毕业设计论文(最终版)-摇臂座铸造工艺及模具设计

毕业设计论文(最终版)-摇臂座铸造工艺及模具设计内容摘要：

模样是利用金属模具制作出来的，然后为了形成平滑的型腔表面我们要涂上涂料，运用特殊方法熔出里面的蜡模，从而最大限度减少了其它铸造工艺中拿出模具和闭合型腔时对精度的影响。 特点二，铸件结构复杂。 蜡模能直接赋予铸件的形状，尤其要制作具有复杂内腔的铸件时，陶瓷型芯的使用能轻松实现。 特点三，适用合金广。 可以选用分层壳，在涂料层采用惰性强的材料完成活性高金属的浇注。 特点四，批量灵活。 整体过程是属于通用性强的，易熔 模有许多种类的制成方法，可以选用像快速成形技术，进而使单件小批量铸件模样更合理。 中国熔模铸造现状调查与发展研究 在中国，熔模铸造技术方面的发展以及进步是与很多航空业联系十分密切。 1951 年 4 月新中国的航空工业正式成立，经过几年的发展，航空发动机的发展推动着铸造工艺工业化的发展。 通过进品，借鉴，利用和再改变，航空精密铸造系统更加完备，真正做到了模料、型壳材料等国产化以及工艺技能水准的提高，同一时间也对国内航空发动机生产作出了的重要贡献。 紧接着我们国家建造大型飞机规划的执行，面对不间断高涨的对航空发 动机在性能方面的需求，在技术方面熔模铸造行业将迎来崭新局面，形状更为繁琐、精度要求高，并要求可靠性，非凡的尺寸，特别的合金铸件已经供不应求，扩大技术研发的投资提高技术转化为生产力系统成为行业当前的问题需要特殊的解决方案。 航空件精密铸造工艺是铸造行业的一个重要组成结构，仅管现在在中国的整体份额仍然较小，但它是技术进步的重要源头和动力来源。 铸造高温合金，钛合金，铝合金的技术已经于其他领域使用中，相对商业投资铸件铸造，技能水平要求高，增值，分为高附加值的铸件，也叫高端铸件。 据统计，这种在中国内地企业约有 60，产 量保持稳定，近年来较快增长。 国外熔模铸造研究趋势 美国密歇根会议与 AFS2020 会议体现出了国外在熔模铸造上崭新成果，德国帕德博恩会议体现了新世纪以来德国、新加坡等国外熔模铸造的总体水准。 美机械工程学院毕业设计（论文） 3 国，德国和意大利等发达国家与部分汽车企业通力合作，全身心投入研究 EPC，经过长期技术累积后，批量生产铝和各种合金铸件的技术逐渐成熟。 熔模铸造市场面很大，西方国家主要在军事产品、高新技术产品和服务上进行运用。 失蜡铸造业在美国和欧洲的军工和航空方面占有一定的市场，航天方面占销售额的 50%到 70%。 本次论 文的主要内容 本次毕业设计的课题是摇臂座的模具设计及工艺，本课题中的零件，如图11 所示。 给定摇臂座零件，画出零件 CAD\Solidworks 图，确定其铸造工艺，并分析设计其铸造压型模具。 图 11 零件图 紧跟着着科学技术发展，并且对熔模铸造的材料部分，类型结构与所具备性能的进一步探索，经济价值高，利用价值高，高新技术产品的高技术含量的失蜡铸造层不会做。 然而，由于认识不足，失蜡铸造材料，工艺条件，工艺粗糙，产品的性能和更大的用户的要求。 机械工程学院毕业设计（论文） 4 第二章 熔模铸件工艺设计 零件的主要说明 此次设计的摇臂座 零件，查得所用材料为灰口铸铁，其牌号为 HT200，优点是铸造性能优异，如图 21 所示。 图 2— 1 铸件图 铸件的结构工艺性分析 熔模铸造的结构工艺，要从投资的角度出发，铸造，生产，零部件的要求。 即在达到工件的完整性的条件下，期望部分结构也可以考虑投资铸造特点，熔模铸造工艺条件尽可能符合。 促使铸件结构合理性达不到要求的因素多种多样，有最终质量、选择的生产工艺和难易程度以及生产资本。 我们需要做的是充分利用熔模铸造的生产优势进行设计熔模铸件的结构。 铸件壁厚 因为在熔模铸造中，型壳表层光滑 ，而且工业上通常采用热型壳浇注的方法，机械工程学院毕业设计（论文） 5 所以更薄一点的熔模铸件壁厚可以实现。 针对零件部分细小突起的部分，能够接受铸出再薄一点的壁厚，能够极限值小 40％ ,具体数值见 表 21。 表 21 熔模铸件壁厚尺寸（单位 mm） 铸件外形尺寸 10～ 50 50～ 100 100～ 200 200～ 300 〉 350 壁厚 一般 ～ ～ ～ ～ ～ 最小 此外，设计最好选取均匀的铸件壁厚，缩短热节；壁交界处做圆角，过渡不同的 壁厚，以防止模具和铸件变形和开裂。 由图 21 与表 21 结合可知，摇臂座的外形尺寸在 100～ 200 之间，要求的最小壁厚为 ，符合要求。 由于大平面上比较易发夹砂，凹陷等缺陷。 熔模精铸件要尽可能避免大平面，平面长宽一般都不大于 200mm。 铸件结构 对孔和槽的要求：熔模精铸法可铸出比其他任何铸造法都复杂的孔和内腔，如弯管，管接头等零件，但应避免盲孔，以防涂料，撒沙不便。 对于铸槽的宽度与深度两者都相互有一定的限制。 通常对黑色金属： 槽宽： ()Wmm 、 1 24 最大深度： ()hmm 3 4 80、 1 150 确定工艺方案及工艺参数 铸孔 熔模铸件将会有很长的，又细的孔时，由于对内部壳体孔的油漆和打磨是很困难的，所以一般不铸孔径 d 小于 ～ 、 h/d 大于 ～ 的不通孔。 设计上我们常会遇到小孔且多层次的特别加工要求，选择使用陶瓷或石英玻璃管芯铸造。 在正常工艺操作下允许铸出孔的孔径以及孔深，见表 22。 表 22 最小铸出孔的 孔径与深度（ mm） 机械工程学院毕业设计（论文） 6 孔的直径 最大的孔深 通孔 不通孔 ＞ 3～ 5 ＞ 5～ 10 ＞ 5 ＞ 5～ 10 ＞ 10～ 30 ＞ 5～ 15 ＞ 10～ 20 ＞ 30～ 60 ＞ 15～ 25 ＞ 20～ 40 ＞ 60～ 120 ＞ 25～ 50 ＞ 40～ 60 ＞ 120～ 200 ＞ 50～ 80 ＞ 60～ 100 ＞ 200～ 300 ＞ 80～ 100 ＞ 100 ＞ 300～ 350 ＞ 100～ 120 本次铸件设计的铸孔：直径 248。 37mm，孔深 12mm与直径 248。 10mm，孔深为 18mm 的叠加孔。 基准面的选择 此摇臂座零件形状比较规 则，外形简单，只是内孔比较复杂。 综合考虑，以零件的上平面和孔的中心线作为基准平面。 铸件精度和表面粗糙度 ， 有许多因素会对铸件的尺寸造成影响，大致是熔模、型壳和铸件的尺寸发生改变，这些改变相对是固定的，少数是变动的，导致铸件尺寸上下起伏在一段区间里，起伏差值越小，尺寸就越精准。 成批和大量生产铸件的尺寸公差按表 23 进行选用。 表 23 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级 CT 铸造种类 灰铸铁 锌合金 铜合金 铸钢 型砂手工造型 11~13 —— 10~12 11~13 金属型 7~9 7~9 7~9 —— 低压铸造 7~9 7~9 7~9 —— 压力铸造 —— 4~6 6~8 —— 熔模铸造 —— —— 4~6 5~7 机械工程学院毕业设计（论文） 7 加工余量 表 24 铸件单面加工余量 （单位： mm） 铸件最大尺寸 ＜ 50 ＞ 50~120 ＞ 120~250 ＞ 250~400 ＞ 400~630 单面加工余量 ~ ~ ~ ~ 浇口面加工余量 ~ 整个铸件基本是不需要磨削的，留处理余量 3mm。 铸造圆角 铸件的铸造圆角可根据 公式： 错误 ! 未找到引用源。 （ 21） 可取 R 为 5mm，出现在此公式上的 S、 δ 都表示铸件恰接处的壁厚。 浇注系统 浇注系统的作用和要求 把液体金属引入型腔；金属液在热胀冷缩的原理下形成的；将融化的蜡液流出通道模具材料；结构应该尽可能的浇注系统和模具结构更简化；装配和焊接，外壳，切削过程易操作；保证零件品质的前提之下，尽最大努力提高产量。 浇注系统的结构形式 依照本零件结构上的特点，选 择使用直浇道 — 内浇道式，如图 22 所示。 图 22 综合考虑铸件外形、材料及质量特点，决定采用顶注法，其特点是浇口杯能够补偿收缩。 机械工程学院毕业设计（论文） 8 第三章 压型设计 装配图 零件的装配图，如图 31 所示。 图 31 铸型装配图 压型的分类 （ 1）常用压型的分类： 机械加工压型、铸造压型、塑料压型、石膏压型。 （ 2）机械加工压型特点 材料：钢、铜合金、铝合金；能够尽最大努力满足设计所要求能达到的尺寸精度；使用寿命可达十万次以上。 本次摇臂座我们选择采用的材料是灰口铸铁，选择使用铝合金压型。 （ 3）机械加工压型 整体设计需要保证做到的条件 便于拆装，使用期限长，开模简易；这种压型各种部件都有必要满足加工处理的需求，操作要简易，成本合适；使用一型多腔，提高小件产品的生产效率； 机械工程学院毕业设计（论文） 9 （ 4）机械加工压型的结构 常用压型的结构不外乎由五个部分组成：成型部分包括上、下压型、型芯等构件，定位机构、锁紧机构、起模装置、注蜡口与封蜡板。 压型的形式很多，观察铸件，可以看得出零件形体是上下对称的，经过考虑采用二开型。 分型面的选择 为使熔模能从压型中顺利得取出，将封闭的压型分成若干个型块，这些型块的接合面称为分型面。 决定采用的分型 面不同将引起压型结构不同，也较直接影响压型加工是否方便、是否好用以及生产效率，因此涉及压型设计的一个主要问题就是分型面的选择。 经过对摇臂座铸件的简单分析，可以选定铸件分型面，观察铸件可以发现铸件外形是上下对称的。 本次分型面为铸件纵向视图的中心线，如图 32 所示。 图 32 分型面 型体的设计 型体壁厚 在保证强度和刚度的前提下，我们首要的任务是完成铸件的外型，根据铸件采用上下对称的压型，简单，易取模。 如图 3 34 所示。 机械工程学院毕业设计（论文） 10 图 33 上压型 图 34 下压型 型体定位 上下压型肯定是要在相对固定的情况相爱才能使用，因此我们需要设置定位销，一个定位销不能固定模具，最少要使用两个，但同时也要注意采用过多的定位销会导致过定位。 本次摇臂座压型设计，使用 M6 的定位销，如图 3 34，机械工程学院毕业设计（论文） 11 两个定位销在上下压型中对称。 型体锁紧 型体锁紧机构，压蜡前会把所有压型组块整合锁紧成一个整体，确保压蜡时压型不会错位，不会涨开。 型体锁紧分为固定式与活动式，通常比较常用的还是活节螺栓锁紧。 本次采用碟形螺母与 M10 的活节螺栓，螺栓长 35mm，螺纹长14mm。 设计图如图 35 所示，整个 模具中用到了 2 副这种锁紧机构。 需要将螺栓底部固定到下型体，采用直径为 3mm 的圆柱销，并且与凸槽需要形成过盈配合。 图 35 型芯设计 型芯是构成熔模内部结构的构件，熔模内部结构样子决定了型芯成型部位的结构样子，型芯需要定位，定位部分需尽量有规则，本次设计多采用圆形。 在冷却过程中蜡模容易产。