鉤型連桿鑄造工藝設(shè)計(jì),連桿,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University學(xué)生姓名：關(guān)宇軒學(xué)生姓名：關(guān)宇軒學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：17080140213指導(dǎo)教師：李俊剛指導(dǎo)教師：李俊剛 教授教授鉤型連桿鑄造工藝課程設(shè)計(jì)鉤型連桿鑄造工藝課程設(shè)計(jì)20202020秋材料成型及控制工程專業(yè)秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)答辯鑄造工藝課程設(shè)計(jì)答辯目錄目錄佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明3 3 前言前言1 1 零件簡介零件簡介2 2 鑄造工藝參數(shù)確定鑄造工藝參數(shù)確定4 4鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)5 5 前言前言佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)由于連桿的綜合力學(xué)性能要求較高，故鑄造前對(duì)原材料進(jìn)行了必要的球化調(diào)質(zhì)處理，初步改善其材質(zhì)結(jié)構(gòu)。基于QT450的良好流動(dòng)性，通過對(duì)零件整體結(jié)構(gòu)的分析，采用中間注入式封閉澆注系統(tǒng)的快澆模式，保證了其充型的完整性。通過對(duì)樹脂砂造型常見缺陷的比較，在提高澆注溫度的同時(shí)給砂型涂上了耐火涂料，降低了粘砂的概率，也減少了樹脂高溫分解氣體的產(chǎn)生，使鑄件表面光潔無氣孔，表面質(zhì)量要求高。針對(duì)鉤型連桿常見的報(bào)廢形式，在鑄件的高應(yīng)力區(qū)均勻的設(shè)計(jì)了四塊冷鐵，準(zhǔn)確的細(xì)化了局部晶粒組織，提高其總體綜合性能，增加其使用壽命。零件簡介零件簡介名稱：鉤型連桿名稱：鉤型連桿 材料：材料：QT450質(zhì)量：質(zhì)量：294kg 體積：體積：3.7105 cm外形尺寸：外形尺寸：664660292mm 批量：單件批量批量：單件批量 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)鉤型連桿零件分析可知，零件主要配合面為中心圓孔及圓孔兩側(cè)凸出部位；在中間肋部有兩個(gè)40加工孔，肋部為三角形，起到連接作用；中間為三個(gè)壁厚均勻（70mm）作用孔連接秤，起到連接兩側(cè)工作部位的作用，且在連接秤的一側(cè)有三個(gè)壁厚均勻的工作孔，別與下側(cè)連接秤分別鏈接；零件兩側(cè)，有兩個(gè)壁厚均勻（40mm）作用孔連接秤，起到連接兩側(cè)工作部位的作用。造型材料的選用造型材料的選用佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 澆注位置的選擇澆注位置的選擇方案一：水平放置，加工圓孔在上箱優(yōu)點(diǎn)：這種澆注位置鑄件大部分至于上砂型保證鑄件質(zhì)量充型平穩(wěn)，有利于順序凝固；缺點(diǎn)：上箱砂芯難以制造，并且將加工圓孔至于上表面，容易出現(xiàn)夾砂，結(jié)巴等缺陷。設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)澆注位置的選擇澆注位置的選擇方案二：水平放置，加工圓孔在下箱方案二：水平放置，加工圓孔在下箱優(yōu)點(diǎn)：這種澆注位置，重要加工部分在下方或側(cè)面，容易保證精度，優(yōu)點(diǎn)：這種澆注位置，重要加工部分在下方或側(cè)面，容易保證精度，能簡化砂芯，也方便起模。缺點(diǎn)：較方案一充型不是很平穩(wěn)。能簡化砂芯，也方便起模。缺點(diǎn)：較方案一充型不是很平穩(wěn)。設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)澆注位置的選擇澆注位置的選擇方案三：垂直放置方案三：垂直放置缺點(diǎn)：這種澆注位置鑄件放置較高，在充型過程中，金屬液的落差缺點(diǎn)：這種澆注位置鑄件放置較高，在充型過程中，金屬液的落差大，不利于平穩(wěn)充型，還有可能引起沖砂、卷氣等鑄造缺陷，無法大，不利于平穩(wěn)充型，還有可能引起沖砂、卷氣等鑄造缺陷，無法保證鑄件的澆注質(zhì)量。砂箱太高，砂芯也不好擺放，上下圓孔若采保證鑄件的澆注質(zhì)量。砂箱太高，砂芯也不好擺放，上下圓孔若采用懸臂砂芯也比較困難。用懸臂砂芯也比較困難。綜上分析上述優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，所以綜合考慮方案二為最優(yōu)澆注位置。綜上分析上述優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，所以綜合考慮方案二為最優(yōu)澆注位置。設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)分型面的選擇分型面的選擇方案一：本方案采用兩個(gè)分型面三箱造型，優(yōu)點(diǎn)減少砂芯，缺點(diǎn)分型面過多，容易錯(cuò)箱，并且分型面均在加工面，容易在加工面留有缺陷。方案二：本方案采用一個(gè)分型面，優(yōu)點(diǎn)減少分型面，避免錯(cuò)箱，并且分型面的減少，可以保證小孔加工面的質(zhì)量；缺點(diǎn)砂芯多，降低效率。通過對(duì)兩種分型方案優(yōu)缺點(diǎn)比較得出，方案一容易導(dǎo)致鑄件的精度降低甚至可能產(chǎn)生錯(cuò)箱，不利于鑄件的生產(chǎn)。方案二雖然使用砂芯降低了生產(chǎn)效率但可以通過合理的設(shè)置模板，提高生產(chǎn)效率，且雖然要制作砂芯但砂芯的結(jié)構(gòu)較為簡單。所以從鑄件生產(chǎn)效率及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等多方面因素綜合考慮，選擇方案二。鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)1.鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差等級(jí)CT12,查表得，鑄件最大尺寸為660mm，所以鑄件公差尺寸不應(yīng)超過11mm。2.鑄件質(zhì)量公差鑄件質(zhì)量公差依據(jù) GB/T113511989，以標(biāo)準(zhǔn)樣品的實(shí)稱重量作為公稱重量，按照?qǐng)D所給的294Kg 作為公稱重量，確定鑄件的重量公差不超過12%。鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 3.鑄件的加工余量鑄件的加工余量鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)4.鑄造收縮率鑄造收縮率根據(jù)：起模斜度起模斜度佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 為了使模樣(或芯)易于從砂型(或芯盒)中取出(砂型鑄造)，或者從鑄型中取出鑄件(金屬型鑄造)，鑄件垂直分型面的表面要留有起模斜度(也稱拔模斜度)。這個(gè)設(shè)計(jì)采取增加鑄件壁厚。選擇斜度取斜度=055 a=1.6mm。最小鑄出孔最小鑄出孔佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)零件上的孔、槽、臺(tái)階等是否鑄出，這應(yīng)從品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)角度等方面全面考慮。一般來說，較大的孔、槽等，應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和加工工時(shí)，同時(shí)還可以避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、槽，或者鑄件壁很厚，則不宜鑄出孔，直接依靠加工反而方便。根據(jù)鑄造手冊(cè)的規(guī)定，零件中最小孔為40mm，并且在孔的位置在中間斜連接筋上，不易鑄出，因此最小鑄出孔40mm，不鑄出。砂芯設(shè)計(jì)方案砂芯設(shè)計(jì)方案佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)對(duì)于鉤型連桿此類鑄件，分析可知共五處需要出芯子。對(duì)于鉤型連桿此類鑄件，分析可知共五處需要出芯子。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)澆注形式：球鐵經(jīng)過球化、孕育處理后溫度下降很多，且易產(chǎn)生氧化。因此，其澆注系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)，即大流量地輸送鐵液和具有比灰鐵更好的阻渣作用。澆注系統(tǒng)必須保證金屬液平穩(wěn)、均勻地引人型腔中，避免沖壞鑄型和型芯，避免紊流，防止裹氣，造渣。球鐵采用轉(zhuǎn)包球化澆注快澆方式，金屬的溫度和流動(dòng)性降低幅度小，易充滿型腔，并且能減小皮下氣孔的產(chǎn)生，充型期間對(duì)砂型上表面的熱作用時(shí)間短，可減少夾砂結(jié)疤類缺陷，對(duì)于球墨鑄鐵件，快澆可充分利用共晶膨脹消除縮孔、縮松缺陷。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)封閉式澆注系統(tǒng)：封閉式澆注系統(tǒng)有良好的阻渣功能力，可防止金屬液卷入氣體，消耗金屬少，清理方便。采用封閉式澆注系統(tǒng)：F內(nèi)：F橫：F直=1:1.2:1.4。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)內(nèi)澆口位置：澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，可以分為頂注式、中注式、底注式、階梯注入式。頂注式澆注系統(tǒng)的充型能力強(qiáng)，有利于冒口的補(bǔ)縮，但對(duì)鑄型底部的沖擊較大，金屬液在充型過程中容易二次氧化；底注式澆注系統(tǒng)充型過程平穩(wěn)，金屬液不容易氧化，缺點(diǎn)是不利于頂部冒口的補(bǔ)縮，金屬液的充型能力相對(duì)較差；中間注入式澆注系統(tǒng)同時(shí)具有頂注式澆注系統(tǒng)和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；階梯式澆注系統(tǒng)具有充型能力強(qiáng)、充型平穩(wěn)、金屬液不易氧化、補(bǔ)縮能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，消耗的金屬液量多。根據(jù)本鑄件的特點(diǎn)，采用中注式。澆注時(shí)間的確定澆注時(shí)間的確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 直澆道窩設(shè)計(jì)直澆道窩設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 金屬液由于澆口窩的緩沖作用，縮短了拐彎處的紊流區(qū)高度，改變了金屬液在內(nèi)澆道的的流量分布。具體尺寸見圖 冒口種類及原理冒口種類及原理佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 冒口是鑄型內(nèi)儲(chǔ)存金屬液的空腔，主要作用為鑄件及時(shí)補(bǔ)充金屬液，這樣可以防止縮孔、縮松等缺陷的出現(xiàn)，還可以起到排氣和阻渣的作用。冒口分類一般分為通用冒口和實(shí)用冒口兩大類，本次冒口采用實(shí)用冒口。冒口補(bǔ)縮的基本條件：1)冒口凝固時(shí)間大于或等于鑄件凝固時(shí)間；2)有足夠的金屬液補(bǔ)縮鑄件；3)冒口和被補(bǔ)縮位置要有補(bǔ)縮通道。冒口位置和數(shù)量冒口位置和數(shù)量佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)由于本鑄件采用的是呋喃樹脂砂造型，砂型的剛度高，所以能夠抵制灰鑄鐵共晶膨脹的壓力，保證鑄型不發(fā)生塑性變形。為了充分利用灰鑄鐵的體積膨脹和砂型的剛度條件，本設(shè)計(jì)采用“控制壓力冒口”。澆注時(shí)利用冒口進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮，澆注結(jié)束后通過金屬液回填冒口釋放初期共晶膨脹的壓力，在冒口頸凝固后，利用部分共晶膨脹在鑄件內(nèi)部形成的內(nèi)壓力抵消鑄件的二次收縮缺陷，從而獲得既無塑性變形又無縮孔、縮松缺陷的高品質(zhì)鑄件。冒口位置和數(shù)量冒口位置和數(shù)量佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)冒口經(jīng)驗(yàn)公式：冒口經(jīng)驗(yàn)公式：D=(1.23.5)T H=(1.22.5)D鑄件厚度鑄件厚度70mm，D取取100mm，H取取250mm。即冒口形狀如下圖所示即冒口形狀如下圖所示鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)鑄造工藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過程中使用的模具和裝置的總稱，鑄造工裝設(shè)計(jì)對(duì)于保證鑄件質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)輕度起很大作用。設(shè)計(jì)工裝設(shè)備既要滿足工藝要求，又要便于加工制造。上下模板設(shè)計(jì)上下模板設(shè)計(jì)確定模板長寬為1050mmX950mm。設(shè)計(jì)上下模板選擇類型和參數(shù)如下所示型板型板=161=162=14,r=4鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 最終上模板如圖所示最終上模板如圖所示鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)砂箱設(shè)計(jì)砂箱設(shè)計(jì)砂箱是鑄造車間造型所必需的工藝裝備，用于制造和運(yùn)輸砂型，砂箱結(jié)構(gòu)既要符合砂 型工藝的要求，又要符合車間的造型、運(yùn)輸設(shè)備的要求。因此，正確地設(shè)計(jì)砂箱的結(jié)構(gòu)和尺寸，對(duì)于保證鑄件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低成本以及保證生產(chǎn)安全，都有重要的意義。在砂箱的設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下原則：1)砂箱應(yīng)滿足鑄件在生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)工藝要求；2)砂箱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度；3)砂箱定位裝置應(yīng)保證鑄件精度要求，并持久耐用；4)砂箱材料應(yīng)來源廣泛、價(jià)格低廉；5）尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)符合造型機(jī)、起重設(shè)備、烘干設(shè)備的要求；6）對(duì)砂型有足夠的附著力，使用中不掉砂或塌箱，但又要便于落砂。鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)按照以上原則，砂箱材料采用成本低、制造方便、強(qiáng)度與剛度均較高按照以上原則，砂箱材料采用成本低、制造方便、強(qiáng)度與剛度均較高的鑄鐵。鉤型連桿零件的上砂箱內(nèi)框尺寸為的鑄鐵。鉤型連桿零件的上砂箱內(nèi)框尺寸為1050X950X350mm，下砂，下砂箱內(nèi)框尺寸為箱內(nèi)框尺寸為1050X950X350mm。合箱圖合箱圖總結(jié)總結(jié)佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)對(duì)鉤型連桿的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，通過課上所學(xué)和課下去圖書館查閱了許多相關(guān)鑄造的書籍，并認(rèn)真仔細(xì)地研究鑄造工藝和注意事項(xiàng)。通過課程設(shè)計(jì)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，對(duì)我自己有了很大的提高，并對(duì)鑄造研究有了更加深入的了解，同時(shí)對(duì)自己所學(xué)的專業(yè)有了更大的興趣。此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)軟件制度應(yīng)用方面有了很大的提升，繪制鉤型連桿時(shí)，會(huì)有一些問題，通過自己研究和老師的指導(dǎo)，成功解決所遇道的問題。在鑄造工藝選擇過程中，我選用砂型鑄造是因?yàn)榱私馇蚰T鐵的鑄造性能適合鑄造，并且此鑄件厚壁，還有中型零件批量生產(chǎn)。分型面的選擇合理，鑄件為對(duì)稱圖形，易分型，選擇中間分型上下箱，鑄件外觀完整，澆注充分。從澆注系統(tǒng)方面，澆注平穩(wěn)，易充型，阻渣效果好，內(nèi)澆道易于清理。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)良和有可行性，可以在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 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