行星架鑄造工藝設(shè)計(jì)

行星架鑄造工藝設(shè)計(jì),行星,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 行星架鑄造工藝設(shè)計(jì)答辯人：魏榮攀指導(dǎo)教師：李俊剛教授小組成員：劉宇昕陳淦丹楊周躍1 摘要本文對(duì)ZG35CrMo材質(zhì)行星架零件進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，在分析零件結(jié)構(gòu)及材料特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行零件的鑄造工藝設(shè)計(jì)，選定了造型、造芯方法，確定了分型面及澆注位置，設(shè)計(jì)了澆注系統(tǒng)、鑄造工藝設(shè)備。在采用三維設(shè)計(jì)軟件Creo平臺(tái)上繪制鑄件、砂型、砂芯、裝配、等實(shí)體圖，又采用華鑄CAE軟件對(duì)充型過(guò)程進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行鑄造工藝優(yōu)化，以獲得最優(yōu)工藝方案，最終得出零件的鑄造工藝設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：行星架；鑄造工藝設(shè)計(jì)；ZG35CrMo；2 設(shè)計(jì)方案技術(shù)要求：（1）鑄造尺寸公差和加工余量按照GB/T6414-2007鑄件尺寸公差和機(jī)械加工余量的要求執(zhí)行；（2）鑄件不允許有氣孔、夾砂、夾渣、疏松等影響使用功能的缺陷；（3）熱處理采用淬火加回火。工藝設(shè)計(jì)零件總高647mm，直徑為1260mm的圓形類零件。鑄件質(zhì)量約為1424kg。在結(jié)構(gòu)上有長(zhǎng)軸、短軸、上輻板、下輻板、三角形空心柱立筋組成。各個(gè)部分相對(duì)獨(dú)立,下輻板和立筋補(bǔ)縮通道不夠順暢。零件壁厚不均勻，最厚處為91mm，最薄處為40mm，壁厚偏差過(guò)大，拐角處壁厚不均勻，導(dǎo)致冷卻速度不均勻，易產(chǎn)生熱節(jié)，又因鑄件采用鑄鋼材料，熱烈傾向較大，故需要采取相應(yīng)措施防止縮松、縮孔、開裂等缺陷。鑄件整體有一定的表面精度要求。零件所用材質(zhì)為ZG35CrMo，化學(xué)成分及主要力學(xué)性能如表1.1所示。鑄件要求單件小批量生產(chǎn)，采用手工造型。造型、芯材料：水玻璃砂硬化方法：吹CO2硬化本鑄件采用調(diào)質(zhì)處理澆注位置確定對(duì)于合金凝固理論的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定澆注位置時(shí)應(yīng)考慮以下原則：（1）鑄件的重要位置應(yīng)置于下部；（2）鑄件加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)；（3）使鑄件的大平面朝下，避免夾砂結(jié)巴類缺陷；（4）應(yīng)保證鑄件能充滿；（5）應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮；（6）避免用吊砂、吊芯、或懸臂芯，便于下芯、合箱及檢驗(yàn)；（7）因使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置一致。分型面的確定分型面是指兩半型相互接觸的表面。分型面的確定應(yīng)該遵循以下原則：（1）應(yīng)使鑄件全部或大部分處于同一半型內(nèi)；（2）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目；（3）分型面應(yīng)盡量選用平面；（4）便于下型、合箱及檢查型腔尺寸；（5）不使砂箱過(guò)高；（6）受力件的分型面選擇不應(yīng)該削弱鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；（7）注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工余量。方案1采用水平澆注的方式，將鑄件正放進(jìn)行澆注，法蘭盤朝下，采用底注澆注系統(tǒng)，2個(gè)內(nèi)澆道，2個(gè)暗冒口。澆注時(shí)鐵液從底面開始充型，充型平穩(wěn)，沒有紊流，而且中心圓柱形型芯通過(guò)芯頭支撐，整體砂芯易于固定支撐，由于重要（法蘭盤）處于底部，凝固后鑄件缺陷少。方案2，由于分型面在中間，安放型芯不方便，不容易定位。故最終選擇方案一。3 鑄造工藝參數(shù)的確定根據(jù)技術(shù)要求：鑄造尺寸公差和加工余量按照表鑄件尺寸公差和機(jī)械加工余量 GB/T6414-2007的要求執(zhí)行根據(jù)零件尺寸選取鑄件公差等級(jí)為DCTG13級(jí)選取零件加工余量等級(jí)為13級(jí)收縮率為2%孔全部鑄出序號(hào)基本尺寸/mm加工余量等級(jí)加工余量數(shù)值/mm1647J10mm2439J9mm3458J9mm4458J9mm5351.5J7mm6174J5.5mm7174J5.5mm8200J5.5mm9190J7mm10520J9 mm4 砂芯設(shè)計(jì)砂芯的功用是形成鑄件內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能鑄出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分，有時(shí)也用砂芯。對(duì)砂芯的要求主要是：（1）砂芯的形狀、尺寸以及在砂型中的位置均應(yīng)保證鑄件的形狀和尺寸符合要求；（2）具有足夠的強(qiáng)度和剛度；（3）在鑄件形成過(guò)程中砂芯所產(chǎn)生的氣體能及時(shí)排出型外；（4）鑄件收縮時(shí)的阻力小，容易清砂。查鑄造手冊(cè)，可確定1號(hào)芯芯頭上下分別為65mm、8，35mm、14 2號(hào)芯芯頭上下分別為65mm、8，35mm、14 3號(hào)芯芯頭上下分別為40mm、7，25mm、5。5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)遵守以下原則：（1）金屬液的充型過(guò)程中應(yīng)控制金屬液的流動(dòng)方向和速度，盡可能使金屬液平穩(wěn)，連續(xù)地充滿型腔；（2）在合適的時(shí)間內(nèi)充滿型腔，避免形成夾砂、冷隔、皺皮等缺陷，保證鑄件輪廓清晰、完整；（3）調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強(qiáng)化鑄件的補(bǔ)縮、減少鑄造應(yīng)力，防止鑄件出現(xiàn)變形、裂紋等缺陷；（4）澆注系統(tǒng)應(yīng)具備擋渣、溢渣、凈化金屬液的能力；（5）澆注系統(tǒng)應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、減少金屬液的消耗，且便于清理。故本次澆注方案采用底注開放式澆注系統(tǒng)。澆注時(shí)間公式：t=G_L/Nnq 4-1式中：GL型內(nèi)鋼液重量，含脹箱和冒口中重量，脹箱率見表4.1；N同時(shí)澆注的漏包數(shù)量（個(gè)）；n一個(gè)漏包內(nèi)的漏孔數(shù)量（個(gè)）；q平均澆注流量（kg/s)。實(shí)選漏孔直徑為55mm的澆包，可計(jì)算澆注時(shí)間：t=1637/(1*1*55)=30s。鑄件件澆注重量注重量GL/t5151535356565100100鑄件件結(jié)構(gòu)構(gòu)允許最小上升速度v/(mm/s)復(fù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)252016141210中等復(fù)中等復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)2015121098簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)構(gòu)15108876位置位置數(shù)量/個(gè)面積截面直徑包口包口150直直澆道道13925 mm270橫橫澆道道13532.5mm268內(nèi)內(nèi)澆道道24906.25 mm256各澆道截面積6 冒口的設(shè)計(jì)鑄件模數(shù)計(jì)算：M件=ab/2(a+b)c (5-1)式中：a長(zhǎng)軸厚度；b長(zhǎng)軸高度；c長(zhǎng)軸與輻板交界處厚度。計(jì)算得鑄件模數(shù)為4.59cm。冒口模數(shù)M冒=1.2M件=1.2*4.59=5.5cm。依工廠暗冒口的形狀和冒口尺寸、重量、模數(shù)表，查得M冒為5.5cm時(shí)，冒口尺寸B=240mm，A=480mm，H=310mm，每個(gè)冒口重320千克，擬采用兩個(gè)冒口。工藝出品率計(jì)算，鑄件重量/澆注金屬液重量。計(jì)算可得工藝出品率為61%。7 工藝裝備模樣用來(lái)形成鑄型的型腔，是砂型鑄造中不可缺少的工藝裝備。模樣的設(shè)計(jì)質(zhì)量，不僅關(guān)系著鑄件的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，而且直接地影響著模樣制造工藝、經(jīng)濟(jì)性、模樣的使用性能與壽命。因此，模樣材料的選擇與形狀尺寸的確定都極為重要。本次工藝中設(shè)計(jì)模樣形狀如右所示。砂箱的設(shè)計(jì)：砂箱是鑄造車間造型所必需的工藝裝備，用于制造和運(yùn)輸砂型，砂箱結(jié)構(gòu)要符合造型、運(yùn)輸設(shè)備的要求。正確地設(shè)計(jì)砂箱的結(jié)構(gòu)和尺寸，對(duì)于保證鑄件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度以及保證生產(chǎn)安全，都有重要的意義，根據(jù)吃砂量及工廠常用砂箱尺寸，上箱選用1500mmx1500mmx700mm，下箱選用1500mmx1500mmx600mm的砂箱。致謝本文是在李俊剛教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在鑄造工藝的選擇分析、設(shè)計(jì)上無(wú)不傾注著李俊剛教授的心血。李俊剛淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、誨人不倦的精神、平易近人的人生態(tài)度，將使我終生受益。經(jīng)過(guò)本次實(shí)踐，我鑄造工藝設(shè)計(jì)有了一定的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，也掌握了鑄造工藝的設(shè)計(jì)流程和知識(shí)。