《鑄造工藝》課程設計說明書

目錄1緒言2鑄造工藝設計2.1鑄件結構的鑄造工藝性2. 2鑄造工藝方案的確定2.3參數(shù)的選擇工藝2. 4砂芯設計2. 5澆注系統(tǒng)設計3鑄造的工藝裝備設計3. 1模樣設計3. 2模底板的設計3. 3模樣在模底板上的裝配4結束語參考文獻1緒言我本次課程設計的任務是對灰鑄鐵支承座進行鑄造工藝及工裝設計?；诣T鐵具有良好的鑄造性能良好的減振性、良好的耐磨性能良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。 灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低于鋼，力學性能較差，但抗壓強度與鋼相當。鑄造是指將液態(tài)合金注入鑄型中使其冷卻、凝固，并進行后處理，最終成為金屬制品的一種生產(chǎn)方法。 鑄件的生產(chǎn)過程，也就是從零件圖開始，一直到鑄件成品檢驗合格入庫為止，要經(jīng)過很多道工序，鑄件的 生產(chǎn)過程稱為鑄造生產(chǎn)工藝過程。本次設計采用砂型鑄造，其最大優(yōu)點就是生產(chǎn)成本低，為機械制造行業(yè)中廣泛應用的毛坯生產(chǎn)工藝方 法。在砂型鑄造的過程中，考慮到鑄件的結構，生產(chǎn)條件以及加工批量等因素，要對鑄件工藝的設計作全 面分析，為避免鑄件的缺陷，我們要根據(jù)標準選擇合理的工藝設計方法。由于每個鑄件的生產(chǎn)任務和要求不同，生產(chǎn)條件不同，因此鑄造工藝及工裝設計的內容也不同。一般 情況下，鑄造工藝設計包括以下幾種技術文件:鑄造工藝圖，鑄造工藝卡，鑄型裝配圖，鑄件圖，模樣圖， 芯盒圖，砂箱圖，模板圖。鑄造工藝及工裝設計的過程如下：(1) 對零件圖紙進行審查和進行鑄造工藝性分析(2) 選擇鑄造方法，確定鑄造工藝方法(3) 繪制鑄造工藝圖(4) 繪制鑄件圖(5) 繪制鑄型裝配圖(6) 繪制各種鑄造工藝裝配圖工裝圖要以鑄造工藝圖為主要設計依據(jù)。2鑄造工藝設計2. 1鑄件結構的鑄造工藝性生產(chǎn)鑄件，不僅需要采用先進的合理的鑄造工藝和設備，而且還要使零件結構本身符合鑄造生產(chǎn)的要 求，易于保證鑄件品質，簡化鑄造工藝過程和降低成本。這種對于鑄造工藝過程來說的鑄件結構的合理性， 稱為鑄件的“鑄造工藝性，它和鑄造合金的種類，產(chǎn)量的多少，鑄造方法和生產(chǎn)條件等有密切的關系。2. 1 .1審查鑄件結構(一) 鑄件應有合適的壁厚避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應太薄。本次設計的鑄件材料為HT200，最大尺寸為194 X 155mm。查表得，鑄件尺寸在200 X 200mm以下時，灰鑄鐵最小允許壁厚為x-6mm，鑄件最小壁厚滿足情況。從合金的結品特點可知，隨 著壁厚的增加，中心部分的晶粒變粗大，常出現(xiàn)縮孔、縮松等缺陷，導致力學性能降低。表2-1指 出，隨著壁厚的增加，灰鑄鐵件的相對強度不斷的降低。表2-1壁厚與灰鑄鐵相對強度的關系壁厚（mm）相對強度15-20120-300.930-500.850-700.7所以鑄件也不應設計得太厚，各種合金鑄件的臨界壁厚可按最小壁厚的3倍來考慮，鑄件最大壁厚不 滿足情況，但由于鑄型剛度要求較低，所以設計可行。（二）鑄件有最小鑄出孔最小鑄出孔的尺寸和鑄件的生產(chǎn)批量、合金種類、鑄件大小、孔處鑄件壁厚、孔的長度以及孔的直徑 有關。1.加工圓孔表2-2灰鑄鐵鑄件的最小鑄出孔（mm）鑄件壁厚 應鑄最小孔徑<5050-1001100-2002003045另行規(guī)定件最厚處<50mm，零件上的加工孔直徑均小于30mm，所以均不用鑄出。2.不加工孔一般情況下應盡量鑄出。但是孔徑<30毫米（小批生產(chǎn)），或孔的長度和孔的直徑之比大于4時，則不 便鑄出。本設計中有一個可切削出來的的孔槽，因槽深度只有6mm，不用鑄造出來。工藝圖上有說明。（三）鑄件結構不應造成嚴重的收縮阻礙注意壁厚過渡和圓角兩壁交接若呈直角形，翔形成熱節(jié)，鑄件收縮時阻力較大，在此處經(jīng)常出現(xiàn)熱 裂。鑄件薄、厚壁的相接、拐彎、等厚度的壁與壁的各種交接，都應采用逐漸過渡和轉變的形式，使用較 大的圓角相連接，避免因應力集中導致裂紋缺陷。鑄件有一處兩壁成直角交接，該用圓角過渡，如工藝圖所示.其余地方成直角相接的兩壁，薄、厚壁 相接都用圓角過渡，滿足情況。（四）鑄件內壁應薄于外壁鑄件的內壁和肋等，散熱條件較差，應薄于外壁，以使內壁、外壁能均勻的冷卻，減輕內應力和防止 裂紋。此鑄件沒有內壁和肋，不予考慮。（五）壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)薄厚不均的鑄件在冷卻過程中會形成較大的內應力，在熱節(jié)處易于造成縮孔、縮松和熱裂紋，因此應 取消那些不必要的厚大部分。因零件的結構要求不可改變鑄件的內外壁形狀，不能達到厚度均勻，鑄件各 個部分不同壁厚的連接采用的是逐漸過渡。（六）利于補縮和實現(xiàn)順序凝固對于鑄鋼等體收縮大的合金鑄件，易于形成收縮缺陷，應仔細審查零件結構實現(xiàn)順序凝固的可能性。 但是此次設計的灰鑄鐵的結品范圍窄，更接近于層狀凝固。凝固時的膨脹和液態(tài)收縮趨于相互補償，補縮 效果好，鑄件品質良好。（七）防止鑄件翹曲變形某些壁厚均勻的細長形鑄件、較大的平板形鑄件及壁厚不均的長形箱體，會產(chǎn)生翹曲變形。主要原因 是結構剛度差，鑄件各面冷卻條件的差別引起的內應力，或者是壁厚相差懸殊，冷卻過程中引起較大的內 應力，造成鑄件變形。本次設計的鑄件結構不會翹曲變形。（八）避免澆注位置上有水平的大平面結構在澆注時，如果型腔內有較大的水平面存在，當金屬液上升到該位置時，由于斷面突然擴大，金屬液 面上升速度變得非常小，灼熱的金屬液面較長時間地、近距離烘烤頂面型壁，極易造成夾砂、渣孔、砂孔 或澆不到等缺陷。應盡可能把水平壁改進為稍帶傾斜的壁或曲面壁。本次設計的澆注位置上無水平大平面， 符合條件，見工藝圖。2.1.2從簡化鑄造工藝方面改進零件結構（一）改進妨礙起模的凸臺、凸緣和肋板的結構鑄件側壁上的凸臺（搭子）、凸緣和肋板等常妨礙起模，為此，機器造型中不得不增加砂芯。設計中由 于分型面橫切肋的最大截面和鑄件的形狀特點，不存在妨礙起模的問題。（二）取消鑄件外表側凹鑄件外側壁上有凹入部分必然妨礙起模，需要增加砂芯才能形成鑄件形狀。?？缮约痈倪M，即可避免 凹入部分。但由于此鑄件結構不能改變，因此工藝圖上必須設計1#砂芯。（三）改進鑄件內腔結構以減少砂芯鑄件內腔的肋條，凸臺和凸緣的結構欠妥，常是造成砂芯多、工藝復雜的重要原因。改進后需簡化工 藝、工裝設計，降低鑄件成本。本次設計的鑄件內腔無復雜形狀，無需改進。（四）減少和簡化分型面若鑄件必須采用不平分型面，增加了制造模樣和模板的工作量，盡量改進用一平直的分割面進行造型。 鑄件平面分型，所容易選擇地分型面位置如圖所示，上下型形狀相同。（五）有利于砂芯的固定和排氣工藝圖上的2#砂芯，原本是一個水平軸孔砂芯和一個懸臂式砂芯，懸臂砂芯需用芯撐固定，改進后， 懸臂砂芯和軸孔砂芯，連成一體，變成一個砂芯，取消了芯撐。（六）減少清理鑄件的工作量鑄件清理包括:消除表面粘砂、內部殘留砂芯，上除澆注系統(tǒng)、冒口和飛翅等操作。這些操作勞動量 大且環(huán)境惡劣，鑄件結構設計應注意減輕清理的工作量。（七）簡化模具的制造單件、小批生產(chǎn)中，模樣和芯盒的費用占鑄件成本的很大比例。為節(jié)約模具制造工時和材料，鑄件應 設計成規(guī)則的、容易加工的形狀。這次設計的鑄件形狀易加工，無需改變其形狀。（八）大型復雜件的分體鑄造和簡單小件的聯(lián)合鑄造有些大而復雜的鑄件可考慮分成幾個簡單的鑄件，鑄造后再用焊接方法或用螺栓將其連接起來。一些 很小的零件，如小軸套等，?？砂言S多小件毛坯連接成為一個較長的大鑄件，這種方法稱為聯(lián)合鑄造。這 次設計的鑄件為小鑄件，但是也無需聯(lián)合鑄造。2. 2鑄造工藝方案的確定鑄造工藝方案概括地說明了鑄件生產(chǎn)的基本過程和方法，包括造型和造芯方法、鑄型類型、澆注位置 和分型面等的方案確定。確定合理而先進的鑄造工藝方案，對獲得優(yōu)質鑄件，簡化工藝過程，提高生產(chǎn)率， 改善勞動條件，以及降低生產(chǎn)成本等起著決定性的作用。2. 2. 1造型、造芯方法及鑄型種類砂型鑄造不受零件形狀、大小及其復雜程度的限制，原材料來源廣，見效快、成本低。（一）造型和造芯方法及其選擇選擇鑄造方法時應該根據(jù)鑄件的結構特點、合金種類、鑄件的生產(chǎn)批量和數(shù)量、鑄件的尺寸精度及其 車間的生產(chǎn)條件等進行。雖然于工造型和造芯所使用的工藝裝備簡單，靈活多樣，適用性強，對小批量或 成批量以及形狀復雜的鑄件有著廣泛的用途，但是他的生產(chǎn)率低，鑄造出來的鑄件不易穩(wěn)定，所以此次設 計采用機器造型和造芯，從而提高效率保證鑄造的要求，適用于成批或大批量生產(chǎn)中。在本次設計過程中，造型采用砂型造型，砂型鑄造是一種以砂作為主要造型材料，制作鑄型的傳統(tǒng)鑄 造工藝。砂型鑄造的適應性很廣，小件、大件，簡單件、復雜件，單件、大批量都可采用。砂型比金屬型 耐火度更高，但是砂型鑄造也有一些不足之處:每個砂質鑄型只能澆注一次，獲得鑄件后鑄型即損壞，必須 重新造型，所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低;又因為砂的整體性質軟而多孔，所以砂型鑄造的鑄件尺寸精度較 低，表面也較粗糙。(二)鑄型的選擇砂型鑄造常用的鑄型有十型，表面干燥型，濕型，自硬型和鐵模復砂型。其中十型，表面干燥型，自 硬型可適用于很多鑄件，但一般用于中大型鑄件。在本次設計中，結合鑄件的尺寸分析，屬于中小型鑄件， 采用的鑄型為濕型。其特點為鑄型不烘干，優(yōu)點是成本低，生產(chǎn)率高，勞動條件得到改善易于實現(xiàn)機械化 自動化。但是鑄型水分多、強度低，易產(chǎn)生嗆火、夾砂、氣孔、沖砂、粘砂、漲箱等鑄造缺陷。主要應用 于單件、成批和大量生產(chǎn)的中小件，機械化，自動化的流水線生產(chǎn)中。在一般情況下，中小型鑄件應盡可 能的選用濕型，因為大批大量機械化的流水線生產(chǎn)中不可能采取十型，所以此次設計采用濕型。2.2.2澆注位置和分型面的確定澆注位置是指澆注時鑄件所處的位置，分型面是指兩半個鑄型相互接觸的表面。一般先從保證鑄件的 質量出發(fā)來確定澆注位置，然后從工藝操作方便出發(fā)確定分型面。一些質量要求不高或者外形復雜，生產(chǎn) 批量又不大，為了簡化工藝操作，也可以優(yōu)先考慮分型面。鑄件澆注位置要符合鑄件的凝固方式，保證鑄型的充填，注意以下幾個原則：(1) 一般情況下鑄件澆注位置的上面比下面缺陷多，所以應將鑄件的重要加工面或者主要受力使用面 等要求較高的部位放在下面，若有困難則可放在側面或斜面。(2) 澆注位置的選擇應有利于鑄型的充填和型腔中氣體的排除，所以，薄壁鑄件應將大的平面放在下 面或者側立、傾斜，以防出現(xiàn)澆不足和冷隔等缺陷。(3) 當鑄件壁厚不均，需要補縮時，應從順序凝固的原則出發(fā)，將厚大部分放在上面或者側面，以便 于安放冒口和冷鐵。對于收縮較小的灰鑄鐵件，當壁厚差別不大時，也可以將厚部分放在下面靠自身上部 的鐵水補縮而不用冒口(4) 確定澆注位置時應盡量減少砂芯的數(shù)量，同時有利于砂芯的定位、穩(wěn)定、排氣和檢驗方便。因此， 較大的砂芯應盡可能使芯頭朝下，盡可能避免砂芯吊在上箱或僅靠芯撐來固定?？刹捎枚鄠€鑄件共用一個 砂芯。根據(jù)以上的澆注位置的選擇原則，設計的鑄件的澆注位置選在鑄件的側面，如工藝圖所表示的位置。分型面確立的基本原則是：(1) 為了起模方便，分型面一般選在鑄件的最大截面處，但是注意不要使模樣在一箱內過高。(2) 盡量將鑄件的重要加工面或大部分加工面和加工基準面放在同一個砂箱內，而且盡可能放在下箱。 以保證鑄件尺寸的精確，減少鑄件的飛邊毛刺。(3) 為簡化操作過程，保證鑄件尺寸精度應盡量減少分型面的數(shù)目，減少活塊的數(shù)目。(4) 為了便于生產(chǎn)，減少制造工藝裝備的費用，分型面應盡量采用平直面。(5) 分型面的選擇應盡量減少砂芯的數(shù)目。(6) 分型面的確定盡可能考慮到內澆口的引入位置，并使合箱后與澆注位置一致，以避免盒箱后再翻 動鑄型。綜合上述，在本次設計中，鑄件是對稱的結構，對稱的部分也方便取模，若是在最大截面分型鑄件不 易取出，將分型面選在對稱面處，將整體均分放入上下箱，如工藝圖所示。2. 2. 3砂箱中鑄件數(shù)目的確定當鑄件的造型方法、澆注位置和分型面確定后，應當初步確定一箱中放幾個鑄件，作為進行澆冒口設 計的依據(jù)。一箱中的鑄件數(shù)目，應該是在保證鑄件質量的前提下越多越好。本鑄件在一砂箱中高約97mm，長約202mm，寬約163mm，重約13. 47Kg。這里選用一箱一件，根 據(jù)本鑄件分型面的確定，可以先確定下箱的尺寸。根據(jù)鑄件重量在11-25kg時，查得模型的最小吃砂量 a=30mm, h=50mm, c=60mm, d或e=50mm, f=30mm, g=30mm，先確定下箱的尺寸，再根據(jù)表格我們可以選 擇標準的砂箱。選用Z145A頂桿式起模的震實式造型機，砂箱最大內尺寸為500mm X 400mm X 300mm。 根據(jù)本鑄件的大概尺寸，在本次設計中采用一箱一件，因為澆注系統(tǒng)位于上箱，所以上砂箱的高度我們還 要考慮到澆注系統(tǒng)才可以確定。2. 3參數(shù)的選擇工藝鑄件的工藝設計，除了根據(jù)鑄件的特點和具體的生產(chǎn)條件正確地選擇鑄造方法和確定鑄造工藝方案以 外，還應該正確地選擇合適的工藝參數(shù)。2. 3. 1鑄造收縮率的確定鑄件在冷卻和凝固過程中，體積一般都要收縮。由于鑄件的固態(tài)收縮(線收縮)在使鑄件各部分的尺 寸小于模樣原來的尺寸，為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖示尺寸一致，則需要在模樣或者芯盒上加上其 收縮的尺寸。增加的這部分尺寸為鑄件的收縮量，一般用鑄造收縮率表示：k=(L模樣一 L鑄件)/L鑄件X 100%式中:L模樣一模樣尺寸;L鑄件一鑄件尺寸鑄造收縮率主要和鑄造合金的種類及成分有關，同時還取決于鑄件在收縮時受到阻礙的大小等因素。 在本次工裝設計中模樣材料為鑄鋁，鑄造收縮率選為1%。而灰鑄鐵的結品范圍窄，更接近于層狀凝固，凝固時的膨脹和液態(tài)收縮趨于相互補償，所以鑄造工藝設計時可不考慮灰鑄鐵的收縮給尺寸帶來的影響。2. 3. 2機械加工余量的確定機械加工余量是指在鑄件加工表面上留下的、準備用機械加工方法切去的金屬層的厚度，目的是獲得 精確的尺寸和光潔的表面，以符合設計的要求。鑄件加工余量的大小，要根據(jù)鑄件的合金種類，生產(chǎn)方法，尺寸大小和復雜程度，以及加工面的要求 和所處的澆注位置等因素來確定。表2-3二級精度灰鑄鐵件機械加工余量（mm）鑄件最大尺>120-260寸澆注位j置ft 504.03.0-頂面底，側公稱尺寸>50-120120-2601頂面加工余量為5mm，底、側面為4mm。3拔模斜度的確定查表得，頂面加工余量為5mm，底、側面為4mm。2. 3. 3拔模斜度的確定為了在造型和制芯時便于起模而不致?lián)p壞砂型和砂芯，應該在模樣或芯盒的出模方向帶有一定的斜 度。如果零件本身沒有設計出相應的結構斜度時，就要在鑄型工藝設計時給出拔模斜度。拔模斜度的大小 應根據(jù)模樣的高度，模樣的尺寸和表面光潔度以及造型方法來確定，見表2-4表2-4拔模斜度測量面高度（mm）金屬模aa (° )20-500.5-1.20° 45' -2°50-1001.0-1.50° 45' -2°金屬模測量高度在 20- 50mm,a=0.5-1.2mm,a =0° 45' -2 ° ；測量高度在 x-100mm, a=1.0 1. 5mm, a =0° 45' -1 °。2. 4砂芯設計砂芯主要用于形成鑄件的內腔和孔，影響鑄件的質量，鑄造工藝過程和鑄造工藝裝備。一個鑄件所需要的砂芯數(shù)量，主要取決于鑄件的結構和鑄造工藝方案。在滿足砂芯支撐穩(wěn)固、定位準 確和排氣通暢的情況下，芯頭的數(shù)量越少越好，本鑄件決定使用2個砂芯。芯頭是砂芯的重要組成部分，其作用一般為定位、支撐和排氣。定位主要是通過芯頭與芯座的配合， 便于將砂芯準確的安放在砂型中;支撐主要是砂芯通過芯頭支撐在鑄型中，保證砂芯在它本身的重力和金屬 液的浮力作用下位置不變;排氣主要是在澆注凝固過程中，保證砂芯中產(chǎn)生的大量氣體能夠及時的從芯頭排出鑄型。一個砂芯的芯頭能否滿足這三方面的要求，主要是由芯頭的形式、個數(shù)、形狀和尺寸決定的。根據(jù)芯頭在砂型中的位置，可分為垂直芯頭和水平芯頭?？紤]鑄件結構將砂芯設計為兩個，砂芯1# 和2#配合在一起，砂芯2#為鑄件內的水平大砂芯，砂芯1#為懸臂砂芯。表2-5水平芯頭的長度(mm)LD或（A+B） /2<2525-5051-100<1002025-3530-40101-20024-3530-4035-452#最長兩端，芯頭長40mm,短端芯頭長30mm, 1#為懸臂砂芯，另外查得芯頭長3040mm.在大量的生產(chǎn)中，為了加速下芯合箱及保證鑄件質量，在芯頭的模樣上常常做出壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂 槽。壓環(huán)用來阻止金屬液鉆進砂芯的通氣道;防壓環(huán)用來防止芯頭壓壞芯座的邊緣后，散砂落入型腫:集砂 槽用于存放散落的砂粒。表2 一 6壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽的尺寸(mm)芯頭直徑水平芯頭abcr30-5050.5151.550-10051152芯頭橫截面的尺寸，一般決定于鑄件相應部位孔眼的尺寸，為了便于下芯合箱，芯頭應有一定的斜度， 芯頭和芯座之間應留一定的間隙。表2-7芯頭斜度芯頭高度h或h1(mm)水平芯頭下芯頭上芯頭aa 1P<2010 °3 °15 °>20-507 °1 ° 30 /10 °經(jīng)查表得下芯頭的斜度為1° 30'，芯頭與芯座的間隙為0. 5mm。本次設計過程中砂芯1#和2#芯頭的 尺寸較小，作用在芯頭上的重力和浮力不大，因此不必驗算芯頭的尺寸。2. 5澆注系統(tǒng)設計芯頭澆注系統(tǒng)是砂芯中引導液態(tài)合金流入型腔的通道。生產(chǎn)中常常因澆注系統(tǒng)設計安排不合理，造成砂眼、夾砂、氣孔、粘砂、縮孔、縮松、澆不足、變形、裂紋、偏析等缺陷。澆注系 統(tǒng)與獲得優(yōu)質鑄件，提高生產(chǎn)效率和降低鑄件成本的關系是密不可分的。常用的澆注系統(tǒng)大多由澆口杯、 直澆道、橫澆道、內澆道等部分組成。2. 5. 1澆注系統(tǒng)的類型選擇表2-8澆注系統(tǒng)各組元選擇澆口杯結構簡單，制作方便，容積小，消耗的金 液少，能緩沖股流，撇渣能力小漏直澆道O方便起模，金屬液能較快充滿，在直澆道 呈正壓狀態(tài)流動，減少吸氣和卷渣沖橫澆道渣粒能在橫澆道中浮起，能夠滯留渣粒， 保夾雜物不被吸入內澆道確內澆道造成的吸動區(qū)域小，有助于橫澆道發(fā)揮撇 作用，模樣制造方便，易于從鑄件上去除(渣澆注系統(tǒng)分為開放式，封閉式，半封閉式，封閉一開放式幾種類型，考慮本鑄件采用濕型鑄造且鑄件 本身較小的特點，以及澆注系統(tǒng)各組元的斷面比關系，內澆道對鑄件型腔的引注高度，澆道的結構等，選 擇封閉式澆注系統(tǒng)，斷面F直F橫F內。澆注開始時液態(tài)合金很快充滿澆注系統(tǒng)，鑄件成品率高，撇渣 能力較強，澆注初期也有一定的撇渣能力。2. 5. 2澆注系統(tǒng)斷面尺寸的確定(1)水力學近似計算公式：計算澆注系統(tǒng)，主要是確定最小斷面積(阻流斷面)，然后按經(jīng)驗比例確定其他組元的斷面積。封閉式 澆注系統(tǒng)的最小斷面是內澆道，以伯努利方程為基礎的水力學近似計算公式是：F =G/( X tX0. 31 V Hp) (cm2)式中:F內一內澆道總斷面積(cm2);G流經(jīng)內澆道的液態(tài)合金重量(Kg );M 流量總耗損系數(shù)；t一澆注時間(s);Hp一平均靜壓力頭(cm).(2) 液態(tài)合金重量：灰鑄鐵的密度為7. 8kg/cm3，算出鑄件的質量為12.47kg,加上澆注系統(tǒng)中金屬液的損耗，鑄件G=12.47kg X (1+20% ) =14.965kg.(3) 澆注時間t:G=14.965kg，鑄件壁厚在8-15mm，系數(shù)S取2. 2。t=s"G=8. 51s(4) 流量系數(shù)u :a =0. 5(鑄型阻力小)按表修正:有兩個內澆道，阻力加大，p值取0. 05.得 |J =0. 5-0. 05=0.45。確定平均壓頭Hp:中間注入，p=c/2, c=194cm.由 Hp=Hq-P2/2c=Ho-c/8, Ho=HM+c/2>Ltan a +c/2其中，L=200mm，鑄件壁厚在 8 15mm，壓力角a =9° 10°，取 10°，得 H0>131mm,取 H0=150mm,H0 為上砂箱高度。得 Hp=12.6cm, Hm= 53mm。F 內=14.965/(0. 45 X 8. 51X 0. 31 X V 12.6) =3. 55cm2。設置兩個內澆道，則每個內澆道截面積為1. 78cm2。查表得選擇II型內澆道，取F內=1.8cm2。則內澆 道總截面積為3.6 cm2截面尺寸:A=16mm, B=12mm, C=13mm由封閉式系統(tǒng)各組元的斷面比為:F內：F橫：F直=1: 1. 1: 1. 15。則F橫=3. 96cm2，查表得選擇II型橫澆道，取F 橫=4cm2截面尺寸:A=30mm, B=18mm, R=13mmF直=4.14cm2，圓形截面，查表可得，直澆道下部最小直徑為25mm。查表得，澆口杯尺寸:D1=66mm, D2=62mm, h=50mm.(6)核算最小剩余壓頭Hm-.Hm=-上砂箱的高度，直澆道中心到鑄件最高最遠點距離L=200mm,若壓力角a=10,°我們只需要HM 大于35.3mm即可，這樣進行澆鑄，就能得到輪廓清晰的完整鑄件?？紤]到澆注系統(tǒng)的高度，我們取上箱 高度為150mm，即上箱的尺寸為500x400x150mmo2.5.3冒口的設計常見的鑄造缺陷如縮孔、縮松、裂紋等都與鑄件的凝固和收縮有關，在鑄件的厚實部位常設置冒口， 并按順序凝固原則使冒口最后凝固?；诣T鐵的結品范圍窄，更接近于層狀凝固。凝固時的膨脹和液態(tài)收縮 趨于相互補償。故灰鑄鐵件補縮所需要的鐵水的量少，鑄型剛度要求較低，一般灰鑄鐵件可不設置冒口。 3鑄造的工藝裝備設計3. 1模樣設計本次設計的是下模樣。本設什中來用就是金屬模樣，選ZL102鑄造鋁合金，其收縮率為1%模樣結構的設計過程如下：1) 模樣尺寸的確定模樣的尺寸=鑄件尺寸X (1+K);式中，K為鑄件收縮率。計算得模樣外尺寸:A=273.1mm, B=256.1mm, H=98.0mm。對于芯頭及冒口尺寸按原工藝圖計算。因模樣壁厚為8mm，查表得模樣非工作面圓角半徑為3mm。2) 模樣的壁厚和加強筋模樣平均輪尺寸(A+B) /2=(273.1+256.1)/2mm=246.6mm<500mm,查表得，鋁合金模樣壁厚8mm。模樣加強筋取知道分型面上的筋，一般將加強筋的厚度設計為模樣壁厚8mm，查表加強筋下端厚度 為6mm，鑄造圓角為5mm。因模樣形狀屬于非圓形截面，加強筋的布置屬II類，根據(jù)(A+B) /2 在 250-500mm, A/B=273.1/256.1=1.1，查得，a=140mm, b=175mm因為a>A/2, b>B/2，則僅在模樣長度和寬度中心軸上設有交叉十字形加強筋。模樣高度98. 0mm< 100mm，查得筋的斜度取1° 30'。3) 模樣類型的選擇本次設計采用機器造型用金屬單面模樣。4) 模樣技術要求模樣表面光潔度:模樣工作表面為6,模樣分型面為4,模樣定位銷孔為67。模樣裝配凸耳采用外凸耳。3. 2模底板的設計本次設計的是下模板，單面模板采取的是頂桿式，模底板材料決定為灰鑄鐵。本次設計選用的Z145A造型機為可調節(jié)頂桿式起模的鎮(zhèn)壓式造型機，頂桿起模行程為150mm。Z145A造型機砂箱最大內形尺寸為500 X 400mm。模樣外尺寸:A=273.1mm, B=256.1mm,H=98.0mm。根據(jù)鑄件重量在1125kg,查得模型的最小吃砂 a=30mm,b=50mm,c=60mm,d=50mm，H=98. 0mm。砂箱最大尺寸適合，且其內只能放一個模樣，砂箱高 度98.0mm+60mm=158mm.造型選用的砂箱尺寸500 X 400 X 180mm。材料為鑄鐵。砂箱平均尺寸500mm,高度200mm,查表得 b=18mm。其配合的模底板尺寸:A0=A+2b=536mm,B0=B+2b=436mm模底板的材料為鑄鐵，高度在 80150mm，取90mm，小于頂桿的起模行程。加強筋的距離由模板的平均輪廓尺寸決定，查表為K=300mm,K1=250mm.因模底板尺寸A0= 536mm，B0=436mm，所以在模底板上將加強筋布置成工裝圖上所示。表3-1壁厚和加強筋（單位：mm）模板平均輪廓尺寸（A0+B0）/2鑄鐵壁厚5tt1501-750141612模底板定位銷孔中心距應根據(jù)所配用砂箱銷套的中心距C來確定，用同一鉆模鉆出。表3-2（單位:mm ）砂箱尺寸（A+B）/2定位銷直徑M鐵250-5002075本設計中選用直徑20mm的定位銷。M的值取75mm，則C=A+2M=600+2 X 75=750mm。模底板與砂箱之間常常用定位銷和銷套定位，此處只設計定位銷。在造型過程中為使砂箱不被卡死常 將兩個定位銷分別做成圓形的和帶有平面的，分別為定位銷和導向銷。模底板上的定位銷安放在銷耳上，設在沿中心線長度方向的兩端，樣式如圖3-3所示。圖3-3吊耳的樣式由模底板平均尺寸(A0+B0 ) /2 =1500mm，查表得，d=18+0.035mm, h=20mm, e=40mm, A=60mm, D=25mm。裝配上的定位銷和導向銷材料選45號鋼淬火，查標準尺寸得，d=20mm,d=18mm, d2=13mm,d3=16mm,l1=18mm,l2=40mm, l3=20mm,K=12mm, l=50mm,S=12mm, D=23mm。導向銷前端傾斜角度為 10°。配套的螺母尺寸:d=M16, c=0.8mm,dM=22.5mm, e=26.75mm, m=14.8mm, s=24mm.模板用螺栓固定在造型機工作臺上，這時應設置緊固耳。其位置要和造型機工作臺上臺面上的T型 槽相對應。因模底板平均輪廓尺寸(A0-+B0-) /2<500mm,查得模底板鑄鐵固耳尺寸:h=20mm, h1=h+5mm, a=8mm, A=30mm, L=50mm, L1=70mm,b=15mm,b1=25mm,R=10mm.緊固耳數(shù)為4。3. 3模樣在模底板上的裝配(1) 模樣在模底板上的放置形式以簡單方便節(jié)約成本考慮，采取平放式將模板平放在模底板上，模底板不必挖槽。(2) 模樣在模底板上的定位模樣在模底板上常用定位銷來定位，定位銷采取的是圓柱銷，定位銷將模樣裝配在模底板上的形式見 圖紙所示。對照定位銷在模樣上的分布位置，因模樣壁厚t為8mm，邊緣需固定處高度H<6t，則定位銷 穿過模樣裝配在模底板上;H>6t，則定位銷穿過底板裝配在模樣上定位銷類型選擇不淬硬鋼圓柱銷。1. 定位銷穿過模樣裝配在模底板，查得，R取(1.52) d，定位銷中心到鑄件上邊緣距離A可取NR， d可取0. 75t=6mm。貝U R取12mm,A取 20mm。2. 定位銷穿過底板裝配在模樣上，a145°，查得，定位銷中心到鑄件下邊緣距離C= (26) d, R可取(1.52) d，h>模底板厚，d可取0. 75d即6mm。則R 取 12mm, C 取 24mm。可使用同樣的圓柱銷，查得標準尺寸:d=6mm, c=1. 2mm, l=55mm。(3) 模樣在模底板上的緊固方式為了模樣和底板的定位和緊固，在現(xiàn)成凸緣或凸耳上設置定位銷孔，緊固螺紋孔。采用螺栓緊時用的是下固定法。螺釘和螺栓的個數(shù)及分布見圖紙。單面模樣在模底板上的緊固有3處用45號鋼全螺紋六角螺栓。C取24mm, d=M16,dm=17mm,D=36mm。查標準尺寸得，d=16mm, c=0. 8mm, dm=22mm, e=26. 17mm, k=10mm,r=0. 6mm，s=24mm.a=6mm, l=35mm,H1=43mm, H2= 46mm。與螺栓配套的彈簧墊圈標準尺寸:d=M16, d1=16.2mm, b=4.1mm,s=4. 1mm.有1處緊固因模型高度不 夠，采用開槽圓柱頭螺釘。C 取 15mm, d=M10, d-=11mm, D=23mm,查得標準尺寸:d=10mm, dk=16mm, k=6mm, n=2.5mm, r=0.4mm,1=40mm.(4) 直澆道窩模的設計及其在模板上裝配緊固直澆道窩模用鉚釘。D110d5D5.5D28.8h3h23螺釘長L8-554結束語鑄造業(yè)是關系國計民生的重要行業(yè)，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織、裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè) 的基礎，是制造業(yè)的重要組成部份。目前，我國鑄造業(yè)正處在從鑄造大國向鑄造強國起步的新階段。因此， 必須抓住機遇，利用高科技技術提升鑄件質量。這次課程設計，我運用了大學以來學到的各方面知識，讓 我學習和應用知識的能力得到了全方位的展示，而且我對鑄造工藝有了正確和精準的認識。參考文獻1帥聯(lián)合編寫組砂型鑄造工藝及工裝設計.北京出版社，1980. 8.葉榮茂，吳維岡，高景艷.鑄造工藝課程設計，哈爾濱工業(yè)大學出版社，1989.4.3 魏華勝.鑄造工程基礎.機械工藝出版社，2002. 2.4 王成剛，張佑林，趙奇平.上程圖學簡明教程，武漢理大學出版社,2004. 7.