右端蓋鑄造工藝設計

右端蓋鑄造工藝設計,右端,鑄造,工藝,設計 鑄造工藝課程設計說明書 鑄造工藝課程設計 說明書 設計題目 題目 右端蓋鑄造工藝 學 院 年 級 專 業(yè) 學生姓名 學 號 指導教師 目錄 1 前言 3 1.1 右端蓋設計的目的、意義 3 1.1.1 右端蓋設計的目的 3 1.1.2 右端蓋設計的意義 4 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 4 1.2.1 國內發(fā)展狀況 4 1.2.2 國外發(fā)展狀況 4 1.3 鑄件結構特點及技術要求 5 1.3.1 零件結構特點 5 1.3.2 零件技術與質量要求 5 1.3.3 技術要求 5 1.3.4 化學成分 5 1.3.5 質量要求 6 2 鑄件結構及工藝性分析 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 砂芯的設計及工藝設計參數(shù) 9 5.1 砂芯的形狀 9 5.2 砂芯的固定 10 5.3芯頭的設計 10 5.4 工藝參數(shù)的設置 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 內澆道截面積 15 6.5.3橫澆道截面積 16 7 鑄造工藝裝備設計 16 7.1 鑄型裝配圖的設計 16 7.2 模樣及模板 18 7.2 芯盒 19 8 總 結 21 致謝 23 參考文獻 24 1 前言 1.1 右端蓋設計的目的、意義 1.1.1 右端蓋設計的目的 鑄造業(yè)在我國發(fā)展起步起步較早，各種鑄造產品和工藝種類都很齊全,依然在當今社會制造業(yè)起到舉足輕重的作用，為當代國民經濟的發(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世紀以來，我國鑄造產品產量在世界連續(xù)位列第一，鑄件產量接近世界鑄件產量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域實現(xiàn)更加快捷的發(fā)展。 1.1.2 右端蓋設計的意義 20世紀以來，鑄造金屬熱加工技術發(fā)展速度飛快，其重要因素之一是產品技術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。如檢測技術的發(fā)展，使鑄件質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 國內發(fā)展狀況 國內鑄造生產技術水平具體表現(xiàn)在：鑄造原輔料生產供應的專業(yè)化、商品化差；工藝策劃多憑自己經歷，計算機應用少；鑄造技術裝備等基礎條件差；產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)質量和市場意思不強，質量管理研究十分薄弱，鑄件廢品率高。20世紀以來，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，國內中小型企業(yè)數(shù)量龐大，技術水平落后，技術裝備陳舊，勞動生產率較低；質量參差不齊，廢品率高。 1.2.2 國外發(fā)展狀況 國外鑄造技術先進、鑄件質量好、生產效率高、環(huán)境污染小，產品普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化。具體表現(xiàn)在：在鑄件生產中對原材料和材質要求高，采取先進的無損檢測技術有效控制質量，鑄造生產全過程自動；普遍采用液態(tài)金屬過濾技術；廣泛應用合金包芯線解決技術，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，鑄造業(yè)的電子商務、遠程策劃與制造、虛擬鑄造廠等飛速成長。 1.3 鑄件結構特點及技術要求 1.3.1 零件結構特點 右端蓋屬于小型灰鑄鐵件，結構較簡單。因為右端蓋的壁厚非常均勻，鑄造工藝比較簡單，質量要求較高。由于鑄件的內部為中空結構，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構和技術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腔、外形復雜的毛坯，其在鑄件生產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) 生產批量：多件大批量生產 1.3.2 零件技術與質量要求 1.3.3 技術要求 未注圓角的為R3 1.3.4 化學成分 HT200化學成分如下： 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% 碳當量:2.3~2.6 1.3.5 質量要求 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 鑄造工藝課程設計說明書 2 鑄件結構及工藝性分析 2.1 鑄件工藝性分析 所要生產的鑄件的結構合理與否直接影響鑄件的質量，結構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，其左右結構對稱，上下結構和前后結構也比較對稱，右端蓋的內部結構相對簡單，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。根據(jù)現(xiàn)如今生產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； 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，能夠極大增強生產效率，從而縮減生產成本； （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造型制芯設備 ⑴混砂設備：型砂采用雙臂水平連續(xù)混砂機混制，型號為S2530，生產率為25-30t∕h。制芯采用單臂連續(xù)混砂機，型號TYHD-05，生產率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 調制15s 加入樹脂砂 調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，結構相對簡單，可以成批量生產，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，而且生產效率高，勞動條件好，易實現(xiàn)自動化，可以節(jié)約生產成本。 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。所以隨著鑄造技術的提高，產品質量要求不斷提升，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)生產高效，降低生產成本，所以采用批量生產，所以右端蓋的砂芯制作采用熱芯盒法生產砂芯，以保證制作出的砂芯確保其精度符合標準。熱芯盒法制芯，將液態(tài)固性樹脂粘結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，采用熱芯盒制芯當砂芯表層出現(xiàn)硬化成殼時就可以自芯盒取出，內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。充分分析零件的結構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，增強生產的效率，在提升鑄件質量方面起到關鍵作用。 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，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。鑄件結構特殊的情況下，為了方便工藝設計可以選擇曲面。 (4)應盡量把鑄件加工定位面和主要加工面放在同一箱內，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)右端蓋的結構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所處的狀態(tài)和位置。由于右端蓋是小型灰鑄鐵件，質量較輕。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，所以設置澆注位置時盡量使金屬液同時凝固，而且澆注位置要設置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質量與美觀。選定的澆注位置如下： 圖4-3 工藝圖 5 砂芯的設計及工藝設計參數(shù) 砂芯的工用是形成鑄件的內腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位。在制作砂芯時要認真分析鑄件的內腔結構，在設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)鑄件內腔結構符合鑄件地一些技術要求，砂芯在沙箱中的放置也需要根據(jù)鑄件的技術要求，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生的氣體可以及時排出型外。 5.1 砂芯的形狀 在對砂芯設計時需要符合下面幾個原則： (1)盡量減少砂芯的數(shù)量； (2)復雜的砂芯分塊設計； (3)設計砂芯時要根據(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、確保鑄件精度的關鍵因素。分析鑄件的結構，因為該鑄件為對稱結構，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，鑄件將會容易產生一些損壞、缺失甚至發(fā)生較嚴重的變形從而導致鑄件作廢，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。因為鑄件的內腔較簡單，在整個砂芯的固定中無需采用芯撐等結構。 5.3芯頭的設計 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)右端蓋的型腔結構，設置兩個垂直芯頭。 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量的百分率為單位的鑄件質量變動的允許值。 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構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。鑄件技術要求起模斜度為5O 6 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是引導金屬液進入鑄型型腔的通道，如果澆注系統(tǒng)設計的不合理，可能造成鑄件夾砂、冷隔、澆不到等多種缺陷，從而使鑄件的質量大大降低。所以澆注系統(tǒng)對鑄件的質量影響非常大，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、內澆道。根據(jù)鑄件的結構和鑄件材料的特點，在設計時也可以適當?shù)卦黾踊驕p少組員。澆注系統(tǒng)的設計包括對澆注系統(tǒng)類型的選擇，內澆道在鑄件位置上的選擇，對阻流截面、直澆道、橫澆道、內澆道的截面積計算，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)的設計時需要遵循以下原則： （1）所確定的內澆道的位置、方向和個數(shù)應符合鑄件的凝固原則或補縮方法； （2）在所計算出的時間內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)設計時要保證適當?shù)鼐彌_力，確保金屬液流入鑄型內的線速度不能夠太快了，防止產生飛濺、沖刷型壁或砂芯的不良后果； （5）在澆注系統(tǒng)設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。將直澆道高度設置為沙箱的高度為300mm。但應檢驗該高度是否足夠。 圖6-1 壓力角 由《鑄造工藝學》公式3-4-31得，剩余壓力頭需要符合壓力角的要求： A內=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?shù)臐沧r間。澆注時間對鑄件質量有重要的影響，澆注時間太長，型腔上表面長時間受高溫烘烤，會產生開裂、脫落，致使鑄件產生夾砂、粘砂、結疤等缺陷；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。生產中常用經驗公式確定合適的澆注時間。 重量小于450kg形狀復雜的鑄件，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=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=1.4cm 6.5各澆道口大小 6.5.1直澆道大小 本次設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 內澆道截面積 通過上面計算可以知道整個澆注系統(tǒng)內澆道的截面積是1.4cm2，小型灰鑄鐵件一般選擇截面為扁平平面的內澆道。因為扁平內澆道可以有效地防止金屬液吸渣而進入型腔內，扁平內澆道還能夠通過分散分布、增減其數(shù)目的少來有效地調節(jié)溫差和凝固順序，內澆道的入口處需要進行適當?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 鑄造工藝裝備設計 7.1 鑄型裝配圖的設計 砂箱是鑄件生產的主要工藝裝備正確設計和選擇砂箱對更好滿足生產要求，提高勞動生產率有著重要的作用。 砂箱設計要依據(jù)具體的零件鑄造工藝、生產條件以及造型設備；應滿足鑄件工藝要求，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；結構簡單，易加工制造，價格低廉。同時最好要標準化，降低成本 7.1.1 砂箱的材質及尺寸 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常用向下擴大的傾斜壁，底部設突緣，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的鑄件。在本次設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，芯盒設計的合理與否對砂芯的質量具有關鍵作用，也會直接影響到鑄件的質量。 在對芯盒的設計制作過程中必須符合下面幾點要求： （1）在設計芯盒結構時需要根據(jù)生產的批量進行相配； （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)設計的砂芯形狀和尺寸進行合理設計； （4）在確保砂芯設計合理的情況下，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，降低生產成本； 綜合封閉開關所使用地造型方法，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。 其結構如下圖所示： 圖7-2 芯盒 8 總 結 本次對右端蓋的鑄造工藝課程設計中，我去圖書館借閱了許多相關書籍，仔細研究所做課題的設計過程和注意事項。通過一段時間的學習我對自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應用方面也有了很大提升，在繪制右端蓋零件圖時遇到復雜結構，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部結構復雜，還是小型零件單件成產。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，因此要仔細考慮砂芯的透氣性。設置出氣孔，其主要目的是降低型腔內壓力，使整體砂芯和砂型有良好的排氣環(huán)境。經分析此方案選用的參數(shù)合理，澆注系統(tǒng)設計優(yōu)良和有可行性，可以在實際生活中使用。 致謝 在此對孫建波導師這段時間的指導和表示感謝，正是在孫建波老師的悉心指導下，這次設計得以順利完成，在此對老師致以深深的謝意。老師廣博的學識，嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神,靈活的思維方式，耐心細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，對學生關懷備至，這份師恩令我永生難忘要特別感謝我的指導老師，整個過程無不浸透著老師的心血。正是在老師的悉心指導下，這次設計得以順利完成，在此對老師致以深深的謝意。老師廣博的學識，嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神,靈活的思維方式，耐心細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，對學生關懷備至，這份師恩令我永生難忘 參考文獻 [1] 李魁盛主編. 鑄造工藝設計基礎, 北京: 機械工業(yè)出版社, 1981 [2] 葉榮茂等.鑄造工藝課程設計手冊, 哈爾濱: 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Advanced Materials Research,2011,1168. 右端蓋 鑄造工藝設計 鑄 造 工 藝 卡 卡片編號205 HT200 共1頁 第1頁 產品名稱 右端蓋 每臺件數(shù) 1 澆冒口重 9.6kg 零件圖號 A3 每型件數(shù) 1 每型金屬液 38.4kg 零件名稱 右端蓋 凈 重 8.5kg 活塊數(shù) 0 材 質 HT-200 毛 重 9.6kg 芯 盒 數(shù) 1 準 備 　砂　　　 箱 砂芯數(shù)量 2個 上箱 900mm×1050mm×300mm 1#芯盒 270mm×270mm×300mm 下箱 900mm×1050mm×240mm 2#芯盒 270mm×270mm×240mm 備 砂 型 砂 酸硬化樹脂自硬砂 芯 砂 磷酸鹽粘接劑砂 涂料 醇基涂料粉 造 芯 設 備 震動落砂機 硬化方法 CO2 造 型 設 備 震動落砂機 硬化方法 自硬 易割冒口數(shù) 0 直澆道尺寸 Φ45 橫澆道尺寸 36*30*3939 內澆道尺寸 39*48*15555555 直澆道數(shù)量 1 橫澆道數(shù)量 1 內澆道數(shù)量 2 合 箱 合箱至澆注時間 ≤ 24h 澆注溫度 1400℃ 開箱時間 3h 工藝要求要求及操作要點： 1. 鑄造收縮率為1%； 2. 未注拔模斜度均為2°； 3. 上下面加工余量4.5mm，其余5mm； 4. 下箱芯頭四周均向內斜5mm； 5. 鑄件底部澆注。 右端蓋鑄造工藝答辯人：王洪晨指導老師：孫建波佳木斯大學材料成型及控制工程LOGO目錄發(fā)展現(xiàn)狀01鑄件結構特點及技術要求02鑄件結構及工藝性分析03鑄造方法的選擇04造型工藝方案的確定05砂芯的設計及工藝設計參數(shù)06澆注系統(tǒng)設計07鑄造工藝裝備設計08一.發(fā)展現(xiàn)狀國內國外國內中小型企業(yè)數(shù)量龐大，技術國內中小型企業(yè)數(shù)量龐大，技術水平落后，技術裝備陳舊，勞動水平落后，技術裝備陳舊，勞動生產率較低；質量參差不齊，廢生產率較低；質量參差不齊，廢品率高。品率高。國外鑄造技術先進、鑄件質量好、國外鑄造技術先進、鑄件質量好、生產效率高、環(huán)境污染小，產品生產效率高、環(huán)境污染小，產品普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化?；Ｓ叶松w屬于小型灰鑄鐵件，結構較簡單。因為右端蓋的壁厚非常均勻，鑄造工藝比較簡單，質量要求較高。該鑄件所選用的材料為HT200，灰鑄鐵材料容易制造出含有內腔、外形復雜的毛坯，其在鑄件生產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)成型是生產其毛坯或零件的唯一的方法。二.鑄件結構特點及技術要求 零件名稱：右端蓋 材料：HT200 零件寸：168mm254.28mm96mm 生產批量：多件大批量生產二.鑄件結構特點及技術要求技術要求二.鑄件結構特點及技術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。三.鑄件結構及工藝性分析所要生產的鑄件的結構合理與否直接影所要生產的鑄件的結構合理與否直接影響鑄件的質量，結構合理的鑄件在鑄造過響鑄件的質量，結構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知右端蓋的外右端蓋廓尺寸為168mm254.28mm96mm，其左右結構對，其左右結構對稱，上下結構和前后結構也比較對稱，右稱，上下結構和前后結構也比較對稱，右端蓋的內部結構相對簡單，壁厚均勻，主端蓋的內部結構相對簡單，壁厚均勻，主要壁厚為要壁厚為27mm，最大壁厚處是，最大壁厚處是48mm，最，最大孔徑為大孔徑為75mm,最小孔徑為最小孔徑為15mm。零件三視圖 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。根據(jù)現(xiàn)如今生產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?；焐霸O備：型砂采用雙臂水平連續(xù)混砂機混制，型號為S2530，生產率為25-30th。制芯采用單臂連續(xù)混砂機，型號TYHD-05，生產率3-6 th。緊實：可以通過利用震實臺對造型進行緊實因為右端蓋是一小型灰鑄鐵件，結構相對簡單，可以成批量生產，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，而且生產效率高，勞動條件好，易實現(xiàn)自動化，可以節(jié)約生產成本。造型制芯方法選擇造型制芯設備造型方法四四.鑄造方法的選擇鑄造方法的選擇五.造型工藝方案的確定分型面的確定分型面的確定根據(jù)右端蓋的結構特點確定了以下兩種分型面分型方法（一）（二）方案一：如圖1所示，右端蓋從圖中可以看到增加一個砂芯，造型復雜，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。五.造型工藝方案的確定澆注位置的確定澆注位置的確定鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內所處的狀態(tài)和位置。由于右端蓋是小型灰鑄鐵件，質量較輕。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，所以設置澆注位置時盡量使金屬液同時凝固，而且澆注位置要設置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質量與美觀。工藝圖六.砂芯的設計及工藝設計參數(shù)對于本次設計的零件為右端蓋，采用樹脂自硬砂制芯，涉及不到砂芯的烘干。砂對于本次設計的零件為右端蓋，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、確保鑄件精度的關鍵因素。分析鑄件的結構，因為該鑄件為芯可以幫助鑄件成型、確保鑄件精度的關鍵因素。分析鑄件的結構，因為該鑄件為對稱結構，鑄件的尺寸較適中，只需要做一個整體砂芯。對稱結構，鑄件的尺寸較適中，只需要做一個整體砂芯。砂芯圖砂芯圖六.砂芯的設計及工藝設計參數(shù)工藝參數(shù)的設置工藝參數(shù)的設置鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差:鑄件尺寸公差等級取鑄件尺寸公差等級取GB/T 6414-1999 CT10。鑄件重量公差鑄件重量公差:查鑄造工程師手冊表查鑄造工程師手冊表6-296-29得到右端蓋的重量公差得到右端蓋的重量公差等級為等級為1010級，重量公差數(shù)值級，重量公差數(shù)值10%.10%.鑄造收縮率鑄造收縮率:為了保證鑄件尺寸精度，需要通過對鑄件的結構分析來選為了保證鑄件尺寸精度，需要通過對鑄件的結構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“自自由收縮由收縮”和和“受阻收縮受阻收縮”，所以選擇，所以選擇HT200HT200的收縮率為的收縮率為1.0%1.0%。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。鑄件技術要求起模斜度為出模斜度。鑄件技術要求起模斜度為5度。度。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。七七.澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)的類型澆注系統(tǒng)的類型七七.澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計決定直澆道的位置和高度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。將直不清晰、澆不到上表面縮孔等缺陷。將直澆道高度設置為沙箱的高度為澆道高度設置為沙箱的高度為300mm。七七.澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計各澆道口截面積計算各澆道口截面積計算公式：公式：A內內=G/(t0.13 Hp)=9.6/(0.5 X 12X 0.31 X 300)=1.4cm 因為是右端蓋是灰鑄鐵件，選擇的是封閉式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)。選?。喉斪⑹綕沧⑾到y(tǒng)。選?。篈阻：阻：A橫澆道：橫澆道：A直澆道直澆道=1:1.06:1.11計算得：計算得：A直直=1.76A橫橫=1.56cmA內內=1.4cm七七.澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計直澆道大小直澆道大小本次設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。內澆道截面積內澆道截面積 通過上面計算可以知道整個澆注系統(tǒng)內澆道的截面積是1.4cm2，小型灰鑄鐵件一般選擇截面為扁平平面的內澆道。橫澆道截面積橫澆道截面積確定A橫=1.56cm2。得a=36mm,h=39mm,b=30mm。七七.澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計各澆道口截面積計算各澆道口截面積計算公式：公式：A內內=G/(t0.13 Hp)=9.6/(0.5 X 12X 0.31 X 300)=1.4cm 因為是右端蓋是灰鑄鐵件，選擇的是封閉式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)。選取：頂注式澆注系統(tǒng)。選取：A阻：阻：A橫澆道：橫澆道：A直澆道直澆道=1:1.06:1.11計算得：計算得：A直直=1.76A橫橫=1.56cmA內內=1.4cm八八.鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計砂箱的材質及尺寸砂箱的材質及尺寸鑄件機械造型用砂箱選擇灰鑄鐵作為砂箱材料。砂箱的尺寸：上箱為9001050300mm 下箱為9001050240mm鑄型裝配圖八八.鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計模樣及模板模樣及模板木質模樣具有輕便、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的鑄件。在本次設計中采用多塊紅松木料合理拼接組合制成模樣。八八.鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計芯盒芯盒制作砂芯過程中必須用到芯盒，芯盒設計的合理與否對砂芯的質量具有關鍵作用，也會直接影響到鑄件的質量。芯盒本次設計，分型面的選擇要合適，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，因此要仔細考慮砂芯的透氣性。設置出氣孔，其主要目的是降低型腔內壓力，使整體砂芯和砂型有良好的排氣環(huán)境。經分析此方案選用的參數(shù)合理，澆注系統(tǒng)設計優(yōu)良和有可行性，可以在實際生活中使用?？偨Y謝謝LOGO