄造手工造型，選擇……..表2-1要求的機械加工余量（RMA）單位：mm最大尺寸要求的機械加工余量等級大于至FGH40063034663010003.5571000160045.58關于GB/T6414-1999，其中規(guī)定要求的機械加工余量應適用于毛坯鑄件整體，且應該根據成品的最大外形尺寸以及相應范圍來選擇機械加工余量值……..圖2-4鑄件的加工余量圖2.5鑄造收縮率的選擇在生產球墨鑄鐵件的過程中的固態(tài)收縮使得鑄件的尺寸會變小，所以在設計模具及芯盒時，需要考慮鑄件的收縮率?！?.表2-2鑄鐵件的鑄造收縮率(%)鑄件的種類收縮率阻礙收縮自由收縮參考表2-2中數據，……..鑄造收縮率為1%。2.6其他鑄造工藝參數的確定鑄造工藝參數除了以上所述之外，對于該鑄件，起模斜度為5°，分型負數為3mm[10]。該鑄件為大批量生產，可不用考慮其工藝補正量、反變形量。2.7型芯的設計在確定好分型面及分模面后，確定需要設計一個大砂芯，用來形成該鑄件底部形狀?！?.（b）（a）（b）（a）圖2-2砂芯示意圖(a)1號砂芯(b)2號砂芯

第3章冒口與冷鐵的設計3.1冒口的設計根據球墨鑄鐵件的結構尺寸，呋喃樹脂砂的性能強度要求，鑄造工藝方案采用底注式的澆注方式并且采用同時凝固，參考球墨鑄鐵件的模數為5.52cm，進行球墨鑄鐵件的冒口與冷鐵的位置擺放和設計。……..球墨鑄鐵凝固原則由表及里逐層凝固，縮孔的體積等于冷卻到溫度圖TF的體積VK，減去緊實包圍的液態(tài)金屬形成的致密固態(tài)金屬冷卻TF的體積VS。（3-1）……..……..由鑄件分析得知縮孔縮松都比較小，因此使用收模數法計算是否需要添加冒口，根據公式3-1（3-6）經過NX9.0的測量計算V體=500665cm3，S表=90658.4cm2，所以Mc=5.52cm。查閱相關資料Mc>2.5cm，所以鑄件不用添加冒口。圖3-1冒口設計三維圖3.2冷鐵設計由鑄件圖可知，鑄件中部和兩端部分有熱節(jié)區(qū)，熱節(jié)區(qū)不僅僅會影響影響補縮[13]，而且會使熱節(jié)區(qū)域內的組織粗大，采用冷鐵來減少鑄件的熱節(jié)，實現同時凝固。根據球墨鑄鐵熱節(jié)位置分布圖，冷鐵要放在球墨鑄鐵件的熱節(jié)產生處，厚度大小可按公式3-7計算所得。（3-7）并且與表3-1冷鐵尺寸所示[1]。表3-1冷鐵尺寸表冷鐵形狀直徑或厚度長度間距板型B<10100~1506~10B=10~25150~20010~20B=25~75200~30020~30……..

第4章澆注系統的設計對于球墨鑄鐵件來說，可以考慮采用開放式或半開放式的澆注系統，因該鑄件有著較大的壁厚差異，故采用開放式澆注系統。鑄件采用底注式澆注時，金屬液充型相對穩(wěn)定。根據已選擇的分型、分模面，該鑄件的大砂芯位于下箱，此時采用底注式澆注，對砂型、砂芯的沖擊力小，而且還有利于氣體的排出。鑄件底部為大平面且為非加工面，故內澆道口可放于鑄件底部。（類型與位置）4.1澆注時間的確定對于鑄件的重量小于10000kg，澆注時間具體時間可按公式4-1計算[2]。（4-1）公式中：t……..表4-1型內鐵液面允許的最小上升速度鑄件壁>40mm，水平澆注大平板>40mm，上箱有大平面10-404-10<4最小上升速度8-1020-3010-2020-3031-100型腔內的鐵液上升速度可按公式4-2計算v=C/t（4-2）公式中：C鑄件的高度……..4.2澆注系統的設計大型球墨鑄鐵件常采用半封閉式澆注系統，內澆道的面積橫澆道面積直澆道的面積的截面比為：阻流面積設計法，按公式（4-3）(4-3)公式中μ為流量系數，Hp為鑄件的靜壓力頭cm，t整個鑄件的澆注時間s，Gl為球墨鑄鐵的總重量kg。μ取值見鑄鐵的流量系數值表4-3。表4-3鑄鐵的流量系μ數值流量系數μ的修正值見表4-4。……..樹脂砂屬于干型，且是鑄鐵件所以μ……..圖4-1鑄件的澆注系統二維圖……..

第5章完整的鑄造工藝

第6章工裝設計及造型要求鑄造工藝裝配，是鑄件在生產過程中所需要的模具與裝置總稱，是鑄造工藝設計的重要部分，對鑄件的質量也有著一定的影響。鑄造工裝的設計主要著重于型板設計、砂箱的選用和造型工藝要求。6.1型板設計在完成該齒輪箱上箱體的鑄造工藝方案后，確定該鑄件需要上、下型板來進行造型，材料采用木料。圖6-1、6-2分別是……..6.2砂箱的選用砂箱的功能主要是為了方便砂型的成形及運輸。設計砂箱時，首當其沖的當屬是其尺寸，是否具有足夠的吃砂量，并達到一定的要求。將齒輪箱上箱體砂箱定為通用砂箱，其中，下砂箱尺寸設計為1800×1800×300mm，上砂箱的尺寸設計為1800×1800×900mm。上砂箱選用兩個1800×1800×450mm的砂箱組合而成，其中一個砂箱不設置箱帶。6.