右端蓋鑄造工藝設(shè)計

右端蓋鑄造工藝設(shè)計,右端,鑄造,工藝,設(shè)計 鑄造工藝課程設(shè)計說明書 鑄造工藝課程設(shè)計 說明書 設(shè)計題目 題目 右端蓋鑄造工藝 學(xué) 院 年 級 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 目錄 1 前言 3 1.1 右端蓋設(shè)計的目的、意義 3 1.1.1 右端蓋設(shè)計的目的 3 1.1.2 右端蓋設(shè)計的意義 4 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 4 1.2.1 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 4 1.2.2 國外發(fā)展?fàn)顩r 4 1.3 鑄件結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求 5 1.3.1 零件結(jié)構(gòu)特點 5 1.3.2 零件技術(shù)與質(zhì)量要求 5 1.3.3 技術(shù)要求 5 1.3.4 化學(xué)成分 5 1.3.5 質(zhì)量要求 6 2 鑄件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 1 2.1 鑄件工藝性分析 1 3 鑄造方法的選擇 2 3.1造型制芯方法選擇 2 1、樹脂砂在造型過程中具有以下優(yōu)點： 2 2、對于可以制芯采用自硬樹脂砂，具有以下幾點好處： 2 3.2造型制芯設(shè)備 3 3.3型芯砂配方 3 3.4混砂工藝 3 3.5 造型方法 4 3.6造芯方法及材料的選擇 4 4 造型工藝方案的確定 5 4.1 分型面的確定 5 4.2 澆注位置的確定 7 5 砂芯的設(shè)計及工藝設(shè)計參數(shù) 9 5.1 砂芯的形狀 9 5.2 砂芯的固定 10 5.3芯頭的設(shè)計 10 5.4 工藝參數(shù)的設(shè)置 11 5.4.1 鑄件尺寸公差 11 5.4.2 鑄件重量公差 11 5.4.3 機械加工余量 11 5.4.4鑄造收縮率 11 5.4.5 起模斜度 11 6 澆注系統(tǒng)設(shè)計 12 6.1 澆注系統(tǒng)的類型 13 6.2決定直澆道的位置和高度 13 6.3計算澆注時間 14 6.4各澆道口截面積計算 15 6.5各澆道口大小 15 6.5.1直澆道大小 15 6.5.2 內(nèi)澆道截面積 15 6.5.3橫澆道截面積 16 7 鑄造工藝裝備設(shè)計 16 7.1 鑄型裝配圖的設(shè)計 16 7.2 模樣及模板 18 7.2 芯盒 19 8 總 結(jié) 21 致謝 23 參考文獻 24 1 前言 1.1 右端蓋設(shè)計的目的、意義 1.1.1 右端蓋設(shè)計的目的 鑄造業(yè)在我國發(fā)展起步起步較早，各種鑄造產(chǎn)品和工藝種類都很齊全,依然在當(dāng)今社會制造業(yè)起到舉足輕重的作用，為當(dāng)代國民經(jīng)濟的發(fā)展及國防力量的增強作出了杰出貢獻。我國自從改革開放以來大力發(fā)展鑄造業(yè)并取得了輝煌的成績。21世紀(jì)以來，我國鑄造產(chǎn)品產(chǎn)量在世界連續(xù)位列第一，鑄件產(chǎn)量接近世界鑄件產(chǎn)量1/3，在科技高速發(fā)展的今天，基于我國鑄造成型工藝獨有的優(yōu)勢，我國應(yīng)更充分地發(fā)揮鑄造資源優(yōu)勢，發(fā)展自己的鑄造工業(yè)。鑄造電機或油泵等右端蓋有助于在各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更加快捷的發(fā)展。 1.1.2 右端蓋設(shè)計的意義 20世紀(jì)以來，鑄造金屬熱加工技術(shù)發(fā)展速度飛快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進步要求鑄件機械性能更好，同時仍具有良好的機械性能；另一個原因是機械行業(yè)和其他行業(yè)的發(fā)展，為鑄造業(yè)打發(fā)展提供有利條件。如檢測技術(shù)的發(fā)展，使鑄件質(zhì)量的提高得到了保證；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們更加全面、深入地了解金屬的微觀世界，探索金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬液態(tài)成型的理論，具有重要意義。 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 國內(nèi)鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平具體表現(xiàn)在：鑄造原輔料生產(chǎn)供應(yīng)的專業(yè)化、商品化差；工藝策劃多憑自己經(jīng)歷，計算機應(yīng)用少；鑄造技術(shù)裝備等基礎(chǔ)條件差；產(chǎn)品過程手工操縱比例高，現(xiàn)場工人能力低等。大部分企業(yè)質(zhì)量和市場意思不強，質(zhì)量管理研究十分薄弱，鑄件廢品率高。20世紀(jì)以來，市場上對中小型電機的需要呈上漲趨勢。2009年中國中小型電機年產(chǎn)值超過了2億KW,遙居世界首位，成為世界上中小型電機的制造大國。但與國際先進水平相比，國內(nèi)中小型企業(yè)數(shù)量龐大，技術(shù)水平落后，技術(shù)裝備陳舊，勞動生產(chǎn)率較低；質(zhì)量參差不齊，廢品率高。 1.2.2 國外發(fā)展?fàn)顩r 國外鑄造技術(shù)先進、鑄件質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染小，產(chǎn)品普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化。具體表現(xiàn)在：在鑄件生產(chǎn)中對原材料和材質(zhì)要求高，采取先進的無損檢測技術(shù)有效控制質(zhì)量，鑄造生產(chǎn)全過程自動；普遍采用液態(tài)金屬過濾技術(shù)；廣泛應(yīng)用合金包芯線解決技術(shù)，使鑄鐵工藝穩(wěn)定、合金元素收得率高、處理無污染，實現(xiàn)了微機自動化操作；重視開發(fā)使用互聯(lián)網(wǎng)，鑄造業(yè)的電子商務(wù)、遠(yuǎn)程策劃與制造、虛擬鑄造廠等飛速成長。 1.3 鑄件結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求 1.3.1 零件結(jié)構(gòu)特點 右端蓋屬于小型灰鑄鐵件，結(jié)構(gòu)較簡單。因為右端蓋的壁厚非常均勻，鑄造工藝比較簡單，質(zhì)量要求較高。由于鑄件的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所以在鑄造的過程中很容易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷，因此在確定鑄造工藝的時候，我們需要綜合考慮鑄件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各方面的因素。該鑄件所選用的材料為HT200，灰鑄鐵材料容易制造出含有內(nèi)腔、外形復(fù)雜的毛坯，其在鑄件生產(chǎn)過程中具有很高的靈活性，適用性廣泛，灰鑄鐵材料在液態(tài)成型鑄件的尺寸大小方面限制比較小，其壁厚可由2mm到3m左右。對于塑性比較低的鑄件，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的唯一的方法。 (1) 零件名稱：右端蓋 (2) 材料：HT200 (3) 零件尺寸：168mm×254.28mm×96mm (4) 生產(chǎn)批量：多件大批量生產(chǎn) 1.3.2 零件技術(shù)與質(zhì)量要求 1.3.3 技術(shù)要求 未注圓角的為R3 1.3.4 化學(xué)成分 HT200化學(xué)成分如下： 碳 C :1.70~2.00% 硅 Si:2.15~2.93% 錳 Mn:0.46~0.66% 硫 S :0.010~0.016% 磷 P :0.027~0.035% 鎂 Mg:0.027~0.050% 稀土Re:0.026~0.043% 碳當(dāng)量:2.3~2.6 1.3.5 質(zhì)量要求 鑄件不允許存在裂紋。鑄件液態(tài)成型不允許存在氣孔、砂眼、縮松、縮孔等缺陷 鑄造工藝課程設(shè)計說明書 2 鑄件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 2.1 鑄件工藝性分析 所要生產(chǎn)的鑄件的結(jié)構(gòu)合理與否直接影響鑄件的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)合理的鑄件在鑄造過程中能夠有效地避免許多鑄造缺陷。右端蓋的三視圖如圖所示，通過所給零件圖可知右端蓋的外右端蓋廓尺寸為168mm×254.28mm×96mm，其左右結(jié)構(gòu)對稱，上下結(jié)構(gòu)和前后結(jié)構(gòu)也比較對稱，右端蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單，壁厚均勻，主要壁厚為27mm，最大壁厚處是48mm，最大孔徑為Φ75mm,最小孔徑為Φ15mm。 圖2-1 零件三視圖 由于右端蓋是小型灰鑄鐵件，而且鑄件的壁厚均勻，材料為HT200，屬于灰鑄鐵，澆注溫度比較低，但流動性好，所以在澆注和凝固的過程中不容易產(chǎn)生澆不足、縮孔、縮松以及變形等缺陷。 3 鑄造方法的選擇 3.1造型制芯方法選擇 由于右端蓋的右端蓋廓尺寸適中，屬于小型灰鑄鐵件，所以屬于單件大批量生產(chǎn)。根據(jù)現(xiàn)如今生產(chǎn)條件和成本等綜合因素的綜合考慮一般選擇使用樹脂砂造型制芯。 1、樹脂砂在造型過程中具有以下優(yōu)點： (1）使用樹脂砂造型過程工藝比較簡單，有利于實現(xiàn)機械化和自動化造型； (2）型芯是硬化后取出，變形小，尺寸精度高，表面粗糙度低，提高了鑄件的尺寸精確度，可以減少加工余量； (3) 型、芯砂可以在芯盒中在正常環(huán)境下逐漸硬化成型，可以極大地節(jié)約材料和人工成本，改善工人的作業(yè)環(huán)境； (4) 型、芯砂在正常工作中還具有良好的流動性，只需要給與非常小的緊實力，就可以在造型中進行較好地填充型腔、芯腔各個部位，操作方便、高效，可以有效地減少工人的工作量； (5) 樹脂砂還具有良好的潰散性，鑄件沖型完后，可以方便落砂、便與清理； (6) 相對于傳統(tǒng)的濕型砂等，可以改善車間工作環(huán)境，極大減少車間的粉塵，有利于工人的健康，并且可以明顯提高車間的單位面積產(chǎn)； 2、對于可以制芯采用自硬樹脂砂，具有以下幾點好處： （1）造型和制芯都采用樹脂砂造型，因為都采用樹脂砂，可以防止不同種砂的造型而造成混砂，導(dǎo)致難以清理。 （2）制芯與造型都采用樹脂砂造型，可用可以使用同一種新砂，可以方便進行組織生產(chǎn)，能夠極大增強生產(chǎn)效率，從而縮減生產(chǎn)成本； （3）型芯可以直接在芯盒里加熱硬化，不需要烘干，可以取消烘爐； 3.2造型制芯設(shè)備 ⑴混砂設(shè)備：型砂采用雙臂水平連續(xù)混砂機混制，型號為S2530，生產(chǎn)率為25-30t∕h。制芯采用單臂連續(xù)混砂機，型號TYHD-05，生產(chǎn)率3-6 t∕h。 ⑵緊實：可以通過利用震實臺對造型進行緊實。 3.3型芯砂配方 ⑴原砂要求：①SiO2>97％；②pH值<7；③含泥量：<0.2％；④原砂含水量>0.2％；⑤粒度：50∕100；⑥原砂粒形系數(shù)>1.3；⑦耗酸值：>5；⑧微粉含量>0.5％； ⑵再生砂的性能要求：①含泥量>0.2％；②耗酸值>5；③微粉含量>0.5％； ⑶型砂配方：采用90％的再生砂和10％的芯砂。使用大約占原砂總質(zhì)量的1%呋喃Ⅱ型樹脂和原砂進行混合。并加入少量的對甲苯磺酸作為固化劑，對于甲苯磺酸的加入量隨著不同的季節(jié)需要適量的調(diào)整。如果是在春季時，甲苯磺酸的加入量大概需要占樹脂的40%；夏季加入量占樹脂的35％；秋季的加入量和冬季的差不多；冬季加入量占樹脂的45％。還必須加入低含量的KH550作為偶聯(lián)劑，加入量占樹脂的0.2％左右； ⑷芯砂配方：全部采用新砂。主要成分使用呋喃Ⅱ型樹脂，大約1.2%的呋喃Ⅱ型樹脂和原砂進行混合。通過適量的甲苯磺酸作為固化劑，甲苯磺酸加入量要根據(jù)季節(jié)變化進行適度調(diào)整。如果是在春季時，甲苯磺酸的加入量大概需要占樹脂的40%；；夏季加入量占樹脂的35％；秋季的加入量和冬季的差不多；冬季加入量占樹脂的45％。還必須要加入低含量的KH550作為偶聯(lián)劑，加入量占樹脂的0.2％左右。 3.4混砂工藝 砂＋催化劑＋偶聯(lián)劑 調(diào)制15s 加入樹脂砂 調(diào)40-45s出砂 ⑵型砂性能要求： 型砂抗拉強度為0.8-1.0MPa； 芯砂抗拉強度為1.0-1.2MPa； 3.5 造型方法 因為右端蓋是一小型灰鑄鐵件，結(jié)構(gòu)相對簡單，可以成批量生產(chǎn)，所以采用機器造型的方法。機器造型有以下優(yōu)點，鑄件的尺寸精度相對較高，其加工表面光潔，而且生產(chǎn)效率高，勞動條件好，易實現(xiàn)自動化，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。 3.6造芯方法及材料的選擇 造芯的方法選擇和造芯用料的選擇時，粘土砂作為原料制作砂芯雖然成本較低，但是缺點卻很突出，其制作出的砂芯烘干后將會出現(xiàn)裂紋、變形等缺陷。所以隨著鑄造技術(shù)的提高，產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提升，粘土砂制芯逐漸被樹脂砂取代，右端蓋是小型灰鑄鐵件，為了實現(xiàn)生產(chǎn)高效，降低生產(chǎn)成本，所以采用批量生產(chǎn)，所以右端蓋的砂芯制作采用熱芯盒法生產(chǎn)砂芯，以保證制作出的砂芯確保其精度符合標(biāo)準(zhǔn)。熱芯盒法制芯，將液態(tài)固性樹脂粘結(jié)劑和催化劑制混合在一起而制作成芯沙，將混合制作成的的芯砂加熱于芯盒之中，采用熱芯盒制芯當(dāng)砂芯表層出現(xiàn)硬化成殼時就可以自芯盒取出，內(nèi)部砂芯可以通過余熱自行硬化。 使用熱芯盒法制芯的一些原材料配比如下表所示： 表3-1 熱芯盒砂的配比 配比（質(zhì)量比） 抗拉強度/MPa 混砂時間/min 原砂 樹脂 固化劑 附加物 型號 用量 類別 占樹脂重（%） 氧化鐵粉 水 干混 濕混 100 呋喃Ⅰ型 2.5 氯化銨尿素水溶液 5 0.25 0.15～0.30 ＞2.8 1 2 4 造型工藝方案的確定 4.1 分型面的確定 鑄造分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。充分分析零件的結(jié)構(gòu)從而選擇出最佳的分型面，可以極大的簡化鑄造工藝、節(jié)約勞動成本，增強生產(chǎn)的效率，在提升鑄件質(zhì)量方面起到關(guān)鍵作用。 選擇分型面需要符合以下要求： (1)盡可能使鑄件全部或大部置于同一箱內(nèi)，以減少錯型帶來的尺寸偏差保證鑄件尺寸精度，便于造型和合型操作。 (2)在合理的情況下，盡可能的的降低分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面，，可以方便造型、合型等工藝。 (3)分型面的選擇一般情況下應(yīng)該選擇平面，分型面選擇平面可以極大地簡化造型總作以及模底板的制作，可以確保鑄件的精度。鑄件結(jié)構(gòu)特殊的情況下，為了方便工藝設(shè)計可以選擇曲面。 (4)應(yīng)盡量把鑄件加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，減少加工定位尺寸的偏差。 (5)盡可能使鑄件澆筑后的清理工作能夠方便容易。 根據(jù)右端蓋的結(jié)構(gòu)特點確定了以下兩種分型面分型方法。 如下圖所示： 圖4-1 分型面確定方案一 圖4-2 分型面確定方案二 方案一：如圖4-1所示，右端蓋從圖中可以看到增加一個砂芯，造型復(fù)雜，這將會極大地增加造型過程的工作量和工作難度； 方案二：如圖4-2所示，有以下幾個優(yōu)點：（1）分型面位于法蘭的底部且在鑄件最大斷面處，造型時相比第一種方案更加的簡單方便； 綜合上述二種方案的優(yōu)缺點比較，可以確定分型面依據(jù)上述方案二。 4.2 澆注位置的確定 鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。由于右端蓋是小型灰鑄鐵件，質(zhì)量較輕。充型金屬液為HT200，澆注溫度較低冷卻較快，金屬凝固時沒有實現(xiàn)順序凝固的可能，所以設(shè)置澆注位置時盡量使金屬液同時凝固，而且澆注位置要設(shè)置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質(zhì)量與美觀。選定的澆注位置如下： 圖4-3 工藝圖 5 砂芯的設(shè)計及工藝設(shè)計參數(shù) 砂芯的工用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位。在制作砂芯時要認(rèn)真分析鑄件的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，在設(shè)計時一般要符合以下幾個基本要求：砂芯的形狀和尺寸要根據(jù)鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)符合鑄件地一些技術(shù)要求，砂芯在沙箱中的放置也需要根據(jù)鑄件的技術(shù)要求，砂芯還需要有足夠的強度和剛度。要確保鑄件形成過程中由于砂芯產(chǎn)生的氣體可以及時排出型外。 5.1 砂芯的形狀 在對砂芯設(shè)計時需要符合下面幾個原則： (1)盡量減少砂芯的數(shù)量； (2)復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計； (3)設(shè)計砂芯時要根據(jù)鑄件型腔選擇合適的形狀，鑄型時方便填砂、排氣、安置芯骨等措施。 (4)砂芯的分盒面應(yīng)盡量與砂型的分型面一致； (5)便于下芯和合型； (6)多個砂芯相連需要有良好的固定。 對于本次設(shè)計的零件為右端蓋，采用樹脂自硬砂制芯，涉及不到砂芯的烘干。砂芯可以幫助鑄件成型、確保鑄件精度的關(guān)鍵因素。分析鑄件的結(jié)構(gòu)，因為該鑄件為對稱結(jié)構(gòu)，鑄件的尺寸較適中，只需要做一個整體砂芯。 圖5-1 砂芯圖 5.2 砂芯的固定 砂芯放置在沙箱中需要固定在合理的位置，保證砂芯在金屬液的沖擊下不可以發(fā)生偏移和損壞，而且砂芯在金屬液體的浮力作用下不可以發(fā)生浮動。由于右端蓋的砂芯使用樹脂自硬砂，所以制出的砂芯會有很高的強度，不容易發(fā)生損壞。砂芯在沙箱中發(fā)生偏移或者浮動，鑄件將會容易產(chǎn)生一些損壞、缺失甚至發(fā)生較嚴(yán)重的變形從而導(dǎo)致鑄件作廢，因此，必須保證鑄件的砂芯在砂型之中的位置足夠的牢固。砂芯有兩個垂直芯頭可以確保砂芯在型砂中牢牢固定，不發(fā)生移動。因為鑄件的內(nèi)腔較簡單，在整個砂芯的固定中無需采用芯撐等結(jié)構(gòu)。 5.3芯頭的設(shè)計 芯頭是伸出鑄件型腔以外的砂芯一部分，它可以起到定位砂芯的作用。 根據(jù)右端蓋的型腔結(jié)構(gòu)，設(shè)置兩個垂直芯頭。 垂直芯頭：根據(jù)《鑄造工藝手冊5》表（3-83）因為L=96mm,D=60mm, 取間隙S=0.5，H垂直=30mm。單邊斜度為5度， 5.4 工藝參數(shù)的設(shè)置 5.4.1 鑄件尺寸公差 鑄件尺寸公差是指鑄件各部分尺寸允許的極限偏差，右端蓋是大批量生產(chǎn)砂型鑄造、機器造型，根據(jù)表3-54，鑄件尺寸公差等級取GB/T 6414-1999 CT10。 5.4.2 鑄件重量公差 鑄件重量公差是以占鑄件公稱質(zhì)量的百分率為單位的鑄件質(zhì)量變動的允許值。 查《鑄造工程師手冊》表6-29得到右端蓋的重量公差等級為10級，重量公差數(shù)值10% 5.4.3 機械加工余量 右端蓋為小型灰鑄鐵件，因為采用機器造型。根據(jù)表3-60，右端蓋為GB/T6414-1999-CT9-RMA6.3(G). 5.4.4鑄造收縮率 為了保證鑄件尺寸精度，需要通過對鑄件的結(jié)構(gòu)分析來選擇適合鑄件的收縮率。金屬液在凝固之后的冷卻過程中的收縮介于“自由收縮”和“受阻收縮”，所以選擇HT200的收縮率為1.0%。 5.4.5 起模斜度 鑄件成型后，為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定的出模斜度。鑄件技術(shù)要求起模斜度為5O 6 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進入鑄型型腔的通道，如果澆注系統(tǒng)設(shè)計的不合理，可能造成鑄件夾砂、冷隔、澆不到等多種缺陷，從而使鑄件的質(zhì)量大大降低。所以澆注系統(tǒng)對鑄件的質(zhì)量影響非常大，容易引起各類鑄造缺陷。所以合理的澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足金屬液流動均勻平穩(wěn)，盡量消除紊流，在金屬中形成理想的溫度分布，分離金屬液中的非金屬夾雜或渣滓。澆注系統(tǒng)是包括四個基本組成部分，分別是澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和鑄件材料的特點，在設(shè)計時也可以適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p少組員。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括對澆注系統(tǒng)類型的選擇，內(nèi)澆道在鑄件位置上的選擇，對阻流截面、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的截面積計算，和通過各組員的界面劑對各組員大小的選擇。 在對澆注系統(tǒng)的設(shè)計時需要遵循以下原則： （1）所確定的內(nèi)澆道的位置、方向和個數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補縮方法； （2）在所計算出的時間內(nèi)確保金屬液進入型腔到充型完畢； （3）具有良好的阻渣能力； （4）澆注系統(tǒng)設(shè)計時要保證適當(dāng)?shù)鼐彌_力，確保金屬液流入鑄型內(nèi)的線速度不能夠太快了，防止產(chǎn)生飛濺、沖刷型壁或砂芯的不良后果； （5）在澆注系統(tǒng)設(shè)計時要確保冷鐵和芯撐不被毀壞； （6）保證在澆注時最大限度減少對金屬液的消耗，并且在澆注完畢后方便進行清理。 （7）盡可能地縮小型腔體積，使造型變得更加簡單，方便制出模樣； 6.1 澆注系統(tǒng)的類型 澆注系統(tǒng)有不同的分類方式：按阻元截面積分類，可分為封閉式澆注系統(tǒng)、開放式澆注系統(tǒng)、半封閉半開放式澆注系統(tǒng)；由于右端蓋是灰鑄鐵件，根據(jù)《鑄造工藝手冊》表3-132各類型澆注系統(tǒng)的特點和應(yīng)用,可以知道開放式澆注系統(tǒng)適用于非鐵合金等易氧化金屬件，右端蓋屬于灰鑄鐵件，選擇封閉式澆注系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的位置，可以將澆注系統(tǒng)分成頂注式、中注式、底注式和階梯注入式。右端蓋采用底注式澆注。 6.2決定直澆道的位置和高度 實踐證明，直澆道過低使充型及液態(tài)補縮壓力不足，容易出現(xiàn)鑄件棱角和右端蓋廓不清晰、澆不到上表面縮孔等缺陷。將直澆道高度設(shè)置為沙箱的高度為300mm。但應(yīng)檢驗該高度是否足夠。 圖6-1 壓力角 由《鑄造工藝學(xué)》公式3-4-31得，剩余壓力頭需要符合壓力角的要求： A內(nèi)=G/(μ×t×0. 31 √ Hp) ( cm2) 6.3計算澆注時間 澆注時間的長短表示澆注速度的快慢，每個鑄件都有一個最合適的澆注速度，即有一個適當(dāng)?shù)臐沧r間。澆注時間對鑄件質(zhì)量有重要的影響，澆注時間太長，型腔上表面長時間受高溫烘烤，會產(chǎn)生開裂、脫落，致使鑄件產(chǎn)生夾砂、粘砂、結(jié)疤等缺陷；澆注時間太短，可能使型腔中氣體沒有足夠時間逸出，而引起脹型、抬型、跑火、氣孔等缺陷。生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式確定合適的澆注時間。 重量小于450kg形狀復(fù)雜的鑄件，其澆注時間用公式計算。 式中 t—澆注時間，s； GL—澆注的金屬液重量，kg； S1—系數(shù)，由鑄件厚度決定，由表5-1可得。 表5-1 系數(shù)S3與鑄件壁厚的關(guān)系 鑄件壁厚/mm 2.5~3.5 3.5~8.0 8.0~15 系數(shù)S1 1.63 1.85 2.2 6.4各澆道口截面積計算 《鑄造工藝手冊5》公式（3-13）：A內(nèi)=G/(μ×t×0. 13 √ Hp)= 9.6/(0.5 X 12X 0. 31 X √300)= 1.4cm2 因為是右端蓋是灰鑄鐵件，選擇的是封閉式—頂注式澆注系統(tǒng)。根據(jù)《鑄造工藝手冊5》表（3-178）選?。?ΣA阻：ΣA橫澆道：ΣA直澆道=1:1.06:1.11 計算得：A直=1.76A橫=1.56cmA內(nèi)=1.4cm 6.5各澆道口大小 6.5.1直澆道大小 本次設(shè)計選取圓錐形直澆道，因為圓錐形直澆道模制造容易、造型方便，所以適用于中、小型鑄件。 圖6-2 直澆道截面 6.5.2 內(nèi)澆道截面積 通過上面計算可以知道整個澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道的截面積是1.4cm2，小型灰鑄鐵件一般選擇截面為扁平平面的內(nèi)澆道。因為扁平內(nèi)澆道可以有效地防止金屬液吸渣而進入型腔內(nèi)，扁平內(nèi)澆道還能夠通過分散分布、增減其數(shù)目的少來有效地調(diào)節(jié)溫差和凝固順序，內(nèi)澆道的入口處需要進行適當(dāng)?shù)牡箞A，向型腔口型腔方向逐漸加寬的擴張式引入方法。 根據(jù)《鑄造手冊5》表3-189，a=48mm,b=39mm,h=15mm, 圖6-3 內(nèi)澆道截面 6.5.3橫澆道截面積 根據(jù)《鑄造手冊5》表（3-178），確定A橫=1.56cm2。查《鑄造工藝手冊5》表（3-187）,得a=36mm,h=39mm,b=30mm。 圖6-4 橫澆道截面 7 鑄造工藝裝備設(shè)計 7.1 鑄型裝配圖的設(shè)計 砂箱是鑄件生產(chǎn)的主要工藝裝備正確設(shè)計和選擇砂箱對更好滿足生產(chǎn)要求，提高勞動生產(chǎn)率有著重要的作用。 砂箱設(shè)計要依據(jù)具體的零件鑄造工藝、生產(chǎn)條件以及造型設(shè)備；應(yīng)滿足鑄件工藝要求，如保證砂箱與模樣間足夠的吃砂量、不阻礙鑄件收縮等；對砂型要有一定的附著力，使用中不掉砂，又便于落砂；具有足夠強度和剛度條件，保證使用中不斷裂、不變形；結(jié)構(gòu)簡單，易加工制造，價格低廉。同時最好要標(biāo)準(zhǔn)化，降低成本 7.1.1 砂箱的材質(zhì)及尺寸 鑄件機械造型用砂箱選擇灰鑄鐵作為砂箱材料。 根據(jù)《鑄造手冊》表4-99通用砂箱，選擇砂箱的尺寸： 上箱為900×1050×300mm 下箱為900×1050×240mm 7.1.2 砂箱型壁尺寸 普通機械造型砂箱經(jīng)常用向下擴大的傾斜壁，底部設(shè)突緣，防止塌箱，便于落砂，箱壁上留出氣孔。 由《鑄造手冊》表4-101查得： 箱壁壁厚為δ=15mm，b=35mm,h1=12mm,h2=18mm,h3=25mm,h4=30mm,r=5mm. 7.1鑄型裝配圖 7.2 模樣及模板 木質(zhì)模樣具有輕便、容易加工、來源廣、價格低廉等優(yōu)點，而且木模的傳熱系數(shù)小，有利于樹脂砂的硬化，適合于手工造型單件小批量生產(chǎn)的鑄件。在本次設(shè)計中采用多塊紅松木料合理拼接組合制成模樣。 上、下模板如圖所示： 圖7-1 上模板 7.2 芯盒 制作砂芯過程中必須用到芯盒，芯盒設(shè)計的合理與否對砂芯的質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，也會直接影響到鑄件的質(zhì)量。 在對芯盒的設(shè)計制作過程中必須符合下面幾點要求： （1）在設(shè)計芯盒結(jié)構(gòu)時需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進行相配； （2）制作出的芯盒必須具有一定的強度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點，從而保證設(shè)計出的芯盒具有一定的使用壽命； （3）芯盒的類型選擇和尺寸要求要根據(jù)設(shè)計的砂芯形狀和尺寸進行合理設(shè)計； （4）在確保砂芯設(shè)計合理的情況下，可以通過減小芯盒尺寸等因素來降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動強度； （5）設(shè)計的芯盒需要方便操作，在其制作過程盡量可以簡單，降低生產(chǎn)成本； 綜合封閉開關(guān)所使用地造型方法，因為鑄件使用樹脂砂造芯，所以選用自硬芯盒法手工制芯。其優(yōu)點可以制作方便，降低制作成本。 其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖7-2 芯盒 8 總 結(jié) 本次對右端蓋的鑄造工藝課程設(shè)計中，我去圖書館借閱了許多相關(guān)書籍，仔細(xì)研究所做課題的設(shè)計過程和注意事項。通過一段時間的學(xué)習(xí)我對自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應(yīng)用方面也有了很大提升，在繪制右端蓋零件圖時遇到復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在向老師請教后，成功解決了問題。我選用砂型鑄造是因為此鑄件璧薄且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還是小型零件單件成產(chǎn)。分型面的選擇非常合適，選在零件的對稱線上，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入封閉式澆注系統(tǒng)，其具有阻渣性能好，不易吸氣，內(nèi)澆道易清理，金屬消耗少，不易氧化，金屬澆注平穩(wěn)且不噴射等優(yōu)點。把直澆道放置于靠近砂箱內(nèi)壁處，便于澆注。由于選用的造型材料為脲醛樹脂砂，含氮量高，因此要仔細(xì)考慮砂芯的透氣性。設(shè)置出氣孔，其主要目的是降低型腔內(nèi)壓力，使整體砂芯和砂型有良好的排氣環(huán)境。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)合理，澆注系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)良和有可行性，可以在實際生活中使用。 致謝 在此對孫建波導(dǎo)師這段時間的指導(dǎo)和表示感謝，正是在孫建波老師的悉心指導(dǎo)下，這次設(shè)計得以順利完成，在此對老師致以深深的謝意。老師廣博的學(xué)識，嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,靈活的思維方式，耐心細(xì)致的言傳身教深深感染激勵著我;但生活中她卻是平易近人的，對學(xué)生關(guān)懷備至，這份師恩令我永生難忘要特別感謝我的指導(dǎo)老師，整個過程無不浸透著老師的心血。正是在老師的悉心指導(dǎo)下，這次設(shè)計得以順利完成，在此對老師致以深深的謝意。老師廣博的學(xué)識，嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,靈活的思維方式，耐心細(xì)致的言傳身教深深感染激勵著我;但生活中她卻是平易近人的，對學(xué)生關(guān)懷備至，這份師恩令我永生難忘 參考文獻 [1] 李魁盛主編. 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