鑄造工藝課程設(shè)計球墨鑄鐵連桿鑄造工藝設(shè)計

《鑄造工藝課程設(shè)計球墨鑄鐵連桿鑄造工藝設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鑄造工藝課程設(shè)計球墨鑄鐵連桿鑄造工藝設(shè)計（26頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、攀枝花學(xué)院Panzhihua University鑄造工藝課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：球墨鑄鐵連桿鑄造工藝設(shè)計 姓名：xxxxx 院系：材料工程學(xué)院 專業(yè)：材料成型及控制工程 學(xué)號：xxxxxxx 指導(dǎo)老師：xxx 時間：xxxxx攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 摘 要摘 要首先，根據(jù)提供的零件圖獲取零件的技術(shù)要求、材料組成、結(jié)構(gòu)特點、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)批量及性能要求。然后，對零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性進行分析，找出可能存在的結(jié)構(gòu)問題提出改進措施或者預(yù)防缺陷的措施：根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件選擇鑄造和造型方法。由零件的結(jié)構(gòu)特點提出多種澆注和分型方案，綜合對比分析，選擇最為理想的澆注位置及分型

2、面。再次根據(jù)鑄造工藝方案和零件的特點，選用適宜的工藝參數(shù)，設(shè)計鑄件的澆注系統(tǒng)并繪制鑄造工藝圖。關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵，鑄造工藝，澆注系統(tǒng)，工藝參數(shù)攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 目 錄目 錄摘 要第1章 緒論1 1.1課程設(shè)計的意義1 1.2設(shè)計題目的提出1第2章 材料的確定3第3章 結(jié)構(gòu)工藝分析 4第4章 工藝方案的設(shè)計5 4.1鑄型種類及方法確定5 4.2型芯結(jié)構(gòu)及制造5 4.3分型面的篩選6 4.4鑄造位置及澆注口的確定6第5章 鑄件工藝參數(shù)確定7 5.1加工余量7 5.2起模斜度及圓角確定8 5.3收縮量選擇8 5.4型芯及型芯頭選擇8第6章 澆注系統(tǒng)的擬定10 6.1系統(tǒng)作用與結(jié)構(gòu)分析10 6.2

3、橫澆道及其結(jié)構(gòu)10 6.3各組元截面尺寸確定10 6.4 系統(tǒng)引注位置的選用12 6.5冒口及尺寸確定12附錄14總結(jié)16致謝17參考文獻20II攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第1章 緒 論第1章 緒 論 球墨鑄鐵是指用球化劑和孕育劑處理鐵液后，石墨呈球狀的鑄鐵。1.1球墨鑄鐵的發(fā)展歷史 在河南鞏縣鐵生溝西漢中、晚期的冶鐵遺址中出土的鐵鎬，經(jīng)過金相檢驗，具有放射狀的球狀石墨，球化率相當(dāng)于現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)的一級水平。而現(xiàn)在的球墨鑄鐵則是遲到至1947年才在國外研制成功。我國古代的鑄鐵，在相當(dāng)長的時期里含硅量都偏低，也就是說，在約2000年前的西漢時期，我國球狀石墨，就已由低硅的生鐵鑄件柔化退火的方法得到。這是

4、我國古代鑄鐵技術(shù)的重大成就，這也是世界冶金史上的奇跡。國際冶金行業(yè)過去一直認為球墨鑄鐵是英國人于1947年發(fā)明的。西方某學(xué)者甚至聲稱，沒有現(xiàn)代科技手段，生產(chǎn)球墨鑄鐵是不可想象的。1981年，我國球鐵專家采用現(xiàn)代科學(xué)手段，對出土的513件古漢魏鐵器進行研究，通過大量數(shù)據(jù)斷定漢代我國就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。有論文在第18屆世界科技史大會上宣讀，轟動了國際鑄造界。國際冶金專家于1987年對此進行驗證后認為:古代中國已經(jīng)摸索到用鑄鐵柔化制造球墨鑄鐵的規(guī)律，這對世界冶金史重新分期劃代具有重要意義。球墨鑄鐵作為新型工程材料的發(fā)展速度是令人驚異的。1949年世界球墨鑄鐵只有5萬噸，1960年為53.5萬噸，1

5、970年增長到500萬噸，1980為760萬噸。1990年達到900萬噸。2000年達到1500萬噸。球墨鑄鐵是生產(chǎn)發(fā)展在工業(yè)發(fā)達國家特別快。世界球墨鑄鐵產(chǎn)量的75%是有美國、日本、意大利、英國、法國六國生產(chǎn)的。我國球墨鑄鐵生產(chǎn)起步很早。1950年就研制成功并投入生產(chǎn)，至今我國球墨鑄鐵達230萬噸，位于美國、日本之后，位于世界第三位。適合我國國情的稀土煤球劃劑的研制成功，鑄態(tài)球墨鑄鐵以及奧氏體貝氏體球墨鑄鐵等各個領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)和研究工作均達到了很高的技術(shù)水平。1.2球墨鑄鐵的力學(xué)性能在強度和屬性方面均具有優(yōu)越性 （1）與灰鑄鐵相比，灰鑄鐵的力學(xué)性能僅以抗拉強度作為性能指標(biāo);并且，其最高牌號的抗

6、拉強度只有300Mpa：而球墨鑄鐵的最低抗拉強度是400Mpa，并且還有10%以上的斷后延伸率。 （2）與可鍛鑄鐵相比，無論是黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵還是白心可鍛鑄鐵，雖然他們具有屬性指標(biāo)，但他們的綜合力學(xué)性能不如球墨鑄鐵，并且他們只限于生產(chǎn)壁厚在10mm以下，重量不得超過幾十公斤的鑄件。 （3）與鑄鋼和結(jié)構(gòu)鋼相比，雖然他們的斷后伸長率和沖擊韌度很高（這是球墨鑄鐵所不及的），但他們的屈服點卻比球墨鑄鐵的要低，由此表明，材料利用率要比球鐵低。 20攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第2章 材料的確定第2章 材料的確定 該課程設(shè)計要求使用球墨鑄鐵為材料大批量流水線生產(chǎn)汽車連桿。攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第

7、3章 結(jié)構(gòu)工藝分析第3章 結(jié)構(gòu)工藝分析連桿由連桿體和連桿蓋組成。鑄件如圖樣3.1。連桿蓋小孔內(nèi)直徑65mm，外直徑100mm。連桿蓋大孔內(nèi)直徑90mm，外直徑140mm。連桿體長120mm。連桿壁厚16mm。孔和壁均能直接鑄造出來。連桿在工作中受交變的拉力、壓應(yīng)力，又受彎曲應(yīng)力。連桿的損壞形勢是疲勞斷裂和過量變形。而球墨鑄鐵符合以上性能要求。 圖3.1 三維形狀及零件圖攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第4章 工藝方案的設(shè)計第4章 工藝方案的設(shè)計4.1鑄型方法的確定在鑄造生產(chǎn)中，砂型鑄造應(yīng)用最為廣泛。砂型鑄造生產(chǎn)率高、成本低、靈活性大、技術(shù)相對成熟，世界上用砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件，占鑄件總產(chǎn)量的80%以上。

8、在砂型鑄造中，造型和制芯是最基本的關(guān)鍵工藝。造型和制芯選擇是否合理至關(guān)重要。因課程設(shè)計產(chǎn)量要求為：大批量流水線生產(chǎn)。再綜合其他因素，覺得本次設(shè)計采用合成樹脂砂，配合高壓、擠壓、沖擊、靜壓等高密度造型工藝，為大量薄壁、光潔、加工余量小的鑄件創(chuàng)造了條件。4.2分型面的篩選分型面選擇時，應(yīng)在保證鑄件質(zhì)量的前提下，盡量簡化工藝過程，由于連桿為對稱分布的零件，分型面選擇少，有以下兩種：A方案：如圖4.1選a-a作為分型面。符合選平面作為分型面的原則，但不利于拔模。 圖4.1 分型面a-aB方案：如圖4.2 連桿在此處分型，符合盡量把鑄件放在一個砂箱內(nèi)的原則。且分型面在最大投影面。在保證鑄件的質(zhì)量和降低成

9、本的前提下，選用B方案。圖4.2 分型面b-b4.3型芯結(jié)構(gòu)及制造連桿零件有兩圓柱形孔洞，故型芯應(yīng)為兩圓柱體，其直徑應(yīng)小于45和32.5mm，又型芯比較簡單，故采用整體式芯盒制芯的造芯的造芯方法。4.4鑄造位置及澆注口的確定根據(jù)重要表面向下放或側(cè)放原則，將連桿的重要表面放在下面，由于該構(gòu)件有多個面，因此將其中較大的面朝下放，上面通過放加工余量來保證鑄件質(zhì)量。也需考慮盡量少使用砂芯。澆注口選擇應(yīng)符合鑄件凝固方式及特點，保證鑄型填充及鑄件質(zhì)量，盡量選取有利澆注位置，分析此結(jié)構(gòu)及造型位置，選用連桿右端分型面為澆注口如圖4.3。從而避免直澆對鑄件造成沖擊，鑄件也容易澆滿等。圖4.3 澆注位置的選擇 攀

10、枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第5章 鑄造工藝參數(shù)確定第5章 鑄件工藝參數(shù)確定5.1加工余量根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)尺寸及造型方法，鑄造材料等因素綜合考慮，查找（GB/T6414-1999,GB/T6416-1999）表5.1球墨鑄鐵造型材料為濕砂型，鑄件尺寸公差等級與配套加工余量等級（CT/MA）為（108）/G，CT選定為9/G;再由GB/T6416-1999可以查得相應(yīng)的加工余量數(shù)值為2.8mm；據(jù)GB/T6414-1999可得公差等級CT為9時，因為基本尺寸140mm、100mm均為壁厚，所以它們尺寸公差等級粗一級公差，即為10/H.基本尺寸在40-63mm之間時，公差數(shù)值為2mm;基本尺寸在65-100

11、mm之間時，公差數(shù)值為3.2mm；基本尺寸在100-160mm之間時，公差數(shù)值為3.6mm。由鑄件基本尺寸46mm,100mm，140mm知 ，滑動軸承座鑄件的尺寸公差為：46+1，100+1.6，140+1.8。 表5.1 鑄件尺寸公差等級與配套用加工余量等級（GB/T6414-1999）造型材料單件、小批量生產(chǎn)鑄件公差等級與配套加工余量等級（CT/MA）鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金輕金屬合金干、濕砂型（1513）/J（1513）/H（1513）/H（1513）/H（1513/H（1513）/H自硬砂（1412）/J (1311)/H (1311)/H(1210)/H(1210)/H (

12、1210)/H鑄造工藝方法成批大量生產(chǎn)鑄鐵件尺寸公差等級與配套加工余量等級（CT/MA）鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕合金砂型手工造型（1311）/J（1311）/H（1311）/H(1311)/H(1210)/H-(119)/H砂型機器造型(108)/H(108)/G(108)/G(108)/G(108)/G-(97)/G 造型材料單件、小批量生產(chǎn)鑄件公差等級與配套加工余量等級（CT/MA）鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金輕金屬合金薄壁殼型（108）/H(108)/G(108)/G(108)/G-(97)/G金屬鑄型-(97)/F(97)/F(97)/E(86)/F低壓鑄型-(97

13、)/F(970/F(97)/F(86)/F壓力鑄型-(86)/D、(64)/D(75)/D熔模鑄型(75)/E(75)/E-(64)/E(64)/E注：公差等級適于尺寸25mm鑄件，鑄件可提高公差3等級，1016mm，鑄件可提高公差2等級，1625mm鑄件則可提高公差一級。 表5.2 要求的鑄件機械加工余量（GB/T6414-1999）1最大尺寸要求的機械加工余量等級大于至ABCDEFG400.10.10.20.30.40.50.540630.10.20.30.30.40.50.7631000.20.30.40.50.711.41001600.30.40.50.81.11.52.2160250

14、0.30.50.711.422.82504000.30.70.91.31.42.53.55.2起模斜度連桿的測量面高度為46mm，查找鑄造工程師手冊，由表知，選寬度1.6mm，斜度在1.5。5.3收縮量選擇由鑄造材料鐵素體球墨鑄鐵可知，其收縮量在0.8%-1.0%之間，綜合其他因素，取收縮量選為1.0%。5.4型芯及型芯頭選擇 連桿內(nèi)孔為圓柱形孔，由分型方式可知，采用垂直型芯，有利于穩(wěn)固定位，排氣和落砂，由基本尺寸知，型芯長度為46mm，由表查得下型芯高度h值為2530mm，確定為25mm；因此件為大批量流水線生產(chǎn)，決定采用上下芯高度相同原則。定上型芯值為25mm，芯頭間隙為0.5-1mm,定

15、為1.0mm；查表知，下芯頭斜度定為4，上芯頭斜度選擇8. 表5.3 垂直和水平芯頭的尺寸參考數(shù)值 mm型芯長度當(dāng)心頭直徑d或邊長為下列數(shù)值時的下芯頭高度h下值3031606110010115015130030150050170070110001001200030151520-3150202520252025-511002530253025302025202530404060-101150303530353035253025304060406050705070151300354535403545304030354060507050706080301500-4060406035553545406

16、05070507080100501700-6080608045654565507060806080801007011000-7090709060806080801008010010012000-100120100120801008010080120攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 第6章 澆注系統(tǒng)的擬定第6章 澆注系統(tǒng)的擬定6.1系統(tǒng)作用與結(jié)構(gòu)分析 系統(tǒng)澆注是指砂型中引導(dǎo)金屬液流入型腔的通道，一般由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等組成。澆口杯承接金屬液，并經(jīng)直澆道流入橫澆道，再分配給各內(nèi)澆道流入型腔，因此各交道形狀及截面大小均影響鑄件質(zhì)量。6.2橫澆道及其結(jié)構(gòu) 橫澆道除將金屬液分配給個各內(nèi)澆道外，最主要

17、的作用是擋渣，課阻止水平流動中的熔渣進入型腔。通常為加強其擋渣作用，常采用鋸齒形橫澆道，穩(wěn)流式橫澆道或帶濾網(wǎng)的橫澆道。6.3各組元截面尺寸確定 查鑄造工程師手冊，有常用球墨鑄鐵澆注系統(tǒng)尺寸表6.12鑄件質(zhì)量Gc/kg內(nèi)澆道橫澆道直澆道數(shù)目單個橫截面積/cm2總截面面積/cm2截面面積/cm2直徑/mm截面面積/cm251031.03.03.62.34.221.53.011.93.0綜合其他因素選各組元截面面積分別為：1.9cm2、3.6cm2、4.2cm2、 1、內(nèi)澆道橫截面選擇扁平梯形如圖6.1，其特點是扁平梯形內(nèi)澆道高度低，熔渣不易進入，廣泛用于鑄鐵件生產(chǎn)。根據(jù)內(nèi)澆道橫截面積S內(nèi)=1.9c

18、m2，查表6.1“球墨鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”a=28mm，b=26mm，c=9mm，內(nèi)澆道橫截面積如下圖所示 2、橫澆道的界面形狀選擇梯形如圖6.2，因為梯形橫澆道當(dāng)渣能力強、開設(shè)容易，應(yīng)用廣。由S橫=3.6c，表6.1“球墨鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”得：A=19mm，B=14mm，C=12mm。所以橫澆道橫截面積如下圖所示： 3、直澆道。直澆道橫截面積通常采用圓形如圖6.3，由S直=4.2 cm2，查表6.1“灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”D=23mm。所以該軸承座的直澆道的橫截面積如下圖所示：圖6.1 內(nèi)澆道橫截面積圖 圖6.2 橫澆道橫截面積圖 圖6.3 直澆道表6.2 常用球墨鑄鐵澆注系統(tǒng)各組元

19、截面尺寸內(nèi)澆道尺寸/mm（S內(nèi)/mm2 )橫澆道尺寸/mm（S橫/mm2 直澆道尺寸/mm（S直/ mm2 )abcAg/cm2abcAru/ cm2dAs/cm2181661.01812203.0203.1232171.51914223.6234.2252381.922315254.8275.7282692.42418265.4296.33028102.93022328.4359.83835113.834234011.44113.3澆注時間t的計算如下：G型內(nèi)金屬液的總質(zhì)（重量）（kg）S1系數(shù)，取決于鑄件壁厚，由表查出。6.4 系統(tǒng)引注位置的選用 內(nèi)澆口常設(shè)在鑄件中部某一高度的分型面上，且

20、內(nèi)澆道開在橫澆道尾端15-40mm處，可將金屬液從合適的地方引入型腔，這種澆注方法應(yīng)用普遍，適用于各種壁厚均勻、高度不大的中、小型鑄件。故滑動軸承座應(yīng)選擇中注式澆口。6.5冒口及尺寸確定 一般小型、壁厚均勻的鑄件可不設(shè)冒口，故在此省略。 綜上所述：將內(nèi)澆道開設(shè)在下型的分界面上，并將金屬液澆口杯處注入，將橫澆道開設(shè)在上型分型面上，起集渣排氣作用；在上型開設(shè)直澆道，以形成必要的靜壓力，在上型頂面開設(shè)澆口杯，以便于澆注 。鑄造工藝圖如圖6.4。圖6.4 連桿鑄造工藝圖攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 附 錄附 錄 鑄造工藝卡擬定鑄件名稱材料牌號生產(chǎn)類型毛坯質(zhì)量最小壁厚鑄件圖連桿QT400-15大批量流水線生產(chǎn)

21、6.4716mm 造型造型方法砂箱鑄造、兩箱造型.一箱多件砂箱內(nèi)部尺寸/mm規(guī)格長寬高緊固方法上箱100050080壓鐵緊固420kg下箱100050080砂型烘干烘干溫度烘干時間h方法3005烘干爐澆冒口尺寸mm澆道數(shù)量截面積橫澆道1個1.9 cm2內(nèi)澆道1個3.6 cm2直澆道1個4.2 cm2澆注工藝規(guī)格出爐溫度/澆注溫度/澆注速度/sec冷卻時間/h130013001350355510熱處理工藝 一箱四件澆注系統(tǒng)俯視示意圖 澆注系統(tǒng)主視示意圖攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 總 結(jié)總 結(jié) 通過課程設(shè)計鞏固和加深了我們對鑄造工藝課及其它有關(guān)基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課的知識；握鑄造工藝及工藝工裝的設(shè)計方法，

22、鍛煉運用鑄造工藝手冊及其它技術(shù)資料的基本技能；使我們進一步提高圖紙、文字表達能力；為今后工作打下基礎(chǔ)。 本文為鑄造工藝課程設(shè)計的課題設(shè)計報告，設(shè)計課題為滑動軸承座的鑄造工藝設(shè)計。報告從連桿零件圖開始分析，逐步確定鑄造工藝方案，至模樣模板以及芯盒的設(shè)計，其過程和數(shù)據(jù)均已一一給出。在此次課程設(shè)計中，團隊發(fā)揮了較大的作用。在課程設(shè)計的初期，由于我們都對鑄造工藝有相應(yīng)的不了解，故大家都去查找了相關(guān)資料。在課題設(shè)計過程中，鑄造工藝圖無疑是很重要的，其標(biāo)示出了分型面、機械加工余量、砂芯形狀尺寸、澆注系統(tǒng)等一系列鑄造中必不可少的參數(shù)。不理解之處就去查找相關(guān)文獻資料，并詢問老師意見。我們發(fā)現(xiàn)，鑄造工藝設(shè)計中有

23、著大量的工藝參數(shù)需要去查找，并且面對大量的數(shù)據(jù)信息，如何從中選出適合本課題鑄件的相關(guān)參數(shù)有著一定難度。信息的取舍與否直接影響到課題設(shè)計的嚴(yán)密性、嚴(yán)謹性，因此在這個問題上，我們也多次詢問老師的意見，在于老師的交流和溝通中，不斷地改善我們的設(shè)計。通過這次課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己很多方面的知識掌握的不到位，在今后的學(xué)習(xí)中要不斷的復(fù)習(xí)、討論、詢問，爭取掌握所學(xué)理論并能在實際中應(yīng)用。此次鑄造工藝課程設(shè)計，對于我們進一步認識鑄造領(lǐng)域起到了極大的作用，通過實際的工藝設(shè)計，親身投入到設(shè)計中去，學(xué)習(xí)設(shè)計思路，對于我們而言，有著不可小覷的意義。攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 致 謝致 謝 經(jīng)過兩周的奮斗，我終于完成了這次課程設(shè)計

24、，熱加工工藝課程設(shè)計的完成對我來說有深刻的意義，讓我們把實踐和課本緊密的結(jié)合起來，更好的理解我們所學(xué)的知識學(xué)知識，擁有所學(xué)知識解決困難。 在此次課程設(shè)計中真誠的感謝xxx老師。我們得到了xxx的細心指導(dǎo)和幫助，如果沒有老師老對課程設(shè)計進行指導(dǎo)，就不會知道怎樣開始課程設(shè)計及應(yīng)注意的問題，對這次課程設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義，是完成課程設(shè)計的前提。同時也要感謝老師在這學(xué)期課程工程材料中對同學(xué)們理論課程的辛苦教學(xué)及對人生的啟發(fā)與教育。感謝同學(xué)們對我的幫助，對我的疑問進行解決。 最后再次向所有幫助過我的人表示忠心的感謝！攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 參考文獻 參考文獻1 李傳栻.鑄造工程師手冊【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2010.2 李弘英.鑄造工藝設(shè)計【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2005.3李榮德.鑄造工藝學(xué)【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2013.