材料成型铸造毕业设计.doc

第一章 简 介1.1中国古代铸造技术发展中华文明大致经历了石器时代、铜器时代和铁器时代三个历史阶段，这三种材质的工具和技术的创造发明，随着人类的繁衍，不断推动人类文明向高级阶段发展，金属的应用使人类文明产生了根本性的飞跃，而铸造技术的运用和金属的发展紧密联系在一起对古代很多务农的人来说，铸造技术是一门手艺据历史考证，我国铸造技术开始于夏朝初期，迄今已有5000多年到了晚商和西周初期，青铜的铸造技术得到了蓬勃发展，形成了灿烂的青铜文化，遗留到今天的有一批铸造工艺水平较高的铸造产品中国古代的铸造方法有：石型即用石头或石膏制作铸型；泥型古称“陶范”；金属型古称“铁范”；失蜡型有出蜡法、走蜡法、脱蜡法或刻蜡法；砂型这种方法是伴随泥型一起产生的中国古代铸造中的精品有：沧州铁狮，司母戊方鼎，四羊方尊，曾侯乙尊盘，永乐大铜钟，大型铜编钟，铜车马仪仗队等1.2中国铸造技术发展现状尽管近年来我国铸造行业取得迅速的发展,但仍然存在许多问题第一,专业化程度不高,生产规模小 我国每年每厂的平均生产量是815t,远远低于美国的4606t和日本的4878t第二,技术含量及附加值低我国高精度、高性能铸件比例比日本低约20个百分点。

第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱第四,管理水平不高,有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术,但却无法生产出高质量铸件,究其原因就是管理水平较低第五,材料损耗及能耗高污染严重中国铸铁件能耗比美国、日本高70%～120%第六,研发投入低、企业技术自主创新体系尚未形成1.3发达国家铸造技术发展现状发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作） 在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺 砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂控制专家系统, 制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺铸造生产全过程主动、从严执行技术标准，铸件废品率仅2%-5%；标准更新快（标龄4-5年）；普遍进行ISO9000、ISO14000等认证 重视开发使用互联网技术，纷纷建立自己的主页、站点铸造业的电子商务、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速发展1.4我国铸造未来发展趋势自中国加入WTO以来,我国铸造行业面临机遇与挑战。

其未来发展将集中在以下几方面第一,鼓励企业重组发展专业化生产,包括铸件大型化和轻量化生产第二,加大科技投入切实推动自主创新,实现铸件的精确化生产和数字化铸造第三,培养专业人才加强职工技术培训第四,大力降低能耗抓好环境保护,实现清洁化铸造1．5 ZG4545号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 国内常叫45号钢，也有叫“油钢”一般，市场现货热轧居多冷轧规格1.0--4.0mm之间　轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等 　　轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间 　　轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定第二章 铸造工艺方案的确定2．1支座的生产条件、结构及技术要求l 产品生产性质——中批量生产l 零件材质——ZG45l 零件的外型示意图如图2.1所示，支座的零件图如图2.2所示，支座的外形轮廓尺寸为600mm*400mm*40mm，主要壁厚16mm，最大壁厚20mm，为一中小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。

根据Pro\E实体图的测量得铸件的体积V=8433402mm3ZG45密度由《铸造实用手册》查表1.1-90得：q=7.8 g/cm3 铸件质量为m=66kg图2.1 支座外型示意图 图2.2 支座零件图2．2支座结构的铸造工艺性l 零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本审查、分析应考虑如下几个方面：l 铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄l 铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角，铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷l 铸件内壁应薄于外壁 铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹l 壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节 l 利于补缩和实现顺序凝固l 防止铸件翘曲变形l 避免浇注位置上有水平的大平面结构l 对于支座的铸造工艺性审查、分析如下：l 支座的轮廓尺寸为600mm*400mm*120mm砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最小壁厚查《铸造工艺学》表3-2-1得：最小允许壁厚为15 mm。

而设计支座的最小壁厚为16mm符合要求支座设计壁厚较为均匀，两壁相连初采用了加强肋，可以有效构成热节，不易产生热裂2.3造芯方法的选择l 支座的轮廓尺寸为600mm*400mm*120mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模是合理的l 在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量选择使用射芯工艺生产砂芯采用热芯盒制芯工艺热芯盒法制芯，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂，填入加热到一定的芯盒内，贴近芯盒表面的砂芯受热，其粘结剂在很短的时间内硬化而且只要砂芯表层有数毫米的硬壳即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余热可自行硬化2. 4浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。

初步对支座对浇注位置的确定有：方案一如图2.3、方案二图2.4图2.3 浇注位置确定方案一图2.4 浇注位置确定方案二确定浇注位置应注意以下原则：1.铸件的重要部分应尽量置于下部2.重要加工面应朝下或直立状态3.使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷4.应保证铸件能充满5.应有利于铸件的补缩6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验对于方案一如图2.3进行综合分析如下：1.铸件的A面（如图2.3所示）为重要加工面，朝上放置容易产生气孔、非金属夹杂物等缺陷2.铸件的重要部分也没能全部置于下部对于方案二如图2.4进行综合分析如下：1.铸件的重要部分全部置于下部，这样置于下部的重要部分可以得到上部金属的静压力作用下凝固并得到补缩，组织致密2.铸件的重要加工面A面、B面（如图2.4所示）位于侧立面，比较光洁，产生气孔、非金属夹杂物等缺陷的可能性小综合比较，方案二更加科学可行2. 5分型面的确定分型面是指两半铸型相互接触的表面分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率初步对支座进行分型有：方案一如图2.5、方案二图2.6、方案三图图2.5 分图2.5 型面确定方案一 图2.6 分型面确定方案二 图2.7 分 型面确定方案三而选择分型面时应注意一下原则：1.应使铸件全部或大部分置于同一半型内2.应尽量减少分型面的数目3.分型面应尽量选用平面4.便于下芯、合箱和检测5.不使砂箱过高6..受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7.注意减轻铸件清理和机械加工量对方案一如图2.5进行综合分析如下：1.铸件没有能尽可能的位于同一半型内，这样会因为合箱对准误差使铸件产生偏错。

也有可能因为合箱不严在垂直面上增加铸件尺寸2.砂芯不能全部位于下半型内3.上箱难于取出模样对方案二如图2.6进行综合分析如下：1.铸件没有能尽可能的位于同一半型内，这样会因为合箱对准误差使铸件产2.生偏错也有可能因为合箱不严在垂直面上增加铸件尺寸对方案三如图2.7进行综合分析如下：此方案较之方案一与方案二更加科学可行2. 6砂箱中铸件数量及排列方式确定支座轮廓尺寸为600mm*400mm*40mm，质量约为66kg，因此看铸件为中小型简单件所以采用一箱一件生产初步选取砂箱尺寸由《实用铸造手册》查表1.5-45得：上箱为750*600*200mm 下箱为750*600*400mm铸件在砂箱中排列最好均匀对称，这样金属液作用于上砂型的抬芯力均匀，也有利于浇注系统安排，在结合已经确定分型面及浇注位置以及砂箱尺寸，基本确定铸件在砂箱内的排列如图2.8所示，其中模样的吃砂量基本确定为：a=60mmb=100mmc=80mm图2.8 砂箱中铸件排列示意图 第三章铸造工艺参数及砂芯设计3. 1 工艺设计参数确定铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。

这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低成本3.1.1铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差在两个允许极限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求支座为砂型铸造机器造型中批量生产，由《铸造工艺设计》查表1-10得：支座的尺寸公差为CT11～14级，取CT12级支座的轮廓尺寸为600mm*400mm*40mm，由《铸造工艺设计》查表1-9得：支座尺寸公差数值为10mm3.1.2机械加工余量机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由《铸造工艺设计》查表1-13得：支座的加工余量为H级支座的轮廓尺寸为600mm*400mm*40mm，由《铸造工艺设计》查表1-12得：但在分型面及浇注系统设置中，不得已将重要加工面底面朝上放置，这样使其容易产生气孔、非金属夹杂物等缺陷，所以将采取适当加大加工余量的方法使其在加工后不出现缺陷。

将底面的加工余量调整为7mm3.1.3铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：ε=[（L1-L2）/L1]*100％ε—铸造收缩率L1—模样长度L2—铸件长度支座受阻收缩率由《铸造工艺设计》查表1-14得：受阻收缩率为1.6％3.1.4起模斜。