南京航空航天大學
《工程材料與熱加工基礎》課程設計
學院：航空宇航學院
專業：飛行器設計與工程
學號：姓名:
指導教師：
完成日期：2023年6月27日
目錄任務書2
一、鑄造課程設計（支座6
1、零件名稱6
2、技術要求和生產性質6
3、選材分析7
4、毛坯選擇分析8
5、工藝選擇9
6、鑄造工藝圖10
二、鍛造課程設計（傳動軸11
1、零件名稱11
2、技術要求和生產性質11
3、選材分析12
4、毛坯選擇分析13
5、鍛造結構工藝性分析及鍛造方法的選擇14
6、工藝路線的制定和分析15
三、焊接課程設計設計（鋼製壓力容器16
1、零件名稱16
2、技術要求和生產性質16
3、選材分析17
4、毛坯選擇分析18
5、焊接結構設計18
6、工藝流程19
課程設計感想與體會20
參考資料20
鑄造課程設計
1、零件名稱：支座
2、技術要求和生產性質
3、選材分析
（1）功能支座屬於箱體類支承零件，是機器中的基礎零件。軸和齒輪等零件安裝在箱體中固定位置並與其它零件協調運動，機器上的各個零部件的重量都由箱體和支承件承擔，因此，支座主要受壓應力，部分受一定的彎曲應力。此外，支座還要承受工作時的動載荷以及穩定在機架或基礎上的緊固力，承受振動。
（2）效能要求根據支承類零件的作用和載荷情況，它應具備如下效能：有足夠的強度和剛度，良好的減震性及尺寸穩定性。由於支座形狀較複雜，體積較大，具有中空壁薄的特點，選用的材料應具有良好的加工效能，以利於加工成型。
根據零件的工作條件，選材方案如下：
方案一：鑄鋼
鑄鋼是一種重要的鑄造合金。按照化學成分不同，鑄鋼可分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼，其中鑄造碳鋼應用較廣，約佔鑄鋼總產量的80%以上。
優點：承受較大載荷和較強衝擊的箱體支承類部件經常採用鑄鋼製造，其中zg35mn和zg40mn應用最多。
缺點：鑄鋼的鑄造性較差，由於工藝性的限制，所製部件往往壁厚較大，形體笨重。該支座有中空壁薄的特點，對鑄造工藝性有一定要求，所以鑄鋼不合適。
方案二：有色金屬
有色金屬及其合金中的各種有色元素都具有各自的獨特效能，現代科技的材料發展中起著重要作用。
優點：其鑄造工藝效能優良，強度好，韌性好。一般重量輕、散熱效能良好的箱體可用有色金屬及其合金鑄造。例如，飛機發動機上的箱體多採用鑄造鋁合金生產。
缺點：支座是一般箱體類支承零件，無需用及各種金屬的獨特效能，採用有色金屬會造成經濟上的浪費，而且支座有較大的重量，要求有良好的減震性，所以有色金屬及其合金也不合適。
方案三：鑄鐵
鑄鐵是歷史上使用較早的材料，也是最便宜的金屬材料之一，它具有很多的優點。
優點：鑄鐵的鑄造性好，**低廉，消振效能好。所以形體複雜、工作平穩、中等載荷的箱體類支承件一般都採用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵製作。
其抗拉強度與鋼相近，並且有良好的鑄造效能，如：流動性好，收縮小等。球墨鑄鐵的力學效能優於灰鑄鐵，具有較高的抗拉強度和彎曲疲勞極限，也具有良好的塑性和韌性及耐磨性。
但關鍵一點是，球墨鑄鐵的消振能力比灰鑄鐵低很多，而且查表得，灰鐵相比球鐵便宜。
缺點：灰鑄鐵的的力學效能較差，抗拉強度較低，塑性幾乎為零。但這些都對支座工作影響不大。
所以，綜合看來，選用灰口鑄鐵。
根據支座的技術要求，選用ht200，ht200在10mm＜壁厚≤30mm的狀態下抗拉強度σb≥170mpa,完全滿足σb≥150mpa的強度要求，且其減震效能良好。其次，ht200的鑄造效能良好，滿足加工效能。此外，灰鑄鐵**便宜，充分考慮了選材的經濟性。
綜合上述分析，該支座應選用ht200製造。
4、毛坯選擇分析
支座這類零件大都承受壓應力，只要求一定的強度和韌性，但該類零件形狀複雜，因此最適宜採用鑄造毛坯。它可以使金屬一次成型，靈活性大，適用於形狀複雜內腔的零件。
方案一：壓力鑄造
壓鑄件尺寸精度高，表面***，可以壓鑄必薄、形狀複雜的以及具有很小孔和螺紋的鑄件，強度和表面硬度高，可實現半自動化及自動化生產。但由於充型速度快，氣體難以排出，易產生氣孔，金屬凝固快，易產生縮孔和縮松。另外，裝置投資大，鑄型製造周期長，造價高，不宜中、小批量生產，根據支座的技術要求，用此法經濟上過於浪費，故不合適。
方案二：離心鑄造
離心鑄造不用型芯即可鑄出中空鑄件，簡化套筒類生產過程；可以提高金屬液充填鑄型的能力；改善補縮條件，但由於離心作用，金屬中的氣體、熔渣等夾雜物，因密度較大兒集中在鑄件內表面上，使內孔的尺寸不精確，質量較差，鑄件易產生成分偏析和密度偏析等，由於該支座不是套筒、管等零件，所以離心鑄造不合適。
方案三：砂型鑄造
砂型鑄造是傳統的鑄造方法，內部組織疏鬆，易產生縮孔、縮松、氣孔、沙眼等缺陷，但其工藝簡單，有很大的靈活性，適用於各種形狀、大小、批量及各種常用合金鑄件的生產，特別適合於內腔複雜的鑄件。砂型鑄造成本低廉，因為該支座對零件表面沒有質量要求，所以沒有必要花大投資去選擇能使表面***的熔模鑄造、壓力鑄造等。並且該支座生產性質為中批生產，砂型鑄造足以滿足所有要求，同時極大節約成本。
綜上所述，所鑄毛坯形狀複雜，對表面質量沒有特殊要求，中批生產，應選擇砂型鑄造。
5、工藝選擇
澆鑄位置的選擇：
(1)鑄件的重要加工面應朝下或位於側面。
(2)鑄件的大平面應朝下。
(3)面積較大的薄壁部分應置於鑄型下部或是其處於垂直或傾斜位置，可以有效防止鑄件產生澆鑄不足或冷隔等缺陷。
(4)對於容易產生縮孔的鑄件，應將厚大部分放在分型面附近的上部或側面，以便在鑄件厚壁處直接安裝冒口，使之實現自上而下的定向凝固。
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