工程材料应用》
课程设计说明书。
专业机械设计制造及其自动化
学生姓名。班级。
学号。指导教师。
完成日期 201 年1月9日
第一章任务书3
第二章铸造件设计4
第三章锻造件设计7
第四章焊接件设计10
第五章总结13
第六章心得体会13
参考文献14
第一章任务书。
一、课程设计目的。
此课程设计是工程类专业的必修技术基础课，其内容包括工程材料学、铸造、锻压、焊接等。为了提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识的能力，在学习该课程后进行一周课程设计，其目的是：
1.通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识分析解决实际问题的能力。
2.通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中能合理选择材料、选择毛坯生产方法，并能合理安排典型零件的热处理工艺、零件制造工艺流程及结构工艺性分析。
二、课程设计的任务及要求。
课程设计的指导思想应力求在提高产品质量、降低产品成本、提高生产效率的原则下，使工艺方案尽量简化、操作方便。
1.仔细读题、明确自己的任务。
2.对零件制造的总体方案进行论证与选定，包括：
毛坯制造方案的可行性分析与比较。
主要表面机械加工方案分析与选择。
3.毛坯生产工艺方案的分析，包括：
工艺性综合分析。
生产方法的确定。
工艺参数的确定及其他工艺问题的分析。
工艺图的绘制。
4.机械加工工艺方案的分析，包括：
零件机械加工工艺的分析及工艺基准的选定。
工艺过程的拟定及工艺文件的编制。
各工序机床、加工余量、工、夹、量具的选定。
刀具的设计与应用。
绘制机械加工过程中所需的工艺图。
5.完成全部工艺绘制工作。
6.撰写一份完整的说明书。要求理论鲜明、论证严密、文理通顺、字迹清楚。
7.编写参考文献。
第二章铸造件设计。
一、零件名称：大型船用螺旋桨。
二、零件的简图：
三、技术要求和生产性质：
四、零件的材料选择分析：
五、工艺设计。
1 收缩率、反变形量的确定。
螺旋桨桨叶既宽且薄、叶厚分布不均匀， 铸件各处的浇注温度和冷却速度不同， 铸造收缩变形严重且变形各异， 其影响变形的因素和规律尚未完全清楚， 导边向下凹， 随边向上挠， 桨叶扭转变形， 螺距变小； 在随边( 0. 3~ 0. 5) r 螺距线收缩率取1.
5%, 0. 6~ 1. 0) r螺距线收缩率取2%, 桨叶后倾从( 0.
5~ 1. 0) r 加放0. 2 mm 的反变形量[ 3] ;整个桨的线收缩率取1.
5%。
2 加工余量的确定。
为了消除铸件的表面缺陷， 得到尺寸精度高、表面***的螺旋桨， 仅靠补缩和反变形量还不能补偿和修正螺旋桨的收缩变形， 还必须加放加工余量。桨叶的加工余量确定如下： 桨叶叶面加工余量取5 mm, 叶背加工余量取4 mm, 导边及随边均加长加宽20 mm; 桨毂外径加10 mm, 桨毂轴孔单边减20 mm, 桨毂大端加长30 mm、小端加长20 mm。
3 浇冒口系统的确定。
螺旋桨的浇注系统， 应保证金属液能平稳地充型，应有合理的浇注速度、热分布均匀、挡渣除渣能力强， 其浇注系统示意图见图2。
采用底注式浇道， 拔塞浇口杯， 封闭式直浇道<45mm, 开放式方型横浇道， 采用过滤网( 过滤网横截面积取2 500 mm2 ) 集渣包除渣结构， 采用圆柱形10 孔内浇道。
4 螺旋桨质量的估算。
按盘面比估算法( 算法偏大) 计算螺旋桨质量公式如下[ 4] :桨叶总质量g= πd/ 4*盘面比*0. 6r 截面最大厚度@ 密度= 4 028 kg; 桨毂质量为1 565 kg; 螺旋桨的成品总质量约为5 593 kg 。
4 m 的kaplan 螺旋桨的浇注质量约为8 t。
六刮板造型。
1 型砂的选择。
造型材料的配方选择和混制工艺的确定， 决定着铸件品质和轮廓精度形状。砂型铸造时， 必须承受液体金属的冲击、收缩和膨胀的机械作用和热作用， 以及型砂和液体之间的物理化学作用， 因此型砂必须具有好的透气性、低的发气性、高的强度和良好的退让性等工艺性能。
选用优质硅砂、陶土作原砂， 水玻璃为粘结剂， 机械搅拌配砂， 吹二氧化碳硬化， 砂型表面涂刷稳定性和覆盖性好、抗裂纹性强、附着强度高的醇基快干涂料， 以防止粘砂、夹砂、砂眼等表面缺陷。
国外某厂2005 年就采用呋喃树脂作铸造螺旋桨的粘结剂， 即将松木加热后分解并提取其中的液体呋喃树脂， 将其与铸造型砂混拌， 制成砂型。利用这种技术， 可浇注直径为6 m、质量为20 t 以下的船用螺旋桨， 而且铸造时间缩短、铸造速度加快， 可节省劳动力， 另外， 型砂还可继续使用。
2 铸型的造型方法。
铸型的刮板造型过程如下： 型砂配制、冒口泥芯和内浇道泥芯的制作； 桨毂木模、截面样板的木模制作； 叶面轮廓纸样板的准备； 螺距三角板的制作安装； 下型托板刮板造型； 假叶制作； 上型盖板架造型； 开箱修型、刷涂料； 用专用的芯轴底座和底盘固定造型， 造型体固定在熔炼和浇注的吊机车间， 合箱联体采用压铁和螺栓紧固， 防止抬箱跑火。
图3 为铸型的造型示意图。
图3 螺旋桨刮板造型示意图。
1. 芯轴 2. 桨毂 3. 螺距三角板 4. 刮板 5. 横臂。
3 铸型的干燥和冷却。
铸型干燥是造型的重要工序， 干燥使砂层的残余水分达到要求。铸型干燥不好易产生气孔、氧化夹渣等缺陷， 为了减少烘烤变形， 采用电热风炉进行铸型干燥， 热风炉的送风和金属液的走向一致， 比烘炉从外向内加热铸型可能更合理一些； 为使铸型干燥均匀， 叶梢出气口开设在桨叶随边最低处； 铸型干燥加热方式为： 100 e时保温约8 h, 250 e 保温约24 h; 安置好浇口杯浇注系统后， 进行第二次热风炉保温送风时， 型腔内温度保持在100 e 左右。
第三章锻造件设计。
一、零件名称：高速轴。
二、零件简图：
三、 技术要求和生产性质。
四、选材：五、毛坯选择方案。
该机床主轴属轴杆类零件，通常以锻件做毛坯。
1、切削加工。
直接采用圆柱棒切削加工，加工的精度较高，但是由于零件的复杂性而会产生较多材料浪费，增加生产成本。
2、锻造。自由锻，所用工具和设备简单，通用性好，工艺灵活，成本低，但精度低，加工余量大，表面质量差。
模锻，锻件形状和尺寸精度高，机械加工余量少，锻件的纤维组织分布合理，生产率高，操作简单。综上所述，应该选择模锻。
六、工艺流程。
下料→自由锻→正火→粗加工，半精车外圆，渗碳→局部淬火，加低温回火→车定刀槽，粗磨外圆→精磨。
1)正火处理是为了得到合适的硬度，以便于机械加工，同时改善锻造组。
2)渗碳处理是为了使材料硬度增加。
3)淬火加低温回火是为了高速轴表面满足高精度，高耐磨性的要求。
第四章焊接件设计。
一、零件名称：双相不锈钢管。
二、零件简图：
三、零件的生产要求与生产性质。
四、零件的选材分析。
五、零件毛坯的生产。
《工程材料课程设计》格式
二 课程设计管理。课程设计是专业主干技术基础课程的教学环节，是培养学生综合运用本门课程所学理论知识分析和解决实际问题的能力 系统分析设计能力和刻苦钻研 勇于探索的创新精神的重要实践环节。1 课程设计选题。课程设计的选题应尽量覆盖本课程教学的主要内容，能使学生得到较全面的综合训练。课程设计题目一般由指...
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