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: 套筒座
工藝方法:鑄造
零件材料:ht250
生產批量: 600件/年
2、零件的技術要求
零件在鑄造方面的技術要求:未鑄造圓角半徑:r=2~3 mm;時效處理。
3、選材的合理性
套筒座選用的材料是ht250,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,選擇材料ht250可以滿足要求。
4、確定毛坯的具體生產方法
零件重量:計算約為3.4 kg
毛坯重量:計算約為4.2 kg
生產批量:600件/年
因為3.4 kg 《100 kg ,所以判斷零件為輕型零件。
由於零件的生產產量為600件/年,所以初步確定為中、小批生產。
由於砂型鑄造適用範圍廣,生產範圍廣,零件形狀比較簡單,壁厚比較均勻。
故確定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150×134×115mm,查表得砂型鑄造的最小壁厚約等於6 mm,套筒座的壁厚符合其要求。
二、工藝方案的確定
1、鑄造方法的選擇
零件形狀比較簡單,壁厚比較均勻,故毛坯生產方法為砂型鑄造,砂型型別為溼砂。
原因?2、造型、造芯方法的選擇
選擇造型方法為手工造型,具體為三箱造型;造芯方法為芯盒造芯。
3、澆注位置的確定
考慮到砂芯安放固定與排氣、起模、充型等,選擇將澆注位置確定為套筒中心對稱面。
4、分型面的確定
分型面應確定為套筒中心對稱面和鑄件下表面,以便順利起模、下芯、充型。
5、砂箱中鑄件數目的確定
套筒座的重量為0.34kg,"鑄件質量"選擇≤5kg,查得,"最小吃砂量"分別為"a=20mm,b=30mm,c=40mm,d或e=30mm,f=30mm,g=20mm",砂箱尺寸為400mm(砂箱尺寸=(a+b)/2, a、b分別為砂箱內框長寬及寬度)。鑄件本身的尺寸為150×134×115mm,因此在"400mm"的砂箱中只能放置二個鑄件。
3、砂芯設計
1.套筒座圓筒部分
對於套筒座圓筒部分,其可以用乙個整體砂芯來形成,因此為該孔單獨設乙個砂芯,以便下芯後檢查並調整四周壁厚至均勻。
芯頭設計:由《課程設計資料》得,芯頭長度確定為l=40mm ,水平芯頭頂面與芯座的間隙為s1=0.3mm 。
2.中箱支承部分
對於中箱支承部分,兩邊砂芯採用相同的水平芯頭來定位和固定。
芯頭設計:由《課程設計資料》得,芯頭長度確定為l=40mm ,水平芯頭頂面與芯座的間隙為s1=0.3mm 。
說明:其餘兩處凹槽採用自帶砂芯方式。
四、工藝引數的確定
通過查詢,套筒座的最小鑄出壁厚為6mm;受阻收縮率為0.9%,自由收縮率為1.0%;取鑄造圓角為3mm;最小鑄出孔直徑為15~30mm,灰鑄鐵的機械加工餘量等級為h級;尺寸公差等級為13,根據具體尺寸確定具體機械加工餘量。
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4.2kg,金屬液總質量g為鑄件的1.3倍,則金屬液總質量為:
g = 4.2 kg×1.3= 5.46kg
根據公式:
式中 t--澆注時間
g--澆注重量,此時g=5.46kg
s--係數
查《課程設計資料》得,s = 2.2
代入gl和s相應數值計算可得澆注時間:
t = 5.141s
平均靜壓頭hp的確定:選擇μ=0.42,此資料由《課程設計資料》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公式:
hp= h0-c/8
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/8=70-115/8=70-14.4=55.6mm。
運用灰鑄鐵件澆注系統內澆道的最小橫截面積計算公式:
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=3.46cm。
對於封閉式澆注系統,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,橫澆道截面積為內澆道截面積的1.1倍,即f直=1.15×3.46=3.98cm,
f橫=1.1×3.46=3.81cm。查表得各澆道的具體尺寸:
f內=4cm,a =38mm,b=30mm,c=12mm
f直=4.9cm2,直徑d=25mm
f橫=4 cm,a =20mm,b=15mm,c=23mm
六、冒口及冷鐵設計
由於該鑄件是小型件,材料為灰鑄鐵(ht250),因此,在鑄造時不需要冒口和冷鐵,石墨化膨脹前的液態收縮由澆注系統補給。為了防止鑄件澆不足和產生氣孔缺陷,須設計出氣孔,以排除型內的氣體。
七、鑄造工藝圖和鑄件圖
鑄造工藝圖和鑄件圖見附圖。
8、熱處理
機械加工之前的熱處理採用人工時效處理,即將鑄件重新加熱到530-620℃,經長時間保溫(2-6h),利用塑性變形降低應力,然後在爐內緩慢冷卻至200℃以下出爐空冷。經時效退火後可消除90%以上的內應力。
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