吸殼閥體鑄造工藝設(shè)計

吸殼閥體鑄造工藝設(shè)計,閥體,鑄造,工藝,設(shè)計 鑄造工藝課程設(shè)計 說明書 設(shè)計題目 吸殼閥體鑄造工藝設(shè)計 學(xué) 院 年 級 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 I 鑄造工藝課程設(shè)計說明書 目 錄 1 前 言 1 1.1 本設(shè)計的目的、意義 1 1.1.1 本設(shè)計的目的 1 1.1.2 本設(shè)計的意義 1 1.2 本設(shè)計的技術(shù)要求 1 1.2.1 技術(shù)要求 1 1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3.1 計算機(jī)模擬技術(shù)的應(yīng)用 2 1.4 本領(lǐng)域存在的問題 2 1.4.1 工藝水平低，鑄件質(zhì)量差 2 1.4.2 能耗和原材料高 3 1.5 本設(shè)計的指導(dǎo)思想 3 1.6 本設(shè)計擬解決的關(guān)鍵問題 3 2 設(shè)計方案 4 2.1 工藝方案的擬定 4 2.1.1 零件工藝性分析 4 2.1.2 鑄造方法的選擇 5 2.1.3 澆注位置的選擇 5 2.1.4 分型面的選擇 5 2.2 工藝參數(shù)的選擇 6 2.2.1 鑄造尺寸公差 6 2.2.2 機(jī)械加工余量 7 2.2.3 鑄造收縮率 7 2.2.4 最小鑄出孔 7 2.2.5 起模斜度 7 2.3 砂芯設(shè)計 8 2.3.1 長軸砂芯設(shè)計 8 2.3.2 短軸砂芯設(shè)計 8 3 設(shè)計說明 9 3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計計算 9 3.1.1 澆注系統(tǒng)的選擇 9 3.1.2 確定直澆道的位置和高度 9 3.1.3 計算澆注時間并校核金屬液上升速度 10 3.1.4 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算 10 3.1.5 澆口杯的選擇 13 3.2 冒口與冷鐵設(shè)計 13 3.2.1 確定鑄件關(guān)鍵模數(shù) 13 3.2.2 冒口設(shè)計 13 3.2.3 工藝出品率校核 14 4 鑄造工藝裝備 15 4.1 上，下模板設(shè)計 15 4.2 砂箱設(shè)計 16 4.3 芯盒設(shè)計 18 5 結(jié) 論 19 致 謝 20 參 考 文 獻(xiàn) 21 21 1 前 言 1.1 本設(shè)計的目的、意義 1.1.1 本設(shè)計的目的 根據(jù)給定的零件圖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝要求進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計，本次設(shè)計對工藝方案、造型制芯、砂芯、澆冒系統(tǒng)和砂箱進(jìn)行了分析設(shè)計。此設(shè)計方案要作到理論聯(lián)系實(shí)際，盡量作到操作簡單，成本低廉，適宜批量化生產(chǎn)。 1.1.2 本設(shè)計的意義 本文是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造方案和工藝參數(shù),繪制鑄造工藝圖,編制工藝卡等技術(shù)文件的過程。全面系統(tǒng)地了解ZL114材料的組成、特性及應(yīng)用范圍，了解和掌握主要鑄造方法的工藝特點(diǎn)、工藝過程原理、工藝參數(shù)選擇和適用范圍，從而來設(shè)計合理高效的鑄造工藝路線。能通過計算機(jī)模擬來對所設(shè)計的鑄造工藝進(jìn)行模擬分析，優(yōu)化設(shè)計，減少缺陷降低生產(chǎn)成本。 1.2 本設(shè)計的技術(shù)要求 1.2.1 技術(shù)要求 1） 材質(zhì)：ZL114； 2） 鑄件加工后的面不得有任何鑄造缺陷，非加工表面不得有明顯的夾砂，凹陷； 3） 保證該件受力較大的工作部位的力學(xué)性能； 4）批量生產(chǎn)。 1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀 1.3.1 計算機(jī)模擬技術(shù)的應(yīng)用 在鑄造生產(chǎn)中，由于鑄件結(jié)構(gòu)或工藝設(shè)計不合理而產(chǎn)生變形或裂紋，嚴(yán)重地影響了鑄件的力學(xué)性能和使用壽命，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的損失[4]。鑄造過程熱應(yīng)力分析可以預(yù)測鑄件殘余應(yīng)力及變形，為優(yōu)化鑄造工藝、改善鑄件質(zhì)量提供可靠的科學(xué)依據(jù)，對改進(jìn)工藝設(shè)計、提高生產(chǎn)率有著重大的意義[6]。為此，近年來許多研究者進(jìn)行了鑄造過程應(yīng)力場數(shù)值模擬技術(shù)的研究。 隨著鑄造過程溫度場數(shù)值模擬技術(shù)的成熟，企業(yè)對應(yīng)力場模擬分析的需求更加迫切。通過鑄造過程熱應(yīng)力分析，不僅可以模擬液態(tài)金屬的充型、凝固過程，同時可以模擬因?yàn)闇囟确植疾痪鶆颉?yīng)力集中等引起的縮孔縮松、變形、裂紋等缺陷，為實(shí)際生產(chǎn)過程提供可靠的科學(xué)依據(jù)。目前，鑄造過程應(yīng)力場的模擬研究大多依賴國外的商用軟件，如ANSYS、ABAQUS 等。 1.4 本領(lǐng)域存在的問題 1.4.1 工藝水平低，鑄件質(zhì)量差 鑄件加工余量大。由于缺乏科學(xué)的設(shè)計指導(dǎo)，工藝設(shè)計人員憑經(jīng)驗(yàn)難以控制變形題，鑄造的加工余量一般比國外大1～3倍。加工余量大，鑄件的能耗和原材料消耗嚴(yán)重，加工周期長，生產(chǎn)效率低，已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。 模擬軟件應(yīng)用不普及。鑄造過程模擬是鑄件生產(chǎn)的一個必要環(huán)節(jié)，在國外，如果沒有計算機(jī)模擬技術(shù)，就拿不到訂單。我國的鑄造業(yè)計算機(jī)模擬起步較早，雖然核心計算部分開發(fā)能力較強(qiáng)，但整體軟件包裝能力較差，導(dǎo)致成熟的商業(yè)化軟件開發(fā)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，相當(dāng)一部分鑄造企業(yè)對計算機(jī)模擬技術(shù)望而卻步，缺乏信任。目前這種局面雖有所好轉(zhuǎn)，但在購買了鑄造模擬軟件的企業(yè)中，能夠發(fā)揮其作用的還不多見，急需對企業(yè)員工進(jìn)行軟件應(yīng)用培訓(xùn)。 模擬軟件應(yīng)用不普及。鑄造過程模擬是鑄件生產(chǎn)的一個必要環(huán)節(jié)，在國外，如果沒有計算機(jī)模擬技術(shù)，就拿不到訂單。我國的鑄造業(yè)計算機(jī)模擬起步較早，雖然核心計算部分開發(fā)能力較強(qiáng)，但整體軟件包裝能力較差，導(dǎo)致成熟的商業(yè)化軟件開發(fā)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，相當(dāng)一部分鑄造企業(yè)對計算機(jī)模擬技術(shù)望而卻步，缺乏信任。目前這種局面雖有所好轉(zhuǎn)，但在購買了鑄造模擬軟件的企業(yè)中，能夠發(fā)揮其作用的還不多見，急需對企業(yè)員工進(jìn)行軟件應(yīng)用培訓(xùn)。 1.4.2 能耗和原材料高 我國鑄造行業(yè)的能耗占機(jī)械工業(yè)總耗能的25%～30%，能源平均利用率為17%，能耗約為鑄造發(fā)達(dá)國家的2倍。我國每生產(chǎn)1噸合格鑄鐵件的能耗為550～700公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，國外為300～400公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，我國每生產(chǎn)1噸合格鑄鋼件的能耗為800～1000公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，國外為500～800公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。據(jù)統(tǒng)計，鑄件生產(chǎn)過程中材料和能源的投入約占產(chǎn)值的55%～70%.中國鑄件毛重比國外平均高出10%～20%，鑄鋼件工藝出品率平均為55%，國外可達(dá)70%。 1.5 本設(shè)計的指導(dǎo)思想 此設(shè)計方案要作到理論聯(lián)系實(shí)際在保證鑄件質(zhì)量的同時，盡量作到操作簡單，成本低廉，適宜批量化生產(chǎn)。 1.6 本設(shè)計擬解決的關(guān)鍵問題 問題一：對閥體鑄件進(jìn)行澆注位置和分型面的確定； 問題二：選擇合理的鑄造工藝參數(shù)； 問題三：對砂芯、澆注系統(tǒng)，冒口冷鐵進(jìn)行設(shè)計； 2 設(shè)計方案 2.1 工藝方案的擬定 2.1.1 零件工藝性分析 圖2-1 吸殼閥體三維零件圖 本次設(shè)計的零件材質(zhì)為ZL114，合金具有很好的力學(xué)性能、很好的鑄造性能，有很高的強(qiáng)度、好的韌性和很好的流動性、氣密性和抗熱裂性，能鑄造復(fù)雜形狀的高強(qiáng)度鑄件，適合于各種鑄造。零件主要結(jié)構(gòu)為一長一短兩軸體組合體空腔，兩軸過渡連接。長軸兩端有安裝法蘭，長軸上端安裝法蘭上有4個Φ13通孔，均勻分布在Φ307的圓周上。長軸下安裝法蘭上有8個Φ22通孔，均勻分布在Φ298.5的圓周上。短軸上端面上有4個Φ12通孔，均勻分布在Φ303的圓周上，短軸下端面內(nèi)部腔體平面上有8個M8螺絲孔，均勻分布在Φ335的圓周上。 2.1.2 鑄造方法的選擇 根據(jù)鑄件的材料、批量、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，采用一箱一件澆注方案，選擇手工造型，粘土砂，冷芯盒手工制芯，根據(jù)鑄型的特點(diǎn)和應(yīng)用情況選用金屬模樣造型。 2.1.3 澆注位置的選擇 澆注位置選擇一般遵循以下原則[1]： 1） 鑄件最重要的部分或交大平面朝下。 2） 鑄型的防止應(yīng)有利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐。 3） 當(dāng)鑄件需要冒口補(bǔ)縮時，最好讓補(bǔ)縮部位處于鑄件的上部。 4） 為避免鑄件薄壁部分澆不足，澆注使，薄壁部分營放在下邊或立放或斜放。 5） 鑄型的放置應(yīng)有利于在澆注時，砂型和砂芯排氣。 6） 對于平板類鑄件，為了防止夾砂，可以傾斜放置，同時也有利于排氣，也可減少鐵水對鑄型的沖刷力。 7） 應(yīng)盡量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并盡量少用吊芯。 8） 應(yīng)使下芯，合箱方便，便于檢查型腔尺寸。 綜合上述原則，考慮到零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本次設(shè)計采用底部澆注。 2.1.4 分型面的選擇 分型面的選擇應(yīng)盡量與澆注位置一致，盡量使兩者協(xié)調(diào)起來，使鑄造工藝簡單，并易于保證鑄件質(zhì)量[2]。澆注位置往往同分型面的選擇密切相關(guān)，所以二者相互影響，為了便于充分考慮二者的相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，零件可有以下兩種分型方案。 方案一是以零件長軸與短軸中心各做平面，將該零件分為上、中、下三部分，采用三箱造型，該分型方案如圖二所示；方案二是將零件放躺，從零件的對稱中心做分型，該分型方案如圖2-2方案二所示。分型方案二是將吸閥殼體零件放躺，從零件的對稱中心做分型，該分型方案如圖2-2所示方案一，該分型方案適合采用中間澆注系統(tǒng)。 圖2-2 分型方案 方案一：優(yōu)點(diǎn)是：分型簡單，每一箱造型、便于起模。 缺點(diǎn)是：此方案鑄件上下面落差較大；三箱造型，勞動強(qiáng)度大，而且容易出現(xiàn)錯箱，影響質(zhì)量外觀。 方案二：優(yōu)點(diǎn)是：分型面平直簡單，充分減小了零件上下面的高度差，兩箱造型充分減少了勞動強(qiáng)度。 缺點(diǎn)是：零件水平放置，需要設(shè)計水平砂芯。 綜合比較所有的分型方案，分型方案二最為理想，故本次設(shè)計分型方案選擇分型方案二進(jìn)行分型分模，采用將鑄型放在上、下砂箱之間的中間澆注形式。 2.2 工藝參數(shù)的選擇 2.2.1 鑄造尺寸公差 查閱《鑄造手冊》21 頁表2-3（GB6414-86），零件為砂型手工造型，尺寸公差等級選用鑄件公差等級為CT9。 2.2.2 機(jī)械加工余量 查閱《鑄造手冊》26頁續(xù)表2-8，機(jī)械加工余量等級為F，零件各加工部分尺寸的加工量計算包括澆注位置的側(cè)面加工量計算、頂面加工量計算、底面加工量計算，具體計算如下：零件長殼體主體為回轉(zhuǎn)體，圓臺端面加工部分為雙側(cè)加工，加工尺寸Φ343X29，基本尺寸343，查表鑄件尺寸公差數(shù)值CT9公差值為3.2，位澆注位置的側(cè)面，查表要求的鑄件加工余量(RMA)加工余量等級RMA(F)對應(yīng)數(shù)值為2.5, 側(cè)面雙側(cè)面加工量為：3.2/4+2.5=3.3mm，圓整取加工量為3.5mm。如圖2-4所示： 圖2-4 機(jī)械加工余量圖 2.2.3 鑄造收縮率 查閱《鑄造手冊》30頁表2-15，線收縮率為1.1~1.2%(自由收縮)，暫取1.1%。 2.2.4 最小鑄出孔 查閱《鑄造手冊》31頁表2-16, 零件長軸法蘭上有4個Φ13通孔和8個Φ22通孔；小軸端面有4個Φ12通孔，8個M10螺絲孔以及12個M10螺絲孔，不鑄出。 2.2.5 起模斜度 查閱《鑄造手冊》29頁表2-13，測量面高度尺寸為176、186，在160~250之間，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為0.5° 2.3 砂芯設(shè)計 2.3.1 長軸砂芯設(shè)計 吸閥殼體長軸砂芯最小端直徑為Φ203，最大端直徑為Φ252，砂芯長度為359，查閱《鑄造工藝手冊》表3-4水平型芯頭的長度（JB/T5106-91）則該長軸處砂芯的芯頭長度范圍為60~75，本次設(shè)計選擇芯頭長度為70mm。 2.3.2 短軸砂芯設(shè)計 吸閥殼體短軸砂芯最小端直徑為Φ250，最大端直徑為Φ301，砂芯長度為189，查閱《鑄造工藝手冊》表3-4水平型芯頭的長度（JB/T5106-91）則該短軸處砂芯的芯頭長度范圍為55~65，本次設(shè)計選擇芯頭長度為60mm。 芯頭間隙：S1=1.5mm, S2=2.0mm, S3=3.0mm 3 設(shè)計說明 3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計計算 3.1.1 澆注系統(tǒng)的選擇 查閱教材《鑄造工藝學(xué)》本次零件澆注系統(tǒng)設(shè)計采用開放澆注系統(tǒng)、底部澆注式。由于鑄件較長，所以采用兩套澆注系統(tǒng)同時澆注，每套澆注系統(tǒng)有一個直澆道，一個橫澆道，長軸處有四個內(nèi)澆道，短軸處兩個內(nèi)澆道。 3.1.2 確定直澆道的位置和高度 鑄件高度為372mm，收縮率為1.1%，依據(jù)吃沙量查3-1表選取為a=b=70mm，c=d=50mm，f=40mm，鑄型在上、下型上都有型，依據(jù)前文分型面選擇，確定上型高度為186mm，則上砂箱最小高度為186×1.011+70=258.046mm，取上砂箱高度300mm，因?yàn)榉中兔嬖诹慵膶ΨQ位置上，同樣下砂箱高度為300mm。直澆道的高度與上砂箱的高度相同為300mm。 表3-1按鑄件重量確定的吃砂量（單位mm） 鑄件重量/kg a b c d e f <5 40 40 30 30 30 30 5～10 50 50 40 40 40 30 11～20 60 60 40 50 50 30 21～50 70 70 50 50 60 40 51～100 90 90 50 60 70 50 101～250 100 100 60 70 100 60 251～500 120 120 70 80 — 70 501～1000 150 150 90 90 — 120 1001～2000 200 200 100 100 — 150 2001～3000 250 250 125 125 — 200 3.1.3 計算澆注時間并校核金屬液上升速度 根據(jù)三維圖測算鑄件質(zhì)量為29.3922kg為方便計算暫取為29.4kg，由于該件為一箱一件生產(chǎn)，依據(jù)工藝出品率參照單件大批量生產(chǎn)，確定澆注過程中的總體金屬液重量，澆冒占比為20%，則澆注時所需金屬液的總質(zhì)量為29.4+29.4×0.2=35.27kg， 根據(jù)《鑄造工藝學(xué)》272頁的經(jīng)驗(yàn)公式： τ=Amn （3-1） 式中 τ—注時間； M—鑄件或澆注金屬質(zhì)量； A—系數(shù)，鋁合金A=2.4； n—系數(shù)，取n=0.387； 計算可得澆注時間為9.52s,取為10s，由于有兩套澆注系統(tǒng)，澆注時間應(yīng)該減半，即取5s。 對易氧化的輕合金鑄件，要注意限制最大上升速度，以免高度紊流而造成大量的氧化夾雜物。查閱《鑄造工藝學(xué)》273頁根據(jù)（3-4-30）確定v型max。 v型max=Re型V4R （3-2） 式中 R——型腔的水力學(xué)半徑； Re型——型腔內(nèi)允許的金屬液雷諾數(shù)，由實(shí)驗(yàn)法確定；(780) v——合金液的運(yùn)動粘度。(6×10-7m2/s) 計算可得v型max=70；C/v型max=4.3； C/v型max<5,澆注時間符合。 3.1.4 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算 本次吸閥殼體零件澆注系統(tǒng)設(shè)計采用開放澆注系統(tǒng)、底部澆注式，查表3-2鋁、鎂鋁合金澆注系統(tǒng)各單元常用端面比（A直：A橫：A內(nèi)），因?yàn)樵撐y殼體零件為中、小型灰鐵件砂型鑄造，故選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系為：A內(nèi)：A橫：A直=3：2：1。 表3-2鋁、鎂鋁合金澆注系統(tǒng)各單元常用端面比（A直：A橫：A內(nèi)） 合金種類 大型鑄件 中型鑄件 小型鑄件 鎂合金 1：（3～5）：（3～8） 1：（2～4）：（3～6） 1：（2～3）：（1.5～4） 鋁合金 1：（2～5）：（2～6） 1：（2～4）：（2～4） 1：（2～3）：（1.5～4） 查閱《鑄造工藝學(xué)》278頁，垂直分型澆注系統(tǒng)的計算，內(nèi)澆道截計算公式如下： A內(nèi)=GLρ?τ?μ2g?p （3-3） 式中 GL——流經(jīng)A阻斷面的金屬液總重量（g）； ρ——金屬液密度g/cm3； μ——流量損耗系數(shù)； τ——充填型腔的總時間 (s)； hP——充滿整個型腔的平均計算壓力頭 (cm)； 本次澆注系統(tǒng)設(shè)計為：澆口杯-直澆道-橫澆道-內(nèi)澆道4個部分的4單元澆注系統(tǒng)，適用于4單元系統(tǒng)的平均靜壓頭有以下公式計算。 ?p=k221+k12+k22Hp （3-4） 式中 k1—直澆道截面積與橫澆道截面積之比； k2—直澆道截面積與內(nèi)澆道截面積之比； 其中本次設(shè)計澆注系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、內(nèi)澆道4個部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有：本次設(shè)計采用中間澆注形式， 則計算靜壓頭高度為:HP=30+5.4-37.2/8=30.75cm。 hp=k221+k12+k22Hp=0.521+132+0.52×30.75=2.51cm （3-5） A內(nèi)=GLρ?μ?t2g?p=367502.68×0.15.112×981×2.51=25.85cm2 （3-6） 設(shè)計短軸側(cè)澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道總截面面積12.0 cm2，設(shè)計為兩個內(nèi)澆道，每個內(nèi)澆道斷面面積為6.0 cm2，選擇對應(yīng)的內(nèi)澆道斷面尺寸為:a=52mm，b=48mm，h=12mm。 計算出橫澆道總斷面面積為A橫= 12.0×2/3=8cm2，因?yàn)閺闹睗驳栏糠殖鰞蓚€橫澆道，則每段橫澆道斷面面積為4.0 cm2，查表4.2.5梯形橫澆道尺寸，取面積為4.0cm2的橫澆道，對應(yīng)的橫澆道尺寸為：a=21mm，b=17mm，h=21mm。 計算出直澆道總斷面面積為A直=12.0×1/3 =4.0cm2,選取直澆道截面面積4.0cm2，對應(yīng)直徑大約為Φ22.5mm。各截面如下所示： 長軸側(cè)內(nèi)澆道總斷面面積為26.8-12=14.8 cm2，在長軸側(cè)的長軸兩端法蘭和長軸中間位置分別設(shè)計內(nèi)澆道，法蘭處設(shè)計兩個內(nèi)澆道，每個內(nèi)澆道斷面面積取3.6 cm2查表選擇對應(yīng)的內(nèi)澆道斷面尺寸為:a=35mm，b=37 mm，h=10mm,或者上下模都有的扁平內(nèi)澆道，尺寸為:a=32mm，b=28mm，h=6mm。 長軸側(cè)中間設(shè)計兩個內(nèi)澆道，斷面總面積為：26.8-12-7.2=7.6 cm2，查表選擇每個內(nèi)澆道斷面面積為3.8 cm2，對應(yīng)的內(nèi)澆道斷面上下梯形尺寸為:a=19.5mm，b=18.5mm，h=10mm，則長軸側(cè)內(nèi)澆道總斷面面積為26.8-12=14.8 cm2，根據(jù)澆道截面比例關(guān)系可計算長軸側(cè)橫澆道總斷面面積為9.8667 cm2，橫澆道從直澆道兩側(cè)分為兩段，則每段面積為4.9 cm2，查表選擇接近的上下梯形端面尺寸為a=12mm，b=15mm，h=18mm。同樣計算長軸側(cè)直澆道斷面面積為4.9 cm2，計算直澆道直徑為Φ25mm。各截面如下所示： 3.1.5 澆口杯的選擇 初步選擇漏斗形澆口杯，澆口杯高度尺寸，暫定為漏斗澆口杯高度為54mm。 3.2 冒口與冷鐵設(shè)計 3.2.1 確定鑄件關(guān)鍵模數(shù) M=VA （3-7） 式中 M——模數(shù)； V——鑄件體積； A——鑄件散熱面積。 有三維圖可以算出表面積為1467571mm2,體積為10695581mm3,可以計算出模數(shù)約為7.3。 3.2.2 冒口設(shè)計 DR=1.2dc （3-8） HR=1.2~1.5DR或HR=1.4~1.8DR （3-9） 式中 DR——冒口根部直徑 dc——鑄件熱節(jié)直徑 h—冒口根部的切割量，一般取h=5~8mm A—冒口寬度，A=b B—冒口長度，B=(4~6)A 冒口向上有5?傾斜，冒口根的切割量h=5~8mm 吸閥殼體零件兩個軸處，壁厚為9mm，采用典型熱節(jié)冒口，冒口計算采用冒口的高度HR，b=9，所以A=9，B=(4~6)A=36~54，取B=36(軸處直徑為Φ36)，冒口高度為HR=1.2~1.8DR=(1.2~1.8)×1.2dc=12.96~19.44,取高度至上砂箱頂面，本次設(shè)計取80，設(shè)計為明冒口，便于造型拆卸冒口。 3.2.3 工藝出品率校核 依據(jù)前文鑄造工藝參數(shù)確定及鑄造布置，繪制三維鑄件及澆注系統(tǒng)。由三維分析校核澆注系統(tǒng)和冒口質(zhì)量為5.43kg，鑄件質(zhì)量為28.67kg，則實(shí)際工藝出品率為： 28.6728.67+5.43×100%=84.1% （3-10） 4 鑄造工藝裝備 本次設(shè)計選擇砂箱內(nèi)框最大尺寸為（長×寬×高,單位mm）1000mm×650mm×300mm，鑄造工藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過程中使用的模具和裝置的總稱。模板是由模底板、模樣（包括鑄件的本體模樣、芯頭模樣和澆冒口模樣）和定位銷等組合而成。 4.1 上，下模板設(shè)計 模底材料選擇鑄鋁模底板，參考手冊，依據(jù)型板的大小，設(shè)計吸閥殼體的模板為鑄鐵模板。上模板上設(shè)計吸閥殼體零件的主體部分，依據(jù)前文，將吸閥殼體零件的上模樣，安裝固定在上模板上；澆注系統(tǒng)、補(bǔ)縮冒口，依據(jù)鑄造工藝分析及排布，設(shè)計在上模板上。 砂箱內(nèi)框尺寸為1000mm×650mm×300mm，模板厚度定為20mm，加強(qiáng)筋間距為300mm，加強(qiáng)筋各部圓角R4。依據(jù)表4-1，選擇模地板定位銷和導(dǎo)向銷直徑為Φ30。 表4-1模底板用定位銷及導(dǎo)向銷的尺寸 （單位：mm） 模底板平均輪廓尺寸（A0+B0）/2 ≤500 501~750 751~1500 1501~2500 >2500 d（d9） ?20?0.117?0.065 ?25?0.117?0.065 ?30?0.117?0.065 ?30?0.117?0.065 ?35?0.142?0.080 ?40?0.142?0.080 d1（h8） ?18?0.00?0.033 ?20?0.00?0.033 ?24?0.00?0.033 ?24?0.00?0.033 ?30?0.00?0.033 ?34?0.00?0.039 d2 Φ13 Φ13 Φ16 Φ16 Φ20 Φ24 d3 M16 M16 M20 M20 M24 M30 d4 Φ24 Φ30 Φ35 Φ35 Φ40 Φ45 l1 20 23 28 28 33 38 l2 45 50 60 60 70 80 K 12 16 20 20 25 30 S 12 16 20 20 24 30 D 23 30 36 36 40 46 l 25 30 50 50 50 50 30 40 60 60 75 75 50 50 70 70 100 100 75 75 80 80 125 125 100 100 100 100 150 150 125 125 125 125 175 175 150 150 150 150 200 200 L l+60 l+75 l+90 l+90 l+105 l+120 由表4-2，選擇定位銷間距為A+150，即1000+160=1160mm。 表4-2 模底板定位銷孔中心距 （單位：mm） 砂箱平均內(nèi)框尺寸 (A+B)/2 定位銷孔中心距 砂箱上的箱耳和吊軸整鑄在一起 砂箱上的箱耳和吊軸分開鑄出 鑄鐵 鑄鋼 ≤500 A+80~100 A+140 A+120 501~750 A+100~140 A+150 A+140 751~1000 A+140~160 A+190 A+150 1001~1500 A+160~200 A+230 A+180 1501~2500 A+200~240 A+250 A+220 下模板模樣基本遇上模板的模樣相同，下模板上還有直澆道窩，同上模板設(shè)計過程相同。設(shè)計圖如下圖4-1所示： 圖4-1 模板圖 4.2 砂箱設(shè)計 砂箱是鑄造車間造型所必需的工藝裝備，用于制造和運(yùn)輸砂型，砂箱結(jié)構(gòu)既要符合砂 型工藝的要求，又要符合車間的造型、運(yùn)輸設(shè)備的要求。因此，正確地設(shè)計砂箱的結(jié)構(gòu)和尺寸，對于保證鑄件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動強(qiáng)度，降低成本以及保證生產(chǎn)安全，都有重要的意義。在砂箱的設(shè)計中，應(yīng)遵循以下原則： 1) 砂箱應(yīng)滿足鑄件在生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)工藝要求； 2) 砂箱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度； 3) 砂箱定位裝置應(yīng)保證鑄件精度要求，并持久耐用； 4) 砂箱材料應(yīng)來源廣泛、價格低廉； 5） 尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)符合造型機(jī)、起重設(shè)備、烘干設(shè)備的要求； 6）對砂型有足夠的附著力，使用中不掉砂或塌箱，但又要便于落砂。 按照以上原則，砂箱材料采用成本低、制造方便、強(qiáng)度與剛度均較高的鑄鐵。吸閥殼體零件的上砂箱內(nèi)框尺寸為1000mm×650mm×300mm，下砂箱內(nèi)框尺寸為1000mm×650mm×300mm。如圖4-2所示。 圖4-2 沙箱圖 4.3 芯盒設(shè)計 芯盒的優(yōu)劣直接影響砂芯質(zhì)量及制芯生產(chǎn)率。芯盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括分盒面?主體結(jié)構(gòu)?外圍結(jié)構(gòu)(定位?鎖緊?搬運(yùn)?翻轉(zhuǎn)等)?芯盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以制芯工藝簡單?操作簡便?砂芯尺寸準(zhǔn)確為主要目的。本次設(shè)計采用的是冷芯盒手工造型。本次設(shè)計芯盒如圖4-3所示： 圖4-3 芯盒圖 5 結(jié) 論 （1）本設(shè)計通過對鑄件零件材質(zhì)分析，分型面澆注位置的選擇，工藝參數(shù)選擇，砂芯設(shè)計，澆注系統(tǒng)設(shè)計，冒口冷鐵設(shè)計，上下模板設(shè)計，砂箱設(shè)計。來設(shè)計符合工藝要求的鑄件。 （2）本設(shè)計的在設(shè)計澆注系統(tǒng)時根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計了符合的澆注系統(tǒng)，鑄件由一長一短兩長軸，因?yàn)殍T件不對成，在設(shè)計時分別設(shè)計兩側(cè)的澆注系統(tǒng)，短周處設(shè)計了兩個內(nèi)澆道，長軸處設(shè)計了四個內(nèi)澆道。 （3）在本次工藝設(shè)計，通過對零件反復(fù)分析，并對分型方案進(jìn)行對比論證，采用分型面與澆注位置在同一處。這有效減少了砂芯數(shù)量，降低砂箱高度，保證鑄件質(zhì)量。造型制芯方法的確定，通過從工藝性和經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮，均采用采用金屬型，這便于組織生產(chǎn)，確保砂型質(zhì)量，提高鑄件質(zhì)量。 （4）本設(shè)計的不足之處在于沒用進(jìn)行軟件模擬，沒有進(jìn)一步對工藝進(jìn)行優(yōu)化，在本次設(shè)計中由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，有一些與現(xiàn)實(shí)操作聯(lián)系密切的問題考慮的不夠周全，希望老師能予以諒解。在今后的工作和學(xué)習(xí)中，我們將更加全面的去完善自己的知識層面和實(shí)際操作技能。 致 謝 本文是在朱永長教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在課題的選擇、開展及論文的撰寫上無不傾注著朱永長教授的心血。朱永長教授淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、誨人不倦的精神、平易近人的人生態(tài)度，將使我終生受益。 經(jīng)過本次實(shí)踐，我對鑄造設(shè)計工藝有了一定的認(rèn)識，增強(qiáng)了自己的動手能力，也掌握了對實(shí)驗(yàn)器械的操作也，受益非淺。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 王文清, 李魁盛. 鑄造工藝學(xué)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社. 2002 [2] 葉榮茂, 吳維岡等. 鑄造工藝課程設(shè)計手冊[M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社. [3] 機(jī)械工程學(xué)會鑄造學(xué)會編.鑄造手冊（第5卷：鑄造工藝）（M）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [4] 柳百成.鑄造技術(shù)與計算機(jī)模擬發(fā)展趨勢[J].鑄造技術(shù),2005:61-67. [5] 中國鑄造協(xié)會.鑄造工程師手冊(第三版) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. [6] 周建新,劉瑞祥,陳立亮.華鑄CAE軟件在金屬型鑄造中的應(yīng)用[J].鑄造,2003:84-87. [7] 范金輝，華勤.鑄造工程基礎(chǔ) [M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2009.8. [8] 王再友，王澤華.鑄造工藝設(shè)計及應(yīng)用[M]. 引用是學(xué)術(shù)論文的重要寫作方法，“參考文獻(xiàn)”是論文中引用文獻(xiàn)出處的目錄表，凡引用本人或他人文獻(xiàn)中的學(xué)術(shù)思想、觀點(diǎn)或研究方法、設(shè)計方案等，無論借鑒、評論、綜述，還是用作立論依據(jù)、學(xué)術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)，都應(yīng)編入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)目錄表。參考文獻(xiàn)應(yīng)是作者親自閱讀或引用過的，不應(yīng)轉(zhuǎn)入他人文后的文獻(xiàn)。 非正式發(fā)表的文獻(xiàn)不可引用；產(chǎn)品說明書不能作為參考文獻(xiàn)； 同一文獻(xiàn)只能在參考文獻(xiàn)中利用一次。 注意： (1) 要求嚴(yán)格按照樣例的格式書寫參考文獻(xiàn)，不要錯用中文和英文標(biāo)點(diǎn)符號，英文作者的姓在前、名縮寫在后；期刊文獻(xiàn)要寫出題目和頁碼。 (2) 通過“插入”“交叉引用”，插入文獻(xiàn)序號。雙擊序號能自動定位。移動引用位置會自動重新編號。實(shí)現(xiàn)對一篇文獻(xiàn)的多次引用。 (3) 文中所有數(shù)字、英文字母采用The New Roman字體； (4) 表格采用三線格， 其中兩側(cè)粗線用1.5磅，細(xì)線1/2磅； (5) 圖、表標(biāo)題標(biāo)示方法。 例：圖2-1 射砂機(jī)構(gòu)裝配圖；（采用五號字體） 表2-1 射砂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)表；（采用五號字體，包括表格內(nèi)容） 表格內(nèi)容及圖片上的字體比正文小四字體小一號，采用五號字。 不用此信息時，刪除此文本框。 不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不