滑轮铸造工艺设计汇总.docx
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滑轮铸造工艺设计汇总
湖南科技大学
课程设计报告
课程设计名称:
滑轮铸造工艺设计
学生姓名:
学院:
专业及班级:
学号:
指导教师:
年月日
一、造型材料选择················································································1
二、浇注位置及分型面的确定··································································1
三、铸造工艺参数设计···········································································1
1.加工余量的选择···············································································2
2.铸件孔是否铸出的确定········································································2
3.起模斜度的确定···············································································2
4.铸造圆角的确定···············································································3
5.铸造收缩率的确定···········································································3
6.考虑加工余量后的尺寸········································································4
四、造型方法的设计··················································································4
1.环形型芯外形··················································································5
2.环形型芯尺寸··················································································5
3.中心孔木质芯盒造型···········································································6
4.1/4环形木质芯盒造型·········································································7
五、木模的设计·······················································································8
1.木模的外形设计················································································8
2.木模的设计尺寸················································································9
六、浇注系统和冒口设计·············································································10
1.浇注系统选择··················································································10.
2冒口的选择·····················································································10
七、铸型装配图设计·····················································································11
一、铸造合金和造型材料的选择
1.铸造合金的选用
因为此次制造的滑轮使用时负载比较大,要求具有比较高的强度,故采用铸
钢ZG230-450
2.造型和造芯材料
由于本次课程设计的铸件是中等批量生产,所以造型和造芯的方法应采用灵
活多样,适应性强的手工造型。
但它有生产率低,劳动强度大,铸件质量不易稳定的缺点。
造型方法可选用砂箱造型,其操作方便,无论是大、中、小型铸件,还是大
量、成批和单件生产均可采用。
型砂选择:
铸钢用的型砂和泥心砂,其主要的组成部分是石英砂和耐火粘土。
作为造型材料的沙子性质,由砂粒形状和大小,氧化硅的含量,以及沙子中存在的各种混合物来确定。
该铸件型砂选用瘦沙(粘土含量2~10%)来代替石英砂。
在湿模造型时,小型和中小型钢铸件泥心砂可以采用小颗粒的半肥沙(粘土含量10~20%)作为附加物加入石英砂中。
加入的耐火粘土,其工艺试样的抗压强度应为0.5~0.6kg/mm2。
耐火粘土应该是白色或者淡灰色的,不应有可被肉眼看出的混杂物,如砂子、矿石、石灰等。
碎粘土所含水分不应超过2%。
(铸件材料是铸铁时,制造湿砂型的粘土砂所用粘土为膨润土,湿抗压强度一般为80-120kpa。
含水量为4.5-5.5%,透气性为60-100,型砂配比70/140目占33,100/200目占17%,红砂占50%。
芯砂选择油砂或水玻璃砂。
)
造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯,前者用于造各种形状、尺寸和批量
的砂芯,后者用于造单件小批量生产,形状简单或回转体砂芯。
二、浇注位置及分型面的确定
零件尺寸如图2.1所示,零件圆周上有一环形绳槽,其外形是两端大,中间小,若分模面取在铸件中心平面上,则需采用三箱造型、中箱高度正好等于铸件高度,中箱高度小,砂箱强度不足,中箱的砂型强度也不够,取模时容易垮砂而不好修补,况且造型复杂。
如果环形槽绳采用外型芯来成型,这样就可以采用两箱造型,提高铸件精度。
浇口若选在圆周上,钢液的流动距离比较长,不利于充型,对于铸钢件、尤其是圆盘类,工程中一般多把浇口设在轮毂中心,在轮缘的四周设补缩冒口,这个圆盘铸件比较小,壁厚不算大,大多在中心设置一个大一点浇口兼冒口就可以了,这样既节约金属又减少了铸件切割冒口时的清理费用。
所以此铸件采用中心浇口的浇注系统,采用外环形型芯的两箱造型方法。
图2.1零件尺寸
三、铸造工艺参数设计
确定铸造工艺参数必须以零件尺寸为依据,零件的详细尺寸如图2.1所示。
1.加工余量的选择
该槽轮为成批、大量生产,可采用机器造型及造芯,但本次课程设计则全采
用手工造型和造芯。
由《材料成型工艺
基础》第三版P68表4-2查得尺寸公差等级CT应为8~10级,选9级,加工余量等级MA选G。
由课程设计题目知基本尺寸φ200mm,查《材料成型工艺基础》第三版P68表4-3与尺寸公差配套使用的灰铸铁机械加工余量,并由确定加工余量中“顶面(相对于浇注位置)的加工余量等级应比底、侧面加工余量等级降一级选用”的规定查得,顶面加工余量应按照CT10级、MA-G级;底面、侧面的加工余量为CT9级、MA-G级。
则顶面的加工余量取5mm,底面和侧面的加工余量取4mm。
结论:
顶面的加工余量取5mm,底面和侧面的加工余量取4mm。
加工余量
如图2.2
图2.2加工余量图
2. 铸件孔是否铸出的确定
因为该铸件材料是ZG45钢,成批生产,孔径30mm,由《材料成型工艺基础》第三版P69表4-4查得铸件的最小铸出孔直径是30mm~50mm,则该孔应该铸出。
结论:
该孔径为30mm的孔应铸出。
3. 起模斜度的确定
根据标准《铸件模样起模斜度》中的规定,该铸件选用增加铸件厚度的起模斜度形式如图2.3:
图2.3起模斜度
用手工方法加工模具时用宽度标注,该铸件模具是木模,高度30mm,由《材料成型工艺基础》第三版P70表4-5砂型铸造时模样外表面及内表面的起模斜度查得外表面起模斜度1mm,内表面起模斜度2mm。
结论:
内表面起模斜度2mm,外表面起模斜度1mm。
4.铸造圆角的确定
根据铸件的圆角确定铸造圆角,槽轮边缘处的圆角半径为2.5mm,则铸造圆角设为半径为2.5mm,因为铸件的1、2、3、4处的有尖角如图2.4,则在做木模时此处应改成圆角设半径为1mm。
图2.4尖角所在位置
5.铸造收缩率的确定
该铸件材料为铸造碳钢,由《材料成型工艺基础》第三版P70知铸造碳钢的
铸造收缩率为1.3%~2.0%,该铸件选1.5%,则制造尺寸放大一个线收缩率。
结论:
铸造收缩率1.5%。
综上所述考虑到铸件的加工余量、收缩量、拔模斜度、铸造圆角、工艺补正量及芯头间隙后的铸件尺寸如图2.5:
图2.5最后的铸件尺寸
四、造型方法设计
要确定造型方法必须根据铸件的外形来选择分型面和型芯形状。
铸件的外形
如图3.1所示
图3.1铸件的外形
由上图可看出,该铸件结构简单,成中心对称、上下对称分布,根据浇注位置确定原则中重要面、大平面及薄壁部位朝下或侧立,厚壁部位朝上,另外又是一个圆盘类零件,所以可以确定该铸件需要平放,即平做平浇,如前所述分型面选在中间,模样如图所示。
图3.2 模样3D图
滑轮的绳槽需采用外型芯来成型,绳槽处采用4个1/4环形型芯来成型,如图3.3所示。
图3.3环形型芯
每个型芯的尺寸如3.4图所示:
图3.4型芯尺寸
滑轮辐板处采用砂型自带型芯来成型,下型部分为砂垛,上型部分为吊砂,为保证吊砂部分的强度,在造上箱时可适当插入一些型芯骨,中间孔用垂直型芯和芯头。
该铸件的直径为30mm的中心孔需用到垂直型芯及芯头,由《材料成型工艺基础》第三版P71知,垂直芯头的高度h一般取15~150mm,型芯横截面积越大,型芯高度H越高,h亦越高,下芯头的斜度较小些,一般选5°左右,上芯头的斜度一般为10°左右,还有根据手工造芯时,δ一般取0.4~0.5mm。
则选取h=15mm,下芯头斜度5°,上芯头斜度10°,δ选0.4mm。
结论:
h=15mm,下芯头斜度5°,上芯头斜度10°,δ选0.4mm.
中心孔型芯的芯盒的木质渲染造型如图3.5:
图3.5中心孔型芯的芯盒
装配图木质渲染造型如图3.6所示:
图3.6芯盒装配图
槽轮的槽需要用4个1/4环形型芯,均采用水平型芯及芯头,由《材料成型工艺基础》第三版P71知水平芯头间隙δ1与δ相当,而δ2及δ3分别增加0.5mm和1mm。
取δ1=0.4mm,δ2=0.5mm,δ3=1mm。
结论:
水平型芯及芯头的间隙为δ1=0.4mm,δ2=0.5mm,δ3=1mm,取型芯座宽度l=25mm。
1/4型芯芯盒:
左芯盒木质渲染造型如图3.7:
图3.7左芯盒木质图
右芯盒木质渲染造型如图3.8:
图3.8右芯盒木质图
装配图木质渲染造型如图3.9所示:
图3.9芯盒装配图
五、木模的设计
根据铸件工艺参数中铸件的收缩量、加工余量、拔模斜度、铸造圆角、工艺补正量及芯头间隙,设计木模。
木模每处的尺寸=铸件实际尺寸+加工余量+收缩量+型芯与芯头的间隙量。
木模的中心是凸出的,刚好跟计算好的中心孔垂直型芯及芯头配合,木模的周围是凸出的刚好与4个1/4的环形型芯的型芯座相适应。
则木模的形状如图4.1:
图4.1木模的形状
经设计:
木模的剖面图如图4.2所示:
图4.2木模剖面图
经计算:
木模的尺寸如图4.3:
图4.3木模尺寸
六、浇注系统和冒口设计
1.浇注系统选择
因该铸件质量不大、高度不高和形状简单,则选用直浇口式的浇注系统。
采用开
放式浇注系统(对于一般的浇注系统需要采用铸造手册中的相关公式进行计算)。
2.冒口的选择
冒口应设置在铸件热节圆直径dy较大的部位,该槽轮铸钢件外圈适合安放A型冒
口,但是铸件不大,就不在外圈进行安放冒口,只在中心孔安放一个F型冒口如图
5.1所示:
图5.1浇注系统和冒口
该铸件H0=30mm,dy=10mm,d=50mm,则H/dy=3<5,查《材料成型工艺基础》第三版P75表4-6得H=1.3d=65mm,L/%=100。
结论:
外圈处的冒口d1=1.3d=65mm,H=1.3d=65mm。
七、铸型装配图设计
装配图如图6.1所示,装配图三维图如图6.2所示,下模、镶块和型芯装配三维图如图6.3所示,上模三维图如图6.4所示。
图6.1铸型装配图
图6.2装配图三维图
图6.3下型、外型芯和中心型芯三维图
图6.4上型三维图
六、设计体会
这次关于材料成型技术的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验,对于提高我们模具设计的综合素质大有用处。
通过一个星期的设计实践,使我对铸造模具设计有了更多的了解和认识.为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础.
铸造模具设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程,它融《材料成型工艺基础》、《工程材料》、《机械设计》、《Pro/E建模》《机械制图》等于一体。
这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用铸造成型工艺和有关先修课程的理论,加深和扩展有关铸造模设计方面的知识等方面有重要的作用。
参考文献
[1]《材料成型工艺基础》沈其文主编3版华中科技大学出版社2003
[2]《机械设计》濮良贵,纪名刚主编 8版高等教育出版社2006
[3]《工程材料及应用》周风云主编华中科技大学出版社2版2002
[4]《材料力学》刘鸿文主编高等教育出版社8版2009
[5]《模具专业英语》王群童长请主编机械工业出版社1版2008
[6]《铸造工艺及设备》曹瑜强主编机械工业出版社1版2003