大学生铸造工艺设计大赛作品c推进器.docx
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1、“永冠杯”第六届中国大学生铸造工艺设计大赛参赛作品铸件名称:C推进器自编代码:ACGWLY方案编号:目录摘 要2 1 零件的工艺性分析2 2 铸造工艺方案确定42.1铸型种类与造型及制芯方法的选择.4 2.1.1铸型种类及造型方法的选择4 2.1.2制芯方法的选择.42.2分型面及浇注位置的确定.42.3铸造工艺参数.5 2.3.1铸件最小铸出壁厚.5 2.3.2铸件最小铸出孔 .5 2.3.3铸件尺寸公差及加工余量.5 2.3.4铸件收缩率.5 2.3.5起模斜度与分型负数.6 2.4砂箱尺寸.63 砂芯的设计74 浇注系统设计.8 4.1直浇道的确定.9 4.2集渣包的设计9 4.3内浇道
2、的确定 105 冒口设计116 铸造过程数值模拟.126.1网格划分结果 . 126.2 Procast数值模拟 . 137结论.15参考文献.16摘 要铸件C-推进器材质为铝合金,铸件质量约1460kg,为大型铸铁件。铸件外形尺寸为1100mm860mm450mm,主要壁厚为200mm,最小壁厚35mm。铸件采用手工砂型造型,设计中首先对铸件进行了工艺性改造,从而在不影响零件主要结构及使用的情况下,既有利于提高铸件整体强度,又较大程度的简化了工艺设计难度。采用中间偏底部浇注系统。分型面选在铸件最大断面处且接近主要加工面,浇注位置选在铸件分型面侧面。由于铸件厚大、结构相对简单,直浇道下方接集渣
3、包再转接内浇口。砂芯下方采用合并式芯头,砂芯中部采用组合型结构,通过垂直芯头进行定位及固定。铸件沿长度方向一边浇注、另一边采用边冒口补缩,以防止在凝固阶段形成缩孔。铸件工艺出品率约为70%。设计过程采用三维造型软件Pro/E绘制出零件的三维图,然后在Procast软件中完成网格划分并模拟浇注和凝固过程,观察模拟结果,验证工艺方案的合理性。通过对结果的分析模拟,最终铸造工艺可获得质量良好的铸件,避免了缩孔、缩松等缺陷,符合零件的使用要求。1. 零件铸造工艺性分析本铸件是一个厚度较大的大型铸铁件,材料为普通铸铁,铸件质量约为1460kg。铸件外形尺寸为1100mm860mm450mm,主要壁厚20
4、0mm,最小壁厚35mm。铸件主体为厚大的平板,机座支撑部分壁腔深且内有相互连通的盲孔。铸件的三维造型如图1-1所示。 一个关键的问题是:按照所提供的零件图,四个外围支撑体与中心支撑体之间连接为一段中空的圆管,给铸造工艺设计及铸造生产过程带来极大的困难,因此需对铸件进行工艺性改造。解决办法是在连接管与底板间补充一个加强筋板,这样不仅强化了支撑体之间的连接,同时也极大地降低了铸造工艺设计的难度。工艺改造后的零件与原零件对比图如图1-2所示。图1-1 机座零件三维图图1-2 工艺改造后的零件与原零件对比图图1-3 机座零件图及铸件图对比铸件主要加工面上有大量螺纹孔,为了便于机械加工、减少砂芯数量,
5、故将直径小于40的圆孔不予铸出1。另外,铸件四角分布四个孔,若安放砂芯必然对铸件自由收缩及冷却过程形成较大的影响,进而影响铸件内在质量,而机械加工非常方便,况且该孔及所在平面也都是机械加工表面,具有较高的机械精度要求,工艺设计中也未铸出。该铸铁件尺寸比较大,铸件主体部分壁厚较大,且包含主要加工面,浇注时很容易产生缩孔、缩松等缺陷。为了保证铸件质量,充分利用铸铁件石墨化膨胀的自补缩作用,保证铸件的尺寸精度和表面质量,造型材料及方法宜选择使铸型强度较高的方案:如普通砂型铸造,最好采用机器造型;手工造型最好采用呋喃树脂砂造型;砂芯可采用树脂砂制芯。 根据铸件主要加工面和大平面朝下的原则,工艺设计时,
6、厚大的平板部分位于砂箱的底部,这样可以保证铸件主要加工面附近的内在质量。2. 铸造工艺方案的确定在考虑了铸造合金的种类、零件的结构及技术要求等因素后,设计了多种工艺方案。经过Pro/E造型,将三维模型导入Procast,进行网格化分及数值模拟后,确定出最优的铸造工艺方案。应用Procast进行模拟分析的流程如下图所示:设计并改善铸件及浇注系统、补缩系统的几何模型将三维立体铸件模型导入Procast进行铸件浇注过程模拟分析判断设计是否合理符合要求确定工艺方案是否图1-4 铸造工艺设计及Procast模拟流程2.1铸型种类与造型及制芯方法的选择 2.1.1铸型种类及造型方法选择针对这种大型铸铁件,
7、为充分利用铸铁件石墨化膨胀时的自补缩作用,若采用砂型铸造,最好机器造型保证铸型强度;也可选用强度较高的树脂砂型或水玻璃砂型、干型等2。本设计采用树脂砂手工造型,用呋喃树脂做型砂粘结剂。 2.1.2制芯方法的选择采用树脂砂制芯,浸刷特制易清理涂料并烘干。2.2分型面及浇注位置的确定铸件分型面及浇注位置的选择是铸造工艺设计中的重要环节,关系到铸件的内在、外在质量及铸件的尺寸精度等。根据重要加工表面朝下的原则,分型面及浇注位置设置如图2-1所示,铸件凸起部分壁较薄易于冷却,便于实现顺序凝固,同时这样利于安放砂芯。浇注系统采用封闭式(以防止气体吸入),不设横浇道,铁水通过集渣包后由内浇口从铸件中间偏下
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