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1、I课程设计说明书课程设计名称：课程设计名称：材料成型装备及自动化课程设计课程设计题目：课程设计题目：型砂性能测试用夹具的课程设计 学学 院院 名名 称：称：机电工程学院 专专 业业 班班 级：级：2013 级材控 1 班 学学 生生 学学 号：号： 学学 生生 姓姓 名：名：郭强龙 学学 生生 成成 绩：绩： 指指 导导 教教 师：师：吴和保 课程设计时间：课程设计时间：2016.06.06 至 2016.06.19 武汉工程大学本科课程设计II一、课程设计的任务和基本要求一、课程设计的任务和基本要求1. 设计题目：设计题目：型砂智能化综合性能检测装置的设计2. 设计结构简图：设计结构简图：3
2、. 设计的主要部件：设计的主要部件：主要部件包括：工作台架、型砂透气性检测机构、型砂试样制备与性能检测机构、检测夹具设计、检测装置液压系统设计和电驱动系统的设计。武汉工程大学本科课程设计III4. 设计要求：设计要求：1.每个班学生分为 6 组：即工作台架设计、透气性检测机构设计、试样制备与检测机构设计、夹具设计、液压系统设计、电驱动系统的设计；2.设计计算：立柱强度计算、检测上横梁强度计算、检测装置液压系统计算、电驱动丝杆机构和电机功率计算；3.图纸设计：工作台架、透气性检测机构、试样制备与检测机构、液压缸设计、电驱动丝杆机构和夹具的三维设计；4.控制系统设计：液压控制系统设计、电路控制系统
3、图的绘制；5.撰写课程设计报告。5. 设计刚要：设计刚要：设计的参数说明：设计的参数说明：6. 设计步骤：设计步骤：1） 根据二维图熟悉型砂性能综合检查装置的基本原理和性能要求；2） 进行各机构的设计计算；3） 根据设计计算结果，对装置的各部件进行材料选用和标准间的选型；4） 绘制机构各部件三维图和装置总体三维图；5） 撰写课程设计报告；6） 进行课程设计答辩。武汉工程大学本科课程设计IV二、进度安排二、进度安排2016.06.06-2016.06.06 课程设计指导及安排 2016.06.07-2016.06.09 分组、查阅资料 2016.06.10-2016.06.12 设计计算 201
4、6.06.13-2016.06.16 设计校核 2016.06.17-2016.06.18 撰写设计说明书 2016.06.19-2016.06.19 课程设计答辩三、参考资料或参考文献三、参考资料或参考文献1 樊自田.材料成型装备及自动化.机械工业出版社.2014 年 7 月第 1 版 2 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计.高等教育出版社.2013 年 5 月第 9 版 3 范钦珊.材料力学.高等教育出版社.2005 年 7 月第 2 版 武汉工程大学本科课程设计V本科生课程设计成绩评定表本科生课程设计成绩评定表姓名郭强龙专业班级材控 1 班学号课程设计题目：型砂性能测试用夹具的课程设计课程
5、设计答辩记录：（手写）成绩评定依据：成绩评定依据：项目得分比例 考勤记录 设计结果 报告撰写 答辩成绩备注： 成绩评定依据的项目内容和项目分值比例可以由老师按指导的专业进行调整，但成绩评定依据的项 目数不得少于 3 项。最终评定成绩：指导教师签名：年 月 日武汉工程大学本科课程设计VI目 录一、 铸造型砂性能分析检测方法概述.1 1.1、铸造型砂性能检测的主要内容.1 1.2、铸造型砂强度检测方法及原理.2 1.3、铸造型砂紧实率的检测方法及原理.2 1.4、铸造型砂透气性检测方法及原理.3 二、 测试装置夹具设计计算.4 2.1、 砂型试样压制冲头及连接夹具的设计.4 1） 压制冲头和夹具受
6、力.4 2） 冲头和夹具的截面积.4 3） 绘制冲头和夹具的图形.5 2.2、 型砂制样筒及底座的设计.6 1） 制样筒及底座的受力.6 2） 制样筒及底座的截面积.6 3） 绘制制样筒及底座的图形.7 三、小结.8武汉工程大学本科课程设计01、铸造型砂性能分析检测方法概述铸造型砂性能分析检测方法概述1.11.1、铸造型砂性能检测的主要内容、铸造型砂性能检测的主要内容一般来说，型砂性能可以分为型砂物理性能及机械性能。型砂物理性能的检测主要包括型砂透气性、砂温、含水量和紧实率等，型砂机械性能以前通常指型砂的各种湿强度、韧性的检测。其中，紧实率和湿压强度是最有代表性的型砂性能指标，而紧实率反映型砂
7、混碾揉和程度和回性优劣，必须将它严格控制在工艺规范要求的范围内。湿型砂的紧实率是和水分、强度、造型材料配比等指标均相关的一个综合参数。通过检测检测紧实率可以调整型砂中的加水量，把紧实率控制在一定的范围内即可保证水分的相对稳定性，同时可使型砂获得一定的湿压强度，韧性和流动性等综合性能。目前国外普遍采用三锤制样机配合相应量具测定型砂紧实率，采用型砂硬度计测定型砂表面硬度，来间接表征铸件内部紧实度。国外多家铸造公司推出的紧实率在线检测仪，它们的测量原理和结构相似。瑞士 GF-DISA 公司的型砂多功能控制仪的前置环节是一台可快速测量紧实率和砂样强度的性能检测仪，通常安装在混砂机一侧，奔腾微机及相关软
8、件构成主控单元，PLC 控制的执行元件则依据控制信号调节水分和黏土的加入量，型砂多功能控制仪对比实测值与目标值，并考虑整碾砂的重量后，计算出水和黏土的加入量，从而实现有效控制，比传统筛选法水分控制仪具有更好的实用价值，并能进行全自动控制和检测，适用于批量生产的间歇或连续混砂系统，但对混砂量、旧砂温度、旧砂湿度以及旧砂性能均要求具有相对稳定的状况。型砂的紧实率是反映型砂紧实前后体积变化率的一个参数，被认为是能够反映型砂性能的综合性能指标。型砂紧实率除人工手握和观察颜色外，其最简便的方法就是采用“冲击试验法”。冲击试验法包括取样、过筛、定量、冲击、测量、计算等繁琐步骤。整个测量过程大约需要几分钟到
9、十几分钟。这中间，远距离取样、过筛、测量、计算几个环节在测量过程中费时最多，占整个测量时间的 90%以上、耗时过长和步骤繁琐严重阻碍了其在生产中的应用。型砂紧实率快速测试仪是在对上述方法进行分析、改进的基础上提出并实现的。其原理是：测量开始时，取待测散沙装满试筒并刮平，然后通过液压和电动系统对冲头武汉工程大学本科课程设计1垂直施加压力，当压力达到某一定值 P1 时（P1P2），砂样高度为 h2，此时即按着如下公式计算得到紧实率 ：上述过程中，由于试筒的几何形状与尺寸保持不变，因此 P1 一定，就是作用在砂样上的压强一定，也就是型砂试样的初始密度一定，因而省却了以往的过筛工序。在此基础上继续施加
10、压力使之达到 P2，则型砂试样的高度由 h1 变化到了 h2，亦即型砂试样在压力 P2-P1 的作用下从初始高度 h1 变化到了 h2，高度相对变化量为（h2-h1）/h1。1.21.2、铸造型砂强度检测方法及原理、铸造型砂强度检测方法及原理湿压强度是表示物体在饱水状态下，抵抗外部压力能力的物理量，以试样受外力作用破坏时的应力值来表示。型砂湿压强度是一个单独的性能项目，而且是最重要的一个性能项目。湿压强度的测定方法：测定湿压强度时，将制备好的湿压试样，置于预先装置强度试验机上的抗压夹具上，然后转动手轮，逐渐加载于试样上，直至试样破裂，其强度值可直接从压力表中读出。测试抗拉强度时，同样将制备好的 8 字型试样置于型砂强度试验机上的抗拉夹具上，转动手轮，逐渐加载拉力于试样上，直至试样断裂，其强度值可直接从压力表中读出，即大致测出湿型砂的拉压强度。1.3、铸造型砂紧实率的检测方法及原理、铸造型砂紧实率的检测方法及原理对于粘土砂而言，型砂中的水分是影响型砂性能和质量的最重要的因素之一，紧实率是表示型砂中粘土与调匀水的比例是否适当并且适宜于造型的一种综合性指标。与水分有关，与其它成分也有着间接的联系。一般认为：紧实率反映型砂的可紧实性、韧性和水分的敏感性，即反映了型砂的调性程度，是湿型砂最重要的指标之
