铸造专业课程设计.doc

目 录摘要21引言32识读图纸并进行铸件结构铸造工艺性分析32.1铸件结构铸造工艺性分析32.2零件成分分析43 多种成型工艺方案设计，选取最佳工艺方案43.1多种成型工艺方案比较和选择44 铸造工艺设计44.1工艺方案的确定44.2砂芯设计54.3铸造工艺参数选择54.4铸造工艺图64.5浇注系统的设计64.6冒口补缩系统及冷铁的设计64.6.2冷铁设计74.7工艺出品率计算74.8造型及涂料设计74.8.1 造型工艺74.8.2涂料的选择85 工装模具装配图设计85.1模具的制作85.2绘制标准圆柱形明冒口零件图85.3绘制浇注系统零件95.4砂箱及尺寸的选取96.6.1配料106.6.2合金的熔炼106.2合金的浇注107 缺陷分析与改进118 结束语12参考文献12 摘要：联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件,本文主要讲述联轴器的生产.通过对联轴器的工艺性分析，可以设计处多种成型方案，我们通过对每一种工艺方案进行比较选择出最佳方案，然后对选择的方案进行进行工艺设计包括：结构设计、参数选择、工装模具设计等. 最后由工厂进行生产试验. 关键字：联轴器 分析 工艺方案选择 设计 1引言 联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器的类型 ，联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形以及温度变化的影响等，会引起两轴相对位置的变化，往往不能保证严格的对中。根据联轴器有无弹性元件、对各种相对位移有无补偿能力，即能否在发生相对位移条件下保持联接功能以及联轴器的用途等，联轴器可分为刚性联轴器，挠性联轴器和安全联轴器。联轴器的主要类型、特点及其在作用类别 在传动系统中的作用备注刚性联轴器只能传递运动和转矩，不具备其他功能 包括凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等 . 目前联轴器生产主要是进行铸造生产然后进行加工而成.由于联轴器用在不同场合，它的性能要求有一定的差异，所以材质及生产方法也不完全一样，总的说目前砂型铸造生产是相对较多.2识读图纸并进行铸件结构铸造工艺性分析2.1铸件结构铸造工艺性分析铸件结构工艺性分析：（零件图如图一） 图一 联轴器零件图1）铸件上有均分有六个柱销连接孔其尺寸为19 铸造手册可以不铸出并且公差为0.018铸造无法达到公差等级故考虑加工出来。铸件中间孔可以采用下砂芯并放一定加工余量最后加工达到要求的精度等级.2查铸造手册铸件最小壁厚为9mm，联轴器铸件的最小壁厚为25mm，故满足工艺要求.3铸件壁厚不均匀有热节，为了防止产生铸造应力而变形，因此可以考虑用冷铁其位置如工艺图所示.4铸件内孔有通孔键槽可以进行加工出来.2.2零件成分分析根据工厂生产材料情况其原料成分及ZG35成分如下 表1 ZG35和金属原料的成分（%）元素名称CSiMnPSZG350.40.50.90.040.04炉料生铁4.00.200.200.020.1废钢0.200.200.500.030.03锰铁60硅铁75元素的收得率9585803 多种成型工艺方案设计，选取最佳工艺方案3.1多种成型工艺方案比较和选择 通过对铸件的结构铸造工艺性进行分析，此零件毛坯可以由多种方式进行生产，如砂型铸造、消失模铸造、熔模铸造，压力铸造等，但从工厂设备及经济效益角度考虑，联轴器生产量为2件属于单件生产或小批量生产，采用消失模、压力铸造成本太高，同时若采用砂型铸造，设备简单、操作容易、成本明显降低，因此综合考虑可采用砂型铸造生产.4 铸造工艺设计4.1工艺方案的确定 分型面的选择：根据分型面的选择原则分型面选如右图二所示. 浇注及冒口位置：根据顺序凝固原理和最后凝固原理浇注及冒口位置如图示. 图1 分型面及浇注位置选择4.2砂芯设计 由于铸件中心孔太大，需要铸出，因此采用下砂芯方法造出，铸件高度为127.5mm查表取芯头高度为22mm，其芯头间隙为2mm，为了方便合箱芯头的斜度取10度芯头直径可根据圆孔的直径和钢液收缩率及加共余量计算得到： d=8010(800.0252)=66mm 图2 砂芯尺寸4.3铸造工艺参数选择1）铸件质量计算：铸件的密度:7.8g/cm3 铸件体积V=12.753.14（6.5242）+303.14（12.7526.52）=1950cm2 铸件质量M：19507.8=15kg 2）机械加工余量：铸件内孔表面需加工查表加工余量为5且内孔上的键槽也加工出来;铸件上的六个小孔加工出来. 3收缩率:查表铸钢35的线收缩率为2.5%，体收缩为5%4.4铸造工艺图根据工艺方案和工艺参数及砂芯尺寸绘制如下工艺图（图三） 图3 铸造工艺图4.5浇注系统的设计 根据奥赞公式：S阻=m/（) 式中 浇注系统阻流截面的流量系数金属液密度充填型腔的时间根据 =Amn A=1.7 m=1.5 n=0.5 =6s 钢液密度：=7.8 g/cm3 流量系数：=0.42 压头高度：H=30cm 重力加速度：g=9.8将数据带入 式： S阻=32cm2查表的横浇道尺寸如右图 由于浇注系统横浇道与内浇道为统一 故取S横:S直 =2：1 计算得：S直=16cm2 D=5cm 横浇道尺寸 4.6冒口补缩系统及冷铁的设计4.6.1冒口设计 冒口的浇注位置设计在最后凝固处如前图二示铸件模数可根据公式M=K其中 K是凝固系数 T是凝固时间计算可得: M(铸件)=2.5 冒口模数M冒=1.2M铸=3cm冒口设计为明冒口查表可知冒口尺寸：（如右图） H=d=70mm 根据模数查表可知：冒口能补缩的金属液量为74kg冒口补缩效率为15% 故一个冒口能补缩的液量为11kg 冒口尺寸 铸件质量为15kg所以需要两个冒口.4.6.2冷铁设计 冷铁作用：防止缩松、缩孔；防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹；与冒口配合使用，能加强铸件的顺序凝固条件，扩大冒口补缩范围. 联轴器具有壁厚交叉部位，为了防止铸件产生应力二导致裂纹故需要加冷铁，如图所示在铸件壁厚交叉处放置外冷铁其尺寸为d=10cm.4.7工艺出品率计算 铸件工艺出品率=铸件质量/（铸件质量+冒口+浇注系统） 铸件的质量为15.2kg 冒口和浇注系统质量为10kg 联轴器的工艺出品率=15.225.2100%=60%4.8造型及涂料设计4.8.1 造型工艺1）配料：硅砂煤粉2%水玻璃5%粘土5%水5%30kg600g1.5kg1.5kg1.5 kg2）混砂工艺：采用手工混砂，先将硅砂、煤粉、粘土进行干混，混合均匀后加入水再混，然后再加入水玻璃，混合均匀后，进行质量检验，符合要求后等待造型.3 ）造型：根据分型面将模型和浇口放入砂箱造型，造好后取出模型，对损坏的型腔进行修补，最后刷上涂料，涂料要涂刷均匀，然后进入烘烤设备进行烘干。4） 合箱：合箱图如图三 图4 铸件合箱图4.8.2涂料的选择所选涂料的成分如下：表2 涂料成分骨料 膨润土 乳白胶 CMC BY 水100% 2.7% 3.5% 2.5% 2.5% 适量5 工装模具装配图设计5.1模具的制作 模具若采用金属型，造型效果好，铸件表面金粒组织较细，性能也较好，但金属型成本太高，若采用木模，铸件性能基本能达到要求，但成本大幅降低，从经济和技术综合考虑，采用木模更好. 经计算模具的尺寸如下图 5（铸件的线收缩为2.5%） 图5 模具尺寸5.2绘制标准圆柱形明冒口零件图 图6 标准圆柱明冒口零件图5.3绘制浇注系统零件 图7 浇注系统零件图5.4砂箱及尺寸的选取 铸件吃砂量取50mm砂箱尺寸：长：235+250=335mm宽：235+250=335mm 上箱高：127.5+250=227.5mm下箱高：502100mm即：上箱砂箱尺寸：335335227.5 下箱砂箱尺寸：335335100 砂箱的简图 （右上箱，左下箱 ）6 合金的熔炼及浇注6.1 合金配料及熔炼设计6.6.1配料 配料：铸件及浇注系统质量为18kg其中C = 25 0.2%=50g SI=250.5%=125g Mn=25 0.9%=225g根据表2计算原料： 硅铁加入量出料量（控制含量炉内含量）/合金含量合金收得率 即 硅铁加入量=(85%75%)196 g锰铁加入量出料量（控制含量炉内含量）/合金含量合金收得率即 锰铁加入量=2250.60.8468g 废钢加入量：23.5kg 生铁加入量：0.9 kg6.6.2合金的熔炼 电磁感应炉的冶炼工艺：感应电炉熔炼是利用交流电感应的作用，是坩埚内的金属炉料本身发热，江使其熔化，并进一步使液体金属过热的一种熔炼方法。电磁感应炉熔炼钢液的特点是：1）加热速度快 在感应电炉中熔炼所需的热量是在炉料和钢液内部产生的，这是种直接加热的方式的速度较快，特别是在炉料熔化成钢液后，进一步使钢液过热的阶段中，感应加热更显示出其优越性。2）氧化烧损较轻，吸收气体少 与电弧炉炼钢相比，在感应电炉炼钢中，由于没有电弧的超高温度作用，使得钢中的元素烧损率较低。又由于没有电弧产生的电子冲击作用，空气中所含水蒸气不致被电离成原子氢和原子氧，因而减少了钢液中的气体来源。3）炉渣的化学活泼性较低 在电弧炉炼钢的过程中温度较高，化学活泼性强，在炼钢的过程中能够充分的发挥其控制冶金反应（如脱磷、脱硫、脱氧等）的作用。因而在感应电炉炼钢过程中，炉渣是被钢液加热的，其上面又与大气接触，故炉渣温度较低，化学活泼性低，不能充分发挥它在冶炼过程中的作用。实验所用的电磁感应炉是酸性材料，按照电磁感应炉的操作规程进行操作6.2合金的浇注a、出钢条件：1）化学成分全部进入规定控制的范围内2）钢液脱氧良好，石墨坩埚已烘烤到预订的温度3）炉渣为流动性良好的白渣4）温度达到出钢的条件5）炉子设备正常6） 坩埚和人员准备就绪b、出钢方式：钢渣和钢液分出 钢渣分出是先拔除炉渣，然后再倾倒出钢液，这种出钢方式时间较长，拔渣操作的条件差，钢液二次氧化较重，钢液中杂质数量较少，钢液的质量较高，这种情况下为了防止氧化，一般要加入铝块脱氧。c、浇注操作首先是降下功率，但是不能停电，因为后面还有同学要熔炼，把事先准备好的石墨坩埚（已经烘烤至600度左右）放在电磁炉的出钢槽前面，由一个同学掌握电磁炉的倾倒设备，两个同学抬起坩埚，注意倾倒的速度和相互之间的配合，不能太快，防止钢液外溅，也不能太慢，否则会降低钢液的温度，影响后面的浇注。当钢液流出完毕后，由两个同学将钢包从炉前抬到砂型处，再有其他同学协同操作，将钢包对准浇注口进行浇注。因为此操作是整个实验过程中最危险的步骤，所以要严格按浇注程序进行，由老师在一旁指挥操作，注意浇注时要穿戴好工作服以及安全帽等各种劳保措施，浇注时要求钢水流量稳定且流量适中7 缺陷分析与改进 表3 缺陷分析与改进措施 序号铸件缺陷缺陷产生原因解决办法1严重炮火合箱不紧，涂料涂刷不均匀合箱要紧，涂料涂刷均匀2飞边、毛翅合型时出现部分错型用销子等辅助工具精确合型3夹渣拔渣不完全，金属液不纯净熔炼金属液要纯净、浇注操作要规范4浇不足金属液不足、气孔太小透气不好金属液要充足、气孔要合适5粘砂砂型的粘土太多，水玻璃太多型砂的配制及混制要符合要求8 结束语 这次课程设计不仅让我对联轴器又有了进一步的了解，更重要的是通过这次课程设计，我对自己的专业知识水平有了更深的认识，也看到了自己的许多不足之处，在今后工作时还需要更多的努力去学习，用坚实的知识来武装自己.这次课程设计也为下学期的毕业设计打下了基础，最后感谢老师的精心指导参考文献（1）攀自田 ，吴和保.铸造质量控制应用技术J.北京：机械工业出版社，2009（2）陆文华，李盛隆. 铸造合金及其熔炼M .北京：机械工业出版社，2007（3）王文清 ，李魁盛. 铸造工艺学M. 北京：机械工业出版社，2007 (4) 张洁. 金属热处理及检