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1、目录课程设计任务书1附录一：齿轮架零件图2附录二：生产任务2一零件结构的铸造工艺性分析31. 1铸造结构的铸造工艺性3二造型和造芯41.1 造型和造芯方法的选择42. 2造型机的选择5三铸造工艺方案的确定63. 1浇注位置的确定： 63. 2分型面的选择6四-铸造工艺参数的设计84. 1机械加工余量84. 2拔模斜度104. 3最小铸出孔及槽114. 4芯头的尺寸和间隙134. 5铸件收缩率144. 6砂箱尺寸和铸件数量的确定15五-浇注系统的设计与计算165. 1浇注系统的确定165. 2浇注时间的确定165. 3浇注系统阻元截面积计算17表3 60成批和大生产笠件的尺寸公差等级（摘自GB/
2、T64M-1999）方 法公差等级CT传件材料保钢庆倚铁球费皆佚町假 瞥轶铜合金轻金黑 台金悔基 合金合金砂型铸造手工造型11-1411-1411-1411-14117310 13912117411-14砂型的造机1造裳和充5!812812812812870810 .798128-12大于至1234567891011121314152160代)00090. 130. 180. 260, 360. 520. 7411522.84.21016010. 140.20. 28380.540. 781. 11. 62.23. 04.4-16250.110.150. 220. 300.420. 580.
3、82L21. 72.43.24.668101225400.J20. 170. 240320. 460, 640. 9L31.82,63. 6579UU40630. 130.180. 260. 360. 500. 7011. 422845.68101216631000.140.200280. 400.560.781. 11. 62.23.24,469J114181001600.150. 220.300.440. 620. 881.21.8253.657101216201602500. 240.340.500. 7211.422.845.681118222504000.400.560. 781.
4、1L62.23. 24.46912162025铸件尺寸公芸等级CT】毛坯铸件 基本尺寸我3-6Z /杆公差地值加1公称重盘/kg重髭公差等级MT大于至12345678910111213141516-0.456810121416182024.0.41456810121416182024143456810121416182024一410234568101214161820 .24 10402345681012141618202440100234068101214,16182024根据上表，对于齿轮架来说，铸件的尺寸公差数值为8mm,重量公差数值 为18%。根据铸件的尺寸公差等级要求的机械加工余量等
5、级及铸件的最大轮廓尺 寸确定加工余量的数值，不同情况下铸件的机械加工余量的计算方式不同。本铸件需要进行机械加工的表面包括：铸件整个表面面加工，内孔加工，小 孔加工，铸件底部加工。计算公式查文献如下表3.10加工所属类型的计算公式， 各面的加工余量计算结果如下表所示。加工余量等级RMACT加工余量F286E1.485.4G2.886.8F2884.2拔模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度以免损坏砂型或砂芯。 这个斜度，也称为起模斜度。起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直于分型面的表面上应用。其大小 应依模样的起模高度、表面粗糙度以及造型方法查铸造手册第五卷表可得。得出结果得出
6、结果测量高度为84,所以选100160,起模斜度为2.0拈土砂造型时，模样外表面的起模斜度1 一 1一1.起模斜度鬻Sf而高度h/mm金属模样、塑料模样木模样aa/mmCtu/mni10-40riof0. 81。251040 10。o*3(yLO。401-2100 1600251. 20。30J.4160 2500*2(/1.60。251.825。4000*2(/2.40。253.04(K)630(T20,3.8。於3.863070000*15/440。205.810001600 0207.916002500 0。1511.025000615r粘土砂造型时，模样凹处内表面的起模斜度104邙50
7、.85M5,1.010402201.62节02. 040 1001005,2.01。152.2100-160045，2.20-55f26160-2500。403.00/453.4一 O4.3 最小铸出孔及槽机械零件上往往有很多孔、槽和台阶，一般应尽可能在铸造时铸出。这样既 可节约金属，减少机械加工的工作量、降低成本，又可使铸件壁厚比较均匀，减 少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。但是，当铸件上的孔、槽尺寸太小，而铸 件的壁厚又较厚和金属压力较高时，反而会使铸件产生粘砂，造成清理和机械加 工困难，有的孔、槽必须采用复杂而且难度较大的公益措施才能铸出，而实现这些措施还不如用机械加工方法制出更为方便和
8、经济。查铸造手册第五卷表3-75,表3-75灰铸铁件不铸出孔直径（单位：mm）生产批量不铸出孔直径石127 51530大量生产成批生产单件或小批生产得出不铸出孔直径为15-30mmo查铸造手册第五卷表3-77灰铸铁的青殳小铸出孔（单位：mm）可锻铸件厚度5050-100101-200应铸出的最小孔径303540由于齿轮架的主要壁厚为25mm,查上表可以看出应铸出孔直径为30mm 由铸造工程设计手册查表2-17得槽尺寸，可锻铸铁：b=20mm,该设计没有槽，不需要铸出站构前阳0小皆出槽尺寸!庆传佚件b111120110|20120铸件最小将出槽尺寸表 2-17(mm)4.4 芯头的尺寸和间隙芯头
9、的尺寸与采用的铸造工艺有关，一般决定于铸件相应部位孔、槽的尺寸。 为了下芯和合型的方便,芯头应有一定的斜度,芯头与芯座之间应有一定的间隙 （湿型小铸件下芯头不留间隙）。在实际生产中，芯头的尺寸、斜度和间隙可根据 生产经验确定。一般来说，上芯头的高度比下芯头低，上芯头的斜度比下芯头大。根据实际设计量取计算垂直砂芯1高度:L=25mm;砂芯直径：D=17. 5mm;垂直砂芯2高度：L=25mm;砂芯直径：D=12nini;垂直芯头高度：L=12mm；砂芯直径：D=8. 5mm垂直芯头1. 2. 3长度初步选取由铸造工艺设计手册查表3-1得：1=1525mll1,取 l=15mm为了下芯方便，通常在
10、芯头和芯座之间留有间隙，间隙的大小取决于铸型种类、 砂芯的大小、精度及芯座本身的精度。垂直芯头间隙选取由铸造工艺设计手册查表3-1得：S=0. 2mm4.5 铸件收缩率铸件收缩率又称铸件线收缩率或铸造收缩率，以模样与铸件的长度差除以模 样长度 的百分比表示。铸造收缩率的定义为：= (Ll+L2)/Llxl00%式中：-铸造收缩率口-模样长度L2-铸件长度;铸件收缩率是受各种因素影响后铸件的实际线收缩率，不仅与铸造金属的收 缩率和线收缩起始温度有关，还与铸件结构、铸型种类、浇冒口系统结构、铸型和 型芯的退让性等有关。查铸造手册第五卷表3-67受阻收缩率为0.8%1.0% 自由收缩率为。9%1.
11、1%S3-67各种铸铁件的铸件线收缩率()线收缩率侨件的种类中小型件大中敌传件茨传铁 将大型偶件受般收缩0- 8。0. 70.90. 6o. 8fl由收缩0. 0-1. 10. 8-1.00.70- 9齿轮架为材质可锻铸铁为中小型铸件所以收缩率选择1%。4.6砂箱尺寸和铸件数量的确定根据所设计铸件尺寸的大小考虑浇注系统的位置和必要的吃砂量，大致确定 选用哪种砂箱和一箱中铸件的数目即可。砂箱尺寸的确定根据：砂箱尺寸是指砂箱内框尺寸(长x宽)乘以砂箱高度，确定砂箱尺寸时要考虑一 箱内生产铸件的个数和吃沙量。由模样平均轮廓尺寸确定吃砂量，模样平均轮廓 尺寸计算外形尺寸134. 5mmxlOOmmx8
12、4nlmA=(L+B)/2式中：A-模样平均轮廓尺寸(mm);L-模样在分型面的最大长度(mm);B 一模样在分型面的最大宽度(mm);叼尺寸戏用；但右乃矶耕能F,则跟晒珞用网3IF现班允讦的妙相取K尺寸米网足.表 1-12模型的最小吃矽量，件贸量(kg)L最 小 吃 砂 重砂箱尺寸A 4 B2abcd或。/g5203040303020 10000200jno350200200由铸造工艺设计手册查表6-8,最终确定选择砂箱尺寸为 275nrnixl20mnix75nim。根据所选的造型机，以及砂箱最大内框尺寸接近零件外轮廓 尺寸，考虑采用一箱两件.五浇注系统的设计与计算5.1 浇注系统的确定该
13、铸件的材质是可锻铸铁，规格是134. 5mmX 100mmX84mm,属于中小件, 本工艺设计中齿轮架属于采用湿型的小铸件，故选择封闭式浇注系统。采用 封闭式浇注系统，选取以内浇道为阻流，浇注系统充满快，金属液在横浇道 内流速较高，阻渣效果可通过加过滤网达到。冲型速度快，能快速成型，可 以减少金属的消耗，有良好的阻渣能力。5.2 浇注时间的确定对于重量小于450kg的形状复杂的铸件，其浇注时间可按经验公式：/ 1.1 is Jg、.式中，t为浇注时间(S)； Gl型内金属液总总重量，包括浇冒口系统重 量(kg) ； S为系数，取决于铸件壁厚，壁厚，可查铸造手册表3-153得S 取1.5,计算出
14、t为4. 0s。表3-153系数与铸件壁厚5关系传件壁厚10102。214040SL0L31.55.3浇注系统阻元截面积计算底座零件采用阻流截面设计法，有理论设计公式基本原理如下:Gl(cm2)其中 GL流经截面的金属液总质量（kg）；A阻一-浇注系统中最小的断面总面积；（cm 2）U总流量的损耗系数；t浇筑时间；（s）Hp平均静压力头高度（cm）浇注系统又根据铸造手册2B第五卷3-146可得：A内：A横:A直=1： 1. 1： 1. 15I. 15中、大型灰铸铁 件歌出玷造中、小螫族钠铁 件砂整铸造1. 11蹲壁灰铸铁件陟型铸造参考铸造手册2B第五卷表可以确定平均静压头高度Hp为30mm,
15、口取0.5, t为4. Os, Gl为 5.87kg灰铸铁浇注系统做面积的确定L公式法设计 对于灰铸铁件，通常取密度p=0. 0069kg/cm对于截面比设计法,流量损耗 系数广=0. 550.63,简化表示的设计公式如下：(1)阻流截面设计法:人限=纪尸二(cm2)(3-22)0. 31m vHf.(2)截面比设计法:(cm2) (3-23)(0.170.带人公式经过计算：A 阻=5.870/ (0.31X0.6X3.5X V38) =1.46cm2, A 内=5. 870/ (0.2X3.5X V38) =2. 72cm2根据A内：A横:A直=1： 1. 1： 1. 15,已知A内=2.7
16、2cm2,可以求出A 横=3. 00cm2A 直=3. 13cn?课程设计任务书课题名称齿轮架铸造工艺设计完成时间指导教师职称副教授学生姓名班级总体设计要求和技术要点1.编写工艺设计说明书：1. 1对零件结构的铸造工艺性分析，结合给定的生产任务、零件技术要求拟定铸造工艺方案、选 择铸造和造型方法：（零件图见附录一，生产任务见附录二）文字叙述简练，专业术语、名词概念表达准确，设计依据合理全面。1. 2确定浇注位置和分型面：对两个以上的方案对比（方案要用简图加文字概述）。不同方案之优缺点要总结全面、论述要 准确、结论明确。1. 3确定各工艺参数：（加工余量、拔模斜度、不铸出孔槽、芯头尺寸与间隙、收
17、缩率等）查表、引用数据、套用公式要有明确的依据并注明出处，计算过程要详尽清晰。L4确定模板尺寸，模样布置方案，确定砂箱尺寸。机器造型要根据造型机确定，手工造型可自行 确定尺寸。1. 5填写工艺卡：（见附件设计用资料）根据生产批量及设计内容选择适合的格式填写。2. 绘制铸造工艺图（A3或A2）：在零件图上用红蓝笔绘制工作内容及时间进度安排1. 零件图获取，根据三维零件图获取零件工程图，标注主要尺寸:1天2. 编写工艺设计说明书填写工艺卡：2天3. 绘制铸造工艺图：2天课程设计成果1 .与设计内容对应的软件程序2 .课程设计报告书3 .成果使用说明书4 .设计工作量要求总结历史充分说明，我们勤劳智
18、慧的祖先，在材料与材料成型的改性上有 着辉煌的成就，为人类文明，世界进步做出了巨大的贡献。材料成形 加工是制造技术的重要环节，是制造业的主要组成部分之一，是国民 经济的支柱产业。实现工业化仍然是现代化进程中艰巨的历史性任务。 信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。材料成形加工不 但是能耗、材耗和排污大户,还在很大程度上决定了产 品的使用性能。它在实现可持续发展中占有十分重要的地位。新材料、 新工艺的开发是可持续发展的必要条件。于时代的不断发展变化，实 验和理论的探究材料性能已经越来越跟不上市场经济的发展需求，在 材料加工制作过程中采用模拟与仿真比理论与实验做的更加全面深 刻，可以做一些
19、在实验和理论方面所做不到的研究。零件名称齿轮架材质可锻铸铁材料铸件重量（kg） 2.0166037 kg铸件材质炉料每个毛坯可切零 件数净重毛重浇注系统重可锻铸铁2造型砂型名称砂型类型造型方法砂箱编号砂箱内部尺寸(mm)备注长宽高上箱湿型砂机器127512075下箱湿型砂机器227512075砂型吠喃树脂 砂填砂干燥前干燥后芯撑编号次数编号次数浇注系统内浇道横浇道直浇道浇口杯编过滤网编号冒口数 量出气孔数量数量截面 积数量截面 积数量截面积22.72 mm213.00 mm213.13mm2浇注铁液出炉温度 ()浇注温度 ()每箱铁液消耗 (kg)浇注时间(5)冷却时间(min)1520141
20、011.84.05评分量程评分细则得分评分标准设计方案及 创新性（60 分）优秀（56-60分）能根据设计任务书要求和生产任务正确制 定成形工艺方案，工艺设计及参数选择、计算过程准确，设 计过程体现出创新性。良好（5055分）能根据设计任务书要求和生产任务正确制 定成形工艺方案，工艺设计及参数选择、计算过程较为准确， 设计过程有一定的创新性。中等（40-50分）能根据设计任务书要求和生产任务正确制 定成形工艺方案，工艺设计及参数选择、计算过程基本准确， 在某些工艺设计中有一定的见解。及格（30-40分）基本能根据设计任务书要求和生产任务制 定成形工艺方案，工艺设计及参数选择、计算过程基本准确，
21、 基本能够满工艺要求。不及格（30分以下）在方案论证、分析等工作中，设计方 案基本不正确，主要参数制定与计算错误，未能达到教学的 最基本要求。工艺方案制 约因素分析、 论证（20 分）优秀（15-20分）能够清晰、全面地分析、论证工艺方案， 并充分考虑社会、健康、安全以及环境等制约因素。良好（10-14）能够比较详细地分析、论证工艺方案，较为 充分地考虑社会、健康、安全以及环境等制约因素。及格（6-9）对工艺方案进行了论证，但不够详细，考虑社 会、健康、安全以及环境等制约因素不充分。不及格（6分以下）对工艺方案进行了论证，但未考虑社会、 健康、安全以及环境等制约因素。工艺图绘制（20 分）优秀
22、（15-20分）熟悉成形工艺设计规范及标准，工艺图绘 制符合规范要求，工艺符号及参数标注正确。良好（10-14）比较熟悉成形工艺设计规范及标准，工艺图 绘制符合规范要求，工艺符号及参数标注比较正确及格（6.9） 了解熟悉成形工艺设计规范及标准，工艺图绘 制基本符合规范要求，工艺符号及参数标注基本正确。不及格（6分以下）不了解熟悉成形工艺设计规范及标准， 工艺图绘制不符合规范要求，工艺符号及参数标注不正确。总分指导老师签字：日期：附录一：齿轮架零件图1 0.04 D - U1PP零件名称材 料QT600-2-ft止声半刑中批附录二：生产任务牌号：QT600-2 生产量：大批零件结构的铸造工艺性分
23、析L1铸造结构的铸造工艺性1）零件名称:齿轮架2）材质：可锻铸铁3）零件的形状：如图所示:4）零件特点：该构件的轮廓尺寸为长134. 5mm,宽100mm,高84 mm。重量2016.6037克， 整体有五个贯穿孔，三个螺纹孔，最大孔径17. 5mm,最小孔径10mm.5）铸件的生产方式该零件齿轮架净重为2016. 6037克,零件的轮廓尺寸为134.5mni100niniX 84mm,属于小型零件。本铸件采用湿型沙造型，湿型中金属凝固冷却较快，铸件 表面光洁，省略铸型干燥和表面烘干，节约工时和能耗，降低成本。6）生产批量：大批量生产二造型和造芯2.1 造型和造芯方法的选择由铸造工艺设计手册表
24、1-9可得，采用震压式造型。造型方法一般分为手工造型和机器造型，生产需要使用机器造型，机器造型具有 生产率高，劳动强度低，铸件质量比较稳定的特点。适合应用于中批量的生产。表1-9机器造型的各种方法造型方法靠罐击来茶实肉型.机器结构筒单. 制造成本低但嚎音大生产率低,对厂房 基础要求高；铸驾出现上松下jg现象常 需人工朴实上表面，劳动强度大用较低的比压区实嬉型，机器结构初 单、啜音小,生产率较高.但将型上下部位 常实度差别较大，所以苛件高度不可太高可用于成批大量生产的中小件做上 半德型.但应用较少适用于成批大政生产的矮小铸件震压式在震击后加正案实用型.克服霆击后 铸型上部疏松的缺点，机器结构荷单
25、生 产率较高，但噪音仍大用于成批大量生产的中小件，常用于 脱箱造型微震压实式高压造型在微震的同时加压紧实铸型,生产率 较商，但机器结构复杂，仍有噪音9薪高的比雇（二般夫于正而一） 压实铸型.生产率高,每件尺寸准确，易于 实现自动化。但机器焙构复杂.制渣成本用于成批大酸生产的中小件用于大量生产的中小件由铸造工艺设计手册表1T0可得表 1-10凯器制芯的备种方法用吞方法主要枸点应用E况M实式.正式, 微槌压实式2-3福应选Jfi方秋附主安待点可用拈 土石砂、合班砂、*4油砂的砂 疫时芯法,杵芯砂:：浮在京播空F的气诙中,以 高速射入芯A 而制成砂石捺作方便，生 产率离易实现自动化.隐胃通射芯余位
26、之外.向育出芯黛法和冷芯承法之分运用于成批大*生产的中小型砂芯经芯黛拉修芯念:加热砂芯在Ifc内因化.砂芯 尺寸愀厘肉.无沽皮好,但有如 口气,眸谡用于收批大fit生产的中小型心芯. 实用材贴砂冷右笈法芯森不加热在拿祖下泗过化学或物 用交化使砂参快速在芯森内PT化.K 疗 铝芯盒的全部优.森省怜了 加热设备.但 B前用树J造芯佥产生羽赤体亮芯费1祎若砂峻入力。热心芯盒中保杵一定 的给尧时同.然后例出砂芯中未帖结在一 起的忖所砂液形血一个中空苒充的砂芯. 比森去突出的优点是 W 店砂姓做小.砂芯递 r 性* J 育 K 欣和 下映 法 两件用于比批大1生产的中小ZH砂芯 洒毋使用e脂a造型和造芯
27、的材料都选用湿型砂。铸造方法选择砂型铸造。主要原因是砂型 铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。砂型铸造一般选用 湿型，湿型中金属凝固冷却较快，铸件表面光洁，省略铸型干燥和表面烘干，节 约工时和能耗，降低成本。2.2 造型机的选择铸件由于是小件故采用一箱两件的方法 顶箱震压造型机技术规格单位Z114Z145AZ146AZ148B内箱最大尺寸（长X宽X高）400X300500X400630X500X250850X475砂箱最大局度125300由外形尺寸为134. 5mmX 100mmX84mm,可所选造型机为Z146A,箱内最大尺寸 为630mmX500mmX250mm,起模行程
28、180毫米，生产率60-80箱一小时。三铸造工艺方案的确定3.1 浇注位置的确定:浇注位置是指浇注时铸件在型内所处空间位置。浇注位置与造型位置、铸件 凝固后的位置可以不同。确定浇注位置时要在很大程度上着眼于控制铸件的凝固 顺序。浇注时，朝下的铸件表面比较光洁、干净，而朝上的表面容易有砂孔、渣孔、 夹砂等缺陷，表面粗糙度差;铸件下部的金属在凝固时，受到上部金属压力作用 和补缩，比较致密，力学性能容易得到保证。浇注位置:123.2 分型面的选择铸造分型面是为了便于取出模样，将铸型做成几部分，其结合面叫分型面, 是铸型组元间的结合面。合理的选择分型面，对于简化铸造工艺、提高生产率、 降低成本、提高铸
29、件质量等都有直接关系。分型面的选择应尽量与浇注位置一致, 尽量使两者协调起来，使铸造工艺简便，并易于保证铸件质量。选择分型面的原则有：(1)应使铸件全部或大部置于同一半型内(2)应尽可能减少分型面的数目(3)分型面应尽量选用平面(4)便于下芯、合箱和检查型腔尺寸(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分型方案一A分型方案二方案一：齿轮架在下箱，向上取模。优点：平稳，上气效果好，渣子易上浮。缺点：无芯头，只靠四边支撑不易定位，下芯时需翻转，底部圆砂芯面积太 小立不稳，放置砂芯时，不好定位，易碎。方案二：整模造型，最大底面做分型面，齿轮架在
30、上箱，向上取模。优点：表面质量好，尺寸精度高，无对接。缺点：侧面的圆孔影响起模，因此芯头应向上延伸，以便于取模。综合考虑，选择方案二铸造。铸造工艺参数的设计4.1机械加工余量机械加工余量等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共10个 等级，本铸件为可锻铸铁铸件,采用树脂砂手工造型，机械加工等级选EG级。 根据铸件的“浇注位置”，对铸件不同部位设置不同等级的“加工余量等级”： 处于浇注位置“底部”的选择等级高的E级，处于浇注位置“侧面”的选择等 级较高的F级，而处于浇注位置顶部选择级别相对较低的G级。查铸造手册第五卷表3-56要求的铸件机械加工余量（RMA）尺寸范围（mm）要求的
31、机械加工余量等级最小尺寸最大尺寸EFG1001601. 11. 52.21602501.422.82504001.42.53.5查铸造手册第五卷表3-66表3-66毛坯铸件典型的机械加工余等级要求的机械加工余最等级传件材料方 法灰铸铁球墨傅铁可饿花铁铜合金锌合金轻金属 合金便基合金钻基自金砂！B将造手匚造生GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器造物和壳型EHEGEGE-GE-GE-GE-GF-HF-H金属型（取力铸造和低压博造）DFDFDFDTDFD-F压力铸造 BDB力DD一模传中EEEwEEEE注：本标准还适阳于本友乐列出的的传造厂和栗船方之间协议商定的工之和材料得出加工余量等级为E-G查铸造手册第五卷表3-60,得出铸件的尺寸公差等级为8-12