脚踏铸造工艺设计.docx

脚踏铸造工艺设计初选铸件形状为自行车脚踏板1脚踏的铸造工艺1.1脚踏的材质脚踏的材质为HTl50铸造HT150这种材质的铸造性能较好，熔点较低，实际流动性较好，易氧化,铸造缩水率约0.8%1.0%,凝固收缩约1%,浇注温度约14001450。1. 2脚踏的结构特点及技术要求1.3 铸造方法的选择该零件结构简单，选用砂型铸造。砂型铸造的优势有：（1）砂型铸造成本低；（2）砂型铸造生产灵活，既适用于单件小批量生产，又适用于大批量生产;（3）砂型铸造可以用于生产大型铸件。选用湿型，湿型比较简单，经济。1.4 .1型砂、芯砂类型的选择选用自硬树脂砂造芯。自硬树脂砂的优势有：（1）树脂砂与粘土砂相比铸件尺寸精度高，表面粗糙度低，可以显著减低铸件废品率；（2）自硬树脂砂能常温自硬成型，节能节材；（3）芯砂在可使用时间内流动性好，能在较小紧实力的作用下，较好地充填形状复杂的型、芯各个部位，减轻工人的劳动强度；（4）芯砂的溃散性好，铸件落砂、清理容易。1.3.2造型、制芯方法的选择（1）选用手工造型此零件采用两箱手工造型，造型时先将上砂型舂好，然后翻箱，舂实下砂型。这种工艺适用范围广，操作简便，不需要复杂的设备、生产灵活，因而适合于各种生产批量的铸件。（2）选用热芯盒制芯采用应用广泛的热芯盒制芯方法，该制芯方法是通过机器吹砂的方式在芯盒中形成一定壁厚的砂芯，制芯过程机械化，生产效率高，可以降低工人的劳动强度，制芯周期短，砂芯质量好，可以保证铸件的成形质量。2.铸造工艺方案设计2.1 浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置，浇注位置是根据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特性、铸造方法以及生产条件决定的。正确的浇注位置应能保证获得健全的铸件结构，同时使得造型、下芯、清理方便。同时，确定浇注位置在很大程度上着眼于控制铸件的凝固。确定浇注位置的基本原则如下：（1）浇注位置应有利于所确定的凝固顺序，铸件厚实部位一般应置于浇注位置上方，以利于设置冒口补缩；（2）铸件的重要部位应尽量置于下部；（3）重要加工面应朝下或呈直立状态，朝下的表面或侧立表面通常比较光洁，出现缺陷的可能性小；（4）铸件的大平面朝下或者成侧立面，避免夹砂、结疤缺陷；（5）对具有薄壁部分的铸件，应把薄壁部分放在内浇道以下或置于铸型的下部,以免出现浇不足、冷隔等缺陷；（6）便于下芯、合型及检验；（7）应使合型位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致。铸件采用水平摆放，有利于降低浇注系统和冒口的设置难度，并且方便下芯，同时也有利于铸件的顺序凝固，所以本设计采用铸件水平摆放的浇注方案。铸件的浇注位置及分型面2.2分型面的确定分型面是指两半铸型相互接触的表面。合理的选择分型面，对于简化铸造工艺、生产效率等有着直接关联，并且能够提高铸件良品率。分型面的选择应尽量与浇注位置一致，应选择平面，使得铸造工艺简便，保证铸件质量，且尽可能减少铸件的分型面数目。本设计选择的分型面如上图所示，其优点有：（1）下芯较为容易，降低工人劳动强度；（2）铸件最大截面在分型面上，造型、下芯方便；（3）浇注系统和冒口的设置较为方便；（4）分型面与浇注位置一致，方便浇注系统的设计。2.3铸件机械加工初基准的选择铸件在机械加工时，作为首次装夹、定位用的基准面称为机加工初基准面。如果铸件机加工基准选择不当或初基准本身尺寸精度低，表面不平整，将使铸件装夹、定位困难。选择初基准时应注意以下问题:（1）应尽量选择铸件非加工面为初基准面；（2）应选择加工余量最小或尺寸公差最小的表面为初基准面；（3）应选择铸件尺寸最稳定的表面为加工初基准面，尽量选择由砂型成形的表面；（4）尽可能在一次装夹中加工出多个表面。由零件图中部分表面有粗糙度的要求来判定该面需要机械加工，从整体上看我们可以选择下图中红色所指的平面作为铸件的机加工基准面。3铸造工艺设计3.5起模斜度当铸件没有结构斜度时，为了保证铸件的顺利起模，有必要在铸件上设置起模斜度，以免损坏砂型或砂芯。起模斜度可采取增加铸件壁厚、增减铸件壁厚或减少铸件壁厚的方式来形成。在铸件上加起模斜度，原则上不应超出铸件的壁厚公差要求，并且同一铸件上，上、下两个模样的起模斜度应取在分型面上的同一点。本设计采用增加铸件壁厚的方法来设置起模斜度。本次设计选用的是铝合金制模样，查铸造手册第5卷铸造工艺（第2增加铸件壁厚的示意图版）表3-70,得该铸件外表面的起模斜度为内表面的起模斜度为起模斜度取法示意图4砂芯设计砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分，有时也用砂芯.4.1砂芯的设置砂型应满足的要求：砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位置应符合铸件要求,具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时排出型外,铸件收缩时阻力小且容易清砂。砂芯设置的基本原则有：（1）为了减少制造工时，降低铸件成本和提高其尺寸精度，对于不太复杂的铸件，应尽量减少砂芯数量；（2）复杂的大砂芯、细而很长的砂芯可分为几个小而简单的砂芯；（3）保证铸件内腔尺寸精度以及铸件壁厚均匀；（4）填砂面应宽敞，烘干支撑面是平面；（5）砂芯形状适应造型、制芯方法。除了上述原则外，还应使每块砂芯有足够的断面，保证有一定的强度和刚度,并能顺利排出砂芯中的气体；使芯盒结构简单，便于制造和使用。本体零件中部圆桶采用整体砂芯水平放放置4 .2砂芯的校核计算1）砂芯所受的重力：G=BIg=2）砂芯所受的浮力：F=PgV=3）计算下芯头所受的最大压力：下芯头所受的压力等于重力：P=G=4）计算芯头所需的承压面积：1.4×PUAC2下=609/»/»ObC下芯头的面积为：S下=nR2=S下A下所以1#砂芯的芯头尺寸合格。5 .浇注系统的设计5.1 浇注系统的选择铸件材料为ZG-230,选用开放式浇注系统。按内浇道在铸件上的位置浇注系统可分为：顶注式、底注式、中间注入式和阶梯式浇注系统。其中中间注入式浇注系统适用于壁厚较均匀、高度不太大的中小型铸件，此次零件壁厚较均匀，为便于分型和拔模，故选用中间注入式浇注系统。5.2 浇注系统引入位置的确定浇注系统的引入位置影响到浇注系统结构类型的确定，同时对液态金属的充型方式、铸型温度分布、铸件质量影响很大，因此在浇注系统设计中，对于内浇道的引入位置，要给予充分考虑。对于结构相对复杂的中型铸钢件,其进液方式以中注优先,原则是尽可能地简化浇注系统及造型工艺。5.3 浇注系统结构尺寸的确定5.3.1浇注系统最小断面积计算：根据截面比设计法，内浇道截面面积计算公式为：4n=一心L0.0443勿入瓦（5-1）式中：Amin一直浇道截面积；G金属液总重量；一浇注时间；，一金属液密度；U一流量损耗系数；Hp一平均静压头高度；G=2900kg,t=40s,U=0.33,Hp=84.3775cm即该铸件浇注系统中最小的横截面积为cm2O我们取cm2O则A内=cm2A横二cm2A直二cm25 .3.2浇注系统各截面尺寸和形状的确定直浇道形状和尺寸的确定采用圆锥形直浇道，根据计算得出的结果，当采用一个直浇道时，直浇道的半直浇道尺寸图横浇道形状和尺寸的确定横浇道的总横截面积为m2,如下图所示，横浇道的尺寸为：a=mm；b=横浇道的尺寸内浇道形状和尺寸的确定内浇道的总横截面积为m2有6个内浇道，故a=mm；b=mm；C=mm.6 .冒口设计冒口位置的选择有以下五种：（1）冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁；（2）冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。对低处的热节增设补贴或使用冷铁造成补缩的有利条件；（3）冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防止该处组织粗大从而降低铸件的强度；（4）冒口位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸件的收缩阻碍，以防引起裂纹；（5）尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件部位。根据以上原则，我们把冒口设置在铸件大平板顶处，由于铸件高度不高，采用明冒口中的顶冒口，圆锥形，由铸件顶面向上扩大8。，冒口尺寸有：冒口根部直径D=（1.22）d,冒口高度H>D为了保证冒口中的金属液可以满足铸件需要补缩部位的金属液量，我们需要验证冒口中的金属液量是否大于铸件某部位需要补缩的液量。因此，设计中采用补缩液量法对该铸件明冒口进行校核，冒口中需储存的补缩液量按下式计算：G0=1.6×Gc×£式中：GO冒口中需储存的补缩液量；Gc冒口补缩区内对应于原型腔体积和浇注后型腔扩大体积之和的铸件重量;£一金属液的体收缩率机械设计理论机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流，需要解决下列问题：（1）所设计的这个产品是否真正为人们所需要？（2）此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？（3）生产这种产品是否经济？