座體的鑄造工藝設(shè)計說明書

1、工學碩士學位論文PAGE IIPAGE I鑄造工藝課程設(shè)計說明書設(shè)計題目座體的鑄造工藝設(shè)計學 院年 級專 業(yè)學生姓名學 號指導教師工學碩士學位論文鑄造工藝課程設(shè)計說明書PAGE IIPAGE 21 DATE yy-M-d 21-11-4 DATE yy-M-d 21-11-4目 錄 TOC o h z HYPERLINK l _Toc59314492 1 前 言 PAGEREF _Toc59314492 h 1 HYPERLINK l _Toc59314493 1.1 本設(shè)計的目的、意義 PAGEREF _Toc59314493 h 1 HYPERLINK l _Toc59314494 1.1

2、.1 本設(shè)計的目的 PAGEREF _Toc59314494 h 1 HYPERLINK l _Toc59314495 1.1.2 本設(shè)計的意義 PAGEREF _Toc59314495 h 1 HYPERLINK l _Toc59314496 1.2 本設(shè)計的技術(shù)要求 PAGEREF _Toc59314496 h 1 HYPERLINK l _Toc59314497 1.2.1 座體毛坯零件的工藝參數(shù)要求 PAGEREF _Toc59314497 h 1 HYPERLINK l _Toc59314498 1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc59314498 h 1 HYPERL

3、INK l _Toc59314499 1.3.1 鑄造行業(yè)的整體現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc59314499 h 1 HYPERLINK l _Toc59314500 1.4 本領(lǐng)域存在的問題 PAGEREF _Toc59314500 h 2 HYPERLINK l _Toc59314501 1.4.1 我國鑄造業(yè)的不足 PAGEREF _Toc59314501 h 2 HYPERLINK l _Toc59314502 1.5 本設(shè)計的指導思想 PAGEREF _Toc59314502 h 2 HYPERLINK l _Toc59314503 1.6 本設(shè)計擬解決的關(guān)鍵問題 PAGEREF

4、_Toc59314503 h 2 HYPERLINK l _Toc59314504 2 設(shè)計方案 PAGEREF _Toc59314504 h 4 HYPERLINK l _Toc59314505 2.1 座體零件分析 PAGEREF _Toc59314505 h 4 HYPERLINK l _Toc59314506 2.1.1 零件宏觀尺寸 PAGEREF _Toc59314506 h 4 HYPERLINK l _Toc59314507 2.1.2 材料分析 PAGEREF _Toc59314507 h 5 HYPERLINK l _Toc59314508 2.1.3 使用條件及范圍分析

5、PAGEREF _Toc59314508 h 5 HYPERLINK l _Toc59314509 2.2 鑄造方法的確定 PAGEREF _Toc59314509 h 5 HYPERLINK l _Toc59314510 2.2.1 造型和制芯 PAGEREF _Toc59314510 h 5 HYPERLINK l _Toc59314511 2.2.2 造型制芯設(shè)備 PAGEREF _Toc59314511 h 5 HYPERLINK l _Toc59314512 2.2.3 型芯砂配方 PAGEREF _Toc59314512 h 6 HYPERLINK l _Toc59314513 2

6、.2.4 鑄型種類 PAGEREF _Toc59314513 h 6 HYPERLINK l _Toc59314514 2.2.5 砂箱中鑄件數(shù)目的確定 PAGEREF _Toc59314514 h 6 HYPERLINK l _Toc59314515 2.3 質(zhì)量要求 PAGEREF _Toc59314515 h 7 HYPERLINK l _Toc59314516 3 設(shè)計說明 PAGEREF _Toc59314516 h 8 HYPERLINK l _Toc59314517 3.1 澆注位置的確定 PAGEREF _Toc59314517 h 8 HYPERLINK l _Toc5931

7、4518 3.2 分型面的確定 PAGEREF _Toc59314518 h 8 HYPERLINK l _Toc59314519 3.3 工藝參數(shù)的確定 PAGEREF _Toc59314519 h 9 HYPERLINK l _Toc59314520 3.3.1 尺寸公差 PAGEREF _Toc59314520 h 9 HYPERLINK l _Toc59314521 3.3.2 鑄件質(zhì)量公差 PAGEREF _Toc59314521 h 10 HYPERLINK l _Toc59314522 3.3.3 機械加工余量 PAGEREF _Toc59314522 h 10 HYPERLIN

8、K l _Toc59314523 3.3.4 鑄造收縮率 PAGEREF _Toc59314523 h 10 HYPERLINK l _Toc59314524 3.3.5 起模斜度 PAGEREF _Toc59314524 h 11 HYPERLINK l _Toc59314525 3.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc59314525 h 11 HYPERLINK l _Toc59314526 3.4.1 澆注系統(tǒng)的類型 PAGEREF _Toc59314526 h 11 HYPERLINK l _Toc59314527 3.4.2 決定直澆道的位置和高度 PAGEREF _Toc5

9、9314527 h 12 HYPERLINK l _Toc59314528 3.4.3 各澆道口截面積計算 PAGEREF _Toc59314528 h 13 HYPERLINK l _Toc59314529 3.5 砂芯的設(shè)計及工藝設(shè)計參數(shù) PAGEREF _Toc59314529 h 13 HYPERLINK l _Toc59314530 3.5.1 砂芯的形狀 PAGEREF _Toc59314530 h 13 HYPERLINK l _Toc59314531 3.6 澆道口大小 PAGEREF _Toc59314531 h 14 HYPERLINK l _Toc59314532 3.6

10、.1 各澆道口截面積計算 PAGEREF _Toc59314532 h 14 HYPERLINK l _Toc59314533 3.6.2 內(nèi)澆道口截面積計算 PAGEREF _Toc59314533 h 15 HYPERLINK l _Toc59314534 3.6.3 橫澆道口截面積計算 PAGEREF _Toc59314534 h 15 HYPERLINK l _Toc59314535 3.7 冒口的設(shè)計 PAGEREF _Toc59314535 h 16 HYPERLINK l _Toc59314536 4 鑄造工藝裝備設(shè)計 PAGEREF _Toc59314536 h 17 HYPE

11、RLINK l _Toc59314537 4.1 模樣及模板 PAGEREF _Toc59314537 h 17 HYPERLINK l _Toc59314538 4.2 芯盒 PAGEREF _Toc59314538 h 17 HYPERLINK l _Toc59314539 5 結(jié) 論 PAGEREF _Toc59314539 h 19 HYPERLINK l _Toc59314540 致 謝 PAGEREF _Toc59314540 h 20 HYPERLINK l _Toc59314541 參 考 文 獻 PAGEREF _Toc59314541 h 21 前 言 本設(shè)計的目的、意義本

12、設(shè)計的目的鑄造工藝設(shè)計是解決實際生產(chǎn)中的關(guān)鍵一步，根據(jù)所給的設(shè)計零件圖，分析零件的結(jié)構(gòu)及其材料的性能特點和用途，通過合理的科學設(shè)計和改造解決座體零件的砂型鑄造過程中的一系列步驟等工藝問題，使該座體鑄件能夠達到，工藝設(shè)計合理，能夠在實際生產(chǎn)中應(yīng)用的目的。 本設(shè)計的意義本課題是關(guān)于座體的工藝設(shè)計，設(shè)計鑄造工藝學，材料成型基礎(chǔ)等多方面的綜合運用知識，有利于培養(yǎng)我在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中綜合運用多學科知識解決實際鑄造工藝的能力，學會如何分析問題和解決問題的能力。本設(shè)計的技術(shù)要求座體毛坯零件的工藝參數(shù)要求通過所給的座體零件圖，分析該座體材料；分析其零件的尺寸大小，如果其尺寸較小的零件，應(yīng)將其尺寸放大在300

13、mm以上等工藝參數(shù)，確定其澆注系統(tǒng)，砂芯設(shè)計，冒口設(shè)計，型砂及砂芯等工藝條件的確定。 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀 鑄造行業(yè)的整體現(xiàn)狀鑄造是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，我國是鑄造大國，鑄件產(chǎn)量自2000年起已連續(xù)16年居全球首位，目前產(chǎn)量超過4500萬噸，占全球總產(chǎn)量的40%以上。我國鑄造企業(yè)數(shù)量目前約有2.6萬家，數(shù)量呈逐年下降趨勢，規(guī)模鑄造企業(yè)產(chǎn)量集中度不斷提高，其中排位靠前的4500家企業(yè)鑄件產(chǎn)量占總產(chǎn)量的70%以上，鑄造企業(yè)平均年產(chǎn)量從2010年的1320噸增長至2015年的1754噸，集中度不斷提高。 “綠色鑄造”可持續(xù)發(fā)展理念得到強化。節(jié)能減排、職業(yè)健康安全等“綠色鑄造”理念在鑄造行業(yè)日益得到強化，鑄造

14、企業(yè)廢(舊)砂再生循環(huán)利用比例逐年提高，我國鑄造行業(yè)已出現(xiàn)了一批綠色鑄造示范企業(yè)。產(chǎn)業(yè)布局更趨合理。鑄造行業(yè)在要素市場驅(qū)動下產(chǎn)業(yè)布局更趨合理，在資源環(huán)境約束和人力成本上升的背景下，我國鑄造產(chǎn)業(yè)向中西部地區(qū)梯度轉(zhuǎn)移正在加速，鑄造產(chǎn)業(yè)集群、工業(yè)園區(qū)的建設(shè)得到了較快的發(fā)展。本領(lǐng)域存在的問題我國鑄造業(yè)的不足模具簡稱“工業(yè)航母”，而鑄造是最基本的一步，是制造業(yè)中其最能體現(xiàn)一個國家工業(yè)基本水平的表現(xiàn)，我國鑄造業(yè)水平整體偏弱，一些專業(yè)水平和專業(yè)素質(zhì)人才欠缺，鑄造生產(chǎn)設(shè)備差，自主創(chuàng)新能力不夠，鑄件品質(zhì)不高，鑄造工藝單一等。目前，中國特色社會主義的目標是從制造大國實現(xiàn)向制造強國的偉大飛躍，而鑄造業(yè)是最基本也是最

15、關(guān)鍵的一步。本設(shè)計的指導思想依據(jù)鑄造工藝學所學的知識，從已經(jīng)掌握了鑄造工藝設(shè)計流程，從多角度分析該零件應(yīng)用的條件，從力學性能角度和工藝性能角度等分析合適的材料，確定其使用的是什么型號的鑄鐵，及其分型面澆注系統(tǒng)的確定，型芯的尺寸等等。 本設(shè)計擬解決的關(guān)鍵問題（1）問題一：該座體鑄件是承受中等載荷的重要零件，主要用來鑄造汽車發(fā)動機汽缸、汽缸套、車床床身、機座等承受壓力及振動部件。選用合適的材料來滿足其性能的使用。（2）問題二：該鑄件中部為中空結(jié)構(gòu)，所以鑄造時容易產(chǎn)生夾砂、氣孔等缺陷，如何避免或減小該現(xiàn)象的產(chǎn)生。 設(shè)計方案設(shè)計方案論證：說明設(shè)計原理并進行方案選擇。說明為什么要選擇這個設(shè)計方案（包括各

16、種方案的分析、比較）；闡述所采用方案的特點（如采用了何種新技術(shù)、新措施、提高了什么性能等）。 座體零件分析座體屬于小型鑄件，結(jié)構(gòu)較簡單，左右結(jié)構(gòu)對稱。因為座體的壁厚非均勻常，鑄造工藝比較簡單，質(zhì)量要求較高。由于鑄件的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各方面的因素。該鑄件所選用的材料為HT200，灰鐵材料容易制造出含有內(nèi)腔、外形復雜的毛坯，其在鑄件生產(chǎn)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0.5mm到1m左右。對于塑性比較低的鑄件，液態(tài)成型是生產(chǎn)其

17、毛坯或零件的唯一的方法。(1) 零件名稱：座體(2) 材料：HT200(3) 零件尺寸：190mm255mm182.5mm(4) 質(zhì)量：13kg(5) 體積：1903.4cm3(6) 生產(chǎn)批量：多件大批量生產(chǎn) 零件宏觀尺寸其外輪廓為255mm190mm182.5mm，鑄件的輪廓尺寸200200mm而500500mm查表知砂型鑄造時鑄件最小允許壁厚6,由零件圖知鑄件的最小壁厚為15mm，所以是合理的。 材料分析根據(jù)其所給工藝零件圖，座體零件的材料名稱：灰口鑄鐵，牌號：HT200 ，指的是最低抗拉強度為200MPa的灰口鑄鐵。由于片狀石墨破壞了基體的連續(xù)性，并在是默默的尖端處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，故灰口

18、鑄鐵的抗拉強度、蘇醒和韌性都較差。但石墨對灰口鑄鐵的抗壓強度影響不大，所以灰口鑄鐵的抗壓強度與相同基體的鋼差不多。它的基體為珠光體，珠光體是由片層狀的鐵素體與滲碳體組成，其強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好；鑄造性能較好。 使用條件及范圍分析該座體零件是承受中等載荷的重要零件，主要用來鑄造汽車發(fā)動機汽缸、汽缸套、車床床身、機座等承受壓力及振動部件。它所適用的工作條件在：1.承受較大應(yīng)力的零件（彎曲應(yīng)力0.49MPa（大于10t在磨損下工作的大型鑄件壓力1.47MPa）；3.要求一定的氣密性或耐弱腐蝕性介質(zhì)對機座零件進行人工時效的熱處理即可：裝爐溫度200，升溫速度100，保溫溫度：500

19、550，保溫時間：46小時，冷卻速度：30，出爐溫度：200。 鑄造方法的確定造型和制芯鑄造生產(chǎn)中制芯和造型的方法可以分為手工和機器兩大類，其手工造型和制芯的工藝簡單、靈活多樣、適應(yīng)性強。所以對于單件、小批量或者成批生產(chǎn)，特別對于大型鑄件和形狀復雜鑄件有著廣泛的用途，選用手工造型和制芯生產(chǎn)方法，其中砂型造型，操作簡單，勞動力量較小，適合大中小鑄件大批量生產(chǎn)，所以綜合來看，該座體鑄件選用手工砂箱造型方法。造型制芯設(shè)備混砂設(shè)備：型砂采用雙臂水平連續(xù)混砂機混制，型號為S2530，生產(chǎn)率為25-30th。制芯采用單臂連續(xù)混砂機，型號TYHD-05，生產(chǎn)率3-6 th。緊實：可以通過利用震實臺對造型進行

20、緊實。 型芯砂配方原砂要求：SiO297；pH值7；含泥量：0.2；粒度：50100；原砂粒形系數(shù)1.3；耗酸值：5；微粉含量0.5；再生砂的性能要求：含泥量0.2；耗酸值5；微粉含量0.5；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(zhì)量的1%呋喃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(diào)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；芯砂配方：全部采用新砂。主要成分使

21、用呋喃型樹脂，大約1.2%的呋喃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(diào)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。 鑄型種類砂型鑄型常用的鑄型有干砂型、表面干燥型、濕型、自硬型等等，其中干砂型水分少強度高，氣透型好，可避免一些鑄造缺陷的產(chǎn)生，可使用于結(jié)構(gòu)復雜質(zhì)量要求高的單件、小批量生產(chǎn)的鑄件，該座體鑄件選用干砂型的鑄型來進行實驗。 砂箱中鑄件數(shù)目的確定砂箱數(shù)目的選擇關(guān)系到澆冒口的設(shè)計依

22、據(jù)，確定砂箱中鑄件數(shù)目時，應(yīng)考慮以下幾個方面：鑄件尺寸、砂箱尺寸等等因素。可由表1得出：根據(jù)估計其鑄件質(zhì)量為15kg左右，最小吃砂量應(yīng)在30左右。砂箱尺寸在低于400。表1鑄件質(zhì)量（kg）最小吃砂量砂箱尺寸 5203040303020 4006-1020405040302011-15305060503030401-70026-5040607060404051-100507090704050701-1000101-25060801001005060251-5007010012060701001-2000質(zhì)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。 設(shè)計說明澆注

23、位置的確定 鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。由于座體是小型鑄鐵件，質(zhì)量較輕。充型金屬液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(shè)置澆注位置時盡量使金屬液同時凝固，而且澆注位置要設(shè)置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質(zhì)量與美觀。選定的澆注位置如下：圖3-1 澆注位置適宜圖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(jié)構(gòu)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(chǎn)的效率，在提升鑄件質(zhì)量方面起到關(guān)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(nèi)，以減少錯型帶來的尺寸

24、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(yīng)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(jié)構(gòu)特殊的情況下，為了方便工藝設(shè)計可以選擇曲面。(4)應(yīng)盡量把鑄件加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，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)座體的結(jié)構(gòu)特點確定了以下分型面分型方法。如下圖所示：圖3-2 分型面確定方案二如圖4-2所示，有以下幾個優(yōu)點：（1）分型面位于同一個平面且在鑄件最大斷面處，造型時相

25、比階梯面更加的簡單方便；（2）在同一平面可以方便起模，保證鑄件質(zhì)量；（3）三個厚實圓柱體都位于上方，方便在其上方設(shè)置冒口以便于鑄件進行補縮。工藝參數(shù)的確定尺寸公差根據(jù)其鑄件基本尺寸查得表2得其公差等級為10。表2鑄件基本尺寸公差等級CT為于78910111210-160.741.01.62.03.24.616-400.781.11.82.43.65.040-630.901.42.02.84.05.663-1001.01.62.23.24.46100-1601.21.82.53.65.07160-2501.42.02.84.05.68250-4001.62.23.24.46.29400-6301

26、.82.63.65710根據(jù)其鑄件尺寸大小和鑄造工藝方法以及鑄件材料為灰鑄鐵查得公差等級為CT10。 鑄件質(zhì)量公差鑄件質(zhì)量公差是以鑄件公稱重量的百分率為單位的百分率為單位的鑄件質(zhì)量變動的允許值，用代號MT表示。質(zhì)量公差等級分為16級。查表3得其鑄件質(zhì)量公差等級為10。重量公差數(shù)值10%。表3用于成批和大量生產(chǎn)的鑄件重量公差等級工藝方法重量公差等級MT鑄鋼灰鑄鐵球磨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金砂型機器造型及殼型 8-108-108-108-108-10金屬型7-97-97-97-9壓力鑄造7-97-97-97-9砂型手工造型11-1311-1311-1311-1311-12 機械加工余量根據(jù)GB/T113

27、51-1989標準，并根據(jù)鑄造工藝要求選取鑄件質(zhì)量公差：本設(shè)計要求的尺寸公差等級為H,，并結(jié)合鑄件基本尺寸查得機械加工余量為7.5mm、6.5mm。 鑄造收縮率參考鑄造手冊，并根據(jù)本鑄件的材質(zhì)為HT200，質(zhì)量約為15kg左右，選取鑄造收縮率為2.0%。 起模斜度根據(jù)JB 5010 -1991鑄件起模斜度標準，。并結(jié)合本工藝，選擇起模斜度為5O，澆注系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(zhì)量大大降低。所以澆注系統(tǒng)對鑄件的質(zhì)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(yīng)滿足金屬液流動均勻平穩(wěn)，盡量

28、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(nèi)澆道。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和鑄件材料的特點，在設(shè)計時也可以適當?shù)卦黾踊驕p少組員。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括對澆注系統(tǒng)類型的選擇，內(nèi)澆道在鑄件位置上的選擇，對阻流截面、直澆道、橫澆道、內(nèi)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(shè)計時需要遵循以下原則：（1）所確定的內(nèi)澆道的位置、方向和個數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補縮方法；（2）在所計算出的時間內(nèi)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(shè)計時要保證適當?shù)鼐彌_力，確保金屬液

29、流入鑄型內(nèi)的線速度不能夠太快了，防止產(chǎn)生飛濺、沖刷型壁或砂芯的不良后果；（5）在澆注系統(tǒng)設(shè)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；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)；由于座體是鑄鐵件，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(yīng)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，座體屬于鑄鐵件，選擇開放式澆注系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的位置，可以將澆注系統(tǒng)分成頂注式

30、、中注式、底注式和階梯注入式。座體采用中注式澆注。綜合上面幾點的分析可以確定座體應(yīng)該采用開放式中注式澆注系統(tǒng)，開放式澆注系統(tǒng)具備以下幾點優(yōu)點：開放式澆注系統(tǒng)具有充型相對平穩(wěn)，而且對型腔沖刷能力小，發(fā)生卷氣可能性小，不容易發(fā)生氧化。中注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點：有助于進行自下而上的凝固，金屬液流入型腔比較平穩(wěn)并且?guī)椭懦颓粌?nèi)的空氣。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)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮孔等缺陷。將直澆道高度設(shè)置為沙箱的高度為150mm。但應(yīng)檢驗該高度是否足夠。圖3-3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： 公式1

31、式中：Hm最小剩余壓力頭 L直澆道中心到鑄件最高且最遠點的水平投影距離 壓力角各澆道口截面積計算鑄造工藝手冊5公式（3-13）：=1.5 因為是座體是鑄鐵件，選擇的是封閉式中注式澆注系統(tǒng)。根據(jù)鑄造工藝手冊5表（3-178）選取，計算得：A阻：A橫澆道：A直澆道=1:1.11:1.15。砂芯的設(shè)計及工藝設(shè)計參數(shù)砂芯的形狀砂芯的工用是形成鑄件的內(nèi)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(nèi)腔結(jié)構(gòu)，在設(shè)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(nèi)腔結(jié)構(gòu)符合鑄件地一些技術(shù)要求，砂芯在沙箱中的放置也需要根據(jù)鑄件的技術(shù)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

32、中由于砂芯產(chǎn)生的氣體可以及時排出型外。在對砂芯設(shè)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(shè)計；(3)設(shè)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(yīng)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(shè)計的零件座體，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(guān)鍵因素。分析鑄件的結(jié)構(gòu)，因為該鑄件為對稱結(jié)構(gòu)，鑄件的尺寸較小，只需要做一個整體砂芯。圖3-4 砂芯圖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

33、且砂芯在金屬液體的浮力作用下不可以發(fā)生浮動。由于座體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(chǎn)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。砂芯有兩個水平芯頭和一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(nèi)腔較簡單，在整個砂芯的固定中無需采用芯撐等結(jié)構(gòu)。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)座體的型腔結(jié)構(gòu)，設(shè)置兩個水平芯頭。水平芯頭：根據(jù)鑄造工藝手冊5表（3-82）取間隙S1=0.5,S2=1.5,S3=2.0因為座體

34、L=255mm，D=80mm,得水平芯頭長度L水平=20mm。垂直芯頭：根據(jù)鑄造工藝手冊5表（3-83）因為L=255mm,D=80mm,取間隙S=0.5，H垂直=20mm。澆道口大小各澆道口截面積計算本次設(shè)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3-5 直澆道截面內(nèi)澆道口截面積計算通過上面計算可以知道整個澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道的截面積是14.1cm2，由于整個澆注系統(tǒng)有一個內(nèi)澆道，所以得到內(nèi)澆道截面積為1.7 cm2。小型鑄鐵件一般選擇截面為扁平平面的內(nèi)澆道。因為扁平內(nèi)澆道可以有效地防止金屬液吸渣而進入型腔內(nèi)，扁平內(nèi)澆道還能夠通過分散分布、增減其數(shù)目的少來

35、有效地調(diào)節(jié)溫差和凝固順序，內(nèi)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=25m,b=21mm,h=10mm,圖3-6 內(nèi)澆道截面橫澆道口截面積計算根據(jù)鑄造手冊5表（3-178），確定A橫=9.4cm2。查鑄造工藝手冊5表（3-187）,得a=35mm,h=31mm,b=16mm。圖3-7 橫澆道截面冒口的設(shè)計冒口作為鑄型中設(shè)計者所設(shè)計的用以儲存金屬液的型腔，具有很強的補縮效果，可以避免鑄件產(chǎn)生縮松、縮孔，并兼有排氣、集渣、引導充型的作用。通過對本鑄件進行初步模擬，確定其熱節(jié)為兩處，因為鑄件這兩處相互對稱，所以產(chǎn)生縮孔縮松的原因相同，

36、兩處都是位于澆注位置最遠處，屬于鑄件邊緣處，因而補縮效果不明顯，從而產(chǎn)生縮孔縮松，所以在這此處設(shè)置冒口，用以增強其補縮效果，盡可能的實現(xiàn)同時凝固，鑄造工藝裝備設(shè)計模樣及模板木質(zhì)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(chǎn)的鑄件。在本次設(shè)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4-1上模板芯盒制作砂芯過程中必須用到芯盒，芯盒設(shè)計的合理與否對砂芯的質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，也會直接影響到鑄件的質(zhì)量。在對芯盒的設(shè)計制作過程中必須符合下面幾點要求：（1）在設(shè)計芯盒結(jié)構(gòu)時需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進行相配；（2）制作出的芯

37、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(shè)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(shè)計的砂芯形狀和尺寸進行合理設(shè)計；（4）在確保砂芯設(shè)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(shè)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(chǎn)成本；綜合封閉開關(guān)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(jié)構(gòu)如下圖所示：圖4-2 芯盒 結(jié) 論本次對座體的鑄造工藝課程設(shè)計中，我去圖書館借閱了許多相關(guān)書籍，仔細研究所做課題的設(shè)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(yīng)用方面也有了很大提升，在繪制座體零件圖時遇到復雜結(jié)構(gòu)，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(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，還是小型零件單件成產(chǎn)。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，采用中間注入開放式澆注系統(tǒng)，其具有阻渣性能好，不易吸氣，內(nèi)澆