金属工艺学课程设计铸造滑轴架.docx
《金属工艺学课程设计铸造滑轴架.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属工艺学课程设计铸造滑轴架.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
金属工艺学课程设计铸造滑轴架
目录
1铸造工艺方案的编制1
1.1选择金属1
1.2铸件毛坯生产1
1.2.1工艺性分析1
1.3生产方法及工艺方案2
1.3.1造型方法的选择2
1.3.2造芯方法的选择3
1.3.3浇注位置的选择3
1.3.4分型面的选择3
1.4工艺参数4
1.4.1加工余量4
1.4.2起模斜度4
1.4.3分型负数5
1.4.4缩尺5
1.4.5铸孔5
1.4.6圆角5
1.5工艺图、铸造图…………………………………………………………………….6
1.6浇、冒口系统计算6
1.6.1浇注系统计算6
1.6.2冒口系统计算6
1.7热处理6
2机械加工方案编制8
2.1加工步骤8
3总结：
10
4参考文献10
5尺寸图、铸造图……………………………………………………………………………11.
1铸造工艺方案的编制
1.1选择金属
该生产加工的滑轴架所用材料为HT200,（选用HT200的原因：
灰铸铁的铸造性能优良，具有减振性、耐磨性、缺口敏感性小，流动性好、缩率低，便于铸造出薄而复杂的铸件，铸型一般不需要补缩冒口和冷铁，使铸造工艺简化）。
其应用条件主要为：
1、承受较大弯曲应力的零件2、摩擦面的单位面积压力大于490KPa者或需经表面淬火的零件。
3、要求保持气密性或要求抗胀性以及韧性的零件。
1.2铸件毛坯生产
1.2.1工艺性分析
方案Ⅰ：
铸造：
铸造是将溶化的液态金浇注到具有与零件形状、尺寸适用的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。
优点：
1、可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯。
2、适用范围广。
制造成本低，形状尺寸较准确，加工余量小。
缺点1、力学性能低2、质量不稳定，废品率高3、表面质量不高，劳动条件差
方案Ⅱ：
锻造：
利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。
优点：
1、能使金属内部成分更加均匀、组织更加致密
2、晶粒得到细化提高了材料的强度和韧性。
缺点：
1、工艺复杂
2、成本较高
3、加工余量大
滑轴架从结构形式和几何形体采用铸造生产比较合适，冷凝收缩时均匀受力，无应力集中。
铸造生产可制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯。
（如：
箱体、汽缸体等）对于滑轴架的生产加工来看，采用铸造的方法是最佳的。
可通过毛坯铸造再到机械加工就可使得任务完成，既能满足使用要求，又能简化工艺，保证质量，降低产品的成本。
如果采用锻造、焊接或别的生产加工方法都不能使其工艺得到简化反而成本还会增加。
因此，滑轴架的生产加工采用铸造的方法符合铸造生产的工艺要求，在技术经济方面也合理。
滑轴架应的内腔比较复杂且为单件生产。
经过上述比较，故采用锻造工艺获得毛坯。
在壁厚上，虽然各处都有些差异，但由于相差不大，仍属于壁厚均匀。
壁厚与强度的定性关系见下图，在铸件的结构设计中，应注意最佳壁厚的选择，以提高铸件的力学性能。
从曲线中，可以看到壁厚小于40mm时，相对强的才有明显的下降趋势。
这主要是由于局部厚大，结晶时间长，晶粒粗大或有其他铸造缺陷影响力学性能而致。
本件给出加工余量后，最厚处仍小于40mm，因此，对力学性能影响不大。
1.3生产方法及工艺方案
1.3.1造型方法的选择
造型的方法有砂箱造型、劈箱造型、叠箱造型、脱箱造型（无箱造型）、地坑造型、刮板造型、组芯造型、流态砂造型等。
砂箱造型的主要特点是在砂箱内造型，操作方便，劳动量较小，大、中、小铸件，大量成批和单件生产均可采用。
与其他造型相比，砂箱造型较为方便、经济。
并且，砂箱造型符合滑轴架的铸造，选择别的造型方法则不能满足设计要求或者有缺陷。
因此，在造型的时候选择砂箱造型的方法。
砂型铸造与熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造等相比较更为简易，在材料方面、经济批量、适用铸件大小等都没什么限制，使用砂型铸造还可以降低生产的成本，故选择砂型铸造。
砂型铸造一般不受零件形状、大小以及复杂程度的限制，而且材料来源广泛，见效快、成本低。
目前它所生产的铸件约占铸件总量的80%以上。
具体情况见下表：
砂型铸造
适用金属
无限制
适用铸件大小
几克到数百吨
经济批量
无限制
铸件尺寸精度
IT15—IT14
铸件表面粗糙度Ra/um
粗糙
铸件内部质量
结晶粗
铸件加工余量
大
生产率（机械化程度）
低、中
最小铸件壁厚/mm
2.5—5
应用举例
要求不高的中、小件，大型或复杂件
1.3.2造芯方法的选择
由于单件小批生产，所以采用手工造芯，通过对铸件内腔的分析并结合芯盒造芯和刮车板造芯方法的比较，可以采用芯盒造芯。
芯盒造芯主要特点：
用芯盒的内表面形成砂芯的形状，砂芯尺寸准确，可制造小而复杂的砂芯，适用于各种形状、尺寸和批量的砂芯。
与刮板造芯的方法相比较，芯盒造芯更为适合。
故选择造芯的方法为芯盒造芯。
型芯主要用于形成铸件内腔，有时也用于形成难以起模的表面。
从铸件的形状及支撑方法角度看，滑轴架这个铸件需要两个芯头，起支撑作用，防止在浇注时被金属液将型心冲歪。
设计图如下：
1.3.3浇注位置的选择
浇注位置的选择要按照浇注位置选择原则来进行，对于铸件的重要加工表面、大平面应朝下，为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔的缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置，对于容易产生缩孔的铸件，应使其后的部分放在铸型的上部或侧面，以便在铸件壁厚处直接安置冒口或安放冷铁，使之实现自下而上的顺序凝固。
结合滑轴架实际考虑，故选两侧通孔处为内浇口。
1.3.4分型面的选择
分型面的可能方案：
如下图：
Ⅰ和Ⅱ，两方案比较如下表所示。
通过比较综合考虑，选择方案Ⅰ。
a）
（Ⅰ）
（Ⅱ）
（
）
分型面方案比较与选择
方案
Ⅰ
Ⅱ
特点
1、分型面大，操作方便，全部铸件置于上箱
2、采用芯座稳固，出气畅通，下信检查方便
3、四周壁厚均匀，不易产生缺陷
4、浇冒口设置方便，浇注位置上面可留大余量，以消除气、渣孔等缺陷。
1、型芯悬臂，不利固定
2、型芯在中间，无法起膜
3、大平面没在下方，没有理想的浇注位置，浇、冒口处可能产生晶粒粗大现象
1、、型芯悬臂，不利固定与补缩
2、大平面没在下方，浇、冒口处可能产生晶粒粗大现象
结论
采用
不采用
不采用
1.4工艺参数
1.4.1加工余量
过大的加工余量会使铸件加工后的表面质量下降，过小的加工余量将会影响机加工时刀具的寿命。
加工余量按手工砂型铸造，灰铸铁查《金属工艺学课程设计》表1—11，小批量生产注意下降两个等级，将查得
下降为
。
转查表1—12，零件高度尺寸公差等级13，加工余量等级H，得上表面余量为3mm。
中间直径50mm的孔加工余量为2mm。
1.4.2起模斜度
起模斜度的大小应根据模样的高度、模样的尺寸和表面光洁度以及造型方法来确定。
结合本件的实际尺寸、加工方法以及指导性技术文件（JB/T51.5—1991）所规定的砂型铸造所用的起模斜度，选择以下数据：
测量面高度
（mm）
木模
a（mm）
α
40～100
1.2
0°40′
160~250
1.8
0°25′
（如下图所示）
起模斜度示意图
1.4.3分型负数
若模样分为两半，一半在上箱，一半在下箱，则将分型负数留在上箱。
如果上下两半模样是对称的，则将分型负数在上下两半模样上各取一半。
若模样是一个整的，又全部位于一个沙箱中，则模样的分型负数留在与沙箱面平行的平面上。
计算分型负数的公式为：
b=L/1000+2
b───分型负数，单位为mm；
L───砂箱长度，单位为mm；
查参考资料《铸造实用数据速查手册》表1—11得：
当L≤1000时，b=2。
1.4.4缩尺
通常，灰铸铁的收缩率为7/1000~10/1000，因此选用8/1000的缩尺制造摸样。
1.4.5铸孔
该铸体上的中间孔较大，所以铸出该铸件上的孔。
两边的的孔较小且为内螺纹孔，所以该铸件上的孔不宜铸出，直接由机械加工形成。
1.4.6圆角
一般情况下，铸件各转角处都应设计成圆角。
这对于防止铸造缺陷，提高铸件结构强度都有很重要的作用。
这是因为当铸件上的转角为直角、尖角或虽为圆角但尺寸不合适时由于结晶方向性和在铸件转角处产生过热区，使铸件转角处的金属凝固的慢。
并且晶粒间联系较弱。
于是在转角处易产生缩孔、裂纹、粘砂等铸造缺陷。
如果圆角过小，在浇铸时该处型砂易被金属液冲坏，从而在铸件上形成砂眼、多肉等缺陷。
此外，在使用时，尖角处还易引起集中应力集中。
综合考虑，我们给出铸造圆角半径为20mm和10mm（如图所示）。
未铸圆角为R3～R5。
1.5工艺图、铸造图
按标准绘制工艺图、铸造图（见附录）。
1.6浇、冒口系统计算
1.6.1浇注系统计算
灰铸铁浇注系统（查参考资料《铸造实用数据速查手册》表1—19）
采用开放式浇注系统，各组元截面积和比例一般如下：
为了应用方便，可根据经验数据,从《铸造实用数据速查手册》中查找浇注系统各组元的截面积和截面尺寸
查参考资料《铸造实用数据速查手册》表1—25得
灰铸铁浇注系统各组员的尺寸参数如下表所示（单位：
mm）
内浇道尺寸
横浇道尺寸
直浇道尺寸
a
（cm）
b
（cm）
c
（cm）
面积
（cm2）
A
（cm）
B
（cm）
C
（cm）
面积
（cm2）
D
（cm）
面积
（cm2）
14
10
26
3.1
19
14
22
3.6
23
4.2
1.6.2冒口系统计算
因为铸件的高度相当与其宽度大得多则可以认为冒口主要按垂直方向补缩铸件，被补缩部位的补缩要求不高，冒口分布在
115mm的圆上的冒口。
1.7热处理
为了消除铸件的残余应力，稳定其几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变，需要对铸件进行去应力退火。
去应力退火温度的确定，必须考虑铸铁的化学成分。
普通灰铸铁当温度起过550℃时，即可能发生部分渗碳体的石墨化和粒化，使强度和硬度降低。
当含有合金元素时，渗碳体开始分解的温度可提高到650℃左右。
通常，普通灰铸铁去应力退火温度以550℃为宜，低合金灰铸铁为600℃，高合金灰铸铁是可提高到650℃，加热速度一般选用60～120℃/h.保温时间决定于加热温度、铸件的大小和结构复杂程度以及对消除应力程度的要求，保持时间可在2～8小时范围内选择。
铸件去应力退火的冷却速度必须缓慢，以免产生二次残余内应力，冷却速度一般控制在20～40℃/h，冷却到200～150℃以下，可出炉空冷。
一些灰铸铁件的去应力退火规范示于下表。
铸件种类
铸件质量/kg
铸件壁厚/mm
装炉温度/℃
升温速度/℃·h-1
加热温度/℃
保温时间/h
缓冷速度/℃·h-1
出炉温度/℃
一般铸件
＜200
≤200
≤100
500～550
4～6
30
≤200
200～2500
≤200
≤80
500～550
6～8
30
≤200
＞2500
≤200
≤60
500～550
8
30
≤200
精密铸件
＜200
≤200
≤100
500～550
4～6
20
≤200
200～3500
≤200
≤80
500～550
6～8
20
≤200
简单或圆筒状铸件
一般精度铸
＜300
10～40
100～300
100～150
500～600
2～3
40～50
＜200
100～1000
15～60
100～200
＜75
500
8～10
40
＜200
结构复杂较高精度铸件
1500
＜40
＜150
＜60
420～450
5～6
30～40
＜200
1500
40～70
＜200
＜70
450～550
8～9
20～30
＜200
1500
＞70
＜200
＜75
500～550
9～10
20～30
＜200
纺织机械小铸件
机床小铸件
机床大铸件
＜50
＜15
＜150
50～70
500～550
1.5
30～40
150
＜1000
＜60
≤200
＜100
500～550
3～5
20～30
150～200
＞2000
20～80
＜150
30～60
500～550
8～10
30～40
150～200
2机械加工方案编制
2.1加工步骤
（一）铣（或刨）：
铣100mm尺寸，表面粗糙度为
的面（如图所示）及浇口。
设备：
X62W，30min。
（二）划：
划2-
、
及各螺纹孔线，15min。
（三）镗（或钻）：
镗铰2-
、
孔，倒角。
设备：
T611，50min。
（四）钻：
按线钻各螺纹底孔，攻2-M8mm螺纹及M16mm螺纹。
设备：
Z35，30min。
（五）钳：
打件号，去毛刺，擦去紫色。
10min。
工厂
`
产品型号
零件名称
零件图号
共页
滑轴架
3
2
毛坯种类
材料牌号
单件毛坯尺寸
切口尺寸
每坯料件数
夹头尺寸
零件质量
每台件数
时间定额
铸件
HT200
27kg
1
工序号
工序名称
工步号
工序内容
时间定额
加工单位
设备型号
工艺装备
备注
车间
工段
名称及规格
编号
1
铣或（刨）
铣100mm尺寸，表面粗糙度为
的面及浇口
30min
机加
铣或（刨）工
X62W
滑轴架样板
2
划
划2-
、
及各螺纹孔线
15min
3
镗或（钻）
镗铰2-
、
孔，倒角
50min
机加
车工
T611
4
钻
按线钻各螺纹底孔，攻2-M8mm螺纹及M16mm螺纹
30min
机加
钻
Z35
5
钳
打件号，去毛刺，擦去紫色。
10min。
6
检验
编制
日期
审核
日期
更改标记
处数
文件号
签字
日期
更改标记
处数
文件号
签字
日期
3总结：
在高老师悉心讲解和指导下，在我的精心努力下，经过两周的紧张奋战，我终于成功完成了滑轴架设计。
整个设计过程中，我不仅巩固了以前学过的知识的同时，还学到了很多新的知识、掌握了很多新技能，更重要的是我们积累了宝贵的设计经验。
设计的过程就是一个探索的过程，我在这个过程中不断地查阅资料、上网搜索最新的技术信息、查看各个部件的国际标准，以谋求得到一个更经济、生产效率更高的加工方法。
由于一个成品的诞生需要很多的数据作参考，我最先进行的是对数据的计算。
这是一个相当繁重的任务，而且有许多公式已经忘记了。
但经过我们查阅资料和请教老师，所有的问题都迎刃而解，最终得到了最理想的数据。
在这个过程中，那些以前很长、很难记忆的公式已经让我们记得滚瓜烂熟了。
接下来便是通过数据选取合适的铸造工艺，及其各种机械加工。
数据有了，铸件方案也确定了，我开始着手CAD画图了，最后我又用Word进行了排版。
金属工艺学课程设计是对我们运用知识和技能的检验，是对学生进行全面考察的有效手段，也是让我们学习新知识、掌握新技术的有效途径。
通过这次设计，我们了解了许多金属工艺学及机械加工方面的知识，迈出了从理论知识到实际运用的第一步。
本次设计使我们在很多方面都得到了锻炼，为我们以后步入社会工作时奠定了基础。
4参考文献：
［1］中国机械工程学会铸造分会编，《铸造手册-铸铁》，机械工业出版社，2002
［2］王先逵主编，《机械加工工艺手册》，机械工业出版社，2006
［3］刘瑞玲、范金辉主编，《铸造实用数据速查手册》，机械工业出版社，2006
［4］贺锡生主编，《金工实习》，东南大学出版社，1998
［5］邓文英主编，《金属工艺学》，高等教育出版社，2001
［6］丁殿忠主编，《金属工艺学课程设计》，机械工业出版社，1997
［7］闫康平主编。
工程材料。
北京：
化学工业出版社，1999
［8］主编胡亚民材料成形技术基础重庆大学出版社2009
［9］主编陈宏钧实用机械加工工艺手册2009
升级会员 