端盖铸造基本工艺设计.doc

湖南科技大学

课 程 设 计

课程设计名称： 端盖锻造工艺设计
学 生 姓 名：
学 院：
专业及班级：
学 号：
指引教师：

年 7 月 7 日
锻造工艺课程设计任务书
一、任务与规定
1．完毕产品零件图、铸件锻造工艺图各一张，锻造工艺图需要三维建模(完毕3D图)。
2．完毕芯盒装配图一张。
3．完毕铸型装配图一张。
4. 编写设计阐明书一份(15～20页)，并将任务书及任务图放置首页。
二、设计内容为2周
1. 绘制产品零件图、锻造工艺图及工艺图3D图(2天)。
2. 锻造工艺方案设计：拟定浇注位置及分型面，拟定加工余量、起模斜度、锻造圆角、收缩率，拟定型芯、芯头间隙尺寸。(1天)。
3. 绘制芯盒装配图(1天)。
4. 绘制铸型装配图、即合箱图(涉及流道计算共2天)。
5. 编制设计阐明书(4天)。
三、重要参照资料
1. 张亮峰主编，材料成形技术基本[M]，高等教诲出版社，.
2. 丁根宝主编， 锻造工艺学 上册 [M] ，机械工业出版社，1985.
3. 锻造手册编委会，锻造手册：第五卷[M] ，机械工业出版社，1996.
4. 沈其文主编，材料成形工艺基本(第三版)[M]，华中科技大学出版社，.
摘要
本设计是端盖锻造工艺设计。端盖材料为QT400-15，构造简朴，无复杂型腔。依照端盖零件图进行锻造工艺性分析，选取分型面，拟定浇注位置、造型、造芯办法、锻造工艺参数并进行浇注系统、冒口和型芯设计。在拟定锻造工艺基本上，设计模样、芯盒和砂箱，并运用CAD、Pro/E等设计软件绘制端盖零件图、芯盒装配图。

核心词：锻造；端盖；型芯

ABSTRACT
This design is about the casting process of end cap. The material of end cap is QT400-15. The end cap without complex cavity owns simple structures. Select the right parting line，pouring position，modeling method ,core making method，parameters of casting by analyzing the part drawing，then design gating system，riser，core. After the design of casting process，accomplish the part drawing of end cap and assembly drawing of core box with the aid of design software such as CAD and Pro/E.

Keywords：Cast；End cap；Core

目 录
第一章 零件工艺性分析 1
1.1 零件分析 1
1.2 锻造工艺性分析 1
第二章 锻造合金和造型材料选取 2
2.1 锻造合金选用 2
2.2 造型和造芯材料 2
第三章 浇注位置及分型面拟定 3
第四章 锻造工艺参数设计 5
4.1 加工余量选取 5
4.2 铸件孔与否铸出拟定 5
4.3 起模斜度拟定 6
4.4 锻造圆角拟定 6
4.5 锻造收缩率拟定 7
第五章 造型办法设计 8
第六章 浇注系统和冒口设计 10
6.1 浇注系统选取 10
6.2 冒口选取 11
第七章 装配图设计 13
7.1 铸型装配图 13
7.2 芯盒装配图 13
第八章 总结 14
参照文献 15

第一章 零件工艺性分析
1.1 零件分析
轴承端盖起轴向固定作用，同步防尘密封，避免污染。
1.2 锻造工艺性分析
零件构造锻造工艺性是指零件构造应符合锻造生产规定，易于保证铸件品质，简化锻造工艺和减少成本。分析时应考虑如下几种方面：铸件应有适当壁厚，铸件壁厚太薄易产生浇局限性、冷隔等缺陷；铸件构造不应导致严重收缩受阻，壁连接处和转角处应采用逐渐过渡形式，即锻造圆角，它既可以使转角处不产生脆弱面，又可以减少应力集中；铸件内壁应薄于外壁；壁厚力求均匀，减少肥厚某些，防止形成热节。该端盖底面较大，轴向高度较小，壁连接处壁厚较大。Φ80孔质量规定较高，阶梯孔较大，用型芯铸出，6个Φ15小孔可以不铸出。

第二章 锻造合金和造型材料选取
2.1 锻造合金选用
端盖起轴向固定作用，同步防尘密封，避免污染，锻造合金材料为球墨铸铁
QT400-15，质量估算为22.8kg。
2.2 造型和造芯材料
本次课程设计铸件是大批量生产，故造型办法采用机器造型，其具备生产效率高、铸件尺寸精度高、表面质量好、加工余量小、生产总成本低和铸件质量稳定等特点。
造型办法可选用砂箱造型，两箱造型，其操作以便。造型材料选取湿型砂。湿型砂是以膨润土作粘结剂一种不经烘干型砂，合用于中小型铸件大批量生产。湿型砂重要性能指标：水分质量分数4.5%~5.5%，湿压强度60kPa~150kPa，紧实率40%~50%，破碎指数65%~75%。用于球墨铸铁湿型砂配比和性能：旧砂质量分数93%~95%，新砂加入量3%~5%，膨润土1.0%~1.5%，煤粉0.3%~0.5%，含水量4.6%~5.3%，紧实率34%~45%。
造芯办法可采用芯盒造芯，机器制芯，芯盒材料选用灰铸铁。
第三章 浇注位置及分型面拟定
零件尺寸如图3.1所示，零件中心是阶梯孔，零件底端大，顶端小，轴向高度小，径向长度大。选取浇注位置时应考虑如下原则：质量规定高加工面、工作面或大平面应当朝下或处在侧面或斜面位置；为防止铸件薄壁某些产生浇局限性或冷隔等缺陷，应将面积较大薄壁某些置于铸型下部或使其处在垂直或倾斜位置。选取分型面时应考虑如下原则：分型面应尽量选取在铸件最大截面处，并尽量使逐渐地大某些或所有置于同一砂箱内，或使加工面和加工基准面在同一砂箱中，以便于造型，保证铸件精度、型芯安放和检查及合箱操作；尽量减少分型面数量；分型面选取应尽量减少型芯和活块数量，以便简化制模、造型和合箱等工序；分型面选取不适当使型腔过深；分型面选取应考虑铸件不加工面尽量避免有披缝。分型面位置选取有两种方案，分别如图3.2和图3.3所示。对于方案二，分型面不在截面最大处，会使型腔过深，并且容易产生披缝。方案一，最大截面处为分型面，直径为180孔朝下，利于型芯放置稳定；上下模均有斜度，利于取模。综合分析，方案一更为合理。

图3.1 零件尺寸

图3.2 方案一

图3.3 方案二
第四章 锻造工艺参数设计
拟定锻造工艺参数必要以零件尺寸为根据，零件详细尺寸如图3.1所示。
4.1 加工余量选取
该端盖为成批、大量生产，可采用机器造型及造芯。由《材料成形技术基本》P54 表1.11查得尺寸公差级别CT应为8~12级，选10级，加工余量级别RMA应为E~G，选取F。端盖最大尺寸为320mm，查《材料成形技术基本》P56 表1.13，并依照加工余量中“顶面（相对于浇注位置）加工余量级别应比底、侧面加工余量级别降一级选用”规定得，顶面加工余量取3.5mm，底面和侧面加工余量取2.5mm。
结论：顶面加工余量取3.5mm，底面和侧面加工余量取2.5mm。加工余量
如图4.1所示。

图4.1 加工余量
4.2 铸件孔与否铸出拟定
由于该铸件材料是QT400-15钢，大量生产，最小孔径15mm，由《锻造工艺及工装设计》表2-11查得铸件最小铸出孔直径是35mm~40mm，则该孔不需要铸出。
结论：该孔径为15mm孔不需要铸出。
4.3 起模斜度拟定
依照《材料成形技术基本》中规定，该铸件选用增长铸件厚度起模斜度形式，如图4.2所示。

图4.2 起模斜度
该铸件模具是金属模，由《新编锻造技术数据手册》查得砂型锻造时模样外表面起模斜度查得外表面起模斜度α=1°10´，a=0.8mm。
结论：α=1°10´，a=0.8mm。
4.4 锻造圆角拟定
如图所示，1~4、6、7处均有尖角，考虑到起模及避免剩余两壁渡某些浇局限性，以上这些某些需要铸出圆角，查《锻造工艺及工装手册》得知锻造圆角可选为内壁圆角R4，外壁圆角R2。

图4.3 尖角所在位置
4.5 锻造收缩率拟定
该铸件材料为球墨铸铁，由《锻造技术数据手册》P755知球墨铸铁锻造收缩率为0.83%~1.25%，该铸件可以选1%，则制造尺寸放大一种线收缩率。
结论：锻造收缩率1%。
综上所述考虑到铸件加工余量、收缩量、拔模斜度、锻造圆角、工艺补正量后铸件尺寸如图4.4所示。

图4.4 铸件尺寸
第五章 造型办法设计
要拟定造型办法必要依照铸件外形来选取分型面和型芯形状。铸件外形如图5.1所示。

图5.1 铸件外形
由上图可看出，该铸件构造简朴，如前所述分型面选在直径320处，模样需要设计出定位销，模样如图5.2所示。

图5.2 模样3D图
端盖阶梯孔采用外型芯来成型，型芯垂直放置，型芯尺寸如图5.3所示。

图 5.3 型芯尺寸
型芯需要埋入透气绳，透气绳直径可以选用Φ8，材质普通为塑料制品。
该铸件孔直径为Φ73mm~Φ182mm，可以用到水平型芯及芯头，查阅《新编锻造技术数据手册》P765知，对于Φ73mm垂直上芯头长度h1=30~35mm，S=0.3，S2=0.5，α1=8°；对于垂直下芯头长度h=35~40mm，S=1，α=6°。S1可以按(1.5~2)S计算。
结论：下芯头h=40，S=1，a=3，α=6°；上芯头h1=30，S=0.3，S2=0.5，α1=8°，S1=0.6。
端盖大批量生产，芯盒材料应选用灰铸铁。灰铸铁芯盒机械强度和硬度高、耐磨性好、尺寸精度高，合用于成批和大量生产。芯盒开模图如图5.4所示。

图5.4 芯盒开模图
第六章 浇注系统和冒口设计
6.1 浇注系统选取
因该铸件质量约为22.8kg、高度不高和形状简朴，则选用直浇口式浇注系统。浇口杯选用漏斗形浇口杯，参数如图6.1所示。

图6.1 浇口杯
直浇道参数如图6.2所示。

图6.2 直浇道
内浇道数量为两个，对称布置，其参数如图6.3所示。

图6.3 内浇道
橫浇道参数如图6.4所示。

图6.4 橫浇道
浇注系统3D图如图6.5所示。

图6.5 浇注系统
6.2 冒口选取
冒口应设立在铸件热节圆直径dy较大部位，该端盖顶部适合安放明冒口，冒口参数如图6.6所示。

图6.6 冒口
第七章 装配图设计
7.1 铸型装配图
铸型装配图如图7.1所示。

图7.1 铸型装配图
7.2 芯盒装配图
芯盒装配图如图7.2所示。

图7.2 芯盒装配图
第八章 总结
本次课程设计涉及到了分型面、浇注位置拟定，造型材料、锻造工艺参数选取，浇注系统、金属模设计，以及运用绘图软件绘制零件图和装配图。端盖锻造工艺参数拟定需要查阅锻造数据手册，在查阅手册过程中，我理解到了较为更广泛锻造工艺知识，同步也加强了对《材料成形技术基本》知识点理解和运用。在课程设计过程中，需要综合运用机械制图、三维绘图等多方面知识，巩固了对学习过知识掌握，为之后学习积累了一定经验。但在本次设计过程中依然存在一定局限性，对以往学习内容遗忘限度较大，在此后学习过程中一定会勤于总结，加强实践，更加牢固掌握专业知识。
参照文献
[1] 张亮峰.材料成形技术基本[M].北京:高等教诲出版社,.6.
[2] 温平.新编锻造技术数据手册[M].北京:机械工业出版社,.5
[3] 杜西灵,杜磊.锻造技术与应用案例[M].北京:机械工业出版社,.3
[4] 李晨希.锻造工艺及工装设计[M].北京:化学工业出版社,.8