箱體鑄造工藝設(shè)計(jì)

箱體鑄造工藝設(shè)計(jì),箱體,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 箱體 鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄 造 工 藝 卡 016 HT-200 共1頁 第1頁 產(chǎn)品名稱 箱體 每臺件數(shù) 1 澆冒口重 10kg 零件圖號 A3 每型件數(shù) 1 每型金屬液 65kg 零件名稱 箱體 凈 重 55kg 活塊數(shù) 0 材 質(zhì) HT-200 毛 重 60kg 芯 盒 數(shù) 2 準(zhǔn) 備 　砂　　　 箱 砂芯數(shù)量 3個(gè) 上箱 720mm×720mm×150mm 1#芯盒 750mm×374mm×374mm 下箱 720mm×720mm×720mm 2#芯盒 750mm×374mm×374mm 備 砂 型 砂 酸硬化樹脂自硬砂 芯 砂 磷酸鹽粘接劑砂 涂料 醇基涂料粉 造 芯 設(shè) 備 震動(dòng)落砂機(jī) 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 Φ25 橫澆道尺寸 24×25 內(nèi)澆道尺寸 24×10 直澆道數(shù)量 1 橫澆道數(shù)量 2 內(nèi)澆道數(shù)量 2 合 箱 合箱至澆注時(shí)間 ≤ 24h 澆注溫度 1400℃ 開箱時(shí)間 3h 工藝要求要求及操作要點(diǎn)： 1. 鑄造收縮率為1%； 2. 未注拔模斜度均為0°30′； 3. 上下面加工余量7.5mm，其余7.5mm； 4. 下箱芯頭四周均向內(nèi)斜3mm； 5. 鑄件頂部澆注。 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目箱體工藝課程設(shè)計(jì)學(xué) 院年 級專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書I目目 錄錄1 1 前前 言言 .11.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義.11.1.1 本設(shè)計(jì)的目的 .11.1.2 本設(shè)計(jì)的意義 .11.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.11.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀.21.4 本領(lǐng)域存在的問題.21.5 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題.22 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 .32.1 箱體的鑄造工藝性.32.1.1 鑄造工藝學(xué)性分析 .32.2 鑄造工藝.42.3 分型面的確定.52.4 澆注位置的確定.73 3 設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明 .83.1 鑄造工藝參數(shù)的確定.83.1.1 鑄件尺寸公差 .83.1.2 機(jī)械加工余量 .83.1.3 起模斜度 .93.1.4 鑄造收縮率 .93.1.5 最小鑄出孔及槽 .103.2 砂芯的設(shè)計(jì).114 4 設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)說明 .144.1 澆注系統(tǒng)類型的選擇.144.2 澆注時(shí)間的確定.154.3 澆注系統(tǒng)尺寸的設(shè)計(jì).164.4 冒口.194.5 頂注式澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核.194.5.1 型內(nèi)液面上升速度 .195 5 鑄造工藝設(shè)備設(shè)計(jì)鑄造工藝設(shè)備設(shè)計(jì) .215.1 模板的設(shè)計(jì).21鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書II5.2 砂箱的設(shè)計(jì).235.3 芯盒的設(shè)計(jì).246 6 結(jié)結(jié) 論論 .25致致 謝謝 .26參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) .27鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書11 前 言1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義1.1.1 本設(shè)計(jì)的目的本課題的目的是對減速器箱體鑄造生產(chǎn)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，通過鑄造工藝的設(shè)計(jì)最終能夠獲得生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件，讓鑄件能夠有更好的耐磨性、更長的使用壽命、造價(jià)更加低廉等優(yōu)點(diǎn)。1.1.2 本設(shè)計(jì)的意義通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合運(yùn)用鑄造工藝學(xué)課程和其他先修課程的的理論與實(shí)際知識去分析和解決實(shí)際問題的能力。通過制定和合理選擇工藝方案，正確計(jì)算零件結(jié)構(gòu)的工作能力，確定尺寸，掌握了澆冒口的作用及其原理，具有正確設(shè)計(jì)澆冒口系統(tǒng)的初步能力;掌握鑄造工藝和工裝設(shè)計(jì)的基本技能。熟悉型砂必須具備的性能要求，原材料的基本規(guī)格及作用，并初步具備分析和解決型砂有關(guān)問題的能力。了解合金在鑄造過程中容易產(chǎn)生的鑄造缺陷以及采取相關(guān)的防止途徑，并初步具備分析、解決這類缺陷的基本解決途徑。1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求材料為 HT200，鑄鐵容易成形、切削性能好、價(jià)格低、且吸振和耐磨性好,因此一般箱體類零件大都采用鑄鐵生產(chǎn)綱領(lǐng)為單件小批量生產(chǎn)本鑄件屬于中小型零件，存在著較大的平面，相對于輪廓較薄的壁厚，所以使用砂型鑄造中的自硬型鑄造。體積：7.61106 mm3 =7.61103 cm3 密度： 6.6-7.4 g/cm本件采用手工造型和制芯鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書21.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀隨著裝載機(jī)市場生產(chǎn)總量的猛增，價(jià)格競爭越來越激烈，越來越低，但用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求并沒有隨著其價(jià)格的下降而降低,相反對質(zhì)量的要求卻在不斷地提高。作為工程機(jī)械的關(guān)鍵部件之一-變速箱，它的質(zhì)量和制造水平就顯得尤為重要。雖然這幾年很多企業(yè)乘勢而上，加大技術(shù)改造力度，引進(jìn)了一些先進(jìn)設(shè)備特別是關(guān)鍵設(shè)備，但原有基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)有的裝備水平離國外企業(yè)有不小差距，特別是試驗(yàn)設(shè)備差距較大，國內(nèi)的設(shè)備、裝備和加工技術(shù)仍然落后國外。1.4 本領(lǐng)域存在的問題近幾年來，由于國家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，工程機(jī)械需求呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長勢頭，部分生產(chǎn)廠家呈現(xiàn)出一年翻一番的發(fā)展形勢，雖然國家因出現(xiàn)局部經(jīng)濟(jì)過熱而采取對鋼材、建材、電解鋁等行業(yè)進(jìn)行調(diào)控，但許多重點(diǎn)工程都陸續(xù)開工上馬，工程機(jī)械雖不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，但仍然會維持較大程度的增長態(tài)勢。國內(nèi)工程機(jī)械同進(jìn)口產(chǎn)品相比，其特點(diǎn)是價(jià)位低、產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性差、零件加工手段落后。隨著國家對世貿(mào)承諾的逐步實(shí)現(xiàn)，價(jià)格的競爭優(yōu)勢也逐漸減少，以裝載機(jī)為例：目前大多數(shù)的主機(jī)生產(chǎn)廠及部件配套廠家對變速箱箱體、變矩器殼體前車架、后車架、動(dòng)臂、驅(qū)動(dòng)橋等關(guān)鍵零件，大多采用通用設(shè)備加工，這種加工方式的缺點(diǎn)有：生產(chǎn)能力難以擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，在制品積壓嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益不夠顯著。1.5 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題（1）分型面與澆注位置的選擇（2）鑄造參數(shù)的計(jì)算（3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（4）砂芯與砂箱的設(shè)計(jì)整理鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書32 設(shè)計(jì)方案2.1 箱體的鑄造工藝性箱體的長寬高分別為 356mm，300mm，300mm。該零件底座 4 個(gè)直徑為 42mm 的小孔，側(cè)面兩個(gè)圓端面各有 3 個(gè)直徑為 15mm 的孔，正面圓端面有 3 個(gè)直徑為 15mm 的小孔，鑄件側(cè)面中間位置有 1 個(gè)最小直徑為 40mm 的槽，內(nèi)部有直徑為 16mm 與 32mm 的 2 個(gè)孔，鑄件頂部四角分別于有 4 個(gè)直徑為 15mm 的孔。這些孔均不需要鑄出，后期用機(jī)器加工即可，除了這些小孔，零件圖中所示的圓均需要在鑄造零件時(shí)用砂芯鑄出。該零件屬于小型鑄件，具體尺寸如圖 2-1 零件圖所示。圖圖 2-1 零件圖零件圖2.1.1 鑄造工藝學(xué)性分析鑄造零件所用材料為 HT200，也就是最低抗拉強(qiáng)度數(shù)值為 200MPa 的灰鑄鐵。HT200 的化學(xué)成分及金相組織如表 2-1 所示?；诣T鐵具有良好的耐磨性、切削加工性、減震性、導(dǎo)熱性和鑄造性等很多優(yōu)良性能。選用灰鑄鐵作為箱體的制作材料能讓減速箱有鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書4更好的耐磨性和承載壓力性?；诣T鐵價(jià)格較為便宜，選用灰鑄鐵作為零件材料還能夠降低零件的生產(chǎn)成本。表表 2-1 HT200 化學(xué)成分表（質(zhì)量分?jǐn)?shù)化學(xué)成分表（質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)CSiMnPSCr3.33.551.952.150.600.900.080.120.150.30鑄件壁厚與鑄件填充時(shí)間的計(jì)算、凝固時(shí)間、內(nèi)澆口的選擇等有著密切的關(guān)系。如果鑄件厚就會使鑄件的力學(xué)性能降低。在砂型鑄造中鑄件最小允許壁厚如表 2-2 所示。如零件圖所示該零件的最大輪廓尺寸為 356mm，最小壁厚為 25mm，此零件的設(shè)計(jì)復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)。表表 2-2 砂型鑄造鑄件最小允許壁厚砂型鑄造鑄件最小允許壁厚鑄件輪廓尺寸合金種類200200400400800800125012502000灰鑄鐵344556688102.2 鑄造工藝“造型和制芯的方法可分為手工和機(jī)器兩大類”。手工造型選用的工藝裝備比較簡單，靈活適應(yīng)性強(qiáng)。但是手工造型制芯也有缺點(diǎn)，用手工造芯的生產(chǎn)效率很低，因?yàn)樾枰娜肆λ詣趧?dòng)強(qiáng)度又大。然而使用機(jī)器投資又太大，生產(chǎn)成本過高。箱體是小批量生產(chǎn)零件，根據(jù)手工和機(jī)器造型制芯的優(yōu)缺點(diǎn)分析箱體選擇手工造型和制芯?！霸煨椭菩疽话闱闆r下都會優(yōu)先采用濕型，當(dāng)濕型不能滿足要求時(shí)再考慮使用表面干型、干砂型或自硬型”。若生產(chǎn)綱領(lǐng)為單件小批量生產(chǎn)，基于鑄件材料（HT200）、尺寸、精度及技術(shù)要求等綜合考慮，通過查閱相關(guān)資料，選擇的砂型鑄造方法。本鑄件屬于中小型零件，存在著較大的平面，相對于輪廓較薄的壁厚，所以使用砂型鑄造中的自硬型鑄造。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書52.3 分型面分型面的確定兩個(gè)半型相互接觸的表面被稱為分型面。分型面的選擇原則：1）應(yīng)使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)2）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目3）分型面應(yīng)選擇最大截面,盡量選用平面4）應(yīng)便于下芯、合箱和檢查型腔尺寸5）不使砂箱過高6）受力件的分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度7）注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量通過以上這些選擇分型面的方法，針對箱體有以下三種方案：方案一：圖圖 2-2 分型面的選擇方案一分型面的選擇方案一如圖 2-2 所示，方案一分型分模面在凸臺 1 軸孔的中心線上，凸臺 1 和凸臺 2 不妨礙起模，軸孔需要型芯來制造，底板凸臺采用活塊或者采用型芯，頂部提供轉(zhuǎn)孔的平臺也不妨礙起模，但是易錯(cuò)型鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書6方案二：圖圖 2-3 分型面的選擇方案一分型面的選擇方案一如圖 2-3 所示，方案二分型面是底面平面底面凹槽挖砂造型，軸孔凸臺妨礙起模，要通過型芯來實(shí)現(xiàn)，使軸孔下芯不便。頂部平臺不方便起模需要型芯或者活塊，使鑄件全部置于下型內(nèi)，不會出現(xiàn)錯(cuò)型，重要部位在底部受到靜壓力使組織致密，使得更均勻。但要進(jìn)行假箱造型。方案三：圖圖 2-4 分型面的選擇方案一分型面的選擇方案一如圖 2-4 所示，方案二與方案二相似大部分鑄件位于下箱，但底部凹槽處于上箱，需要分?；蛘呒傧湓煨途C上所述分型面的選擇應(yīng)采取方案二設(shè)計(jì)。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書72.4 澆注位置的確定澆注位置的確定在造型方法選擇之后，是鑄造工藝設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)。澆注位置的確定能夠控制鑄件凝固。澆注時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)順序凝固的鑄件一般都是致密的鑄件。具有變形小、內(nèi)應(yīng)力小、金相組織較均勻等優(yōu)點(diǎn)。這樣還能節(jié)約金屬，減少熱烈傾向。澆注位置還應(yīng)該與盒型位置、逐漸冷卻位置一致。在澆注時(shí)應(yīng)該讓鑄件的重要面位于下方，比較寬尺寸比較大的面也要置于下方。這樣就夠能避免盒型或澆注后還需要翻轉(zhuǎn)鑄型的工作。因?yàn)楹行?、澆注后翻轉(zhuǎn)不僅會增加勞動(dòng)量，還會容易引起砂芯移位、掉砂等缺陷。澆注位置的選擇原則：1) 鑄件的重要部分應(yīng)盡量置于下部2）重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)3) 使鑄件的大平面朝下,避免夾砂結(jié)疤類缺陷.4) 應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮（厚壁朝上）5) 保證鑄件能充滿(厚壁朝上)6) 避免用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯,便于下芯、合箱及檢驗(yàn)7) 應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用原則設(shè)計(jì)澆注位置方案，如圖 2-5 所示。圖圖 2-5 澆注位置示意圖澆注位置示意圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書83 設(shè)計(jì)說明3.1 鑄造工藝參數(shù)的確定3.1.1 鑄件尺寸公差鑄件的上偏差與下偏差之差的絕對值為尺寸公差。通過表 3-1 和表 3-2 得出箱體鑄件的尺寸公差等級為 13，尺寸公差數(shù)值為 5mm。表表 3-1 小批生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級小批生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級公 差 尺 寸 等 級 CT造型材料鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵干、濕型砂1315131513151315自硬砂1214111311131113表表 3-2 鑄件尺寸公差數(shù)值（鑄件尺寸公差數(shù)值（mm）鑄件輪廓尺寸合金種類10401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.01602500302.20352.62504000303.60354.2鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書103.1.4 鑄造收縮率鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)鑄造收縮率 K 可以決定模樣和芯盒的尺寸，所以要正確的選擇鑄件收縮率，鑄造收縮率 K 的定義如公式 3-1 所示： （3-1）%100JJMLLLK式中 K鑄造收縮率；LM模樣主要工作面的尺寸；LJ鑄件尺寸。表表 3-7 砂型鑄造普通合金鑄造收縮率砂型鑄造普通合金鑄造收縮率收縮率（%）合金自由收縮受阻收縮模樣尺寸l/mm結(jié)構(gòu)形式收縮率（%）灰鑄鐵：中小型件1.00.91220無芯0.69鑄件屬于中型鑄件，所以箱體的鑄造自由收縮為 1.0，受阻收縮為 0.9。3.1.5 最小鑄出孔及槽在鑄造零件的過程中，過于小的孔和槽時(shí)不需要鑄出來的，鑄出過小的孔和槽會導(dǎo)致壁厚過薄等問題，加大了鑄造工藝的難度，所以過小的孔和槽在鑄件成型后會選擇更加便捷經(jīng)濟(jì)的加工方式，不同零件最小鑄出孔和槽的尺寸如表 3-8 和表 3-9 鑄出槽尺寸為所示。該零件為灰鑄鐵小批量生產(chǎn)零件，最小鑄出孔直徑尺寸為 3050mm，最小鑄出槽長為 20mm 寬為 10mm。所以零件側(cè)面的固定定位槽及槽內(nèi) 2 個(gè)孔，軸孔凸臺的孔，頂部凸臺的孔 6 孔，底面的四個(gè)孔均不需要鑄出。如圖 3-1 所示。表表 3-7 鑄件的最小鑄出孔尺寸（鑄件的最小鑄出孔尺寸（mm）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書11最小鑄出孔直徑生產(chǎn)批量灰鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)1215成批生產(chǎn)15303050單件、小批生產(chǎn)305050表表 3-8 鑄件最小鑄出槽尺寸（鑄件最小鑄出槽尺寸（mm）最小鑄出槽尺寸灰鑄鐵件鑄鋼件btbt20102020圖圖 3-1 鑄件不鑄出孔與槽示意圖鑄件不鑄出孔與槽示意圖3.2 砂芯的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)箱體的砂芯時(shí)要考慮下芯是否方便，在使用砂芯澆注過后的鑄件內(nèi)腔尺寸精度要高，鑄件的壁厚不能過薄也不能過厚，且在箱體鑄件的鑄造過程還不能讓鑄件產(chǎn)生鑄造缺陷，影響鑄件的性能。所以根據(jù)以上箱體設(shè)計(jì)了 5 個(gè)單獨(dú)的砂芯，一個(gè)時(shí)位于型腔內(nèi)部的砂芯，另 4 個(gè)在箱體的側(cè)面用來鑄出箱體四個(gè)側(cè)面。箱體砂芯的示意圖如圖 3-2所示。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書12根據(jù)分型面、澆注位置的確定和箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在箱體中間空腔設(shè)計(jì)垂直砂芯，砂芯最大的水平尺寸為 356mm295mm。箱體的砂芯的芯頭，根據(jù)表 3-9 查到下芯頭高度為 40-50mm,集砂槽：e:3mm f:4mm。表表 3-9 垂直芯頭的下芯頭高度垂直芯頭的下芯頭高度 h當(dāng) D 或者（A+B）/2 為下列數(shù)值時(shí)的高度 hL25254040636310010016016025025040040063063010001000160010015202025253025302530303530354045_100160202525303035303530353540354040504060_1602503035303535403540354040504555506060752504003035304035453545405045555060607065804006304555506050605060556560706580708563010006070607060706580709080100鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書13圖圖 3-2 鑄件砂芯示意圖鑄件砂芯示意圖依據(jù)表 3-10，設(shè)計(jì)下芯頭斜度為 7。根據(jù)表 3-11 確定中間垂直砂芯間隙為 S=1。根據(jù)表 3-11 確定懸臂芯頭長度 l1:60mm l2:70mm l3:70mm。表表 3-10 垂直芯頭的斜度垂直芯頭的斜度 a 芯頭高度 h5060708090100120150用 a/h 表示斜度時(shí)用角度 a 表示時(shí)下芯頭45678910131/105表表 3-11 垂直芯頭與芯座之間的間隙垂直芯頭與芯座之間的間隙 S鑄造種類D 或（A+B）/25051100101150151200201300301400401500501700701100010011500濕型0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.5干型0.51.01.51.52.02.53.03.54.05.0自硬砂型0.5111122334表表 3-12 懸臂芯懸臂芯鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書14AL10010120020130030140040160060180080110001001120012005050607080901005110060808010010012012015015010115070100101201201401401501501512008012012014014016016018018020125010014014016016018018020020025130015016016018018020020250250300200200200200220250250300300鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書154 設(shè)計(jì)說明鑄型中能夠使液態(tài)金屬流入型腔的通道被稱作澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的主要作用是使型腔與澆包連接在一起，使液態(tài)金屬能夠穩(wěn)定地導(dǎo)入。澆注系統(tǒng)還有阻渣、排氣、保證充型的速度和調(diào)節(jié)鑄件溫度場的作用。“澆注系統(tǒng)由澆口杯、直澆道、橫澆道、直澆道窩和內(nèi)澆道等部分組成”。4.1 澆注系統(tǒng)類型的選擇“澆注系統(tǒng)有三個(gè)基本類型，封閉式澆注系統(tǒng)、開放式澆注系統(tǒng)和半封閉式澆注系統(tǒng)”。通常情況下會優(yōu)先采用封閉式澆注系統(tǒng)，該零件的澆注系統(tǒng)也選擇封閉式澆注系統(tǒng)。內(nèi)澆口總截面積最小的澆注方式就是封閉式澆注系統(tǒng)。選擇這種澆注系統(tǒng)在澆注的時(shí)候可以讓金屬液很快的就充滿型腔，這樣在澆注過程中就不會使型腔中進(jìn)入氣體，可以節(jié)約金屬液的使用。在金屬液快速充滿型腔的時(shí)候還能夠減少夾雜物和一些熔渣等廢料進(jìn)入型腔，這樣就能夠減少鑄造缺陷。內(nèi)澆道在鑄件的不同位置還被稱為不同的澆注類型，在頂部澆注就是頂注式，在底部澆注就是底注式、在鑄件的中部澆注就是中注式。箱體的澆注位置選在鑄件的頂部，金屬液會從鑄件的頂部流入鑄件的型腔。從頂部澆注需要設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)相對來說比較簡單，而且后期的清理也很方便，還能夠減少澆注時(shí)金屬液的使用量。所以箱體最終選用封閉澆注系統(tǒng)、頂部澆注式。查表 4-1 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應(yīng)用，因?yàn)樵撹T件為中型灰鐵件砂型鑄件，所以選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系為式子 4-1 所示： （4-1）1.15 1.1 1：直橫內(nèi)AAA鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書16表表 4-1 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應(yīng)用澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應(yīng)用截面比例直橫內(nèi)應(yīng)用21.51大型灰鑄鐵砂型鑄造1.41.21中、大型灰鑄鐵件砂型鑄造1.151.11中、小型灰鑄鐵件砂型鑄造4.2 澆注時(shí)間的確定想要確定澆注時(shí)間就要先充分了解鑄件的結(jié)構(gòu)、合金和鑄型，澆注時(shí)間的長短會對鑄件的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，所以要根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、合金和鑄型來選擇時(shí)間。而且前期鑄件的材料、澆注系統(tǒng)等很多工藝都已經(jīng)確定，這些確定后澆注時(shí)間就有一定合理的范圍，要在合理的范圍來選擇澆注時(shí)間。近些年來在灰鑄鐵鑄件鑄造工藝中大多使用快澆注。箱體選用的材料是灰鑄鐵，這種材料在選擇快澆注是能通過材料的共晶膨脹來達(dá)到為鑄件消除或減少縮孔、縮松等鑄造缺陷?？鞚沧⒁?yàn)闈沧r(shí)間短所以在砂型表面的工作時(shí)間也短，這樣就能夠減少夾砂缺陷。根據(jù)計(jì)算該零件的質(zhì)量約為 55kg，該零件是單件小批量生產(chǎn)零件，澆冒口重量占箱體鑄件重量的比例為 10%，澆冒口重量約為為 5kg，所以該零件的澆注重量為 60kg，鑄件重量小于 10000kg 的鑄件澆注時(shí)間的計(jì)算公式如公式 4-2 所示： （4-2）nAGt式中 t澆注時(shí)間（s）；G鑄件或金屬液總重量（kg）；A、n系數(shù)，A=3.7，n=0.38根據(jù)式子計(jì)算出該鑄件的澆注時(shí)間大約為 16s。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書174.3 澆注系統(tǒng)尺寸的設(shè)計(jì)箱體鑄件質(zhì)量為 55Kg（由于鑄件材料密度取值偏大一些，實(shí)際生產(chǎn)中鑄件質(zhì)量會偏?。?，初步選澆口杯高 20mm。想要確定澆注系統(tǒng)尺寸就要先確定最小截面面積，然后按各組元截面比例也就是澆口比來確定其他部分的截面面積，澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系如公式 4-1 所示，內(nèi)澆道截面計(jì)算公式如下： （4-3）內(nèi)=2式中 A內(nèi)內(nèi)澆道截面積(cm2）；m通過內(nèi)澆道的液態(tài)金屬質(zhì)量(kg )；充填型腔的總時(shí)間(s)；金屬液密度(g/cm3)；充填全部型腔時(shí)，流量系數(shù)，灰鐵 0.450.55；hp平均靜壓力頭(cm)。 箱體的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道 4 個(gè)部分的組成的，適用于計(jì)算 4 單元系統(tǒng)的平均靜壓頭的公式如下所示： （4-4）= (221 + 21+ 22)式中 k1直澆道截面積與橫澆道截面積之比；k2直澆道截面積與內(nèi)澆道截面積之比；該鑄件設(shè)計(jì) 2 個(gè)內(nèi)澆道，兩側(cè)澆注，在箱體的兩側(cè)各布置一個(gè)內(nèi)澆道，在其中間布置一個(gè)內(nèi)澆道，每個(gè)內(nèi)澆道斷面面積為 2.25cm2，查表 4-3 內(nèi)澆道尺寸可得出a=23mm，b=21mm，c=10mm。通過式子 4-1 計(jì)算橫澆道斷面A橫面積為 4.95cm2，因?yàn)樵谠撹T件中橫澆道在直澆道兩側(cè)布置，橫澆道尺寸為：a=24mm，b=16mm，c=25mm。直澆道斷面面積為A 直鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書18=5.175cm2，直澆道設(shè)計(jì)為圓柱形，參考表 4-4，計(jì)算直澆道直徑為 25mm。三個(gè)澆道的示意圖如圖 4-1 所示。表表 4-3 內(nèi)澆道尺寸內(nèi)澆道尺寸序號內(nèi)澆道斷面積A內(nèi)/cm2abcabcabcabcda11.218147.5121011106151610712.516.521.52018814111211717181181418.531.82119916121312818201291520.542.223211017131513192022149172352.625231117.513.5171392424151018.524.563.0282412181419141026271611202673.4322512191520151028281712212884.03830122115221610303018132230.594.54036122216241711323020142432.5圖圖 4-1 澆道示意圖澆道示意圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書19表表 4-4 橫澆道、直澆道尺寸橫澆道、直澆道尺寸橫澆道 直澆道序號斷面積/橫2a/mmb/mmc/mma/mmb/mmc/mm序號斷面積 A橫/cm2D/mm11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612.64075.0241625352015715.94586.0271728362216819.650圖圖 4-2 澆注系統(tǒng)尺寸澆注系統(tǒng)尺寸4.4 冒口根據(jù)球鐵的性質(zhì)及此件結(jié)構(gòu)采用實(shí)用冒口，冒口只為鑄件提供液態(tài)收縮時(shí)所需金屬鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書20液，當(dāng)鑄件關(guān)鍵模數(shù)部位共晶開始時(shí)，冒口頸封閉，利用球鐵石墨化過程中產(chǎn)生的膨脹對鑄件最后凝固部分進(jìn)行補(bǔ)縮。由鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇圓柱形的實(shí)用冒口。一般，普通冒口的模數(shù)為鑄件模數(shù)的 1.2 倍，本鑄件的整體模數(shù)為 0.93 模數(shù)選擇冒口模數(shù) Mr=3.5cm 根據(jù)圓柱形模數(shù)的計(jì)算公式，Mr=D/6，所以有 D=6Mr=21.08cm。為保證鑄件提供良好的液態(tài)補(bǔ)縮，冒口頸模數(shù)選為Mn=3cm。圖圖 4-2 冒口示意圖冒口示意圖4.5 頂注式澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核4.5.1 型內(nèi)液面上升速度澆注時(shí)間應(yīng)小于形成澆不到和冷隔缺陷的最大允許澆往時(shí)間，還應(yīng)短干形成夾砂結(jié)疤類缺陷的極限允許時(shí)間；澆注時(shí)間應(yīng)大于氣體從型內(nèi)逸出的最小允許時(shí)間；澆控時(shí)間應(yīng)大于型內(nèi)金屬液形成嚴(yán)重湍流程度的允許充型時(shí)間等。顯然，這些都和型內(nèi)金屬液的上升速度密切相關(guān)。校核結(jié)構(gòu)復(fù)雜及大型鑄件，在澆筑時(shí)間確定后，需驗(yàn)證型內(nèi)液面上升速度。型內(nèi)金屬液上升速度用下式計(jì)算：型C型（4-5）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書21式中 C鑄件（或某段）的高度；澆注時(shí)間。表表 4-5 鑄鐵件的型內(nèi)液面最小上升速度鑄鐵件的型內(nèi)液面最小上升速度鑄件壁厚/mm/mms-1min型40，水平澆筑大平板81040，上型有大平面20301040102041020301.5430100根據(jù)本設(shè)計(jì)方案=15mms-1，所以驗(yàn)算本設(shè)計(jì)方案符合要求。型4.5.2 型內(nèi)液面上升速度最小剩余壓頭高度 Hm 的計(jì)算為保證金屬液充滿全部鑄型，獲得結(jié)構(gòu)完整的鑄件，鑄件最高點(diǎn)到澆口杯液面高度必須有一個(gè)最小剩余壓力頭 Hm，其計(jì)算公式如下。tanLHm（4-6）式中 L為液體金屬的流程；為壓力角（）。其中 Hm=60mm，L= 339mm，=10，則 Hm Ltan，證明本設(shè)計(jì)方案符合要求。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書225 鑄造工藝設(shè)備設(shè)計(jì)鑄造工藝設(shè)備設(shè)計(jì)5.1 模板的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)模板的尺寸時(shí)要符合造型機(jī)的要求，模板底、砂箱和各個(gè)模樣之間都要有準(zhǔn)確的定位。根據(jù)型板的大小來設(shè)計(jì)箱體體的模板為鑄鐵模板。用圓柱頭內(nèi)六角螺栓釘將箱體零件固定在上模板上，澆注系統(tǒng)根據(jù)鑄造工藝分析和排布設(shè)計(jì)在上模板上。通過查表 5-1，砂箱內(nèi)框尺寸為 720mm720mm，選擇鑄鐵，模板厚度為 15mm，加強(qiáng)筋厚度為15mm。表表 5-1 模板壁厚、加強(qiáng)筋厚度及連接圓角半徑模板壁厚、加強(qiáng)筋厚度及連接圓角半徑鑄 鋁鑄 鐵鑄 鋼模底板平均輪廓尺寸(A0+B0)/212r12r12r50010121214831012121410381010835017501214141610312141416123101212103751100014161618124141616181441214141241001150016201822145161818201641416161441501200018222024205182016520012500222524282252224205250130002528283024525272353000283030322662830266鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書23依據(jù)表 5-2，選擇模板定位銷和導(dǎo)向銷直徑為 20。表表 5-2 模底板用定位銷及導(dǎo)向銷的尺寸模底板用定位銷及導(dǎo)向銷的尺寸模底板平均輪廓尺寸（A0+B0）/2500501750751500150125002500（d9）20 0.065 0.11725 0.065 0.11730 0.065 0.11730 0.065 0.11735 0.080 0.14240 0.080 0.142（h8）118 0.033 0.0020 0.033 0.0024 0.033 0.0024 0.033 0.0030 0.033 0.0034 0.039 0.0021313161620243M16M16M20M20M24M30424303535404512023282833382455060607080121620202530S121620202430D2330363640462530505050503040606075755050707010010075758080125125100100100100150150125125125125175175l150150150150200200Ll+60l+75l+90l+90l+105l+120鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書24圖圖 5-1 箱體零件上下模板結(jié)構(gòu)箱體零件上下模板結(jié)構(gòu)5.2 砂箱的設(shè)計(jì)“模樣與砂箱、箱頂、箱底和箱帶之間的距離稱為吃砂量”4。箱體單件重量為4090Kg，該箱體設(shè)計(jì)為一箱一件形式，依據(jù)表 5-1 按重量確定吃砂量表，可確定吃砂量最小尺寸為 a=90mm，b=90mm，c=50mm，d=60mm，f=40mm。實(shí)際選取數(shù)值略比該值大，設(shè)計(jì)時(shí)考慮現(xiàn)有模板及砂箱標(biāo)準(zhǔn)尺寸。表表 5-5 按鑄件重量確定的吃砂量（單位按鑄件重量確定的吃砂量（單位 mm）鑄件重量/kgabcdef54040303030305105050404040301120606040505030215070705050604051100909050607050101250100100607010060251500120120708070砂箱材料采用成本低、制造方便、強(qiáng)度與剛度均較高的鑄鐵。箱體的上砂箱內(nèi)框尺鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書25寸為 720mm720mm360mm，下砂箱內(nèi)框尺寸為 720mm720mm360mm。5.3 芯盒的設(shè)計(jì)芯盒的質(zhì)量好壞能夠直接影響砂芯的質(zhì)量和制芯的生產(chǎn)率。在箱體零件中軸孔處作砂芯，該砂芯為圓柱回轉(zhuǎn)體形狀，所以該芯盒設(shè)計(jì)成套箱芯盒，如圖 5-4 所示。圖圖 5-4 芯盒圖芯盒圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書266 結(jié)結(jié) 論論通過查閱資料來學(xué)習(xí)鑄造工藝相關(guān)知識。確定本設(shè)計(jì)采用的灰鑄鐵類型為抗拉強(qiáng)度為 200Mpa，造型工藝為自硬型、手工造型的砂型鑄造。結(jié)合箱體的實(shí)際運(yùn)用功能和灰鑄鐵材料的性能特點(diǎn)以及實(shí)際生產(chǎn)條件進(jìn)行箱體的工藝參數(shù)計(jì)算，具體來說包括：（1）零件平均壁厚為 15mm，最小鑄出孔直徑尺寸為 3050mm；（2）尺寸公差等級為 CT13，尺寸公差數(shù)值為 18mm；（3）鑄件的機(jī)械加工余量等級為 H，機(jī)械加工余量為 8；（4）鑄造收縮率為 1.0%；（5）鑄件表面起模斜度為 030，寬度為 a=3.6mm；（6）澆注系統(tǒng)為封閉式頂部澆注系統(tǒng)，澆口比為A內(nèi)：A橫：A直=1：1.1：1.15，澆注時(shí)間為 16s，鑄件重量為 55kg；（7）模樣選用鋁合金模樣；（8）砂箱尺寸為 720mm720mm150mm，一箱一件，模板厚度為 15mm，加強(qiáng)筋厚度為 15mm。（9）根據(jù)查表計(jì)算的加工余量、芯頭設(shè)計(jì)和澆注系統(tǒng)等繪制圖紙，圖紙包括：零件圖、鑄件圖、鑄造工藝圖。（10）通過計(jì)算設(shè)計(jì)工裝設(shè)備并繪制圖紙，圖紙包括：鑄造工藝圖、上下模板圖、上下砂箱圖、芯盒圖和合箱裝配圖。（11）由于個(gè)人能力，本設(shè)計(jì)存在一些不精細(xì)的問題，對于砂芯沒有很合適，之后要對于砂芯進(jìn)行改善鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書27致 謝本文是在朱永長教授的指導(dǎo)下完成的，朱永長教授講授豐富了專業(yè)知識，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己很多的不足，教授會為我們進(jìn)行答疑，解決問題，非常感謝朱永長教授的指導(dǎo)。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書28參 考 文 獻(xiàn)1 王文清,李魁盛.鑄造工藝學(xué)M.機(jī)械工業(yè)出版社,1998:213-350.2 劉宏偉,蘇文生,白麗梅.減速器箱體的鑄造工藝設(shè)計(jì)及生產(chǎn)J.科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(13):93.3 楊家財(cái),李屹,丁旭.齒輪下箱體砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)及模擬分析J.熱加工工藝,2016,45(17):94-96.4 中國材料工程大典第 218 卷,材料鑄造成型工程(上).5 安閣英.鑄件形成理論M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990.6 鑄造手冊,第二版 5,鑄造工藝.7 葉榮茂,吳維岡等. 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.8 李魁圣,馬順龍,王懷林.典型鑄件工藝設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.