1、 西华大学课程设计报告说明书 1 摘摘 要要 本课程设计所涉蜗轮为 45钢铸钢件，该蜗轮的最小壁厚为 25mm，最大轮廓尺寸 为 580mm，铸件的体积在 0.5m左右。对铸件结构特点和材质进行了分析，决定采用砂 型铸造方法生产该铸钢件，并设计出了铸造工艺方案，包括造型、分型面、加工余量、 起模斜度、浇冒口设计等，完善了铸造工装设计，包括简单的模板设计和砂箱设计。 关键词：关键词：蜗轮，砂型铸造，工艺方案，工装设计 西华大学课程设计报告说明书 2 1 1 前言前言 1.1 课程设计的目的及要求 1）在完成铸造工艺课程学习基础上，对实际的铸件进行铸造工艺设计，使学生掌 握铸造工艺设计的步骤，设计
2、方法，必要的计算，绘制出正确的铸造工艺图、工装图、 装配图等。 2)分析零件的结构，找出几种分型方案，并分别用符号标出； 3）熟悉查阅参考资料及手册进行设计计算和确定工艺参数的基本方法； 4）能正确运用常用计算公式； 5）熟悉常用铸造工艺符号和表达方法； 6)设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用 A4 图纸出图； 7）按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书。 1.2 课程设计组织形式与时间安排 对铸件图进行三维作图，分析，然后进行工艺的设计分析最后确定方案，做出课程 设计。 2 2 铸件的分析铸件的分析 2.1 铸件的结构分析 ZG45 蜗轮在铸造过程中容易产生裂纹，是由于
3、凝固收缩不均衡极易产生铸造热裂 纹。ZG45 收缩大，因此热应力也大。如果铸造工艺、热处理工艺 处理不当极易产生 西华大学课程设计报告说明书 3 裂纹(冷裂纹)。蜗轮类铸件要求组织致密，应保证在加工过程中无铸造缺陷。该蜗轮工 艺设计必须充分考虑补缩，同时控制铸件凝固过程中的顺序，创造有利的补缩条件，提 高铸件补缩的致密度。该铸件的三维模型图由 proe 画出如下图 1 ，二维平面图由 AutoCAD 画出如下图 2 , 图 1 三维图 西华大学课程设计报告说明书 4 图 2 二维图 在生产中考虑选择分型面时，应注意以下原则： 1）应使铸件全部或大部置于同一半型内。为了保证铸件精度，如果做不到上
4、述要 求也应尽可能把铸件的加工面和加工基准放在同一半型内。 2）应尽量减少分型面的数目。分型面少，铸件精度容易保证，且砂箱数目少。 3）分型面应尽量选用平面。平直分型面可简化造型过程和模板制造，易于保证铸 件精度。 4）分型面通常选在铸件的最大截面处，尽量不使砂箱过高。高砂箱，造型困难， 填砂、紧实、起模、下芯都不方便。 5）便于下芯、合型和检查型腔尺寸。 6）注意减轻铸件清理和机械加工量。 西华大学课程设计报告说明书 5 根据该零件图做出两种铸造分型面方案如下图 3 ，图 4 图 3 分型面方案一 图 4 分型面方案二 就本次的蜗轮而言：将铸件的一半置于下部，且分型面为最大截面。此方案容易保
5、 证浇注质量，能够实现顺序凝固，使其金相组织均匀，减少不必要的缺陷。故选择分型 方案一。 2.2 铸件的技术要求 钢件在铸造后加工，表面不得有夹渣、裂纹等铸造缺陷。 2.3 生产条件 采用砂型铸造方法来进行，选用水玻璃砂来造型和制芯。水玻璃砂有以下特点：水 玻璃的原材料资源丰富、价格便宜；水玻璃砂在混制、造型、浇注和落砂过程中不析出 有毒气体，也无黑色污染，是一种较好的清洁造型、制芯的型砂粘接剂；型砂不含氮、 硫、磷，在高温下呈现一定的塑形，比较适用于浇注铸钢件和大型铸铁件。目前在我国 铸造生产中得到应用的水玻璃砂工艺按其硬化方法可普遍分为如下四种：干燥法、CO2 法、酯硬化法和 VRH-CO
6、2 法。 但 CO2 法主要有以下几点缺点： 1） CO2 硬化水玻璃砂强度低， 导致水玻璃加入质量分数高达 8.0%以上， 浇注型、 芯砂溃散性很差，铸件清砂极端困难。 2）CO2 硬化时水玻璃砂易于过吹，而且硬化的水玻璃砂在存放过程中容易吸湿， 西华大学课程设计报告说明书 6 表面形成白霜和粉化，表面安定性明显下降。 3）水玻璃砂旧砂再生非常困难，我国基本上不回用，增加了新砂用量，也造成 了 环境污染。由于上述问题，水玻璃砂应用受阻，特别是20世纪70年代呋喃树脂砂的开发 成功，使 CO2 硬化水玻璃砂收到了冲击而迅速萎缩。但是树脂的价格高，也存在环保 问题，又迫使人们重新对水玻璃基本组成的深入研究，发现新制备的水玻璃是一种真溶 液，在它存放过程中，硅酸分子产生缩聚反应而形成大分子结构，导致水玻璃粘接性能 下降， 即被称之为“老化”现象。若对已老化水玻璃给予能量，消除其老化现象，那么 它的粘接 强度可提高 20%30%。同时，采用液体有机酯取代CO2气体，又可使水玻璃 砂的强度 提高 30%以上。由于上述二项有效措
