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鑄造工藝課程設(shè)計
設(shè)計題目 ：法蘭盤
目錄
一、設(shè)計任務(wù) 1
二、生產(chǎn)條件和技術(shù)要求 1
2.1、生產(chǎn)性質(zhì)：小批量生產(chǎn) 1
2.2、材料：Q275 1
2.3、零件加工方法 1
三、工藝設(shè)計過程 2
3.1、澆注位置與分型面 3
3.2、鑄造工藝參數(shù)的確定 4
3.2.1機械加工余量 4
3.2.2拔模斜度 4
3.2.3鑄鐵的鑄造收縮率 4
3.2.4鑄造圓角 5
3.3、型芯、冷鐵和冒口的確定 5
3.4、澆注系統(tǒng) 6
3.4.1澆道的設(shè)計 6
3.4.2.1澆注系統(tǒng)截面的選擇 6
3.4.2.2澆注系統(tǒng)斷面尺寸的設(shè)計 7
一、設(shè)計任務(wù)
1.1、繪制零件圖
1.2、繪制鑄件圖
1.3、編寫毛坯工藝設(shè)計說明書
二、生產(chǎn)條件和技術(shù)要求
2.1、生產(chǎn)性質(zhì)：小批量生產(chǎn)
2.2、材料：Q275
2.3、零件加工方法：
零件上有多個孔，除中間的大孔需要鑄造以外，其他孔在考慮加工余量后不宜鑄造成型，采用機械方法加工，均不鑄出。
造型方法：手工造型
造芯方法：手工制芯
三、工藝設(shè)計過程
3.1、澆注位置與分型面
分型面設(shè)計及澆注位置的選擇
澆注位置選擇原則：
1）.澆注位置應(yīng)有利于所確定的凝固順序，而且要有利于鑄件的補縮以及冒口的安放
2）.鑄件的重要部分應(yīng)盡量置于下部
3）.重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)
4）.應(yīng)使鑄件的大平面朝下
5）.應(yīng)保證鑄件能充滿
6）.應(yīng)使合型位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致
分型面選擇原則：
1）.應(yīng)使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)
2）.應(yīng)盡量減少分型面的的數(shù)目
3）.分型面應(yīng)盡量選用平面
4）.分型面通常選在鑄件的最大截面處，盡量不使砂箱過高
確定方案：根據(jù)原則1與4選擇位于一側(cè)的最大端面為分型面。（詳情見鑄造工藝圖）
3.2、鑄造工藝參數(shù)的確定
3.2.1機械加工余量
機械加工余量是指在鑄件加工表面上留下的、準備用機械加工方法切去的金屬層的厚度，目的是獲得精確的尺寸和光潔的表面，以符合設(shè)計的要求。
鑄件加工余量的大小，要根據(jù)鑄件的合金種類，生產(chǎn)方法，尺寸大小和復(fù)雜程度，以及加工面的要求和所處的澆注位置等因素來確定。
零件最大尺寸為130mm，按H等級要求，取加工余量為3mm。
3.2.2拔模斜度
為了在造型和制芯時便于起模而不致?lián)p壞砂型和砂芯，應(yīng)該在模樣或芯盒的出模方向帶有一定的斜度。如果零件本身沒有設(shè)計出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)斜度時，就要在鑄型工藝設(shè)計時給出拔模斜度。拔模斜度的大小應(yīng)根據(jù)模樣的高度，模樣的尺寸和表面光潔度以及造型方法來確定，范圍在0.5°~5°之間。
本鑄件高度較小，故選擇1°10′為外拔模斜度，1°05′為內(nèi)拔模斜度。
3.2.3材料的鑄造收縮率
鑄件在冷卻和凝固過程中，體積一般都要收縮。由于鑄件的固態(tài)收縮(線收縮）使鑄件各部分的尺寸小于模樣原來的尺寸，為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖示尺寸一致，則需要在模樣或者芯盒上加上其收縮的尺寸。增加的這部分尺寸為鑄件的收縮量，一般用鑄造收縮率表示：
k=(L模樣一L鑄件)/L鑄件 X 100%
式中：L模樣—模樣尺寸；L 鑄件—鑄件尺寸。
鑄造收縮率主要和鑄造合金的種類及成分有關(guān)，同時還取決于鑄件在收縮時受到阻礙的大小等因素。
本零件選用Q275碳素結(jié)構(gòu)鋼，鑄造法蘭盤為圓形鑄件，取收縮率為1.8%~2.0%。
3.2.4鑄造圓角
鑄造圓角是指鑄件上相鄰兩壁的交角，在設(shè)計制作模樣時，均應(yīng)做成圓弧過渡的形式，以防止在該處產(chǎn)生縮孔、因沖砂而缺角、因應(yīng)力集中而開裂等缺陷。一般為兩相交壁平均厚度的1/3~1/2，中、小型鑄件的鑄造圓角半徑為3~5mm。
本零件取圓角半徑3mm，其余較小處為1mm。
3.3、型芯、冷鐵和冒口的確定
3.3.1砂芯尺寸
根據(jù)鑄件澆注位置、分型面以及內(nèi)腔的形狀，確定在此鑄件中只需設(shè)計一個砂芯就可達到鑄造工藝要求。具體結(jié)構(gòu)見圖鑄造工藝圖。
1） 芯頭設(shè)計
選擇垂直芯頭。
2） 芯頭尺寸
（a）垂直芯頭的尺寸包括其長度，斜度以及芯頭與芯座之間的間隙。
根據(jù)鑄型種類為濕型，芯頭直徑小于34mm。查《砂型鑄造工藝設(shè)計》表，垂直芯頭與芯座之間的間隙S取0.5。
（b）查表4-1，砂芯長度取45mm，在31~60mm之間，因此下芯頭高度h選取20~25mm，這里取h為20mm。由下芯頭高度h，查得上芯頭高度h1為15mm。
（c）查表4-3，由h選取上、下芯頭的a值分別為3mm，1.5mm。
表4-1
表4-2
表4-3
3.3.2冷鐵及冒口
本零件屬于小型鑄件，無需補縮，股不設(shè)置冒口，并且澆注后冷卻速度較快，無需設(shè)置冷鐵。
3.4、澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是砂型中引導(dǎo)液態(tài)合金流入型腔的通道。生產(chǎn)中常常因澆注系統(tǒng)設(shè)計安排不合理，造成砂眼、夾砂、氣孔、粘砂、縮孔、縮松、澆不足、變形、裂紋、偏析等缺陷。澆注系統(tǒng)與獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，提高生產(chǎn)效率和降低鑄件成本的關(guān)系是密不可分的。常用的澆注系統(tǒng)大多由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等部分組成。
為使?jié)沧⑴c冷卻更均勻，采用四條內(nèi)澆道。
澆道的設(shè)計
3.4.1澆注系統(tǒng)截面的選擇：如下表所示。
澆注系統(tǒng)分為開放式，封閉式，半封閉式，封閉一開放式幾種類型，由于鑄件的材質(zhì)為Q275，要求澆注系統(tǒng)撇渣能力較強，鐵水充型平穩(wěn)，所以，選擇封閉式澆注系統(tǒng)，F(xiàn)直>ΣF橫>ΣF內(nèi)，F(xiàn)內(nèi)為控流斷面。澆注開始時液態(tài)金屬很快充滿澆注系統(tǒng)，鑄件成品率高，撇渣能力較強，澆注初期也有一定的撇渣能力。
按內(nèi)澆道在鑄型中的位置有：頂注式、中注式、底注式 及階梯式。本次鑄件高度不大、形狀簡單、疏于薄壁或中等壁厚鑄件，因此選擇頂注式。
3.4.2澆注系統(tǒng)斷面尺寸的設(shè)計
根據(jù)鑄件尺寸，直澆道為圓形截面，直徑φ=20mm,橫截面積為314mm2。
橫澆道截面為梯形如圖所示，內(nèi)澆道的高度應(yīng)小于橫澆道以獲得良好的擋渣能力，高度取橫澆道的1/3故內(nèi)澆道的高度為3。
A、內(nèi)澆道截面積 B、橫澆道截面積
參考文獻：
[1]吳宗澤，羅圣國.《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》[M].3版.北京：高等教育出版社
[2]張世昌，李旦，高航.《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》[M].2版.北京：高等教育出版社
[3]王愛珍，《工程材料及成型工藝》[M].3版.北京：機械工業(yè)出版社
[4]鄧文英，《金屬工藝學》[M].3版.北京：高等教育出版社
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