2336 柴油機進氣管鑄造設計

2336 柴油機進氣管鑄造設計,柴油機,氣管,鑄造,鍛造,設計 1柴 油 機 進 氣 管 鑄 造 設 計題目：柴油機進氣管鑄造設計 姓 名 學 號 班 級 指導教師 職 稱 日 期 2文字說明與設計步驟 參考資料一、設計任務及分析：1105 柴油機進氣管凈重 3 公斤，才質(zhì) HT15-33，生產(chǎn)性質(zhì)是大批量生產(chǎn)。柴油機進氣管是為柴油燃燒提供空氣通道，即它一端與氣缸的配氣室相連（通過配氣閥來控制進氣量） 。這就要求：一、進氣管內(nèi)壁要光滑，減少進氣阻力；二、氣管不得有粘砂等物，否則，就會造成氣缸磨損、甚至使配氣閥失控等嚴重事故；三、進氣管不得有裂紋、夾渣、氣孔、夾砂等缺陷，因進氣管上承濾清器的重量，加之柴油機振動較大，仍造成進氣管損壞而停機。本零件的主要壁厚為 7mm，是合理的壁厚。雖有局部較厚之處，如主視圖右上部 16×22 處，但由于是 HT15-33，碳當量較高，故對鑄件質(zhì)量及工藝無大影響。此外，零件的結(jié)構(gòu)及圓角連接設計也比較合理。二、鑄造工藝方案的確定與論證：1、造型造芯方法的選擇：由于零件是大批量生產(chǎn)，故采用生產(chǎn)率高、質(zhì)量比較穩(wěn)定的機器造型、造芯來進行生產(chǎn)。造型機選用 Z145A，制芯機選用Z236A。2、鑄型、型芯種類的確定：鑄型種類選用濕型。優(yōu)點是成本低、生產(chǎn)率高、勞動條件較好，適用于中小件。砂芯選用合脂砂，用以保證零件要求及管內(nèi)壁光滑，成本也較低。3、鑄件凝固原則、澆注位置和分型面的選取：鑄件的材質(zhì)是 HT15-33，零件的壁厚差又較小，因此按同時凝固原則設計。此零件有兩個法蘭端面需要加工，為保證加工質(zhì)量，應將加工面置于澆注位置底面，但因兩法蘭面不在同一平面而是互成直砂型鑄造工藝、工裝設計P6 表 1-23角，這樣兩加工面都放在底面是不可能的。若一面放在底面，一文字說明及設計步驟 參考資料面置于側(cè)面，對鑄件質(zhì)量雖好，卻使制芯工作量加大，成本增大，權(quán)衡利弊將兩加工面均置于側(cè)面，這樣既保證讓質(zhì)量又降低了成本。分型面的選擇如工藝圖所示，此分型面起模方便，簡化操作（沒有活塊） ，砂芯的數(shù)量最少，分型面與澆注位置一致。4、砂箱中鑄件數(shù)量的確定：小件在流水線上生產(chǎn)。一般采用通用砂箱，此采用500×400×150 通用砂箱。查得鑄件距砂箱壁最小尺寸為20mm，鑄件間最小尺寸為 30mm，此件的最大外輪廓尺寸為210×100mm，故一箱內(nèi)只能安放 4 個鑄件，即長度方向210×2＋30＝450、寬度方向 100×2＋30＝230。5、主要工藝參數(shù)的選擇：1)鑄造收縮率：由表查得此件的收縮率應為 0.9%，考慮此件采用濕型及合脂砂芯，收縮阻力較小，加之零件較小，取收縮率為 1%。2)鑄件精度等級、尺寸、重量及偏差：查表得鑄件尺寸精度是 5-6 級，選 6 級精度，按此精度查得鑄件尺寸極限偏差值為 1.5mm,合格鑄件允許重量偏差為 5%。3)機械加工余量：以鑄件的精度等級及公稱尺寸查得機械加工余量頂面、側(cè)面為 5mm、底面為 3.5mm，由于模具精度較高及冷加工希望減少加工余量（零件精度要求不高） ，取為 3.5mm。4)拔模斜度：此件可查得拔模斜度為 0°45′~2°之間，去 0°45′~1.5°,均取增厚型的。6、砂芯設計：JB2854-80砂型鑄造工藝、工裝設計表 3-2441)砂芯數(shù)量及其分割面的確定：由于一箱四體件，管子（φ56—φ46）砂芯可采用拋擔砂芯，文字說明及設計步驟參考資料可以減少芯頭長度和防止漂芯（不用芯撐） 。關于外皮型芯的設計有三種方案（因為若先下外皮芯，將使管芯下不去，若先下管芯，將使外皮芯下不下去。 ）：a、是在外皮芯后的一定空隙，芯子下完后填砂，這樣放率太低；b、是將外皮芯沿 90×74 法蘭水平分芯，這樣使下芯順利。但由于分芯必然造成一道飛邊，很難清理（砂輪有些地方磨不到） ；c、是將外皮芯分成 2 塊（ 1#及 3#） 。優(yōu)點是外皮芯是一整芯，沒有飛邊，缺點是增加了一個 3#砂芯，為保證逐漸質(zhì)量選用此方案。3#芯長 40mm 多，高 100mm，厚 20mm，為便于制造，將此芯分成 8 小塊，每塊寬度 50mm。2）芯頭形狀、尺寸、斜度、間隙及防壓環(huán)、壓環(huán)、集砂槽設計：2#芯系水平砂芯，可得 φ46 砂芯頭長度應是 25-40mm，φ56 砂芯頭長度應是 30-45mm，由于砂箱長度方向尺寸較緊，故將 φ46 芯頭長取 20mm，φ56 芯頭長取 30mm，為制芯方便芯頭斜度取 5°。驗算 φ46 芯頭承壓面積砂芯重量 G（粗計）3.14×0.56 2/4×1.2×1.6≈0.48(kg)砂芯浮力 P（粗計） 3.14×0.562/4×1.2×7＝2.1(kg)實際芯頭面積 Sk＝1.5（P-G ）/2×0.6≈2(cm 2)1#芯是懸臂芯，查得芯頭長度應為 50mm，但此芯是二件合用，中間有一段與鑄型接觸，為加大吃砂量懸臂芯取懸臂的一段，即60mm砂型鑄造工藝、工裝設計P64 表4-5砂型鑄造工藝、工裝設計 P65鑄鐵手冊 P773砂型鑄造工藝、工53#芯是垂直砂芯，起填砂作用，故芯頭長取 20mm，砂芯間隙為0.75mm。3）芯骨填料：1#芯采用 φ10 圓鋼，2#芯采用 8#鐵絲。7、澆注系統(tǒng)的選取和計算：1）澆注系統(tǒng)的類型、形式及在鑄件上的開設部位：文字說明及設計步驟裝設計 P65參考資料此件是小件，為了造型簡便，采用與分型面一致的中間注入式。由于零件較小，一箱四體，澆口開設位置只有兩處，一處是加強筋處，一是法蘭處，為了不使內(nèi)澆口局部過大，采用兩處分散開設。2）澆注時間和澆道中阻流截面的計算：a、 一個零件澆注金屬總重計算：由于本件加工量較少，參考文獻中表 7，取3.067／毛重＝0.90毛重≈3.4(kg)澆注系統(tǒng)估算，按教材取 25%澆注金屬總重為：3.4×1.25%＝4.26(kg)b、單件澆注時間：按公式： t＝S √GS＝1.85 G＝4.26(kg)t＝3.8(秒) 取 t 為 4 秒c、 液面平均上升速度驗算：v＝c/t＝120/4＝30(毫米/秒)查表允許上升速度為 20~30 毫米/秒，故上升速度符合要求。d、直澆道高度的驗算：按 HM＝L×tgα查得 α＝120° L≈224mm機床制造中的鑄造P17鑄造工藝學 P120砂型鑄件工藝工裝設計 P85 同上 P86表 5-7 同上 P86 及6HM＝47.62(mm), 鑄件一半高 60mm直澆口最小高度：60+47.62＝107.62 (mm)砂箱高度取 150mm，150＞107.62，故能滿足要求。e、 平均壓頭計算:HP＝ HO-c/8 ＝150-120/8=135mm=13.5cm 用水力學公式計算最小阻流端面：文字說明與設計步驟P87砂型鑄造工藝工裝設計 參考資料F 內(nèi) =G/u.t.0.13√H p u 取 0.42=4.26/0.42×4×0.31×√13.5 =2.2(cm 2)f、 用表格法查 F 內(nèi)按無錫柴油機廠資料為：F 阻 =1.9北京第一機床廠資料：F 內(nèi) =2-3查手冊 F 內(nèi) =1.5對上述結(jié)果分析比較后：取 F 內(nèi) 2 cm23）澆道各基元的截面和尺寸的確定：澆道各基元的截面比例?。篎 內(nèi) :F 橫 :F 直 =1:1.06:1.17,則澆口截面積比(cm 2)F 內(nèi) :F 橫 :F 直=2:2.12:2.22以上是一件的比例，一箱四件，若按此比例倍增，將會造成直、橫澆口過大。根據(jù)生產(chǎn)單位經(jīng)驗按增加 50%計。即一個橫澆道澆 2 個件：2.15×1.5＝3.18(cm 2)一個直澆道澆 4 個件：2.22×2.5＝5.55(cm 2)經(jīng)系列化后直澆道取 φ28(6.15cm) ，橫澆道為砂型鑄造工藝工裝設計P94 表 5-10及 P98 表 5-13鑄鐵手冊P815 表 4-47砂型鑄造工藝工裝設計P867（3.04 cm 2）內(nèi)澆口開 2 個，一個開筋處，一個開法蘭處，按照開設處的情況，最后確定內(nèi)澆口尺寸為：文字說明與設計步驟參考資料（0.42 cm 2） （1.53 cm 2）8、冒口及工藝出品率核算：零件壁厚較均勻，不需設計冒口，為便利型腔排氣，設計四個 φ5、長度為 50mm 的出氣孔。工藝出品率=鑄件重/鑄件重 +澆冒口重=0.8三、型、芯砂和涂料的種類、配方以及有關工藝的說明：砂型采用煤粉單一砂，配方如下：新砂 11.5% 舊砂 85% 膨潤土 1%煤粉 2.5% 水 4.5% （強度 0.5~0.7kg/cm2）芯砂采用合脂砂，配方如下：新砂 98% 膨潤土 1% 糊精 1%合脂 3.8% 水 2% （平拉強度 12~16kg/cm2）砂芯涂料采用烘干涂料，即工業(yè)酒精加鱗片石墨粉，烘干的砂芯涂以一層快干涂料，涂完點火即可（3#芯不刷） 。型芯烘干工藝：加熱溫度 210 ℃ 保溫時間 1.5 小時。四、工藝裝配設計要點說明：1、模樣所用材料及其主要輪廓尺寸的計算：砂型鑄造工藝工裝設8模樣材料選 ZL102模樣的尺寸＝鑄件尺寸×（1+0.1） 。2、模樣壁厚及加強筋的確定：查表此件模樣壁厚應為 8mm，考慮模樣較小，故壁厚減至7mm。加強筋選取 6mm。3、模底板材料、結(jié)構(gòu)及其造型機的配合：為了更換模板方便，選用快換模板，模板通過 2 個 φ12 孔用銷釘與模板框連成一體，模板框通過螺釘與工作合連接在一起。由于砂箱箱口主要與模板框接觸，故模板材料選用了容易加文字說明與設計步驟計 P237表 9-3同上 P239表 9-4表 9-6參考資料工的鋁合金 ZL104。4、模樣與底板的裝配：通過兩對 φ8 定位圓銷，將模樣與底板定位，定位基準是以定位銷和定位銷與導向銷中心連線為縱橫定位基準。模樣與底板的裝配是采用上固定法。5、芯盒的材料、結(jié)構(gòu)及其內(nèi)腔尺寸的計算：①1#芯盒的設計：1#芯最大，約 4，形狀比較簡單，采用機器制芯（Z236A 制芯機） ，Z236A 制芯機的工作臺尺寸為 500×800，一盒制造 4 塊砂芯。芯盒材料選用 ZL102。芯盒內(nèi)腔尺寸＝（零件尺寸工藝尺寸）×（1+零件材料收縮率）芯盒壁厚確定為 12mm。芯盒加強筋厚度取與壁厚等值。筋的數(shù)量應為 4×4 條，考慮裝配方便改成 3×4 條。芯盒邊緣及耐磨片型式選用型，邊緣寬度取 30mm。砂型鑄造工藝工裝設P297 表 11-3同上 P298表 11-4同上 P298表 11-4同上 P299表 11-5 及表9② 2#芯盒的設計：2#芯較小，采用手工芯盒。2#芯是一不等截面，彎管加工非常困難，故采用了制造比較方便的內(nèi)貼附塑料層芯盒。由于芯盒制造困難，可以只做半個芯盒，烘干后將兩半砂芯粘合使用。但粘合、磨平都需特別胎具方可，且此件要求內(nèi)壁光滑，故此芯采用兩半芯盒整做。2#芯盒定住選用可拆式定位銷。手柄選Ⅱ型手柄。為提高工作效率，為 2#芯的通氣道設計了專用的通氣板，為使上下兩半芯型貼合嚴密，設計了專用密封板和專用的烘干板。為提高鑄件質(zhì)量和工作效率，若有條件（車間具備射芯機，使用樹脂砂）也可設計熱芯盒。文字說明及設計步驟11-6砂型鑄造工藝工裝設計P305 表 11-10 及表 11-11同上 P313圖 11-8 P314 圖 11-20P316 圖 11-23鑄鐵手冊參考資料2#芯熱芯盒如圖所示：③3#芯盒的設計：3#芯較小，也采用手工芯盒。設計過程與 2#芯盒同，信和形狀見 3#芯盒總裝圖。6、砂箱內(nèi)框尺寸、結(jié)構(gòu)特點及定位緊鎖方法砂箱的內(nèi)框尺寸是根據(jù)造型機工作太尺寸而選定的，即500×400×150,材料選用 QT42-10，砂壁結(jié)構(gòu)選用Ⅰ型 1 種。下箱要翻箱，故設計了吊軸，并與箱耳整鑄；上箱則把吊軸與箱耳分別開來。為合箱方便采用了座銷，為防止銷孔磨損選用了銷套。砂箱的緊固采用楔型箱卡。P127 表 5-126砂型鑄造工藝工裝設計P1074~1101砂型鑄造工藝工裝設計P328 表 12-5P330 表 12-6同上P342、P343及 P356 有關10砂箱上鑄字以分類管理。五、合金熔煉方法、成分、配料、出爐溫度：此鑄件的化學成分可查得：C3.2-3.8 Si2.0-2.4 Mn0.5-0.8 P＜0.3 S＜0.15 采用 2.5T 沖天爐熔化鐵水，其配料單如下：（批料以 200kg 計）生鐵 92kg 回爐鐵 80kg 廢鋼 28kg 硅鐵（45%）1.94kg 錳鋅 0.65kg 層焦 25kg 石灰石 7.5kg要求鐵水出爐溫度高于 1420℃六、鑄件澆注、熱處理的要求及工藝說明：澆注溫度 1370-1350℃。鑄件在鑄工輸送環(huán)上冷卻時間不得少于 8-12 分鐘。熱處理規(guī)范：裝爐溫度 150℃，加熱溫度 50-70℃/ 小時，退文字說明及設計步驟表格同上 P350表 12-25鑄造合金熔煉 P26 表 1-11鑄鐵手冊參考資料11火溫度 500-550℃，保溫時間 1.5 小時，冷卻速度 30-40℃/ 小時，出爐溫度 150℃。七、可能出現(xiàn)的鑄造缺陷及其預防措施：此鑄件可能產(chǎn)生的鑄造缺陷，有夾渣、氣孔等，原因是澆注系統(tǒng)撇渣能力不夠理想。因此澆注時盡量避免渣子進入澆注系統(tǒng)。砂芯全是油砂，發(fā)氣量較大，但在工藝、工裝設計時考慮了型腔排氣及砂芯排氣通道，氣孔發(fā)生機會較少。同上 重 量 材料及規(guī)格零件凈重 鑄件毛重 澆冒口重量 本廠牌號 標準牌號 硬度廠名 鑄造工藝卡 產(chǎn)品零件號材料3.067KG 3.4KG 0.86KG HT15-33 HB170-241造型方法 砂箱 模板 合箱定位銷 零件名稱進氣管 每臺件數(shù)1砂型 砂型種類 造型設備 一型件數(shù) 長 寬 高 重量 長 寬 厚 材料 重量 圖量 名稱 規(guī)格上型 濕型 Z145 4 500 400 150 15KG 510 410 12 ZL104下型 濕型 Z145 4 500 400 150 15KG 510 410 12 ZL104造型材料及其配比（重量%） 、性能與重量型砂編號 型砂類別 砂型部別 新砂 回用砂 粘土 膨潤土 煤粉 水分 透氣性 濕壓強度KG/cm2干拉強度KG/cm2砂型重量NO 單一砂 11.5 85 1 25 4.5 780 0.5-0.7 45KG造型NO制芯方法 芯砂配比（重量%） 型砂性能 干燥規(guī)范砂型編量 芯砂類別 芯砂編號 制芯設備 芯盒材料 芯砂重量 新砂 膨潤土 糊稿冰 干拉強度KG/cm2濕壓強度KG/cm2加熱溫度 保溫時間NO1 合脂砂 Z236A ZL102 4KG 98 1 1 2 12-16 0,1-0.15 210°C 1.5HNO2 合脂砂 （ZZ863 ） 手工 ZL102 0.48KG 98 1 1 2 12-16 0,1-0.15 210°C 1.5HNO3 合脂砂 （ZZ863 ） 手工 ZL102 0.15KG 98 1 1 2 12-16 0,1-0.15 210°C 1.5H制芯芯骨材料 Ф10 元鋼，8 井鐵絲 涂料成分 酒精+鱗片鉛粉 涂料次數(shù) 干燥前 1 次干燥后 1 次名稱 澆口杯 直澆道 橫澆道 內(nèi)澆道 阻流片 冒口截面圖形及尺寸數(shù)量 1 1 1 各 1澆冒口系統(tǒng)數(shù)值 容積 132cm3 面積 6.15cm3 面積共 3.04cm3 面積共 1.95cm3 面積 cm3 重量共 1KG下芯次序 檢驗樣板 芯撐 冷鐵 鑄型重量 62KG數(shù)總量 總數(shù)量 圖號 緊圖方法 契形長合箱 按型芯編號所屬圖號 所屬圖號 數(shù)量 壓鐵重量 KG澆注方法 澆注溫度 澆注時間 金屬液 /型 球化劑用量% 孕育劑用量% 冷卻時間 熱處理標準澆注 人工 1370°C 4 秒 17KG鑄件檢驗機械性能 化學成分 金相組織 水壓試驗 驗收標準C 3.2-3.8 S ＜ 0.15 擬定SI 2.0-2.4 P ＜ 0.3 審核Mn 0.5-0.5鑄坯圖 備注會簽材料名稱 規(guī)格 損耗量 定額 備注 材料名稱 規(guī)格 損耗量 定額 備注 批準輔助材料實施日期1柴 油 機 進 氣 管 鑄 造 設 計題目：柴油機進氣管鑄造設計 姓 名 學 號 班 級 指導教師 職 稱 日 期 2文字說明與設計步驟 參考資料一、設計任務及分析：1105 柴油機進氣管凈重 3 公斤，才質(zhì) HT15-33，生產(chǎn)性質(zhì)是大批量生產(chǎn)。柴油機進氣管是為柴油燃燒提供空氣通道，即它一端與氣缸的配氣室相連（通過配氣閥來控制進氣量） 。這就要求：一、進氣管內(nèi)壁要光滑，減少進氣阻力；二、氣管不得有粘砂等物，否則，就會造成氣缸磨損、甚至使配氣閥失控等嚴重事故；三、進氣管不得有裂紋、夾渣、氣孔、夾砂等缺陷，因進氣管上承濾清器的重量，加之柴油機振動較大，仍造成進氣管損壞而停機。本零件的主要壁厚為 7mm，是合理的壁厚。雖有局部較厚之處，如主視圖右上部 16×22 處，但由于是 HT15-33，碳當量較高，故對鑄件質(zhì)量及工藝無大影響。此外，零件的結(jié)構(gòu)及圓角連接設計也比較合理。二、鑄造工藝方案的確定與論證：1、造型造芯方法的選擇：由于零件是大批量生產(chǎn)，故采用生產(chǎn)率高、質(zhì)量比較穩(wěn)定的機器造型、造芯來進行生產(chǎn)。造型機選用 Z145A，制芯機選用Z236A。2、鑄型、型芯種類的確定：鑄型種類選用濕型。優(yōu)點是成本低、生產(chǎn)率高、勞動條件較好，適用于中小件。砂芯選用合脂砂，用以保證零件要求及管內(nèi)壁光滑，成本也較低。3、鑄件凝固原則、澆注位置和分型面的選?。鸿T件的材質(zhì)是 HT15-33，零件的壁厚差又較小，因此按同時凝固原則設計。此零件有兩個法蘭端面需要加工，為保證加工質(zhì)量，應將加工面置于澆注位置底面，但因兩法蘭面不在同一平面而是互成直砂型鑄造工藝、工裝設計P6 表 1-23角，這樣兩加工面都放在底面是不可能的。若一面放在底面，一文字說明及設計步驟 參考資料面置于側(cè)面，對鑄件質(zhì)量雖好，卻使制芯工作量加大，成本增大，權(quán)衡利弊將兩加工面均置于側(cè)面，這樣既保證讓質(zhì)量又降低了成本。分型面的選擇如工藝圖所示，此分型面起模方便，簡化操作（沒有活塊） ，砂芯的數(shù)量最少，分型面與澆注位置一致。4、砂箱中鑄件數(shù)量的確定：小件在流水線上生產(chǎn)。一般采用通用砂箱，此采用500×400×150 通用砂箱。查得鑄件距砂箱壁最小尺寸為20mm，鑄件間最小尺寸為 30mm，此件的最大外輪廓尺寸為210×100mm，故一箱內(nèi)只能安放 4 個鑄件，即長度方向210×2＋30＝450、寬度方向 100×2＋30＝230。5、主要工藝參數(shù)的選擇：1)鑄造收縮率：由表查得此件的收縮率應為 0.9%，考慮此件采用濕型及合脂砂芯，收縮阻力較小，加之零件較小，取收縮率為 1%。2)鑄件精度等級、尺寸、重量及偏差：查表得鑄件尺寸精度是 5-6 級，選 6 級精度，按此精度查得鑄件尺寸極限偏差值為 1.5mm,合格鑄件允許重量偏差為 5%。3)機械加工余量：以鑄件的精度等級及公稱尺寸查得機械加工余量頂面、側(cè)面為 5mm、底面為 3.5mm，由于模具精度較高及冷加工希望減少加工余量（零件精度要求不高） ，取為 3.5mm。4)拔模斜度：此件可查得拔模斜度為 0°45′~2°之間，去 0°45′~1.5°,均取增厚型的。6、砂芯設計：JB2854-80砂型鑄造工藝、工裝設計表 3-2441)砂芯數(shù)量及其分割面的確定：由于一箱四體件，管子（φ56—φ46）砂芯可采用拋擔砂芯，文字說明及設計步驟參考資料可以減少芯頭長度和防止漂芯（不用芯撐） 。關于外皮型芯的設計有三種方案（因為若先下外皮芯，將使管芯下不去，若先下管芯，將使外皮芯下不下去。 ）：a、是在外皮芯后的一定空隙，芯子下完后填砂，這樣放率太低；b、是將外皮芯沿 90×74 法蘭水平分芯，這樣使下芯順利。但由于分芯必然造成一道飛邊，很難清理（砂輪有些地方磨不到） ；c、是將外皮芯分成 2 塊（ 1#及 3#） 。優(yōu)點是外皮芯是一整芯，沒有飛邊，缺點是增加了一個 3#砂芯，為保證逐漸質(zhì)量選用此方案。3#芯長 40mm 多，高 100mm，厚 20mm，為便于制造，將此芯分成 8 小塊，每塊寬度 50mm。2）芯頭形狀、尺寸、斜度、間隙及防壓環(huán)、壓環(huán)、集砂槽設計：2#芯系水平砂芯，可得 φ46 砂芯頭長度應是 25-40mm，φ56 砂芯頭長度應是 30-45mm，由于砂箱長度方向尺寸較緊，故將 φ46 芯頭長取 20mm，φ56 芯頭長取 30mm，為制芯方便芯頭斜度取 5°。驗算 φ46 芯頭承壓面積砂芯重量 G（粗計）3.14×0.56 2/4×1.2×1.6≈0.48(kg)砂芯浮力 P（粗計） 3.14×0.562/4×1.2×7＝2.1(kg)實際芯頭面積 Sk＝1.5（P-G ）/2×0.6≈2(cm 2)1#芯是懸臂芯，查得芯頭長度應為 50mm，但此芯是二件合用，中間有一段與鑄型接觸，為加大吃砂量懸臂芯取懸臂的一段，即60mm砂型鑄造工藝、工裝設計P64 表4-5砂型鑄造工藝、工裝設計 P65鑄鐵手冊 P773砂型鑄造工藝、工53#芯是垂直砂芯，起填砂作用，故芯頭長取 20mm，砂芯間隙為0.75mm。3）芯骨填料：1#芯采用 φ10 圓鋼，2#芯采用 8#鐵絲。7、澆注系統(tǒng)的選取和計算：1）澆注系統(tǒng)的類型、形式及在鑄件上的開設部位：文字說明及設計步驟裝設計 P65參考資料此件是小件，為了造型簡便，采用與分型面一致的中間注入式。由于零件較小，一箱四體，澆口開設位置只有兩處，一處是加強筋處，一是法蘭處，為了不使內(nèi)澆口局部過大，采用兩處分散開設。2）澆注時間和澆道中阻流截面的計算：a、 一個零件澆注金屬總重計算：由于本件加工量較少，參考文獻中表 7，取3.067／毛重＝0.90毛重≈3.4(kg)澆注系統(tǒng)估算，按教材取 25%澆注金屬總重為：3.4×1.25%＝4.26(kg)b、單件澆注時間：按公式： t＝S √GS＝1.85 G＝4.26(kg)t＝3.8(秒) 取 t 為 4 秒c、 液面平均上升速度驗算：v＝c/t＝120/4＝30(毫米/秒)查表允許上升速度為 20~30 毫米/秒，故上升速度符合要求。d、直澆道高度的驗算：按 HM＝L×tgα查得 α＝120° L≈224mm機床制造中的鑄造P17鑄造工藝學 P120砂型鑄件工藝工裝設計 P85 同上 P86表 5-7 同上 P86 及6HM＝47.62(mm), 鑄件一半高 60mm直澆口最小高度：60+47.62＝107.62 (mm)砂箱高度取 150mm，150＞107.62，故能滿足要求。e、 平均壓頭計算:HP＝ HO-c/8 ＝150-120/8=135mm=13.5cm 用水力學公式計算最小阻流端面：文字說明與設計步驟P87砂型鑄造工藝工裝設計 參考資料F 內(nèi) =G/u.t.0.13√H p u 取 0.42=4.26/0.42×4×0.31×√13.5 =2.2(cm 2)f、 用表格法查 F 內(nèi)按無錫柴油機廠資料為：F 阻 =1.9北京第一機床廠資料：F 內(nèi) =2-3查手冊 F 內(nèi) =1.5對上述結(jié)果分析比較后：取 F 內(nèi) 2 cm23）澆道各基元的截面和尺寸的確定：澆道各基元的截面比例?。篎 內(nèi) :F 橫 :F 直 =1:1.06:1.17,則澆口截面積比(cm 2)F 內(nèi) :F 橫 :F 直=2:2.12:2.22以上是一件的比例，一箱四件，若按此比例倍增，將會造成直、橫澆口過大。根據(jù)生產(chǎn)單位經(jīng)驗按增加 50%計。即一個橫澆道澆 2 個件：2.15×1.5＝3.18(cm 2)一個直澆道澆 4 個件：2.22×2.5＝5.55(cm 2)經(jīng)系列化后直澆道取 φ28(6.15cm) ，橫澆道為砂型鑄造工藝工裝設計P94 表 5-10及 P98 表 5-13鑄鐵手冊P815 表 4-47砂型鑄造工藝工裝設計P867（3.04 cm 2）內(nèi)澆口開 2 個，一個開筋處，一個開法蘭處，按照開設處的情況，最后確定內(nèi)澆口尺寸為：文字說明與設計步驟參考資料（0.42 cm 2） （1.53 cm 2）8、冒口及工藝出品率核算：零件壁厚較均勻，不需設計冒口，為便利型腔排氣，設計四個 φ5、長度為 50mm 的出氣孔。工藝出品率=鑄件重/鑄件重 +澆冒口重=0.8三、型、芯砂和涂料的種類、配方以及有關工藝的說明：砂型采用煤粉單一砂，配方如下：新砂 11.5% 舊砂 85% 膨潤土 1%煤粉 2.5% 水 4.5% （強度 0.5~0.7kg/cm2）芯砂采用合脂砂，配方如下：新砂 98% 膨潤土 1% 糊精 1%合脂 3.8% 水 2% （平拉強度 12~16kg/cm2）砂芯涂料采用烘干涂料，即工業(yè)酒精加鱗片石墨粉，烘干的砂芯涂以一層快干涂料，涂完點火即可（3#芯不刷） 。型芯烘干工藝：加熱溫度 210 ℃ 保溫時間 1.5 小時。四、工藝裝配設計要點說明：1、模樣所用材料及其主要輪廓尺寸的計算：砂型鑄造工藝工裝設8模樣材料選 ZL102模樣的尺寸＝鑄件尺寸×（1+0.1） 。2、模樣壁厚及加強筋的確定：查表此件模樣壁厚應為 8mm，考慮模樣較小，故壁厚減至7mm。加強筋選取 6mm。3、模底板材料、結(jié)構(gòu)及其造型機的配合：為了更換模板方便，選用快換模板，模板通過 2 個 φ12 孔用銷釘與模板框連成一體，模板框通過螺釘與工作合連接在一起。由于砂箱箱口主要與模板框接觸，故模板材料選用了容易加文字說明與設計步驟計 P237表 9-3同上 P239表 9-4表 9-6參考資料工的鋁合金 ZL104。4、模樣與底板的裝配：通過兩對 φ8 定位圓銷，將模樣與底板定位，定位基準是以定位銷和定位銷與導向銷中心連線為縱橫定位基準。模樣與底板的裝配是采用上固定法。5、芯盒的材料、結(jié)構(gòu)及其內(nèi)腔尺寸的計算：①1#芯盒的設計：1#芯最大，約 4，形狀比較簡單，采用機器制芯（Z236A 制芯機） ，Z236A 制芯機的工作臺尺寸為 500×800，一盒制造 4 塊砂芯。芯盒材料選用 ZL102。芯盒內(nèi)腔尺寸＝（零件尺寸工藝尺寸）×（1+零件材料收縮率）芯盒壁厚確定為 12mm。芯盒加強筋厚度取與壁厚等值。筋的數(shù)量應為 4×4 條，考慮裝配方便改成 3×4 條。芯盒邊緣及耐磨片型式選用型，邊緣寬度取 30mm。砂型鑄造工藝工裝設P297 表 11-3同上 P298表 11-4同上 P298表 11-4同上 P299表 11-5 及表9② 2#芯盒的設計：2#芯較小，采用手工芯盒。2#芯是一不等截面，彎管加工非常困難，故采用了制造比較方便的內(nèi)貼附塑料層芯盒。由于芯盒制造困難，可以只做半個芯盒，烘干后將兩半砂芯粘合使用。但粘合、磨平都需特別胎具方可，且此件要求內(nèi)壁光滑，故此芯采用兩半芯盒整做。2#芯盒定住選用可拆式定位銷。手柄選Ⅱ型手柄。為提高工作效率，為 2#芯的通氣道設計了專用的通氣板，為使上下兩半芯型貼合嚴密，設計了專用密封板和專用的烘干板。為提高鑄件質(zhì)量和工作效率，若有條件（車間具備射芯機，使用樹脂砂）也可設計熱芯盒。文字說明及設計步驟11-6砂型鑄造工藝工裝設計P305 表 11-10 及表 11-11同上 P313圖 11-8 P314 圖 11-20P316 圖 11-23鑄鐵手冊參考資料2#芯熱芯盒如圖所示：③3#芯盒的設計：3#芯較小，也采用手工芯盒。設計過程與 2#芯盒同，信和形狀見 3#芯盒總裝圖。6、砂箱內(nèi)框尺寸、結(jié)構(gòu)特點及定位緊鎖方法砂箱的內(nèi)框尺寸是根據(jù)造型機工作太尺寸而選定的，即500×400×150,材料選用 QT42-10，砂壁結(jié)構(gòu)選用Ⅰ型 1 種。下箱要翻箱，故設計了吊軸，并與箱耳整鑄；上箱則把吊軸與箱耳分別開來。為合箱方便采用了座銷，為防止銷孔磨損選用了銷套。砂箱的緊固采用楔型箱卡。P127 表 5-126砂型鑄造工藝工裝設計P1074~1101砂型鑄造工藝工裝設計P328 表 12-5P330 表 12-6同上P342、P343及 P356 有關10砂箱上鑄字以分類管理。五、合金熔煉方法、成分、配料、出爐溫度：此鑄件的化學成分可查得：C3.2-3.8 Si2.0-2.4 Mn0.5-0.8 P＜0.3 S＜0.15 采用 2.5T 沖天爐熔化鐵水，其配料單如下：（批料以 200kg 計）生鐵 92kg 回爐鐵 80kg 廢鋼 28kg 硅鐵（45%）1.94kg 錳鋅 0.65kg 層焦 25kg 石灰石 7.5kg要求鐵水出爐溫度高于 1420℃六、鑄件澆注、熱處理的要求及工藝說明：澆注溫度 1370-1350℃。鑄件在鑄工輸送環(huán)上冷卻時間不得少于 8-12 分鐘。熱處理規(guī)范：裝爐溫度 150℃，加熱溫度 50-70℃/ 小時，退文字說明及設計步驟表格同上 P350表 12-25鑄造合金熔煉 P26 表 1-11鑄鐵手冊參考資料11火溫度 500-550℃，保溫時間 1.5 小時，冷卻速度 30-40℃/ 小時，出爐溫度 150℃。七、可能出現(xiàn)的鑄造缺陷及其預防措施：此鑄件可能產(chǎn)生的鑄造缺陷，有夾渣、氣孔等，原因是澆注系統(tǒng)撇渣能力不夠理想。因此澆注時盡量避免渣子進入澆注系統(tǒng)。砂芯全是油砂，發(fā)氣量較大，但在工藝、工裝設計時考慮了型腔排氣及砂芯排氣通道，氣孔發(fā)生機會較少。同上 重 量 材料及規(guī)格零件凈重 鑄件毛重 澆冒口重量 本廠牌號 標準牌號 硬度廠名 鑄造工藝卡 產(chǎn)品零件號材料3.067KG 3.4KG 0.86KG HT15-33 HB170-241造型方法 砂箱 模板 合箱定位銷 零件名稱進氣管 每臺件數(shù)1砂型 砂型種類 造型設備 一型件數(shù) 長 寬 高 重量 長 寬 厚 材料 重量 圖量 名稱 規(guī)格上型 濕型 Z145 4 500 400 150 15KG 510 410 12 ZL104下型 濕型 Z145 4 500 400 150 15KG 510 410 12 ZL104造型材料及其配比（重量%） 、性能與重量型砂編號 型砂類別 砂型部別 新砂 回用砂 粘土 膨潤土 煤粉 水分 透氣性 濕壓強度KG/cm2干拉強度KG/cm2砂型重量NO 單一砂 11.5 85 1 25 4.5 780 0.5-0.7 45KG造型NO制芯方法 芯砂配比（重量%） 型砂性能 干燥規(guī)范砂型編量 芯砂類別 芯砂編號 制芯設備 芯盒材料 芯砂重量 新砂 膨潤土 糊稿冰 干拉強度KG/cm2濕壓強度KG/cm2加熱溫度 保溫時間NO1 合脂砂 Z236A ZL102 4KG 98 1 1 2 12-16 0,1-0.15 210°C 1.5HNO2 合脂砂 （ZZ863 ） 手工 ZL102 0.48KG 98 1 1 2 12-16 0,1-0.15 210°C 1.5HNO3 合脂砂 （ZZ863 ） 手工 ZL102 0.15KG 98 1 1 2 12-16 0,1-0.15 210°C 1.5H制芯芯骨材料 Ф10 元鋼，8 井鐵絲 涂料成分 酒精+鱗片鉛粉 涂料次數(shù) 干燥前 1 次干燥后 1 次名稱 澆口杯 直澆道 橫澆道 內(nèi)澆道 阻流片 冒口截面圖形及尺寸數(shù)量 1 1 1 各 1澆冒口系統(tǒng)數(shù)值 容積 132cm3 面積 6.15cm3 面積共 3.04cm3 面積共 1.95cm3 面積 cm3 重量共 1KG下芯次序 檢驗樣板 芯撐 冷鐵 鑄型重量 62KG數(shù)總量 總數(shù)量 圖號 緊圖方法 契形長合箱 按型芯編號所屬圖號 所屬圖號 數(shù)量 壓鐵重量 KG澆注方法 澆注溫度 澆注時間 金屬液 /型 球化劑用量% 孕育劑用量% 冷卻時間 熱處理標準澆注 人工 1370°C 4 秒 17KG鑄件檢驗機械性能 化學成分 金相組織 水壓試驗 驗收標準C 3.2-3.8 S ＜ 0.15 擬定SI 2.0-2.4 P ＜ 0.3 審核Mn 0.5-0.5鑄坯圖 備注會簽材料名稱 規(guī)格 損耗量 定額 備注 材料名稱 規(guī)格 損耗量 定額 備注 批準輔助材料實施日期