热处理课程设计支座铸造工艺课程设计.docx
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热处理课程设计支座铸造工艺课程设计
热加工工艺课程设计
支座铸造工艺设计
院系：
工学院机械系
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
姓名：
学号：
指导老师：
刘万福
时间：
2012年5月31日
黄河科技学院课程设计任务书
工学院机械系机械设计制造及其自动化专业2010级1班
学号姓名指导教师刘万福
设计题目:
支座铸造工艺设计
课程名称:
热加工工艺课程设计
课程设计时间：
5月18日至5月31日共2周
课程设计工作内容与基本要求（已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料）（纸张不够可加页）
1、已知技术参数：
图1支座零件图
2、设计任务与要求：
（1）设计任务
1选择零件的铸型种类，并选择零件的材料牌号。
2分析零件的结构，找出几种分型方案，并分别用符号标出。
3从保证质量和简化工艺两方面进行分析比较，选出最佳分型方案，标出浇注位置和造型方法。
4画出零件的铸造工艺图（图上标出最佳浇注位置与分型面位置、画出机加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及型芯头，图下注明收缩量）
5绘制出铸件图。
（2）设计要求
1设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用三号图纸出图。
2按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书（不少于3000字）。
3、工作计划
熟悉设计题目，查阅资料，做准备工作1天
确定铸造工艺方案1天
工艺设计和工艺计算2天
绘制铸件铸造工艺图1天
确定铸件铸造工艺步骤2天
编写设计说明书3天
答辩1天
4．主要参考资料
《热加工工艺基础》、《金属成形工艺设计》、《机械设计手册》
系主任审批意见：
审批人签名：
时间：
2012年月日
摘要
随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，汽车制造业，飞机制造业以及发电设备，机车、轮船制造业的飞速发展，对铸件需求量日益增大，必然促使锻造技术的发展，使锻造业与飞速发展的制造业相适应。
铸造主要是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔里，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，是机械类零件和毛坯成型的主要工艺方法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件。
本文主要分析了支座的结构并根据其结构特点确定了它的铸造工艺，支座是支撑零部件的载体其主要承受了轴向的压缩作用的机械零件。
在日常生产中对支座的选用异常广泛，因为它具有经济型良好、结构稳定性好、结构简单美观实用等特点，所以在机器零件的设计，加工过程中支座都起着不可代替的作用。
确定支座的铸造工艺过程主要包括：
1）铸型及方法选择、2）分型面选择、3）浇注位置的确定、4）工艺参数的确定、5）浇注系统的设计、7）绘制铸造工艺图、8）绘制铸件图
关键词：
砂型铸造、浇注、型芯设计、起模斜度、加工余量、收缩率
六、致谢........................................................................................................................................13
参考文献…………………………………………………………………………………………15
绪论
支座铸造设计，首先在确定支座的铸造工艺方案时，然后确定铸造作用的材料、分析铸件的结构、确定铸件的浇注位置、绘制铸造工艺图，主要包括：
浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形状、尺寸及固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和位置等。
铸件的材料选择主要是依据其技术要求，钢性、强度、工作条件以及使用寿命、精度要求等选择合适的材料，所以本次在支座铸造材料选用HT150，造型材料的选择、配制和使用直接影响铸件质量和成本。
采用恰当的工艺措施可控制铸件质量，明显提高生产率，降低成本。
一、工艺
1.1铸件的结构特点
合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，也是简化铸造工艺、提高生产率和降低成本的根本保证。
需铸造的零件的结构不仅应满足工作性能和力学性能的要求，同时应该满足铸造工艺、方法和合金铸造性能的基本要求，还能在很小改动下使铸件结构与这些要求相适应，力求工艺简单，能够经济、迅速的生产出合格的铸件。
铸件具有以下几个优越性：
1）可以制成形状复杂的，特别是复杂内嵌的毛坯、2）由于是直接用金属液浇注形成的形状复杂各异的铸件。
1.2铸件的工艺分析
铸件的特点是通过制作出各种形状复杂的金属结构材料模型，然后融化金属材料对模型进行系统性的浇注，然后冷却、凝固从而获得所需的具有复杂结构特点的毛坯、零件。
这样所得的铸件具有稳定性好，结构性强，成品率、高经济性好等特点。
铸造的加工方法可分为：
砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造等。
其中砂型铸造是最为常见的也是最基本的工艺方法，它适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸件的生产。
铸造在机械制造业中有着历史悠久及不可替代的作用。
掌握砂型铸造师合理选择铸造方法和正确设计铸件的基础。
确定好铸造方式后我们还要对其进行造型及造芯的选择等，其中造型的方法包含了：
砂箱造型、劈箱造型、叠箱造性、刮板造芯等。
在制造工艺方案之前，对熟悉图样和铸件的使用要求，掌握实际生产的现有条件，以图样技术要求、生产批量和使用信息为依据，分析铸件结构，选择铸型种类、确定造型和造芯的方法等，以便为铸造工艺的拟定奠定基础。
二．支座的结构与分析
2.1支座的分析
支座是机械工程中最为常用的一种零件，其工作环境也相对比较复杂，可能受到各种力的的作用，在这些力中对支座影响最大的是收到了轴向的压缩作用，为了防止其受到这些因素而发生裂纹或破坏，我们在选择材料进行浇注加工时尤为注意选择能使在工作过程中不至于受压破坏。
而铸造件在铸造的时候必须严格按照铸造工艺手册中正确的操作方式对支座零件进行有效的铸造操作使其能有效的符合我实用时的标准，是经济性实用性大大的提升。
对于要求更高的支座可通过对其相应的处理使其得更好的力学性能。
同时用铸件做零件毛坯可以减少用材，和二次切削所浪费的材料，不仅节约材料也大大的提高了经济性。
2.2支座的工艺分析
根据支座的使用要求和条件进行分析、研究，总结出自己的设计方案。
由于支座的结构简单在综合考虑过其经济性、工艺性和使用性后，对支座的工艺性进行深入的分析。
支座零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。
审查、分析应考虑如下几个方面：
1.铸件应有合壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄；
2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷；
3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂；。
4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节；
5.利于补缩和实现顺序凝固；
6.防止铸件翘曲变形；
7．避免浇注位置上有水平的大平面结构。
三、支座具体方案步骤
3.1铸型及方法选择
图3.1.1
支座零件具有支座底平面、紧固孔、与支座底平面相垂直的支承孔及支承孔两端面等。
零件的外型示意图如图3.1所示，支座的零件图如图3.2所示，支座的外形轮廓尺寸为200mm*110mm*120mm，主要壁厚26mm，最小壁厚15mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求.
由于支座零件为回转体结构件，产品生产性质适合于做批量生产。
零件材质选用HT150.
图3.1.2
3.2分型面选择
分型面是指两半铸型相互接触的表面。
分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。
分型面选择应在保证铸件质量前提下，尽量简化化工过程，节省人力物力。
对于零件质量要求不高、外形复杂且批量不大的支撑台铸件，为简化工艺操作，可优先考虑分型面，并找出零件的可分型方案。
选择分型面的原则有，1）、应使铸件全部或大部分置于同一半型内；2）、应尽量减少分型面的数目；3）、分型面应尽量选用平面；4）、便于下芯、合箱和检测；5）、不使砂箱过高；6）、受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度；7）、注意减轻铸件清理和机械加工量。
综合以上的分析，选择图3.2.1
图3.2.1
3.3浇注位置的确定
浇注位置确定应符合铸件凝固方式，保证铸型充填及铸件质量，而尽量置于有理部位，因此讲支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立位置，以利于保证铸件质量及精度，并利于型芯稳固、排气落砂和检验。
铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。
确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。
浇注位置的确定有一下原则：
1.铸件的重要部分应尽量置于下部；
2.重要加工面应朝下或直立状态；
3.使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷；
4.应保证铸件能充满；
5.应有利于铸件的补缩；
6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验。
综合以上的分析，应选择3.3.1的浇注位置。
图3.3.1
3.4铸造工艺参数的确定
铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。
这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。
工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低成本。
支座的尺寸公差为CT8～12级，取CT9级。
支座的轮廓尺寸为200mm*110mm*100mm，由《铸造工艺设计》得：
支座尺寸公差数值为2.5mm。
下图为铸件的基本尺寸及尺寸公差数值图3.4.1
另外在机械加工余量方面也应该认真考虑。
机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。
支座为砂型铸造机器造型大批量生产，支座的加工余量为E～G级，取G级。
支座的轮廓尺寸为160mm*135mm*100mm，支座加工余量数值为2.2mm，取2mm。
在铸造收缩率方面，铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：
ε=[（L1-L2）/L1]*100％；ε为铸造收缩率；L1为模样长度；L2为铸件长度；支座的受阻收缩率为0.9％。
图3.4.1
3.5浇注系统设置
浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。
浇注系统分为封闭式浇注系统，开放式浇注系统，半封闭式浇注系统和封闭-开放式浇注系统。
支座就是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。
支座结构较为简单且是小型件，每个铸件上只用一个内浇道。
内浇道开，支座的浇注顺序为由下至上凝固，这样有利于支座的重要部分先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在底部侧面引入金属液，如图3.5.1
。
3.6铸造工艺图绘制
铸造工艺图是在零件图上以规定的红、蓝等色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样。
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。
其主要内容包括：
浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）。
铸造工艺图是指导铸造生产的技术文件，也是验收铸件的主要依据。
3.7铸件图的绘制
铸件图反映了铸件实际形状、尺寸和技术要求，是铸造生产铸件检验与验收的主要依据。
下图为支座的铸件图。
四、支座铸造工艺卡
铸件名称
材料牌号
生产类型
毛坯质量
平均壁厚
零件图
支座
灰铸铁
单件
7.2Kg
15mm
造
型
造型方法
砂型铸造
砂箱内部尺寸/mm
规格
长
宽
高
紧固方法
上箱
240mm
150mm
110mm
压铁紧固600Kg
下箱
240mm
150mm
110mm
砂
型
烘
干
烘干温度/°C
烘干时间/h
方法
500
15
烘干炉
浇冒口尺寸
/mm
浇道数量
长
宽
高
截面积
横浇道
32
22
35
950mm²
内浇道
24
21
10
255mm²
浇注工艺规范
出炉温度/°C
浇注温度/°C
浇注温度/°C
冷却时间/h
>1400
>1250
30-50
>24
热处理工艺
加热5-7h至850摄氏度左右，保温均热3-5小时。
炉温冷至400-500度出炉空冷
五、总结
为期两周的热加工工艺设计已经结束了，在这两周的努力中从刚开始对制造工艺只有一点感性认识到现在已熟悉制造工艺的国内外现状及趋势，能对工件确定合理的工艺方案，同时对根据加工工艺设计相应的流程也较清楚。
在本次设计中，要用到许多基础理论，由于有些知识已经遗忘，这使我们要重新温习知识，因此设计之前就对这门课程里面所涉及到的有关该课题的课程的知识认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致的了解，并也有了设计的感觉。
同时，由于设计的需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。
通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。
可以说，课程设计体现了我们对这个课程所学知识的运用熟悉程度，也检验了我们的综合素质和实际能力。
六、致谢
在本次热加工工艺设计过程中，首先感谢我的学校，给了我学习的机会，在学习中，感谢刘万福老师在《热加工工艺基础》课程中对我的教育与指导，细心的教授我各种关于设计工艺的知识让我对这方面有了更深入的了解，并对我的设计提出了很多宝贵的意见与建议，老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。
他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。
这次的热加工工艺设计是在老师的精心指导和大力支持下才完成的感谢所有授我以业的老师，没有这些年知识的积淀，我没有这么大的动力和信心完成这次的热加工工艺的设计。
感恩之余，诚恳地请各位老师对我的设计多加批评指正，使我及时完善论文的不足之处。
参考文献：
【1】王爱珍主编：
《机械工程材料》：
北京航空航天大学出版社
【2】王爱珍主编：
《热加工工艺基础》：
北京航空航天大学出版社
【3】王爱珍主编：
《金属成型工艺设计》：
北京航空航天大学出版社
【4】胡传鼎主编：
《铸铁件生产使用技术》：
化学工业出版社
【5】徐凤琴范晓光主编：
《铸造工技能图解》：
机械工业出版社
【6】邓文英主编：
《金属工艺学》：
高等教育出版社
【7】丁殿忠主编：
《金属工艺学课程设计》：
机械工业出版社
