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1、課程設(shè)計說明書(論文)課程名稱: 成型工藝及模具課程設(shè)計II 設(shè)計題目: 端蓋零件鑄造工藝設(shè)計 院 系: 班 級: 設(shè) 計 者: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 設(shè)計時間: 1、設(shè)計任務(wù)1.1、設(shè)計零件的鑄造工藝圖1.2、設(shè)計繪制模板裝配圖1.3、設(shè)計并繪制所需芯盒裝配圖1.4、編寫鑄造工藝設(shè)計說明書2、生產(chǎn)條件和技術(shù)要求2.1、生產(chǎn)性質(zhì):大批量生產(chǎn)2.2、材料:HT2002.3、零件加工方法:零件上有多個孔,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:機(jī)器造型造芯方法:手工制芯2.4、主要技術(shù)要求:滿足HT200的機(jī)械性能要求,去毛刺及銳邊,未注

2、明圓角為R3R5,未注明的筋和壁厚為8,鑄造拔模斜度不大于2度,鑄造表面不允取有缺陷。3、零件圖及立體圖結(jié)構(gòu)分析3.1、零件圖如下: 圖1.零件主視圖 圖2.零件左視圖3.2三維立體圖如下:圖3.三維圖(1) 圖4.三維圖(2)4、工藝設(shè)計過程4.1、鑄造工藝設(shè)計方法及分析 4.1.1鑄件壁厚為了避免澆不到、冷隔等缺陷,鑄件不應(yīng)太薄。鑄件的最小允許壁厚與鑄造的流動性密切相關(guān)。在普通砂型鑄造的條件下,鑄件最小允許壁厚見表1。表1. 鑄件最小允許壁厚 引【1,表1-3】材料鑄件輪廓尺寸/mm200x200以下200x200500x500500x500以上鑄鋼6810121825鑄鐵56610152

3、0球墨鑄鐵612查得灰鐵鑄件在100200mm的輪廓尺寸下,最小允許壁厚為56mm。由零件圖可知,零件中不存在壁厚小于設(shè)計要求的結(jié)構(gòu),在設(shè)計過程中,也沒有出現(xiàn)壁厚小于最小壁厚要求的情況。4.1.2造型、制芯方法造型方法:該零件需批量生產(chǎn),為中小型鑄件,應(yīng)創(chuàng)造條件采用技術(shù)先進(jìn)的機(jī)器造型,暫選取水平分型頂桿范圍可調(diào)節(jié)的造型機(jī),型號為Z145A。制芯方法:由生產(chǎn)條件決定,采用手工制芯。4.1.3砂箱中鑄件數(shù)目的確定當(dāng)鑄件的造型方法、澆注位置和分型面確定后,應(yīng)當(dāng)初步確定一箱中放幾個鑄件,作為進(jìn)行澆冒口設(shè)計的依據(jù)。一箱中的鑄件數(shù)目,應(yīng)該是在保證鑄件質(zhì)量的前提下越多越好。本鑄件在一砂箱中高約52mm,長約

4、130mm,寬約100mm,重約2.75Kg。這里選用一箱四件,根據(jù)本鑄件分型面的確定,可以先確定下箱的尺寸。根據(jù)鑄件重量在F直F內(nèi),F(xiàn)內(nèi)為控流斷面。澆注開始時液態(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。4.4.2.2澆注系統(tǒng)斷面尺寸的設(shè)計(1)水力學(xué)近似計算公式:計算澆注系統(tǒng),主要是確定最小斷面積(阻流斷面),然后按經(jīng)驗比例確定其他組元的斷面積。封閉式澆注系統(tǒng)的最小斷面是內(nèi)澆道,以伯努利方程為基礎(chǔ)的水力學(xué)近似計算公式是:F內(nèi)=G/(t0. 31 Hp) ( cm2)式中:F內(nèi)內(nèi)澆道總斷面積(cm2); G流經(jīng)內(nèi)澆道的液態(tài)合金重量(Kg ); 流量總耗損系

5、數(shù); t澆注時間(s); Hp平均靜壓力頭(cm)。(2)液態(tài)合金重量:灰鑄鐵的密度為7. 8kg/cm3,算出鑄件的質(zhì)量為2.2kg,加上澆注系統(tǒng)中金屬液的損耗,鑄件G=2.2kg X (1+25% ) =2.75kg。(3)澆注時間t:G=2.75kg,鑄件壁厚在8-15mm,系數(shù)S取2. 2 。t=SG=3.648s 。(4)流量系數(shù):a =0. 5(鑄型阻力小)按表修正:有四個內(nèi)澆道,阻力加大,值取0. 05,得= 0. 5-0. 05=0. 45。確定平均壓頭Hp:近似于頂端注入,p=0, c=52.5mm。由Hp=H0-p2/2c=Ho,HoHM= Ltan,其中,L=300mm,

6、鑄件壁厚在8 15mm,壓力角910,取10,得H055mm,由于下芯頭尺寸較大,所以高度適當(dāng)增加,取H0=130mm,H0為上砂箱高度。得Hp=HM= 130mm。F內(nèi)=2.75/(0. 45 X 3.648X 0. 31 X 13) =0.5cm2。設(shè)置四個內(nèi)澆道,則每個內(nèi)澆道截面積為0.5cm2。查表得選擇I型內(nèi)澆道,取F內(nèi)=0.5cm2。則內(nèi)澆道總截面積為1cm2。截面尺寸:A=11mm, B=9mm,C=5mm。由封閉式系統(tǒng)各組元的斷面比為:F 內(nèi): F 橫: F直=1: 2: 1. 2,則F橫=2cm2,查表得選擇甲-甲橫澆道,取F橫=1.92cm2。截面尺寸:A=14mm,B=1

7、0.5mm,C=16.5mm。F直= 2.4cm2,圓形截面,查表可得,直澆道下部最小直徑為19mm。查表得,澆口杯尺寸:D1=56mm,D2=52mm,h=40mm。各截面尺寸如圖11所示。A、內(nèi)澆道截面積 B、橫澆道截面積圖11. 各組元截面尺寸(5)核算最小剩余壓頭HMHM=上砂箱的高度,直澆道中心到鑄件最高最遠(yuǎn)點(diǎn)距離L=150mm,若壓力角=10,我們只需要HM大于26.4mm即可,這樣進(jìn)行澆鑄,就能得到輪廓清晰的完整鑄件??紤]到澆注系統(tǒng)的高度,我們?nèi)∩舷涓叨葹?00mm,即砂箱的尺寸為500x400x200mm。4.4.2.3冒口的設(shè)計常見的鑄造缺陷如縮孔、縮松、裂紋等都與鑄件的凝固

8、和收縮有關(guān),在鑄件的厚實部位常設(shè)置冒口,并按順序凝固原則使冒口最后凝固?;诣T鐵的結(jié)晶范圍窄,更接近于層狀凝固。凝固時的膨脹和液態(tài)收縮趨于相互補(bǔ)償。故灰鑄鐵件補(bǔ)縮所需要的鐵水的量少,鑄型剛度要求較低,一般灰鑄鐵件可不設(shè)置冒口。4.5、模板圖的設(shè)計4.5.1金屬模樣的材料本次設(shè)計的為下模樣,材料為HT150。4.5.2金屬模樣的結(jié)構(gòu)1)模樣尺寸的確定模樣的尺寸=鑄件尺寸X (1+K);式中,K為鑄件收縮率。計算結(jié)果如模板裝配圖中所示尺寸。對于芯頭尺寸按原工藝圖計算。因模樣壁厚為5mm,查表得模樣非工作面圓角半徑為3mm。2)模樣的壁厚和加強(qiáng)筋模樣的壁厚按圖12所示曲線選擇。由于模樣的平均輪廓尺寸小

9、于200,故對于灰鐵模樣取壁厚為5mm。圖12.金屬模樣壁厚1.鋁合金 2.鑄鐵 3.青銅模樣加強(qiáng)筋取知道分型面上的筋,一般將加強(qiáng)筋的厚度設(shè)計為模樣壁厚的80%,查表加強(qiáng)筋下端厚度為4mm。因模樣形狀屬于圓形截面,加強(qiáng)筋的布置屬I類,根據(jù)(A+B) /2 250mm,僅在模樣長度和寬度中心軸上設(shè)有交叉十字形加強(qiáng)筋。模樣高度55mm 100mm,查得筋的斜度取130。3)模樣類型的選擇本次設(shè)計采用機(jī)器造型用金屬單面模樣。4)模樣技術(shù)要求模樣表面光潔度:模樣工作表面為6,模樣分型面為4,模樣定位銷孔為67。模樣裝配凸耳采用外凸耳。4.5.3模底板的設(shè)計圖13. Z145A造型機(jī)本次設(shè)計的是下模板,

10、單面模板采取的是頂桿式,模底板材料決定為灰鑄鐵。本次設(shè)計選用的Z145A造型機(jī)為可調(diào)節(jié)頂桿式起模的鎮(zhèn)壓式造型機(jī),頂桿起模行程為150mm。 Z145A造型機(jī)砂箱最大內(nèi)形尺寸為500 X 400mm 。圖13為造型機(jī)外觀圖。根據(jù)鑄件重量在5kg時,查得模型的最小吃砂量a=20mm, h=30mm, c=40mm,d或e=30mm, f=30mm, g=200mm。砂箱最大尺寸適合,且其內(nèi)放四個模樣,造型選用的砂箱尺寸500 X 400 X 180mm。材料為鑄鐵。砂箱平均尺寸500mm,高度200mm,查表得b=18mm。其配合的模底板尺寸:A0=A+2b=536mm,B0=B+2b=436mm

11、。模底板的材料為鑄鐵,高度在80150mm,取80mm,小于頂桿的起模行程。模底板定位銷孔中心距應(yīng)根據(jù)所配用砂箱銷套的中心距C來確定,用同一鉆模鉆出。表9 (單位:mm )本設(shè)計中選用直徑20mm的定位銷。M的值取75mm,則C=A+2M=500+2 X 75=650mm。模底板與砂箱之間常常用定位銷和銷套定位,此處只設(shè)計定位銷。在造型過程中為使砂箱不被卡死常將兩個定位銷分別做成圓形的和帶有平面的,分別為定位銷和導(dǎo)向銷。模底板上的定位銷安放在銷耳上,設(shè)在沿中心線長度方向的兩端,樣式如圖14所示。 圖14. 定位銷安放方式圖15. 定位銷與導(dǎo)向銷尺寸結(jié)構(gòu)示意圖由模底板平均尺寸(A0+B0 ) /

12、2 500mm,查表得,d=18+0.035mm,h=20mm, e=40mm,A=60mm,D=25mm。裝配上的定位銷和導(dǎo)向銷材料選45號鋼淬火,查標(biāo)準(zhǔn)尺寸得,d=20mm,d1=18mm, d2=13mm,d3=16mm,l1=18mm,l2=40mm, l3=20mm,K=12mm, l=50mm,S=12mm, D=23mm。導(dǎo)向銷前端傾斜角度為10。配套的螺母尺寸:d=M16, c=0.8mm,dM=22.5mm,e=26.75mm,m=14.8mm, s=24mm,尺寸結(jié)構(gòu)見圖15。模板用螺栓固定在造型機(jī)工作臺上,這時應(yīng)設(shè)置緊固耳。其位置要和造型機(jī)工作臺上臺面上的T型槽相對應(yīng)。因

13、模底板平均輪廓尺寸(A0+B0) /2500mm,查得模底板鑄鐵固耳尺寸:h=20mm, h1=h+5mm, a=8mm, A=30mm, L=50mm, L1=70mm,b=15mm,b1=25mm,R=10mm,如圖15所示。緊固耳數(shù)為4。 圖15. 緊固耳結(jié)構(gòu)示意圖4.5.4模樣在底面上的裝配(1)模樣在模底板上的放置形式以簡單方便節(jié)約成本考慮,采取平放式將模板平放在模底板上,模底板不必挖槽。(2)模樣在模底板上的定位模樣在模底板上常用定位銷來定位,定位銷采取的是圓柱銷,定位銷將模樣裝配在模底板上的形式見圖紙所示。定位銷類型選擇不淬硬鋼圓柱銷。定位銷不穿透模樣裝配在模底板,查得,R取(1

14、.52) d,定位銷中心到鑄件上邊緣距離A可取R, d可取0. 75t=3.75mm。(3)模樣在模底板上的緊固方式為了模樣和底板的定位和緊固,在現(xiàn)成凸緣或凸耳上設(shè)置定位銷孔,緊固螺紋孔。采用螺栓緊固時用的是下固定法。螺栓的個數(shù)及分布見圖紙。單面模樣在模底板上的緊固有2處用45號鋼全螺紋六角螺栓。螺栓尺寸為M8X25,如圖16。 圖16. 模樣的固定方式和定位方式4.6、芯盒的設(shè)計4.6.1材料的選擇芯盒是制芯工藝過程中所必須的工藝裝備,為了提高砂芯精度和芯盒的耐用性,采用金屬芯盒,鋁質(zhì),ZL104 。4.6.2分盒面的設(shè)計由于砂芯是圓柱回轉(zhuǎn)體,所以采用水平分盒面。4.6.3芯盒內(nèi)腔尺寸的確定

15、芯盒內(nèi)腔尺寸=(零件尺寸工藝尺寸)(1+零件材料的鑄造收縮率)。砂芯直徑D=34.3mm,砂芯長度L=53.0mm。4.6.4芯盒主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計根據(jù)芯盒的平均輪廓尺寸(A+B)/2,及芯盒材質(zhì)來決定壁厚。本工藝的芯壁較小,小于200,鋁質(zhì),所以取壁厚7mm。定位采用定位銷和定位銷套,在芯盒的兩端各設(shè)置一個。定位銷套的尺寸如圖17所示。定位銷的結(jié)構(gòu)尺寸如圖18所示,與定位銷套的裝配示意圖如圖19所示。圖17. 定位銷套結(jié)構(gòu)尺寸圖18. 定位銷結(jié)構(gòu)尺寸圖19. 定位銷與定位銷套裝配示意圖芯盒的夾緊裝置采用快速螺桿。其下螺母用來調(diào)整松緊程度,上螺母用來併緊下螺母。此裝置結(jié)構(gòu)簡單,緊湊,夾緊效果好,磨損后便于調(diào)節(jié)、操作方便。常用于小芯盒上,是工廠中使用較多的一種。其結(jié)構(gòu)尺寸如圖20所示,與其配合的墊片如圖21所示。圖19. 芯盒夾緊裝置圖20. 墊片示意圖4.6.5芯盒與

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