输油管接头铸造工艺设计说明书1

毕业设计论文设计（论文）题目：

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目录

摘要 (3)

一．输油管接头工艺分析 (5)

1.1 零件信息 (5)

1.2 技术要求 (6)

1.3工艺流程 (6)

二．铸造工艺方案拟定…………………………………………………………………

7

2.1 铸造方法的选择……………………………………………………………

7

2.2 分型面的选择 (7)

2.3 浇注位置的确定 (9)

2.4造型方法的选择…………………………………………………………

10

2.5铸造工艺参数 (11)

三.型芯的确定 (13)

3.1 砂芯的结构与尺寸 (13)

四.浇注系统和冒口的设计计算 (13)

4.1 浇注系统的初步拟定 (13)

4.2 浇注系统的计算 (14)

五．砂箱的设计 (16)

5.1砂箱的材料和结构 (16)

5.2砂箱尺寸的确定……………………………………………………

17

六．模底板的设计……………………………………………………………………

17

6.1模底板的材料 (17)

6.2模底板的尺寸 (18)

七．总结 (19)

参考文献 (20)

输油管接头铸造课程设计

摘要

本说明书是基于输油管接头零件图而参考各种资料得出的，更是通过课程设计的过程编撰而出。首先，此输油管接头是一个三通接口。通过分析所给零件图选择不同的材料来设计铸造的工艺。结合结构、使用条件及技术要求等，根据现有的生产技术和生产条件，对该输油管接头进行了铸造工艺的设计。分析得出在材料为球铁的情况下采用中间式半封闭式浇注比较好。分型面设置在型芯的对称线上且水平放置，这样有利于型腔的制作以及浇注系统的设置；确定型芯的形状及尺寸。确定了输油管接头的铸造工艺参数并计算了其体积和重量；绘制了输油管接头的砂型铸造工艺图、铸件图、合箱图等；得到了一套生产该零件砂型铸造工艺文件。

关键词：输油管接头；分型面；浇注系统

Abstract

The specification is based on the oil pipe connector parts drawing and reference to various data, is through the curriculum design process compiling out.First, the delivery pipe joint is one of the three communication interface.Through the analysis of the parts diagram to choose different materials to the design of foundry https://www.360docs.net/doc/b16195492.html,bined with the structure, application conditions and technical requirements, in accordance with the existing production technology and production conditions, the oil pipe joint by casting process design.Analysis on material for ductile iron by the intermediate type semi closed pouring comparatively well.The parting surface is arranged in the core of the symmetric line and placed horizontally, so conducive to the cavity of the production and design of the gating system; Determination of core size and shape.Determining the oil pipe joint casting technical parameters and calculation of the volume and the weight; drawing oil pipe joint sand casting process, casting, and the box; to get a set of production of parts of the sand casting process file.

Key words: the oil pipe connector; parting surface; pouring system

一．输油管接头工艺分析

1.零件信息

名称：输油管接头；

材料：QT450-10；

根据相关资料查得QT450-10成分含量，根据此含量对化学成分进行控制。具体含量如表1.1所示。

表1.1 QT450化学成分

质量分数 C Si Mn P S Cr

含量 3.6%-

2.5%-2.8% <0.4% <0.07% <0.03% <0.06%

3.9%

表1.1

外形尺寸：180mm×68mm×100mm；

生产批量：单件生产；

零件图如下图1.1所示：

根据零件图在UG NX7.5软件中绘制三维图，如下图1.2所示：

图1.2

根据三维图测得铸件体积为：212.802 cm3

查表得QT450-10的密度为：7.3 g/ cm3

则经过计算得铸件的质量为：1553g

=

?

212≈

?

?

=ρ

M1553

g

g

.

Mq

v

3.7

802

1.2 技术要求

零件技术要求：

（1）拔模斜度为1~2°，单件生产；

（2）未注圆角R3；

（3）在5kg /cm3煤油的压力下进行气密性试验，保持5分钟不渗透；

（4）铸件表面阳极化处理；

（5）铸件尺寸公差按HB6103-86 CT9.

铸件技术要求：

1）铸件外表和内腔所有型砂，氧化皮，飞边毛刺应清除干净；

2）凡影响强度和气密性的缺陷，如缩孔，缩松，裂纹，夹杂物等均不允许存在；

3）所有便面在超声波探伤。

二．铸造工艺方案拟定

2.1 铸造方法的选择

本次设计基于单件生产方案，铸件材料为QT450-10，其伸长率为10%。而且铸件的尺寸较小，精度及技术要求较高等综合考虑，结构相对不算太复杂，若采用压力铸造，则该处的型芯抽芯有阻碍，因此选用典型的砂型铸造生产工艺来此件。

2.2 分型面的选择

(1)主要从以下几个方面考虑

(2)使铸件的大部分置于同一半型内。如无法做到，则尽可能把铸件加工面和加工基准面放置在同一半型内。

(3)尽量选用平面。

(4)便于下芯，合箱和检查型腔尺寸。

(5)不使砂箱过高。

(6)不应削弱铸件的结构强度。

(7)减轻铸件清理和机械加工余量。

(8)此外，还考虑了浇注系统的设计需要重要加工面朝下或呈直立状态。

(9)为了铸件能合理地从模具中取出，该零件的分型面只有一种，如下图2.1所示。

分型面

图2.1

分型面截面图如图2.2所示

图2.2

该铸件的尺寸较小，设计时采用垂直分型，模具结构相对简单些。如下图 2.3所示：

2.3 浇注位置的确定

综合考虑的因素有；

（1）确定浇注位置在很大程度上着眼于控制铸件的凝固，并有利于安放冒口。实现顺序凝固的铸件可以消除缩孔缩松，保证获得致密的铸件。实现同时凝固的铸件，内应力小，变形小，金相组织比较均匀，不需要采用冒口。壁厚的铸件部位置于浇注位置的底部利于冷铁等激冷措施的实现。

（2）铸件的重要部位应置于下部。

（3）重要加工面应朝下或呈直立状态。

（4）是铸件大平面朝下避免夹渣结疤类缺陷。

（5）保证铸件能充满。

（6）应有利于铸件的补缩。

（7）使合箱位置，浇注位置和铸件冷却位置相一致。

对于单件的球墨铸铁铸件，一般采用横浇竖冷方案。

浇注位置有2种，如图2.4所示：

图2.4两种浇注位置浇注位置

如上图所示，型腔布置有①、②两种浇注位置。对于①，型腔高度相对要高些，且不便于冒口的设置以及冷铁的放置。而②这种浇注位置能够很好的设置冒口来进行补缩，高度方向较小，可以在两侧加冒口得以补缩；油管接头的底部不需要在加工，此种浇注位置减少了后续加工的劳动量及成本；有利于金属液在型腔内的流动。

2.4造型方法的选择

查相关资料可知，造型方法的选用原则为：

（1）手工造型优先选用普通粘土湿砂型，这是由于普通粘土的吸湿性和修补性好。生产中小型铸件，无论从成本，环保，生产率考虑，湿型都是最有优势的。当湿型不能满足要求时在考虑使用表干砂型，干砂型或其它砂型。 （2）造型方法及造芯方法的选择应与实际生产相适应。 （3）造型方法应适应工厂条件。 （4）要兼顾成本。

根据相关资料查得选定树脂中三种主要组分时应综合考虑的因素： 表5-30 选定树脂中三种主要组分时应综合考虑的因素

表

通过讨造料

①

②

脲醛树脂砂，此树脂砂硬化性能最佳，硬度高，在解决好排气的情况下，成本最低。造型方法为手工造型,其具有工艺装备简单，灵活方便，适应性强的特点。

2.5铸造工艺参数

1. 铸件尺寸公差

查有关毛坯铸件尺寸公差等级的资料表6-26得：

表6-26 小批量生产和单件生产的毛坯铸件尺寸公差等级

由于造型材料选用的是脲醛树脂砂，铸件材料为球墨铸铁，因此定为手工造型所达到的精度等级为12。由于壁厚尺寸公差比一般尺寸公差小一等级，故壁厚尺寸公差为13。

2. 铸件重量公差

查《铸造工程师手册》表6-31，即

表6-31 小批和单件生产铸件的重量公差等级

铸件重量公差定为12。

3.铸件收缩率

参考各种铸铁的铸造收缩率，铸造工艺课程设计手册表3－3－7 砂型铸造球墨铸铁件的铸造收缩率可知：

QT450的基体为铁素体基体，则：

自由收缩率：0.8-1.0%

受阻收缩率：0.4-0.6%

由于自由收缩量较大故取输油管接头的铸件收缩率为ε=0.8%。

4.机械加工余量

通过查铸造工艺课程设计手册表2-8，一般上表面的加工余量大于下表面和侧面，侧面一般大等于底面；而且我们选用的是整体的砂芯，芯子的错动量小，所以上表面选用机械加工余量为4mm较为合适，侧面和下表面选用3mm较为合适。这样不仅减少对铸件的加工，节约原材料。

5. 最小铸出孔

此铸件生产方式为单件，查相关资料知：球铁铸件的最小铸出孔直径为30——50mm，所以上表面的四个直径d=6mm的螺纹孔不可铸出；下表面的六个

d=5.2mm的螺纹孔也不必铸出；还有加强肋上的两个螺纹孔d=2mm以及螺纹孔M10也同样铸不出来。

6. 拔模斜度的选择

由于此铸件是对称分型，所以取相同的起模斜度，不会在分型面出现飞边缺陷，取模样的斜度α为20较为合适。

三.型芯的确定

3.1 砂芯的结构与尺寸

由零件图1.1可以看出，铸件为三通铸件，为了方便造芯与节省工序，可以

将图2.4中的上面两个砂芯连在一起造芯，故总共需要制作2个砂芯，如图3.1所示。为了保证铸件上表面精度要求，且使砂芯能在模具型腔中定位，上砂芯的芯头采用图中结构。而对于下砂芯，要保证它的定位要求，则在它的两侧分别制作如图中所示的不同形状的芯头。

砂芯具体尺寸如下图3.1

图3.1

四.浇注系统和冒口的设计计算

4.1 浇注系统的初步拟定

4.1.1 内浇口的位置

由于中间式浇注时，金属液充填型腔平稳，有利于型腔排气，便于设计各种形状的浇道，撇渣充分；内浇道可在铸件分型面上，能进行大流量浇注。

图4.1 浇注系统的结构

4.2 浇注系统的计算

直浇道过低使充型及液态补缩压力不足，易出现铸件棱角和轮廓不清晰，浇注不到，上表面缩凹等缺陷。

200*=50

直浇道高度取H=108/2+50=104 110mm

铸件质量为1533g，取m=1.6kg

上升速度核算：

浇注时间

根据课本《铸造工艺学》273页，表3-4-3球墨铸铁的A为2.5 ，n为0.33

.0

33

τ

=

2.5

1.6

*

浇注时间得2.92秒约为3秒

金属液上升速度 V平升=H/τ

式中 V平升--金属液平均上升速度，cm/s;

H-----金属液型腔的高度，cm；

τ-----金属液充满型腔的时间，s ； V 平升 = 6.8/3=2.26 ≈2.3 cm/s

从理论上看，存在V 型min （防止浇不到，冷隔和夹砂类等缺陷）和V 型max （保证型内排气和防止过度紊流）两个极限值，合适的浇注时间应该满足如下条件

表3-4-6

P273上δ=(4+收缩率0.8%*4+加工余量4)=8.032mm ，V 型

min=20mm/s V 型

max=30mm/s

C/V 型min=68/30～68/20=2.26～3.4s 故为3秒合适

计算阻流面积S 阻

)(P gH m s 2??÷=τμρ阻

m 为 流经阻流的金属总质量

为 充填型腔的总时间

μ为 充填全部型腔时，浇注系统阻流截面的流量系数 Hp 为 充填型腔的平均计算压力头 Hp=Ho —2p /2c

Ho 为阻流截面以上的金属压力头 C 为铸件总高度

P 为阻流以上的型腔高度

Hp=mm 1005.96)108*2/(54*54110≈=-

其中铸造工艺书上p274查表3-4-5有μ=0.16、g=981cm/2s 、ρ=7.3g/3cm 。

2

1.1)

1098125.033.71600/(cm

s =?????=阻

在横浇道搭接时设置阻流断面，且根据手册和铸造工艺书怕76表3-4-12，对于球墨铸铁件，浇道各阻元截面比例设计为：

A 直 ：A 横：A 内= 1：1.5：1.1

由于选用的浇注系统为封闭式浇注系统，因此A 阻=A 内，则 内浇道横截面积 A 阻=A 内 = 1.12cm 直浇道的横截面积 A 直=1/1.1*A 内=1.0 2cm 横浇道的横截面积 A 横=1.5/1.1*A 内=1.51 2cm

查铸造工艺设计手册表4-21有内浇道尺寸为A*B*C=18*16*6.

横浇道尺寸为A*B*C=18*12*20.

直浇道尺寸为d=20mm。

内浇道尺寸横浇道尺寸直浇道尺寸

图3.2各浇道截面尺寸

五．砂箱的设计

5.1砂箱的材料和结构

砂箱材料为HT200。手工和普通机器造型的砂箱结构一般为单层壁结构，设有手柄或吊环用于翻转和搬用，箱壁设有排气孔，多采用整铸式。砂箱俩端的箱耳，用于安装定位销和定位销套。因此我们设计的砂箱结构为图5.1。

图 5.1 砂箱立体图

5.2砂箱尺寸的确定

5.2.1砂箱内框尺寸的确定

砂箱内框尺寸，主要根据铸件工艺布置图和吃砂量来确定。由于此铸件的生产方式为单件生产，该铸件长为186mm、宽为108mm，初步将砂箱设为长

350mm、宽250mm，因此砂箱内框平均尺寸为300mm。根据《铸铁件生产指南》

表7—6砂箱箱壁、箱带和模样间吃砂量尺寸，将浇口与侧壁之间的吃砂量定位50mm，侧壁吃砂量定位32mm，铸件应留出的吃砂量为25mm，最终将砂箱的内壁尺寸定为：长350mm、宽250mm、上砂箱高120mm、下砂箱高100mm。

5.2.2砂箱壁的结构形式和尺寸

铸件为手工单件小批量生产故采用简易砂箱，铸件为薄壁小型铸件故砂箱箱壁的截面结构设为平板壁不用增设外凸缘。查表7-7简易砂箱壁的截面结构和尺寸得：薄壁处壁厚为18mm、厚壁处壁厚为20mm。

六．模底板的设计

6.1模底板的材料

由于铸件为单件手工造型，故对模底版的强度、耐磨性、铸造和加工性的要求不高，可以选用铸铝合金模板。

6.2模底板的尺寸

1）模底板的平面尺寸

A0=A+2b=350+2*18=386mm

B0=B+2b=250+2*18=286mm

A0 —模底板长度尺寸，mm

B0 —模底板长度尺寸，mm

A—砂箱内框长度，mm

B—砂箱内框宽度，mm

b—砂箱薄壁处壁厚，mm

2）模底板高度

普通铸铝模底板h=30—90mm，故选择高度h=50mm。

3）模底板定位销孔中心距

模底板定位销孔中心距与所配用砂箱的定位孔中心距相一致。查表7-3模底板定位销孔中心距，最终确定中心距为A+100,即450mm。

七．总结

在此次课程设计过程中，我们翻阅了大量文献，收集了大量的资料，不仅在专业知识方面，而且在制图软件（AutoCAD、UG）的应用方面有了很大的提升。通过分析输油管接头的结构，从中得知此铸件属于小型铸件，结构比较复杂，具有对称性，所以我们觉得选用整体砂芯及个体砂芯较为合适。从浇注系统上分析，采用半封闭式的浇注系统，其具有阻渣性能好，不易吸气，内浇道易清理，金属消耗少，金属浇注平稳，不喷射、不易氧化等优点。把直浇道放置于靠近砂箱内壁处，便于浇注。由于选用的造型材料为脲醛树脂砂，含氮量较高，因此要仔细考虑砂芯和砂型的透气性。设置出气孔，其目的主要是降低型腔内压力，使整体砂芯和砂型有良好的排气环境。经分析此方案所选择的参数合理，浇冒系统设计优良，具有可行性，可以在实际工厂生产中普遍推广。

感谢陕西工业职业技术学院材料工程学院为我们提供了一次历练的机会，在设计的这段时间内，我们对该铸件的工艺方案进行了反复的分析，最后确定此方案。我们不仅深层次的学习了铸造知识，掌握了铸造工艺设计流程，而且还提高了分析问题解决问题的能力，使自己的专业素质得到了锻炼和提升。通过这次设计，我们受益匪浅，同时也认识到自己的不足，还有很多知识需要去认真学习。虽然我们付出很多的精力和努力，但该方案一定还存在不少的缺陷，望老师指正。我们相信通过付出所获得的知识以及学习态度，必将在即将参加的永冠杯、毕业设计以及以后的工作中，起到相当大的作用。同时也感谢申荣华老师以及彭合宜老师的辛勤指导及耐心辅导。

参考文献

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[2] 矫津毅编著. UG NX5基础设计与案例实践[M]. 北京：机械工业出版社，2008

[3] 王文清，李魁盛. 铸造工艺学[M]. 北京，机械工业出版社，2002

[4] 李宏英编著. 铸造工艺设计[M]. 北京：机械工业出版社，2005

[5] 李魁盛，马顺龙等. 典型铸件工艺设计实例[M]. 北京，机械工业出版社，2008

[6] 中国机械工程学会铸造分会编. 铸造手册5（第2版）[M]. 北京，机械工业出版社，2004

[7] 王文清李魁盛主编.《铸造工艺学》.机械工业出版社，第268~278页

[8]陆文华李魁盛黄良余编.《铸造合金及其熔炼》.机械工业出版社，铸铁

合金部分.

[9]崔令江李慕勤胡礼木编著.《材料成型原理》. 机械工业出版社，铸铁性

质部分

[10]蔡群主编.《现代工程制图》南京大学出版社，绘图图框部分

[11]张克义主编.《AutoCAD工程制图》. 中国林业出版社，CAD制图操作部分