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材料工程学院铸造工艺课程设计

作者: 来源: 发布时间:2014/2/10 0:00:00  点击数:4053
 

材料工程学院

铸造工艺课程设计

班级    

姓名     

学号    

课程设计任务书

进程计划表

序号

起止日期

计划安排

完成情况

检查签名

备注

1

2

3

4

5

6

7

8

6 27

零件结构的铸造工艺性与技术条件分析.

铸型中类,造型、造芯方法的选择.

凝固原则,浇注位置,分型面的选择比较、论证

主要工艺参数的确定

浇注系统类型的选择和尺寸计算。

冒口冷铁的选择和计算。

型砂型芯及涂料配方性能及烘干规范。

铸件缺陷的防治措施,铸件的验收规范和允许修补的条件。

1.读图、审图、分析工艺。

1)该零件为托架,  材质为HT150

(2)生产类型:单件小批量生产。

  造型材料:树脂砂造型。

  造型方法:手工造型。

3)铸件壁厚:最薄处5毫米,最厚处

22毫米

(4)造型方法:分模造型

  造芯方法:芯盒造芯

  铸型种类:干型

2.主要工艺参数:

  铸造收缩率:1%   (灰铸铁的收缩率为1%

  机械加工余量:2mm  (根据机械加工余量的数量 GB/T11350-89可得)

  起模斜度:0.5º~4º   (木模的起模斜度为

0.5º~4º)

  最小铸出孔和槽:单件小批量生产大的最小铸出孔为30~50mm

  浇注温度:1320~1400  (根据《铸造工艺及设备》一书表3-1可得)

   该铸件可分为6个部分进行计算其体

积,计算过程如下:

  V长方体=1.64 x 0.24 x 1.36

       = 0.535296

 V2= Π x 1.18

= 0.81847868 

 V3=Πx 1.22= 0.48191464 

 V4=Πx 0.24=0.10316784

 V5=Πx 0.06=0.03323376

 V6=0.44 x 0.24 x 1.04= 0.109824

综上可知:  

V=V长方体+V2+V3+V4+V5

+V6 =  0.91174996

HT密度ρ为7.3kg/

铸件的重量G=ρv= 0.91174996 x 7.3

=6.656 kg

    浇冒口重量占铸件重量的比例

铸件重量/kg    大量

生产%   成批

生产%   单件小

批生产%

<100                    20-40     20-30  25-35

该铸件为单件小批生产,铸件重量<100kg,

则取比例为35%

浇冒口的重量G1=6.656 x 35%

=2.3296 kg

则可知,金属液的重量G2= G + G1

       =8.9856 kg

1浇注时间经验公式:t=k

式中  :  t—浇注时间(s

        G2浇入型内的金属液的总

重量 (kg

        k—系数,灰铸铁取2.0

        l—铸件的平均壁厚

     铸件的平均壁厚l=13.5 mm

     将数据代入上述公式可知:

     浇注经验时间t= 8.8 s

2.验算浇注时间:

   计算所得的浇注时间是否合适,通常以

型内金属液面上升速度来验证。浇注时间过长

,会在金属液面上产生较厚的氧化层,造成气

.夹渣等缺陷。铸铁件允许的最小液面上升

速度见下表:

型内铁液液面允许的最小上升速度

铸件厚

/mm   铸件厚度大于

40mm以及所

有水平位置浇

注的平板铸件   

11-40  

4-10   

<4

最小上

升速度

mm/s    8-10             11-20    21-30    31-100

 3.计算金属液液面上升速度:

          V=C/t  

     C—铸件最低点到最高点的距离,按浇注

时的位置确定(mm)

     t—计算的浇注时间(s

         V=142 / 8.8 =16.1 mm/ s

    由上表可知铁液的最小上升速度为

11-20 mm/s.

       在范围内,所以浇注时间符合。

     

   1.确定内浇道的截面积。

铸件重量6.656 kg 铸件壁厚最薄处5 mm

最厚处22 mm

查《铸造工( 技师  高级技师)》一书,

1-15

  可查的    S=1.6

  2校核砂箱高度是否满足

     浇注铸型的最小压头H,对充满型腔是

必须的,计算的压头不能低于H值:

         H=L1tg

     式中:L1自直浇道中心线到铸件最高、

最远的水平距离。L1=162mm

保险压力角 (参考《铸造工艺及

设备》一书,表3-7)  =13

          由以上可得H=37.4mm

          H=

      H作用于内浇道的金属液静压头

G2型内金属液的顶总重量(kg

μ流量系数 (根据《铸造工艺及设计》

一书的表3-5及表3-6可确定μ的值为0.7)

t—浇注时间(s

  所以综上可计算出H均,H=253mm

   H > H,所以合理。

3.确定浇注方式

    顶住式浇注系统的优点是:金属液容易

充满型腔,凝固顺序自下而上,有利于铸件

的补缩,对薄壁铸件可以防止浇不到,冷隔

等缺陷,浇注系统结构简单,紧凑,便于造

型,节约金属。但在浇注时,金属液易产生飞

溅、氧化、容易产生砂眼、氧化夹渣等缺陷。

这种浇注 系统适用于结构简单,高度不大的

薄壁铸件。                                                                                      

    底注式浇注系统的优点是:充型平稳不

会产生飞溅、氧化倾向小,排气容易。但铸件

的温度分布不利于自下而上的定向凝固,当铸

件较高时补缩效果差。

   此零件为托架,结构较简单,铸件比较

高,铸件需要补缩,所以综上所属,该铸件的

浇注方式选择顶住式浇注系统为宜。

  4.分型面的选择比较及论证:

 

如上图ab所示的分型面,若将铸件同时置于

于上下两箱内,那么一旦发生错箱,就会产生

e¹不等与e²的现象,使铸件产生很大的的尺寸

偏差,若将整个铸件都置于下箱内,则不管是

否发生错箱,都能保证e¹等于e²从而保证了铸件的尺寸精度。所以,分型面应放置在如图a所示的位置。

5.确定浇注系统组元截面之间的比例关系,计

算各浇道的截面尺寸。

  根据《铸造工艺及设备》一书,表3-8,可

查得:

     S:∑S:∑S=1 1.1 1.15

因为 ∑S=1.6

 则可得:∑S=1.76

S=1.84

6.确定内浇道、直浇道、横浇道及浇口杯的形

状尺寸。

根据《铸造适用数据速查手册》一书,表

1-25,可得:

 内浇道

                        

α=11

                         b=7

                         c=17

 横浇道

                        A=16

                        B=11

                        C=18

直浇道

                        D=17

《根据铸铁件生产实用技术》一书表1-24

可得浇口杯的形状和尺寸如下:

          

                 

           

 

    d   A   B   C   E   H   R1   R2

φ20  20  80  60  100 20  60  10  12

     型芯是铸型的一个重要组成部分,型芯的

作用时形成铸件大的内腔,孔洞,阻碍起模部

分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。

  1.心头设计。

芯头是指伸出铸件以外不与金属液接触的砂芯

部分心头的作用是定位、支撑和排气。

  对砂芯的要求:定位和固定砂芯,使砂芯在

铸型中有准确的位置,并能承受砂芯重力及浇

注时液体金属对砂芯的浮力,时砂芯不被破坏。

芯头应能及时将浇注后砂芯所产生的气体排出

型外;下芯合型方便芯头应有适当的斜度和间

隙。

   芯头可分为垂直芯头和水平芯头,此图采用

垂直芯头。

   垂直芯头的结构如下图所示;

a—斜度          S-间隙

h—下部心头的高度

h1上部芯头的高度

根据《铸造工》一书

1-7垂直芯头高度和芯头与芯座的配合间隙

1-8垂直芯头的斜度

1-9垂直芯头顶面与芯座配合间隙

可得:

S=0.5         S2=1

上部芯头  a1=10 º  α=7

下部心头  a=7 º     α=5

1.冒口的选择及冒口各部分尺寸

在铸造生产中,由于铸件结构和铸造参数的

因素,在膜腔内各点的熔融状态的金属液凝固

时间是不相等的,这就会在铸件凝固后产生热

应力造成铸件变形,裂纹等,同时,由于冷却

凝固时间不等,铸件回出现疏松冷隔,气孔等

缺陷。因此在铸造生产中常采用一些措施来防

止或减少铸件缺陷的产生。

   该铸件需要补缩,且铸件壁厚连接处,壁厚

相差较大有可能会产生热节,所以应采用冒口

或冷铁,但因该铸件具有一定的斜度,采用冷

铁时会比较麻烦,所以采用冒口来防止热节的

产生。

  冒口是在铸型内专门设置的储存金属液的空

腔,用以补偿铸件成型过程中可能产生收缩,

所需的金属液,防止缩孔、缩松的产生。并起

到排气集渣的作用。

   冒口的设计可采用比例法,比例法也称热节

圆法,这种方法就是使冒口的根部直径大于铸

件被补缩处热节圆直径或壁厚,再以冒口根部

直径来确定其他尺寸。

冒口的根部直径计算公式:

            D=cd

  D-冒口根部直径

  d-铸件被补缩处热节处内切圆直径

  c-比列系数   (根据表4-6可得)

   根据表4-6选择普通顶冒口中的B型冒口,

冒口的形状和各部分的尺寸如下:

  2. 冒口的个数,根据公式L=nl/(πD

 式中   L—冒口延伸度

        n—冒口数量

        l—冒口沿着轮缘方向的尺寸

        D件—轮缘直径

根据上式可得,冒口的个数n=

 1.型砂的配比及性能:

 

2芯砂的配比及性能

3.铸铁件型芯用涂料成分比。

涂料配方:

     石墨粉  :   50%

     糊 精     1.5-2.0%    

     沥 青     2.5-3.0%

     松 香      1.5-2%

     汽 油      50%

4.因为该铸件使用的是树脂砂,因此无需烘干。

    1.铸件缺陷及防治措施;

1)气孔和针孔

防治措施:炉料要烘干、除锈、去油污、;焦

炭的质量要好,以提高金属液的出炉温度;孕

育剂,球化剂和所用的工具要烘干;防止液体

金属在熔炼过程中的过度氧化,;制造砂型时舂

砂要均匀,型、芯排气要通畅;出气冒口要放

在型腔的最高处和型腔中气体不易排出的地方。

2) 缩陷、缩孔和缩松

     防治措施: 正确设计内浇道、冒口、冷铁

的位置,确保铸件在凝固收缩过程中不断有液体

金属补充;改进铸件结构,使铸件有利于补缩;保证铸型有足够的强度,对较大的铸件采用干型,防

止型壁向外扩张。

3)冷裂

     防治措施: 力求铸件壁厚均匀,使铸件各

部分的冷缺速度尽量趋于一致;尽量不使铸件

收缩受阻;延长铸件开箱时间,使铸件在型内

缓慢冷缺;对铸件进行时效处理,减少残留应

力。

4)热裂

     防治措施: 铸件要尽量避免壁厚的突然变

化,铸件的转角处做到适当的铸造圆角,铸件

中容易产生拉应力的部位和凝固较迟的部位可

采用冷铁或工艺肋;粘土砂中加入适量木屑或

采用有机粘结剂,以改善型芯砂的溃散性;砂

型和砂芯不应舂的过紧;改用刚度合适的芯骨,芯骨外部要有足够的吃砂量。

5)冷隔

防治措施: 提高浇注温度,改善熔炼工艺,防止金属液氧化,提高流动性;改变铸件浇注位置,薄壁大平面应尽量放在下面或采用倾斜浇注;加强对

合型、紧固铸型的检查,防止分型面和砂芯出

气孔等处跑火。

6) 粘砂

   防治措施: 湿型在保证有足够透气性的前提

下,尽可能选用粒度细的原砂;提高砂型的紧

实度,尤其是高大砂型下部的紧实度;减少吃

砂量忆提高粘砂层的冷却速度;避免型芯局部

过热;选用耐火度高或冷却能力强的造型材料。              

2.铸件缺陷修补的原则  

修补后的铸件外观、性能和寿命均能满足要

求,且经济上合算,即应修补。反之,技术上无

把握,经济上得不偿失,就不进行修补。

《手工造型工》 机械工业出版社

《铸造工艺及设备》机械工业出版社

《热加工实训》机械工业出版社

《造型工》   机械工业出版社

《铸造使用数据速查手册》

《铸铁件生产使用技术》等资料

1.6


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