支撑台铸造工艺设计论文

支撑台铸造工艺设计论文 1 热加工工艺课程设计 支撑台铸造工艺设计 院 系: 工学院机械系 专 业: 材料成型及控制 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 班 级: 10材料 姓 名: 王文超 学 号: 100118062 指导老师: 张保丰 时 间: 2013年6月7日 1 2 支撑台铸造工艺设计 摘要 支撑台在工作中主要起支撑机器上其他组件的作用。该支撑台用于承受中等载荷，选用HT150作为铸件材料，具有足够的抗压和耐磨的性能，且具有良好的减振性能。HT150在液态时具有很好的流动性，可浇注出复杂的优质铸件，并且收缩率较小。 本设计以图样技术要求、生产批量和使用信息为依据， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了铸件结构，选择了铸型种类、造型方法及分型面，设计了浇注系统，确定了型芯和造芯方法，编制了铸造工艺卡，可满意铸出铸件结构。 关键词: 支撑台，分型面，浇注系统 ，型芯，铸造工艺卡 2 3 目 录 1 绪 论.................................................................. 4 2 铸件结构的工艺分析与选材................................................ 5 3 铸造工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 拟定........................................................ 6 3.1 铸型及方法选择 .............................................................. 6 3.2 最佳分型面的选择 ............................................................ 7 3.3 浇注位置确定和造型方法 ...................................................... 8 4 铸造工艺参数的确定...................................................... 9 4.1 铸造收缩率 ........................................................ 9 4.2切削的加工余量.................................................... 10 4.3起模斜度及铸造圆角................................................ 11 4.4型芯及铸出孔槽.................................................... 11 5 浇注系统设置........................................................... 12 5.1系统作用与结构确定................................................ 12 5.2 系统引注位置选用 ................................................. 14 5.3冒口及尺寸确定 .................................................... 14 6 铸造工艺图绘制......................................................... 14 7 支撑台铸件图的绘制..................................................... 15 8 铸造工艺卡的拟定....................................................... 16 9心得体会 ............................................................... 16 参考文献................................................................. 16 3 4 1绪论 铸造工艺是应用铸造有关理论和系统知识生产铸件的技术和方法。包括造型材料制备、造型、制芯、金属熔炼、浇注和凝固控制。就是把液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型空腔内，待其凝固冷却后得到毛坯或零件的方法。合理的铸件结构是获得合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，是简化铸造工艺，提高生产率，降低成本的根本方法。需铸造的零件结构不仅满足工作性能和力学性能的要求，同时应满足铸造工艺、方法及合金铸造性能的基本要求，还能在很小改动下使铸件结构域这些要求相适应，力求工艺简单，能够经济、迅速地生产出合格的铸件。 制定铸造工艺方案是其中的一个重要环节，目的是使整个铸造工艺过程都实行科学的操作，合理地控制铸件成形，从而获得高质量，低成本的合格铸件。其首要步骤是根据零件的结构特点、技术要求和生产批量等条件确定其铸造工艺，绘制铸造工艺图和铸型图;然后依据绘制的铸造工艺图，结合所选定的造型方案和工艺卡，便可绘制出模样图及铸型图。 2 铸件结构的分析与选材 4 5 机器支撑台主要用于承受中等静载荷，即在工作是起支撑机器上其他部件的作用，而经常处于压应力状态，要求能抗压和耐磨即可，故选用灰铸铁HT150制成。由《工程材料及成形技术基础》196页表7.11及《热加工工艺基础》41页表3-2可查:HT150用于承受中等负荷的零件，如机座、机架、轴承座等。 灰铸铁HT150的组织和性能 [组织]:可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类:铁素体基体灰铸铁;铁素体一珠光体基体灰铸铁;珠光体基体灰铸铁。[力学性能]:灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少;珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件;铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。[其他性能]:良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性 灰口铸铁其含碳、硅较高(碳 3.0%,3.7%、硅1.8%,2.4%)其铁水不经任何处理，出炉后可直接进行浇注;灰铸铁的耐磨性好，具有良好的消振性，切削加工性好，而且铸造流动性较好，充满型腔的能力较强，有利于金属渣中的气体和杂物上浮，易于浇铸除细薄精致的铸件;另处其壁厚敏感性大，适合制造复杂的中、小型铸件;支撑台受中等静载，起支撑作用，处于压力状态，符合本设计要求，故选用灰铸铁HT150制成。 5 6 3 铸造工艺拟定方案 3.1 铸型及方法选择 铸型按其型体构成材料，可分为砂型、金属型、熔模型、压力型、陶瓷型和快速成型RP技术等，各种铸型均可获得各种所需形状及轮廓尺寸的铸件，并可按铸型使用经济性，又分为最适宜、不适宜等情况。 砂型按型体材料特点不同，又可分为干型、湿型、自硬型、水泥砂型、液态砂型等，通常情况下，中小型铸件应尽可能选用湿型，其成本低、生产率高，易于机械自动化。 支撑台零件由法兰、锥度、内腔及小孔等结构组成。形状较复杂但无特殊表面质量要求，宜采用砂型铸造成形。由于支撑台零件为回转体结构件，且平直分型面，故适合用分模造型。因其生成批量小，应该采用湿砂手工分模造型。 6 7 零件图 3.2分型面的选择 分型面是指上、下砂型的接触面或铸造模样的分合面，分型面的选择应在保证铸件的质量前提下，尽量简化工艺过程，节省人力物力。尤其是质量要求不高的支架类和外形复杂的支撑台铸件，为简化工艺操作，可优先选择分型面，并找出零件的可分型方案如图所示。 支撑台零件有三个最大截面，可找出轴向分型和径向分型两种方案。径向分型为两个分型面，分别为B、A在下法兰端面和上法兰下面，需要三箱造型，工艺复杂，砂箱数量多且容易出现错箱等错误，生产效率较低。而轴向分型为一个分型面C，在零件垂直轴线上，仅需两箱造型，便于起模、下芯和检验且分模面和分型面一致，故选择轴向分型方案较好。 7 8 分型方案 3.3浇注位置确定和造型方法 造型是砂型铸造最基本的工序，通常按紧砂的起模方法不同，可分为手工造型、机器造型和手工造芯3大类，手工造型操作灵活、适应性强、工艺装备简单、应用最广、可适于单体小批量生产，特别适合于重复和复杂形铸件的生产。 浇注位置的确定对铸件质量和铸造工艺均有很大的影响，通常需根据铸件技术要求，先找出铸件上质量要求高的部分(如加工面、受力面)和易产生缺陷的部分(如厚壁处、大平面、薄壁处)，在考虑浇注位置，使其既符合铸件凝固方式、保证铸型填充，又置于有利位置而保证铸件质量，同时还要注意以下原则: 1)重要表面向下原则 铸件重要加工面或者主要工作面应放在铸型的下面。若做不到，可将该表面置于铸型的侧面或倾斜放置进行浇注。若铸件有多个面均要求向下时，应将较大的面朝下放，并对朝上的面采用加大加工余量等 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 以保证质量。 2)大而薄表面向下原则 铸件上大面积平直表面或薄壁部分，在浇注时应放在铸件的下部，并尽量使薄壁垂直或倾斜浇注，以免出现浇不足、冷隔等缺陷。 3)厚大断面处向上原则 对于大型铸钢阀体、铸钢双排齿轮、起重机卷筒等铸件，由于其壁厚不均匀且铸钢体收缩率较大，因而在确定浇注位置时，应从顺序凝固原则出发，而将厚大部分放到上面或者侧面，以便于放置冒口和冷铁，从而造成自下而上的顺序凝 8 9 固条件，以利于补缩而防止缩孔或缩松。 4)型芯设置稳定原则 在确定浇注位置时，应尽量减少铸件型芯数量，以便于造芯、下芯与芯盒的制作;同时还应有利于型芯定位、稳固、排气和检验方便。 对于本次设计中，由于支撑台零件尺寸小可用手工造型的方法;支撑台在工作中承受载荷，起支撑作用。下面受力较大，应宽大。按照重要平面向下方的原则，为避免出现浇注不足、隔冷等缺陷，应将支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立的位置，以便保证铸件质量和精度，并利于型芯稳固、排气、落砂和检验。 4 铸造工艺参数的确定 1.铸造收缩率 铸造收缩率是指金属液浇到铸型后，随着温度降低将发生凝固而引起凝固尺寸缩减，这种缩减的百分率为该金属的铸造收缩率，也是冷却后铸件各个方向上比型腔尺寸的缩小率，亦称为线收缩率ε即ε=,L模样-L铸件,?L模样×100, 合金种类 铸造收缩率% 自由收缩 受阻收缩 灰 中小型铸件 1.0 0.9 铸 铁 中大型铸件 0.9 0.8 特大型铸件 0.8 0.7 筒形铸件 长度方向 0.9 0.8 直径方向 0.7 0.5 孕 HT250 1.0 0.8 育 HT300 1.0 0.8 铸 铁 HT350 1.5 1.0 可 KTH 壁厚,25mm 0.75 1.5 锻 铸 壁厚,25mm 1.0 0.8 铁 珠光体可铁KTZ 1.75 1.5 9 10 球墨铸铁 1.0 0.8 白口铸铁 1.75 1.5 2.切削加工余量 机械加工余量指的是铸件凡需加工表面，在拟定方案时所要加大的尺寸量，其大小取决于逐渐的种类、尺寸大小、生产批量、加工表面质量要求以及所浇注的位置等因素。 支撑台铸件采用湿型砂型的灰铁铸件，基本尺寸200mm，加工表面与基准面为200mm，根据表4.1中尺寸公差为(CT15~CT13)/H可采用CT14/H。同时根据表4.2中大于“160~250mm双侧切削加工”，支撑台铸件两侧面加工余量为7.5mm。 表 4.1 主键尺寸公差等级与配套用加工余量等级(摘GB/T6414—1999、GB/T6416—1999) 造型材料 单件、小批量生产铸件尺寸公差等级与配套加工余量等级 铸钢 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铜合金 轻金属合金 干、湿造(15~13)/J (15~13)/H (15~13)/H (15~13)/H (15~13)/H (15~13)/H 型 自硬砂 (14~12)/J (13~11)/H (13~11)/H (13~11)/H (12~10)/H (12~10)/H CT 7 8 9 10 11 12 13 14 MA E F G H G H G H G H H J H J H J 基本尺 寸 加工余量数值 10 11 100~160 2.0 2.5 3.0 4.0 3.5 4.5 4.0 5.0 4.5 5.5 6.5 7.5 8.0 9.0 9.0 10 1.5 2.0 2.5 3.5 3.0 4.0 3.0 4.0 3.5 4.5 5.0 6.0 5.5 6.5 6.0 7.0 160~250 2.0 3.0 4.0 5.0 4.5 5.5 5.0 6.0 6.0 7.0 8.0 9.5 9.5 11 11 13 2.0 2.5 3.5 4.5 4.0 5.0 4.0 5.0 4.5 5.5 6.0 7.5 7.0 8.5 7.5 9.0 表4.2灰铸铁件常见基本尺寸及切削加工余量(摘GB/T6416—1999) 4.2铸造圆角与起模斜度 铸造圆角是指在铸件上相邻两壁之间的夹角，为了防止在该处产生缩孔、因冲砂而缺角、因集中力而产生开裂等缺陷。一般为两交壁平均厚度的1/3~1/2，中小型铸件应采用R3~R5mm，这里取R4mm。 起模斜度指的是在造型和造芯的时候，为了使模样从铸型中取出，而采用的斜度。由于铸件两端法兰较厚，可在远离分型面处减少1mm的加工余量，取起模斜度为1度。以获得加工起模斜度。 4.3型芯及铸出孔槽 铸件上的孔腔要芯型铸出，型芯要芯头支撑、定位、排气和落砂，芯头是型芯的外伸部分，起辅助作用。型芯头的形状尺寸:一般情况下，同一内腔用一个整体型芯铸出，当内腔简单时，可用自带砂芯成形而不用型芯。当复杂时，可将型芯分位数快。芯头分为垂直芯头和水平芯头。垂直芯头必须保留一定的斜度，以增强型芯在铸型中的稳定性。水平芯头一般都有左右两个芯头，并增强型芯的稳定性，通常加大或增长芯头，从而使型芯稳固并增加透气。 在铸铁支撑台中央内腔呈锥形孔，宜采用整体型芯和大芯头，选用垂直芯头，便于合箱，以利于稳固、定位、排气和落砂。一般小中型芯头长为20~80mm，可确定芯头长为60大端芯头直径90小端芯头直径50。 芯座是指铸型中专为放置芯头的孔腔，为便于下芯合箱，芯头与芯座留有间隙，一般为芯头0.5~4mm对于垂直芯头，湿砂型造模间隙应采用0.5~1.5mm。 铸件上的小孔、小槽一般不铸出，待切削加工时切出，以免造型工艺复杂或铸出的孔偏斜难以切削且不经济。对于支撑台的8个小孔尺寸大小，根据铸造加工艺性能的可能性和使用的必要性。小批量孔直径30~50mm，而支撑台为20mm，所以不用铸出，直接在钻床上用钻头钻出方便。 11 12 5浇注系统设置 浇注系统是指砂型中引导金属液流入行腔的通道，一般由浇口杯、直浇杯、横通道等组成。浇口杯承接金属液，并进入横浇道，再分配给内浇道流入型腔，因此各浇道形状及截面均影响铸件质量。 (1)浇口浇杯及直浇道 浇口杯有多种形式，以池形和漏斗形应用最多。浇注系统通常以上大下小的圆锥状应用最多。 对于支撑台铸件水平浇注，在上型面应该开设口浇杯，以便浇注。直浇道多为柱状、锥状且为圆形截面，可以自身的高度产生静压力，迫使金属液充满行腔各个部分，并能调节金属液流入型腔的速度。因此在支撑台上型开设直浇道，以便形成必要的静压力。 (2 )横浇道及内浇道 横浇道的作用除了分配金属液外，主要作用就是排渣，可组织水平流动中的熔渣进入型腔，常采用锯齿形横浇道、稳流式横浇道或带滤网的横浇道。横浇道截面多为梯形、圆形、圆顶梯形。其中，梯形和圆顶梯形截面，主要用于浇注灰铸铁和非铁金属铸件。 内浇道长度对小件可选20,30mm、截面大时选长些。其截面为三角形、月牙形、长梯形、半圆形等。扁平梯形造成的流动区小，有助于横浇道挡渣，且制模及切除方便，应用最广。 对于支撑台则应该把上型分型面设为横浇道，起集排渣排气作用，因为铸铁应采用梯形或圆顶梯形截面。 内浇道对于小件20~30mm有助于横浇道挡渣，且制模及切除方便。支撑台下型的下型面开设内浇道，并分两道将熔融金属从两端法兰处注入，有利于法兰冷却过程中补缩。 (3)各组元截面尺寸确定 各组元截面尺寸可根据铸件合金种类、质量、尺寸、壁厚、浇注时间等，利用简便经验公式求得。方法是先求得内浇道最小截面积，然后再按经验比例确定其他 12 13 组元截面积，计算最小截面积的简便经验公式为:S内=K?G S内-----内浇口截面积总值 G-------铸件毛重(kg) K-------系数，与铸件壁厚δ有关。 1:1.5:2 适用于大件 1:1.2:1.4 适用于大件 S内:S模:S直, 1:1.1:1.15 适用于中小件 1:10.6:1.11 适用于薄壁小件 生产中最小的内浇道截面积为0.04cm2，直浇道最小直径一般不小于 15-18mm 由Proe分析的毛坯质量为8.8kg，壁厚为12mm 表5-1灰铸铁件浇注系统标准值 横/m横浇道尺寸/mm(S直浇道尺寸/mm内浇道尺寸/mm(S内/m? ) ? (S直/ m?) a b c S内 a b c S内 A B C S横 D S直 11 9 5 50 6 4 10 50 16 11 18 240 17 230 14 12 6 80 8 5 12 80 19 14 22 360 20 310 18 15 7 115 10 6 15 120 23 15 25 480 23 420 20 18 8 150 11 7 17 150 28 18 31 720 27 570 24 21 10 225 13 9 21 225 32 22 35 950 32 800 30 26 11 310 14 10 26 310 38 28 42 1380 38 1130 40 30 12 455 17 11 33 450 46 32 50 1950 45 1590 45 41 14 600 20 12 37 600 56 40 58 2800 53 2200 56 52 17 920 24 16 46 920 65 45 70 3850 65 3320 58 53 22 1200 28 20 50 1200 80 60 80 5600 80 5030 13 14 图5.1 铸造系统 2系统引注位置选用 支撑台可用中注式浇注系统，因为其兼有顶注式和底注式的优点，造型方便试用于壁厚均匀、高度不大的中小型铸件。 3冒口及尺寸确定 一般小型、壁厚均匀的铸件可不设冒口，故在此省略。 6 铸造工艺图绘制 铸造工艺图是根据零件结构特点、技术要求和生产批量等拟定的指导性工艺文件。它是在零件图上以规定的粗、细实线等符号表示铸造工艺内容所得到的图形，是铸造行业所特有的一种图纸。它既规定了铸件形状和尺寸、生产方法和工艺过程，又表达了铸件浇注位置、分型面、型芯形状和数量，以及固定方法、加 14 15 工余量等。 省略浇注系统的支撑台铸造工艺图，如图6.1所示。以便于指导生产，实际生活中使用的铸造工艺图，大多将分型线、加工余量、浇注系统等均用红线表示，且分型线的两侧用红线标出“上”、“下”字样以表示上、下型位置。 另外，不要求铸出的8个孔，在图纸上用一个红色线条大“x”符号表示，芯头边界则用蓝色线条小“,”符号，以表示型芯的轮廓状及位置。 图6.1 铸造工艺图 7 支撑台铸件图的绘制 铸件图是反映铸件实际形状、尺寸和尺寸公差及其技术要求等的工程图样，是绘制铸造工艺图以及模样图的根据 ，由工程图形、工艺符号和文字标注等内容组成的图样。 铸件图是铸造生产、技术检验、铸件清理和铸件成品验收的依据，也是铸造工艺装备设计和制造的重要依据。同时，还是设计和制造加工装备和切削加工工艺的依据。支撑台的铸件图见图7.1所示。 15 16 图7.1 支撑台铸件图 8 铸造工艺卡的拟定 铸 件材料牌生产毛坯最小壁厚 铸件图 名号 类型 质量 称 支HT150 8.8kg 12mm 小批 撑 台 造 型 方砂箱铸造、两箱造型 法 造 砂规长 宽 高 坚固 箱格 方法 型 内上250 220 130 部箱 压铁 尺紧固 寸420k下250 220 130 /mg 箱 m 砂型烘烘干温烘干时间方法 干 度/? /h 300 5 烘干炉 浇道数长 宽 高 截面积 浇 量 冒 横浇道200 26 35 9.1c? 口 1个 尺 内浇道50 27 30 8.1c? 寸 2个 16 17 直浇道150 33 28 9.3c? /m 1个 m 浇注工艺规格 出炉温浇注温度 浇注速度 冷却 度 /? /sec 时间 /? /h >1300 >1250 35~55 >10 热 处加热2~4h至550?20?，保温均热 理1~2h后缓冷 工 艺 心得体会 这次的课程设计是我第一次接触到铸件的课程设计，和以往的课程设计不同，这次需要的知识更多，更全面，也要需要一些技能，比如办公软件的使用，Proe绘图软件的使用等。当我接手这次课程设计时，发现自己在一些要掌握的能力上还有欠缺。这次的课程设计对我的毕业设计有很大的帮助。 参考文献 [1] 机械工程材料,王爱珍主编，北京航空大学出版社; [2]热加工工艺基础, 王爱珍主编，北京航空大学出版社; [3]金属成型工艺设计，王爱珍主编 ，北京航空大学出版社; [4]机械课程设计简明手册，骆素君 、朱诗顺主编，化学工业出版社。 17