机械工程材料课程设计

课程设计说明书第1页共12页绪论铸造生产通常是指用熔融的合金材料制作产品的方法，将液态合金注人预先制备好的铸型中使之冷却、凝固，而获得毛坯或零件，这种制造过程称为铸造生产，简称铸造，所铸出的产品称为铸件。大多数铸件作为毛坯，需要经过机械加工后才能成为各种机器零件；有的铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，可作为成品或零件直接应用在日新月异的世界里，铸造是最广泛应用的金属加工技术。当今发达的工业国，铸造生产已走向机械化、自动化、计算机控制、机器入操作的时代，以生产更高品质的金属零件满足各方面的需求，作为一个最基础的行业，它所生产出来的东西为各个行业，各类产品所应用，天上地上处处可见。大到飞机、火车、汽车、舰船、电冰箱、电饭锅、缝纫机……小到锁头、皮带扣、拉链扣……几乎无处不在，它们中许许多多零件是铸造出来的。我国古代铸造技术居世界先进行列。由于过长的封建社会影响了科学技术的发展，阻滞了铸造技术前进的步伐。新中国成立以来的50多年中，自20世纪50年代初至今，几乎从零开始，逐步发展到现在这样的规模，成绩是巨大的。现在铸造在我国是一个很大的行业，产量居世界第二位，达年产1000万-12m万t，厂点多达2万多个，职工100-130万人，其中工程技术人员约占3．5％，已经成为了国家重要的基础工业之一。课程设计说明书第2页共12页虽然中国的铸造业取得了一定的发展，但与发达国家相比仍然有很大的差距，为了缩小与发达国家的差距我们首先要注重对铸造发面人才的培养，对西方的知识取其精华去其糟粕。为了提高铸件相对于其他成形工艺制造的零部件的竞争能力，需要发挥铸件的特长，进一步发挥铸造材料的高强度化和高机能化，同时还要开发创新的精密成形技术或者说是净形、近净形技术,以提高铸件的内外在质量.最需要开发的是节材节能技术，尽量减少资源和能源的消耗。只有发挥我们的优点，中国的铸造业才能在国际市场中立于不败之地。课程设计说明书第3页共12页1确定零件材料及牌号此机架铸件长为200mm，以中心轴为对称轴有一个尺寸为5的空心圆柱。两边有两个凸台，每个凸台中都有一个尺寸为Φ15的空心圆柱，此两空心圆柱轴线间的距离为145mm。凸台高30mm，表面粗糙度为12.5。支架高为120mm，上顶面表面粗糙度为6.3，下底面表面粗糙度为12.5，支架大圆为Φ80mm。支架在铸造过程中，应选用的金属材料种类是灰铸铁，因为此铸件结构为左右对称，最大截面为底面，因此可以采用整模造型进行铸造。灰铸铁的流动性好，易浇注，且收缩率最小，并随含碳量的增加而减少，使铸件易于切削加工。。铸铁材料还可以减少噪音。在浇注时，浇注温度为1200～1380℃。采用砂型铸造方法，操作简便，工艺性好，提高了工作效率。灰铸铁材料抗压能力强，保证了铸件的使用性能。此铸件为200×110mm的灰铸铁件，参考文献[1]其型号应为HT150。课程设计说明书第4页共12页2.铸造工艺方案的拟定2.1铸型种类的选择支座零件具有内腔、小孔、圆角、凸台以及锥角，形状复杂，其表面质量无特殊要求。零件的最大轮廓尺寸为200mm，零件较复杂，应选砂型铸造成形。采用单件小批量生产。通常情况下，中小型铸件尽量选择湿型。因此铸件的铸型种类为湿砂型铸造。2.2铸件造型方法的选择铸件的最大截面在端部并分一个平面，可分为上下砂箱的接触面，且模样全部放在一个砂箱中造型。支座并不是回转体，其中最大截面在端部并分一个平面，因此铸件采用手工整模造型。2.3画出零件的零件图课程设计说明书第5页共12页2.3零件图课程设计说明书第6页共12页3.分型面的选择3.1分型面选择的原则分型面是指上、下砂型的接触面或铸造模样的分合面，分型面的选择应保证铸件质量前提下，尽量简化工艺过程，尤其是质量要求不高的支架类和外行复杂的小批量铸件，可优先选择分型面。选择分型面应注意分型面在最大截面的原则、分型面少而平直原则、铸件全部放下型原则、利于内浇口引入原则。3.2几种分型方案图3.2分型方案Ⅰ、以支架的底面为分型面Ⅱ、以凸台为分型面Ⅲ、以110mm的对称中心线为分型面课程设计说明书第7页共12页Ⅳ、以直径为50mm的孔的轴线为分型面3.3分析比较个方案的优缺点Ⅰ、以支架的底面为分型面在分型面少而平的原则中，其分型面数量不仅少而且还平直，铸件全部放在下型，既便于型芯安放和检验，又可以使上型高度减低而便于合箱和检验壁厚，还有利于起模及翻箱操作。顶面粗糙度要求为6.3的面可以向下放，以保证其表面粗糙度。凸台厚端面向上放置，可以实现顺序凝固，分型面为底面时便于起模。Ⅱ、不利于起模及翻箱操作，大面应该向下方，易保证质量。Ⅲ、分模两箱造型易产生错箱，从而影响铸件精度Ⅳ、若采用以φ50孔的轴线为分型面，则易产生错箱，从而影响铸件精度，顶面侧放可以保证其粗糙度的要求。选凸台时用活快才便于起模，薄壁处易出现浇不足、冷隔等缺陷且不利于补缩。。3.4确定出最佳的分型面综上分析的其分型面在铸件的最底端更合理，即方案Ⅰ。课程设计说明书第8页共12页4.确定铸件各部位加工要求4.1分析零件各部位加工要求在此铸件中，由于2个φ15mm的孔较小且工艺性要求不是很高，所以可以直接在钻床上用钻头钻出。不仅可以得到所需的要求，而且提高了生产效率。两凸台和底面的粗糙度要求为12.5，可用铣床铣掉加工余量，顶面精度要求为6.3，可精铣。保证了铸件的表面粗糙度，避免使用时造成误差。4.2确定出最佳浇注位置根据铸件技术要求，需先找出支架铸件上高质量要求的重要面及受力面，易产生缺陷的厚壁和薄壁处及大平面，再按照宽大平面向下放的浇注原则，铸件型芯应放置牢固并尽量减少其数量，必要时可自带型芯，以保证铸型充满，又能置于有利部位，保证铸件质量。最佳铸造位置如图所示图4.2浇注位置浇注口↑上↓下课程设计说明书第9页共12页5.其他工艺参数确定5.1铸造收缩率生产中常用灰铸铁的线收缩率约为0.7%～1.0%,量产时选取下限，单件小批量生产时选取上限。此铸件选1.0%。5.2机械加工余量及尺寸公差大批量砂型手工造型铸出的灰铸铁尺寸公差等级由表2-14[2]查出为CT15～CT13，与MA的配套关系则为（CT15～CT13）/H，可选取CT14/H。单侧加工时的加工余量值为8.0mm，双侧加工时每侧的加工余量为6.0mm。5.3起模斜度及铸造圆角由零件尺寸查表2-18[2]的起模斜度应为1°，铸造圆角半径R按相邻壁厚平均值的1/3～1/5计算，应为R3～R5mm，此处选R=4mm。5.4型芯及型芯头型芯高度可取150mm，查表2-21下芯头可取30mm，上芯头可取20mm。5.5支座铸造工艺卡下表是支座铸造工艺卡课程设计说明书第10页共12页铸件名称支座生产类型小批量材料牌号HT150毛坯质量7.20Kg造型造型方法湿砂型铸造两箱整模造型砂箱内部尺寸规则长宽高紧固方法上箱260160160压铁紧固600Kg下箱2601601160浇冒口尺寸mm浇道数量长宽高截面积MM2橫浇道322235950内浇道242110255浇注工艺规范出炉温度浇注温度゜C浇注速度浇注时间h1350125035-5524热处理加热到850到900゜C，保温2到5小时，炉温冷至400度到500度出炉空冷。课程设计说明书第11页共12页小结通过这次课程设计，我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体铸造工艺所涉及的实际问题的能力。对铸造工艺有了更加深刻的理解，为后续的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程中，与同学们激烈讨论，团结合作，最终实现了预期的目标，大家都受益匪浅。其次通过这次课程设计，对支座零件工艺设计结构的分析零件材料的选择以及方案的确定有了初步详细的了解，这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助，也培养了很深的学习兴趣。最后衷心的感谢王爱珍教授的悉心教导与鼓励，在刘万福老师的耐心指导下，我们才能完成了这次课程设计，并从中学到了非常多的知识。在一次衷心的感谢王爱珍和刘万福教授。课程设计说明书第12页共12页参考文献【1】王爱珍.机械工程材料[M].北京.航空航天大学出版社，2009【2】王爱珍.机械设计成形工艺设计[M].北京.航空航天大学出版社，2009