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1、湖南科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱： 圓形支座鑄造工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 院： 專業(yè)及班級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、 任務(wù)與要求 1 .完成產(chǎn)品零件圖、鑄件鑄造工藝圖各一張，鑄造工藝圖需要三維建模 （完成3D圖）。 2 .完成芯盒裝配圖一張。 3 .完成鑄型裝配圖一張。 4 .編寫設(shè)計(jì)說明書一份（15?20頁），并將任務(wù)書及任務(wù)圖放置首頁。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容為2周 1 .繪制產(chǎn)品零件圖、鑄造工藝圖及工藝圖的 3D圖（2天）。 2 .鑄造工藝方案設(shè)計(jì)：確定澆注位置及分型面，確定加工余量、起模斜度、鑄造圓角、收 縮率，確定型芯

2、、芯頭間隙尺寸。 （1天）。 3 .繪制芯盒裝配圖（1天）。 4 .繪制鑄型裝配圖、即合箱圖（包括流道計(jì)算共2天）。 5 .編制設(shè)計(jì)說明書（4天）。 三、主要參考資料 1 .張亮峰，材料成形技術(shù)基礎(chǔ)[M],高等教育出版社，2011. 2 . 丁根寶，鑄造工藝學(xué) 上冊[M],機(jī)械工業(yè)出版社，1985. 3 .鑄造手冊編委會，鑄造手冊：第五卷 [M],機(jī)械工業(yè)出版社，1996. 4 .沈其文，材料成形工藝基礎(chǔ)（第三版）[M],華中科技大學(xué)出版社， 2003. 支座是支撐零部件的載體其主要承受了軸向的壓縮作用的機(jī)械零件。在日 常生產(chǎn)中對支座的選用異常廣泛，因?yàn)樗哂薪?jīng)濟(jì)型良好、結(jié)構(gòu)

3、穩(wěn)定性好、 結(jié)構(gòu) 簡單美觀實(shí)用等特點(diǎn)。本文主要分析了支座的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定了鑄 造工藝，確定了支座的鑄造工藝過程，繪制了芯盒裝配圖，鑄造裝配圖等。 關(guān)鍵詞：圓形支座；砂型鑄造；鑄造工藝設(shè)計(jì)；裝配圖 一、造型材料選擇 1 .鑄造合金的選用 1 2 . 造型和造芯材料 1 二、澆注位置及分型面的確定 2 三、鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 1 .加工余量的選擇 5 2 .鑄件孔是否鑄出的確定 5 3 .起模斜度的確定 5 4 .鑄造圓角的確定 6 5 .鑄造收縮率的確定 7 6 .反變形量 8 四、造型方法的設(shè)計(jì) 8 五、木模的設(shè)計(jì) 10 六、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1

4、 .澆口杯 12 2 .澆注系統(tǒng)的尺寸 12 七、冒口的設(shè)計(jì) 14 八、鑄型裝配圖設(shè)計(jì) 15 心得體會 17 參考文獻(xiàn) 18 ＞造型材料選擇 1 .鑄造合金的選用 灰鑄鐵的力學(xué)性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關(guān)?；诣T鐵中的片狀石墨對基 體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性 遠(yuǎn)低于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，也是常用鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵。同時， 基體組織對灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大， 強(qiáng)度和硬度最低，故應(yīng)用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細(xì)小，有較高的強(qiáng)度和 硬度，主要用來制造較重要鑄件；鐵素體一珠光體基體灰

5、鑄鐵的石墨片較珠光體灰 鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業(yè)上較多使用的是珠光體基體的灰鑄鐵。 灰鑄鐵具有良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性 能、在鑄造過程中，應(yīng)選用的金屬材料種類是灰鑄鐵，因?yàn)榇髓T件結(jié)構(gòu)基本為左右 對稱，最大截面為地面，因此可以采用整體造型進(jìn)行鑄造?；诣T鐵的流動性好，易 澆注，且收縮率最小。并隨含碳量的增加而減少，使鑄件易于切削加工。鑄鐵材料 還可以減少噪音。在澆注時，澆注溫度為 1200-1380 C。采用砂型鑄造方法，操作簡 便，工藝性好，提高了工作效率?；诣T鐵材料抗壓能力強(qiáng)，保證了鑄件的使用性能。 因?yàn)橹ё侵赣靡灾С腥萜骰蛟O(shè)備的重量，并

6、使其固定于一定位置的支承部件。還 要承受操作時的振動與地震載荷，而且此鑄件為 290X 120mm勺灰鑄鐵，其型號應(yīng)為 HT25Q 2 .造型和造芯材料 由于本次課程設(shè)計(jì)的鑄件是中等批量生產(chǎn)，所以造型和造芯的方法應(yīng)采用靈活 多樣，適應(yīng)性強(qiáng)的手工造型。但它有生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度大，鑄件質(zhì)量不易穩(wěn)定的 缺點(diǎn)。 造型方法可選用砂箱造型，具操作方便，無論是大、中、小型鑄件，還是大量、 成批和單件生產(chǎn)均可采用。型砂選擇：鑄鐵用的型砂和泥心砂，其主要的組成部分 是石英砂和耐火粘土。作為造型材料的沙子性質(zhì)，由砂粒形狀和大小，氧化硅的含 量，以及沙子中存在的各種混合物來確定。該鑄件型砂選用瘦沙（粘土含量

7、 2-10%） 來代替石英砂。在濕模造型時，小型和中小型鑄鐵件泥心砂可以采用小顆粒的半肥 沙（粘土含量10-20%）作為附加物加入石英砂中。加入的耐火粘土，具工藝試樣的 抗壓強(qiáng)度應(yīng)為0.5-0.6kg/mm 2。耐火粘土應(yīng)該是白色或者淡灰色的，不應(yīng)有可被肉眼 看出的混雜物，如砂子、礦石、石灰等。碎粘土所含水分不應(yīng)超過 2% （鑄件材料是 鑄鐵時，制造濕砂型的粘土砂所用粘土為膨潤土，濕抗壓強(qiáng)度一般為 80-120kPa。含 水量為4.5-5.5 %,透氣性為60-100,型砂配比70/140目占33, 100/200目占17% 紅砂占50%芯砂選擇油砂或水玻璃砂。） 造芯的方法可采用芯盒造芯

8、和刮板造芯，前者用于造各種形狀、尺寸和批量的 砂芯，后者用于造單件小批量生產(chǎn)，形狀簡單或回轉(zhuǎn)體砂芯。 :、澆注位置及分型面的確定 分型面是指上、下砂型的接觸面或鑄造模樣的分合面，分型面的選擇應(yīng)在保證 質(zhì)量前提下，盡量簡化工藝過程，節(jié)省人力物力。對于零件質(zhì)量要求不高、外形復(fù) 雜且批量不大的支撐臺鑄件，為簡化工藝操作，可優(yōu)先考慮分型面，并找出零件的 可分型方案。 選擇分型面時應(yīng)注意一下原則： 1）應(yīng)使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi) 2）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目 3）分型面應(yīng)盡量選用平面 4）便于下芯、合箱和檢測 5）不使砂箱過高 6）受力件的分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 7）

9、注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量 該零件可能的分型方案有三種。 a）以支架的底面為分型面（如圖2-1所示） b）以凸臺為分型面（如圖2-2所示） 圖2-2 c）以對稱中心線為分型面（如圖 2-3所示） 圖2-3 分析比較各方案的特點(diǎn)并確定方案 1）以支架的底面為分型面 這種分型方法只需外加一活塊造型，具分型面數(shù)量不僅少而且鑄件全部放在 下型，既便于型芯安放和檢驗(yàn)，又可以使上型高度減低而便于合箱和檢驗(yàn)壁 厚，還有利于起模及翻箱操作。而且底面可以向下放，以保證其表面粗糙 度，分型面為底面時便于起模。 2）以凸臺為分型面 不利于起模及翻箱操作。 3）以對

10、稱中心線為分型面 需采用兩箱造型造型復(fù)雜，容易造成錯箱，從而影響鑄件精度。 三、鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 確定鑄造工藝參數(shù)必須以零件尺寸為依據(jù)，零件的詳細(xì)尺寸如圖 3-1所示 IP7W 圖3-1零件圖 1 .加工余量的選擇 該支座為單件、小批量生產(chǎn)，可采用手工造型和造芯。由《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》 P54表1.10查得尺寸公差等級 CT應(yīng)為13-15級，選13級，加工余量等級為 MA為 F-H,應(yīng)選G由課程設(shè)計(jì)題目知基本尺寸 小290mm查《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》第三版 P56表1.13與尺寸公差配套使用的灰鑄鐵機(jī)械加工余量，并由確定加工余量中“頂 面（相對于澆注位置）的加工余量等級應(yīng)比

11、底、側(cè)面加工余量等級降一級選用”的 規(guī)定查得，頂面加工余量應(yīng)按照 CT14級、MA-H級；底面、側(cè)面的加工余量為 CT13 級、MA-Go則頂面的加工余量取5mm底面和側(cè)面的加工余量取3.5mm 所以頂面的加工余量取5mm底面和側(cè)面的加工余量取3.5mm加工余量如圖3-2 所示。 圖3-2加工余量圖 2 .鑄件孔是否鑄出的確定 因?yàn)樵撹T件材料是 HT25cl單件、小批量生產(chǎn)，孔徑 15mm但是查得鑄件的最 小鑄出孔直徑是30mm-50mm則該六個孔沒必要鑄出。 所以該孔徑為15mm勺六個孔沒必要鑄出。 3 .起模斜度的確定 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《鑄件模樣起模斜度》中的規(guī)定，該鑄件選用

12、增加鑄件厚度的起模斜 度形式如圖3-3: 圖3-3 起模斜度 用手工方法加工模具時用寬度標(biāo)注，該鑄件模具是木模，高度 120mm由《材料 成形技術(shù)基礎(chǔ)》P57表1.14砂型鑄造時模樣外表面及內(nèi)表面的起模斜度查得外表面 起模斜度2mm內(nèi)表面起模斜度6mm 所以內(nèi)表面起模斜度6mm外表面起模斜度2mm 4 .鑄造圓角的確定 根據(jù)鑄件的圓角確定鑄造圓角，如圖 3-4,在做木模時外鑄造圓角設(shè)為2mm內(nèi) 鑄造圓角設(shè)為4mm 圖3-4零件剖面圖 5 .鑄造收縮率的確定 該鑄件材料為灰鑄鐵，由《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》 P57知灰鑄鐵的鑄造收縮率為 0.7%-1.0%,該鑄件選

13、1.0%,則制造尺寸放大一個線收縮率。 所以鑄造收縮率1.0%。 綜上所述考慮到鑄件的加工余量、收縮量、拔模斜度、鑄造圓角、工藝補(bǔ)正量 及芯頭間隙后的鑄件尺寸如圖 3-5所示。 圖3-5鑄件圖 6、反變形量 鑄造較大的平板類、床身類等鑄件時，由于冷卻速度的不均勻性，鑄件冷卻 后常出現(xiàn)變形。為了解決撓曲變形問題，在制造摸樣時，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相 反方向做出反變形摸樣，使其與反變形量抵消，這樣在鑄造摸樣上做出的預(yù)變形量 稱為反變形量。而支座沒有較大平板做基本不會產(chǎn)生撓曲變形，所以不用設(shè)置反變 形量。 四、造型方法設(shè)計(jì) 要確定造型方法必須根據(jù)鑄件的外形來選擇分型面和型芯形

14、狀。鑄件的外形如 圖4-1所示 圖4-1鑄件的外形 由上圖可看出，該鑄件結(jié)構(gòu)簡單，基本成中心對稱，根據(jù)澆注位置確定原則中 重要面、大平面及薄壁部位朝下或側(cè)立，厚壁部位朝上，另外又是一個圓盤類零件, 所以可以確定該鑄件需要平放，即平做平澆，如前所述分型面選在底面。 砂芯主要靠芯頭固定在砂型上，對于垂直砂芯，為了保證其軸線垂直、牢固地 固定在砂型上，必須有足夠的芯頭尺寸，對于水平砂芯，必須有足夠的芯頭長度， 以承受砂芯的重力和金屬液的浮力。芯頭與芯頭座之間應(yīng)有適宜的間隙，以使砂型 與砂芯的裝配，但又能確保鑄件的尺寸精度。而該方案是采用垂直砂芯且是濕型砂， 而且該方案的砂芯高度

15、與直徑比不大，且直徑較大，所以采用的是上芯頭去除形式 的垂直砂芯。 經(jīng)查表得s=1.5 , a 1=70 = =8mm而h=35但是去除了上芯，所以高度應(yīng)增加 30% 所以 h=35X (1+30%)=46mm 如下圖 4-2 所示。 圖4-2芯頭尺寸 圖4-3芯盒剖面圖 圖4-4芯盒裝配圖 五、木模的設(shè)計(jì) 根據(jù)鑄件工藝參數(shù)中鑄件的收縮量、加工余量、拔模斜度、鑄造圓角、工藝補(bǔ) 正量及芯頭間隙，設(shè)計(jì)木模。木模每處的尺寸 =鑄件實(shí)際尺寸+加工余量+收縮量+型 芯與芯頭的間隙量。 則木模的形狀如圖5-1所示。 圖5-1 經(jīng)設(shè)計(jì)：木模的剖面圖如圖5-2

16、所示 圖5-2 圖5-3 六、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是鑄型中引導(dǎo)液體金屬進(jìn)入型腔的通道，它由澆口杯（盆） 、直澆道、 橫澆道和內(nèi)澆道組成。 1、 澆口杯 澆口杯是用來承接來自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注，并 可以減輕金屬液對型腔的沖擊，還可分離渣滓和氣泡，阻止其進(jìn)入型腔。分為漏斗 型和盆型兩大類。漏斗型澆口杯又分成兩類，一類是中、小型鑄件和非鐵合金鑄件 用的容積較大的

17、漏斗型澆口杯；一類是鑄鋼件用的漏斗型澆口杯。而澆口盆用于中、 大型鑄鐵件和中、大型非鐵合金鑄件。澆口盆形底部筑有壩，待達(dá)到適宜的液面高 度和適宜的澆注速度以后，金屬液再流入直澆道。因?yàn)殍T件的材料是 HT25Q且考慮 到鑄件屬于中型鑄件，故采用盆形澆口杯。 經(jīng)估算該零件質(zhì)量為 53Kg,所以查表得 L=110mm R=70mm,R1=40mm,r=25mm, r1=13mm,H=110mm,l=78mm,d=27mm 因而得出澆口杯尺寸如圖6-1所示 圖6-1 2、澆注系統(tǒng)的尺寸 澆注系統(tǒng)分為封閉式澆注系統(tǒng)，開放式澆注系統(tǒng)，半封閉式澆注系統(tǒng)和封閉 -開 放式澆注系統(tǒng)。因?yàn)?/p>

18、封閉式澆注系統(tǒng)控流截面積在內(nèi)澆道，澆注開始后，金屬液容 易充滿澆注系統(tǒng)，呈有壓流動狀態(tài)。擋渣能力強(qiáng)，但充型速度快，沖刷力大，易產(chǎn) 生噴濺，金屬液易氧化。適用于濕型鑄件小件。而支座就是采用濕型的鑄件小件， 所以選擇封閉式澆注系統(tǒng)。 1、采用封閉式的澆注系統(tǒng)，各組元比例如下： F 內(nèi)：F橫：F直=1: 1.2: 1.4 ; 查表得，鑄件的內(nèi)澆口總截面積三F內(nèi) 為4.2—5平方厘米，取值4.5平方厘 米，采用圓截面內(nèi)澆口。查表得圓截面的直徑 d=24mm即如圖6-2所示尺寸。 圖6-2 采用兩條內(nèi)澆道，則橫澆道的截面積為10.8平方厘米，查表得 A=45mm,H=30mm

19、,R=21mm圖6-3所示的橫截面積。 圖#-3 直澆道下端截面積 F直=2x1.4x4.5cm2=12.6cm2。 查表得：下端截面直徑為40mmi端直徑為48mm直澆道每厘米長重量0.092kg 采用分型面澆注法，則得出澆注系統(tǒng)如圖 6-4所示 圖6-4澆注系統(tǒng)三維圖 七、冒口的設(shè)計(jì) 鑄件從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，體積會縮小，即有體收縮。因體積的縮小而得不到液 體的補(bǔ)縮時，則在凝固后，于鑄件內(nèi)那些模數(shù)較大的部位會產(chǎn)生縮孔或縮松。為了 獲得致密的鑄件，基本的條件是實(shí)現(xiàn)順序凝固。這就必須在補(bǔ)縮通道上設(shè)置儲有足 夠多的液體和初始模數(shù)比補(bǔ)縮通道模數(shù)大的冒口，使鑄件在凝固過程中

20、，能不斷地 從冒口獲得液體進(jìn)行補(bǔ)縮，以消除鑄件的縮孔和縮松，使縮孔移入冒口之中。 鑄件采用縮頸頂冒口，冒口如圖 7-1所示：  因?yàn)殍T件安裝冒口處厚度 e為30mm又因?yàn)閐=(0.8-1.0)*e ,所以取d為30mm 查表得 Dm=53mm,h=14mm,R=7mm,Hm=300mm,Gm=7kg 則得出冒口三維圖如圖7-2所示 圖7-2冒口三維圖 八、鑄型裝配圖設(shè)計(jì) 以上述一些數(shù)據(jù)的計(jì)算以及設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)以及澆注系統(tǒng)、冒口、鑄件和型芯等裝 配起來，鑄型裝配圖如圖8-1所示。 圖8-1鑄型CADg配圖 圖8-2鑄造裝配三維圖 心得體會 為期兩個

21、星期的設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，這是累卻快樂的兩個星期。這次關(guān)于材料成 形技術(shù)的課程設(shè)計(jì)使我對 Pro/E建模以及CAD^識掌握得更加熟練了，使我更加深 刻地理解了材料成形技術(shù)的知識，對鑄造工藝有了更深層次的了解，為以后的學(xué)習(xí) 和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在這個設(shè)計(jì)任務(wù)下發(fā)，還沒借到工藝設(shè)計(jì)書時，望著老師發(fā)下來的模板，望著 那模板里嵌著的復(fù)雜的 Pro/E、CAD圖，尤其是芯盒裝配的三維圖，我慌了。 Pro/E 雖然學(xué)了，但是要我做出那樣的芯盒裝配圖還是有點(diǎn)吃力，而且都不知從何著手。 而且CAD學(xué)了這么久，連最基本的操作都不怎么熟了，這次真是遇到了一個難題。 但是我從不會因困難而嚇到，于是開始自己

22、一步一步慢慢來解決一個一個問題。按 照圖書館借來的鑄造工藝設(shè)計(jì)書中的設(shè)計(jì)步驟查數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)圖紙，溫習(xí) CAD探究 Pro/E。慢慢覺著我開始有點(diǎn)頭緒了。但是正當(dāng)我有點(diǎn)頭緒了，新的難題又?jǐn)[在我面 前，零件的分型面的選擇分析了好半天都分析不出一個好的方案，多虧了老師的詳 路指導(dǎo)后，我的思路頓時明朗，突然覺著設(shè)計(jì)也不像我最初想象的那么難了。 這次課程設(shè)計(jì)，感謝同學(xué)們對我的幫助，感謝老師對我的耐心的指導(dǎo)以及詳細(xì) 講解，使我對鑄造工藝設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識。這次課程設(shè)計(jì)是我們真正理論 聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的實(shí)踐考驗(yàn)，對于提高我們模具設(shè)計(jì)的綜 合素質(zhì)大有用處。 參考文獻(xiàn) [1]張亮峰.材料成形技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2014. [2]武志明,姚涵珍.野火5.0機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社， 2014 [3]大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2012 [4]曹瑜強(qiáng).鑄造工藝及設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003 [5]劉小年.AutoCAD計(jì)算機(jī)繪圖基礎(chǔ)[M].長沙：湖南大學(xué)出版社，2010 [6]李弘英，趙成志.鑄造工藝設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 鑄造裝配圖