機械工程系
一、設計題目：鑄造成型及工藝設計
二、設計引數
有一批鑄件要進行批量生產，其結構尺寸如圖所示（見任務書）。
材料：見任務書。
生產批量：見任務書。
三、設計要求
畢業設計是對學生綜合運用所學理論和專業技術知識來模擬企業實際進行的一次具有實戰性質的訓練，也是對學生學習的總結和一次總考核。學生通過畢業設計，進一步掌握和鞏固所學基礎理論和專業知識，並運用這些知識，能綜合地解決鑄造工藝設計中遇到的各方面問題，以達到掌握鑄造工程師實際工作的內容、方法和手段，了解鑄造設計工作的基本步驟和方法，從而具有能獨立完成一般金屬材料鑄造工藝分析和設計全過程的能力，初步掌握鑄造工藝設計的能力，受到鑄造工程師的基本訓練。具體要求如下：
1.鞏固和加深鑄造工藝及裝置及其它有關專業基礎課的知識的理解；
2.較系統的掌握鑄造工藝及工裝的設計方法，鍛鍊運用鑄造工藝手冊及其它技術資料的基本技能，以達到培養學生分析和解決鑄造生產實際問題的能力；
3.進一步提高繪圖和文字表達的能力；
4.為今後工作打下基礎。
四、設計內容及工作量
具體設計內容是：
1.利用cad繪製零件圖。
2.繪製鑄造工藝圖。
3.編寫鑄造工藝卡。
4.鑄造工藝方案設計
5.鑄造的工藝裝備設計
畢業設計的最終工作成果為：
1.畢業設計說明書一冊；
2.鑄造工藝圖、鑄造工藝卡一套；
五、設計的基本步驟
（一）設計前期的準備工作
1.了解和熟悉鑄造零件圖紙
⑴了解鑄造零件的結構形狀及各投影間的關係，建立零件形狀的明確完整的立體概念，以保證工藝設計及各項設計製圖工作的順利進行；
⑵弄清零件圖的各項尺寸，並著重記錄鑄造零件的重量，主要壁厚及最大壁厚，零件最大尺寸（長寬高輪廓尺寸），以供工藝設計使用；
⑶零件各項公差要求，零件加工位置及零件各項加工要求（包括表面粗糙度），並對加工方法做初步了解；
⑷零件材質及效能要求，以及圖紙上指出的各項特殊技術要求。
2.了解和分析鑄造零件在機器中的位置和作用
進一步了解其負載情況及其工作條件，如了解零件所受載荷性質（靜載荷，交變載荷，衝擊載荷等）和載荷大小，並對受力情況做初步了解。
3.確定鑄件技術條件
鑄造技術條件包括鑄件的材質，牌號，化學成分，金相組織，機械效能與加工要求；鑄件質量與重量偏差；零件在機器上的工作條件，鑄件質量檢查的方法。例：是否要做水壓測驗與超聲探傷；鑄造缺陷的限制程度與允許焊補的條件；鑄件熱處理的要求等等。
這些技術條件通常在零件設計部門的零件圖紙上既已確定，而在工藝設計時除加以研究分析（包括適當調整）外，不需要重新規定，但有時設計部門只提出標號而未作出詳細規定，則在工藝設計時，應根據圖紙標號詳細加以確定，以利鑄件生產工藝的控制。
4.審查零件結構是否符合鑄造工藝要求
零件圖上如有不合理結構和尺寸，必要時可以提出結構的修改意見，此時需要與指導教師商量處理；修改意見應在設計說明書中予以論證，設計方可按修改後的結構進行。
5.預見零件可能產生的鑄造缺陷，並在選擇工藝方案時採取相應措施。
（二）確定鑄造工藝方案和繪製鑄造工藝圖
1.鑄造工藝方案的確定
確定鑄造工藝方案的內容與程式一般如下：
⑴造型方法與鑄型種類的選擇。根據鑄件要求和工廠的實際條件選擇合適的造型方法，並選用適當的造型裝置。鑄造種類則根據工藝需要選用濕型、表乾型、自硬型等。
⑵砂芯種類與制芯方法的選擇。根據工藝需要，可選擇普通粘土砂芯，油砂芯，co2自硬砂芯，樹脂砂芯等，並選擇適當的制芯機。
⑶確定澆注位置與鑄型分型面（包括模樣的分模面）。澆注位置和分型面要結合起來考慮；確定澆注位置時要考慮凝固順序。
⑷確定鑄件的機械加工餘量，表示鑄出和非鑄出孔槽。
⑸選取拔模斜度（拔模斜度應用角度表示）。
⑹選取鑄造收縮率。
⑺設計計算澆注系統，冒口與冷鐵；確定出氣口。設計澆注系統主要是確定它的型式與金屬液引入型腔的位置和最小控流斷面的計算等。
⑻砂芯工藝設計主要內容：
①砂芯輪廓和數目的確定，砂芯製造的難易程度，砂芯的裝配和固定，砂芯的通氣條件等；
②砂芯的種類、結構和尺寸的確定；
③砂芯通氣系統的設計；
④芯骨和芯撐的形狀，尺寸，數量的確定；
⑤砂芯的填砂（或射砂）方向，起吊方向和下芯順序等。
⑼初步進行模板板麵布置和估算砂箱尺寸。模板與砂箱尺寸必須與造型機型號規格相適應。
2.繪製鑄造工藝圖
鑄造工藝圖是鑄造行業特有的一種圖紙，它是鑄造方案的體現；它規定了鑄件的形狀和尺寸，也規定了鑄件的基本生產方法和工藝過程；它是最基本而且最主要的工藝檔案，是生產過程指導性檔案，它為設計和製造工藝裝備提供了基本依據。因此必須認真繪製。
繪製時將各種簡明的工藝符號標註在零件圖上，構成表示模樣和砂型、砂芯製造工藝與澆冒口系統等，反應出鑄造工藝方案的基本內容。
繪製鑄造工藝圖時應注意以下事項：
⑴按照機械製圖的規定和要求，繪製任務書上所給定的零件圖，按適當比例放大或縮小，各檢視之間應留有足夠的餘地，以備繪製工藝符號，澆冒系統以及有關的尺寸線等。
⑵工藝符號按教材國家標準規定的畫法用紅蘭（或彩色）鉛筆繪製。可參考《砂型鑄造工藝設計與工裝設計》和《鑄造工藝設計手冊》等參考書，但澆冒口系統最好具有直觀性。
⑶凡是在某一檢視或剖面圖上表示清楚了的工藝符號，可以不按投影原理在其它檢視上重複繪製，以免符號遍布圖紙，相互重疊；反之不能完全表達清楚的地方，可以增加檢視來表示，但不以增加過多。
⑷鑄造尺寸（如加工餘量，芯頭尺寸等）應集中標註在乙個或幾個檢視上，不要分散標註或重複標註。
⑸砂芯邊界線如果和零件輪廓線或加工餘量線、冷鐵線等相重合，則省去砂芯邊界線重合段。砂芯用蘭線。
⑹在剖面圖上芯子線與加工餘量線相遇時，被砂芯遮住的加工餘量線不繪出，加工餘量用紅線。
⑺工藝圖上所註之尺寸一律不包括縮尺（縮尺另寫在工藝圖的右上角）。比例與零件圖相同，但有時為了圖面清晰，某些部分（如砂芯間隙）可以放大畫出。
⑻描繪工藝符號時，應注意空出零件圖上所註的尺寸和加工符號不被遮蓋，零件圖上某些線條由於被工藝符號（如被砂芯）遮蓋，由看得見變為看不見時，可保留原線條，不要擦去，也不必改為虛線。
繪製工藝圖的基本程式如下：
⑴在有關檢視上標出不鑄出孔、槽及加工餘量
①凡不鑄出孔、槽一律在孔槽的各檢視上畫一紅「×」或全部塗紅，若孔槽的輪廓線為虛線，則不必表示，不鑄出孔和槽的尺寸見教材。
②機械加工餘量的標註
機械加工餘量按國標規定選用。剖面或非剖面上的加工餘量均由紅色線按比例畫出，並在加工符號上註明加工餘量數值，帶斜度的加工餘量，可用分數表示，分子表示薄處的餘量，分母表示厚處的餘量。
加工餘量的輪廓線被其它工藝符號（如砂芯）遮住時，則不必畫出，如不畫出不足以表明情況時，則畫為紅色虛線。
⑵繪製拔模斜度
①拔模斜度大小，可按教材國標選用；
②拔模斜度用紅色線畫出，用角度數或公釐數表示其大小。
③加工面上的斜度，將加工餘量的紅輪廓線畫斜即可。
⑶標註澆注位置和分型面
①鑄型的分型麵用紅色線表示，並用紅色寫出「上、中、下」字樣表示澆注位置。在標註「上、中、下」時，字不必倒寫；
②分型線只要在乙個主檢視上畫出即可
如果分模面與分型面重合（大多是這種情況），只要在分型線的頭用紅色畫「∠」即可；
③曲面分型時（上、下型接觸面為非平面）需用紅色線繪出分型線和砂垛，在有關投影上標出曲面分型線與砂垛的尺寸（包括過渡圓角），下型砂垛有間隙時，應標出並註明尺寸；
④如分型面上有芯頭時，分型線符號應留出芯頭長度，標在芯頭長度外15～30公釐處。
⑷繪出芯子形狀、分塊線（包括分芯負數）芯頭間隙、壓緊環、防壓環、集砂槽及有關尺寸
①砂芯輪廓均用蘭色線條表示，不同的砂芯用不同的符號。同一砂芯在不同的檢視上，均採用同一符號。砂芯必須按砂芯次序編號，如no1、no2等；
②工藝圖上凡有輪廓線外（不論是零件圖上的黑線或加工餘量的紅色輪廓線），均不必再畫砂芯的輪廓線，（在黑線或加工餘量的紅色輪廓線內打叉）只畫出芯頭輪廓線即可。如果砂芯所形成的空腔在零件圖上為虛線時，亦不必表示輪廓的藍色虛線，只要畫出可見的芯頭部分即可；
③兩個砂芯相接處用雙藍色表示出間隙，並用蘭線註明其尺寸線與數值。芯撐用紅色線表示，特殊結構的芯撐寫出「芯撐」字樣；
④因芯頭斜度等而使芯頭投影出兩條輪廓線時，砂芯符號只沿最外輪廓線繪製；
⑤芯頭斜度、間隙、壓緊環、防壓環，集砂槽等均用蘭線繪製，並標出有關尺寸。當壓緊環防壓環，集砂槽等尺寸大小不易標註時，可在圖紙空白處用黑色線畫出獨立的區域性放大圖，並註明尺寸或用箭頭註明引用標準。
⑥芯頭結構、尺寸、形狀等見國標。
⑸計算除澆冒口系統以後，在工藝圖上用紅線繪製出澆注系統、冒口的結構形狀，各部尺寸及有關結構（如過濾網等）。
①澆注系統的計算，在一般情況下，首先求出內澆口的截面積f內，然後再按比例求出橫澆口面積∑f橫和直澆口面積f直。無論是通過計算或是查表所決定的澆注系統尺寸，很可能偏大或偏小，因此對結果應作一定的分析和比較，取其最為合理的資料，並應校核鐵水上公升速度和最小壓頭；
②確定冒口尺寸時，要用兩種以上的計算方法，將其結果進行比較；
③工藝圖上的澆冒口系統，用紅線按比例繪製，並標出必要的尺寸，使其具有直觀性。澆注系統各單元的截面用紅線在工藝圖上的空白處畫出並標註出必要的尺寸。當澆注系統較複雜時，亦可把它移出，單獨畫在工藝圖空白處。
出氣冒口和補縮冒口有多個時，亦須分別進行編號，表明尺寸；
④澆冒口系統被零件或其它符號遮住的部分可用紅虛線表示；一般情況下不用虛線表示；
⑤工藝圖上可不畫澆口杯（但在鑄件裝配圖上必須畫出）。直澆口可中斷畫出。一型多鑄而對於直澆口、橫澆口完全對稱時，應畫出完整的結構圖。
當檢視不允許畫出完整的澆注系統時，可在圖紙的適當空白處單獨示意；
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