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轴承
铸造
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设计
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轴承座的铸造工艺设计,轴承,铸造,工艺,设计
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铸造工艺课程设计说明书设计题目轴承座铸造工艺课程设计学 院年 级专 业学生姓名学 号指导教师铸造工艺课程设计说明书目目 录录1 1 前言前言.11.1 本设计的目的、意义.11.1.1 本设计的目的.11.1.2 本设计的意义.11.2 本设计的技术要求.12 2 零件分析零件分析.22.1 零件结构信息.22.2 本设计的技术要求.23 3 设计方案设计方案.43.1 造型方法、造芯方法的选择.43.2 铸造方法的选择.43.3 铸型种类的选择.43.4 铸件浇注位置的确定.43.5 分型面的选择.54 4 铸造工艺参数铸造工艺参数.74.1 收缩率确定.74.2 灰铁铸出孔大小确定.74.3 尺寸公差和加工余量的确定.74.4 起模斜度.94.5 吃沙量确定.104.6 活块设计.115 5 浇注系统设计浇注系统设计.125.1 浇注时间的确定.125.2 浇注系统的阻流截面积计算.136 6 工装设计工装设计.176.1 模样设计.176.2 模板设计.176.3 砂箱设计.187 7 结结 论论.20致致 谢谢.21铸造工艺课程设计说明书参参 考考 文文 献献.22铸造工艺课程设计说明书1 前言前言1.1 本设计的目的、意义1.1.1 本设计的目的依据所给的零件图,完成操纵杆支架的铸造工艺设计,使最终得到的零件能够基本满足加工性能和使用性能。1.1.2 本设计的意义依靠本次铸造工艺设计,使学生熟悉铸件的生产设计的各过程,将理论知识转化到实际应用中去,能够对实际生产该类零件或相似类型的零件给出一定的启发和帮助,减少经济损耗,降低生产厂家的成本。1.2 本设计的技术要求技术要求:1.铸件不得有气孔、缩松、裂纹等铸造缺陷。2.未注铸造圆角 R2-3。3.拔模斜度 3-5。灰铸铁具有良好的铸造性能,材质为灰铁的铸件毛坯一般采用铸造方式获得,本次设计采用砂型铸造,手工造型,一箱四件生产该件。HT200 成分如下表 1.1 所示:表 1.1 HT200 成分表成分CSiPMnS比例3.03.61.42.00.150.61.010401501.42051.6铸造工艺课程设计说明书401000501.60551.6依据表 4.5 以及表 4.7,综合比较,为了使该轴承座零件脱模顺利,增大起模斜度,采用增减壁厚方式,选取金属模样的起模角度为 1.5,即每个垂直分型面的侧面均加起模斜度为 1.5。根据以上结果,最终确定轴承座铸件三维图如图 4.1,通过 ProE 软件计算该轴承座铸件质量为 4.88kg。图 4.1 轴承座零件三维图4.5 吃沙量确定模样与砂箱、箱顶、箱底和箱带之间的距离称为吃沙量。由前文可知轴承座单件重量为 4.88Kg,依据表 4.5.1,可确定吃沙量最小尺寸为a=50mm,b=50mm,c=40mm,d=40mm,e=40mm, f=30mm。实际选取数值略比该值大,可充分考虑现有模板及砂箱标准尺寸。铸造工艺课程设计说明书表 4.8 按铸件重量确定的吃沙量 (单位 mm)铸件重量/kgabcdef1000040506070901001201502002502753003504004050607090100120150200250275300350400304040505060709010012515017520025030405050607080901001251501752002503040506070100303030405060701201502002252502502504.6 活块设计轴承座采用分型方案三不需要设计砂芯,避免设计芯盒,但是需要设计活块才能顺利造型。轴承座轴孔两端凸出,最终完成活块与轴承座设计,如图 4.2 所示。图 4.2 铸型与活块三维图铸造工艺课程设计说明书5 浇注系统设计5.1 浇注时间的确定轴承座铸件单件重量为 4.88Kg。由于该件为一箱四件生产的砂型铸造,成批生产,确定浇注过程中的总体金属液重量,浇冒占比为 25%,则浇注时所需金属液总质量为4.88*4/(1-25%)=26.03Kg。对于重量小于 250Kg 的形状复杂的薄壁铸铁件,其浇注时间可按经验公式(5-1)计算t=SGL (5-1)式中t 浇注时间(s);GL 型内金属液总重量,包含浇冒口系统重量(Kg);S系数,取决于逐渐壁厚,可由表 5.1 系数 S 和铸件壁厚 的关系查出。表中壁厚 指铸件的主要壁厚,对实心体铸件取壁厚 =2E(E为铸件的当量厚度)E=铸件的体积/铸件的面积。表 5.1 系数和铸件壁厚的关系铸件壁厚 mm2.53.53.588.015系数1.631.852.2因为轴承座铸件的斜度依据增加壁厚方式来形成,故壁厚适当取大值计算。计算浇注时间: t=SGL =2.226.03=11.22S。型内金属液面上升速度 v型用下式(5-2)表示:v型=C/t (5-2)其中 C 为铸件高度,合适的浇注时间 t 应满足如下条件:C/v型 maxtC/v型 min (5-3)对铸铁件可依表 5.2 决定型内铁液液面的最小上升速度。表 5.2 型内铁液液面的最小上升速度铸件壁厚 /mmv型 min/(mms-1)40,水平浇注大平板40,上箱有大平板8102030铸造工艺课程设计说明书10404101.541020203030100经验算:v型 minC/t=(78+5+3.5)/11.22=7.7mms-1,不符合上表型内最小上升速度,因此最终调整浇注时间 t 为 6.48S。5.2 浇注系统的阻流截面积计算浇注系统常用的分类有两种:根据浇注系统个单元断面的比例关系,可分为封闭式、半封闭式、开放式、封闭开放式等 4 种类型;根据内浇道在铸件上的相对位置(引入位置),可分为顶注式、中注式、底注式和阶梯注入式等 4 种类型。本次轴承座浇注系统设计采用封闭式浇注系统、顶注式,查表 5.3,因为该轴承座为中、小型灰铁件砂型铸造,故选择浇注系统的断面比关系为:=1:1.1:1.15。表 5.3 浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例应用21.51大型灰铸铁砂型铸造1.41.21中、大型灰铸铁件砂型铸造1.151.11中、小型灰铸铁件砂型铸造1.111.061薄壁灰铸铁件砂型铸造1.51.11可锻铸铁前文计算的铸件总高度 86.5mm,铸件在下箱,下箱铸件高度为 86.5mm,缩尺为 1%,依据吃沙量前文查表选取为 a=b=50mm,则上砂箱最小高度为 86.51.01+50=137.365mm,取下砂箱高度 100mm。确定静压头高度,依据表 5.4 普通漏斗形外浇口尺寸,初步浇口杯高度尺寸,暂定浇口杯高度为 54mm,减少上砂箱用砂量,设计为外置浇口杯,置于上砂箱之上。铸造工艺课程设计说明书表 5.4 普通漏斗形外浇口尺寸本次设计采用顶部浇注形式,则计算静压头高度为:HP=10+5.4=15.4cm则依据截面比的关系:=1:1.1:1.15。内浇道采用截面比设计法,则内浇道计算公式为: (5-4)其中本次设计浇注系统为浇口杯、直浇道、内浇道 4 个部分的四单元浇注系统,则有:15.45.963cm (5-5)直浇道下端直径 d/mm/mm/mmh/mm铁液容量/Kg165652400.516185854420.618206056440.720226258460.822246460480.924266662501.026286864521.228307066541.3铸造工艺课程设计说明书=5.46cm2依据表 5.5 内浇道尺寸,选取与计算的=5.46cm2稍大的断面的面积,本次设计选取内浇口面积为 0.8cm2,对应的内浇口尺寸 a=10mm,b=8mm,c=9mm,一箱四件,每件设计 2 个内浇口,设计为 8 个内浇口,则内浇道总断面面积为 6.4cm2。表 5.5 内浇道尺寸(单位:mm)序号内浇道断面积/abcabcabcabcda10.611968.66.586.54.511117591220.8141261089851212861013.531.015137119109514149711.51541.218147.5121011106151610712.516.5计算出横浇道总断面面积为=7.04cm2,查表 5.6 浇注系统截面尺寸,设计横浇道截面面积为 7.2cm2的横浇道,横浇道布置在直浇道两侧,则每段横浇道断面面积为3.6cm2,对应的横浇道尺寸为:A=19mm,B=14mm,C=22mm。表 5.6 浇注系统截面尺寸横浇道直浇道序号断面积/A /mmB /mmC /mmA /mmB /mmC /m序号断面积/D/mm铸造工艺课程设计说明书m11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612.640计算出直浇道总断面面积为=7.36cm2,故查表 5.6 浇注系统截面尺寸,直浇道截面面积取 7.36cm2,直径为 30mm。最终确定各浇道截面尺寸如下图 5.1 浇道截面尺寸所示,浇注系统三维图如图 5.2 所示。图 5.1 浇道截面尺寸铸造工艺课程设计说明书图 5.2 浇注系统三维图铸造工艺课程设计说明书6 工装设计工装设计6.1 模样设计金属模具有表面光洁,尺寸精度、强度高,刚性大,使用寿命长等特点,本次设计的轴承座结构简单,尺寸较小,主要用于支撑和连接某些部件,且成批生产,因此选择金属模。6.2 模板设计最终确定轴承座的上模板和下模板装配图如下图 6.1 和图 6.2 所示。图 6.1 上模板装配图1.模板 2.M10 内六角螺丝 3.上模样定位销 4.上模样 5.横浇道 6.直浇道 7.上模板导向销 铸造工艺课程设计说明书图 6.2 下模板装配图1.下模板定位销 2.下模板 3.下模样定位销 4.下模样 5.M10 内六角螺丝 6.直浇道窝 7.下模板导向销6.3 砂箱设计由前文计算选取的吃沙量以及铸造工艺排布,选择砂箱内框尺寸,上砂箱内框尺寸为:700350100,下砂箱内框尺寸为:700350100。根据表 6.1 常用造型机所用砂箱的最佳尺寸,依据本次设计数据,选择 800600 砂箱尺寸对应的造型机为 Z148A。表 6.1 常用造型机所用砂箱的最佳尺寸砂箱尺寸(mm)400300500400600500800600造型机Z114A,Z124Z145,ZZ415Z146,ZB326ZB148A3ZZ318砂箱尺寸8007001000800110090016001200造型机Z148A,Z158Z2310,Z2410ZB1410ZB1416最终确定轴承座的合箱图如下图 6.3 合箱图所示。铸造工艺课程设计说明书图 6.3 合箱图1.下砂型 2.下砂箱 3.砂箱用定位销 4.砂箱定位套 5.上砂型 6.上砂箱 7.浇口杯 8.砂箱用导向销 9.砂箱导向套铸造工艺课程设计说明书7 结 论通过本次铸造工艺课程设计,学到了很多关于铸造方面的知识,真所谓受益匪浅。首先,我明白了在设计过程中,不仅要确定产品及各零件的结构,还必须同时确定所选用的的材料以及相应的铸造工艺方法,即必须在设计、选材、制造三者之间,在多种方案分析比较优化组合基础上才能确定。其次,我学习了很多关于铸造方面的知识,比如,从零件的结构分析,再到模型的设计,知道分型面如何布局才能使既经济又简单出模,以及冒口和浇道的设置位置会影响铸件的表面质量,同时,学到了用 CAD、ProE作出铸件图和工艺图,巩固了计算机绘图技能。最后,也在同学之间的相互交流中,体现了团队合作的重要性。铸造工艺课程设计说明书致 谢在这次课程设计中不但有自己的努力,更离不开贾克明老师的恳切指导,对此表示由衷的感谢。在这十几天的日子里,有过快乐,也有过苦恼,但当把所有任务完成时,心里
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