鑄造工藝課程設(shè)計(jì)1課件

1、第一章 緒論3第二章 鑄造工藝方案的確定42.1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析42.1.1 零件基本信息42.1.2 零件分析42.2 造型方法與鑄型種類的選擇52.2.1造型方法選擇52.2.2 造型材料62.3 砂芯種類與制芯方法的選擇62.3.1 砂芯種類的選擇62.3.2 制芯方法的選擇62.4 制芯機(jī)的選擇62.5 澆注位置和分型面確定62.5.1 分型面確定62.5.2 澆注位置的選擇7第三章 鑄造工藝參數(shù)的確定83.1 機(jī)械加工余量83.2 鑄造尺寸公差83.3 鑄造收縮率93.4 起模斜度93.5 最小鑄出孔和槽93.6 工藝補(bǔ)正量93.7 反變形量103.8 非加工壁厚負(fù)余量10第四章

2、 砂芯設(shè)計(jì)104.1 芯頭的設(shè)計(jì)104.2 壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽芯頭結(jié)構(gòu)114.3 芯骨設(shè)計(jì)124.4 砂芯的排氣124.5 砂型負(fù)數(shù)13第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)135.1 選擇澆注系統(tǒng)135.2 鑄件在內(nèi)澆道上的位置135.3 直澆道的位置和高度145.4 計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度155.5 內(nèi)澆道的截面積計(jì)算165.6 各澆道的比例關(guān)系175.7 計(jì)算橫澆道截面積175.8 計(jì)算直澆道截面積185.9 澆口窩設(shè)計(jì)185.10 冒口設(shè)計(jì)195.11 冷鐵設(shè)計(jì)195.12 澆口杯的設(shè)計(jì)19第六章 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)196.1 模樣設(shè)計(jì)206.2 芯盒設(shè)計(jì)206.3 模板設(shè)計(jì)206.4砂箱設(shè)計(jì)2

3、1總結(jié)22參考文獻(xiàn)23鑄造工藝圖（附）23第一章 緒論鑄造生產(chǎn)通常是指用熔融的合金材料制作產(chǎn)品的方法，將液態(tài)合金注人預(yù)先制備好的鑄型中使之冷卻、凝固，而獲得毛坯或零件，這種制造過(guò)程稱為鑄造生產(chǎn)，簡(jiǎn)稱鑄造，所鑄出的產(chǎn)品稱為鑄件。大多數(shù)鑄件作為毛坯，需要經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后才能成為各種機(jī)器零件；有的鑄件當(dāng)達(dá)到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求時(shí)，可作為成品或零件直接使用。鑄造是機(jī)械制造工業(yè)毛坯和零件的主要供應(yīng)者，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。鑄件在機(jī)械產(chǎn)品中所占的比例大，如內(nèi)燃機(jī)關(guān)鍵零件(八九種)都是鑄件，占總質(zhì)量7090，汽車中鑄件質(zhì)量占19(轎車)  23(卡車)；機(jī)床、拖拉機(jī)、液壓泵、閥和

4、通用機(jī)械中鑄件質(zhì)量占6580；農(nóng)業(yè)機(jī)械中鑄件質(zhì)量占4070。礦冶(鋼、鐵、非鐵合金)、能源(火、水、核電等)、海洋和航空航天等工業(yè)的重、大、難裝備中鑄件都占很大的比重和起重要的作用。在日新月異的世界里，鑄造是最廣泛應(yīng)用的金屬加工技術(shù)。當(dāng)今發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)，鑄造生產(chǎn)已走向機(jī)械化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制、機(jī)器入操作的時(shí)代，以生產(chǎn)更高品質(zhì)的金屬零件滿足各方面的需求，作為一個(gè)最基礎(chǔ)的行業(yè)，它所生產(chǎn)出來(lái)的東西為各個(gè)行業(yè)，各類產(chǎn)品所應(yīng)用，天上地上處處可見(jiàn)。大到飛機(jī)、火車、汽車、艦船、電冰箱、電飯鍋、縫紉機(jī)小到鎖頭、皮帶扣、拉鏈扣幾乎無(wú)處不在，它們中許許多多零件是鑄造出來(lái)的。ZG270-500應(yīng)用廣泛，主要用于制作

5、飛輪、車輛車鉤、水壓機(jī)工作缸、機(jī)架、蒸氣錘氣缸、軸承座、連桿、箱體、曲拐等零件。第二章 鑄造工藝方案的確定2.1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析2.1.1 零件基本信息零件名稱 支座零件材料 ZG270-500。生產(chǎn)條件 大批量生產(chǎn)。技術(shù)要求 1.鑄件重量5.6Kg，重量偏差小于0.1kg； 2.不允許有超標(biāo)的外觀和內(nèi)部缺陷； 3.未注拔模斜度為2°； 4.未注圓角半徑為3mm； 5.硬度230270HB。鑄鋼特性 中碳鑄鋼，有一定的韌性及塑性，強(qiáng)度和硬度較高，切削性良好焊接性尚可，鑄造性能比低碳鋼差。應(yīng)用廣泛，主要用于制作飛輪、車輛車鉤、水壓機(jī)工作缸、機(jī)架、蒸氣錘氣缸、軸承座、連桿、箱體、曲拐

6、等。成分CSiSPMn含量（%）0.400.500.900.040.042.1.2 零件分析通過(guò)solidworks三維制圖，零件三維實(shí)體造型圖如下：零件分析： 該零件由200x120x30的長(zhǎng)方體和90的空心圓柱體構(gòu)成，長(zhǎng)方體上的孔大小為2x12，圓柱體與長(zhǎng)方體上的通孔為50。由圖可知支座受摩擦力的影響，50和90面的粗糙度要求最小，所以零件應(yīng)具有高的硬度，耐磨性及一定的塑形。鑄造時(shí)由于零件厚薄差別大所以容易由于應(yīng)力過(guò)大造成開(kāi)裂，此外還需保證50與90的表面粗糙度。所以ZG500-700支座鑄造生產(chǎn)時(shí)要從降低應(yīng)力和防止加沙、結(jié)疤兩方面進(jìn)行方案與工藝的選擇。2.2 造型方法與鑄型種類的選擇2.

7、2.1造型方法選擇在鑄造生產(chǎn)中有機(jī)器造型和手工造型兩種鑄型制備方法。通常根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸大小、生產(chǎn)數(shù)量、技術(shù)要求、交貨期限和生產(chǎn)條件等因素來(lái)確定鑄型制備方法。（1） 手工造型 適用于小批量生產(chǎn)，手工造型方法很多，即使同一鑄件，也可采用不同的造型方法。盡管手工造型方法多種多樣，但基本要求是一樣的，即模樣能夠從砂型中順利起出；鑄件的加工面盡量朝下或者放在垂直面上；模樣和交道口邊緣必須與砂箱保持一定距離（吃砂量），以便均勻舂實(shí)型砂，且防止因鑄件各部分溫差過(guò)大而產(chǎn)生鑄造缺陷。（2） 機(jī)器造型 用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序稱機(jī)器造型。機(jī)器造型生產(chǎn)效率高，改善勞動(dòng)條件，對(duì)環(huán)境污染小。

8、機(jī)器造型鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量高，加工余量小。但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，適用于中、小型鑄件成批或大批量生產(chǎn)。（3） 方法選擇 由零件圖可知本次鑄造為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的小件大批量生產(chǎn)。選用砂型鑄造生產(chǎn)率低，鑄件尺寸、質(zhì)量難以保證，勞動(dòng)強(qiáng)度大等不足之處，所以此次造型方法選用機(jī)器造型。2.2.2 造型材料支座的輪廓尺寸為200mmx120mmx120mm，鑄件尺寸較小，屬于中小型零件且要大批量生產(chǎn)。采用濕型粘土砂造型靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，材料成本低，節(jié)省烘干設(shè)備、燃料、電力等，還可延長(zhǎng)砂箱使用壽命。因此，采用濕型粘土砂機(jī)器造型。2.3 砂

9、芯種類與制芯方法的選擇2.3.1 砂芯種類的選擇在造芯用料及方法選擇中，如用粘土砂制作砂芯原料成本較低，但是烘干后容易產(chǎn)生裂紋，容易變形。在大批量生產(chǎn)的條件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工藝所需的砂芯采用熱芯盒法生產(chǎn)砂芯，以增加其強(qiáng)度及保證鑄件質(zhì)量。2.3.2 制芯方法的選擇根據(jù)生產(chǎn)要求和技術(shù)要求，選擇使用射芯工藝生產(chǎn)砂芯。采用熱芯盒制芯工藝熱芯盒法制芯，是用液態(tài)固性樹(shù)脂粘結(jié)劑和催化劑制成的一種芯砂，填入加熱到一定的芯盒內(nèi)，貼近芯盒表面的砂芯受熱，其粘結(jié)劑在很短的時(shí)間內(nèi)硬化。而且只要砂芯表層有數(shù)毫米的硬殼即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余熱可自行硬化，可提高造芯效率

10、。2.4 制芯機(jī)的選擇本次制芯機(jī)的選擇為Z86系列射芯機(jī)其為垂直分型射制砂芯及外形。整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由四大零部件組成。射芯機(jī)是采用覆膜砂制芯，適用于熱芯盒和冷芯盒兩種。射芯機(jī)的特點(diǎn)是應(yīng)用兩根導(dǎo)柱，開(kāi)合模垂直分型，同時(shí)安裝兩副不同的模具，中間固定架可以雙面安裝定模，左右開(kāi)合模（相當(dāng)于雙模架）。射芯機(jī)廣泛應(yīng)用于鑄造行業(yè)中，用射芯機(jī)制造的型芯尺寸精確，表面光潔。射芯機(jī)工作原理是將以液態(tài)或固態(tài)熱固性樹(shù)脂為粘結(jié)劑的芯砂混合料射入加熱后的芯盒內(nèi)，砂芯在芯盒內(nèi)預(yù)熱很快硬化到一定厚度（約為510 mm) 將之取出，形成表面光滑、尺寸精確的優(yōu)質(zhì)砂芯成品。2.5 澆注位置和分型面確定2.5.1 分型面確定分型面是指兩

11、半鑄型相互接觸的表面。分型面的優(yōu)劣在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn)率。而選擇分型面應(yīng)遵循以下原則：（1） 應(yīng)使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi)；（2） 應(yīng)經(jīng)量減少分型面數(shù)量，最好只有一個(gè)分型面；（3） 應(yīng)盡量選用平直面作分型面，少用曲面，以簡(jiǎn)化制模和造型工藝；（4） 應(yīng)盡量是型腔和主要型芯處于下型，以便于造型，下芯，合型及檢驗(yàn)型腔尺寸。但下型的型腔也不易過(guò)深，并力求避免吊芯和吊砂；（5） 盡量少用型芯和活塊數(shù)量，以簡(jiǎn)化造型，制模，合型工序；（6） 分型面的選擇要減少鑄件清理和機(jī)械加工量；（7） 分型面懸著不能影響零件的結(jié)構(gòu)性能。通過(guò)對(duì)零件的分析有以下2種分型方式:方案一特點(diǎn)：鑄件位于下

12、砂箱內(nèi)提高充型能力，不易產(chǎn)生澆不足、冷隔缺陷，鑄件內(nèi)壁不易產(chǎn)生夾砂、氣孔缺陷，同時(shí)，鑄件位于下砂箱，澆筑時(shí)不易發(fā)生錯(cuò)型。方案二特點(diǎn)：型芯安放方便，下部鑄件充型好，不易產(chǎn)生缺陷。結(jié)合生產(chǎn)要求和方案特點(diǎn)本次選用方案一為最終分型面，方案一分型面的選擇，不僅使?jié)沧⒎奖悖跈C(jī)械化，而且更容易滿足技術(shù)要求，使鑄造完成后毛邊、飛翅位于長(zhǎng)方體周圍，便于清理。方案二分型面的選擇，容易使鑄件產(chǎn)生冷隔、澆不足缺陷，而且鑄件質(zhì)量無(wú)法保證，鑄造完成后，清理較麻煩。所以選擇方案一。2.5.2 澆注位置的選擇鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，

13、鑄件的尺寸精度及造型工藝過(guò)程的難易程度。澆注未知的選擇應(yīng)遵循以下原則：（1） 鑄件的重要部分應(yīng)盡量置于下部；（2） 重要加工面應(yīng)朝下或直立狀態(tài)；（3） 使鑄件的重要平面朝下，避免夾砂結(jié)疤和其它內(nèi)缺陷；（4） 應(yīng)保證鑄件能充滿；（5） 應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮；初步對(duì)支座分析，確定的澆注位置有以下兩種：對(duì)于方案一的分析如下：（1） 鑄件雙冒口，利于鑄件的充型與補(bǔ)縮，不易產(chǎn)生澆不到、縮孔；（2） 冒口增加了金屬液的用量，使鑄造成本增加；（3） 金屬液從直冒口直接沖擊鑄型表面，容易造成鑄件下部夾砂。對(duì)于方案二的分析如下：（1） 鑄件采用單冒口，使鑄件容易產(chǎn)生澆不足缺陷；（2） 金屬液不直接沖擊鑄型，鑄件不

14、易產(chǎn)生夾砂缺陷。通過(guò)比較方案二更為合適作為澆注位置，方案一雖然利于充型，但金屬液直接沖擊砂型，且增大清理難度，容易產(chǎn)生夾砂缺陷；方案二金屬液入型較緩，有利于大批量鑄造生產(chǎn)。第三章 鑄造工藝參數(shù)的確定 鑄造工藝設(shè)計(jì)參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與模樣及芯盒尺寸有關(guān)，及與鑄件的精度有密切關(guān)系，同時(shí)也與造型、制芯、下芯及合箱的工藝過(guò)程有關(guān)。這些工藝數(shù)據(jù)主要是指加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、最小鑄出孔、型芯頭尺寸、鑄造圓角等。工藝參數(shù)選取的準(zhǔn)確、合適，才能保證鑄件尺寸精確，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生產(chǎn)率，降低成本。3.1 機(jī)械加工余量機(jī)械加工余量是鑄件為了

15、保證其加工面尺寸和零件精度，應(yīng)有加工余量，即在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加的，而后在機(jī)械加工時(shí)又被切去的金屬層厚度。支座為砂型鑄造機(jī)器造型大批量生產(chǎn)，由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-13得：支座的加工余量為EG級(jí)，取G級(jí)。支座的輪廓尺寸為200x120x120mm，由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-12得：支座加工余量數(shù)值為2.8mm，取3mm。3.2 鑄造尺寸公差鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個(gè)允許的極限尺寸之差。在兩個(gè)允許極限尺寸之內(nèi)，鑄件可滿足機(jī)械加工，裝配，和使用要求支座為砂型鑄造機(jī)器造型大批量生產(chǎn)，由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-10得：支座的尺寸公差為CT8-12級(jí)，取CT8級(jí)。支座的輪廓尺寸為200x120x120

16、mm，由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-9得：支座的尺寸公差數(shù)值為2.0mm。3.3 鑄造收縮率鑄造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長(zhǎng)度差除以模樣長(zhǎng)度的百分比表示：=（L1-L2）/L1x100。鑄造收縮率L1模樣長(zhǎng)度L2鑄件長(zhǎng)度支座受阻收縮率由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-14得：受阻收縮率為1.5-1.7%，采用1.6%。3.4 起模斜度為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免損壞砂型或砂芯。這個(gè)斜度，稱為起模斜度。起模斜度應(yīng)在鑄件上沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的，垂直于分型面的表面上應(yīng)用。根據(jù)零件的技術(shù)要求零件起模斜度為2°3.5 最小鑄出孔和槽零件上的孔、槽、臺(tái)階等，究竟是鑄出來(lái)好還是靠機(jī)械加

17、工出來(lái)好，這應(yīng)該從品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)角度等方面考慮。一般來(lái)說(shuō)，較大的孔、槽等應(yīng)該鑄出來(lái)，以便節(jié)約金屬和加工工時(shí)，同時(shí)還可以避免鑄件局部過(guò)厚所造成熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、槽或則鑄件壁很厚則不易鑄出孔，直接依靠加工反而方便。根據(jù)支座的輪廓尺寸200mmx120mmx120mm由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-8得：最小鑄出孔約為60mm。支座的孔12，考慮加工余量后直徑為6mm，厚度為36mm。該孔直徑較小，高徑比較大，不應(yīng)該鑄出，機(jī)械加工較為經(jīng)濟(jì)方便。3.6 工藝補(bǔ)正量在單件小批量生產(chǎn)中，由于選用的縮尺與鑄件的實(shí)際收縮率不符，或由于鑄件產(chǎn)生了變形等原因，使得加工后的鑄件某些部分的壁厚小于圖樣要求尺寸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)

18、因強(qiáng)度太弱而報(bào)廢。因此工藝需要在鑄件相應(yīng)的非加工壁厚上增加層厚度稱為工藝補(bǔ)正量。但支座在大批量生產(chǎn)前的小批量試產(chǎn)過(guò)程中將進(jìn)行調(diào)整，所以設(shè)計(jì)中不考慮工藝補(bǔ)正量。3.7 反變形量鑄造較大的平板類、床身類等鑄件時(shí)，由于冷卻速度的不均勻性，鑄件冷卻后常出現(xiàn)變形。為了解決撓曲變形問(wèn)題，在制造模樣時(shí)，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向做出反變形模樣，使其于變形量抵消，這樣在模樣上做出的預(yù)變形量稱為反變形量。而支座沒(méi)有較大平板故基本不會(huì)產(chǎn)生撓曲變形，所以不用設(shè)置反變形量。3.8 非加工壁厚負(fù)余量在手工粘土砂造型、制芯過(guò)程中，為了取出木模，要進(jìn)行敲模，木模受潮時(shí)將發(fā)生膨脹，這些情況均會(huì)使型腔尺寸擴(kuò)大，從而造成非加工

19、壁厚的增加，使鑄件尺寸和重量超過(guò)公差要求。為了保證鑄件尺寸的準(zhǔn)確性，凡形成非加工壁厚的木?；蛐竞袃?nèi)的肋板厚度尺寸應(yīng)該減少，即小于圖樣尺寸。為減少的厚度尺寸稱為非加工壁厚的負(fù)余量。支座砂芯屬于機(jī)器造芯，造型屬于機(jī)器造型。故不用設(shè)置非加工壁厚負(fù)余量。第四章 砂芯設(shè)計(jì)砂芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外型不能出砂的部分。砂型局部要求特殊性能的部分有時(shí)也用砂芯。砂芯三維結(jié)構(gòu)如圖所示：4.1 芯頭的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)量取計(jì)算砂芯高度： L=120mm砂芯直徑：D=50mm芯頭長(zhǎng)度初步選取由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-31得：h=30-35mm 取h=32mm芯頭間隙初步選取由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-31得：s=0.

20、2mm芯頭斜度選取由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-33得：上芯頭 a=10° a=7mm下芯頭 a=7° a=5mm垂直芯頭頂面與芯座的間隙，查表4.1得：s=0mm 其形狀如圖4.1所示：4.2 壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽芯頭結(jié)構(gòu)在濕型大批量生產(chǎn)中，為了加速下芯、合芯及保證鑄件質(zhì)量，在芯頭的模樣上常常做出壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽。壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽尺寸由鑄造工藝設(shè)計(jì)查表1-38得：e=1.5mm f=3mm r=1.5mm形狀位置如圖4.2所示：4.3 芯骨設(shè)計(jì)為了保證砂芯在制芯、搬運(yùn)、配芯和澆注過(guò)程中不開(kāi)裂、不變形、不被金屬液沖擊折斷，生產(chǎn)中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其剛度和強(qiáng)度。因?yàn)?/p>

21、砂芯尺寸較小，而且采用樹(shù)脂砂，故砂芯強(qiáng)度較好，砂芯內(nèi)不用放置芯骨。4.4 砂芯的排氣砂芯在澆注過(guò)程中，其粘結(jié)劑及砂芯中的有機(jī)物要燃燒（氧化反應(yīng)）放出氣體，砂芯中的殘余水分受熱蒸發(fā)放出氣體，如果這些氣體排不出型外，則要引起鑄件產(chǎn)生氣孔。而支座的砂芯采用熱芯盒造芯，故不用有意設(shè)置排氣道、排氣孔等排氣。4.5 砂型負(fù)數(shù)大型粘土砂芯在春砂過(guò)程中砂芯向四周漲開(kāi)，刷涂料以及在烘干過(guò)程中發(fā)生的變形，使砂芯四周尺寸增大。為了保證鑄件尺寸準(zhǔn)確，將芯盒的長(zhǎng)、寬尺寸減去一定量，這個(gè)被減去的量叫做砂芯負(fù)數(shù)。因?yàn)樯靶矩?fù)數(shù)只用于大型粘土砂芯，本設(shè)計(jì)中的砂芯為小型砂芯不設(shè)計(jì)砂芯負(fù)數(shù)。第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是鑄型中引導(dǎo)

22、液體金屬進(jìn)入型腔的通道，它由澆口杯，直澆道，橫澆道和內(nèi)澆道組成。5.1 選擇澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)各組元截面積是指直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道和阻流部分（即澆注系統(tǒng)截面最小的部分）的截面積，分別用S直、S橫、S內(nèi)和S阻表示。封閉式澆注系統(tǒng) S直>S橫>S內(nèi)，這種澆注系統(tǒng)在開(kāi)始澆注后很短時(shí)間，澆注系統(tǒng)就被迅速充滿，所以又稱充滿式澆注系統(tǒng)。其特點(diǎn)是控流截面在內(nèi)澆道，澆注開(kāi)始后，金屬液容易充滿澆注系統(tǒng)，成有壓流動(dòng)狀態(tài)，但是其充型速度快，沖刷力大，易產(chǎn)生噴濺，金屬液易氧化，適用于濕型鑄鐵小件及其干型中，大件。開(kāi)放式澆注系統(tǒng) S直<S橫<S內(nèi)，特點(diǎn)是控流截面在直澆道；內(nèi)橫澆道往往是充不滿的，

23、呈無(wú)壓流動(dòng)狀態(tài)，流速小而平穩(wěn)，沖刷力小，但擋渣差；適用于鑄鋼件和非鐵合金鑄件。半封閉式澆注系統(tǒng) S橫>S直>S內(nèi)特點(diǎn)阻流截面在內(nèi)澆道，橫澆道截面積最大，直澆道一般是上大下小錐形，澆注時(shí)直澆道很快充滿，而橫澆道充滿較晚，故可降低內(nèi)澆道的流速，使?jié)沧⒊跗诔湫推椒€(wěn)，最逐漸的沖擊比封閉式??；在橫澆道充滿后，因其中的金屬液流速較慢，所以擋渣比開(kāi)放式的好，但澆注初期在橫澆道充滿前，擋渣效果較差。綜合以上澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)和分型面及澆注位置的選擇，本次設(shè)計(jì)選擇半封閉式澆注系統(tǒng)。5.2 鑄件在內(nèi)澆道上的位置支座結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單且是小型件，鑄造時(shí)采取一箱四件，故每個(gè)鑄件上只用一個(gè)內(nèi)澆道。為了方便造型，內(nèi)澆道

24、開(kāi)設(shè)在分型面上。因?yàn)殍T件采用底座朝上且鑄件全部位于下箱的方式進(jìn)行鑄造，這樣鑄件凝固順序?yàn)橛上轮辽夏?，這樣有利于支座的重要部分先凝固并得到補(bǔ)縮，因此澆道應(yīng)設(shè)在底座側(cè)面。結(jié)構(gòu)如圖所示：5.3 直澆道的位置和高度實(shí)踐證明，直澆道過(guò)低使充型及液態(tài)補(bǔ)縮壓力不足，容易出現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮凹等缺陷。初步設(shè)計(jì)直澆道高度等于上沙箱高度100mm。但應(yīng)檢驗(yàn)該高度是否足夠。檢驗(yàn)依據(jù)為，上型高度是否符合要求，公式如下：HmL tan式中 L-金屬液的流程。即鑄件最高最遠(yuǎn)點(diǎn)至直澆道中心線的水平距離（mm）； -壓力角（°）?？筛鶕?jù)表5.1查出，=10°； Hm-上型高度（mm）

25、。 Hm=231xtan10°=4141<100 所以鑄型上砂箱高度符合要求。5.4 計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度常用的澆注時(shí)間經(jīng)驗(yàn)公式如下：t=k 式中：t-澆注時(shí)間（s）； G1-澆入型內(nèi)的金屬液總重量（kg）； -鑄件的平均厚度（mm）；此處取25mm k-系數(shù)。對(duì)鑄鋼件取1.3-1.5，此處取1.4。根據(jù)三維建模體積分析可知鑄件體積為1434764mmx3=1434cmx3；查表知鑄鋼密度為7.8g/cm3G1=1434x7.8/1000=11.2kg一箱四件質(zhì)量為11.2x4=44.8kg鑄鋼件工藝出品率為85%可估計(jì)鑄型內(nèi)鐵水總重量為：G=44.8/85%=53k

26、g初步計(jì)算澆注時(shí)間t=1.4x=15（s）計(jì)算鐵水液面上升速度為V=C/t式中：C=鑄件最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的距離，按澆注時(shí)的位置確定（mm） t=計(jì)算的澆注時(shí)間（s）得V=C/t=120/15=8mm/s查表2-53得最小上升速度為8mm/s通過(guò)比對(duì)上升速度符合要求，不必調(diào)整。5.5 內(nèi)澆道的截面積計(jì)算阻流截面的大小實(shí)際上反映了澆注時(shí)間的長(zhǎng)短。在一定壓頭下，阻流截面大，澆注時(shí)間就越短。所以，阻流截面的大小對(duì)鑄件質(zhì)量的影響與澆注時(shí)間長(zhǎng)短的影響基本一致。生產(chǎn)中有各種確定阻流截面尺寸的方法和實(shí)用的圖、表，大多以水力學(xué)原理為基礎(chǔ)。鑄件內(nèi)澆道截面積的計(jì)算公式：S內(nèi)=G1/0.31t式中：S內(nèi)=內(nèi)澆道截面積（

27、cmx2） G1=型內(nèi)金屬液的總重量（kg）=流量系數(shù)t=澆注時(shí)間（s）H0-作用于內(nèi)澆道的金屬液靜壓頭（cm）因?yàn)槭街械腍0在澆注時(shí)大多是變化的，可用平均壓頭H均代替，則水力學(xué)公式可改寫(xiě)成：S內(nèi)=G1/0.31t式中G1-包括澆冒口在內(nèi)的金屬總重量（kg）。澆冒口的重量按鑄件重量的比例求出，查鑄造工藝及設(shè)備，見(jiàn)表3-4。大量生產(chǎn)，澆冒口的重量占鑄件重量的比例為20-40%，取30%；根據(jù)鑄造碳鋼的Fe-C相圖，澆注溫度為1480°C；=0.25+0.02+0.1-0.05-0.1=0.22G1=53x(1+30%)=69kg；S內(nèi)=69/0.31x0.22x1524cm²

28、由于設(shè)計(jì)內(nèi)澆口有六個(gè)，因此S內(nèi)=23.88/64cm²內(nèi)澆道形狀取梯形斷面形狀如圖5.2所示：5.6 各澆道的比例關(guān)系查鑄造工藝設(shè)計(jì)技術(shù)與生產(chǎn)質(zhì)量控制實(shí)用手冊(cè)澆注系統(tǒng)各組元截面比例關(guān)系如下：S內(nèi)：S橫：S直=1:1.2：1.15.7 計(jì)算橫澆道截面積橫澆道的功用是向內(nèi)澆道分配潔凈的金屬液，儲(chǔ)留最初澆入的含氣和渣污的低溫金屬液并阻留渣滓，使金屬液流平穩(wěn)和減少產(chǎn)生氧化夾雜物。由于設(shè)計(jì)橫澆口有6個(gè)，因此S橫=24x1.2/6=4.8 cm²橫澆道形狀取梯形斷面形狀如圖5.3所示：5.8 計(jì)算直澆道截面積直澆道的功用是從澆口杯引導(dǎo)金屬液向下，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直接進(jìn)入型腔。并提供

29、足夠的壓力頭，使金屬液在重力作用下能克服各種流動(dòng)阻力充型。由于設(shè)計(jì)直澆口有三個(gè)，因此S直=24x1.1/38.8cm²直澆道形狀取圓形截面形狀如圖5.4所示：直澆道上截面直徑為15mm；通常直澆道錐度選擇為1/50；所以直澆道下截面直徑為15-（1/50）x80=13.45.9 澆口窩設(shè)計(jì)澆口窩對(duì)于來(lái)自直澆道的金屬有緩沖作用，能縮短直橫澆道拐彎處的紊區(qū)，改善橫澆道內(nèi)的壓力分布，并能浮出金屬液中的氣泡。澆口窩直徑為直澆道下端直徑兩倍，因此D=2x13.4=26.8mm澆口窩高度為橫澆道高度兩倍，因此h=2x24=48mm澆口窩底部放置耐火磚防止充型。5.10 冒口設(shè)計(jì)冒口是鑄型內(nèi)用于儲(chǔ)

30、存金屬液的空腔，在鑄件形成時(shí)補(bǔ)給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣、集渣的作用。本次設(shè)計(jì)支座材料為ZG270-500，澆注溫度高，收縮較大，理應(yīng)設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，但是，本次設(shè)計(jì)采用三個(gè)直澆道同時(shí)澆注，且位置位于最易發(fā)生收縮變形的部位，橫澆道就起到了補(bǔ)縮的作用，所以不設(shè)置冒口。5.11 冷鐵設(shè)計(jì)為了增加鑄件局部冷卻速度，在型腔內(nèi)部及工作表面安放的金屬塊稱為冷鐵。支座鑄件壁厚較為均勻，且無(wú)厚大壁，固不易產(chǎn)生裂紋縮松等缺陷。而且設(shè)置冷鐵會(huì)增加生產(chǎn)工序，使成本增大。所以不設(shè)置冷鐵，但是采用在壁厚交叉部位的型腔和砂芯上刷激冷涂料用以防止縮松等缺陷。5.12 澆口杯的設(shè)計(jì)由于直澆道下端直徑為13.4，查表得澆口

31、杯D1=56mm，D2=52mm，h=40mm。第六章 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備是造型、造芯及合箱過(guò)程中所使用的模具和裝置的總稱。6.1 模樣設(shè)計(jì)模樣是造型工藝過(guò)程必須的工藝裝備，用來(lái)形成鑄型的型腔，因此直接關(guān)系著鑄件的形狀和尺寸精確度。為了保證質(zhì)量，提高造型效率，模樣必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，有與技術(shù)要求相適應(yīng)的表面粗糙度和尺寸精度。同時(shí)要求使用方便，制造簡(jiǎn)單，成本低。支座為大批量生產(chǎn)，鋁合金強(qiáng)度高、尺寸精確、表面光潔。耐磨耐用等優(yōu)點(diǎn)。所以選用金屬模樣。模樣的外形輪廓如圖：6.2 芯盒設(shè)計(jì)芯盒是制造型芯必須的模具，其尺寸精度和結(jié)構(gòu)是否合理，將在很大程度上影響型芯的質(zhì)量和造芯效率。芯盒的內(nèi)腔

32、尺寸=（零件尺寸±工藝尺寸）x（1±鑄造收縮率）公式中“±”的用法：“+”用于工藝尺寸使砂芯尺寸增大的情況；“-”用于工藝尺寸使砂型尺寸減小的情況。本次設(shè)計(jì)選用的芯盒為鋁合金金屬芯盒，結(jié)構(gòu)形式為左右拆開(kāi)式。6.3 模板設(shè)計(jì)模板一般是由鑄件模樣、芯頭模樣和澆冒口系統(tǒng)模樣與模底板通過(guò)螺釘、螺栓、定位銷等轉(zhuǎn)配而成的，但也有整鑄的模板，通常模底板的工作面形成鑄型的分型面。鑄件模樣、芯頭模樣、澆冒口模樣分別形成鑄件的外輪廓、芯頭座、澆冒口系統(tǒng)的型腔。采用模板造型不僅可以簡(jiǎn)化造型操作，提高生產(chǎn)率，而且型腔尺寸精確。所以模板造型適用于大批量生產(chǎn)的機(jī)器造型中，本次設(shè)計(jì)的支座，為大批量生產(chǎn)，所以選用金屬模板中的整鑄式模板。 本次設(shè)計(jì)模板大小為800x500，厚度為20mm，三維圖如圖所示：6.4 砂箱設(shè)計(jì)砂箱是構(gòu)成鑄型的一部分，其作用是制造和運(yùn)輸砂型。正確的選用和設(shè)計(jì)砂箱的結(jié)構(gòu)，對(duì)于保證鑄件的質(zhì)量，提高生