传动盘铸造工艺设计

1、河南科技大学材料学院学生毕业论文河南科技大学材料学院学生毕业论文论文题目：传动盘铸造工艺设计 专专 业：材料成型业：材料成型 班班 级：铸造级：铸造 072072 班班 姓姓 名：名：安安 锴锴 指导老师：指导老师：上官宝上官宝课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：材料科学与工程学院 教研室：材料成型及控制工程学 号学生姓名专业班级材控课程设计（论 文）题 目HT200HT200 刹车鼓铸造工艺设计刹车鼓铸造工艺设计课程设计（论文）要求与任务一、课设要求熟悉设计题目，查阅相关文献资料，进行工艺分析与工艺计算，浇冒口结构设计，撰写设计计算说明书等。按给定的零件图（附后）设

2、计铸造工艺图，根据铸造工艺图绘制合箱图，说明书要求打印。二、课设任务零件及设计参数见任务分配表。手工绘制铸造工艺图一张（A1） ，图一张（A1） ，编写设计计算说明书一份（打印稿）4000 字左右篇幅。设计计算说明书结构参见设计计算说明书参考样本 。工作计划集中学习，布置任务，借阅资料、0.5 天；零件的工艺性分析，拟订工艺方案，1.5 天；铸造工艺设计绘图 3 天；合箱图绘图 1 天，计算 2 天。说明书电子稿，打印装订正式稿 1.5 天，设计验收 1 天指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 学生签字： 年 月 日目录1 1 设计任务的分析设计任务的分析.1 11.1 铸件的结构特点.1

3、1.2 铸件的生产性质和材料.11.3 铸件的技术要求.12 2 铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定.2 22.1 造型与制芯.22.2 铸件的凝固顺序.22.3 浇注位置与分型面的选择.22.3.1 浇注位置的选择.22.3.2 分型面的选择.22.4 铸造工艺参数的确定.32.5 浇注系统类型的形式.32.6 熔化与浇注.42.7 型砂、芯砂的选择.53 3 浇注系统的计算浇注系统的计算.6 63.1 金属液质量.63.2 浇注时间的确定.63.3 平均压头的确定.63.4 最小断面积的计算.63.5 腔铁水上升速度的校核.63.6 最小压力头的验算.63.7 浇注系统各组元截面积的确定

4、.74 4 砂箱的设计砂箱的设计.8 84.1 设计和选用砂箱的基本原则.84.1.1 铸造工艺要求.84.1.2 尺寸和结构符合造型机、起重设备、烘干设备的要求.84.1.3 刚度强度.84.1.4 附着力要求.84.1.5 耐用性.84.1.6 标准.84.2 类型的选择.84.2.1 专用砂箱和通用砂箱.84.2.2 砂箱的制造方法.84.2.3 砂箱的造型方法.84.3 砂箱结构.94.3.1 吃砂量.94.3.2 砂箱壁的断面形状、尺寸影响强度和刚度.94.3.3 箱带.94.3.4 上下砂箱定位方法.94.3.5 搬运、翻箱结构.94.3.6 紧固方式.9参考文献参考文献 .101

5、0设计总结设计总结 .11111 设计任务的分析1.1 铸件的结构特点铸件的结构特点结构紧凑；传递的功率、转速、扭矩大。1.2 铸件的生产性质和材料铸件的生产性质和材料铸件为大批量生产，材料为 HT200。1.3 铸件的技术要求铸件的技术要求 ；重要加工表面及花键表面不得有铸造缺陷；应使铸件内外表面无气孔砂眼、夹砂、渣孔、粘砂等，対非加工面涂画；表面应光洁美观。2 铸造工艺方案的确定2.1 造型与制芯造型与制芯 根据铸件的特点，采用湿型砂型，在 Z148B 型造型机上造型。上、下型分开制造，每型二件。优点是保证铸件的质量，型砂能够紧实均匀，适合大批量生产。 砂箱尺寸： 上箱尺寸 8504753

6、75 下箱尺寸 850475375 采用 Z8612 造芯机制得 1 号砂芯，一盒四芯，Z8612 制 2 号砂芯，一盒一芯，均为热芯盒。2.2 铸件的凝固顺序铸件的凝固顺序顺序凝固是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身凝固。同时凝固是铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。对于盘类铸件应按同时凝固原则进行铸造，不设冒口，从而降低铸件应力，防止铸件产生变形与裂纹。该铸件无明显的大热节，因此不需要设置冷铁。2.3 浇注位置与分型

7、面的选择浇注位置与分型面的选择2.3.12.3.1 浇注位置的选择浇注位置的选择定义：浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。浇注位置选择的正确与否，对铸件质量 有很大影响，所以浇注位置的选择应，以保证铸件质量为主。一般原则：(1) 质量要求高的重要加工面、受力面应该朝下；(2)厚大部分放在上面或侧面；（3）大而薄的平面朝下，或侧立、倾斜；（4）应充分考虑型芯的定位、稳固和检验方便。综合以上原则浇注位置应选择将作为主要加工面的大平面朝下（见图 2.3.1） 。此方案的主要优点是：方便可靠，主要加工面朝下，减少气孔夹渣，能保证铸件质量；下芯方便；缺点是：铸件平放平浇，且大平面朝上，易产生夹

8、渣，浇不足等（但铸件结构较简单，产生夹渣、夹砂的可能性不会很大） ；对于精度要求比较高的侧面会有影响（但可用机加工方法来提高侧面的质量） 。2.3.22.3.2 分型面的选择分型面的选择定义：分型面是指铸型之间的结合面。铸型分型面选择的正确与否是铸造工艺合理性的关键之一。如果选择不当，不仅影响铸件质量，而且还将使制模、造型、造芯、合型或清理，甚至机械 加工等工序复杂化。分型面的选择主要以经济性为出发点，即在保证质量的前提下，尽量简化工艺过程、降低生产成本。一般原则：（1）便于起模；（2）减少分型面和活块的数量；（3）重要加工面应位于同一砂型中；(4) 尽量采用平直的分型面；（5）减少砂芯数量，

9、同时注意下芯、合型及检验的方便综合以上原则选择此零件顶部的大平面作为分型面（见图 2.3.2） 。主要优点：便于起模，能保证整体浇注，另外可改善铸件的外观质量。缺点：无出气孔、冒口，易产生气孔、缩松和缩孔等，但只要适当地提高浇注温度，这个问题可以得到解决。 图 2-1 分型面设计方案图 图 2-2 分型面设计方案图综上分析分型面选择方案一，本方案的优点是：在最大截面出分型，利于实现同时凝固，且将浇注系统全部置于砂箱上，便于造型。2.4 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定铸件的收缩率为 1%；零件图上的小孔均采用机加工的方法获得；加工余量据 6-37,6-38查得，具体尺寸见工艺图；起模斜度根

10、据表 6-39查得，具体尺寸参见工艺图112.5 浇注系统类型的形式浇注系统类型的形式封闭式浇注系统：封闭式浇注系统可理解为正常浇注条件下，所有组元能被金属液充满的浇注系统，也称为充满式浇注系统。（因全部截面上的金属液压力均高于型壁气体压力，故是有压或正压系统）优点：封闭式浇注系统有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。缺点：进入型腔的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使金属氧化，使型内金属液发生扰动、涡流和不平静。因此，主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对于容易氧化的轻合金铸件、采用漏包浇注的铸钢件和高大的铸铁件，均不宜使用。开放式浇注系统：在正常浇注条件下，金属液不能充

11、满所有组元的浇注系统，又称为非充满式或非压力式浇注系统。完全开放式浇注系统在内浇道被淹没之前，各组元均呈非充满流态，几乎不能阻渣而且会带入大量气体。因此，使用转包浇注的铸铁件上不宜应用这种浇注系统。主要优点：进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷力小，金属氧化轻。适用于轻合金铸件、球铁件等漏包浇注的铸钢件也宜采用开放式浇注系统，但直浇道不能成充满态，以防钢水外溢，造成事故。主要缺点：阻渣效果稍差，内浇道较大，金属消耗略多。按内浇道在铸件上的位置分类顶注式浇注系统优点:容易充满，可减少薄壁件浇不到、冷隔方面的缺陷；充型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上 的顺序凝固和冒口的补缩；口尺寸小，节

12、约金属；浇道附近受热较轻；构简单，易于清除。缺点:易造成冲砂缺陷金属液下落过程中接触空气，出现飞溅、氧化、 卷入空气等现象，使充型不平稳易产生砂孔、铁豆、气孔和氧化夹杂物缺陷 大部分浇注时间，内浇道工作在非淹没态，横浇道阻渣效果差。中间注入式浇注系统从铸件中间某一高度面上开设内浇道的称为中间注入式浇注系统。 对内浇道以下的型腔部分为顶注式；对内浇道以上的型腔部分相当于底注式。故它兼有顶注式和底注式浇注系统的优缺点。由于内浇道在分型面上开设，故极为方便，广为应用。适用于高度不大的中等壁厚的铸件。阶梯式浇注系统：在铸件不同高度上开设多层内浇道的称为阶梯式浇注系统。阶梯式浇注系统适用于高度大的中、大

13、型铸件。具有垂直分型面的中大件可优先采用。综合考虑选择顶住式浇注系统。从铸件顶部面上开设内浇道的称为顶注式浇注系统。顶注式浇注系统有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，金属消耗少，清理方便。适用于质量不大的中小型件。2.6 熔化与浇注熔化与浇注冲天炉熔化，采用同步浇注，浇注温度大于 1300，主要是为了防止浇不足和冷隔等缺陷。故采用高温浇注。生产中常用浇注时间表示浇注速度,对一铸件而言,浇注时间长,意味着浇注速度慢,反之,意味着浇注速度快。适宜的浇注时间,应根据铸件重量,壁厚,结构,技术要求等综合考虑而定。浇注速度对铸件质量的影响浇注速度较高：可使金属液较快充满型腔。能防止浇不足，减少金属液

14、氧化，减少铸件各部的温度差，从而避免产生裂纹。浇注速度过高：对型腔冲涮力增大，易产生冲砂。浇注速度较低：能增大铸件各部温度差。顶注时能使铸件的缩孔集中，利于补缩。浇注速度过低：使型腔受热烘烤时间长。易使砂型翘起脱落。易产生裂纹、冷隔、夹渣等。原则要求：薄壁、形状复杂或具有大水平面的铸件，要求采取快速浇注。厚实、形状简单的铸件，宜采取慢速浇注。2.7 型砂、芯砂的选择型砂、芯砂的选择1.型砂：要求透气性好。可采用石英砂或石英长砂，粒度均匀，单一砂。配比和性能见表 2-1。表 2-1 单一砂配比和性能配比（重量百分%）性能新砂旧砂膨润土煤粉水分（%）透气性湿压强度（kg/）2mm10-2080-9

15、01.0-1.52.0-3.04.0-5.0800.5-0.72.芯砂：其配比和性能见表 2-2。表 2-2 芯砂配比和性能配比（重量百分比%）性能强度（kg/）2mm天然石英砂 50/100呋喃型树脂氧化胺水溶液三氧化二铁抗弯抗拉10025-300.60-0.379-9020-253 浇注系统的计算3.1 金属液质量金属液质量G 件=8.52=17kg G 总=G 件+G 浇冒口 （3-1）根据经验公式 G 总=G 件（1+20%）=20.4kg （3-2）3.2 浇注时间的确定浇注时间的确定对于重量较小、壁薄的铸件有公式 t=s=2.2=9.93s （3-3）G0.42取 10s由表 2-

16、4 查出湿型、中等阻力时， 用表 2-5 对 u 进行修正如下：2.40u 浇注温度高一些，以防止浇不足和冷隔缺陷 +0.05 ；、与之比较大时，可减少阻力损失 +0.16 ；F直F横F内无出气冒口和明冒口 -0.04 ；所以 u=0.42+0.05+0.16-0.04=0.533.3 平均压头的确定平均压头的确定由公式 Hp=Ho-， （3-4）CP22本铸件 Hp=0，所以 Hp=100mm=0.1m3.4 最小断面积的计算最小断面积的计算F 阻= =1.24 （3-5）pHtGu1031. 06100100.531031. 020.462cm3.5 腔铁水上升速度的校核腔铁水上升速度的校

17、核V=， （3-6）tCsmm1010100由表 2-8查得适合本铸件。23.6 最小压力头的验算最小压力头的验算 （3-7）tanHm 已知剩余压力头=100mm 直浇道中心线距离铸件最高最远点位置HmL=325mm 则压力角, （3-8）a.117325100LHmarctan此值大于所选的，故压力头足够11103.7 浇注系统各组元截面积的确定浇注系统各组元截面积的确定由于封闭式浇注系统最小阻流截面就是内浇道的截面，故=由F内21.24cm：=1.0：1.1：1.15 得： = =内F横F直FF横21.364cmF直21.426cm4 砂箱的设计根据铸件的大小、吃砂量、以及压头和造型机的

18、选择确定砂箱的内部尺寸，确定具体尺寸，为绘制合箱图做准备。砂箱的设计内容有：选择类型和材质，确定砂箱尺寸，结构设计，定位及紧固等。 4.1 设计和选用砂箱的基本原则设计和选用砂箱的基本原则4.1.14.1.1 铸造工艺要求铸造工艺要求如砂箱和模样间应有足够的吃砂量、箱带不妨碍浇冒口的安放不严重阻碍铸件收缩等。4.1.24.1.2 尺寸和结构符合造型机、起重设备、烘干设备的要求尺寸和结构符合造型机、起重设备、烘干设备的要求砂箱尺寸、形状是设计或选购造型机的主要依据。为此，大量生产中应对计划在造型线上生产的全部铸件逐一进行铸造工艺分析，以确定共用砂箱的尺寸和形状。4.1.34.1.3 刚度强度刚度

19、强度有足够的强度和刚度，使用中保证不断裂或发生过大变形。4.1.44.1.4 附着力要求附着力要求对型砂有足够的附着力，使用中不掉砂或塌箱，但又要便于落砂。4.1.54.1.5 耐用性耐用性经久耐用，便于制造。4.1.64.1.6 标准标准应尽可能标准化、系列什和通用化。4.2 类型的选择类型的选择4.2.14.2.1 专用砂箱和通用砂箱专用砂箱和通用砂箱专为某一复杂或重要铸件设计的砂箱为专用砂箱，凡是模样尺寸合适的各种铸件均可使用的砂箱为通用砂箱。多为长方形。本铸件使用专用砂箱。4.2.24.2.2 砂箱的制造方法砂箱的制造方法依制造方法分类可分为整铸式、焊接式和装配式。本砂箱为焊接式。4.

20、2.34.2.3 砂箱的造型方法砂箱的造型方法依造型方法及使用条件分类分为手工造型用砂箱、机器造型用砂箱，高压、气冲造型用砂箱等。此工艺的造型方法为机器造型用砂箱。4.34.3 砂箱结构砂箱结构4.3.14.3.1 吃砂吃砂量量砂箱名义尺寸是指分型面上砂箱内框尺寸（长度宽度）乘砂箱高度。确定砂箱尺寸时要考虑一箱内放置铸件的个数和吃砂量。吃砂量的最小参数参照表 4-1。所设计的砂箱长度和宽度应是 50 或 100mm 的倍数，高度应是 20 或 50mm 的倍数。表 4-1 吃砂量的最小值（mm）模样高810152530354050607090120吃砂量15182024262832353840

21、4550综上所述，本砂箱尺寸 上箱尺寸 850475100 下箱尺寸 8504753754.3.24.3.2 砂箱壁的断面形状、尺寸影响强度和刚度砂箱壁的断面形状、尺寸影响强度和刚度其结构及尺寸参照文献6选用。4.3.34.3.3 箱带箱带箱带（箱档、箱肋）增加对型砂的附着面积和附着力，提高砂型总体强度和刚性，防止塌箱和掉砂，延长砂箱使用期限。但使紧砂和落砂困难，限制浇冒口的布局，故用于中、大砂箱。平均内框尺寸小于 500mm 的普通砂箱、小于 1250mm 的高压造型用砂箱可不设箱带。本砂箱箱带设计见合箱图。4.3.44.3.4 上下砂箱定位方法上下砂箱定位方法有多种：泥号、楔律、箱垛、箱锥

22、、止口及定位销等。机器造型时只用定位销定位，插销多用于成批生产的矮砂箱，座销用于大量生产的各种砂箱。箱耳多布置在砂箱两端，一端装圆孔的定位套（或销） ，一端装长孔的导向套。合箱时上下箱的圆孔套对应圆销，另一端对应方销。本砂箱采用定位销定位。204.3.54.3.5 搬运、翻箱结构搬运、翻箱结构手把用于小型砂箱，吊轴广泛用于各种中大砂箱，吊环主要用于重型砂箱。本砂箱采用整铸式吊轴，其结构及尺寸参照参照文献6，上砂箱使用吊轴。4.3.64.3.6 紧固方式紧固方式为防止胀箱、跑火等缺陷，上下箱间应紧固。紧固方式有：上箱自重法、压铁法、手工夹紧（箱卡）法和自动卡紧法等。实验后，如出现胀箱、跑火等缺陷，根据生产经验及现有条件，可采用压铁。参考文献1 铸造工程师手册编写组.铸造工程师手册.机械工程出版社.2002.22 李弘英，赵成志.铸造工艺设计.机械工业出版社.2005.3.3李魁盛河北工学院.铸造工艺设计基础.机械工业出版社.1980.34 联合编写组编.砂型铸造工艺及工装设计.北京出版社.1980.8.5 叶荣茂.铸造工艺课程设计手册.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.1989.4.6砂型铸造工艺及工装设计联合编写组. 砂型铸造工艺及工装设计.北京出版社 1996.7设计总结经过一个多星