一、工藝分析
1、審閱零件圖
檢視零件圖的具體尺寸與圖紙繪製是否正確。
零件名稱: 槓桿
工藝方法:鑄造
零件材料:ht200
零件重量:0.68kg
毛坯重量:0.9001kg
生產批量: 10000件,為大批量生產
2、零件的技術要求
零件在鑄造方面的技術要求:由於有機械加工的要求,鑄造圓角半徑不得超過3mm;在鑄造時不允許有氣孔、砂眼、縮孔、縮松和夾雜等缺陷;鑄件應進行時效處理;鑄件應進行清理,保證表面平整;零件加工完後所有稜邊應去除毛刺;不加工表面先塗以防鏽漆,再塗以綠色油漆。
3、選材的合理性
槓桿選用的材料是ht200,為灰鑄鐵。灰鑄鐵鑄件的壁厚不應太薄,邊角處應適當加厚,防止出現白口組織使該處既硬又難於加工。此零件用於支承,只要求能夠承受抗壓即可,又是中等靜載,選擇材料ht200可以滿足要求。
4、確定毛坯的具體生產方法
根據以上資訊可知,由於零件屬大批量生產,形狀比較簡單、壁厚比較均勻,且該材料為灰鑄鐵,所以確定毛坯的生產方法為砂型鑄造。
5、審查鑄件的結構工藝性
鑄件輪廓尺寸為50×66×97,查表得砂型鑄造的最小壁厚為6mm,槓桿的壁厚符合其要求。鑄件質量為0.9001kg,材料為ht200,查表得砂型鑄造鑄件的臨界壁厚為18mm。
壁厚越大,圓角尺寸也相應增大。
二、工藝方案的確定
1、鑄造方法的選擇
由於槓桿的年產量為10000件,屬大批量生產,且零件結構簡單,所以確定毛坯的生產方法為砂型鑄造,砂型種類為濕型。
2、造型、造芯方法的選擇
選擇造型方法為機器造型,造芯方法為機器造芯。
3、澆注位置的確定
根據計算機輔助鑄造工藝設計中關於澆注位置的確定原則(澆注位置應選在鑄件最大截面處,應使合箱位置、澆注位置和位置相一政),所以確定澆注位置為鑄件中間對稱的最大截面--此截面為最大截面、左右對稱、且便於充型和起模。
4、分型面的確定
根據計算機輔助鑄造工藝設計中關於分型面的確定原則(分型面應選在鑄件最大截面處;分型面應盡量選用平面),所以確定分型面為鑄件的最大截面--以便於起模、下芯和檢驗;分模面與分型面一致。
5、砂箱中鑄件數目的確定
槓桿的重量為0.9001kg,"鑄件質量"選擇≤5kg,對應的"砂箱尺寸"為"≤400mm","最小吃砂量"分別為"a=20mm,b=30mm,c=40mm,d或e=30mm,f=30mm,g=20mm"。鑄件本身的尺寸為60×66×97mm,因此在400×400×150mm的砂箱中只能放4個鑄件(如圖所示)(注:
砂箱尺寸=(a+b)/2, a、b分別為砂箱內框長寬及寬度 )。
三、砂芯設計
砂芯的功用是形成鑄件的內腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位。根據零件的結構和零件內孔的加工要求,可知此零件的內孔需要留有加工餘量,所以內孔只需要做乙個直徑為22mm,高為66mm的圓柱為芯就行。
四、工藝引數的確定
通過查詢,槓桿的最小鑄出壁厚為6mm;受阻收縮率為0.9%,自由收縮率為1.0%;內表面的撥模斜度為:
a=115,外表面的拔模斜度為:a=040;取消鑄造圓角;零件中的兩個孔(φ12mm和φ8mm)無法直接鑄造出來;查表得灰鑄鐵的機械加工餘量等級為g級;尺寸公差和重量公差等級為8~10級,取9級,查表得尺寸公差和重量公差不做要求;再結合實際生產中的經驗,取機械加工餘量為3.0/2.
5(單邊/雙邊)。
五、澆注系統設計
澆注系統的一般設計內容有:澆口杯、直澆道、橫澆道和內澆道。
澆注系統截面積的大小對鑄件質量也有很大影響。截面積太小,澆注時間長,可能產生澆不足、冷隔、砂眼等缺陷;截面積過大,澆注速度快,又可能引起衝砂,帶入熔渣和氣體,使鑄件產生渣孔、氣孔等缺陷。為了使金屬液以適宜的速度充填鑄型,就必須合理確定澆注系統的面積。
(1)澆注系統型別的選擇
根據零件的結構選擇封閉式(中間注入式)澆注系統較好,因為封閉式澆注系統有較好的阻渣能力,可防止金屬液捲入氣體,消耗金屬少,清理方便。
(2)澆注系統的設計與計算
按照鑄件的基本尺寸(包括加工餘量在內)計算出鑄件的體積和鑄件的質量。此鑄件為0.9001kg,為單件大批量生產,金屬液總質量g為鑄件的1.3倍,則金屬液總質量為:
g = 0.9001kg×1.3=1.17013kg
(對於中小型灰鑄鐵件:受阻收縮率為0.9%,自由收縮率為1.0%)
奧贊公式法:
l式中 t--澆注時間
gl--澆注重量,計算時可按工藝出品率估算(見《鑄造工藝設計》表3-71)
s--係數,決定於鑄件厚度,由《鑄造工藝設計》表2-6查得
代入gl和s相應數值計算可得澆注時間:
t=4.76s
平均靜壓頭hp的確定:選擇μ=0.50,由《鑄造工藝設計》表2-4查得。選擇澆注方式為中間注入式,運用平均靜壓力頭高度計算機公式:
hp= h0-c/2
其中: h0-澆口杯頂面到分型面的距離;c-鑄件在鑄型中的總高度。 hp= h0-c/2=150-33=117mm.鐵件澆注系統內澆道的最小橫截面積計算公式,即阿暫公式:
代入g、hp、μ、t相應數值計算,得內澆道的最小控流截面積為f內=0.4625cm,選擇扁梯行截面。
由於砂箱中放置4個鑄件,所以該澆注系統需設計內澆道和直澆道以及橫澆道。再由計算機輔助工藝設計課件可知,對封閉式中、小型鑄鐵件(砂型)直澆道截面積為內澆道截面積的1.15倍,即f直=1.
15×0.4625×4=2.1275cm;橫澆道截面積為內澆道截面積的1.
1倍,即f橫=1.1×0.4625×2=1.
0175cm。查表得各澆道的具體尺寸:f內=0.
5cm,a =11mm,b=9mm,c=5mm;f直=1.8cm2,直徑d=15mm;f橫=1cm,a=11mm,b=9mm,c=10mm。
六、冒口及冷鐵設計
六、冒口設計
對冒口基本要求(除球鐵件的自補縮):
(1)冒口的凝固時間大於或等於鑄件(被補縮部分)的凝固時間;
(2)有足夠的金屬液補充鑄件的液態收縮和凝固收縮與補縮澆注後型腔擴大的體積;
(3)在凝固期間,冒口和被補縮部位之間存在補縮通道,擴張角向著冒口。為實現順序凝固,要注意冒口位置的選擇,冒口有效補縮距離是否足夠,並充分利用補貼和冷鐵的作用。
需採用冒口工藝設計的主要條件為:
(1) 鑄件的冷卻模數m,要求鑄件的m≥25();
(2) 冶金條件和鑄型條件。
根據solidworks計算出來的v=134383.42mm^3,s=23089.47 mm^2,所以m=v/s==134383.
42/23089.47 =5.82mm,小於25cm,所以不需要使用冒口。
七、鑄造工藝圖和鑄件圖
鑄造工藝圖和鑄件圖見附圖。
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