灰鑄鐵端蓋凝固工藝設計

1、灰鑄鐵端蓋凝固工藝設計 實驗報告 學 生 姓 名： 汪濤 學 院：機 電 學 院 專業(yè)及班級：09機械制造一班 學 號 ： 09120303 性 質(zhì) ：虛擬實驗 目 錄1、 實驗目的.2、 實驗任務.3、 知識預備.4、 實驗步驟.5、 實驗方法的選擇及步驟要求.6、 實驗結(jié)果.一、實驗目的 通過以灰鑄鐵端蓋的凝固工藝設計實驗為例，預期達到以下目的：了解凝固件工藝設計的基本步驟；了解鑄造過程各階段的特點；了解凝固件工藝設計的合理與否，直接對凝固件的最終質(zhì)量有重要影響。同時鞏固所學知識，培養(yǎng)解決凝固工業(yè)問題的能力。二、實驗任務 圖II-1 端蓋零件圖灰鑄鐵端蓋是普通減速器上的一個零部件，主要用于

2、密封和固定軸承，整個鑄造毛坯表面均需經(jīng)過機械加工。因此，對材料的強度及表面粗糙度均要求不高，只要滿足一般條件即可。但零件表面及內(nèi)部不得有各種缺陷，如：縮孔、縮松、氣孔、夾砂及夾渣等。以下是一些具體的條件：1. 材料牌號：HT150；2. 零件凈重：1.5公斤；3. 生產(chǎn)批量：4000件月；4. 砂箱內(nèi)輪廓尺寸：600×450；5. 端蓋零件圖：見圖II1所示。本實驗內(nèi)容主要有：鑄造方法選擇、澆注系統(tǒng)設計、澆注工藝確定、虛擬澆注、解剖零件、觀察零件內(nèi)部完整性。三、知識預備 濕砂型鑄造 主要用于中小型鑄鐵件生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，適合于大批量生產(chǎn)，砂型無需烘干，節(jié)省燃料、變形小、生產(chǎn)

3、成本低。但消耗緊實功較大，鑄造缺陷較多。 干砂型鑄造 多用于大型復雜鑄鐵件、鑄鋼件，克服了濕砂型鑄造的缺點，但生產(chǎn)周期較長，鑄型易變形，能源消耗隨之增加。 金屬型鑄造 主要用于鋁、銅、鎂等有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，便于機械化生產(chǎn)，尺寸精度高，表面粗糙度低，晶粒細小，節(jié)省生產(chǎn)場地。但鑄件不能過于復雜，鑄件壁也不能太薄，不適宜小批量生產(chǎn)。此外，金屬型制造周期長，成本也高。 熔模鑄造 適合于高熔點合金精密鑄件的大批量生產(chǎn)。主要適合于形狀復雜、難以切削加工的小零件。但鑄型材料昂貴、工藝過程復雜、生產(chǎn)周期長，成本遠高于砂型鑄造方法。 收縮率 分自由收縮與受阻收縮兩種，表II1給出了幾種材料的收

4、縮率值。此外，還得考慮加工余量，本實驗中，尺寸統(tǒng)一增加3mm。表 II1 幾種合金的鑄造收縮率（）合金種類自由收縮受阻收縮灰鑄鐵中小鑄件1.00.9筒形件，長度方向0.90.8筒形件，直徑方向0.70.5白口鐵1.751.5碳鋼、低合金鋼1.81.5 拔模斜度 與模型材料及測量面高度有關，表II-2為拔模斜度參考表，表II3為鑄孔的拔模斜度表表II-2 拔模斜度選用表測量面高度（mm）金屬模木模所加寬度（mm）角度（o）所加寬度（mm）角度（o）200.51.01°303°0.51.01°303°20501.51.20°452°1.0

5、1.51°302°30表II3 鑄孔的拔模斜度鑄孔直徑（mm）3031505170鑄孔高度（mm）201010820408884060-7 不鑄孔 如表II4所示表II4 鑄件的最小鑄出孔生產(chǎn)批量最小鑄出孔直徑（mm）灰鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)1215成批生產(chǎn)15303050單件、小批生產(chǎn)305050 封閉式澆注系統(tǒng) 鑄件的澆注系統(tǒng)分為直澆道、橫澆道及內(nèi)澆口，許多情況下，還需要加冒口及出氣孔，加冒口是為了起到補充金屬液，防止縮孔縮松缺陷的作用；而加出氣孔，則是為了排除鑄件型腔內(nèi)氣體的作用，防止氣孔缺陷。一般對薄壁灰鑄鐵小鑄件，建議采用封閉式澆注系統(tǒng)，參考比值為：F內(nèi)：F橫：F直

6、1:1.06:1.11 澆注系統(tǒng)最小截面積確定 可利用奧贊（Osann）公式計算：式中G為通過最小斷面注入鑄型的液態(tài)合金總重量（kg），是鑄件的合理澆注時間（sec），是流量消耗系數(shù)，H則是充型時的平均壓頭（cm）。充型時的平均壓頭H可用下式計算：H0是內(nèi)澆口至澆杯液面的高度（cm），本題選120mm，C為鑄件的高度（cm），P是最小斷面處的水平面以上的鑄件高度（cm）。澆注時間可用Chvorinov準則計算：式中S為澆注時間系數(shù)，G為鑄件毛重（含冒口重量）。澆注時間系數(shù)可由表II5確定。表II5 澆注時間系數(shù)表鑄件壁厚（mm）3458915系數(shù)S1.631.852.20可由表II-6確定流量

7、系數(shù)。表II6 流量系數(shù)表值鑄型阻力大中小濕砂型0.350.420.50干砂型0.410.480.60四、實驗步驟（如下圖）五、實驗方法的選擇及步驟要求 (1)根據(jù)以上條件選擇鑄造方法為:濕砂型鑄造；（原因：濕砂造型操作簡單、成本低，主要用于中小型鑄鐵件生產(chǎn)） (2)根據(jù)表II-1，得出端蓋的收縮率：端蓋高度方向可選為0.9%（按自有收縮取值）端蓋直徑方向可選為0.5%（按受阻收縮取值）；統(tǒng)一的加工余量：3mm；（原因：收縮率是指造型所得的鑄件的幾何長度與設計得長度比值；這里的收縮率，查表II-1得） (3)內(nèi)孔的把模要求：內(nèi)孔采用型芯設置，無需設置把模斜度； 外輪廓的把模要求：所加寬度為0.51.0mm，角度為130'3。；（） (4)根據(jù)砂箱和零件尺寸，每箱所鑄的零件個數(shù)為6個（原因：由端蓋上的沉孔數(shù)量確定）及分型面圖如下： (5)根據(jù)工藝要求確定不鑄孔，如圖不鑄孔的標號為（ace） （原因:不鑄孔是在鑄造中不需通過造型得到的孔；其精度要求高，而濕砂造型精度低，缺陷較多）所以，不鑄孔的木模為下圖所示： (6)澆注系統(tǒng)的安放如下圖 (7)出氣孔位置的選擇：在1處打不通的出氣孔，在2出打貫通的出氣孔（如下圖） (8)根據(jù)澆注系統(tǒng)的選擇原則，采用奧贊（Osann）公式計算：直澆注道的橫切面積：1.11F；橫澆