我的永冠杯作品

1、“永冠杯”第六屆中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計大賽參賽作品鑄件名稱：推進器框架自編代碼：WYHRYL方案編號：目錄摘 要2 1 零件的工藝性分析2 1.1金的化學(xué)成分，組織，性能及熔煉1.2零件的結(jié)構(gòu)特點說明1.3應(yīng)用特點1.4不需要鑄出的工藝孔和槽2 鑄造工藝方案確定2.1鑄型種類與造型及制芯方法的選擇.4 2.1.1鑄型種類及造型方法的選擇4 2.1.2制芯方法的選擇.42.2分型面及澆注位置的確定.42.3鑄造工藝參數(shù).5 2.3.1鑄件最小鑄出壁厚.5 2.3.2鑄件最小鑄出孔 .5 2.3.3鑄件尺寸公差及加工余量.5 2.3.4鑄件收縮率.5 2.3.5起模斜度與分型負數(shù).63 砂芯的設(shè)計

2、74 澆注系統(tǒng)設(shè)計.8 4.1直澆道的確定.9 4.2橫澆道的設(shè)計9 4.3內(nèi)澆道的確定 10 7結(jié)論.15參考文獻.16摘 要鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，是現(xiàn)代裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)共性技術(shù)之一，在現(xiàn)今制造技術(shù)中占有重要地位。鑄造是指熔煉金屬、制造鑄型并將熔煉金屬澆入鑄型凝固后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的金屬零件或毛坯的成型方法。鑄造的主要優(yōu)點是投資少，生產(chǎn)周期短，技術(shù)過程靈活性大，能制造形狀復(fù)雜的零件；缺點是鑄件內(nèi)部組織疏松、晶粒粗大，易產(chǎn)生縮孔、縮松，氣孔等缺陷，逐漸外部易產(chǎn)生粘砂、夾砂、砂眼等。鑄件C-推進器框架,材質(zhì)為ZL101，鑄件質(zhì)量約37.52kg，為中空小型薄壁復(fù)

3、雜鋁鑄件。鑄件外形尺寸為1222mm×1222mm×93.5mm，主要壁厚為10mm，最小壁厚9mm。鑄件采用機械砂型造型，選擇呋喃樹脂砂制芯。澆注系統(tǒng)采用頂部注入搭邊式澆注系統(tǒng)。分型面選在鑄件最大截面處，置于上下平板中間。澆注位置選在鑄件分型面?zhèn)让?。鑄件沿長度方向一邊澆注。鑄件工藝出品率約65%。設(shè)計過程采用三維造型軟件Pro/E繪制出零件的三維圖，然后在Procast軟件中完成網(wǎng)格劃分并模擬澆注和凝固過程，觀察模擬結(jié)果，驗證工藝方案的合理性。通過對結(jié)果的分析模擬，最終鑄造工藝可獲得質(zhì)量良好的鑄件，避免了縮孔、縮松等缺陷，符合零件的使用要求。1. 零件鑄造工藝性分析1.1

4、合金的化學(xué)成分，組織，性能及熔煉1.1.1零件名稱：鑄件C-推進器框架 1.1.2. 材質(zhì)：ZL101（相當(dāng)于國內(nèi)GB/T 1173-1995 ）1.1.3物理性能合金代號ZL101A密度 /g·cm-32.68熔化溫度范圍 /55761320100時平均線膨脹系數(shù) /m·(m·K)-121.4100時比熱容 /J·(kg·K)-196325時熱導(dǎo)率 /W·(m·K)-115020時電導(dǎo)率 /(%IACS)3620時電阻率 /n·m44.2ZL101 各狀態(tài)下力學(xué)性能：名稱抗拉強度/b (MPa)：伸長率/5 (%

5、)：硬度/（HB)：S R K T4態(tài)195560(5/250/30)J JB T4態(tài)225560(5/250/30)S R K T5態(tài)235470(5/250/30)SB RB KB T5態(tài)235470(5/250/30)JB J T5態(tài)265470(5/250/30)SB RB KB T6態(tài)275280(5/250/30)JB J T6態(tài)295380(5/250/30)1.1.3：ZL101化學(xué)成份： 牌號 成分Si Mg TiFe ZL101 含量（%） 6.57.5 0.250.45 0.080.20 0.21.1.4. 熔煉工藝1、熔煉準(zhǔn)備清爐和洗爐(電阻爐或中頻灼）預(yù)熱柑渦及熔煉工

6、具到200-3000C，然后噴刷涂料。清理和預(yù)熱爐料。 準(zhǔn)備熔劑。配料計算，由于熔煉中Si和Mg的燒損很大，合金成分含量變化大，故配料時應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)成分上限計算。2.裝料裝料的順序為:回爐料，Al -Si中間合金或ZL102合金，純鋁錠。3.熔化及精煉爐料裝完之后，升溫熔化。待爐料全部熔化后，除渣并加入熔劑。當(dāng)溫度達到680時，用鐘罩將預(yù)熱到200-300的金屬鎂塊或Al-Mg中間合金壓入熔池的一定深度處并緩慢回轉(zhuǎn)和移動，時間為3-5min。然后升% ill 730-75O t，用占爐料總質(zhì)量0.7%一0.75%的C2C1。分2-3次用鐘罩壓入合金液內(nèi)精煉合金液，總時間為10-15min，緩慢在爐

7、內(nèi)燒圈。待精煉完成后靜置1-2min，取試樣做爐前分析。4.變質(zhì)處理當(dāng)合金液溫度達到730-750時，用占爐料總質(zhì)量1.5%-2.5%的三元變質(zhì)劑做變質(zhì)處理，變質(zhì)時間為15-18min 5.澆注當(dāng)變質(zhì)完成后除渣并攪拌，然后靜置5 -10min。當(dāng)溫度達到760時，扒渣出爐澆注。1.2零件的結(jié)構(gòu)特點說明： 本鑄件是一個中空小型薄壁復(fù)雜鋁合金鑄件，材質(zhì)為ZL101,鑄件質(zhì)量約為37.52kg。鑄件外形尺寸為1222mm×1222mm×93.5mm，主要壁厚10mm，最小壁厚9mm。鑄件主體為中小型環(huán)形中空框架，環(huán)形鑄件周圍有三個帶孔耳朵。鑄件的三維造型如圖1-1，1-2所示。

8、圖1-1一般方向視圖 圖1-2 鑄件背面視圖1.3應(yīng)用特點及技術(shù)要求： a) 普通砂造型，鑄件應(yīng)平整光滑無夾砂、縮孔和縮松等有害缺陷，并應(yīng)符合所設(shè)計幾何模型所提供的圖紙或鑄模的尺寸。 b) 在需要機械加工的部位，鑄件不應(yīng)有激冷拐角。以防止鑄件發(fā)生裂紋或鉆孔困難。 c) 若另有要求，鑄件應(yīng)滿足有關(guān)硬度、耐壓性能和表面粗糙度等特殊要求。1.3.1鑄造難點分析認為，該件在鑄造上有以下難點：（1）薄壁冷卻速度快，成型困難，易產(chǎn)生冷隔，澆不足等缺陷。（2）采用砂型鑄造，型芯澆注過程中產(chǎn)生大量氣體，從而易導(dǎo)致嗆火、縮孔、漲箱、跑火等。（3）鑄件壁薄且形狀復(fù)雜，易產(chǎn)生變形。1.4不需要鑄出的工藝孔鑄件主要加

9、工面上有大量螺紋孔，根據(jù)機械加工手冊第五卷，由于本材料為鋁合金，且壁厚在8-10mm之間，故小于Ø20mm的圓孔不予鑄出1。另外，若安放砂芯必然對鑄件自由收縮及冷卻過程形成較大的影響，進而影響鑄件內(nèi)在質(zhì)量，而機械加工非常方便，況且該孔及所在平面也都是機械加工表面，具有較高的機械精度要求，工藝設(shè)計中也未鑄出。該鑄鐵件尺寸適中，鑄件主體部分壁厚較薄，且包含主要加工面，澆注時很容易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。為了保證鑄件質(zhì)量，充分利用鑄鋁件自補縮作用，保證鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量，造型材料及方法宜選擇使鑄型強度較高的方案：如普通砂型鑄造，最好采用機器造型；機械造型采用普通砂造型；砂芯可采用樹脂砂

10、制芯。 根據(jù)鑄件主要加工面和大平面朝下的原則，以及考慮砂芯位置固定等原因，工藝設(shè)計時，帶有九個直徑為50mm的平面放砂箱的底部，這樣可以保證鑄件主要加工面附近的內(nèi)在質(zhì)量。圖(a) 圖（b） 圖（c） 圖1-3鑄件圖及局部放大圖2. 鑄造工藝方案的確定在考慮了鑄造合金的種類、零件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求等因素后，設(shè)計了多種工藝方案。經(jīng)過Pro/E造型，將三維模型導(dǎo)入Procast，進行網(wǎng)格化分及數(shù)值模擬后，確定出最優(yōu)的鑄造工藝方案。應(yīng)用Procast進行模擬分析的流程如下圖（a）所示：設(shè)計并改善鑄件及澆注系統(tǒng)、補縮系統(tǒng)的幾何模型將三維立體鑄件模型導(dǎo)入Procast進行鑄件澆注過程模擬分析判斷設(shè)計是否合理

11、符合要求確定工藝方案是否 圖(a)下圖（b）為砂型鑄造基本工藝過程： 圖（b）2.1鑄型種類與造型及制芯方法的選擇2.1.1鑄造種類選擇砂型鑄造的優(yōu)點是：粘土的資源豐富、價格便宜。使用過的粘土濕砂經(jīng)適當(dāng)?shù)纳疤幚砗?，絕大部分均可回收再用。制造鑄型的周期短、工效高?；旌玫男蜕翱墒褂玫臅r間長。砂型舂實以后仍可容受少量變形而不致破壞，對拔模和下芯都非常有利。缺點是：混砂時要將粘稠的粘土漿涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂設(shè)備，否則不可能得到質(zhì)量良好的型砂。由于型砂混好后即具有相當(dāng)高的強度,造型時型砂不易流動，難以舂實,手工造型時既費力又需一定的技巧，用機器造型時則設(shè)備復(fù)雜而龐大。鑄型的剛

12、度不高，鑄件的尺寸精度較差。鑄件易于產(chǎn)生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。2.1.2最常用的砂型鑄造方法：手工造型:單件、小批量和難以使用造型機的形狀復(fù)雜的大型鑄件。手工造型靈活、易行，但效率低，勞動強度大，尺寸精度和表面質(zhì)量低。機械造型：適用于批量生產(chǎn)的中、小鑄件。機械造型尺寸精度和表面質(zhì)量高，但投資大，差壓鑄造鋁、鎂合金幾克幾十公斤好復(fù)雜（可用砂芯）。針對這種中小型鑄鐵件，又需大批量生產(chǎn)，采用機械砂型鑄造，保證鑄型強度，故本設(shè)計采用普通砂機械造型。2.2分型面位置的確定鑄件分型面及澆注位置的選擇是鑄造工藝設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到鑄件的內(nèi)在、外在質(zhì)量及鑄件的尺寸精度等。根據(jù)重要加工表面朝下的原則，分型

13、面及澆注位置設(shè)置如圖2-1所示，鑄件凸起部分壁較薄易于冷卻，便于實現(xiàn)順序凝固，同時這樣利于安放砂芯。澆注系統(tǒng)采用開放式，不設(shè)橫澆道，通過集渣包后由內(nèi)澆口從鑄件中間偏下部位集中引入鑄件，通過集渣包的緩沖作用，使鑄件緩慢、平穩(wěn)充型，并將澆口以60°夾角注入型腔，從而保證金屬液平穩(wěn)充型，并順時針形成旋流，避免金屬液對砂芯的直接沖擊，便于熔渣上浮至冒口。澆口杯與直澆道接口處設(shè)置過濾網(wǎng)，既能擋渣，又可以起到緩流的作用。分型面的選擇，在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn)率。本鑄件的分型面可以有三種選擇，如圖2-1所示：圖2-1 鑄件分型面選擇方案a：全部平板部分置于下型，鑄件相對精度較低,

14、 砂芯安置困難；方案b：分型面置于上下平板中間，鑄件的厚大部位位于鑄件的底部，既有利于充型又有利于設(shè)置冒口對鑄件的厚實部位補縮。并且此位置需要的砂芯數(shù)量最少， 所有的加工孔可 以利用下砂型支撐，不需要使用吊芯和懸臂砂芯，同時方便了鑄件的起模能保證加工面的質(zhì)量，避免偏析。方案c：鑄件全部置于上型，整體性好、相對精度高，可以防止錯型而避免產(chǎn)生尺寸偏差，并且鑄件全部 都位于下砂箱，減少了砂芯(吊芯) 的數(shù)量，方便起模，但是不利于砂芯安置經(jīng)分析對比，確定選擇分型面方案b。圖2-2選擇的鑄件分型2.3 鑄造工藝參數(shù)2.3.1鑄件最小鑄出壁厚砂型鑄造鑄件的最小壁厚可參考鑄造手冊第5卷表2-13。對鑄件圖紙

15、分析可知，該鑄鐵件最小壁厚為9mm，滿足最小壁厚要求。 2.3.2 鑄件最小鑄出孔（手冊）通常零件圖樣上較大的孔應(yīng)鑄出，從節(jié)約機械加工工時的原則出發(fā)，較小的孔或槽不宜鑄出，直接用機械加工成孔反而方便，因此，對鑄件孔的大小有一定要求，該鑄鐵件最小鑄出孔直徑為Ø20mm1。2.3.3 鑄件尺寸公差及加工余量鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個允許極限尺寸之差。由本鑄件技術(shù)要求知：該砂型鑄件的公差等級取10級，GB/T6414-1999鑄件尺寸公差與機械加工余量中規(guī)定，查表1-93可得：鑄件基本尺寸為10001600mm，可得到鑄件尺寸公差為7mm。機械加工余量等級由精到粗分為 A、 B、

16、C、 D、 E、 F、 G、 H、 J 和 K 共 10 個 等級，本鑄件為鋁合金，采用普通砂，機械加工等級選 EG 級。 根據(jù)鑄件的“澆注位置”，對鑄件不同部位設(shè)置不同等級的“加工余量等級”： 處 于澆注位置“頂部” 的選擇等級高的 E 級， 處于澆注位置“側(cè)面” 的選擇等級較 高的 F 級， 而處于澆注位置底部選擇級別相對較低的 G 級。機械加工余量值應(yīng)根據(jù)最終機械加工后成品零件的最大輪廓尺寸和相應(yīng)的 的尺寸范圍選取。本零件的最大輪廓尺寸為1222mm，根據(jù)文獻1 中 GB/T6414 1999 所要求的機械加工余量如表 2.1所示。表2.1要求的機械加工余量（RMA） 單位：mm根據(jù)鑄件

17、的尺寸公差等級要求的機械加工余量等級及鑄件的最大輪廓尺寸 確定加工余量的數(shù)值， 不同情況下鑄件的機械加工余量的計算方式不同。 本鑄件需要進行機械加工的表面包括： 凸臺外面的機械加工、 內(nèi)腔的機械加工以及鑄件 或鑄件某一部分的側(cè)面的機械加工三種情況。圖 2.3 加工余量的設(shè)置表2.2各種加工余量計算結(jié)果加工面所屬類型計算公式最大尺寸加工余量等級RAMCT加工余量1鑄件側(cè)面d = RMA + CT/21222F477.52凸臺d = 2RMA + CT / 2 185F277.53內(nèi)腔（孔）d =-2RMA - CT / 2185F277.54內(nèi)腔d =-2RMA - CT / 2129F1.57

18、6.55頂面d = RMA + CT / 21222E2.876.5參數(shù)說明： RMA要求的機械加工余量，CT鑄件尺寸公差。 2.3.4 鑄造收縮率鑄造收縮率又稱作鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示4： 式中 L1模樣工作面尺寸； L2鑄件尺寸。表2.3 非鐵合金鑄件的線收縮率（%）【鑄造手冊第5卷 表3-69】合金種類鑄件線收縮率受阻收縮自由收縮錫青銅1.21.4無錫青銅1.6-1.82.0-2.2硅黃銅1.6-1.71.7-1.8錳黃銅1.8-2.02.0-2.3鋁硅合金0.8-1.01.0-1.2鋁銅合金1.41.6鋁鎂合金1.01.3 鑄造收縮率是鑄件從線收縮開

19、始溫度冷卻到室溫時的相對線收縮量，為了 獲得尺度精度較高的鑄件， 在計算成型尺寸時，需要結(jié)合收縮率進行計算，選取數(shù)值時，要參考影響收縮率的多個因素在給出的范圍內(nèi)做相應(yīng)的修正確定。根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)，金屬液在凝固之后的冷卻過程中的收縮偏向于“自由收縮”；影響鑄件線收縮率的主要因素是鑄件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和尺寸的大小。本鑄件屬于復(fù)雜薄壁的鑄件，且用普通砂造型， 鑄件的收縮阻力較小，因而其線收縮率較大。為獲取尺寸精確的鑄件，必須選擇適宜的鑄造收縮率，鑄鋁件自由收縮率為1.01.2%，取1.1%3。2.3.5起模斜度與分型負數(shù)1.起模斜度 當(dāng)鑄件本身沒有足夠的結(jié)構(gòu)斜度，應(yīng)在鑄件設(shè)計或鑄造工藝設(shè)計時給出鑄件

20、的起模斜度，以保證鑄型的起模。起模斜度的設(shè)置方式有“增加厚度法”、“減小 厚度法” 和“加減厚度法”。本設(shè)計采用“增加厚度法”在砂芯的外表面上設(shè)置 起模斜度，如圖 3.13 所示。根據(jù)文獻1 ，樹脂砂造型時砂芯上的起模斜度如表本鑄件的起模斜度設(shè)計結(jié)果如表 3.5 所示。表 2.3 粘土砂造型時，模樣<砂芯>外表面的起模斜度 測量面高度 mm 起模斜度 起模斜度 a/mm >40100 0° 30 1.0 表2.4 模樣<砂芯>外表面表2.4粘土砂造型時，模樣<砂芯>凹處內(nèi)表面的起模斜度 測量面高度 mm 起模斜度 起模斜度 a/mm >

21、40100 1°50 2.0 表2.5 模樣<砂芯>凹處內(nèi)表面2.分型負數(shù)造型時，由于起模后的修型和烘干過程中砂型的變形引起分型面凹凸不平，使合型不嚴(yán)密，為防止?jié)沧r從分型面跑火，合型時需在分型面上放耐火泥條或石棉繩，這就增加了型腔的高度。另外，由于砂型的反彈也可造成型腔高度尺寸的增加。為了保證鑄件尺寸符合圖樣要求，在模樣上必須減去相應(yīng)的高度，減去的數(shù)值稱為分型負數(shù)。本鑄造工藝采用的是濕型砂鑄造，而濕型一般不留分型負數(shù)。所以分型負數(shù)取零。經(jīng)過上述選擇及分析計算，確定鑄件形狀如圖2-2所示： 圖2-4 鑄件三維圖3砂芯設(shè)計鑄件的內(nèi)腔完全由砂芯形成。砂芯完全靠芯頭固定在砂型上

22、，對于垂直砂芯，為了保證其軸線垂直，牢固地固定在砂型上，必須有足夠的芯頭尺寸，水平砂芯還必須考慮砂芯的重力和金屬液的浮力的影響。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)，本鑄件主要內(nèi)腔采用組合砂芯，砂芯內(nèi)須加入芯骨以提高砂芯的剛度。所以，具體三維砂芯設(shè)計如下圖： 圖3.1 三維砂芯設(shè)計圖根據(jù)鑄造手冊第5卷，查表3-913垂直芯頭高度、表3-903垂直芯頭的斜度、表3-893垂直芯頭的頂面與芯座的間隙、表3-923芯頭斜度和芯頭與芯座間隙。芯頭尺寸參數(shù)如圖3-1所示：圖3-2 芯頭尺寸參數(shù)示意圖表2.6 芯頭尺寸芯頭芯頭L芯頭直徑D芯座間隙S垂直芯頭高度垂直芯頭斜度hh1hh150500.5201531.550200.5

23、201531.565870.5 251542651321.0251542 圖3-3 芯頭結(jié)構(gòu)三維示意圖4. 澆注系統(tǒng)設(shè)計4.1 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型鋁合金質(zhì)輕，熱容量小，導(dǎo)熱快，溫度降低快，極易氧化和吸氣，且氧化物的密度與鋁液相近，混入鋁液中的氧化物很難浮起，易引起夾雜；凝固時收縮率大，易產(chǎn)生縮孔和縮松。對澆注系統(tǒng)要求是：快速、平穩(wěn)充型，不產(chǎn)生飛濺、沖擊和渦流，有強的擋渣能力，選開放式澆鑄系統(tǒng)。根鑄造工藝手冊第五卷由表3-146 鋁合金鑄件的材料得，各單元截面比為 A直：A橫：A內(nèi)=1:2:3。4.2澆注系統(tǒng)引入位置的確定澆注系統(tǒng)的引入位置影響到澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型的確定，同時對液態(tài)金屬澆鑄位置，我們

24、選擇的是中間注入，因為它適應(yīng)于薄壁中空鑄件，充型快而平穩(wěn)5.澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸的確定5.1 澆注時間的計算t為澆注時間（小型手冊），對于重量小于450kg的形狀復(fù)雜薄壁鑄鋁件：t = S·其中，t 澆鑄時間（s）；G型內(nèi)金屬液總重量，包括澆注系統(tǒng)重量（kg）；S 澆注時間系數(shù)，取決于鑄件壁厚。G=57.7kg（G鑄件質(zhì)量；k鑄件工藝出品率）；由下表查得鑄鋁合金澆注時間系數(shù)S在1.82.0，取S=1.8壁厚（mm）0-1011-2021-4040S灰鐵1.111.441.661.89S銅合金0.65-0.700.75-0.800.90-1.01.10-1.20S鋁合金1.8-2.02.2

25、-2.42.6-2.83.0表2.7 系數(shù)S和鑄件壁厚的關(guān)系（參考文獻6）代值得澆注時間t=13.6s。5.2 澆注系統(tǒng)截面的確定截面比法設(shè)計步驟：1.選擇澆注系統(tǒng)類型4. 選擇流量損系數(shù)3.確定澆鑄時間2.確定澆鑄位置5. 選擇截面比6. 算最小截面積AA7.計算其他單位截面積 鑄件澆注系統(tǒng)中的最小阻流截面面積，由奧贊公式計算： 式中：G型內(nèi)金屬液總重量，包括澆注系統(tǒng)重量（kg）；G=57.7kg（G鑄件質(zhì)量；k鑄件工藝出品率）； t澆注時間（S）； 密度（Kg/cm²）g重力加速度(g=981cm/s²)流量損耗系數(shù)取0.5；Hp平均壓力頭，單位為cm；Hp =H0-0

26、.125 HcH0為內(nèi)澆道至澆口杯液面的高度，根據(jù)查表4-98得砂箱長度方向上的最小吃砂量a=30 mm，因為零件最大長度為1222mm，所以砂箱長度為1282 mm，根據(jù)表4-99得，砂箱高度取300mm；Hc為澆注位置鑄件總高度即鑄件型腔高度93.5mm；分型面到澆口杯的高度H0=380mm,代入上式經(jīng)計算可得HP=36.8cm。 將金屬澆注質(zhì)量、系澆注時間及平均壓力頭帶入奧贊公式，求得鋁合金鑄件澆注系統(tǒng)直澆道最小截面積的計算式為： =11.7cm2 由最小阻流斷面11.7cm2，由此可確定可確定直澆口（最小阻流斷面）為11.7cm2，求得直澆道最小斷面直徑Ø40mmØ

27、38mm設(shè)計中取最小直徑Ø40mm。 澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等各單元最小處的總斷面積中，內(nèi)澆道的總斷面積應(yīng)該最大，使得澆注系統(tǒng)易于充滿，補縮效果好。根據(jù)鑄造工藝手冊第五卷表3-146，由鑄件的材料得，斷面比 = A直：A橫：A內(nèi)=1:2:3，, 得到內(nèi)澆道最小處的總斷面積A直 =11.7 cm2，從而得到：A內(nèi) =35.1 cm2，A橫 =23.4 cm2 。（1）內(nèi)澆道尺寸內(nèi)澆道的功能是控制充型速度和方向，分配金屬液，調(diào)節(jié)鑄件各部位的溫度和凝固順序，澆注系統(tǒng)的金屬液通過內(nèi)澆道對鑄件有一定的補縮作用。內(nèi)澆道在鑄件上的位置和數(shù)目的確定應(yīng)服從所選定的凝固順序或補縮方法。本鑄件的內(nèi)

28、澆道設(shè)在厚壁處從頂部注入，并通過冒口，讓金屬液先流經(jīng)冒口再引入型腔。 通過冒口是為了使鑄件順序凝固，更能提高冒口的補縮效果。內(nèi)澆道的數(shù)量為兩個，根據(jù)文獻1 中表 3-236，我們選用型內(nèi)澆道。因為這種扁平型的內(nèi)澆道易于清理，能提高橫澆道的擋渣效果。A內(nèi) =35.1 cm2 ，因為設(shè)計兩個內(nèi)澆道，所以，一個內(nèi)澆道的面積為17.55cm2，a=70mm， b=55mm， c=28mm。其示意圖如圖 4.4 所示 圖4. 1內(nèi)澆道示意圖（2）橫澆道尺寸 橫澆道是指從直澆道的末端到內(nèi)澆口前端之間的通道，橫澆道需要提供穩(wěn)定 的金屬液流，對金屬液的流動有較小的阻力。本鑄件采用梯形截面的橫澆道，有利于橫澆道

29、余量順利脫出，在生產(chǎn)實踐中很常用。根據(jù)橫澆道的計算面積A橫= 23.4 cm2，設(shè)計 a=45mm，b=40mm，c=55mm。橫澆道的示意圖如圖 4.5 所 示： 圖4.2道示意圖（3）直澆道尺寸直澆道會引導(dǎo)從澆口杯金屬液向下，進入橫澆道、內(nèi)澆道或直接導(dǎo)入型腔，提供足夠的壓力頭，使金屬液在重力的作用下能克服各種流動阻力，在規(guī)定的時 間內(nèi)充滿型腔。直澆道通常做成上大下小的錐形，等斷面的柱形和上小下大的倒 錐形。根據(jù)直澆道的計算面積 A直 = 11.7 cm2 ，直澆道的截面如圖 4.6 所示。根據(jù)鑄件的實際情況，設(shè)計D=40mm，D1=48mm，L=225mm。 圖4.3 直澆道示意圖5.3

30、澆口杯的設(shè)計 5.3.1澆口杯的類型及制作澆口杯的作用是：接納來自澆包的金屬液，便于澆注；緩和金屬液的沖擊，把金屬液較平穩(wěn)地引入直澆道；阻擋金屬液中溶渣和防止氣體卷入直澆道；對一些高件、大件、重要件，當(dāng)砂箱高度不夠時，可起到提高壓力頭作用。 澆口杯形狀有兩大類：一類是漏斗形，另一類是池形。漏斗形澆口杯的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單且制做方便，節(jié)約金屬，利于充型，機器造型中也被廣泛應(yīng)用，一般用于小型鑄件。池形澆口杯的優(yōu)點是容積大，接納的金屬液多，擋渣作用較好，主要使用于中大型鑄件。本鑄件重量較小，大量生產(chǎn)，機械造型，采用漏斗形澆口杯，在砂型中直接挖出，操作方便。5.3.2澆口杯尺寸由鑄造工藝手冊第五版表3-1

31、90定澆口杯尺寸如下圖：a=80mm,b=80mm,下連直徑為40mm的直澆道大端 漏斗形澆口杯示意圖綜上數(shù)據(jù)可設(shè)計出澆注系統(tǒng)三維圖，圖中的黃色部分便為澆注系統(tǒng)6 鑄造工藝設(shè)備6.1砂箱 砂箱是鑄件生產(chǎn)中的必備的工藝裝備之一。正確的設(shè)計和選擇適合的鑄造生產(chǎn)需要的砂箱，對日益發(fā)展的鑄造生產(chǎn)，具有很大的實用價值。 6.1.1 砂箱類型的選擇本鑄件采用整鑄式砂箱，材料選擇為灰鑄鐵。鑄鐵砂箱應(yīng)用最廣，材料成本低，制造方便，強度、剛度較高。砂箱造型為手工造型用砂箱，砂箱按重量和尺寸選擇大型吊運式砂箱。6.1.2 砂箱結(jié)構(gòu)根據(jù)鑄件和澆注系統(tǒng)在砂箱中的位置，設(shè)計上砂箱的名義尺寸為1400mm×1400mm×300mm，下砂箱的名義尺寸為1400mm×1400mm×300mm（長度×寬度×砂箱高度），鑄件在砂箱中的位置如下圖所示。 圖6.