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鑄造工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目： “泵體”砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)
目錄
一、 澆注位置與分型面-------------------------------------------3
二、 加工余量、拔模斜度、收縮率和鑄造圓角--------------------3
三、 型芯和芯頭確定----------------------------------------------5
四、 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)------------------------------------------------7
五、 參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------8
六、 課程總結(jié)---------------------------------------------------- 9
一、 澆注位置與分型面
I、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性分析
本零件是泵體，屬于中小型鑄件，因?yàn)槭菃渭?、小批量生產(chǎn)，所以采用砂型鑄造。鑄件的壁厚要力求均勻，在保證能澆注成型的條件下盡量采用最小壁厚; 根據(jù)泵體的零件圖所示，壁厚基本均勻，其中最小壁厚為6mm，滿足HT200砂型鑄造中的最小允許壁厚為6mm。
1．選擇澆注位置原則：
1）重要加工面或要求高的面，置于鑄型下部或側(cè)立；
2）將大平面朝下，以免出現(xiàn)氣孔和夾砂。
3）大面積薄壁件，將薄壁放在下部或處于側(cè)立
２．選擇分型面原則：
1）將重要加工面或大部分加工或加工基準(zhǔn)面置于同一砂箱以保證尺寸精度。
2）方便起模和簡(jiǎn)化造型工序。
---減少分型面和活塊的數(shù)目；
---盡可能采用平直分型面；
3）盡可能減少芯子數(shù)目。
4）分型面位置應(yīng)便于下芯、扣箱及檢查型腔。
根據(jù)鑄件的形狀，擬定了兩種方案，如鑄造工藝圖所示①和②。
方案①將分型面選在零件對(duì)稱軸線處，雖然可以保證內(nèi)腔及鑄出孔結(jié)構(gòu)完整，但是上箱鑄出質(zhì)量要明顯低于下箱，導(dǎo)致對(duì)稱位置鑄出質(zhì)量不一致，甚至出現(xiàn)偏心，同時(shí)還會(huì)由于上下箱錯(cuò)位，導(dǎo)致孔的圓柱度和圓度不符合零件工作的要求，故方案①不太合理；方案②根據(jù)重要加工面或要求高的面，置于鑄型下部
將大平面朝下，以免出現(xiàn)氣孔和夾砂的要求，將分型面選在零件最大截面處即零件底面，既可以保證內(nèi)腔及鑄出孔結(jié)構(gòu)完整，又可以保證對(duì)稱位置鑄出質(zhì)量一致性，且符合工藝要求，故選擇方案②
二、 加工余量、拔模斜度、收縮率和鑄造圓角的確定：
加工余量：
根據(jù)表
1）公稱尺寸是指兩個(gè)相對(duì)加工面之間的最大距離，或從基準(zhǔn)面或中心線到加工面之間的距離。
2）不帶括號(hào)值為手工造型。鑄件尺寸愈大，機(jī)械加工余量也隨之加大；上表面比底面和側(cè)面易產(chǎn)生缺陷，故加工余量大。
3）較大的孔和槽應(yīng)鑄出。鑄鐵：30 mm；
泵體的公稱尺寸為156，總件數(shù)為1；是單件、小批量加工，故選擇手工造型，應(yīng)用不帶括號(hào)值。因?yàn)樯媳砻姹鹊酌婧蛡?cè)面易產(chǎn)生缺陷，故加工余量大。綜上，選擇上表面的加工余量為4.5 mm，其它加工表面為3.5 mm。
灰鑄鐵鑄件中，直徑大于30mm的孔應(yīng)該鑄出。直徑小于30mm的孔可以不用鑄出。所以在泵體鑄件中， M6、M10、M14、?7、?14、?15、?22的孔不用鑄出，通過(guò)機(jī)加工獲得。
拔模斜度：
在垂直于起模表面的方向上需要有拔模斜度。通過(guò)查表：
在加工表面拔模斜度為0.5°，在非加工表面，拔模斜度為1°。由于?50、 ?30、?54、?42的孔是由砂芯形成的，且砂芯是通過(guò)木盒形成，砂芯不需要拔模斜度，所以孔的內(nèi)表面沒有拔模斜度。詳細(xì)要求見鑄造工藝圖
收縮率：
金屬的收縮性取決于合金的種類、澆鑄溫度、鑄型條件與鑄件結(jié)構(gòu)等因素。合金種類不同，收縮率也不同，見下表。
通常澆鑄溫度每提高100℃，體積收縮增加約1.6%。但是灰鑄鐵由于析出比體積較大的石墨所能產(chǎn)生的體積膨脹（每析出1%石墨，體積膨脹約為2%），而能抵消部分體積收縮，所以灰鑄鐵收縮率最小，且隨著含碳量的增加而收縮率減小。
泵體的材料是HT200，鑄件的收縮率為0.9%。詳細(xì)要求見鑄造工藝圖
鑄造圓角：
為防止在鑄件相鄰兩壁上產(chǎn)生縮孔、因沖砂而缺角、應(yīng)力集中而開裂等缺陷，應(yīng)設(shè)計(jì)鑄造圓角。鑄造圓角一般為兩相交壁平均厚度的1/3~1/2，因?yàn)楸皿w的最小壁厚為6mm，鑄件的所有的最小鑄造圓角為R2。如下圖所示，詳細(xì)要求見鑄造工藝圖。
三、 型芯和芯頭確定
根據(jù)泵體的結(jié)構(gòu)，只需要一個(gè)垂直和水平砂芯才能滿足要求。
砂芯的高度相對(duì)較高，故設(shè)計(jì)需要上下芯頭。
L=62mm，取h=25mm。根據(jù)鑄造設(shè)計(jì)手冊(cè)上，h1=（0.6~0.7）h，取h1 = 20mm。根據(jù)表：
上芯頭α=7°，下芯頭α=8° 。
芯頭的間隙、和定位等其它參數(shù)可通過(guò)設(shè)計(jì)手冊(cè)查到。
下芯頭與芯座的間隙s1=1.2mm
水平芯頭的L=156mm， h1 = 13.5mm。
四、 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
按內(nèi)澆道在鑄型中的位置有：頂注式、中注式、底注式及階梯式。鑄件的高度不大和壁厚較小，選擇中注式。這樣可以避免金屬液對(duì)鑄型沖擊大，易產(chǎn)生飛濺、氧化和卷入空氣。同時(shí)，橫澆道和內(nèi)澆道開設(shè)在分型面上，易于操作，并便于控制金屬液的流量分布。
為了使?jié)茶T系統(tǒng)擋渣好，防止卷入氣體，易清理，故澆鑄系統(tǒng)采用封閉式，即內(nèi)澆道處的截面積最小，F(xiàn)直>ΣF橫>ΣF內(nèi)。一般比例： F直：ΣF橫：ΣF內(nèi) =1.15:1.1:1。
采用1個(gè)橫澆道，8個(gè)內(nèi)澆道，如上圖所示。采用同時(shí)凝固原則，將內(nèi)澆道開在如圖的位置。這樣是為了讓內(nèi)澆道避開鑄件的重要部位，不沖刷芯子、鑄型，讓內(nèi)澆道在鑄件易清理的部位同時(shí)增加冷鐵。澆鑄后，內(nèi)澆道和毛坯相連，將澆鑄系統(tǒng)切去或者拍去后，會(huì)產(chǎn)生一定的缺陷。如果將內(nèi)澆道設(shè)計(jì)在圓柱表面，而圓柱表面本來(lái)是不加工表面，這樣會(huì)多出加工工序。而平面壁是需要加工的表面。通過(guò)機(jī)加工可以除去切除澆鑄系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的缺陷，避免額外的工序。
澆鑄系統(tǒng)的長(zhǎng)度和高度如果過(guò)大，會(huì)照成沙箱過(guò)大，不利于手工造型。但是長(zhǎng)度太短，距離鑄型太近，對(duì)鑄型的冷卻順序會(huì)產(chǎn)生影響；高度太小，金屬液沒有足夠的壓力，不利于金屬液的充填。根據(jù)鑄件的大小和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)澆鑄口比鑄型高35mm，距離鑄型36mm。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，確定直澆道的直徑為20mm，故F直 = 314mm2。根據(jù)F直：ΣF橫：ΣF內(nèi) =1.15:1.1:1。故ΣF橫 = 300mm2，ΣF內(nèi) = 273mm2。有8個(gè)內(nèi)澆道，F(xiàn)內(nèi) = 34mm2。設(shè)計(jì)橫澆道的上底為12 mm，下底為17 mm，高為20.5 mm。計(jì)算得面積為297 mm2。設(shè)計(jì)內(nèi)澆道高為橫澆道高的1/3，為7mm，根據(jù)F內(nèi) = 34mm2，得內(nèi)澆道的上底加下底為9.7 mm，故設(shè)計(jì)內(nèi)澆道的尺寸為，上底 = 4mm，下底 = 6 mm，高 = 7 mm。F內(nèi) = 35mm2。
ΣF內(nèi) = 280mm2，ΣF橫 = 300mm2，F(xiàn)直 = 314mm2。F直：ΣF橫：ΣF內(nèi) = 1.12:1.05:1，符合要求。
冒口設(shè)計(jì)
1）冒口設(shè)在厚壁上方，防止縮孔。
形狀多用圓柱形。
2）冒口種類：
按與外界相通與否有
明冒口和暗冒口
3）按冒口在鑄型中的位置分為頂冒口和側(cè)冒口
頂冒口：補(bǔ)縮能力較強(qiáng)。
根據(jù)泵體的結(jié)構(gòu)采用頂冒口，增強(qiáng)補(bǔ)縮能力。
冷鐵
如下圖所示，采用環(huán)形冷鐵實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固。
五、 參考文獻(xiàn)
【1】 張萬(wàn)昌. 工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（II）—熱加工工藝基礎(chǔ)【M】. 北京：高等教育出版社，1995.
【2】楊慧智. 工程材料及成型工藝基礎(chǔ)【M】. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
【3】工程材料及成形工藝/王愛珍編著【M】.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.9
【4】機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)/吳宗澤等主編【M】.北京：高等教育出版社，2012.5
六、 課程總結(jié)
這次課程設(shè)計(jì)，自己被安排到所有鑄造題目中最難一個(gè)，開始設(shè)計(jì)零件圖時(shí)很是抱怨，經(jīng)過(guò)思想斗爭(zhēng)，自己說(shuō)服自己，既來(lái)之，則安之，就把這次課設(shè)當(dāng)做自己的畢設(shè)的前奏來(lái)做吧。通過(guò)設(shè)計(jì)零件圖、鑄件圖，確定澆注位置與分型面加工余量、拔模斜度、收縮率和鑄造圓角、型芯、冷鐵和芯頭等基本參數(shù)，最后畫出鑄造工藝圖。此次課程設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱各種資料，讓我增進(jìn)了鑄造的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)提高了繪圖操作能力，也進(jìn)一步了解鑄造工藝方面的專業(yè)知識(shí)。
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