水轮机上冠件砂型铸造工艺及工装设计
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- 开题报告1．本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述
铸造是指将液态合金注入铸型中使之冷却凝固, 并进行后处理, 最终成为金属制品的一种生产方法。根据铸型的不同，铸造生产又大体可分砂型铸造金属型铸造( 含压铸)熔模铸造等不同的铸造方法, 对铸造工艺装备的要求各不相同。
铸造生产的优点是毛坯成本低廉，对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件，更能显示出它的经济性，同时它的适应性较广，且具有较好的综合机械性能；缺点是铸造生产所需的材料（如金属、木材、燃料、造型材料等）和设备（如冶金炉、混砂机、造型机、造芯机、落砂机、抛丸机等）较多，且会产生粉尘、有害气体和噪声而污染环境。
发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应， 如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。
总体上, 我国铸造领域的学术研究并不落后, 很多研究成果居国际先进水平, 但转化为现实生产力的少。国内铸造生产技术水平高的仅限于少数骨干企业, 行业整体技术水平落后, 铸件质量低, 材料、能源消耗高, 经济效益差；劳动条件恶劣；污染严重。具体表现在, 模样仍以手工或简单机械进行模具加工；铸造原辅材料生产供应的社会化、专业化、商品化差距大, 在品种质量等方面远不能满足新工艺新技术发展的需要；铸造合金材料的生产水平、质量低；生产管理落后；工艺设计多凭个人经验，计算机技术应用少；铸造技术装备等基础条件差；生产过程手工操作比例高，现场工人技术素质低；仅少数大型汽车、内燃机集团铸造厂采用先进的造型制芯工艺, 大多铸造企业仍用震压造型机甚至手工造型, 制芯以桐油、合脂和粘土等粘结剂砂为主。大多熔模铸造厂以水玻璃制壳为主；低压铸造只能生产非铁或铸铁中小件；不能生产铸钢件。
对于砂型铸造 ，化学硬化砂型的强度比粘土砂型高得多，而且制成砂型后在硬化到具有相当高的强度后脱膜，不需要修型。因而，铸型能较准确地反映模样的尺寸和轮廓形状，在以后的工艺过程中也不易变形。制得的铸件尺寸精度较高。由于所用粘结剂和硬化剂的粘度都不高，很易与砂粒混匀，混砂设备结构轻巧、功率小而生产率高，砂处理工作部分可简化。混好的型砂在硬化之前有很好的流动性，造型时型砂很易舂实，因而不需要庞大而复杂的造型机。用化学硬化砂造型时,可根据生产要求选用模样材料,如木、塑料和金属。化学硬化砂中粘结剂的含量比粘土砂低得多,其中又不存在粉末状辅料,如采用粒度相同的原砂，砂粒之间的间隙要比粘土砂大得多。为避免铸造时金属渗入砂粒之间，砂型或型芯表面应涂以质量优良的涂料。用水玻璃作粘结剂的化学硬化砂成本低、使用中工作环境无气味。但这种铸型浇注金属以后型砂不易溃散；用过的旧砂不能直接回收使用，须经再生处理，而水玻璃砂的再生又比较困难。因此，在我国铸造行业砂型铸造更受欢迎。
我国的铸件年产量现已位居世界第一。但是，我国铸造技术仍与国外存在很大差距，我们要认清现状奋起直追，争取缩小国外差距，使我国铸造技术更进一步。
2．本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析
任务要求：
1、对铸件进行铸造工艺性分析；
2、绘制铸件毛坯图、铸造工艺图；
3、设计绘制全套的纸质铸造用工装图纸（包括装配图和各种非标零件图）；
4、部分图纸采用CAD绘图，部分资料生成电子文档；
5、参与进行铸造教具的加工制造和试用工作；
6、按照“南阳理工学院毕业设计（论文）基本格式”，书写一份完整的设计说明书。
可行性分析：
在大学期间我认真学习了《机械制图》《机械原理》《机械设计》《理论力学》《材料力学》《工程材料》《机械制造技术》《机械故障诊断技术》《模具设计与制造》等专业课程，这些课程的学习为完成本课题打下了一定的专业知识要求。
另外，我已经在互联网上和图书馆搜集了大量的相关技术资料，做好了设计的准备，相关的为完成毕业设计所需的设计场所、设备等配套设施也配备完毕，这些都为完成本课题的完成提供了必要的保证。
总的来说，水轮机上冠件砂型铸造工艺工装设计制作可行。
3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路
本课题重点及关键在于：
（1）铸造工艺性分析及其方案的确定；
（2）工艺参数的确定；
（3） 铸造工艺和工装的设计；
（4）编制铸造工艺，绘制铸件图。
解决的思路：
（1）审查零件结构是否符合铸造生产的工艺要求；
（2）从避免铸造缺陷、简化铸造工艺方面确定铸件的合理结构；
（3）在既定的零件条件下，考虑铸造过程中铸件的加工余量缺陷绘制铸件毛配图；
（4）根据铸件工艺工装过程完成设计说明。
4．完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法
完成本课题需要的主要参考资料及其设计手册：
[1] 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M]. 北京:高等教育出版社,1999.8.
[2] 黄乃瑜.中国模具设计大典[M]. 南昌:江西科学技术出版社，2003.1.
[3] 杜西灵.铸工速成与提高[M]. 北京:机械工业出版社，2008.3.
[4] 韩晓峰.铸造成产与工艺工装设计[M]. 长沙:中南大学出版社, 2010.10.
[5] 贾振元.机械制造技术基础 [M]. 北京:科学出版社，2011.2.
可以去图书馆和机电系资料室借阅有关书籍，可以向同学借阅有关书籍，可以向导师请教相关疑惑的问题。
完成本课题设计、加工需要的环境条件：
（1）本课题设计需要教室，还需要图板、尺子等物品；
（2）本课题加工需要车床、铣床、磨床、钻床、加工中心及工作地点。
按照机电工程系的统一安排，在6#教学楼进行毕业设计，所用机床由金工实习基地安排。
解决办法
（1）系里应给出一定的外出调研时间，收集相关资料；
（2）学校应在教学楼给出一个专门进行设计的教室作为设计的固定场所，同时租借绘图设备一套；
（3）为了完成本次设计还需满足一定的上机时间，系CAD机房应提供毕业生上机的便利条件。
5．完成本课题的工作方案及进度计划
工作方案:
（1）首先根据零件图绘制铸件图，然后根据生产规模及质量要求确定铸造工艺方案和工艺参数；
（2）进行浇口及砂芯的设计及砂箱模板等工装设计；
（3）画出铸造工艺图及合箱图。
进度计划:
第 1 周 搜集设计资料，完成开题报告；
第 2～3 周 铸件铸造工艺性分析，绘制铸件图；
第 4～8 周 铸造工艺设计，绘制铸件工艺图；
第 9～11 周 铸造工装设计，绘制铸件装配图；
第 12～13 周 编制设计说明书；
第 14～15 周 部分资料生成电子文档，填写铸造工艺卡；
第 16 周 答辩。
6．指导教师审阅意见
指导教师（签字）： 年 月 日
7．学院毕业设计（论文）工作领导小组评审意见
领导小组组长（签字）： 院（签章）
年 月 日...
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