砂輪機(jī)體鑄造工藝設(shè)計(jì)說明書

1、工學(xué)碩士學(xué)位論文 前 言 本設(shè)計(jì)的目的、意義1通過課程設(shè)計(jì)鞏固和加深鑄造工藝課及其它有關(guān)基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課的知識(shí);2通過鑄造工藝課程設(shè)計(jì)能較系統(tǒng)的掌握鑄造工藝及工裝的設(shè)計(jì)方法，鍛煉運(yùn)用鑄造工藝手冊(cè)及其它技術(shù)資料的基本技能，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析和解決鑄造生產(chǎn)實(shí)際問題的能力;3通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生進(jìn)一步提高圖紙、文字表達(dá)能力;4為今后工作打下基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求采用機(jī)器造型的主要鑄造技術(shù)文件匯（編制工作。采用CAD出圖，如有條件可以進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)模擬。華鑄CAE10.0模擬軟件可以開放使用。本次設(shè)計(jì)的砂輪機(jī)體零件材質(zhì)為ZL101，ZL101合金牌號(hào)為：ZAlSi7Mg，為亞共晶Al-Si-Mg系

2、合金，主要化學(xué)成分為Si:6.57.5%，Mg：0.250.45%，Al：90%。密度為2.68g/cm3，布氏硬度為4570HBW，伸長率大于等于2%，抗壓強(qiáng)度為135225 Mpa，固相線溫度557C，液相線溫度613C，ZL101合金具有很好的氣密性、流動(dòng)性和抗熱裂性能，有好的力學(xué)性能、焊接性能和耐腐蝕性能，成分簡單，容易鑄造，適合各種鑄造方法。該合金用于承受中等負(fù)荷的復(fù)雜零件，如飛機(jī)零件、儀表、儀表殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)零件、汽車及船舶零件、氣缸體、泵體、制動(dòng)鼓和電氣零件 ，滿足大多數(shù)砂輪機(jī)體、砂輪機(jī)體零件的機(jī)械性能要求。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1173-2013鑄造鋁合金可知該材質(zhì)可以采用砂型鑄造、金

3、屬型鑄造、熔模鑄造、殼型鑄造等方法鑄造。本次砂輪機(jī)體生產(chǎn)方式選擇砂型鑄造。為了便于分析直觀，依據(jù)砂輪機(jī)體的零件二維圖紙，建立砂輪機(jī)體的三維零件如下圖1.2.1砂輪機(jī)體三位零件圖所示。 圖1.2.1砂輪機(jī)體三維零件圖技術(shù)要求：1.鑄件尺寸公差按HB6103-86-CT9。2.未注鑄造圓角R1R2。鑄造工藝方案分析零件結(jié)構(gòu)信息砂輪機(jī)體零的結(jié)構(gòu)如下圖1.1砂輪機(jī)體零件圖所示，砂輪機(jī)體除了安裝法蘭為非回轉(zhuǎn)體外，其余結(jié)構(gòu)為臺(tái)階圓柱回轉(zhuǎn)體組合。外形最大尺寸141X43，法蘭凸臺(tái)尺寸如零件圖1.1所示。砂輪機(jī)體的法蘭安裝臺(tái)有3個(gè)M10螺絲孔，主題中間有2個(gè)6H9孔，中軸部位為28與29軸孔，同心度公差分別為

4、0.1、0.05，法蘭端面和砂輪機(jī)體220端面有垂直度要求，砂輪機(jī)體一頭有M39X1.5螺紋，另一端為35和40光孔。安裝凸臺(tái)上分別有兩個(gè)18H8配合的安裝孔，詳細(xì)尺寸及結(jié)構(gòu)見下圖1.3.1所示。圖1.3.1砂輪機(jī)體零件圖設(shè)計(jì)方案造型方法、造芯方法的選擇鑄造工藝包括：造型方法、造芯方法、鑄造方法及鑄型種類的選擇。根據(jù)手工造型和機(jī)器造型的特點(diǎn)，選擇手工造型，本次設(shè)計(jì)選擇Z148E型造型機(jī)對(duì)砂輪機(jī)體鑄型造型，芯子為冷芯盒手工芯盒制芯。鑄造方法的選擇根據(jù)零件的各參數(shù)，及前文分析砂輪機(jī)體零部件材質(zhì)特點(diǎn)，以及下表2.2-1 Al-Si合金的鑄造性能，選擇砂型鑄造。合金代號(hào)適合的鑄造方法抗熱裂性氣密性流動(dòng)

5、性凝固疏松傾向SJYZL101優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL101A優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL102優(yōu)良優(yōu)優(yōu)ZL104優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL105優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL105A優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL106優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL107良良良良ZL108良良優(yōu)中ZL109良良優(yōu)中ZL111良良優(yōu)中ZL114A優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL115良良優(yōu)良ZL116優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL117中中優(yōu)中注：“”表示適合于此種鑄造，“”表示不適合于此種鑄造。紅砂是著雜工工業(yè)的重要型砂材料，可作為鑄鐵及各種有色金屬鑄件用砂。紅砂的主要成為SiO2占比79.4%，F(xiàn)eO3占比1.48%，Al2O3占比10.55%，CaO占比0.85%，MgO占比0.52%。紅砂耐火溫度1440C，含泥量3.06%，燒損量1

6、.98%，紅砂特點(diǎn)含硅高，透氣性好，耐火度高，水份低，泥質(zhì)少，鑄件光潔度高等優(yōu)點(diǎn)。故本次設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體鑄鋁砂型鑄造用砂件采用紅砂。鑄型種類的選擇根據(jù)鑄型的特點(diǎn)和應(yīng)用情況選用自硬砂。澆注位置的選擇鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。澆注位置是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、重量、技術(shù)要求、鑄造合金特鑄造方法以及生產(chǎn)車間的條件決定的。正確的澆注位置能保證獲得健全的鑄件，并使造型、制芯和清理方便。澆注位置選擇一般遵循以下原則：1）鑄件最重要的部分或交大平面朝下。2）鑄型的防止應(yīng)有利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐。3）當(dāng)鑄件需要冒口補(bǔ)縮時(shí)，最好使補(bǔ)縮部位處于鑄件的上部。4）為避免鑄件薄壁部分澆不足，澆注使

7、，薄壁部分營放在下邊或立放或斜放。5）鑄型的放置應(yīng)有利于在澆注時(shí)，砂型和砂芯排氣。6）對(duì)于平板類鑄件，為了防止夾砂，可以傾斜放置，同時(shí)也有利于排氣，也可減少鐵水對(duì)鑄型的沖刷力。7）應(yīng)盡量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并盡量少用吊芯。8）應(yīng)使下芯，合箱方便，便于檢查型腔尺寸。綜合上述原則，考慮到砂輪機(jī)體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用底部澆注。分型面的選擇鑄造分型面是指鑄型組元間的接合面，分型面的選擇應(yīng)盡量與澆注位置一致，盡量使兩者協(xié)調(diào)起來，使鑄造工藝簡單，并易于保證鑄件質(zhì)量。澆注位置往往同分型面的選擇密切相關(guān)，所以二者相互影響，為了便于充分考慮二者的相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，砂輪機(jī)體零件可有以下兩種分型方案

8、。分型方案一：從砂輪機(jī)體中軸處做分型面，采用中間澆注系統(tǒng)，該分型方案如圖2.5.2分型方案一所示。圖2.5.2分型方案一分型方案一的優(yōu)點(diǎn)是：分型面簡單，兩箱造。該方案的缺點(diǎn)是：砂輪機(jī)體的法蘭厚實(shí)部分位于分型面附近，無法靈活解決后續(xù)的鑄造缺陷問題，比如在厚實(shí)部分假冒口補(bǔ)縮不方便。分型方案二：與分型方案一類似，區(qū)別在于將砂輪機(jī)體的安裝法蘭厚實(shí)部分放在上型，采用中間澆注系統(tǒng)，該分型方案如圖2.5.3分型方案二所示。圖2.5.3分型方案二分型方案二的優(yōu)點(diǎn)是：分型面平直簡單，中間為水平砂芯。將零件厚大部分置于上型，可以靈活的選擇補(bǔ)縮冒口或者增加冷鐵減少熱節(jié)的鑄造缺陷。缺點(diǎn)是：水平芯子有些長。綜合比較，所

9、有的分型方案均采用中間澆注形式，分型方案二在后續(xù)處理鑄造缺陷問題比較靈活，故本次設(shè)計(jì)分型方案選擇分型方案二進(jìn)行分型分模，采用將鑄型放在上、下砂箱之間的中間澆注形式。鑄造工藝參數(shù)收縮率確定鑄件線收縮率又稱鑄件收縮率或者鑄造收縮率，是指鑄件從線收縮開始溫度（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固態(tài)性質(zhì)時(shí)的溫度）冷卻到室溫時(shí)的相對(duì)線收縮量，以模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示，即=式中L1摸樣長度，L2鑄件長度。由表3.3-1Al表3-3-1 Al-Si合金的鑄造性能數(shù)據(jù)合金代號(hào)收縮率（%）流動(dòng)性/mm抗熱裂性氣密性線收縮體收縮700C750C澆注溫度/C裂環(huán)寬度/mm試驗(yàn)壓力/MPa試驗(yàn)結(jié)果

10、ZL1011.11.23.73.9350385713無裂紋0.5裂而不漏 ZL101A1.11.23.73.9350385713無裂紋0.5裂而不漏ZL102091.03.03.5420460677無裂紋1.68裂而不漏ZL1041.01.13.23.4360395698無裂紋10.3裂而不漏ZL1051.151.24.54.93443757237.51.23裂而不漏ZL105A1.151.24.54.93443757237.51.23裂而不漏ZL1061.21.36.26.5360400730120.6裂而不漏ZL114A1.11.24.04.5345380715無裂紋1漏水ZL1161.1

11、1.24.04.6340380710無裂紋1裂而不漏砂輪機(jī)體鑄出孔確定砂輪機(jī)體兩頭分別有18H8孔，依據(jù)前文分型方案的選擇，便于分型及補(bǔ)縮，此處兩孔不鑄出，帶后續(xù)機(jī)械加工；兩側(cè)斷面的3個(gè)M10螺絲孔為后續(xù)機(jī)械加工，也不鑄出；砂輪機(jī)體中間部位的2個(gè)6H9孔，由于孔徑太小，也不鑄出，后續(xù)機(jī)械加工；砂輪機(jī)體中軸孔29與28，需要鑄出，后續(xù)需設(shè)計(jì)砂芯，鑄出中軸孔，具體砂芯設(shè)計(jì)下文詳細(xì)論述。加工量確定鑄件上的機(jī)械加工余量是鑄件上要用機(jī)械加工的方法切去的金屬層厚度。加工余量不足，會(huì)使鑄件因加工表面上殘存黑皮和表層缺陷而報(bào)廢；加工余量太大，會(huì)增加機(jī)械加工的工作量，且浪費(fèi)金屬材料，從而增加了生產(chǎn)成本，有時(shí)還會(huì)

12、因截面變厚，熱節(jié)變大，使鑄件晶粒粗大，力學(xué)性能降低。鑄件的機(jī)械加工余量可以用查表的方法確定。鑄件切削加工余量等級(jí)常常和鑄件尺寸公差等級(jí)配套確定。鑄件尺寸公差的代號(hào)用字母CT表示2。尺寸公差等級(jí)分為16級(jí)。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件尺寸公差等級(jí)見表3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)（摘自GB/T6414-1999）。砂輪機(jī)體為砂型鑄造手工造型批量生生產(chǎn)故，依據(jù)表3.3-1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)（摘自GB/T6414-1999）選用鑄件公差等級(jí)為CT10（GB/T 6414-1999-CT10）。表3.3-1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)（摘自GB/T6414-1999

13、）方法公差等級(jí)CT鑄 件 材 料鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕金屬合金鎳基合金鈷基合金砂型鑄造手工造型11141114111411141013101391211141114砂型鑄造機(jī)器造型和殼型81281281281081081079812812金屬型鑄造（重力鑄造或者低壓鑄造）8108108108107979壓力鑄造684647熔模鑄造水玻璃79797958587979硅溶膠46464646464646注1表中所列處的公差等級(jí)時(shí)至在大批量生產(chǎn)、且影響鑄件尺寸精度的生產(chǎn)因素已得到充分改進(jìn)時(shí)鑄件通常能夠達(dá)到的公差等級(jí)。2本標(biāo)準(zhǔn)還適用于本表未列出的由鑄造廠和采購方之間協(xié)議商定的工藝和材料。

14、鑄件切削加工余量的代號(hào)用字母MA表示。切削加工余量等級(jí)由精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H、J共9個(gè)等級(jí)2。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件加工余量等級(jí)按表表3.3-2毛坯鑄件典型的機(jī)械加工余量等級(jí)選取該砂輪機(jī)體的加工等級(jí)為G級(jí)。表3.3-2毛坯鑄件典型的機(jī)械加工余量等級(jí)方法要求的機(jī)械加工余量等級(jí)鑄件材質(zhì)鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕金屬合金鎳基合金鈷基合金砂型鑄造手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型鑄造機(jī)器造型和殼型EHEGEGEGEGEGEGFHFH壓力鑄造DFDFDFDFDFDF熔模鑄造EEEEEEE砂輪機(jī)體各加工部分尺寸的加工量計(jì)算包括澆注位置的側(cè)面加工量計(jì)算、頂面加

15、工量計(jì)算、底面加工量計(jì)算，具體計(jì)算如下：表3.3-3鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-1999） （單位：mm）毛坯鑄件基本尺寸鑄件尺寸公差等級(jí)CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579

16、111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.657101216201602500.220.300.500.7211.422.845.68111418222504000.240.340.560.781.11.62.23.24.46.29121620254006300.400.640.91.21.82.63.657101418222863010000.721

17、1.422.84681116202532100016000.801.11.62.23.24.6791318232937160025002.63.85.48101521263342250040004.46.2912172430384940006300710142028354456630010000111623324050641）在等級(jí)CT1CT15中對(duì)壁厚采用粗一級(jí)公差（見第7章）2）對(duì)于不超過16mm的尺寸，不采用CT13CT16的一般公差，對(duì)于這些尺寸應(yīng)標(biāo)注個(gè)別公差。3）等級(jí)CT16僅適用于一般公差規(guī)定為CT15的壁厚。砂輪機(jī)體中軸孔，孔徑為35、28、37.5，雙側(cè)加工，查表3.3-3鑄件

18、尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-1999）CT10公差值為2.6，位澆注位置的側(cè)面，查表3.3-4要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999）加工余量等級(jí)RMA(G)對(duì)應(yīng)數(shù)值為0.5側(cè)面雙側(cè)面加工量為：2.6/4+0.5=1.15mm，圓整取加工量為1.5mm。 3.3-4要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999） (單位：mm)最大尺寸1）要求的機(jī)械加工余量等級(jí)大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.71

19、1.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.569121

20、7241）最終機(jī)械加工后鑄件的最大輪廓尺寸。2）等級(jí)A和B僅用于特殊場(chǎng)合，例如，在采購方與鑄造廠已就加持面或者基準(zhǔn)目標(biāo)商定模樣裝備、鑄造工藝和機(jī)械工藝的成批上產(chǎn)情況下。砂輪機(jī)體中軸端面加工量計(jì)算，40X141端面位于澆注位置的側(cè)面，取141為基本尺寸，雙側(cè)加工，查表計(jì)算加工兩量為：如上述步驟，砂輪機(jī)體的上下端面都加工，則加工量計(jì)算為3.6/4+2.2=3.1mm，圓整取加工量為3.0mm。砂輪機(jī)體的法蘭端面加工量寸計(jì)算，法蘭端面位于澆注位置的側(cè)面，單側(cè)加工量計(jì)算如上述步驟，則加工量計(jì)算為2.6/2+0.5=1.8mm，圓整取加工量為2.0mm。砂輪機(jī)體中間腰形凸臺(tái)端面加工量寸計(jì)算，尺寸為24X

21、12X2基本尺寸為24，端面位于澆注位置的側(cè)面，單側(cè)加工，加工量計(jì)算如上述步驟，則加工量計(jì)算為2.4/2+0.5=1.7mm，圓整取加工量為2.0mm。最終計(jì)算加工量后三維零件圖，如下圖3.3所示。圖3.3三維加工量添加圖紅色為放加工量的鑄件輪廓，綠色為零件輪廓起模斜度為了使模樣(或芯)易于從砂型(或芯盒)中取出(砂型鑄造)，或者從鑄型中取出鑄件(金屬型鑄造)，鑄件垂直分型面的表面要留有起模斜度(也稱拔模斜度)。鑄造斜度可以用不同的方法形成，起模斜度可采取增加鑄件壁厚（如圖3.4.1中圖1）、增減鑄件壁厚（如圖3.4.1中圖2）或者減小鑄件壁厚（如圖3.4.1中圖3）的方法來形成。圖3.4.1

22、在鑄件上添加起模斜度，原則上不應(yīng)超過鑄件的壁厚工差要求。鑄件的起模斜度值參考表3.4-1起模斜度（JB/T 5105-1991）。表3.4-1 起模斜度 （摘自JB/T 5015-1991）測(cè)量面高度Hmm起模斜度金屬模樣、塑料模樣木模樣AA mmAA mm103300.64000.810401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.01602500302.20352.62504000303.60354.24006300254.60305.663010000205.80257.41000160002511.61600250002518.2250

23、0025如圖3.4.2砂輪機(jī)體零件鑄件二維圖所示，采用金屬模樣造型，該砂輪機(jī)體零件垂直分型面的總高度小于40 mm，采用增加壁厚添加起模角度為11.5。圖3.4.2砂輪機(jī)體鑄件二維圖依據(jù)表3.4-1起模斜度（JB/T 5105-1991）以及表3.3-3鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-1999），超過40mm高，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為0.5。根據(jù)以上結(jié)果，最終確定砂輪機(jī)體鑄件三維圖如圖3.4.3砂輪機(jī)體鑄件三維圖，圖中天藍(lán)色剖面部分為未計(jì)算加工量的砂輪機(jī)體零件，紅色剖面為計(jì)算的加工量，通過軟件計(jì)算該砂輪機(jī)體鑄件質(zhì)量為0.56kg。圖3.4.3砂輪機(jī)體零件三維圖砂芯設(shè)

24、計(jì)依據(jù)前文分析，砂輪機(jī)體在中軸處需設(shè)計(jì)砂芯，依據(jù)加工量數(shù)值計(jì)算此處砂芯長度為148，砂芯最小端直徑為25最大端直徑為34.5，查表表3.5-1水平芯頭長度，選擇芯頭長度l=30mm。表3.5-1 水平芯頭的長度l （單位：mm）LD或者（A+B）/22526505110010115015120020130030140040150050170070110001001150015012000200010020253530403545405050706080101200253530403545455550706080709080100201400354540605070608070908010090

25、100401600406050706080709080100901101001201201401301506018006080709080100901101001201101301301501401601501708011000801009011010012011013012014013015015017016018018020010011500901101001201101301201401301501401601601801802002002202202601501200011013012014014016015017016018018020020022022024026030020012

26、5001301501501701601801802002002202202402402602603003003602500180200200220220240240260260280280320320360360400為了便于下芯，芯頭座與砂芯應(yīng)留適合的間隙，查表3.5.2水平芯頭的斜度及間隙，選取間隙值S1=0.5mm，S2=1.0mm，S3=1.5mm。表3.5.2水平芯頭的斜度及間隙 （單位：mm）D或者（A+B）/25051100101150151200201300301400401500501700701100010011500150120002000濕型S0.50.51.01.01

27、.51.52.02.02.52.53.03.0S1.01.51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.5S1.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.0干型S1.01.51.51.52.02.02.52.53.03.04.05.0S1.52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.0S20.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.0圖3.5.1砂輪機(jī)體砂芯二維圖通過前文設(shè)計(jì)論述，將上模樣、下模樣、砂芯進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，圖3.5.2砂輪機(jī)體上、下模樣與砂芯三維剖面圖所示。圖3.5.2砂輪機(jī)體上、下模樣與砂芯三

28、維剖面圖吃沙量確定模樣與砂箱、箱頂、箱底和箱帶之間的距離稱為吃沙量。由前文可知砂輪機(jī)體單件重量為0.56Kg，本次砂輪機(jī)體模具設(shè)計(jì)為一箱兩件形式，依據(jù)表3.6-1按重量確定吃砂量表，可確定吃沙量最小尺寸為a=40mm，b=40mm，c=30mm，d=30mm，e=30mm， f=30mm。實(shí)際選取數(shù)值略比該值大，可充分考慮現(xiàn)有模板及砂箱標(biāo)準(zhǔn)尺寸。表3.6-1 按鑄件重量確定的吃沙量 （單位mm）鑄件重量/kgabcdef1000040506070901001201502002502753003504004050607090100120150200250275300350400304040505

29、06070901001251501752002503040505060708090100125150175200250304050607010030303040506070120150200225250250250澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)非鐵合金鑄件澆注系統(tǒng)的尺寸可按照鑄鐵、鑄鋼澆注系統(tǒng)的計(jì)算方法確定。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立的表格建立的各種表格進(jìn)行查找?？砂凑砧T件重量與直澆道斷面關(guān)系選擇或根據(jù)鑄件重鑄件水平斷面積與內(nèi)澆道斷面積關(guān)系建立的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來選擇。澆注時(shí)間的確定砂輪機(jī)體鑄件單件重量為0.56Kg。由于該件為一箱兩件生產(chǎn)的砂型鑄造生產(chǎn)形式，依據(jù)工藝出品率參照單件大批量生產(chǎn)，確定澆注過程中的總體金屬液重量，澆

30、冒占比為30%，則澆注時(shí)所需金屬液總質(zhì)量為0.56X2X1.3=1.456Kg。工藝出品率對(duì)于重量小于450Kg的形狀復(fù)雜的薄壁鑄鐵件，其澆注時(shí)間可按經(jīng)驗(yàn)公式（4-1）計(jì)算其他合金鑄件的澆注時(shí)間=B式中澆注時(shí)間（G鑄件或者澆注金屬質(zhì)量（kg）；鑄件壁厚（mm）B、p、n系數(shù)，見表4.1-1表4.1-1公式4-1中的系數(shù)澆注時(shí)間:=BPGn 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計(jì)算澆注系統(tǒng)常用的分類有兩種：根據(jù)澆注系統(tǒng)個(gè)單元斷面的比例關(guān)系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等4種類型；根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的相對(duì)位置（引入位置），可分為頂注式、中注式、底注式和階梯注入式等4種類型。本次砂輪機(jī)體澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)采

31、用開放澆注系統(tǒng)、底部澆注式，查表4.2.1鋁、鎂鋁合金澆注系統(tǒng)各單元常用端面比（A_直：A_橫：A_內(nèi)），因?yàn)樵撋拜啓C(jī)體為中、小型灰鐵件砂型鑄造，故選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系為：A_內(nèi) ：A_橫 ：A_直 =3：2：1。表4.2-1鋁、鎂鋁合金澆注系統(tǒng)各單元常用端面比（A直合金種類大型鑄件中型鑄件小型鑄件鎂合金1：（35）：（38）1：（24）：（36）1：（23）：（1.54）鋁合金1：（25）：（26）1：（24）：（24）1：（23）：（1.54）前文計(jì)算的鑄件高度103mm，縮尺為1.1%，依據(jù)吃沙量前文查表選取為a=b=40mm，c=d=e=30，鑄型在上、下型上都有型，依據(jù)前文分型面

32、選擇確定上型高度為56mm，則上砂箱最小高度為56X1.01+40=96.616mm，取上砂箱高度100mm，同樣下砂箱高度為47X1.01+50=97.517（下砂箱取100mm）。確定靜壓頭高度，依據(jù)表4.2-2澆口杯的形式，初步選擇漏斗形澆口杯，澆口杯高度尺寸，暫定為40mm。表4.2-2澆口杯的形式形 式圖 例特 點(diǎn) 與 應(yīng) 用漏斗形可在砂型中直接挖出或者用簡單的金屬澆口圈做出，操作方便。一般用于小型鑄件本次設(shè)計(jì)采用中間澆注形式， 則計(jì)算靜壓頭高度為:HP+0.4-103X1.011/8=12.698cm則依據(jù)截面比的關(guān)系A(chǔ)內(nèi)：A橫：截面比設(shè)計(jì)法，則內(nèi)澆道計(jì)算公式為：A其中本次設(shè)計(jì)澆注

33、系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、內(nèi)澆道4個(gè)部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有： hp=kA內(nèi)=選取與計(jì)算的A內(nèi)=7.19cm2接近的面積，本次設(shè)計(jì)內(nèi)澆道斷面積為7.2cm2，一箱兩件，設(shè)計(jì)六個(gè)內(nèi)澆道，則每個(gè)內(nèi)澆道斷面積為1.2 cm2，查表4.2-3選內(nèi)澆道斷面積1.3 cm2表4.2-3梯形斷面內(nèi)澆道的斷面尺寸h=ah=1.2ah=1.5aab斷面積/cm2abh斷面積/cm2abh斷面積/cm2mmmmmm1012151820222581012151618200.91.32.03.03.64.45.7101215182022258101215161820121418222426301.11.52.43.64

34、.35.26.8101215182022258101215161820151823273033381.42.03.14.55.46.68.6計(jì)算出橫澆道總斷面面積為A橫= 7.2X2/3=4.8cm2,因?yàn)閺闹睗驳栏糠殖鰞蓚€(gè)橫澆道，則每段橫澆道斷面面積為2.4cm2，查表4.2.5梯形橫澆道尺寸，取面積為2.0cm2表4.2-4 梯形橫澆道尺寸h=ah=1.2ah=1.5aab斷面積/cm2abh斷面積/cm2abh斷面積/cm2mmmmmm15122.01613192.81613243.51814.52.91713.520.53.21713.525.53.919153.21814.521.

35、53.51814.5274.420163.61915233.9191528.5521174.02016244.22016305.42217.54.42117254.8211731.562318.54.82217.526.55.22217.5336.524195.22318.527.55.72318.534.57.225205.62419296.22419367.226216.12520306.8252037.58.52721.56.52621317.32621399.22822.57.12721.532.57.92721.540.59.829237.52822.533.58.52822.542

36、10.630248.12923359.1292343.511.33225.59.23024369.730244512.2342710.43225.538.511.13225.54813.8362911.534274112.534275115.53830.51336294314352852.516.5403214.43830.545.515.536295417.3443517.440324817.33830.55719.54838.520.845365421.840326021.6計(jì)算出直澆道總斷面面積為A直=7.2X1/3 =2.4cm2,選取直澆道截面面積取2.4cm2，對(duì)應(yīng)直徑大約為最終確

37、定各澆道截面尺寸如下圖4.2澆道截面尺寸所示。圖4.2澆道截面尺寸冒口與冷鐵設(shè)計(jì)由于鑄件本身結(jié)構(gòu)、合金成分、冷卻條件等原因，不能建立足夠的后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮的情況下才應(yīng)用冒口，一個(gè)需要設(shè)置冒口補(bǔ)縮的鑄件，也必須利用后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮，冒口僅是補(bǔ)充后補(bǔ)和自補(bǔ)不足的差額，本次砂輪機(jī)體參照?qǐng)D5.1.1典型熱節(jié)冒口尺寸設(shè)計(jì)冒口。圖5.1.1 典型熱節(jié)冒口尺寸DHR=1.21.5式中 DR冒口根部直徑，dC鑄件熱節(jié)直徑，h砂輪機(jī)體兩熱節(jié)軸處，壁厚為21、24mm，采用圖5.1.2形式冒口，圖一形式冒口計(jì)算采用冒口的高度HR，暫定dc=20,則DR=24mm，DN=18mm，h=5mm，斜度取5圖5.1.2 砂輪

38、機(jī)體冒口圖示鑄造工藝圖由前文鑄造工藝參數(shù)選取以及吃砂量的確定，因?yàn)橐幌鋬杉a(chǎn)該砂輪機(jī)體，可確定鑄造工藝排布圖，砂輪機(jī)體的鑄造工藝圖如圖6.1.1砂輪機(jī)體鑄造工藝圖所示。圖6.1.1砂輪機(jī)體鑄造工藝圖工藝出品率由前文鑄造工藝選擇的澆注系統(tǒng)尺寸，預(yù)估工藝出品率，計(jì)算如下：澆口杯體積為：V直澆道體積為：V直澆道窩體積為：V橫澆道體積為：V內(nèi)澆道體積為：VV則澆冒質(zhì)量為：M一箱兩件，鑄件質(zhì)量為0.56X2=1.12Kg則預(yù)估工藝出品率為：鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)由前文計(jì)算選取的吃沙量以及鑄造工藝排布，選擇砂箱內(nèi)框尺寸，上砂箱內(nèi)框尺寸為：350X300X100，下砂箱內(nèi)框尺寸為：350X300X100。根據(jù)表

39、8.1-1常用造型機(jī)所用砂箱的最佳尺寸，依據(jù)本次設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，選擇400X300砂箱尺寸對(duì)應(yīng)的造型機(jī)為Z114A。 表8.1-1 常用造型機(jī)所用砂箱的最佳尺寸 砂箱尺寸（mm）400300500400600500800600造型機(jī)Z114A，Z124Z145，ZZ415Z146，ZB326ZB148A，3ZZ318砂箱尺寸8007001000800110090016001200造型機(jī)Z148A，Z158Z2310，Z2410ZB1410ZB1416鑄造工藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過程中使用的模具和裝置的總稱。模板是由模底板、模樣（包括鑄件的本體模樣、芯頭模樣和澆冒口模樣）和定位銷等組合而成。工

40、藝出品率校核依據(jù)前文鑄造工藝參數(shù)確定及鑄造布置，繪制三維鑄件及澆注系統(tǒng)如圖8.1.1砂輪機(jī)體鑄件及澆注系統(tǒng)三維圖所示，依據(jù)造型設(shè)備參數(shù)以及鑄造工藝排布，設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體的上、下模板。由三維分析校核澆注系統(tǒng)和冒口質(zhì)量為0.54Kg，兩個(gè)鑄件總質(zhì)量為1.15Kg，則實(shí)際工藝出品率為：1.15圖8.1.1砂輪機(jī)體鑄件及澆注系統(tǒng)上、下模板設(shè)計(jì)模板一般使用模底板和模樣、澆冒口系統(tǒng)及定位銷等裝配而成，通常模底板的工作平面形成鑄件的分型面，模樣及澆冒口系統(tǒng)形成鑄件的外輪廓及澆冒口系統(tǒng)型腔，依據(jù)表8.1-1，選擇螺栓將模樣與模底板固定。砂箱內(nèi)框尺寸為：350X300，考慮砂箱四周砂箱厚度，所以模底板水平方向尺寸設(shè)

41、計(jì)為364X324，則平均砂箱內(nèi)框尺寸為小于500，按照?qǐng)D8.2.1所示選擇與定位銷與導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu)。圖8.2.1 模底板用定位銷及導(dǎo)向銷的結(jié)構(gòu)材料：20滲碳，5255HRC依據(jù)砂箱內(nèi)框平均尺寸500從表8.2-1中選擇公稱直徑為20表8.2-1 模底板用定位銷及導(dǎo)向銷的尺寸 （單位：mm）模底板平均輪廓尺寸（A0+B0）/25005017507511500150125002500d（d9）d1d131316162024dM16M16M20M20M24M30d243035354045l202328283338l455060607080K121620202530S121620202430D23303

42、6364046l2530505050503040606075755050707010010075758080125125100100100100150150125125125125175175150150150150200200Ll+60l+75l+90l+90l+105l+120注：1.工作不分長度l可根據(jù)生產(chǎn)需要選取，但尾數(shù)應(yīng)為0或5.2.銷子外徑允許的磨損量（按尺寸下限）：定位銷中心距小于1000mm為0.25mm，大于1000mm為0.5mm。3.用雙螺母固定時(shí)l2銷子的工作部分，分為定位和導(dǎo)向兩部分，在選取倒像部分的斜度何高度時(shí)，應(yīng)保證有導(dǎo)向作用和保證在放置砂箱時(shí)不至于碰壞模樣。手工

43、或者橋式起重機(jī)起模時(shí)，倒像部分的頂端應(yīng)高出模樣2025mm，定位銷中心矩按表8.2-2選擇A+110mm，即460mm。表8.2-2模底板定位銷孔中心距 （單位：mm）砂箱平均內(nèi)框尺寸(A+B)/2定位銷孔中心距砂箱上的箱耳和吊軸整鑄在一起砂箱上的箱耳和吊軸分開鑄出鑄鐵鑄鋼500A+80100A+140A+120501750A+100140A+150A+1407511000A+140160A+190A+160200A+230A+200240A+250A+220定位銷耳選擇圖8.1.3定位銷耳結(jié)構(gòu)圖中的c）型。圖8.2-3定位銷耳結(jié)構(gòu)對(duì)于平均輪

44、廓尺寸小于500mm的小型模底板一般不設(shè)手柄。為了方便生產(chǎn)起吊模板工裝，需設(shè)計(jì)吊軸，吊軸可以和模底板一起鑄出，稱為整鑄式，也可以鑄接。鑄鐵模底板整鑄式吊軸的結(jié)構(gòu)和尺寸見表8.2-3，選擇d=30mm的整鑄吊軸。表8.2-3鑄鐵模底板整鑄式吊軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 （單位：mm）吊軸上允許負(fù)荷/kNdd0DabLrR2.53012519122535385451876141535555119602410218185070615158032136242265958202510040160303080120102535120481903640951451230注：吊軸直徑為d=30mm和45mm時(shí)，則d0=1

45、2mm和18mm的孔，在澆注時(shí)應(yīng)插入冷鐵。上模板上設(shè)計(jì)閥蓋零件的主體部分，依據(jù)前文，將閥蓋零件的上模樣，安裝固定在上模板上；澆筑系統(tǒng)，依據(jù)鑄造工藝分析及排布，設(shè)計(jì)在上模板上；上模板的基板按照手冊(cè)參考設(shè)計(jì)定位耳以及定位銷；依據(jù)手冊(cè)設(shè)計(jì)合適的板厚以及筋條厚度與位置，上模樣選擇M10內(nèi)六角螺栓裝配，具體上模板尺寸與安裝定位詳見上模板的二維圖所示，最終設(shè)計(jì)上模板裝配如圖8.2.4所示。1定位銷，2M8X30L螺釘，3上模樣，4直澆道+橫澆道+內(nèi)澆道，5M8X45L螺釘，6上模底板，7導(dǎo)向銷，86定位銷，9補(bǔ)縮冒口圖8.2.4 上模板三維裝配圖下模板設(shè)計(jì)與上模板設(shè)計(jì)類似，不再論述。砂箱設(shè)計(jì)砂箱內(nèi)框尺寸為

46、300X300，前文選擇上下砂箱高度為100mm，查表9.1-1可知砂箱內(nèi)框平均尺寸500的砂箱高度為120200mm，砂箱厚度選擇12mm。表9.1-1 簡易砂箱箱壁斷面尺寸 (單位：mm)砂箱內(nèi)框平均尺寸（A+B）/2h1bh1h25001202001215101350175015030018221518751100020030028302527301400252822251001150025030030352732253035273230145028322528一般內(nèi)框平均尺寸小于500mm的手工砂箱，砂箱把手可采用圖8.1.1所示把手。圖9.1.1砂箱把手砂箱的定位銷與導(dǎo)向銷依據(jù)手冊(cè)借

47、本尺寸為20和20的定位銷與導(dǎo)向銷，砂箱高度按照標(biāo)準(zhǔn)選取高度為100mm，將鑄型與砂箱裝配關(guān)系用下圖9.1.2合箱圖表示。下砂箱，2下砂型，3定位銷，4定位套，5上砂箱，6上砂型，7澆口杯，8導(dǎo)向位銷，9導(dǎo)向套圖9.1.2合箱芯盒設(shè)計(jì)芯盒是制芯過程中所必須的工藝裝備，本次閥蓋中間的水平芯子采用金屬材質(zhì)的鑄鋁芯盒，因?yàn)樾咀訛閳A柱回轉(zhuǎn)體，設(shè)計(jì)采用對(duì)半開鑄鋁芯盒，根據(jù)芯子尺寸大小，采用25mm厚鑄鋁版設(shè)計(jì)芯盒。定位銷套采用過盈配合式定位銷和定位銷套，具體結(jié)構(gòu)與尺寸如下圖10.1.1、圖10.1.2、表10.1-1、表10.1-2。圖10.1.1 A）I型（螺母緊固式）定位銷 b）II型（過盈配合式）定位銷材料：45鋼；硬度：4550HRC；d與D1同軸度誤差不得大于0.01mm表10.1-1 定位銷結(jié)構(gòu)尺寸 （單位：mm）DD1d1d2DLlL1l2I、II型I型II型I型II型I、II型I型I、II型I、II型I型II型I、II型長銷短銷長銷短銷長銷短銷M16X1.51320655030151316186M16X1.51320706035