鍛造工藝設計闡明書目錄1.零件構造分析 31.1.零件信息 31.2.技術規定 32.鍛造工藝方案分析 52.1.鍛造辦法的擬定

52.2.分型面的選擇 52.3.鑄件澆注位置的擬定 73.鍛造工藝參數 93.1.鑄件尺寸公差 93.2.鑄件重量公差 93.3.機械加工余量 93.4.鍛造收縮率 93.5.起模斜度 93.6.最小鑄出孔及槽 103.7.工藝補正量 103.8.分型負數 103.9.反變形量 103.10.砂芯負數 113.11.非加工壁厚的負余量 113.12.分型負數 114.砂芯設計 124.1.砂芯的概念

124.2.芯頭設計

125.澆注系統設計 165.1.澆注系統設計原則 165.2.澆注系統位置擬定 175.3.澆注系統類型擬定 175.4.澆注系統尺寸計算 176.冒口及冷鐵 226.1.冒口補縮原則 226.2.冒口及冷鐵位置個數的選擇 226.3.冒口種類選擇及參數計算 236.4.鑄件成品率 25零件構造分析零件信息產品名稱：支架材料：鑄鋼外形尺寸：91×42×66cm3質量：生產批量：成批大量生產。造型辦法：手工造型其零件示意圖以下圖技術規定鑄件重要的工作表面，在鍛造是不允許有氣孔、砂眼、渣孔等缺點。鍛造工藝方案分析鍛造工藝的擬定

鍛造工藝涉及：造型辦法、造芯辦法、鍛造辦法及鑄型種類的選擇

造型辦法、造芯辦法的選擇根據手工造型和機器造型的特點，選擇手工造型鍛造辦法的選擇

根據零件的各參數，對照表格中的項目比較，選擇砂型鍛造。鑄型種類的選擇根據鑄型的特點和應用狀況選用自硬砂。分型面的選擇方案Ⅰ：沿主視圖中心線分型，兩箱造型優點：鑄件上方的Φ34圓可順利鑄出。缺點：①2×Φ9的孔鑄不出②寬度為55的臺要選擇用活塊做出③上下箱的質量不均勻，影響零件使用性能方案Ⅱ：鑄件底板上表面做一分型面，然后再在上方Φ34處做一分型面，三箱造型。優點：與方案Ⅰ比較Φ9孔可鑄出，上方也可完全鑄出。缺點：三箱造型過程會復雜，用型芯較多，造型難度增大。方案Ⅲ：在鑄件后方肋板處，作前方面為分型面優點：與方案Ⅱ比較，工藝簡樸，造型方便簡樸。缺點：容易產生飛翅，2個Φ9和一種Φ12的孔不可鑄出。綜合上述三個方案，考慮到工廠實際生產條件、鑄件工藝規定，選擇方案Ⅲ作為分型面鑄件澆注位置的擬定鑄件澆注位置的擬定應注意下列幾項原則鑄件的重要加工面應朝下或呈側立面盡量使鑄件的大平面朝下應確保鑄件能充滿應有助于實現次序凝固應盡量減少砂芯數量綜合上述原則，考慮到鑄件材質為鑄鋼件，為了使鑄件質量滿足使用條件，先暫選擇以下的澆注位置鍛造工藝參數鑄件尺寸公差由于該鑄件為鑄鋼件，并且采用砂型手工造型鍛造辦法，查表（GB/T6414－1999）選用公差等級CT11-CT14，因鑄件沒有規定公差等級，考慮工廠生產效率和實際操作的工藝性，故選擇CT13鑄件重量公差由于生產批量為成批大量生產，選用砂型手工鍛造，查表（GB/T11351－1989），選用MT11-MT13，因鑄件沒有規定重量公差等級，考慮工廠生產效率和實際操作的工藝性，故選擇MT13機械加工余量根據最大尺寸、砂型手工造型、零件尺寸公差、公差等級進行查詢。查表（GB/T6414－1999）得機械加工余量等級為K取8mm鍛造收縮率根據實際生產狀況，用鑄鋼件，參考美國鍛造學會擬定該件的收縮率為2.08%。起模斜度由于鑄件是大批量生產，模樣采用木模構造，根據鑄件澆注位置與分型面設立，鑄件高度為66cm，模樣高度比鑄件高度加放一種收縮量，因此模樣高度為67.37cm，按自硬砂木模造型查（JB/T5105-1991），起模斜度為0°55′，即0.55°。起模斜度形式為增加壁厚法最小鑄出孔及槽根據鍛造工藝理論，需要加工的孔與槽只有在尺寸不不大于一定值時才鑄出，其最小鑄出尺寸根據鍛造工藝類型，鍛造合金種類，鑄件壁厚大小及孔、槽的深度或長度有關，根據孔長度及壁厚查找碳鋼件的最小鑄出孔，可知最小鑄出孔為30-50mm，本鑄件的加工孔在放置加工余量后不大于這個尺寸，考慮工藝規定，因此本鑄件的孔全部不鑄出。工藝補正量對于成批、大量生產的鑄件，或永久性產品，選擇不考慮工藝補正量分型負數分型負數在2m以上的鑄件應用，本鑄件不考慮分型負數反變形量普通中小鑄件壁厚差別不大且構造上剛度較大時，不留反變形量砂芯負數砂芯負數只應用于大型粘土砂芯，自硬型芯不采用型芯負數非加工壁厚的負余量擬定鑄件線收縮率時，已經考慮了非加工壁厚的負余量，在此就不引用了分型負數分型負數用與大型砂芯，本鑄件需要小型芯，故不考慮分型負數砂芯設計砂芯的概念

砂芯的用是形成鑄件的內腔、孔以及鑄件外形不易出砂的部位。砂芯設計要涉及擬定砂芯的形狀和個數。為了減少制造工時，減少鑄件成本和提高其尺寸精度，對于不太復雜的鑄件，應盡量減少砂芯數量。由于本次設計的支架有一大孔，本次設計有1個圓柱形砂芯，由于尺寸因素，根據零件構造特性和分型面的設計原則，本次設計的砂芯采用垂直放置的方式。芯頭設計

芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯部分。芯頭的作用是：定位和固定砂芯，使砂芯在鑄型中能夠精確的位置。并且能夠承受砂芯本身重力及澆鑄時液體金屬對砂芯的浮力。因此，芯頭應足夠大才不致破壞，才干確保砂芯能起到對應的功效。澆鑄后砂芯收縮產生的氣體，都應能通過芯頭排至鑄型以外。在設計芯頭時，除了要滿足上面的規定，但是，為了啟芯方便，因此應確保適宜斜度。定位的可靠性，是確保在澆鑄過程中砂芯位置不能變動。根據砂芯在鑄型中安放的位置，可分為垂直芯頭、水平芯頭兩類。本次設計中，采用的是垂直芯頭。

芯頭它由芯頭長度、斜度、間隙、壓環、防壓環和集砂槽等構造構成。其中部分位置如圖所示。芯頭的高度上下對稱的垂直砂芯，上下芯頭可采用相似的高度，特別在大量生產中不必辨別上芯頭與下芯頭，方便下芯。由零件圖可知需要Φ210×370的砂芯，那么L=370mm,D=210mm查課本表6-17芯頭高度h取自35~55，取h=h1=40mm芯頭的斜度為了下芯方便精確，避免碰壞砂芯，在垂直芯頭和芯座部位必須設有斜度。為避免合型時上芯頭和鑄型相碰，上芯頭和上芯座的斜度應大些。查表3-3由于h=h1=40mm，取α1=10°α=7°芯頭的間隙為了下芯方便，普通在芯頭和芯座接觸的地方有間隙，間隙的大小取決于鑄型種類、砂芯大小、精度、芯座本身的精度。查表（JB/T5105-1991）取芯頭的間隙S=2mm壓緊環、防壓環和集砂槽垂直芯頭的壓緊環、防壓環和集砂槽比較簡樸，查表得取e=3，f=4，r=3最后砂芯圖為下圖澆注系統設計澆注系統設計原則澆注系統是鑄型中液態金屬流入型腔的通道，由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內澆道等構成。對的的澆注系統還應含有下列作用使液態合金平穩充滿型腔，不沖擊型壁和砂芯，不產生飛濺和渦流，不卷入氣體，并順利的使型腔內的空氣和其它氣體排除型外，以避免金屬液過分氧化及產生砂眼、冷豆、氣孔等缺點。阻擋夾雜物進入型腔，以免在鑄件上形成渣孔。調節砂型及鑄件上各部分溫差，控制鑄件的凝固次序，不妨礙鑄件的收縮，減少鑄件變形和開裂等缺點。有一定的補縮作用，普通是在內澆道凝固前補給部分液態收縮。使液態合金以最短的距離，最適宜的時間充滿型腔，并有適宜的型內液面上升速度，得到輪廓完整清晰的鑄件。充型液流不要正對冷鐵和芯撐。避免外冷鐵的激冷效果減少及表面熔化，避免芯撐過早軟化和熔化，造成鑄件壁厚變化。在確保鑄件質量的前提下，澆注系統要有助于減小冒口體積，構造要簡樸，在砂型中占據的面積和體積要小，以方便工人操作、去除和澆注系統模樣的制造，節省金屬液和型砂的消耗量，提高砂型有效面積的運用。澆注系統位置擬定此鑄件為鑄鋼件，鑄鋼的特性熔點高、流動性差、收縮大、易氧化，金屬液快速、平穩地充型鋼液流動性較差，選擇在分型面設計內澆口，結合本鑄件有砂芯，避免鋼液沖擊砂芯，選擇兩個內澆道，最后選擇中間注入穩流式澆注系統。澆注系統類型擬定根據各澆注系統的特點及鑄件的大小和鑄件的材質選用開放式澆注系統，斷面比例關系為A直上<A直下<A橫<A內。澆注系統尺寸計算計算鑄件質量通過PRO-E得到鑄件數據體積V=589.83cm3質量：各個澆道的截面積計算查找資料文獻鑄鋼件截面積比例A包孔：A直：A橫：A內=1:(1.8~2.0):(1.8~2.0):(2.0~2.5)由奧贊公式式中m為流經阻流斷面金屬液總質量為充填型腔的總時間μ為填充全部型腔時，澆注系統阻流斷面的流量系數Hp為充滿型腔時的平均計算壓力頭式中各個參數的擬定辦法以下：金屬液總質量G的擬定根據鑄件質量和生產類型選擇鑄鐵件澆注系統占的質量比例為50%，金屬液總質量G=m×（1+50%）=463Kg×1.5=694.5Kg澆注時間的擬定鑄件壁厚為90mm，取型=8~10mm·s-1C為鑄件的高度最后取66~83S，=75S流量系數μ的擬定根據鑄型種類和阻力大小流量系數μ取0.8~0.95平均靜壓頭Hp的擬定H1為從澆口杯頂液面到阻流斷面的垂直距離P為水平面以上的鑄件高度C為鑄件總高度Hm≥Ltanα=324H1=Hm+159=483最后求得HP為485mm式為奧贊公式將每個參數帶入求得A阻為2.15cm2A包孔：A直：A橫：A內=1:(1.8~2.0):(1.8~2.0):(2.0~2.5)由于澆包口為阻流面因此A直=1.9×2.15=4.0cm2A橫=1.9×2.15=4.0cm2A內=2.3×2.15=4.9cm2現階段鑄鋼的資料較少，澆口的繪制參考球墨鑄鐵的數據資料查表擬定各澆道數據以下ΣA直=4.0cm2查表取ΣA直=4.2cm2D=23mmΣA橫=4.0cm2查表取ΣA橫=3.6cm2A=19mm，B=14mm，C=22mmΣA內=4.9cm2查表取ΣA內=4.8cm2（2個澆口）A=28mm，B=26mm，C=9mm冒口及冷鐵冒口補縮原則1.就近設在鑄件熱節的上方或側旁.2.盡量設在鑄件最高,最厚部位.對低處的熱節增設補貼或使用冷鐵,造成補縮的有利條件3.不設在鑄件最重要、受力大部位,避免組織粗大減少強度4.不選在鍛造應力集中處,容易引發裂紋,應注意減輕對鑄件的收縮妨礙5.盡量用一種冒口同時補縮幾個熱節或鑄件6.在加工面上,可節省鑄件精整工時,零件外觀好。7.不同高度上的冒口,應用冷鐵使各個冒口的補縮范疇隔開冒口及冷鐵位置個數的選擇影響冒口和冷鐵的因素有零件大小，零件構造，材質及鑄型材質，綜合以上因素，分析該鑄件有三個熱節，要確保鑄件次序凝固，考慮到材質和節省冒口要加以冷鐵，冒口選擇設計到鑄件最高處，暫擬定下述方案：一種在最高處冒口，兩塊冷鐵。冒口種類選擇及參數計算采用模數法計算，材質為45號鋼，其收縮率查表約為5%由圖可看到，補縮節點的熱節圓直徑dy為91.5mm考慮到補貼和左邊的熱節，將熱節圓dy增大到91.5mm×1.1=100.65mm于是為了確保冒口比鑄件晚凝固，普通取Mr=1.2Mc=2.88cm選用原則腰型冒口，對應查找下表，Mr取2.97冒口的尺寸為a=120mm，b=180mm，h=228mm，Vc=8.7L，Gc=68Kg冒口校核考慮到有效補縮距離，參考下圖，增加冒口取板厚為60mm，有效補縮距離=4.5T+4T+4.5T=13T=780mm板長910mm，補縮距離不夠，選擇在冒口之間添加冷鐵，查找資料冷鐵對冒口的影響以下圖加冷鐵之后的補