热加工工艺设计指导书(铸锻部分).doc
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第1部分 砂型铸造工艺设计
用文字、表格及图样说明铸造工艺的要求、方法、工艺规范,以及所用材料和规格的技术文件,称为铸造工艺规程。它是直接指导生产的技术文件,也是技术推备、生产管理和制定进度计划的依据。
一、 铸造工艺规程设计的内容和步骤
由于铸件的生产任务、技术要求和生产条件的不同,铸造工艺规程设计的内容和需要的技术文件也不同。对于不太重要的单件小批量生产的铸件,工艺设计比较简单,如只确定铸件在铸型中的浇注位置、铸型分型面、浇冒口系统等方案,仅绘制铸造工艺图和填写工艺卡片,即可投人生产;对于技术要求较高的重要铸件和大批量生产的铸件,还要对模样、模板、芯盒、砂箱等各种工艺装备进行设计,还需要绘制铸件图、铸型装配图及模样、模板、芯盒、砂箱、下芯夹具、检验量具等工艺装备图等,无论在那种情况下,铸造工艺图是铸造工艺规程设计的核心。本次设计以单件小批生产铸件为对象,故设计的基本内容是按要求绘制铸造工艺图。
绘制铸造工艺图的步骤一般是:
选择和确定造型方案:包括确定铸件的浇注位置和铸型分型面(包括模样的分模面),以及选择确定砂型种类和造型方法。
确定工艺参数:包括机械加工余量、铸造斜度、铸造收缩率、型芯设计等工艺参数。
对浇注系统初步设计。
绘制铸造工艺图。
本指导书对造型方案的确定是在学完《工程材料及成型技术基础》课程相关内容之后的简要总结,这里着重介绍工艺参数的选择。更丰富、详实的内容可参阅《铸工工艺学》、《铸造工艺学》、《机械加工工艺设计手册》等书籍。
二、 造型方案的确定
造型方案的确定包括浇注位置的确定、分型面的确定和造型方法的确定
1. 浇注位置的确定
挠注位置是浇泞时铸件在铸型中所处的位置。确定浇注位置应遵循“三下一上”的原则,重要工作面和重要面应朝下或置于侧壁,宽大平面朝下;薄壁面朝下;厚壁朝上。
2. 分型面的确定
分型面是铸型上下箱的结合面。确定分型面首先应保证便于起模,尽可能使铸件全部或主要部分置于同一砂箱中:尽可能使分型面为一平面;尽量减少分型面。
3. 造型方法和造型材料的确定
当浇注位置和分型面确定后,然后根据铸件的形状、生产类型、技术要求、合金种类选择合适的造型方法。因为本次设计属于单件小批量生产,应从手工造型中选取。对形状复杂的铸件,应灵活应用型芯和活块。造型材料是指型砂种类和摸样材料,单件小批量生产条件下,应选择湿型和木模。
在分析造型方案时,浇注位置、分型面确定和造型方法是综合考虑的,它们之间相互关联、互相影响,应该根据生产条件选择既能够较好地保证铸件质量、又能够方便生产操作的最佳方案。
三、 工艺参数的确定
1. 砂型铸造小孔、凹档、凸台的简化以及最小铸造壁厚
铸件上过小的孔、凹档、凸台等一般不宜铸出,留待加工反而更经济。
(1) 铸造孔的最小尺寸
建议灰铸铁的最小铸孔为:单件生产时30~50mm,成批生产时15~30mm,大量生产时12~15mm。建议铸纲件的最小铸孔为:单件生产时60mm,成批生产时30~50mm,大量生产时20~40mm。
图1-1铸件上凹档、凸台的简化(2) 凹档、凸台的简化
图1-1铸件上凹档、凸台的简化
如果铸件上有如图1-1所示的凹档和凸台,且凹档和凸台上的表面为加工表面,当t≤10mm,b≤20mm时,不予铸出;如果是非加工表面,一般应该铸出。
(3) 铸件的最小壁厚
铸件最小壁厚见教材P168表7-5,如果铸件壁厚小于表中数值应该修改铸件结构或加加工余量进行弥补。
2. 机械加工余量的确定
铸件上的机械加工余量是铸件上要用机械加工的方法切去的金属层厚度。加工余量不足,会使铸件因加工表面上残存黑皮和表层缺陷而报废;加工余量太大,会增加机械加工的工作量,且浪费金属材料,从而增加了生产成本,有时还会因截面变厚,热节变大,使铸件晶粒粗大,力学性能降低。
铸件的机械加工余量可以用查表的方法确定。铸件切削加工余量等级常常和铸件尺寸公差等级配套确定。铸件尺寸公差的代号用字母CT表示。尺寸公差等级分为16级。单件和小批量生产的铸件尺寸公差等级见表1-1。铸件切削加工余量的代号用字母MA表示。切削加工余量等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9个等级。单件和小批量生产的铸件加工余量等级按表l-2选取。当铸件尺寸公差等级和加工余量等级确定后,铸件的加工余量数值可根据基本尺寸的范围由表中查出。表中的基本尺寸,是指有加工要求的表面上最大基本尺寸和该表而距它的加工基准间尺寸中较大的尺寸。
在查表l-2时,应注意国标中的以下两项规定:
砂型铸造铸件的顶面(相对于浇注位置面言)的加工余量等级,比底面、侧面的加工 表1-1 单件和小批量生产的铸件尺寸公差等级配套使用的加工余量等级(摘自
表1-1 单件和小批量生产的铸件尺寸公
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