連接盤鑄造工藝設(shè)計(jì)

連接盤鑄造工藝設(shè)計(jì),連接,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 端蓋鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄 造 工 藝 卡 卡片編號(hào)207 HT300 共1頁(yè) 第1頁(yè) 產(chǎn)品名稱 連接盤 每臺(tái)件數(shù) 1 澆冒口重 0kg 零件圖號(hào) A3 每型件數(shù) 1 每型金屬液 894.552kgg 零件名稱 連接盤 凈 重 745.42kg 活塊數(shù) 0 材 質(zhì) HT300 毛 重 746kg 芯 盒 數(shù) 1 準(zhǔn) 備 　砂　　　 箱 砂芯數(shù)量 1個(gè) 上箱 1800mm*1500mm*600mm 1#芯盒 1200mm*1500mm*350mm 下箱 1800mm*1500mm*600mm 2#芯盒 0 3#芯盒 0 備 砂 型 砂 呋喃樹脂自硬砂 芯 砂 呋喃樹脂自硬砂 涂料 醇基涂料粉 造 芯 設(shè) 備 機(jī)器 硬化方法 CO2 造 型 設(shè) 備 震動(dòng)落砂機(jī) 硬化方法 自硬 易割冒口數(shù) 0 直澆道尺寸 Φ57 橫澆道尺寸 38*50*50 內(nèi)澆道尺寸 56*18*60 直澆道數(shù)量 1 橫澆道數(shù)量 1 內(nèi)澆道數(shù)量 2 合 箱 合箱至澆注時(shí)間 ≤ 24h 澆注溫度 1380℃ 開箱時(shí)間 24h 工藝要求要求及操作要點(diǎn)： 1. 鑄造收縮率為0.8%； 2. 未注拔模斜度均為2°； 3. 上下面加工余量3.5mm； 4. 上下箱芯頭四周均向內(nèi)斜5.8mm； 5. 鑄件中間澆注。 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University學(xué)生姓名：袁華學(xué)生姓名：袁華學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：17080140207指導(dǎo)教師：孫建波指導(dǎo)教師：孫建波底座砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)底座砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)20202020秋材料成型及控制工程專業(yè)秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝設(shè)計(jì)答辯鑄造工藝設(shè)計(jì)答辯目錄目錄佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 底座鑄造工藝分析底座鑄造工藝分析3 3 前言前言1 1 鑄造工藝的設(shè)計(jì)與底座零件分析鑄造工藝的設(shè)計(jì)與底座零件分析 2 2 底座鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì)底座鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 4 4 砂芯設(shè)計(jì)砂芯設(shè)計(jì)5 5 結(jié)論結(jié)論 8 8 澆鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 6 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7 7 1 1 前言前言佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用液態(tài)金屬進(jìn)行成型的新技術(shù)、新方法在不斷的涌現(xiàn)，如3D打印技術(shù)、沖壓成型等，但傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)仍在工業(yè)生產(chǎn)中起到不可或缺的作用。本次設(shè)計(jì)中存在著眾多的鑄造生產(chǎn)問(wèn)題，如鑄件澆鑄溫度的確定、分型面的選取問(wèn)題、砂芯的設(shè)計(jì)問(wèn)題、冒口的設(shè)計(jì)問(wèn)題、確定鑄件的精度，起模，合箱問(wèn)題，解決鑄件應(yīng)力集中問(wèn)題。2 2 鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.1工藝方案設(shè)計(jì)流程（1）造型方法與鑄型種類的選擇。課程設(shè)計(jì)一般規(guī)定采用機(jī)器制造，根據(jù)鑄件要求，選用適當(dāng)?shù)脑煨蜋C(jī)。鑄造種類則根據(jù)工藝需要選用濕型、干型、自硬型等。（2）砂芯種類與制芯方法的選擇。根據(jù)工藝需要，選擇粘土砂芯，并選擇適當(dāng)?shù)闹菩緳C(jī)。（3）確定澆注位置與鑄型分型面（包括模樣的分模面）。澆注位置和分型面要結(jié)合起來(lái)考慮；確定澆注位置時(shí)要考慮凝固順序。鑄造工藝方案至少要有兩個(gè)以上對(duì)比。（4）確定鑄件的機(jī)械加工余量，表示出鑄出孔和槽和非鑄出孔和槽。（5）選取拔模斜度（拔模斜度應(yīng)用角度表示）。（6）選取鑄造收縮率。（7）設(shè)計(jì)計(jì)算澆注系統(tǒng)，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)主要是確定它的型式與金屬液引入型腔的位置和最小控流斷面的計(jì)算等。（8）砂芯工藝設(shè)計(jì)。（9）初步進(jìn)行模板板面布置和估算砂箱尺寸。模板與砂箱尺寸必須與造型機(jī)型號(hào)規(guī)格相適應(yīng)。2 2 鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.2底座零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)零件名稱：底座材質(zhì)：HT300零件形狀：如圖所示：底座零件機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：零件連接盤輪廓尺寸：底部法蘭直徑860mm，高為100mm，頂部法蘭直徑為660mm，高為70mm，中間圓柱孔直徑分別為600mm，140mm，高對(duì)應(yīng)為240mm，140mm。底座零件體積為0.104m3；鑄件材質(zhì)為灰鑄鐵，密度為7200kg/m3，計(jì)算得底座零件的質(zhì)量為745.46kg。該鑄件屬于大中型鑄件。底座零件圖2 2 鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.3底座零件的工藝要求灰鑄鐵符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T1348-2009，必須保證機(jī)械性能；凡有加工符號(hào)的表面留有加工余量；鑄件不得有砂眼、氣孔、裂紋等缺陷；未注鑄造圓角為R3-R5；鑄造公差等級(jí)為ISO8602，CT12級(jí)；去毛刺，銳邊銳角倒鈍。2.4鑄件的合理厚度 為保證金屬液充型能力，在設(shè)計(jì)鑄件壁厚時(shí)，要考慮金屬液的流動(dòng)性和鑄件的輪廓尺寸。鑄造合金鑄件平均輪廓尺寸/mm2004004008008001250鑄鐵灰鑄鐵58610712球墨鑄鐵6108121014可鍛鑄鐵46583 3 底座鑄造工藝分析底座鑄造工藝分析 3.1 澆注位置的確定澆鑄位置的確定應(yīng)該遵從以下幾個(gè)原則：1.鑄件的重要部位或主要的加工面、耐磨面、受力面等應(yīng)位于下部或呈直立狀態(tài)。2.鑄件的大平面應(yīng)朝下。3.保證鑄件的充型能力。4.要有利于鑄件的補(bǔ)縮。5.避免使用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯。6.盡量保證合箱的位置、澆鑄位置和鑄件冷卻位置一致。方案a存在氣性差、去渣能力弱、而且無(wú)法保證其表面質(zhì)量的問(wèn)題。方案b由于鑄件厚大，金屬液上升速度較慢在澆注時(shí)容易造成鑄件的冷隔。方案c兼顧了方案a和方案b的優(yōu)點(diǎn)。所以綜合以上判據(jù)選用方案c的澆鑄位置。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)3 3 底座鑄造工藝分析底座鑄造工藝分析 3.1分型面的確定分型面的選取原則：1）盡可能的使鑄件全部或大部分處于同一半型中。2）分型面的數(shù)目盡可能的少。3）盡量選用平面作為分型面。4）避免砂箱過(guò)高。5）便于下芯6）注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量。通過(guò)以上原則分型面的選取方案有以下兩種：方案a的分型面選取有利于沖型，但模樣取放困難需要設(shè)計(jì)活塊，加大了造型的難度。方案b需要放置砂芯但能夠保證鑄件加工面的質(zhì)量。綜上考慮選擇方案b作為分型面的選取方案。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)4.1加工余量的確定為了保障零件加工面尺寸和精度，在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，將加工表面上留出的、準(zhǔn)備切去的金屬層厚度稱為機(jī)械加工余量。加工余量過(guò)大，浪費(fèi)金屬和機(jī)械加工工時(shí)，增加鑄件和零件成本；過(guò)小則不能完全除去鑄件的表面缺陷，甚至露出鑄件表皮，達(dá)不到零件要求。據(jù)此查表得圖所需加工余量如圖表所示：4.2起模斜度 起模斜度可以采取增加鑄件壁厚、增減鑄件壁厚、減少鑄件壁厚的方式來(lái)形成。在鑄件上添加起模斜度時(shí)，起模斜度應(yīng)小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的起模斜度值，以防止零件在裝配或工作中與其他零件相妨礙，起模斜度面如圖所示。4 4 底座鑄造工藝參數(shù)確定底座鑄造工藝參數(shù)確定12各面機(jī)械加工余量等級(jí)3.53.5各面編號(hào)12起模斜度020020各面機(jī)械加工余量各面起模斜度5 砂砂芯設(shè)計(jì)芯設(shè)計(jì)5.1砂芯的形狀 砂芯在鑄件澆鑄過(guò)程中不僅需要一定的強(qiáng)度和剛度還需要良好的透氣性。據(jù)此砂芯的設(shè)置在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要滿足以下原則：1.盡量減少砂芯的數(shù)量；2.復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計(jì)；3.選擇合適的砂芯形狀，便于填砂、舂砂、安放芯骨和采取排氣措施；4.砂芯的分盒面應(yīng)盡量與型砂的分型面一致，便于下芯和合型；5.被分開的砂芯每段要有良好的固定條件；據(jù)以上原則及鑄件結(jié)構(gòu)的分析可知本次鑄件的砂芯需要3個(gè)，但由于砂芯較厚且兩端體型相差較大所以砂芯需要加芯骨以保障砂芯的強(qiáng)度。如圖1所示為砂芯的位置，圖2為砂芯的形狀。圖1 砂芯形成位置 圖2 砂芯的形狀5 砂芯設(shè)計(jì)砂芯設(shè)計(jì)5.2芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸 芯頭是指伸長(zhǎng)出鑄件以外不與金屬液，起到定位、支撐及排氣作用，即在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的是如何保證砂芯的準(zhǔn)確位置，是否能夠承受砂芯自身質(zhì)量及液態(tài)金屬等外部的作用力，芯頭按照所處的位置可以分為垂直芯頭和水平芯頭。而圖設(shè)計(jì)的砂芯皆為水平砂芯。為了在保證滿足芯頭要求的同時(shí)，水平芯頭的長(zhǎng)度應(yīng)盡量小。過(guò)長(zhǎng)的芯頭會(huì)增大砂箱尺寸及增加型、芯砂用量。水平芯頭的長(zhǎng)度可根據(jù)砂芯的長(zhǎng)度、直徑或斷面平均寬度及鑄型種類來(lái)決定。根據(jù)表可以選出芯頭的尺寸為：1號(hào)砂芯芯頭長(zhǎng)度90110mm，選擇100mm，芯頭間隙為2.5mm，下芯頭斜度選為5，上芯頭斜度選擇8；2號(hào)砂芯芯頭長(zhǎng)度80100mm，選擇90mm，芯頭間隙為1.5mm，下芯頭斜度選為3.0，上芯頭選為4.0。水平芯頭示意圖6 澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 澆鑄系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道，通常由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等單元組成。正確的設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)使金屬液平穩(wěn)而又合理的充滿型腔，對(duì)保障鑄件質(zhì)量有很重要的作用。因此澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下幾條原則：1.引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)地充滿型腔，避免由于湍流過(guò)度強(qiáng)烈而造成夾卷空氣、產(chǎn)生金屬氧化物夾雜和沖刷分流塞。2.充型過(guò)程中流動(dòng)的方向和速度可以控制，保證對(duì)鋼軌截面的沖刷均勻、砂型輪廓清晰、完整。3.在合適的時(shí)間內(nèi)充滿型腔，避免形成夾砂、冷隔、皺皮等缺陷。4.調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強(qiáng)化鑄件補(bǔ)縮、防止鑄件變形、裂紋等缺陷。5.具有擋渣、溢渣能力，凈化金屬液。6.澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠，減少金屬液消耗，便于推瘤。6.2澆注系統(tǒng)類型的選擇 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(shí)對(duì)液態(tài)金屬充型方式、鑄型溫度分布鑄件質(zhì)量影響很大。澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，可分為頂注式澆注系統(tǒng)、底注式澆注系統(tǒng)、中間注入式澆注系統(tǒng)和階梯式澆注系統(tǒng)。6 澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.2澆注系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算底座零件的重量為745.46kg。這里首先需要計(jì)算阻流截?cái)嗝娣e：由于該鑄件體積和重量過(guò)大，據(jù)鑄造工藝手冊(cè)查得（式1）求得鑄件澆注系統(tǒng)最小截面積：該澆注系統(tǒng)采用2個(gè)內(nèi)澆道對(duì)稱布置，此澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)。取Agmin=10.15cm2，可采用2個(gè)內(nèi)澆道，一個(gè)橫澆道，各組元截面積之比A直：A橫：A內(nèi)=1.15:1.1:1，所以可得到橫澆道面積為21.91cm2，直澆道面積為22.18cm2。單個(gè)內(nèi)澆道面積為9.64cm2。澆注系統(tǒng)截面圖7 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7.1模樣及模板模樣及模板 模樣用來(lái)形成鑄型的型腔、芯頭座等結(jié)構(gòu)，直接影響鑄件的形狀、尺寸精度和表面粗糙度。所以必須重視對(duì)模樣的設(shè)計(jì)，對(duì)模樣要求應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、尺寸精度和表面粗糙度，同時(shí)模樣應(yīng)滿足制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉等要求。模樣在分型面處分為上模和下模。模樣之間的連接要牢靠，模樣在模板上的定位必須準(zhǔn)確，以免造成分型面處的錯(cuò)型。砂型制造流程考慮到鑄件的技術(shù)要求（上下型錯(cuò)模不得大于1mm）和樹脂砂工藝的特點(diǎn)（連續(xù)放砂的要求），采用型板，上型板及上砂型的三維圖如圖7.1所示，下模板及下砂型如圖7.2所示。型板尺寸：長(zhǎng)600mm，寬為400mm，型板上設(shè)計(jì)定位孔，安裝定位銷。7 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7.2芯盒芯盒是制芯工藝必要的工藝裝備，芯盒設(shè)計(jì)與制造直接關(guān)系到鑄件質(zhì)量，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度非常重要。且遵循以下原則：（1）在設(shè)計(jì)芯盒結(jié)構(gòu)時(shí)需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進(jìn)行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強(qiáng)度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點(diǎn)，從而保證設(shè)計(jì)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(jì)的砂芯形狀和尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；（4）在確保砂芯設(shè)計(jì)合理的情況下，可以通過(guò)減小芯盒尺寸等因素來(lái)降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動(dòng)強(qiáng)度；（5）設(shè)計(jì)的芯盒需要方便操作，在其制作過(guò)程盡量可以簡(jiǎn)單，降低生產(chǎn)成本；本鑄件用樹脂砂砂造型造芯，采用機(jī)器制芯，芯盒結(jié)構(gòu)如下圖所示：7 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7.3 砂箱的設(shè)計(jì) 砂箱的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：選擇類型和材質(zhì)，確定砂箱尺寸，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定位及緊固等。根據(jù)鑄件的大小、吃砂量、以及壓頭和造型機(jī)的選擇確定砂箱的內(nèi)部尺寸，確定具體尺寸。本鑄件采用整鑄式砂箱，選擇HT200為砂箱材料，砂箱造型為手工造型用砂箱。根據(jù)砂箱內(nèi)框尺寸選擇箱壁壁厚為t=15mm。砂箱四角容易損壞，設(shè)計(jì)砂箱時(shí)應(yīng)給出合理的轉(zhuǎn)角尺寸，砂箱過(guò)渡圓角R=10 mm。除砂箱本體外，還需要設(shè)計(jì)箱帶、排氣孔和吊運(yùn)裝置等。為了澆注時(shí)排出鑄型內(nèi)的氣體，要在砂箱壁上開設(shè)排氣孔。8 結(jié)論結(jié)論本次對(duì)連接盤的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，我去圖書館借閱了許多相關(guān)書籍，仔細(xì)研究所做課題的設(shè)計(jì)過(guò)程和注意事項(xiàng)。通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)我對(duì)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，在設(shè)計(jì)連接盤時(shí)遇到的不懂的問(wèn)題及時(shí)的查詢相關(guān)的案例和詢問(wèn)使我在單獨(dú)設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題上的到了很大的提升并且能夠自主獨(dú)立的解決問(wèn)題。我選用砂型鑄造是因?yàn)榇髓T件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單生產(chǎn)數(shù)量少且精度要求不高，屬于大中型零件。分型面的選擇非常合適，選在零件的中間，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入完全封閉式澆注系統(tǒng)，其具有阻渣性能好，不易吸氣，內(nèi)澆道易清理，金屬消耗少，不易氧化，金屬澆注平穩(wěn)且不噴射等優(yōu)點(diǎn)。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目連接盤鑄造工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院年 級(jí)專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書I目目 錄錄1 1 前言前言 .1 11.1 本設(shè)計(jì)研究的目的與意義.11.2 鑄造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀.11.3 本領(lǐng)域存在的問(wèn)題.21.4 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題.22 鑄造工藝方案的設(shè)計(jì)流程與底座零件分析鑄造工藝方案的設(shè)計(jì)流程與底座零件分析 .32.1 鑄造工藝方案設(shè)計(jì)流程.32.2 底座零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).32.3 底座零件的工藝要求.42.4 鑄件的合理厚度.53 零件的鑄造工藝性分析零件的鑄造工藝性分析 .73.1 澆注位置的確定.73.2 分型面的確定 .84 鑄造工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)鑄造工藝參數(shù)的設(shè)計(jì) .104.1 加工余量的確定.104.2 起模斜度 .114.3 鑄造收縮率 .124.4 分型負(fù)數(shù) .124.5 最小鑄出孔和槽 .135 砂芯的設(shè)計(jì)砂芯的設(shè)計(jì) .145.1 砂芯的形狀 .145.2 芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸 .156 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .186.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.186.2 澆注系統(tǒng)類型的選擇.186.3 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu).196.4 澆鑄系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算.197 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì) .247.1 模樣及模板 .247.2 芯盒 .25鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書II8 8 結(jié)結(jié) 論論 .28致致 謝謝 .29參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) .30鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書11 1 前前言言1.1 本設(shè)計(jì)研究的目的與意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用液態(tài)金屬進(jìn)行成型的新技術(shù)、新方法在不斷的涌現(xiàn)，如3D 打印技術(shù)、沖壓成型等，但傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)仍在工業(yè)生產(chǎn)中起到不可或缺的作用。就我國(guó)應(yīng)用金屬液成型技術(shù)而言，自商代中期到產(chǎn)業(yè)革命以前都處于世界領(lǐng)先水平，對(duì)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)生活有著重大的影響。本次鑄造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)作為鑄造專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，是對(duì)鑄造專業(yè)的學(xué)生工藝?yán)碚摷皩I(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的檢驗(yàn)。了解和掌握鑄件的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)過(guò)程；根據(jù)鑄造零件結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、批量、生產(chǎn)條件等因素，確定鑄造工藝方案及工藝參數(shù)、繪制鑄造工藝圖、工藝卡等技術(shù)文件，最終用于指導(dǎo)鑄件生產(chǎn)操作。通過(guò)本次鑄造工藝設(shè)計(jì)，了解鑄造工藝設(shè)計(jì)中各部分的設(shè)計(jì)原則和要求。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)計(jì)鑄造出合格的且鑄件的外觀尺寸符合要求，沒(méi)有內(nèi)部組織、力學(xué)性能和殘余應(yīng)力等缺陷，符合實(shí)際生產(chǎn)的需要，并全面的了解和掌握鑄造工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程和一般方法，做到對(duì)鑄件缺陷及相應(yīng)防治方法的全面了解及應(yīng)用。1.2 鑄造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀鑄造工藝是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一，因此鑄造業(yè)的發(fā)展標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)實(shí)力。有資料表明，我國(guó)鑄造生產(chǎn)中。材料和能源的投人之比可占到產(chǎn)值的 55到70。我國(guó)目前已經(jīng)成為世界鑄造機(jī)械大國(guó)之一，在鑄造機(jī)械制造行業(yè)近年來(lái)取得了很大的成績(jī)。我國(guó)是鑄造大國(guó)，在十五期間，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展我國(guó)鑄件年產(chǎn)量一直居世界鑄件生產(chǎn)大國(guó)榜首，但在鑄造業(yè)“高精尖”技術(shù)方面仍與世界先進(jìn)水平存在一定的差距。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書21.3 本領(lǐng)域存在的問(wèn)題砂型鑄造作為眾多鑄造方法之一在生產(chǎn)中有著其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)但同樣的也存在著眾多的問(wèn)題，例如對(duì)型砂粒度大小的選擇，過(guò)大容易造成鑄件出現(xiàn)夾砂問(wèn)題，粒度過(guò)小又會(huì)導(dǎo)致透氣性差產(chǎn)生氣孔缺陷；對(duì)澆鑄溫度的控制問(wèn)題，澆鑄溫度過(guò)高會(huì)出現(xiàn)粘砂，溫度過(guò)低又存在澆不足的風(fēng)險(xiǎn)；除此之外還存在著砂芯的放置問(wèn)題，這影響著鑄件尺寸的精確性。以上所提及的問(wèn)題僅是鑄造生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的部分問(wèn)題除此之外還存在著眾多的鑄造生產(chǎn)問(wèn)題等待實(shí)踐解決。1.4 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題本次設(shè)計(jì)中存在著眾多的鑄造生產(chǎn)問(wèn)題，如鑄件澆鑄溫度的確定、分型面的選取問(wèn)題、砂芯的設(shè)計(jì)問(wèn)題、冒口的設(shè)計(jì)問(wèn)題、確定鑄件的精度，起模，合箱問(wèn)題，解決鑄件應(yīng)力集中問(wèn)題。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書32 鑄造工藝方案的設(shè)計(jì)流程與連接盤零件分析鑄造工藝方案的設(shè)計(jì)流程與連接盤零件分析2.1 鑄造工藝方案設(shè)計(jì)流程鑄造工藝方案設(shè)計(jì)流程與設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：（1）造型方法與鑄型種類的選擇。課程設(shè)計(jì)一般規(guī)定采用機(jī)器制造，根據(jù)鑄件要求，選用適當(dāng)?shù)脑煨蜋C(jī)。鑄造種類則根據(jù)工藝需要選用濕型、干型、自硬型等。（2）砂芯種類與制芯方法的選擇。根據(jù)工藝需要，選擇粘土砂芯，并選擇適當(dāng)?shù)闹菩緳C(jī)。（3）確定澆注位置與鑄型分型面（包括模樣的分模面）。澆注位置和分型面要結(jié)合起來(lái)考慮；確定澆注位置時(shí)要考慮凝固順序。鑄造工藝方案至少要有兩個(gè)以上對(duì)比。（4）確定鑄件的機(jī)械加工余量，表示出鑄出孔和槽和非鑄出孔和槽。（5）選取拔模斜度（拔模斜度應(yīng)用角度表示）。（6）選取鑄造收縮率。（7）設(shè)計(jì)計(jì)算澆注系統(tǒng)，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)主要是確定它的型式與金屬液引入型腔的位置和最小控流斷面的計(jì)算等。（8）砂芯工藝設(shè)計(jì)。（9）初步進(jìn)行模板板面布置和估算砂箱尺寸。模板與砂箱尺寸必須與造型機(jī)型號(hào)規(guī)格相適應(yīng)。2.2 底座零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)零件名稱：底座材質(zhì)：HT300零件形狀：如圖 2.1 和圖 2.2 所示：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書4 圖 2.1 底座三維 圖 2.2 底座零件圖底座零件機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：零件連接盤輪廓尺寸：底部法蘭直徑 860mm，高為 100mm，頂部法蘭直徑為 660mm，高為 70mm，中間圓柱孔直徑分別為 600mm，140mm，高對(duì)應(yīng)為 240mm，140mm。底座零件體積為 0.104m3；鑄件材質(zhì)為灰鑄鐵，密度為 7200kg/m3，計(jì)算得底座零件的質(zhì)量為 745.46kg。該鑄件屬于大中型鑄件。2.3 底座零件的工藝要求灰鑄鐵符合標(biāo)準(zhǔn) GB/T1348-2009，必須保證機(jī)械性能；凡有加工符號(hào)的表面留有加工余量；鑄件不得有砂眼、氣孔、裂紋等缺陷；未注鑄造圓角為 R3-R5；鑄造公差等級(jí)為 ISO8602，CT12 級(jí)；去毛刺，銳邊銳角倒鈍。圖 2.3 底座零件圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書52.4 鑄件的合理厚度為保證金屬液充型能力，在設(shè)計(jì)鑄件壁厚時(shí)，要考慮金屬液的流動(dòng)性和鑄件的輪廓尺寸。在一定的鑄造條件下，鑄造合金夜充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄件的最小壁厚。為了避免鑄件產(chǎn)生澆不到和冷隔等缺陷，應(yīng)使鑄件的設(shè)計(jì)壁厚不小于最小壁厚。對(duì)于砂型鑄造灰鑄鐵件鑄造，其最小壁厚可參照資料表 2.1。表 2.1 砂型鑄造最小允許壁厚鑄造合金鑄件平均輪廓尺寸/mm2004004008008001250鑄鐵灰鑄鐵58610712球墨鑄鐵6108121014可鍛鑄鐵4658底座的平均輪廓尺寸在 800600mm 之間，據(jù)表 2.1 可以看出本次設(shè)計(jì)所選用的做小壁厚為 70mm 滿足設(shè)計(jì)的要求。本鑄件采用自硬砂進(jìn)行鑄造。另由于采用單件生產(chǎn)，且砂芯較大設(shè)計(jì)使用機(jī)器進(jìn)行造型、造芯。而自硬砂的采用是因?yàn)楸捐T件砂芯體積較大，自硬砂具有強(qiáng)度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，且多用于大中型的鑄鐵件和鑄鋼件。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書63 零件的鑄造工藝性分析零件的鑄造工藝性分析零件的鑄造工藝分析包括零件的臨界壁厚，起模斜度，分型面的設(shè)置等進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，保證零件的正常生產(chǎn)。3.1 澆注位置的確定鑄件的澆鑄位置是指澆鑄時(shí)鑄件在鑄型內(nèi)所處的位置和狀態(tài)。它關(guān)系到鑄件的冶金質(zhì)量、鑄件的尺寸精度及造型工藝的難易程度，因此在確定工藝方案時(shí)需要選擇合適的澆鑄位置。因此澆鑄位置的確定應(yīng)該遵從以下幾個(gè)原則：（1）鑄件的重要部位或主要的加工面、耐磨面、受力面等應(yīng)位于下部或呈直立狀態(tài)。（2）鑄件的大平面應(yīng)朝下。（3）保證鑄件的充型能力。（4）要有利于鑄件的補(bǔ)縮。（5）避免使用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯。（6）盡量保證合箱的位置、澆鑄位置和鑄件冷卻位置一致。 a b c 圖 3.1 澆鑄位置上上下上下下鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書7如圖 3.1 所示有四種澆鑄位置的放置方案。方案 a 存在氣性差、去渣能力弱、而且無(wú)法保證其表面質(zhì)量的問(wèn)題。方案 b 由于鑄件厚大，金屬液上升速度較慢在澆注時(shí)容易造成鑄件的冷隔。方案 c 兼顧了方案 a 和方案 b 的優(yōu)點(diǎn)。所以綜合以上判據(jù)選用方案 c 的澆鑄位置。3.2 分型面的確定分型面是兩半鑄型相互接觸的表面。通常在確定好澆鑄位置后再選擇分型面，一個(gè)好的鑄造工藝方案需要合理的結(jié)合澆鑄位置再選擇分型面，才能做到簡(jiǎn)化生產(chǎn)并易于保證鑄件質(zhì)量。以下是分型面的選取原則：1）盡可能的使鑄件全部或大部分處于同一半型中。2）分型面的數(shù)目盡可能的少。3）盡量選用平面作為分型面。4）避免砂箱過(guò)高。5）便于下芯6）注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量。通過(guò)以上原則分型面的選取方案有以下幾種： a b圖 3.2 分型面設(shè)置方案據(jù)圖 3.2 可知分型面的選取有兩種方案。方案 a 的分型面選取有利于沖型，但模樣取放困難需要設(shè)計(jì)活塊，加大了造型的難度。方案 b 需要放置砂芯但能夠保證鑄件加工面的質(zhì)量。綜上考慮選擇方案 b 作為分型面的選取方案。上下上下鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書84 4 鑄造工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)鑄造工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)4.1 加工余量的確定為了保障零件加工面尺寸和精度，在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，將加工表面上留出的、準(zhǔn)備切去的金屬層厚度稱為機(jī)械加工余量。加工余量過(guò)大，浪費(fèi)金屬和機(jī)械加工工時(shí)，增加鑄件和零件成本；過(guò)小則不能完全除去鑄件的表面缺陷，甚至露出鑄件表皮，達(dá)不到零件要求。據(jù)此查表 4.1 和表 4.2 得圖 4.1 和圖 4.2 所需加工的個(gè)表面的機(jī)械加工余量，以表 4.3 所示。 圖 4.1 各機(jī)械加工余量面 圖 4.2 零件圖表 4.1 毛坯鑄件典型的機(jī)械加工余量等級(jí)（GB/T6414-1999）表 4.2 要求的鑄件加工余量（GB/T6414-1999）最大尺寸要求的鑄件加工余量等級(jí)EFG400.40.50.540630.40.50.7631000.711.463010002.53.55方法要求的機(jī)械加工余量等級(jí)鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金砂型手工造型GKFHFHFHFH砂型機(jī)械造型或殼型EHEGEGEGEG12鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書9表 4.3 各面機(jī)械加工余量4.2 起模斜度為論了方便起模樣或取出砂芯，模樣、芯盒的出模方向留有一定的斜度，一免損壞砂芯或砂型。起模斜度可以采取增加鑄件壁厚、增減鑄件壁厚、減少鑄件壁厚的方式來(lái)形成。在鑄件上添加起模斜度時(shí)，起模斜度應(yīng)小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的起模斜度值，以防止零件在裝配或工作中與其他零件相妨礙，起模斜度面如圖 4.3 和圖 4.4 所示。 圖 4.3 需要起模斜度的面 圖 4.4 底座零件圖本次設(shè)計(jì)采用金屬模樣造型腔，金屬模樣的起模斜度與測(cè)量面高度有關(guān)，不同高度的測(cè)量面應(yīng)具有的起模斜度如下表 4.4：表 4.4 金屬模樣起模斜度起模斜度測(cè)量高度 h/mm金屬或塑料模a/mm103000.6 2504000303.64006300254.663010000205.8根據(jù)表 4.4 中的數(shù)據(jù)選擇不同的面的起模斜度，各面起模斜度如下表 4.5。表 4.5 各面起模斜度各面編號(hào)12起模斜度02002012各面機(jī)械加工余量等級(jí)3.53.512鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書104.3 鑄造收縮率金屬在凝固過(guò)和程中有液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮，其中液態(tài)收縮和凝固收縮的結(jié)果會(huì)使鑄件最后凝固的部位產(chǎn)生縮孔、縮松，為消除縮孔、縮松，獲取組織致密的鑄件，采取工藝措施進(jìn)行補(bǔ)縮。根據(jù)該該零件的結(jié)構(gòu)，金屬液在凝固冷卻過(guò)程中的收縮介于“自由收縮”與“受阻收縮”之間，因此按照材料鑄造手冊(cè)中“鑄造收縮率”的設(shè)計(jì)依據(jù)（表 4.6）選擇該鑄件的鑄造收縮率為 0.8%。表 4.6 各類鑄鐵件的鑄造收縮率鑄件的種類收縮率阻礙收縮自收收縮中小型鑄件0.10.80.91.1大中型鑄件0.70.90.81.0灰鑄鐵特大型鑄件0.60.80.70.9長(zhǎng)度方向0.70.90.81.0灰鑄鐵特殊的圓筒形鑄件直徑方向0.50.60.84.4 分型負(fù)數(shù)干砂型、表面烘干型以及尺寸較大的濕砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接觸面很不嚴(yán)。為了防止?jié)沧r(shí)跑火，合箱前需要在分型面之間墊以石棉繩、泥條等，這樣在分型面處明顯增加了鑄件的尺寸。為了保證鑄件尺寸精確，在擬定工藝時(shí)為抵掉鑄件增加的尺寸而在模樣上減去相應(yīng)的尺寸稱為分型負(fù)數(shù)。而本次設(shè)計(jì)零件采用樹脂砂造型，由于樹脂砂本身強(qiáng)度高精度保持好且可修性差故不予考慮分型負(fù)數(shù)。4.5 最小鑄出孔和槽機(jī)械零件上的孔、槽和臺(tái)階一般盡可能的鑄造出來(lái)，這樣既可以節(jié)約金屬還可以減鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書11少機(jī)械加工的工作量、降低成本，又可使鑄件的壁厚比較均勻，減少形成縮孔、縮松等鑄造缺陷的傾向，提高鑄件的質(zhì)量。在有些特殊要求的孔，如彎曲孔和異形孔，無(wú)法進(jìn)行機(jī)械加工，則一定要鑄出。但有些情況下孔和槽有不宜鑄出。所以根據(jù)表 4.7 可知本鑄件槽不需要機(jī)械加工。表 4-7 鑄件最小鑄處孔尺寸 （單位：mm）鑄件厚度200灰鑄鐵303540另行規(guī)定應(yīng)鑄出的最小孔徑球墨鑄鐵354045另行規(guī)定鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書125 砂芯的設(shè)計(jì)砂芯的設(shè)計(jì)砂芯用于形成鑄件內(nèi)腔、形成孔以及不易起模的外部輪廓部分，也可以在鑄型局部需要特殊性能時(shí)用作砂型的局部。鑄型工藝對(duì)砂芯的基本原則是：砂芯的形狀尺寸和在砂型中的位置符合逐漸的要求；要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠抵抗高溫金屬液體的沖擊和靜壓力；排氣順暢，能將在沖型及凝固過(guò)程中產(chǎn)生的氣體順利排出；有較好的退讓性，對(duì)鑄件的收縮不會(huì)產(chǎn)生阻礙作用；清砂能力好。砂芯的設(shè)計(jì)包括：砂芯分塊，下芯順序，砂芯的個(gè)數(shù)，芯頭的結(jié)構(gòu)等。本鑄件采用樹脂砂砂制芯。5.1 砂芯的形狀砂芯在鑄件澆鑄過(guò)程中不僅需要一定的強(qiáng)度和剛度還需要良好的透氣性。據(jù)此砂芯的設(shè)置在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要滿足以下原則：（1）盡量減少砂芯的數(shù)量；（2）復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計(jì)；（3）選擇合適的砂芯形狀，便于填砂、舂砂、安放芯骨和采取排氣措施；（4）砂芯的分盒面應(yīng)盡量與型砂的分型面一致，便于下芯和合型；（5）被分開的砂芯每段要有良好的固定條件；據(jù)以上原則及鑄件結(jié)構(gòu)的分析可知本次鑄件的砂芯需要 3 個(gè)，但由于砂芯較厚且兩端體型相差較大所以砂芯需要加芯骨以保障砂芯的強(qiáng)度。如圖 5.1 所示為砂芯的位置，圖5.2 為砂芯的形狀。 圖 5.1 砂芯形成位置 圖 5.2 砂芯的形狀1鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書135.2 芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸芯頭是指伸長(zhǎng)出鑄件以外不與金屬液，起到定位、支撐及排氣作用，即在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的是如何保證砂芯的準(zhǔn)確位置，是否能夠承受砂芯自身質(zhì)量及液態(tài)金屬等外部的作用力，芯頭按照所處的位置可以分為垂直芯頭和水平芯頭。而圖 5.3 設(shè)計(jì)的砂芯皆為水平砂芯。圖 5.3 水平芯頭示意圖為了在保證滿足芯頭要求的同時(shí)，水平芯頭的長(zhǎng)度應(yīng)盡量小。過(guò)長(zhǎng)的芯頭會(huì)增大砂箱尺寸及增加型、芯砂用量。水平芯頭的長(zhǎng)度可根據(jù)砂芯的長(zhǎng)度、直徑或斷面平均寬度及鑄型種類來(lái)決定。水平芯頭的長(zhǎng)度，斜度與間隙見(jiàn)表 5.1 和表 5.2。表 5.1 水平芯頭的長(zhǎng)度 LD 或(A+B)/21011502013004015005017001003040507010120045556080801002014005070709090110表 5.2 水平芯頭的斜度 和間隙D 或(A+B)/2101150201300401500501700S11.01.52.02.0S21.52.03.03.0濕型S32.03.04.04.0S11.51.52.52.5S23.03.04.05.0干型S34.04.06.08.0鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書14根據(jù)表 5.1、5.2 可以選出芯頭的尺寸為：1 號(hào)砂芯芯頭長(zhǎng)度 90110mm，選擇 100mm，芯頭間隙為 2.5mm，下芯頭斜度選為 5，上芯頭斜度選擇 8；2 號(hào)砂芯芯頭長(zhǎng)度 80100mm，選擇 90mm，芯頭間隙為 1.5mm，下芯頭斜度選為 3.0，上芯頭選為 4.0。在鑄件生產(chǎn)過(guò)程中，為了快速下芯、合箱及保證鑄件的質(zhì)量，在芯頭的模樣上做出壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽。壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽的示意圖如圖 5.4 所示：圖 5.4 壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽的示意圖壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽的尺寸依據(jù)表 5.4 可得：表 5.4 壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽的尺寸水平芯頭芯頭編號(hào)12a2b40c5r5本鑄件砂芯的排氣孔設(shè)置主要是將金屬液在澆注過(guò)程中產(chǎn)生的一些粘結(jié)劑等有機(jī)物在氧化燃燒的氣體排出到型腔之外，這樣避免在鑄件內(nèi)產(chǎn)生氣孔。因此，在砂型與砂芯的設(shè)計(jì)時(shí)考慮直接設(shè)置排氣孔，這樣在下芯與合箱的過(guò)程中，在分型面上設(shè)置排氣槽。本設(shè)計(jì)中，在砂芯芯頭部位以及厚大部位設(shè)置排氣孔，在砂芯與砂芯的搭接處設(shè)連接孔，以使砂芯排氣順暢。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書156 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求澆鑄系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道，通常由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等單元組成。正確的設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)使金屬液平穩(wěn)而又合理的充滿型腔，對(duì)保障鑄件質(zhì)量有很重要的作用。因此澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下幾條原則：（1）引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)地充滿型腔，避免由于湍流過(guò)度強(qiáng)烈而造成夾卷空氣、產(chǎn)生金屬氧化物夾雜和沖刷分流塞。（2）充型過(guò)程中流動(dòng)的方向和速度可以控制，保證對(duì)鋼軌截面的沖刷均勻、砂型輪廓清晰、完整。（3）在合適的時(shí)間內(nèi)充滿型腔，避免形成夾砂、冷隔、皺皮等缺陷。（4）調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強(qiáng)化鑄件補(bǔ)縮、防止鑄件變形、裂紋等缺陷。（5）具有擋渣、溢渣能力，凈化金屬液。（6）澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠，減少金屬液消耗，便于推瘤。6.2 澆注系統(tǒng)類型的選擇澆注系統(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(shí)對(duì)液態(tài)金屬充型方式、鑄型溫度分布鑄件質(zhì)量影響很大。澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，可分為頂注式澆注系統(tǒng)、底注式澆注系統(tǒng)、中間注入式澆注系統(tǒng)和階梯式澆注系統(tǒng)。對(duì)于中小鑄件多采用將內(nèi)澆口開設(shè)在鑄型的分型面處,可以采用頂注式、底注式和中間注入式的澆注系統(tǒng),對(duì)于大型鑄件可以采用階梯式澆注系統(tǒng)。頂注式澆注系統(tǒng)的充型能力強(qiáng),有利于冒口的補(bǔ)縮，但對(duì)鑄型底部的沖擊較大，金屬液在充型過(guò)程中容易二次氧化；底注式澆注系統(tǒng)充型過(guò)程平穩(wěn)，金屬液不容易氧化，缺點(diǎn)是不利于頂部冒口的補(bǔ)縮，金鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書16屬液的充型能力相對(duì)較差；中間注入式澆鑄系統(tǒng)同時(shí)具有頂注式澆注系統(tǒng)和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；階梯式澆注系統(tǒng)具有充型能力強(qiáng)、充型平穩(wěn)、金屬液不易氧化、補(bǔ)縮能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消耗的金屬液量多。根據(jù)本題目鑄造工藝方案的設(shè)計(jì)，據(jù)鑄造工藝手冊(cè)常用合金砂型鑄造澆口比及其應(yīng)用采用完全封閉式澆注系統(tǒng)。澆鑄系統(tǒng)斷面比取：F直：F橫：F內(nèi)=1.15:1.1:1，為提高生產(chǎn)效率，結(jié)合鑄件尺寸考慮，本設(shè)計(jì)中采用一箱一件。6.3 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將內(nèi)澆道開設(shè)在下砂箱內(nèi)，由于封閉式澆注系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擋渣能力，所以不進(jìn)行過(guò)濾網(wǎng)的設(shè)置。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和尺寸等因素，將澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖 6.1 所示。 圖 6.1 澆鑄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.4 澆鑄系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算底座零件的重量為 745.46kg。這里首先需要計(jì)算阻流截?cái)嗝娣e：由于該鑄件體積和重量過(guò)大，據(jù)鑄造工藝手冊(cè)查得（式 1）求得鑄件澆注系統(tǒng)最小截面積：，SALmintkGg式中：流過(guò)澆注系統(tǒng)最小橫截面積的鑄鐵金屬液總質(zhì)量（）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書17澆注時(shí)間（）金屬液流動(dòng)系數(shù)式中各個(gè)參數(shù)計(jì)算如下：金屬液總質(zhì)量 G：根據(jù)鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)類型，選擇鑄件冒口系統(tǒng)占其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 20%，一個(gè)砂箱內(nèi)共布置 1 個(gè)鑄件則：G=M(1+20%)1=745.46*（1+0.2）*1=894.552kg； 計(jì)算澆注時(shí)間 t：對(duì)于澆鑄質(zhì)量（m）小于 1000kg 的中、大型鑄件，其澆注時(shí)間可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：L1G1.11St 式中，t 為澆注時(shí)間（s）；型內(nèi)金屬重量（kg）；LGS 鑄件平均壁厚（mm）；將上述數(shù)據(jù)代入計(jì)算澆注時(shí)間：51.52s。澆注速度比 K 主要取決于鑄件的相對(duì)密度：VcG式中）；鑄件輪廓體積（；鑄件重量）；鑄件相對(duì)密度（dm)(-G/-CVkgdmkg計(jì)算可知密度為 7.2，查圖 6.2 可知 K 取 0.9，其中金屬液流動(dòng)系數(shù)與12./scmkg，S合金種類及化學(xué)成分有關(guān)，對(duì)鑄鐵件可取 1.0。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書18圖 6.2 確定澆注比速 k 的圖表所以鑄件最小截面積為：2Lmin19.29cm1.0*0.9*51.52894.552SA，tkGg該澆注系統(tǒng)采用 2 個(gè)內(nèi)澆道對(duì)稱布置，此澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)。取Agmin=10.15cm2，可采用 2 個(gè)內(nèi)澆道，一個(gè)橫澆道，各組元截面積之比 A 直：A 橫：A 內(nèi)=1.15:1.1:1，所以可得到橫澆道面積為 21.91cm2，直澆道面積為 22.18cm2。單個(gè)內(nèi)澆道面積為 9.64cm2。據(jù)鑄造工藝手冊(cè)可知底座直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的尺寸如表 6.1 所示。表 6.1 連接盤澆道尺寸abcD直澆道-57橫澆道 385050-內(nèi)澆道561860-圖 6.2 澆注系統(tǒng)截面圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書191）澆口杯尺寸設(shè)計(jì)澆口杯是用來(lái)承接來(lái)自澆包的金屬液體，同時(shí)可以減輕金屬液對(duì)型腔的沖擊，避免金屬液的飛濺與溢出，還能夠分離渣滓和氣泡，阻止其進(jìn)入型腔。常用的澆口杯類型包含漏斗形、盆型、池槽型三種。本次設(shè)計(jì)的澆口杯采用池形澆口杯，其具體參數(shù)如圖 6.3 所示，已知直澆道下端直徑為 41mm，查鑄造工藝手冊(cè)可得：澆口杯尺寸鑄件重量ABLHH1DaRR1H2鐵液消耗量6001000450250130185206025402565122圖 6.3 澆口杯鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書20圖 6.4 鑄造工藝圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書217 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7.1 模樣及模板模樣用來(lái)形成鑄型的型腔、芯頭座等結(jié)構(gòu)，直接影響鑄件的形狀、尺寸精度 和表面粗糙度。所以必須重視對(duì)模樣的設(shè)計(jì)，對(duì)模樣要求應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、尺寸精度和表面粗糙度，同時(shí)模樣應(yīng)滿足制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉等要求。模樣的材質(zhì)有多種。木模樣適用于單件、小批量或成批生產(chǎn)的模樣，特點(diǎn)是重量輕、易加工，但強(qiáng)度低、尺寸精度低；鑄鐵模樣適用于大中型且大量生產(chǎn)的模樣，其特點(diǎn)是加工后強(qiáng)度及硬度高、耐用且價(jià)廉；塑料模樣適用于成批及大量生產(chǎn)鑄件，特別適合于形狀復(fù)雜難以加工的模樣，特點(diǎn)是重量輕、制造工藝簡(jiǎn)單，但較脆且不能受熱。模樣在分型面處分為上模和下模。模樣之間的連接要牢靠，模樣在模板上的定位必須準(zhǔn)確，以免造成分型面處的錯(cuò)型。圖 7.1 砂型制造流程考慮到鑄件的技術(shù)要求（上下型錯(cuò)模不得大于1mm）和樹脂砂工藝的特點(diǎn)（連續(xù)放砂的要求），采用型板，上型板及上砂型的三維圖如圖7.1所示，下模板及下砂型如圖7.2所示。型板尺寸：長(zhǎng)600mm，寬為400mm，型板上設(shè)計(jì)定位孔，安裝定位銷。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書22本鑄件屬于用手工造型的方法進(jìn)生產(chǎn)，所以本鑄件選擇金屬模制作模樣，如圖 6.2所示。圖 7.2 模板7.2 芯盒芯盒是制芯工藝必要的工藝裝備，芯盒設(shè)計(jì)與制造直接關(guān)系到鑄件質(zhì)量，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度非常重要。且遵循以下原則：（1）在設(shè)計(jì)芯盒結(jié)構(gòu)時(shí)需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進(jìn)行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強(qiáng)度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點(diǎn)，從而保證設(shè)計(jì)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(jì)的砂芯形狀和尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；（4）在確保砂芯設(shè)計(jì)合理的情況下，可以通過(guò)減小芯盒尺寸等因素來(lái)降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動(dòng)強(qiáng)度；鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書23（5）設(shè)計(jì)的芯盒需要方便操作，在其制作過(guò)程盡量可以簡(jiǎn)單，降低生產(chǎn)成本；本鑄件用樹脂砂砂造型造芯， 采用機(jī)器制芯，芯盒結(jié)構(gòu)如下表 7.3 所示：圖 7.3 芯盒 7.3 砂箱的設(shè)計(jì)砂箱的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：選擇類型和材質(zhì)，確定砂箱尺寸，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定位及緊固等。根據(jù)鑄件的大小、吃砂量、以及壓頭和造型機(jī)的選擇確定砂箱的內(nèi)部尺寸，確定具體尺寸。本鑄件采用整鑄式砂箱，選擇 HT200為砂箱材料，砂箱造型為手工造型用砂箱。根據(jù)砂箱內(nèi)框尺寸選擇箱壁壁厚為 t=15mm。砂箱四角容易損壞，設(shè)計(jì)砂箱時(shí)應(yīng)給出合理的轉(zhuǎn)角尺寸，砂箱過(guò)渡圓角 R=10 mm。除砂箱本體外，還需要設(shè)計(jì)箱帶、排氣孔和吊運(yùn)裝置等。為了澆注時(shí)排出鑄型內(nèi)的氣體， 要在砂箱壁上開設(shè)排氣孔。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書24圖 7.4 鑄型裝配圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書258 結(jié)結(jié) 論論本次對(duì)連接盤的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，我去圖書館借閱了許多相關(guān)書籍，仔細(xì)研究所做課題的設(shè)計(jì)過(guò)程和注意事項(xiàng)。通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)我對(duì)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，在設(shè)計(jì)連接盤時(shí)遇到的不懂的問(wèn)題及時(shí)的查詢相關(guān)的案例和詢問(wèn)使我在單獨(dú)設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題上的到了很大的提升并且能夠自主獨(dú)立的解決問(wèn)題。我選用砂型鑄造是因?yàn)榇髓T件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單生產(chǎn)數(shù)量少且精度要求不高，屬于大中型零件。分型面的選擇非常合適，選在零件的中間，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入完全封閉式澆注系統(tǒng)，其具有阻渣性能好，不易吸氣，內(nèi)澆道易清理，金屬消耗少，不易氧化，金屬澆注平穩(wěn)且不噴射等優(yōu)點(diǎn)。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書26致 謝感謝各位老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的指導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中所給予幫助的同學(xué)，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)對(duì)課程設(shè)計(jì)有了更近一步的了解，能夠?qū)σ恍┰O(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題自行獨(dú)立解決。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書27參 考 文 獻(xiàn)1砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)及工裝設(shè)計(jì)M. 北京:北京出版社1980 年 8 月.2 石德全.造型材料M .北京：北京大學(xué)出版社. 2009 年 9 月第一版：184-222.3 陸文華，李隆盛，黃良余.鑄造合金及熔煉M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2012 年 8 月第一版：262-278.4李新亞主編；中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì)組編. 鑄造手冊(cè)，第 5 卷，鑄造工藝M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.5.5劉文川, 向敬成. 大型鑄件有效澆注時(shí)間的計(jì)算J. 大型鑄鍛件. 2000 年第 4 期(總第 90 期)6杜西靈,杜磊編著.鑄造實(shí)用技術(shù)問(wèn)答M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2007 年 05 月第 1 版.7咸陽(yáng)機(jī)器制造學(xué)校.中等專業(yè)學(xué)校試用教材鑄造工藝學(xué)（上冊(cè)）. 機(jī)械工業(yè)出版社,1979 年 08 月第 1 版.8諸葛勝. 福士科鑄造材料（中國(guó)）有限公司. 鑄鐵冒口設(shè)計(jì)手冊(cè).9王樹成.壓邊澆冒口對(duì)鑄件質(zhì)量的影響J. 現(xiàn)代鑄鐵，2002 年第 46 卷第 2 期：46-47 頁(yè).鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書附錄 第 1 頁(yè)