工程材料課程設計---鑄造造件設計

1、<p>　　《工程材料與熱加工基礎》課程設計</p><p><b>　　學院：航空宇航學院</b></p><p>　　專業(yè)：飛行器設計與工程</p><p><b>　　學號：</b></p><p><b>　　姓名：</b></p><p&

2、gt;<b>　　指導教師： </b></p><p><b>　　說 明 書 目 錄</b></p><p>　　任務書---------------------------------------------------------------------------3</p><p>　　鑄造件設計---------

3、------------------------------------------------------------5</p><p>　　鍛造件設計---------------------------------------------------------------------8</p><p>　　焊接件設計--------------------------------

4、------------------------------------13</p><p>　　總結------------------------------------------------------------------------------16</p><p>　　心得體會--------------------------------------------------

5、----------------------16</p><p>　　參考文獻------------------------------------------------------------------------16</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p><b>　　鑄造造件設計</b&g

6、t;</p><p>　　零件名稱：萬能磨床內圓磨頭主軸</p><p><b>　　二、零件簡圖：</b></p><p><b>　　技術要求和生產(chǎn)性質</b></p><p><b>　　選材：</b></p><p><b>　　五、毛

7、坯選擇方案</b></p><p>　　該機床主軸屬軸桿類零件，通常以鍛件做毛坯。</p><p><b>　　1、切削加工</b></p><p>　　直接采用圓柱棒切削加工，加工的精度較高，但是由于零件的復雜性而會產(chǎn)生較多材料浪費，增加生產(chǎn)成本。</p><p><b>　　2、鍛造</b

8、></p><p>　　自由鍛，所用工具和設備簡單，通用性好，工藝靈活，成本低，但精度低，加工余量大，表面質量差。</p><p>　　模鍛，鍛件形狀和尺寸精度高，機械加工余量少，鍛件的纖維組織分布合理，生產(chǎn)率高，操作簡單， </p><p>　　綜上所述，應該選擇模鍛</p><p><b>　　六、工藝流程</b&g

9、t;</p><p>　　下料→自由鍛→正火→粗加工，半精車外圓，鉆中心孔→滲碳→加工螺紋→局部淬火（內錐孔及軸頸）加低溫回火→車定刀槽，粗磨外圓→精磨</p><p>　　(1)正火處理是為了得到合適的硬度，以便于機械加工，同時改善鍛造組織。</p><p>　　(2)滲碳處理是為了使材料硬度增加。</p><p>　　(3)淬火加低溫回火

10、是為了使內錐孔和φ25處同時滿足高精度，高耐磨性的要求。</p><p><b>　　鑄造件設計</b></p><p><b>　　零件名稱：支座</b></p><p><b>　　二、零件的簡圖：</b></p><p>　　三、技術要求和生產(chǎn)性質：</p>

11、<p>　　四、零件的材料選擇分析：</p><p><b>　　五、毛坯選擇分析：</b></p><p>　　支座這類零件大都承受壓應力，只要求一定的強度和韌性，但該類零件形狀復雜，因此最適宜采用鑄造毛坯。它可以使金屬一次成型，靈活性大，適用于形狀復雜內腔的零件。</p><p>　　鑄造可分為砂型鑄造、熔模鑄造、金屬性鑄造、壓

12、力鑄造和離心鑄造等。</p><p>　　方案一：熔模鑄造，鑄件精度高、表面質量好，可制造形狀復雜的鑄件，鑄造合金種類不受限制，生產(chǎn)批量也基本不受限制，既可大批量生產(chǎn)也可單件、小批量生產(chǎn)。但是，熔模鑄造存在工序繁雜、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高等缺點，且鑄件不易太大、太長，一般限于25kg以下，而支座重量顯然較大，所以不合適。</p><p>　　方案二：壓力鑄造，壓鑄件尺寸精度高，表面質量好，

13、可以壓鑄必薄、形狀復雜的以及具有很小孔和螺紋的鑄件，強度和表面硬度高，可實現(xiàn)半自動化及自動化生產(chǎn)。但由于充型速度快，氣體難以排出，易產(chǎn)生氣孔，金屬凝固快，易產(chǎn)生縮孔和縮松。另外，設備投資大，鑄型制造周期長，造價高，不宜中、小批量生產(chǎn)，根據(jù)支座的技術要求，用此法經(jīng)濟上過于浪費，故不合適。</p><p>　　方案三：砂型鑄造，是傳統(tǒng)的鑄造方法，內部組織疏松，易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔、沙眼等缺陷，但其工藝簡單，有很大的

14、靈活性，適用于各種形狀、大小、批量及各種常用合金鑄件的生產(chǎn)，特別適合于內腔復雜的鑄件。砂型鑄造成本低廉，因為該支座對零件表面沒有質量要求，所以沒有必要花大投資去選擇能使表面質量好的熔模鑄造、壓力鑄造等。并且該支座生產(chǎn)性質為中批生產(chǎn)，砂型鑄造足以滿足所有要求，同時極大節(jié)約成本。</p><p>　　方案四：金屬型鑄造。</p><p>　　適合大批量生產(chǎn)，表面粗糙度和加工余量較小，生產(chǎn)效率高

15、，凸臺和側凹可以鑄出。但鑄件形狀不宜太復雜，生產(chǎn)成本較高。</p><p><b>　　總結：</b></p><p>　　綜上所述，所鑄毛坯形狀復雜，對表面質量沒有特殊要求，中批生產(chǎn)，應選擇砂型鑄造。</p><p><b>　　六、工藝選擇：</b></p><p>　　一、澆鑄位置的選擇：&l

16、t;/p><p>　　(1)鑄件的重要加工面應朝下或位于側面。</p><p>　　(2)鑄件的大平面應朝下。</p><p>　　(3)面積較大的薄壁部分應置于鑄型下部或是其處于垂直或傾斜位置，可以有效防止鑄件產(chǎn)生澆鑄不足或冷隔等缺陷。</p><p>　　(4)對于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應將厚大部分放在分型面附近的上部或側面，以便在鑄件厚壁處直

17、接安裝冒口，使之實現(xiàn)自上而下的定向凝固。</p><p>　　二、鑄型分型面的選擇：</p><p>　　(1)應盡可能使鑄件的全部或大部分置于同一砂型中，以保證鑄件的精度。</p><p>　　(2)應時鑄件的加工面和加工基準面處于同一砂型中。</p><p>　　(3)應盡量減少分型面的數(shù)量，盡可能選平直的分型面，最好只有一個分型面。&l

18、t;/p><p>　　(4)應盡量減少型芯和活塊的數(shù)量，以簡化制模、造型、合型等工序。</p><p>　　(5)應盡量使行腔及主要型芯位于下型，以便于造型、下芯、合型和檢驗壁厚。</p><p><b>　　七、鑄造工藝圖：</b></p><p>　　由下圖分析可得：分型面選在最大截面處，易于拔模，上砂箱高度較低，零件下

19、部截面較大，放在砂型上部，并在上部設置冒口，用來補縮。</p><p>　　分析：分型面選在最大截面處，易于拔模，上砂箱高度較低，零件下部截面較大，放在砂型上部，并在上部設置冒口，用來補縮。</p><p><b>　　8、工藝流程</b></p><p>　　鑄造→失效→切削加工→局部淬火→回火→去應力退火</p><p&

20、gt;<b>　　焊接件設計</b></p><p>　　一、零件名稱：壓縮空氣貯存罐</p><p><b>　　二、零件簡圖：</b></p><p>　　圖三 壓縮空氣貯存罐</p><p>　　三、零件的生產(chǎn)要求與生產(chǎn)性質</p><p><b>　　四、零

21、件的選材分析</b></p><p><b>　　五、零件毛坯的生產(chǎn)</b></p><p><b>　　焊接方法：</b></p><p>　　(1)方案一：焊條電弧焊。設備簡單，方法簡便靈活，適應強，但對焊工操作技術要求高。焊條勞動條件差，生產(chǎn)率低。</p><p>　　(2)方案二

22、：埋弧自動焊。生產(chǎn)效率高、成本低，焊接質量好而且穩(wěn)定，勞動條件好。但是埋弧自動焊適應性差，設備較復雜，用于批量生產(chǎn)。</p><p>　　根據(jù)上述分析，由于壓縮空氣貯存罐大批生產(chǎn)，生產(chǎn)率低下的手工電弧焊不適合，采用埋弧自動焊。</p><p>　　此外，標準件與封頭因焊縫直徑小，長度較短，故用焊條電弧焊。標準件與瓶身采用角接，不開坡口，筒身的縱向焊縫，采用坡口單面焊接。</p>

23、<p>　　焊接結構的工藝性設計：</p><p><b>　　焊縫位置及焊接順序</b></p><p>　　瓶體由上、下封頭及封頭筒身部分組成。上、下封頭沖壓成形，筒身由鋼板卷圓后焊好。再將上、下封頭與筒身焊在一起，瓶體共有三條焊縫。如圖：</p><p><b>　　圖四 焊縫布置方案</b></

24、p><p>　　三條焊縫和直接在中部焊接比雖然增加了焊接工作量，但是上、下封頭易于成形，焊接更為可靠。</p><p>　?、诤附咏宇^、坡口形式</p><p>　　由于氣密性要求較高，焊縫1和焊縫3應用雙面焊，但貯存罐直徑較小不易操作，且壁厚較小，可用 U型坡口單面對焊。焊縫2應采用開坡口單面角焊。</p><p>　?、酆附臃椒ê秃附硬牧?l

25、t;/p><p>　　由于各角焊縫長度較短，且大部分焊縫在弧面上，故焊縫2采用焊條電弧焊方法。由于壁厚較小僅為2~3mm，并考慮到生產(chǎn)效率和成本，故焊縫1和焊縫3可采用CO2氣體保護焊。</p><p><b>　　六、工藝流程：</b></p><p>　　筒身：減板下料→預彎→卷圓→縱向焊接→校圓→車筒身兩端面</p><p

26、>　　封頭：減板下料→落料→拉伸→左右封頭車孔→封頭焊接標準</p><p>　　裝配焊接：封頭與筒身組裝</p><p>　　檢驗：射線檢驗→去應力退火→水壓試驗→氣離性試驗</p><p><b>　　課程設計心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過幾天的努力，這份課程設計算是完成了，可能還存在不少問題。&l

27、t;/p><p>　　在我看來，這次課程設計主要考驗的是我們運用已經(jīng)學習的理論知識，綜合分析，解決實際工程問題的能力。在課程設計的過程中，完成報告很需要查閱一些相關的資料，同時深深感覺到課堂上的理論學習與實際操作有很大的差別，自己對以前學過的知識理解的不夠深刻，基礎知識還不夠扎實。</p><p>　　課程設計的內容很貼近實際工業(yè)生產(chǎn)，但是機械零件的設計涉及的東西很多，從力學性能、加工狀態(tài)到熱

28、處理工藝，有些知識還沒理解透徹。起初看到課設的題目感到無從下手，看了很久的課設指導書和與同學討論之后，拿出了3個零件的設計方案。設計中很多選材是建立在查資料所得的工程實踐中的經(jīng)驗，有些細節(jié)還不是很理解，這些都是在今后的學習工作中需要加強的。</p><p>　　此次課設讓我初步接觸課程在實際生產(chǎn)生活中的運用，認識了兩者間的聯(lián)系，如果將來從事這個行業(yè)，必定要面對很多這樣的問題，盡管這次課設結果不很完美，但是它在深化

29、了課本知識的同時，給了我們一個機會自己動手設計零件，并積累了一些實踐工作經(jīng)驗，帶給我們不小的收獲。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、王少剛，鄭勇，《工程材料與熱加工基礎》課程設計指導書，南京航空航天大學，2008</p><p>　　2、王少剛，《工程材料與成形技術基礎》，國防工業(yè)出版社，2009</