2011铸造工艺课程设计指导书

1铸造工艺课程设计指导书荣守范主编§1设计目的与要求1．通过课程设计巩固和加深铸造工艺课及其它有关基础课和技术基础课的知识；2．通过课程设计能较系统的掌握铸造工艺及工艺工装的设计方法，锻炼运用铸造工艺手册及其它技术资料的基本技能，以达到培养学生分析和解决铸造生产实际问题的能力；3．通过课程设计使学生进一步提高图纸、文字表达能力；4．为今后工作打下基础。§2设计任务学生要在规定的时间（三周）内，必须完成一个中等复杂程度的零件，采用机器造型的主要铸造技术文件汇（编）制工作。采用CAD出图，如有条件可以进行三维设计和动态模拟。模拟软件可以开放使用。具体任务包括：1．零件图一张2．铸造工艺图一张3．模板装配图一张4．芯盒装配图一张5．铸型装配图一张6．铸造工艺卡一张7．设计说明书一份§3设计内容和步骤铸造工艺课程设计总的程序是：根据已下达的课题任务－零件图进行详细的工艺分析后，绘制出铸造工艺图。然后以工艺图为依据，设计出模板图和芯合图，然后再绘制铸型装配图（合箱图），最后编写设计说明书和工艺卡。§3.1按设计步骤分别介绍各项主要内容与注意事项：§3.1.1首先了解和熟悉铸造零件图纸通过阅读图纸，应着重了解以下各点：1．了解铸造零件的结构形状及各投影间的关系，建立零件形状的明确完整的立体概念，以保证工艺设计及各项设计制图工作的顺利进行；22．弄清零件图的各项尺寸，并着重记录铸造零件的重量，主要壁厚及最大壁厚，零件最大尺寸（长宽高轮廓尺寸），以供工艺设计使用；3．零件各项公差要求，零件加工位置及零件各项加工要求（包括边面光洁度），并对加工方法做初步了解；4．零件材质及性能要求，以及图纸上指出的各项特殊技术要求。§3.1.2了解和分析铸造零件在机器中的位置和作用进一步了解其负载情况及其工作条件，如了解零件所受载荷性质（静载荷，交变载荷，冲击载荷等）和载荷大小，并对受力情况做初步了解。§3.1.3了解设计任务所要求的生产批量在课程设计中，一般按成批或大量生产进行。§3.1.4确定铸件技术条件铸造技术条件包括铸件的材质，牌号，化学成分，金相组织，机械性能与加工要求；铸件质量与重量偏差；零件在机器上的工作条件，铸件质量检查的方法。例：是否要做水压测验与超声探伤；铸造缺陷的限制程度与允许焊补的条件；铸件热处理的要求等等。这些技术条件通常在零件设计部门的零件图纸上既已确定，而在工艺设计时除加以研究分析（包括适当调整）外，不需要重新规定，但有时设计部门只提出标号而未作出详细规定，则在工艺设计时，应根据图纸标号详细加以确定，以利铸件生产工艺的控制。§3.1.5审查零件结构是否符合铸造工艺要求零件图上如有不合理结构和尺寸，必要时可以提出结构的修改意见，此时需要与指导教师商量处理；修改意见应在设计说明书中予以论证，设计方可按修改后的结构进行。§3.1.6预见零件可能产生的铸造缺陷，并在选择工艺方案时采取相应措施。§3.2确定铸造工艺方案和绘制铸造工艺图§3.2.1铸造工艺方案的确定确定铸造工艺方案既进行铸件基本设计，应认真考虑多种可能的方案，并进行比较，选择最优方案，既最先进，最经济，最合理的一个方案。确定铸造工艺方案的内容与程序一般如下：1．造型方法与铸型种类的选择。课程设计一般规定采用机器制造，根据铸件要求，选用适当的造型机。铸造种类则根据工艺需要选用湿型、干型、自硬型等。2.砂芯种类与制芯方法的选择。根据工艺需要，可选择普通粘土砂芯，油砂芯，CO2自硬砂芯，树脂砂芯等，并选择适当的制芯机。3．确定浇注位置与铸型分型面（包括模样的分模面）。浇注位置和分型面要结合起来考虑；确定浇注3位置时要考虑凝固顺序。4．确定铸件的机械加工余量，表示铸出和非铸出孔槽。5．选取拔模斜度（拔模斜度应用角度表示）。6．选取铸造收缩率。7．设计计算浇注系统，冒口与冷铁；确定出气口。设计浇注系统主要是确定它的型式与金属液引入型腔的位置和最小控流断面的计算等。8．砂芯工艺设计主要内容：1）砂芯轮廓和数目的确定，砂芯制造的难易程度，砂芯的装配和固定，砂芯的通气条件等；2）砂芯的种类、结构和尺寸的确定；3）砂芯通气系统的设计；4）芯骨和芯撑的形状，尺寸，数量的确定；5）砂芯的填砂（或射砂）方向，起吊方向和下芯顺序等。9．初步进行模板板面布置和估算砂箱尺寸。模板与砂箱尺寸必须与造型机型号规格相适应。§3.2.2绘制铸造工艺图铸造工艺图是铸造行业特有的一种图纸，它是铸造方案的体现；它规定了铸件的形状和尺寸，也规定了铸件的基本生产方法和工艺过程；它是最基本而且最主要的工艺文件，是生产过程指导性文件，它为设计和制造工艺装备提供了基本依据。因此必须认真绘制。绘制时将各种简明的工艺符号标注在零件图上，构成表示模样和砂型、砂芯制造工艺与浇冒口系统等，反应出铸造工艺方案的基本内容。§3.2.2.1绘制铸造工艺图时注意事项1．按照机械制图的规定和要求，绘制任务书上所给定的零件图，按适当比例放大或缩小，各视图之间应留有足够的余地，以备绘制工艺符号，浇冒系统以及有关的尺寸线等。2．工艺符号按教材国家标准规定的画法用红兰（或彩色）铅笔绘制。可参考《砂型铸造工艺设计与工装设计》和《铸造工艺设计手册》等参考书，但浇冒口系统最好具有直观性。3．凡是在某一视图或剖面图上表示清楚了的工艺符号，可以不按投影原理在其它视图上重复绘制，以免符号遍布图纸，相互重叠；反之不能完全表达清楚的地方，可以增加视图来表示，但不以增加过多。4．铸造尺寸（如加工余量，芯头尺寸等）应集中标注在一个或几个视图上，不要分散标注或重复标注。5．砂芯边界线如果和零件轮廓线或加工余量线、冷铁线等相重合，则省去砂芯边界线重合段。砂芯用兰线。6．在剖面图上芯子线与加工余量线相遇时，被砂芯遮住的加工余量线不绘出，加工余量用红线。47．工艺图上所注之尺寸一律不包括缩尺（缩尺另写在工艺图的右上角）。比例与零件图相同，但有时为了图面清晰，某些部分（如砂芯间隙）可以放大画出。8．描绘工艺符号时，应注意空出零件图上所注的尺寸和加工符号不被遮盖，零件图上某些线条由于被工艺符号（如被砂芯）遮盖，由看得见变为看不见时，可保留原线条，不要擦去，也不必改为虚线。§3.2.2.2绘制程序1在有关视图上标出不铸出孔、槽及加工余量1）凡不铸出孔、槽一律在孔槽的各视图上画一红“×”或全部涂红，若孔槽的轮廓线为虚线，则不必表示，不铸出孔和槽的尺寸见教材。2）机械加工余量的标注机械加工余量按教材国标规定的二级精度，灰铸铁件选用。剖面或非剖面上的加工余量均由红色线按比例画出，并在加工符号上注明加工余量数值，带斜度的加工余量，可用分数表示，分子表示薄处的余量，分母表示厚处的余量。加工余量的轮廓线被其它工艺符号（如砂芯）遮住时，则不必画出，如不画出不足以表明情况时，则画为红色虚线。2．绘制拔模斜度1）拔模斜度大小，可按教材国标选用；2）拔模斜度用红色线画出，用角度数或毫米数表示其大小。课程设计时，均为大批量生产，一律采用金属模样，故一律用角度表示；3）加工面上的斜度，将加工余量的红轮廓线画斜即可。3．标注浇注位置和分型面1）铸型的分型面用红色线表示，并用红色写出“上、中、下”字样表示浇注位置。在标注“上、中、下”时，字不必倒写；2）分型线只要在一个主视图上画出即可如果分模面与分型面重合（大多是这种情况），只要在分型线的头用红色画“∠”即可；3）曲面分型时（上、下型接触面为非平面）需用红色线绘出分型线和砂垛，在有关投影上标出曲面分型线与砂垛的尺寸（包括过渡圆角），下型砂垛有间隙时，应标出并注明尺寸；4）如分型面上有芯头时，分型线符号应留出芯头长度，标在芯头长度外15－30毫米处。4．绘出芯子形状、分块线（包括分芯负数）芯头间隙、压紧环、防压环、集砂槽及有关尺寸1）砂芯轮廓均用兰色线条表示，不同的砂芯用不同的符号。同一砂芯在不同的视图上，均采用同一符号。砂芯必须按砂芯次序编号，如NO1、NO2等；2）工艺图上凡有轮廓线外（不论是零件图上的黑线或加工余量的红色轮廓线），均不必再画砂芯的轮廓5线，（在黑线或加工余量的红色轮廓线内打叉）只画出芯头轮廓线即可。如果砂芯所形成的空腔在零件图上为虚线时，亦不必表示轮廓的蓝色虚线，只要画出可见的芯头部分即可；3）两个砂芯相接处用双蓝色表示出间隙，并用兰线注明其尺寸线与数值。芯撑用红色线表示，特殊结构的芯撑写出“芯撑”字样；4）因芯头斜度等而使芯头投影出两条轮廓线时，砂芯符号只沿最外轮廓线绘制；5）芯头斜度、间隙、压紧环、防压环，集砂槽等均用兰线绘制，并标出有关尺寸。当压紧环防压环，集砂槽等尺寸大小不易标注时，可在图纸空白处用黑色线画出独立的局部放大图，并注明尺寸或用箭头注明引用标准。6）芯头结构、尺寸、形状等见教科书。5．计算除浇冒口系统以后，在工艺图上用红线绘制出浇注系统、冒口的结构形状，各部尺寸及有关结构（如过滤网等）。1）浇注系统的计算，在一般情况下，首先求出内浇口的截面积F内，然后再按比例求出横浇口面积∑F横和直浇口面积F直。无论是通过计算或是查表所决定的浇注系统尺寸，很可能偏大或偏小，因此对结果应作一定的分析和比较，取其最为合理的数据，并应校核铁水上升速度和最小压头；2）确定冒口尺寸时，要用两种以上的计算方法，将其结果进行比较；3）工艺图上的浇冒口系统，用红线按比例绘制，并标出必要的尺寸，使其具有直观性。浇注系统各单元的截面用红线在工艺图上的空白处画出并标注出必要的尺寸。当浇注系统较复杂时，亦可把它移出，单独画在工艺图空白处。出气冒口和补缩冒口有多个时，亦须分别进行编号，表明尺寸；4）浇冒口系统被零件或其它符号遮住的部分可用红虚线表示；一般情况下不用虚线表示；5）工艺图上可不画浇口杯（但在铸件装配图上必须画出）。直浇口可中断画出。一型多铸而对于直浇口、横浇口完全对称时，应画出完整的结构图。当视图不允许画出完整的浇注系统时，可在图纸的适当空白处单独示意；6）确定铸件收缩率。如果铸件各个方向上缩放尺寸不同时，应分别标出；若所有方向均放同一收缩尺，则不必在图上分别标注，只要在技术条件中用文字说明即可；7）校核砂箱尺寸和所选造型机开始在分析确定工艺方案时，已初步选定的造型机型号，进行了初步平面布置，核定了砂箱的主要尺寸，但这是很不细致的，现在，工艺设计后，各方面尺寸就可以精确的计算出来，如浇冒口布置，尺寸大小，芯头尺寸等都已确定，这时应该再次校核所选造型机砂箱尺寸是否符合要求。其校核办法是：根据工艺图的外轮廓（浇冒口系统和芯头在内），留出必要的吃砂量（吃砂量确定见教材），方可确定砂箱内尺寸，然后根据砂箱的结构形式决定其外尺寸，通用砂箱规格尺寸系列见教材或手册。除校核砂箱内尺寸外，还应根据分型面校核模样高度，检查模样高度（上半模或下半模）是否超过6造型机允许的起模行程范围。§3.3模板设计―――绘制模板装配图§3.3.1模板设计由指导教师根据具体情况制定设计上模板或下模板（或双面模板）装配图。§3.3.2模板装配图按按机械制图规定，用铅笔绘制。模板一般是用来形成铸件外轮廓的，因此应根据上面所确定的工艺方案与工艺图的外形尺寸，及造型机所决定的模版版面进行设计。§3.3.3模板装配图上应包括：模底板、模样（包括浇冒口、出气孔模样），模样的定位与固定装置，砂箱定位装置，模板在造型机上的紧固装置以及起吊装置等。§3.3.4模板设计步骤与内容1．模板类型、结构的选择根据铸件特点，铸造工艺图和所选定的造型机型号规格，确定选用双面型板，还是单面型板；是整铸模版还是装配模板，模底板是采用坐标的还是应用模板框快换的；是普通震压模板还是高压造型模板。各种造型机型号规格应依据铸造设备资料确定，模板类型结构的选择见教材与手册。2．模底板的设计1）模底板材料的选择。按模样的结构特点和使用方法选用，见教材与手册；2）模底板结构尺寸的确定。包括模底板的平面尺寸，外廓尺寸，高壁厚和加强筋的布置，筋厚与筋高等，见教材与手册；3）模底板与砂箱的定位根据造型机的型号和所用的砂箱尺寸选用，使模板定位销之间距与砂箱上销套孔中心距离相等。两定位销，一为定位，一为定向，因在结构上有所区别，长