缸體鑄造工藝設(shè)計(jì)

缸體鑄造工藝設(shè)計(jì),缸體,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 缸體課程設(shè)計(jì)答辯成型一班馬維濤17080140128目錄1.前言2.設(shè)計(jì)方案3.結(jié)論前言1.設(shè)計(jì)目的根據(jù)課堂書本上所講的知識讓學(xué)生自己動手設(shè)計(jì)鞏固知識并增強(qiáng)學(xué)生的動手動腦能力，讓學(xué)生學(xué)會靈活運(yùn)用課本上和老師所傳授的的知識。鞏固前幾個，學(xué)期的知識并綜合運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。能熟練的使用畫圖軟件cad和creo畫出二維圖和三維圖。增強(qiáng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。為以后從事本專業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。前言2.設(shè)計(jì)材料材料名稱：灰鐵200牌號：HT200標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 9439-2010指的是最低抗拉強(qiáng)度為200MPa的灰鑄鐵。材料硬度：163255HBS化學(xué)成分：C:3.03.6 S:0.12 P：0.15 Mn：0.61.0 Si：1.42.0零件最大尺寸：長950mm 寬920mm高750mm前言3.零件毛坯圖設(shè)計(jì)方案1.零件結(jié)構(gòu)分析 缸體零件整個裝置分為兩個組成部分：上面為圓形和下面為估計(jì)方形座子。缸體零件是一個機(jī)械設(shè)備的部件的重要組成部分，其工作性能、效率直接影響著機(jī)械設(shè)備的工作性能?？紤]到材質(zhì)、形狀、表面質(zhì)量以及加工工藝經(jīng)濟(jì)性、可行性等綜合因素后，往往首選鑄造工藝用于缸體零件的生產(chǎn)。缸體零件鑄造要求輪廓清晰、尺寸精確、組織致密、無縮松縮孔以及無裂等缺陷。所用材料應(yīng)具有優(yōu)良的鑄造工藝性能、高彈性極限和彈性模量、氣密性好以及良好的耐磨與耐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于在機(jī)械、電氣以及電子等行業(yè)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)方案2.造型型芯的選擇造型(芯)是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型、制芯和機(jī)器造型、制芯。(1)手工造型和制芯手工造型和制芯使用的工藝裝備簡單，靈活多樣，適應(yīng)性強(qiáng)，所以廣泛應(yīng)用于單件或小批量生產(chǎn)中，特別是重型、復(fù)雜鑄件。(2)機(jī)器造型和制芯機(jī)器造型和制芯生產(chǎn)率高，勞動強(qiáng)度低，鑄件質(zhì)量穩(wěn)定，但是需要復(fù)雜的工藝裝備，生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長，所以機(jī)器造型和制芯主要用于大批量生產(chǎn)。由于我們所生產(chǎn)的鑄件為單件小批量生產(chǎn)為了節(jié)約成本我選擇了手工造型和制芯。設(shè)計(jì)方案2.造型型芯的選擇型芯圖設(shè)計(jì)方案3.鑄型種類的選擇 砂型鑄造的鑄型主要分為濕型、干型、表面干型、自硬型四種。每種鑄型的選擇需要根據(jù)資件重量、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量及車間生產(chǎn)條件等因素確定。(1)濕型優(yōu)先采用濕型。濕型是應(yīng)用最廣泛的一 種鑄型。濕型鑄造法的基本特點(diǎn)是砂型無需烘干，不存在硬化過程，其主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動化，材料成本低等。但其水分多，強(qiáng)度低鑄件易產(chǎn)生夾砂結(jié)疤、鼠尾、粘砂、氣孔、砂眼、脹砂等缺陷，主要用于機(jī)械化生產(chǎn)中小型鑄件。濕型在使用時應(yīng)注意以下幾種情況:1)澆注時濤件有較大水平壁時，用濕型容易引起夾砂缺陷，應(yīng)考慮使用其他砂型。2)鑄件過高，金屬靜壓力超過濕型的抗壓強(qiáng)度時，應(yīng)考慮使用干砂型或自硬砂型等。3)型內(nèi)放置冷鐵較多時，應(yīng)避免使用濕型。因?yàn)槔滂F生銹或變冷而凝結(jié)“水珠”，澆注后會引起氣孔缺陷。如果必須使用冷鐵時，冷鐵應(yīng)事先預(yù)熱，放人型內(nèi)后要及時合型澆注4)造型過程長或需長時間等待澆注的砂型不宜用濕型，因?yàn)闈裥头胖眠^久會風(fēng)干，使表面強(qiáng)度降低，易出現(xiàn)沖砂缺陷。設(shè)計(jì)方案(2)干型其特點(diǎn)為強(qiáng)度高，耐火性和透氣性好，鑄件質(zhì)量容易保但是生產(chǎn)周期長，成本高。干型-般適用于單件或小批量生產(chǎn)，以及大型、重型、形狀復(fù)雜、技術(shù)條件要求高的鑄件。(3)表面干型表面干型是砂型造好后，只將表面層烘干，再進(jìn)行澆注的鑄型。它克服了干型的部分缺點(diǎn)，保持了干型的一些優(yōu)點(diǎn)，降低了成本，提高了生產(chǎn)率，多用于大、中型鑄件的生產(chǎn)。(4)自硬型自硬型是砂型造好后，靠造型材料自身的化學(xué)反應(yīng)而硬化，般不需烘烤，或經(jīng)低溫烘烤的鑄型。其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、精度高。近年來自硬型在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了保證鑄件的質(zhì)量鑄型和型芯我選擇自硬型的呋喃樹脂自硬砂。設(shè)計(jì)方案4.鑄件澆注位置的選擇 鑄件的澆注位置是澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。繞注位置不僅對保證鑄件質(zhì)量公的影響，而且與工藝裝備(如模樣、芯盒等)結(jié)構(gòu)，下芯、合型甚至清理等工序均有的關(guān)系，還有可能影響到機(jī)械加工。因此這是-個很重要的問題。澆注位置的選擇下相密切件的大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、合金性能、生產(chǎn)批量、現(xiàn)場生產(chǎn)條件及綜合效益等方面加以確定。以保證鑄件質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)盡量簡化造型工藝及澆注工藝。設(shè)計(jì)方案 從便于下芯、合型以及盡量減少分型面數(shù)量等方面考慮。我們將澆注位置設(shè)在圖4的紅色部分。鑄件的兩端凸臺和中間圓凸臺部分壁較厚，容易出現(xiàn)縮松縮孔，因此在凸臺中心位置分別設(shè)置冒口。由于鑄件較小，在采用普通鑄造時，冷卻結(jié)晶階段能夠進(jìn)行增壓和保壓，能夠有效補(bǔ)縮，故不需設(shè)置冷鐵。由分析可知，該鑄造方案合適能夠很好的完成該產(chǎn)品的成形。設(shè)計(jì)方案5.分型面的選擇方案：選取過中心軸線并與兩邊垂直的截面此平面為分型面，采用兩箱造型；型腔分別位于上、下兩個半型內(nèi)，上下砂箱對稱布置，造型簡單。方便型芯的安放，容易定位。對于表面粗糙度的要求，通過留取加工余量，后期進(jìn)行銑削加工。但合箱易出現(xiàn)錯位現(xiàn)象。設(shè)計(jì)方案方案：選取過水平面平面為分型面，此分型面為缸體最大橫截面，型腔采用豎著布置，采用三箱造型，型腔分別位于上、中，下三個半型內(nèi)，上下砂箱對稱布置，但對比方案，該方案造型較合理，形狀規(guī)則，方便加工。設(shè)計(jì)方案 6.砂箱中鑄件數(shù)量及排列的確定 砂箱(型)中請件數(shù)量的確定原則對于中小鑄件，如果一型中只做一件，期微保成本高。尤其是近年來，濕型自動化造型線都配備有快換模板、組合模板或者多工位的買性裝置，使得更換模板很少延誤開機(jī)時間。因此，為了提高生產(chǎn)效率，在生產(chǎn)中性往把幾個相同的鑄件放在同個砂型中，或者也可以把幾個材質(zhì)相同、壁厚相近的不同鑄作放在同一砂型中生產(chǎn)，降低成本。設(shè)計(jì)方案7.1鑄件公差尺寸鑄件尺寸公差是指鑄件各部分尺寸所允許的極限偏差，鑄件生產(chǎn)過程中的很多因素都會影響鑄件尺寸公差，同時鑄件尺寸公差在一定范圍內(nèi)會對鑄件生產(chǎn)成本產(chǎn)生極大影響，因此必須采用科學(xué)的你標(biāo)準(zhǔn)來協(xié)調(diào)供需雙方的要求。查表得鑄件尺寸公差數(shù)值為11mm7.工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方案7.工藝參數(shù)7.2重量公差鑄件體積為98000立方厘米灰鑄鐵200的密度取7.0克每立方厘米可得鑄件質(zhì)量為686000g=686kg查表得重量公差等級為1113取12鑄件質(zhì)量在686kg重量公差數(shù)值為10%設(shè)計(jì)方案7.工藝參數(shù)7.3 機(jī)械加工余量 機(jī)械加工余量是鑄件為了保證其加工面尺寸和零件精度，應(yīng)有加工余量，即在鑄件工藝設(shè)計(jì)時預(yù)先增加的，而后在機(jī)械加工時又被切去的金屬層厚度。輪廓尺寸約為950mm*920mm*750mm，由表3.7.3-1得：機(jī)械加工余量等級為FH取G級。又由表3.7.3-2可知加工余量數(shù)值為5mm。但在分型面及澆注系統(tǒng)設(shè)置中，不得已將重要加工面底面朝上放置，這樣使其容易產(chǎn)生氣孔、非金屬夾雜物等缺陷，所以將采取適當(dāng)加大加工余量的方法使其在加工后不出現(xiàn)缺陷。將底面的加工余量調(diào)整為3mm。機(jī)械加工余量值應(yīng)根據(jù)最終機(jī)械加工后成品零件的最大輪廓尺寸和相應(yīng)的尺寸范圍選取。鑄件機(jī)械加工余量可取3mm。設(shè)計(jì)方案7.工藝參數(shù)機(jī)械加工余量圖設(shè)計(jì)方案7.4 鑄造收縮率造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示4：=(L1-L2)/L1100%式中 L1模樣工作面尺寸；L2鑄件尺寸。為獲取尺寸精確的鑄件，必須選擇適宜的鑄造收縮率，查表的HT200自由收縮率為1.01.2%，取1.0%。模樣的起模斜度由零件圖給出數(shù)據(jù)為3-5。設(shè)計(jì)方案7.5 起模斜度 在鑄造過程中，出模方向上的斜度參考鑄工實(shí)用手冊P195表3-25自硬砂模樣外表面起模斜度表，參照數(shù)據(jù)如下表表5-4所示。對于缸體來說，與出模方向一致的樹脂砂模外壁起模的高度分別為30mm、72mm,所以選擇相應(yīng)的起模斜度距離分別為1.4mm、1.6mm。設(shè)計(jì)方案7.5 起模斜度圖設(shè)計(jì)方案2.7.6 最小鑄出孔 件上的孔、槽、臺階等，究竟是鑄出來好還是靠機(jī)械加工出來好，這應(yīng)該從品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)角度等方面考慮。一般來說，較大的孔、槽等應(yīng)該鑄出來，以便節(jié)約金屬和加工工時，同時還可以避免鑄件局部過厚所造成熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、槽或則鑄件壁很厚則不易鑄出孔，直接依靠加工反而方便。通常零件圖樣上較大的孔應(yīng)鑄出，從節(jié)約金屬和機(jī)械加工工時的原則出發(fā)，較小的孔或槽，或者鑄件厚壁處不宜鑄出，直接用機(jī)械加工成孔反而方便，因此，對鑄件孔的大小有一定要求，根據(jù)零件材質(zhì)和壁厚查表可知，我們研究的鑄件最小鑄出孔直徑為20mm。故鑄件上中間的大孔可以鑄造得到，其他的小孔都后續(xù)加工或者，可以由鑄件圖和零件圖對比得到。設(shè)計(jì)方案2.8 澆注系統(tǒng) 鑄件的澆注系統(tǒng)相對的其他成型工藝來說比較的簡單，由內(nèi)澆道、澆道、冒口等組成，澆注系統(tǒng)是填充金屬液的通道，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到鑄件的質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。鑄件的澆注位置是指澆注過程中鑄件在模具中的進(jìn)澆的位置。澆注位置的確定是鑄造工藝設(shè)計(jì)中的一個重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到鑄件的內(nèi)部質(zhì)量、鑄件的尺寸精度和成型工藝的難度。澆注時，如果空腔中有大的水平面，當(dāng)液態(tài)金屬上升到這個位置時，由于截面突然膨脹，液態(tài)金屬的上升速度變得非常小。熱液態(tài)金屬表面使填充的過程時間長，距離近，容易產(chǎn)生夾砂、渣孔、砂眼等缺陷。在設(shè)計(jì)的時候盡可能改進(jìn)成稍傾斜或彎曲的流道。本次設(shè)計(jì)的澆注位置上有大平面，符合條件，澆注整體設(shè)計(jì)見下圖。該設(shè)計(jì)為封閉式中間注入式澆注系統(tǒng)。設(shè)計(jì)方案2.8 澆注系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)方案2.8 澆注系統(tǒng)S內(nèi)內(nèi)澆道截面積（cm2）；m鑄件重量（g）和澆冒口重量；u流量系數(shù)；合金液密度（g/cm3);t 充型時間（s），按合金液在型內(nèi)上升速度計(jì)算，即t=h/v升（h為型腔高度（cm），v升=16cm/s,復(fù)雜薄壁件取上限）。V取5可知澆注時間為15秒已知m=686000g+686000*0.3=891800，=7.0g/cm3,h=35cm，u=0.48，由公式計(jì)算得，S內(nèi)=669 cm2設(shè)計(jì)方案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。澆口杯選用普通漏斗形澆口杯，其斷面形狀如圖設(shè)計(jì)方案澆口杯斷面大小由鑄造實(shí)用手冊查表得：D1=60cm,H=30cm設(shè)計(jì)方案9 冒口 鑄造工藝?yán)锩娴拿翱谑怯脕碓谀＞咧袃Υ嬉簯B(tài)金屬的空腔，這種在結(jié)構(gòu)特殊的情況下需要設(shè)計(jì)，可以提高鑄件的質(zhì)量。它可以在鑄件成型時提供預(yù)冷卻。它能防止收縮、氣孔、排氣和積渣。主要用于在凝固過程中的體積變化大的鑄件，不同于工業(yè)上常用的金屬和合金。它的特點(diǎn)是在液體冷卻過程中收縮，冷卻到共晶溫度時停止收縮，由于鑄件會沉淀而膨脹，當(dāng)剩余的液態(tài)金屬在凝固結(jié)束附近凝固到凝固結(jié)束時收縮。因此，在凝固過程中，膨脹和液體收縮往往相互補(bǔ)償。因此，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的零件壁厚均勻，無大壁，因此設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)可設(shè)計(jì)兩個小冒口。為了保證冒口補(bǔ)縮效果，需要驗(yàn)證冒口補(bǔ)縮距離。設(shè)計(jì)方案水平方向補(bǔ)縮T=23，截面寬：厚114,可完全補(bǔ)縮。運(yùn)用反向思維的方法，根據(jù)冒口補(bǔ)縮驗(yàn)證公式4：（V件+V冒）+V擴(kuò)V冒 公式4查奧氏體鋼的體收縮率=7%、澆口經(jīng)過冒口時冒口補(bǔ)縮的效率1=32%、澆口未經(jīng)過冒口時冒口補(bǔ)縮的效率2=13%7。設(shè)計(jì)方案已知M冒7.5，一個冒口體積V1=1850379.554462595 mm2；此時解得a=57.5mm，=13.916.2，明顯不合要求，選擇=16.2，此時 a=67mm。相應(yīng)的h=93mm，b=124mm。參考鑄工實(shí)用手冊P267表3-105冒口模數(shù)，可知冒口頸長度L=5，=16.2mm，擬定冒口頸長度L=15mm。參考鑄工實(shí)用手冊P268表3-107標(biāo)準(zhǔn)腰形冒口表、P270表3-108大氣壓力冒口砂芯及出氣孔表選擇砂芯出氣孔2mm，冒口出氣孔0.6mm，最終得出如下圖。設(shè)計(jì)方案冒口圖結(jié)論 通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多，首先是繪圖，遇到了很多困難，繪圖軟件不熟悉等造成了設(shè)計(jì)進(jìn)度太慢，通過仔細(xì)閱讀軟件書籍，學(xué)習(xí)了軟件的基本操作過程，讓我對繪圖有了很大進(jìn)步，通過對其零件圖、材質(zhì)、工藝要求、生產(chǎn)要求等的綜合分析，確定了零件的分型面、澆注位置，進(jìn)一步確定了其鑄造工藝參數(shù)，選定適宜缸體的砂型鑄造的開放式中間澆注形式進(jìn)行澆注，利用順序凝固方式設(shè)定補(bǔ)縮冒口，在以上基礎(chǔ)上完成了缸體砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)及工裝的設(shè)計(jì)，繪制出鑄件圖、鑄造工藝圖。本次設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照國際國家標(biāo)準(zhǔn)，遵循砂型鑄造設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，完全能夠滿足缸體砂型鑄造的生產(chǎn)要求，通過對鑄造模具基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，讓我了解到整個設(shè)計(jì)過程，知道了一些設(shè)計(jì)難點(diǎn)，也明白了自己的不足，因?yàn)閷﹁T造的結(jié)構(gòu)不熟悉，走了很多彎路，特別是流道的設(shè)計(jì)，在經(jīng)驗(yàn)不足的情況下，很難滿足塑件的填充要求，在一些砂芯機(jī)構(gòu)也是這次的難點(diǎn)，讓我認(rèn)識到什么是砂芯，其工作的原理是什么。然后還進(jìn)行了鑄造工藝的一系列的計(jì)算，這些計(jì)算都讓我對機(jī)械行業(yè)的一個全新認(rèn)識，通過學(xué)習(xí)這些機(jī)構(gòu)的原理和結(jié)構(gòu)，相信對以后工作會有很大的幫助。