铸造毕业论文.doc

1 毕业设计论文毕业设计论文 设计 论文 题目 设计 论文 题目 减速器箱体 铸造工艺设计 减速器箱体 铸造工艺设计 下下 达达 日日 期 期 2011 年年 12 月月 1 日日 开开 始始 日日 期期 2011 年年 12 月月 5 日日 完完 成成 日日 期期 2011 年年 1 月月 6 日日 指指 导导 教教 师师 韩小峰韩小峰 牛艳娥牛艳娥 学学 生生 专专 业业 材料成型与控制技术材料成型与控制技术 班班 级级 材料材料 0905 学学 生生 姓姓 名名 王凯王凯 教教 研研室室主主任任 杨兵兵杨兵兵 材材料料工工程程学学院院 毕业论文毕业论文 2 3 进进 程程 计计 划划 表表陕西工业职业技术学院毕业设计 论文 任务书陕西工业职业技术学院毕业设计 论文 任务书 一 设计内容及要求 一 设计内容 1 编制铸件 附零件图 铸造工艺规程 绘制铸造工艺图 填写铸造工艺 过程卡片 2 绘制铸件图和铸型装配图 3 撰写毕业设计论文 如完成其它材料成形生产工艺设计的课题 则参照本要求 二 要求 1 通过企业实习 熟悉铸造工艺过程 结合生产实际完成本次设计任务 2 工程图用 Auto CAD 软件绘制并打印 3 毕业设计论文按照学院统一格式 使用 Word 文档编辑并打印 4 提交资料包括 1 毕业设计任务书 2 三图一卡 即绘制铸造工艺图 铸件图 铸型装配图 铸造工艺卡 3 毕业设计论文 如完成其它材料成形生产工艺设计的课题 则参照本要求 所有提交的资 料包括打印文件和电子文件 格式规范 资料齐全 二 技术指标 1 生产类型 大批大量生产 2 生产及质量要求 满足产品图纸的各项技术要求 工艺出品率较高 废品率 5 以下 生产效率高 对工人技术水平要求较低 操作简便 3 生产工艺要求 砂型铸造或特种铸造 树脂砂芯或油砂芯 机械化造型 冲天炉或中频感应电炉熔炼 生产的原材料均经过检验 符合材料质量保证单 要求 4 技术水平要求 尽量采用先进技术 创新项目应符合国家环保及安全生产 4 要求 5 序号序号起止日期起止日期计划完成内容计划完成内容实际完成情况实际完成情况检查签名检查签名 1 12011 12 5 12 9 明确毕业设计任务 准 备毕业设计辅助资料 参 与企业 实训室 劳动 熟悉生产工艺现场条件 完成 2 22011 12 12 12 16 使用 Auto CAD 软件绘制 完成零件图 要求表达完 整 图形规范 完成 3 32011 12 19 12 23 确定铸造工艺方案 编 制铸造工艺规程 记录设 计过程及其参数 完成 4 42011 12 26 12 30 绘制铸造工艺图 铸型 装配图 铸件图 完成 5 52011 1 2 1 6 制定熔炼工艺规程 填 写铸造工艺卡 撰写设计 说明书 完成 6 62012 1 9 1 13 审核及答辩 6 摘摘 要要 本文是减速器箱体铸造工艺流程 包括铸造工艺设计 工装设计 金属 熔炼 落砂清理 分析零件结构以及铸造工艺性 选择粘土砂手工造型 确定 合理的工艺方案 设计合适的工艺参数 浇注系统 冷铁 出气孔等 根据零 件图设计模样 模板 芯盒 砂箱 该箱体材料为 HT 200 单铸试块 确定灰 铸铁的化学成分 并根据成分计算所需原材料的比例 选用冲天炉熔炼工频感 应电炉调成分 并用光谱分析仪全程监控 关键词 工艺设计 工装设计 金属熔炼 灰铸铁 Abstract This zhu piece is chest mold bed noodles to equip and head support briquette Analyzes the components structure as well as the casting technology capability Choice adhesive loam sand manual design process to determine a reasonable program design an appropriate process parameters gating system cold iron such as a stoma According to the parts design templates core boxes sand boxes The bearing material HT 200 single cast block To determine the chemical composition of ductile iron and calculated in accordance with the required components of the ratio of raw materials Choose the cupola melting tuning component with induction furnaces and process monitoring spectrum analyzer KEYWORDS PROCESS DESIGN TOOLING DESIGN METAL MELTING NODULAR CAST IRON 7 目录目录 前前 言言 1 第一章第一章 零件结构工艺性分析零件结构工艺性分析 2 第二章第二章 造型材料造型材料 2 第三章第三章 铸造铸造工工艺方案艺方案 3 第一节 铸件浇注位置的选择 3 第二节 造型的吃砂量和铸件在沙箱中的布置 4 第四章第四章 熔炼及浇注熔炼及浇注 8 第一节 熔炼炉的选择 9 第二节 合金熔炼 9 第三节 浇注 11 第五章第五章 铸件的落砂 清理及后处理铸件的落砂 清理及后处理 12 第一节 落砂 12 第二节 清理 12 第六章第六章 铸件的质量检测铸件的质量检测 12 主要的主要的参参考文献考文献 14 0 前前 言言 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点 技术要求 生产批量 和生产条 件等 确定铸造工艺方案和工艺参数 绘制铸造工艺图 编制工艺卡等技术文 件的过程 在进行铸造工艺之前 设计者应掌握生产任务和要求 熟悉工厂和 车间的生产条件 此外要求设计者有一定的生产经验和设计经验 并应对铸造 先进技术有所了解 具有经济观点和发展观点 因为现代科学技术发展 拓展 了铸造技术的应用领域 同时提高了对金属铸件的要求 不仅要求逐渐具有较 高的力学性能 尺寸精良和低的表面粗糙度值 要求具有特殊的性能 如耐热 耐蚀 耐磨等 同时要求生产的周期性 低成本 铸造工艺设计人员在设计过程中 应时刻关心铸件的成本 节约能量和环 保问题 从零件的结构铸造工艺性的改进 铸造 造型 造芯方法的选择 铸 造方案的确定 浇注系统和冒口的设计 制止铸件清理的方法等 每道工序都 与上述问题有关 采用不同的工艺 对铸造车间或工厂的金属成本 熔炼金属 量 能源消耗 铸件工艺出品率和成品率 工时费用 铸件成本和利润率等都 有显著影响 铸造工艺设计应是追求以最少的成本损耗生产质量最好 竞争品 质最强的铸件产品 此次毕业设计的目的是通过自主设计 在设计的过程中梳理大学三年中学 到的专业知识 学会发现问题并运用所学的知识来解决实际问题 通过毕业设 计巩固和拓展自己的专业知识 熟悉铸造工艺设计的流程 领略铸造工艺设计 的要领 体验铸造工艺设计工作的内涵 为即将步入社会 走向工作岗位做最 后的准备 1 第一章第一章 零件结构工艺性分析零件结构工艺性分析 材料 HT200 轮廓尺寸 600 446 400 mm 最小壁厚 14 mm 最小孔 M12 7H 化学成分 PS 铸铁牌 号 铸铁壁 厚 mm CSiMn 不大于 抗拉强 度 Mpa 303 2 3 5 1 6 2 0 170 2 20 30 50 3 1 3 4 1 5 1 8 160HT200 50 3 0 3 3 1 4 1 6 0 7 0 9 0 7 0 9 0 8 1 0 0 30 12 100 1 50 HT200 的性能 铸造性能好 工艺简便 铸造应力小 不用人工时效处理 减 震性优良 有一定的机械强度 该铸件的 v 38 316 220 140 38 112 19 60 75 14 2 2 140 14 75 2 168 14 95 2 3 14 152 1 4 85 4 3 14 902 214 3 14 582 48 3 14 702 1 12 3 14 582 54 5451919 58 3 查得 HT200 的密度为 7 8g 所以该铸件的质量 M 5451919 58 7 8 g 43kg 2 3 第二章第二章 造型材料造型材料 铸造生产中 砂型铸造应用最为广泛 砂型铸造生产率高 成本低 灵活 性大 技术相对成熟 1 造型方法 选用手工造型 工艺装备简单 灵活多样 适应性强在单件或小批量生产 及新产品试制中 得到了广泛应用 2 种类 选用砂箱进行造型 因为机器造型中设备投资大 工艺装备复杂 模具要 求高 用于大批量生产 3 砂型的种类 选用湿型 粘土 膨润土是一种价格低廉 无污染 可反复会用的粘结剂 广泛用于手工造型 因为干型 表干型 自硬树脂砂型 水玻璃砂型 特种砂 型成本较高 污染较大 4 型砂的配制 型砂的配制如表 1 1 所示 表 1 1 湿型砂的配方 质量分数 新砂旧砂 粒度组成加入量 膨润土碳酸钠煤粉 5070 140504 4 50 168 5 粘土砂混砂时的加料顺序 粘土砂混砂时的加料顺序如下 先将旧砂和新砂 粘土和煤粉等干料加入 混砂机中混匀 然后再加水混合至要求的水分 使用碾轮式混砂机进行混制 面砂一般混合 6min 12min 背砂混碾 3min 左右 6 涂料的配制 涂料的配制方法如下表 1 2 1 所示 表 1 2 粘土湿砂型用水基涂料 质量分数 组分 石墨 土状鳞片 滑 石 重 油 沥 青 矿 物 木 沥 聚 醋 煤 油 汽 油 水工 业 用 途 4 粉清 漆 油青酸 乙 烯 乳 液 溶 剂 酒 精 2020 8 55 铸 铁 7 涂料的方法 涂料的涂敷方法较多 根据铸件的具体情况 此铸件选用刷涂法 第三章第三章 铸造工艺方案铸造工艺方案 第一节第一节 铸件浇注位置的选择铸件浇注位置的选择 一 铸件浇注位置的选择原则 1 铸件的重要加工面 主要受力面 宽大平面应朝下 2 对于厚薄不均匀的铸件 应将厚大部分朝上 以利于冒口补缩 实现定 向凝固 3 对于薄壁铸件 应将薄而大的平面朝下 4 尽量减少砂芯的数量 少用吊芯 吊砂 5 逐渐的合型 浇注 冷却位置一致为宜 6 铸件的浇注位置应方便造型 下芯及合箱 根据以上浇注原则的选择及本铸件的结构要求 选用中注式浇注系统 第二节第二节 造型的吃砂量和铸件在沙箱中的布置造型的吃砂量和铸件在沙箱中的布置 一 吃砂量 因为该铸件的最大尺寸为 316mm 选用 二 砂箱的设计 根据上表吃砂量 选用砂箱为 300mm 250mm 90mm 三 铸件在沙箱中的布置 5 一箱一件 对称布置 选用原则 单件小批量生产下的粘土砂手工造型时 铸钢件和铸铁件尺寸公差 等级能达到 CT13 CT15 级 化学粘结剂手工造型时 铸钢件尺寸公差等级能达 到 CT12 CT14 级 铸铁件能达到 CT11 CT13 级 成批和大量生产下的砂型铸造手工造型时 铸钢件和铸铁件尺寸公差等级为 CT11 CT14 级 砂型铸造机器造型时 竹铸钢和铸铁件尺寸公差等级为 CT8 CT12 级 单件铸铁件选用 CT11 CT13 级 该铸件尺寸为 118mm 选用 CT9 14 四 砂型铸造铸件重量公差 选用原则 单件和小批量生产下 干 湿型砂型造型时 铸钢件和铸铁件的重量公差 等级为 MT13 MT15 自硬砂造型时 铸钢件的重量公差等级为 MT12 MT14 铸铁件为 MT11 MT13 成批和大量生产下 砂型铸造手工造型时 铸钢件和铸铁件的重量公差等 级为 MT11 MT13 砂型铸造机器造型时铸件重量公差等级 铸钢件和铸铁件均 为 MT8 MT10 一般情况下 铸件重量的上偏差和下偏差相同 要求较高时 下偏差等级可比上偏差等级小二级 单件铸铁件为 MT9 MT15 该铸件尺寸为 118mm 选用 MT14 14 五 机械加工余量 选用原则 注 1 等级 A 和等级 B 仅用于特殊场合 适用于成批生产 2 砂型铸造手工造型加工余量等级 铸钢件为 G H J K 级 铸铁件为 F G H 级 3 砂型铸造机器造型加工余量等级 铸钢件为 E F G H 级 铸铁件为 E F G 级 该铸件为砂型手工造型铸铁件 所以机械加工余量为 F G H 级 该铸件尺 寸为 118mm 选用 E 级 1 1mm 六 铸造线收缩率 6 逐渐在凝固和冷却过程中 一般要产生线收缩率而造成逐渐实际尺寸比摸 样尺寸减小 因此 在制造模样或芯盒时需加上相应的线收缩量 铸造收缩率 可用下式表示 LO L1 L0 100 式中 g 铸件收缩率 L0 摸样长度 L1 铸件长度 根据该铸件为中小件灰铸铁 所以选用受阻收缩为 0 8 1 0 自由收缩为 0 9 1 1 七 起模斜度 造型时 为便于起模或从芯盒垂直分型面的壁 设计一个向着分型面逐渐 扩大的斜度 称为起模斜度 起模斜度大小主要取决于造型方法 造型材料 起模高度 模样的材质和 模样制作精度及表面粗糙度等因素 起模斜度根据铸件结构和使用条件 可采用增加一端的壁厚获得 称正起 模斜度 用于所有加工面 也可以用减少一端的壁厚获得 称负起模斜度 用于与其他零件配合的不加工面 还可以通过同时增加一端减少另一端的 壁厚获得 称正负起模斜度 用于不与其他零件配合的加工面 加工面一般 采用正起模斜度 起模斜度常以加厚或减厚 a 或与垂直比的夹角 a 表示 见表 4 11 表 4 12 该铸件测量面为 99mm 所以选用木模样 0 40 a 1 2mm 1 分型负数 干型 表干型铸造时 由于起模后的修型 以及烘干过程中砂箱或砂箱膨 胀变形 造成分型面不十分平整 适合型不严 为防止浇注时跑火 合型前上 垫石棉绳耐火泥条 这样就导致型腔的高度增加 垂直于分型面方向的铸件尺 寸比图样要求增大了 为抵消铸件在分型面部位产生的增厚 保证铸件尺寸符 合图样要求 在模样上预先减去相应的高度 称减去的数值为分型负数 7 根据实践经验 1 湿型一般不留分型负数 但砂箱尺寸大于 2m 时 也留分 型面负数 其值应比表中数值小 2 三箱造型时 分型负数留在中箱和下箱 上 多箱造型时 在每个分型面都有减去负数 3 若铸件的上面全部加工 或机器造型以及采用水玻璃造型 分型面长度 1500mm 时 均不留分型面负 数 4 分型负数原则上按铸件垂直分型面的最大高度尺寸确定 一般每 1000mm 减去 1mm 八 有利于改善铸件的注态组织 1 内浇道附近的组织粗大 因此 不要开在铸件质量要求高的部位 例如 对 有耐压要求的管类铸件 为避免管壁处缩松 内浇道应开设在法兰处 2 内浇道不要设置在靠近冷铁或芯撑处 否则 会降低冷铁激冷作用 或芯撑 过焊融化 1 有利于提高铸件外观质量 为此 在内浇道最好开设在铸件要求不高的加工 部位上 不要开设在非加工面上 2 有利于金属液平稳冲型 防止冲砂 内浇道应避免直冲砂芯 型壁 型腔内 薄弱部位 如吊砂 凸台 为避免金属液飞溅 内浇道应使金属液沿型壁注入 为利于平稳冲型 除渣 排气 内浇道方向一致 避免流向混乱 3 有利于减少铸件收缩应力和防止裂纹 内浇道开设位置不应阻碍铸件收缩 并能使金属液快而均匀冲型 避免铸件各部位温差过大 对尺寸较大 壁厚均 匀的铸件 内浇道应多而分散 均匀分布 4 有利于铸件清理 内浇道位置分布不妨碍打箱和清理 打磨和去除浇注系统 不妨碍使用和外观 5 有利于造型操作 内浇道尽量开设在分型面上 在满足浇注要求下 内浇道 尺寸尽量小 以减少金属液和型砂的消耗 与铸件接口的内浇道厚度一般应小 于铸件壁厚的 1 2 最多不超过 2 3 根据该铸件选择封闭中注式浇注系统 A 灰铸铁件浇注系统尺寸的设计 该铸件的重量为 1 8kg 单件生产 选工艺出品率为 70 所以该铸件的浇注重量为 铸件重量 工艺出品率 43kg 75 57kg 8 该铸件图的最薄壁厚为 26mm 所以系数 s 选用 1 7 浇注时间 t s 1 7 19sLG 3 5726 该铸件的 h 220mm t 19s 所以型内液面上升速度 v h t mm s 11 6 mm s 19 220 该铸件的壁厚为 26mm 在 11 20 mm s 内 所以速度合理 根据 4 62 4 63 选择流量系数 u 为 0 42 0 10 0 32 此铸件选用中注式浇注系统 根据此铸件的尺寸和沙箱的选择 铸件的高度选为 90mm 所以内浇道的总截面积为 4 2 H G A p L t 31 0 内 25 171955 0 31 0 57 2 查表知 AI AI AI 1 1 1 1 15 所以 AI 4 62 2 AI 6 3 2 直浇道 3 14 R 1 84 R 0 77cm 22 横浇道 9 一般 b 0 7 0 8 a c 0 97a AI a b c 2 1 76 取 b 0 73a 2 所以 a 1 4cm b 1 1cm c 1 4cm 内浇道 一般 b 0 1 0 9 a c 0 1 0 5 a a b c 2 1 6 取 b 0 5a c 0 2a 2 所以 a 3 3cm b 1 65cm c 0 66cm 第四章 熔炼及浇注 1 熔炼设备 冲天炉 2 浇注温度 1330 3 HT200 的配料 1 配料的一般原则 1 充分满足铸件对化学成分和力学性能的要求 2 在确定炉料的种类和规格时 要立足我国和本地区的原材料供 应情况 10 3 尽量多用废料 少用新生铁和铁合金 并要充分利用本厂的回 炉料 4 在满足使用要求的前提下 要减少炉料的种类和换料次数 5 根据铸铁含碳量要求选用废钢 有些工厂对各牌号铸铁的废钢 加入量规定范围如下 HT150W废钢 0 10 HT200W废钢 15 30 HT300W废钢 25 40 6 一般只选 1 2 个牌号的原生铁 避免选用过多牌号 这样可使 称料简便 7 为了核算方便 炉料一般按 100 搭配 核算后 再换算成实 际每批铁料的搭配量 2 配料的计算 1 该铸件的平均壁厚为 26 化学成分 质量分数 要求如下 元素种类 CSiMnPS 成分范围 3 2 3 51 6 2 00 7 0 9 0 3 0 12 平均值 3 351 80 8 0 3 0 12 2 各种金属炉料的化学成分 质量分数 如下 炉料种类C Si Mn P S Z18 原生铁 3 81 90 60 060 04 回炉铁 3 32 00 750 120 07 废钢 0 40 40 4 11 FeSi45 45 FeMn65C7 65 3 各种元素变化率 质量分数 如下 元素名称 CSiMnPS 增减率 按公式 20 25 50 计算 1 用选择法进行配料 初步确定比例如下 铁料按 100 计算 Z18 原生铁占 45 45 回炉铁占 40 40 废钢占 15 2 核算炉料中的含碳量 根据公式 炉料中要求碳的质量分数 WC 炉料 2 WC 铁夜 1 8 2 3 35 1 8 3 1 按上述配料 核算炉料中的实际含碳量 WC 炉料 3 8 45 3 3 40 0 4 15 3 09 核算结果与炉料中要求的碳量基本相符 因此配料比例是合适的 3 核算炉料中的含硅量 炉料中要求硅的质量分数为 W Si 炉料 WSi 铁夜 1 20 1 8 1 20 2 25 炉料中实际带入的硅量 WSi 炉料 1 9 45 2 0 40 0 4 15 1 72 炉料中尚缺的硅量 W Si 炉料 WSi 炉料 2 25 1 72 0 53 补加的 FeSi45 为 WFeSi45 0 53 45 100 1 18 即每 100 炉料中加 1 18 硅铁 12 4 核算炉料中的含锰量 其计算方法与含硅量的核算完全相同 炉料中要求的锰量 W Mn 炉料 WMn 铁夜 1 25 0 8 1 25 1 07 炉料中实际带入的锰量 W Mn 炉料 0 6 45 0 75 40 0 4 15 0 63 炉料中尚缺的锰量 W Mn 炉料 W Mn 炉料 1 07 0 63 0 44 补加的 FeMn65C7 为 W FeMn65C7 0 44 65 100 0 68 即每 100 炉料中加 0 68 锰铁 5 核算磷 硫是否超出要求 W P 0 06 0 45 0 12 40 0 075 0 3 W S 0 04 45 0 07 40 1 50 0 07 0 12 符合要求 4 熔炼过程 备料 修好 烘好炉和包 点火和装料 熔化及控制 停风及打炉 第五章第五章 铸件的落砂 清理及后处理铸件的落砂 清理及后处理 第一节第一节 落砂落砂 1 铸铁件的打箱时间 该铸件的重量为 57kg 最小壁厚 14mm 最大壁厚为 24mm 取冷却时间 120min 2 打箱方法 选用原则 该铸件为单件小批量生产 选用惯性振动冲击式落砂机 第二节第二节 清理清理 a 去除铸件浇冒口 飞边 毛刺 该铸件选用 锤击敲打法 13 b 铸件的表面处理 根据该铸件是单件生产 所以选用滚筒表面清理 第三节 铸件的后处理 铸件的后处理 时效处理 时效处理 指合金工件经固溶处理 冷塑性变形或铸造 锻造后 在较高 的温度放置或室温保持 其性能 形状 尺寸随时间而变化的热处理工艺 若采用将工件加热到较高温度 并较时间进行时效处理的时效处理工艺 称为 人工时效处理 若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象 称为自 然时效处理 时效处理的目的 消除工件的内应力 稳定组织和尺寸 改善机械性能等 第六章第六章 铸件的质量检测铸件的质量检测 液体渗透检测 是基于毛细血管现象揭示非多孔性固体 材料表面开口缺陷 的无损检测方法 简称渗透检测 将液体渗透液借助毛细血管作用渗入工件的表面开口缺陷中 用去除剂 如水 清除掉表面多余的渗透液 将显像剂喷涂在被检表面 经毛细血管作 用 缺陷中的渗透液被吸附出来并在表面显示 液体渗透检测的基础步骤是 预处理 渗透 去除 干燥 显像 检测和 后处理 有两种渗透检测方法 荧光渗透检测和着色渗透检测 渗透检测适用于表 面裂纹 折叠 冷隔 疏松等缺陷的检测 被广泛用于铁磁性和非铁磁性锻件 铸件 焊接件 机加工件 粉末冶金件 陶瓷 塑料和玻璃制品的检测 渗透检测在使用和控制方面都相对简单 渗透检测所需要的设备可以使分 别盛有渗透液 去除剂 显像剂的简单容器组合 也可以是复杂的计算机控制 自动处理和检测系统 渗透检测的主要优点是 显示直观 操作简单 渗透检测的灵敏度很高 可检出开度小至 1um 的裂纹 渗透检测的主要局限是 他只能检出表面开口缺 陷 粗糙表面和孔隙会产生附加背景 从而对检测结果的识别产生干扰 对零 件和环境有污染 14 磁粉检测 磁粉检测 是基于缺陷处漏磁场与磁粉的相互作用而显示铁磁性材料表面和 近表面缺陷的无损检测方法 当被检材料和零件被磁化时 表面和近表面缺陷处由于磁的不连续而产生 漏磁场 漏磁场的存在 亦即缺陷的存在 借助漏磁场处聚集和保持施加于工 件表面的磁粉形成的显示而被检测 磁痕指示出缺陷的位置 尺寸 形状和程 度 施加于工件表面的磁粉可以是干磁粉 也可以是置于载液中的湿磁粉 磁粉检测的基