畢業(yè)設(shè)計---座體零件成形工藝設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計題目的任務(wù)是完成座體零件成形工藝設(shè)計，根據(jù)本設(shè)計題目生產(chǎn)性質(zhì)、零件結(jié)構(gòu)特點和用途，確定采用鑄造成形工藝方法做出該零件的毛坯。其具體內(nèi)容包括了鑄造工藝方案的設(shè)計，鑄造工藝參數(shù)的確定，砂芯設(shè)計，澆注系統(tǒng)設(shè)計，冒口設(shè)計，冷鐵和出氣孔設(shè)計，砂型及砂芯的烘干等，又對鑄造工藝裝配進行了設(shè)計，內(nèi)容包括木模、模板、芯盒和砂箱等的設(shè)計。

2、繪制出了工藝裝配圖、鑄造工藝圖、鑄件圖和模樣圖。本題目的研究方法，是運用所學(xué)《材料成形工藝基礎(chǔ)》中的鑄造成形理論，對金屬液在充型、結(jié)晶、凝固和冷卻過程中發(fā)生的一系列物理、化學(xué)的變化及鑄件內(nèi)部的變化進行了理論研究和分析。對如何保證鑄件的質(zhì)量，在合金液的成分上進行了研究和探討，對工藝上采取的相應(yīng)措施進行了可行性的研究和探討，針對本題目，如何運用灰鑄鐵(HT150)鑄造出所要求的零件的鑄造成型工藝作了詳細闡述，對運用砂型鑄造設(shè)計的澆注系統(tǒng)做出

3、了詳細設(shè)計，并做出了鑄型裝配圖，鑄造工藝圖和模樣圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：砂型鑄造 澆注系統(tǒng) 鑄造工藝圖 模樣 鑄型裝配圖 HT150</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design of the subject 's task is to complete the s

4、eat body partsforming process design, according to the nature of the production ofa design, part structural characteristics and uses to determine themethod used to make the casting forming process of the rough parts.Thes

5、pecific contents of the casting process in the design, casting processparameters identified, the sand core design, gating system design, riserdesign, the design of cold iron, and out of holes, sand and sand coreof drying

6、, but </p><p>　　Keywords：Sand Casting Gating system Casting Chart Appearance Mold assembly drawing HT150</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></

7、p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　目 錄3</b></p><p><b>　　第一章 前言5</b></p><p>　　第二章 零件毛坯制造方法的確定6</p><p>　　2.1生產(chǎn)條件、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求6</p>&

8、lt;p>　　2.2 灰鑄鐵鑄造性能的分析7</p><p>　　第三章 零件鑄造工藝方案8</p><p>　　3.1造型材料的選擇8</p><p>　　3.2造型、造芯方法的選擇8</p><p>　　3.3砂箱中鑄件數(shù)目的確定8</p><p>　　3．4澆注位置及分型面的確定9</

9、p><p>　　第四章 鑄造工藝設(shè)計參數(shù)11</p><p>　　4.1鑄件的尺寸公差11</p><p>　　4.2機械加工余量11</p><p>　　4.3起模斜度11</p><p>　　4.4鑄造收縮率12</p><p>　　4.5最小鑄出孔和槽12</p>&

10、lt;p>　　4.6其他鑄造工藝參數(shù)12</p><p>　　第五章 砂芯的設(shè)計14</p><p>　　5.1 砂芯的介紹14</p><p>　　5.2 芯頭的設(shè)計14</p><p>　　第六章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計與計算16</p><p>　　6.1 鑄件在鑄型中的冷卻時間16</p

11、><p>　　6.2 阻流組元（或內(nèi)澆道）截面積的計算及各組元之間的比例關(guān)系的確定17</p><p>　　第七章 工藝裝備的設(shè)計20</p><p>　　7.1 模樣的設(shè)計20</p><p>　　7.2 芯盒的設(shè)計21</p><p>　　7.3模底板的設(shè)計22</p><p>&l

12、t;b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　國家的綜合國力是看這個國家的制造業(yè)發(fā)展水平。其中大型鑄、鍛件的生產(chǎn)水平，標(biāo)志著這個國家制造業(yè)能力的水平，影響著國民經(jīng)濟。鑄造歷來是裝備制造業(yè)得基礎(chǔ)，但是我國的鑄造行業(yè)裝備制造業(yè)得薄弱環(huán)節(jié)。我國要從鑄造大國邁進，必須盡快解決生產(chǎn)技術(shù)水平和人才專業(yè)

13、素質(zhì)問題。我國鑄造業(yè)現(xiàn)狀主要是：鑄造企業(yè)的平均規(guī)模較小，專業(yè)化程度不高，鑄造生產(chǎn)的技術(shù)和裝備差，自主創(chuàng)新能力弱，鑄件品質(zhì)不高，距離鑄造強國這個目標(biāo)，還有很強的路要走，但是，國內(nèi)還是對鑄造的研究成果還是不斷的推陳出新，鑄造成形工藝依鑄型材料、造型工藝和澆注方式不同，可分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。砂型鑄造適用于金屬材料、大小、形狀和批量不同的各種鑄件，成本低廉，由砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件占鑄件總產(chǎn)量的90%以上，特種鑄造是指砂型鑄造以外的鑄造工

14、藝，常見的有熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造和離心鑄造等。</p><p>　　鑄造具有很多特點，與其他形成工藝相比，它不受零件毛坯的重量，尺寸和形狀的限制，重量從幾克到幾百噸，壁厚由0.3到1，形狀十分復(fù)雜，用機械加工比較困難，耗費大量機床工時，甚至難以制得得零件，都可以用鑄造方法獲得。</p><p>　　鑄造由于可選用多種多樣成分，加之基本建設(shè)投資小，工藝靈活性大和生產(chǎn)周期短

15、等優(yōu)點因而廣泛地應(yīng)用在機械制造，礦山冶金交通運輸，石化通用設(shè)備，農(nóng)業(yè)機械，能源電力，輕工紡織，家用電器，土建工程，電力電子，航天航空，國防軍工等國民經(jīng)濟各部門，是現(xiàn)代大工業(yè)機械的基礎(chǔ)。</p><p>　　鑄造工藝是鑄造生產(chǎn)的核心，是能否生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的關(guān)鍵，這也是本論文的關(guān)鍵內(nèi)容。古今中外都把提高和發(fā)展工藝水平，視為推動行業(yè)技術(shù)進步，滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展需要的一個重要組成部分。</p><p&g

16、t;　　第二章 零件毛坯制造方法的確定</p><p>　　2.1生產(chǎn)條件、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求</p><p><b>　　零件名稱：座體</b></p><p><b>　　材料：HT150</b></p><p><b>　　批量：單件小批量</b></p>&

17、lt;p>　　圖2-1 座體零件圖</p><p>　　圖2-2 座體零件實體圖</p><p>　　根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》中表1-2 砂型鑄造時鑄件最小允許壁厚可知灰鑄鐵最小允許壁厚為3～4mm，該鑄件的最小允許壁厚為10.5mm。</p><p>　　圖1-1是座體零件圖，該座體為鑄件，材料為HT150,其外廓尺寸為107mm×64mm&#

18、215;60mm，屬于中小型零件。該鑄件最小壁厚10.5mm，采用砂型手工造型進行單件小批量生產(chǎn)。</p><p>　　根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》中表2-16最小鑄出孔徑得出地板上的4個直徑為12mm的孔為不鑄出孔。加工面為鑄件底座下表面107×64（表面粗糙度），加工余量為6.5mm；直徑為52mm的圓筒上表面（表面粗糙度），加工余量為4.5mm；直徑為40mm的孔的內(nèi)壁（表面粗糙度），加工余量為4

19、.5mm，內(nèi)壁為重要加工表面，故要求不得出現(xiàn)縮孔、縮松、加渣、氣孔等缺陷。</p><p>　　2.2 灰鑄鐵鑄造性能的分析</p><p>　　（1）流動性： 灰鑄鐵的熔點較低，結(jié)晶溫度范圍較小，在適宜的澆注溫度下，具有良好的流動性，容易充填形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，且不易產(chǎn)生氣孔、交不足、冷隔等缺陷。</p><p>　　(2)收縮性： 灰鑄鐵的澆注溫度較低，凝固中

20、發(fā)生共析石墨化轉(zhuǎn)變，使其線收縮小，產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力也較小，所以鑄件出現(xiàn)撓曲變形和開裂的傾向以及形成縮孔的傾向都較小。</p><p>　　(3)灰鑄鐵的充型能力好，強度較高，耐磨、耐熱性較好，減震性良好，鑄造性較好，但需人工時效處理。</p><p>　　第三章 零件鑄造工藝方案</p><p>　　3.1造型材料的選擇</p><p>　　

21、凡是用來制作鑄型的原材料（如原砂、粘結(jié)劑、附加物等）以</p><p>　　及由各種原材料所混制成的混合物統(tǒng)稱為造型材料。制作砂型的混合物稱為型砂，制作砂芯的混合物稱為芯砂，涂敷在型腔或砂芯表面的混合物稱為涂料。</p><p>　　粘土砂濕型鑄造的基本特點是砂型（芯）無需烘干，不存在硬化過程。其優(yōu)點為生產(chǎn)靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)；材料成本低；節(jié)省烘干設(shè)備、燃料、電

22、力及車間生產(chǎn)面積；延長砂箱使用壽命；容易落砂清理，但同時也存在夾砂結(jié)疤、鼠尾、粘砂、氣孔、砂眼、脹砂等鑄造缺陷。因此，濕型鑄造必須在生產(chǎn)過程中全面控制砂型質(zhì)量，以保證型砂始終具有所要求的性能。濕型鑄造主要用于500kg以下的鑄件，在機械化生產(chǎn)和手工造型中均可運用，手工造型時，主要用于幾十千克以下的小件。</p><p>　　該鑄件為小件，毛重1.4kg,故可采用粘土砂濕型鑄造進行造型、造芯。</p>

23、<p>　　3.2造型、造芯方法的選擇</p><p>　　在砂型鑄造中，用砂型形成鑄件的外廓形狀和尺寸，用砂芯形成鑄件的內(nèi)腔形狀和尺寸。制造砂型簡稱為造型，制造砂芯簡稱為造芯。造型和造芯是鑄型制備過程的主要工藝環(huán)節(jié)，對鑄件質(zhì)量有很大的影響。</p><p>　　鑄造生產(chǎn)中造型和制芯的方法可分為手工和機器兩大類。其制備方法的選擇應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點、尺寸大小、生產(chǎn)數(shù)量、技術(shù)要求

24、、交貨期限和生產(chǎn)條件等因素來確定。</p><p>　　手工造型和制芯所使用的工藝裝備簡單，靈活多樣，適應(yīng)性強。所以對單件、小批或成批生產(chǎn)有著廣泛的用途；機器造型和制芯的生產(chǎn)率高，勞動強度低，鑄件質(zhì)量比較穩(wěn)定，適用于成批或大批量生產(chǎn)。</p><p>　　該鑄件為單件小批量生產(chǎn)，可采用手工造型、制芯。由于其為座體，結(jié)構(gòu)簡單且最大截面在一端，模樣可直接從砂型中起出，操作簡便，所以采用整模造型

25、。該座體零件只有一個鑄出孔，結(jié)構(gòu)簡單且造芯方便，故采用芯盒造芯。</p><p>　　3.3砂箱中鑄件數(shù)目的確定</p><p>　　在選擇工藝方案使應(yīng)初步確定在一個砂箱中放幾個鑄件，以作為設(shè)計澆冒口的依據(jù)。確定在一個砂箱中放幾個鑄件，應(yīng)考慮以下幾個方面的因素；鑄件尺寸、砂箱尺寸、吃砂量和車間起重能力等。當(dāng)要在一個砂箱中放不同種類的鑄件時，還應(yīng)考慮車間的生產(chǎn)平衡。流水生產(chǎn)時，一個砂箱中帶砂

26、芯的鑄件不宜太多，以免影響各工序的平衡。</p><p><b>　　這里采用一箱四件。</b></p><p>　　3．4澆注位置及分型面的確定</p><p>　　鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置（方位）。澆注位置的選擇取決于合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)和輪廓尺寸、鑄件質(zhì)量要求及生產(chǎn)條件。選擇澆注位置時，首先以保證鑄件質(zhì)量為前提，同時盡

27、量做到簡化造型工藝和澆注工藝。確定澆注位置的主要原則有以下幾點：</p><p>　?。?） 鑄件的重要加工面、主要工作面和受力面盡量放在底部或側(cè)面，以防止這些表面上產(chǎn)生砂眼、氣孔，夾渣缺陷。</p><p>　?。?） 要有利于金屬液的凝固順序。對于體收縮較大的合金，澆注位置應(yīng)盡量滿足定向凝固的原則。逐漸厚實部分一般應(yīng)置于澆注位置上方，以利于設(shè)置冒口補縮。</p><

28、p>　?。?） 應(yīng)有利于砂芯的定位和穩(wěn)固支撐，是排氣通暢，盡量避免吊芯、懸臂砂芯。</p><p>　?。?） 鑄件上的大平面應(yīng)置于下部或傾斜放置，以防夾砂等缺陷。</p><p>　　（5） 鑄件的薄壁部位應(yīng)置于澆注位置的下部或側(cè)面，以防止?jié)膊蛔悖涓舻辱T造缺陷。</p><p>　?。?） 在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)使鑄件的毛刺和飛翅易于清除。</p>

29、<p>　?。?） 要避免厚實的鑄件冒口下面的主要工作面產(chǎn)生偏析。</p><p>　　分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。分型面一般在確定澆注位置后再選擇。但分析各種型面方案的優(yōu)劣之后，可能需要重新調(diào)整澆注位置。在生產(chǎn)中，澆注位置和分型面有時是同時考慮確定的，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。</p><p>　　選擇分型面時，應(yīng)注意以下原則：<

30、;/p><p>　?。?）應(yīng)使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi)。</p><p>　?。?）應(yīng)盡可能減少分型面數(shù)目。</p><p>　?。?）平直分型面和曲折分型面的選擇，要盡可能選擇平直分型面，以簡化工裝結(jié)構(gòu)及其制造、加工工序和造型操作。</p><p>　?。?）分型面應(yīng)選取在鑄件最大投影面處。</p><p>　　經(jīng)

31、考慮得出以下兩個方案：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　分型面在最大端面處，鑄件全部處于下砂箱中</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　分型面在最大端面處，鑄件全部處于下砂箱中</p><p>　　以上兩種方案分型

32、面的位置一致，區(qū)別在于其澆注位置的不同。故兩者澆注系統(tǒng)與鑄件的位置也大不相同，方案一的澆注系統(tǒng)與鑄件不再同一砂箱內(nèi)，操作簡便；方案二的澆注系統(tǒng)與鑄件處于同一砂箱內(nèi)，增加操作難度及不必要的金屬液的浪費。故選擇方案一較為合理。</p><p>　　第四章 鑄造工藝設(shè)計參數(shù)</p><p>　　4.1鑄件的尺寸公差</p><p>　　根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》表2-3

33、 小批和單件生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（GB6414-86）得該座體鑄件的尺寸公差等級范圍為CT13～15級；根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》表2-6 用于小批和單件生產(chǎn)的鑄件重量公差等級（GB/T 11351-89）得該座體重量公差等級為MT13～15級。通常鑄件的壁厚尺寸公差比圖樣上的尺寸公差降一級，則該鑄件尺寸公差為CT14～16級。</p><p>　　該座體鑄件的最大尺寸為107mm,其尺寸公差等級可選為CT1

34、3，則鑄件重量公差等級為MT13，壁厚尺寸公差等級為CT14（精度等級為Ⅲ，即±1.5mm）。</p><p><b>　　4.2機械加工余量</b></p><p>　　機械加工余量是指為了保證鑄件加工面尺寸和零件精度，工藝設(shè)計時，在鑄件待加工面上預(yù)先增加的而在機械加工時切削掉的金屬層厚度。其代號用MA表示，并由精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H和J

35、九個等級。</p><p>　　根據(jù)表2-10 用于小批和單件生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機加工余量等級（GB/T 11350-89）得機械加工余量等級為J。根據(jù)表2-8 與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量（GB/T 11350-89）得鑄件機械加工余量為6.5mm（單邊），4.5mm（雙邊）。</p><p><b>　　4.3起模斜度</b></p

36、><p>　　為了使造型、芯時起模方便，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，這個斜度成為起模斜度。</p><p>　　起模斜度應(yīng)設(shè)計在鑄件沒有結(jié)構(gòu)斜度并垂直于分型面（或分盒面）的表面上，其大小依起模高度、模樣表面粗糙度值及造型、芯的方法而定。</p><p>　　關(guān)于鑄件起模斜度在使用時需注意:盡量使鑄件內(nèi)、外壁的起模斜度和芯盒斜度取值相同、方向一

37、致，以使鑄件壁厚均勻；起模斜度應(yīng)小于或等于零件圖上所規(guī)定的起默寫度值以防止零件在裝配或加工中與其他零件相妨礙；在非加工面上留起模斜度時，要注意與相配零件的外形相一致，保持整臺機器的協(xié)調(diào)、美觀；同一鑄件的起模斜度應(yīng)盡可能只選用一種或幾種斜度，以免加工金屬模時頻繁更換刀具；非加工的裝配面上留斜度時，最好用減小厚度法，以免安裝困難；手工制造木模，起模斜度應(yīng)標(biāo)注毫米值，機械加工的金屬模應(yīng)標(biāo)注角度值，以利操作。</p><p&

38、gt;　　根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》中表2-11 粘土砂造型模樣外表面的起模斜度（JB/T5105-91）得該座體鑄件的起模斜度為′，a=1mm；表2-14 鑄孔起模斜度可知該座體直徑為31的鑄出孔無需起模斜度。</p><p><b>　　4.4鑄造收縮率</b></p><p>　　鑄造收縮率又稱線收縮率，使鑄件從線收縮開始溫度冷卻至室溫的線收縮率。鑄造收縮率用

39、模樣與鑄件的長度差占鑄件長度的百分數(shù)表示：</p><p>　　鑄造收縮率主要與合金的收縮大小和鑄件收縮時受阻條件有關(guān)，如合金種類、鑄型種類、砂芯退讓性、鑄件結(jié)構(gòu)、澆冒口等。因此在工藝設(shè)計時應(yīng)正確選擇鑄造收縮率，一般砂型鑄造灰鑄鐵件的收縮率取1%，鑄鋼件取2%。</p><p>　　該座體鑄件材質(zhì)為HT150，故其鑄造收縮率為1%。</p><p>　　4.5最小鑄

40、出孔和槽</p><p>　　鑄件上的孔和槽是否鑄出要根據(jù)具體情況而定。一般來說，較大的孔和槽應(yīng)鑄出來，以節(jié)約金屬和機加工工時。較小的孔和槽直接進行機加工即可。一般灰鑄鐵件成批生產(chǎn)時，最小鑄出孔直徑為15～30mm,單件小批量生產(chǎn)時為30～50mm，薄壁鑄件取下限，厚壁鑄件取上限。對于有彎曲形狀等特殊的孔，無法機加工時，則應(yīng)直接鑄造出來。需用鉆頭加工的孔（中心線位置精度要求高的孔）最好不鑄出。難于加工的合金材料，

41、如高錳鋼等鑄件的孔和槽應(yīng)鑄出。</p><p>　　則該座體的鑄出孔即為直徑31mm的內(nèi)孔，底板上的四個直徑12mm的孔用機加工作出即可。</p><p>　　4.6其他鑄造工藝參數(shù)</p><p>　　該座體尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡單，故工藝補正量、非價格壁厚的副余量、分型負數(shù)、反變形量和砂芯負數(shù)等工藝參數(shù)均忽略不計。</p><p><b&

42、gt;　　圖4-1 鑄件圖</b></p><p>　　第五章 砂芯的設(shè)計</p><p>　　5.1 砂芯的介紹</p><p>　　砂芯是鑄型的一個重要組成部分，型芯的作用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞、阻礙起模部分的外形和以及鑄型中有特殊要求的部分。</p><p>　　型芯應(yīng)滿足以下要求：型芯的形狀、尺寸以及在鑄型中的位置應(yīng)

43、符合鑄件要求；具有足夠的強度和剛度；在鑄件形成過程中型芯所產(chǎn)生的氣體能及時排出型外；鑄件收縮時的阻力??；造芯、烘干、組合裝配和鑄件清理等工序操作簡便；芯盒的結(jié)構(gòu)簡單。</p><p>　　砂芯由砂芯主體和芯頭兩部分組成。砂芯主體形成鑄件內(nèi)腔，芯頭指升出鑄件以外不于金屬液接觸的砂芯部分，起支承、定位和排氣作用。為了加強砂芯的強度和剛度，制造砂芯時應(yīng)在其內(nèi)部放置芯骨；為了使砂芯排氣通暢，砂芯中應(yīng)開設(shè)排氣通道；為了提高

44、砂芯表面的耐火度和降低表面粗糙度值，防止鑄件產(chǎn)生粘砂缺陷，砂芯的表面常刷一層耐火涂料。</p><p>　　由于該座體尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡單，則砂芯制作簡單，故在這里只介紹芯頭的設(shè)計。</p><p>　　對砂芯的要求是：定位和固定砂芯，使砂芯在鑄型中有準確的位置，并能夠承受砂芯重力及澆注時液體金屬對砂芯的浮力，使砂芯不被破壞；芯頭應(yīng)能及時將澆注后砂芯所產(chǎn)生的氣體排出型外；上下芯頭及芯號容易識

45、別，不致搞錯下芯方向和芯號；下芯、合型方便，芯頭應(yīng)有適當(dāng)斜度和間隙，間隙量要考慮到砂芯和鑄型的制造誤差，又要少出飛翅；使砂芯堆放、搬運方便，重心平穩(wěn)。</p><p><b>　　5.2 芯頭的設(shè)計</b></p><p>　　芯頭包括芯頭長度、斜度、間隙、壓環(huán)和積砂槽等結(jié)構(gòu)，為簡化芯頭結(jié)構(gòu)，這里重點進行對芯頭長度、斜度、間隙的設(shè)計。</p><p

46、>　　芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭，由于這是一個座體鑄件，故為垂直芯頭。</p><p>　　根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》中表3-1 垂直芯頭的高度和芯頭與芯座的配合間隙（JB/T5106-97）得s=0.2mm，h=20mm。</p><p>　　則 =1.5S=0.3mm；</p><p>　　= 0.6h=12mm</p><p>

47、;　　根據(jù)表3-2 垂直芯頭頂面與芯座的配合間隙（JB/T6106-91）得 = 0。</p><p>　　根據(jù)表3-3 垂直芯頭的斜度（JB/T5106-91）得：</p><p>　　上部芯頭 °，；</p><p>　　下部芯頭 °，。</p><p><b>　　故取，。</b>&

48、lt;/p><p>　　第六章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計與計算</p><p>　　金屬液在充型時的狀態(tài)對獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有很大影響，一些鑄件缺陷如氣孔、裂紋、冷隔、澆不到、砂眼等都是在充型不利的情況下產(chǎn)生的。而金屬液的充型要靠澆注系統(tǒng)來實現(xiàn)。所以澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理將直接影響鑄件的質(zhì)量。</p><p>　　6.1 鑄件在鑄型中的冷卻時間</p><p>

49、;　　液態(tài)金屬從進入澆口開始到充滿鑄型所需的時間稱為澆注時間。用t表示，它指鑄件的適宜澆鑄時間范圍。最大澆注時間取決于砂型的抗夾砂能力，使鑄件不至于產(chǎn)生澆不到、冷隔、氧化夾渣和變形等；而最小澆注時間則取決于：使型腔中的氣體得以排除，時鑄件不至于產(chǎn)生氣孔，不會沖壞鑄型和由于過大的沖擊引起脹砂和抬型。所以在澆注時間范圍內(nèi)澆注可減少鑄件缺陷。</p><p>　　影響澆注時間的因素有：合金的種類、澆注溫度、澆注系統(tǒng)的類

50、型、鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型的種類等。目前對澆注時間的確定實際上是根據(jù)經(jīng)驗圖表和經(jīng)驗公式來計算的。</p><p>　　常用的澆注時間經(jīng)驗公式如下：</p><p><b>　　t=</b></p><p>　　式中 t———澆注時間（s）</p><p>　　_____ 澆入型內(nèi)的金屬液總重量（kg）</p>&

51、lt;p>　　———鑄件的平均壁厚(mm)，對于圓形或正方形的鑄件，取其直徑或變長的一半；</p><p>　　———系數(shù)。對灰鑄鐵取2.0，需快澆時（如鐵液溫度低，含硫較高，含碳量小于3.3%，底注或有冷鐵等），可取1.7。對鑄鋼可取1.3～1.5。</p><p><b>　　對于該座體鑄件?。?lt;/b></p><p><b&g

52、t;　??；</b></p><p>　　最小鑄件壁厚為10.5mm，最大壁厚為18.5mm，則平均壁厚為14.5mm；</p><p>　　鑄件重約2.19kg，一箱四件，根據(jù)《鑄造工藝及設(shè)備》中表澆冒口重量占鑄件重量的比例取25%，故澆入型內(nèi)的金屬液總重量為=10.95kg。</p><p>　　的澆注時間計算如下：</p><p&

53、gt;<b>　　=1.7</b></p><p>　　對于計算所得的澆注時間是否合適，通常以型內(nèi)金屬液面上升速度來驗證。澆注時間過長會在金屬液面上產(chǎn)生較厚的氧化層，造成氣孔、夾渣等缺陷。</p><p>　　型內(nèi)金屬液面上升速度可按下式計算：</p><p>　　式中 C————鑄件最低點到最高點的距離，按澆注時的位置確定（mm）；<

54、/p><p>　　t————計算的澆注時間（s）</p><p>　　則根據(jù)《鑄造工藝及設(shè)備》中表3-3 型內(nèi)鐵液液面允許的最小上升速度得該座體鑄件的最小上升速度為～20mm/s。</p><p>　　該座體的最小上升速度計算如下：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　上升速度

55、為11.2s，在最小上升速度范圍內(nèi)，所以澆注時間合理。</p><p>　　6.2 阻流組元（或內(nèi)澆道）截面積的計算及各組元之間的比例關(guān)系的確定</p><p>　　（1） 平均壓頭的確定 在澆注系統(tǒng)中，除了頂注式，作用在內(nèi)澆道的壓頭痛常是變化的，需使用平均壓頭來計算。</p><p>　　平均壓頭的計算公式：</p><p>　　式中

56、————內(nèi)澆道以上的金屬液壓頭，即內(nèi)澆道至澆口盆液面的高度（cm）</p><p>　　C ————澆注時鑄件高度（cm）</p><p>　　P ————內(nèi)澆道以上的鑄件高度(cm)</p><p>　　對于頂注式澆注系統(tǒng)：P=0，則。</p><p>　　則該座體鑄件的平均壓頭=10cm。</p><p>　?。?

57、） 阻流組元截面（簡稱阻流截面）的大小實際上反映了澆注時間的長短。在一定的壓頭下，阻流截面大，澆注時間就短。所以，阻流截面的大小對鑄件質(zhì)量的影響與澆注時間長短的影響基本一致。 </p><p>　　生產(chǎn)中常用水力學(xué)計算法確定阻流截面尺寸，即把金屬液看作普通流體，澆注系統(tǒng)看作管道，在封閉式澆注系統(tǒng)中，內(nèi)澆道為阻流組元，其公式為：</p><p>　　式中 ————內(nèi)澆道截面積（）&l

58、t;/p><p>　　————型內(nèi)金屬液的總重量（kg）</p><p><b>　　————流量系數(shù)</b></p><p>　　t————澆注時間（s）</p><p>　　————作用于內(nèi)澆道的金屬液靜壓頭（cm）</p><p>　　因為式中的在澆注時大多是變化的，可用平均壓頭代替，則水力學(xué)計

59、算公式可改寫成：</p><p>　　式中 ————包括澆冒口在內(nèi)的金屬總重量（kg）</p><p>　　該座體的內(nèi)澆道截面積計算如下：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》中表4-4 灰鐵小件(<100kg)內(nèi)澆道總段面積得3，內(nèi)澆道長度為25～30mm。&

60、lt;/p><p>　　根據(jù)計算及查表取，，一箱四件，即四條內(nèi)澆道，則。</p><p>　　澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道截面形狀選扁平梯形，根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》中表4-5 澆注系統(tǒng)截面尺寸得該座體內(nèi)澆道截面各尺寸為：</p><p>　　a=11mm，b=9mm，c=5mm。</p><p>　　橫澆道及直澆道截面尺寸的確定</p>

61、<p>　　求得阻流組元的截面積之后，根據(jù)合金和鑄件的特點，選定澆注系統(tǒng)各組元截面比例關(guān)系的類型可參照《鑄造工藝及設(shè)備》中表3-8 各種合金澆注系統(tǒng)組元截面積之間比例關(guān)系來確定其比例值，即可得出其他組元的截面積，然后再按選定的形狀確定具體尺寸。</p><p>　　根據(jù)表3-8得該座體鑄件的各組元截面積之比為=1：1.1：1.15，即</p><p><b>　　，&l

62、t;/b></p><p>　　根據(jù)《鑄造工藝課程設(shè)計手冊》中表4-5 澆注系統(tǒng)截面尺寸選擇橫澆道截面形狀為高梯形，截面積選取，則其截面各具體尺寸分別為：A=16mm，B=11mm，C=17mm；直澆道截面形狀為圓形，截面積選取，則直徑D=20mm。</p><p>　　以下分別為澆注系統(tǒng)各截面尺寸示意圖：</p><p>　　圖6-1 內(nèi)澆道各截面尺寸&l

63、t;/p><p>　　第七章 工藝裝備的設(shè)計</p><p>　　鑄造工藝裝備（簡稱工裝）是鑄造生產(chǎn)過程中所用的各種模具、工夾量具的總稱，例如模樣、模板、芯盒、砂箱等。</p><p><b>　　7.1 模樣的設(shè)計</b></p><p>　　模樣是造型工藝必須的工藝裝備之一，其作用是用來形成鑄型的型腔，因此模樣直接關(guān)系

64、著鑄件的形狀和尺寸精度。為了保證鑄件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，模樣必須有足夠的強度和剛度，有與技術(shù)相適應(yīng)的表面粗糙度和尺寸精度。同時要求使用方便，制造簡單，成本低。</p><p>　　模樣與鑄件外形基本相似，但在鑄件上用砂芯形成孔的地方，模樣上無孔，而是突出一塊芯頭（砂型中形成芯座）。</p><p>　　模樣的尺寸除了要考慮產(chǎn)品零件的尺寸以外，還要考慮零件的鑄造工藝尺寸（包括機械加工余量、起

65、模斜度、工藝補正量等各種工藝參數(shù)）和零件材料的鑄造收縮率。模樣尺寸可由下式計算：</p><p>　　模樣尺寸=（零件尺寸</p><p>　　上式中“+”用于模樣凸體部位的尺寸，“-”用于模樣凹體部位尺寸。模樣尺寸是指模樣上直接形成鑄件的尺寸，不包括模樣本身的結(jié)構(gòu)尺寸。如壁厚、加強筋等。因模樣上的芯頭部分和澆冒口模樣等不形成鑄件本體，故不需計算鑄造收縮率。</p><

66、p>　　根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點、造型方法和生產(chǎn)批量不同，可選不同的材料制造模樣。按材料可將模樣分成木模、金屬模和塑料模。這里選用材質(zhì)為紅杉的整體木模造型，木模是生產(chǎn)中應(yīng)用較多的一種模樣，具有質(zhì)輕、易加工、生產(chǎn)周期短、成本低等優(yōu)點。制造模樣用的木材要求紋理平直、纖維堅韌、硬度適中、質(zhì)地細密、吸濕性低、縮脹性小、無木節(jié)裂紋等缺陷。制作木模前應(yīng)將木材進行干燥處理，以免發(fā)生干縮變形。</p><p>　　座體鑄件模樣尺

67、寸設(shè)計:</p><p>　　該座體鑄件材質(zhì)為HT150，鑄造收縮率為1%，則其模樣整體尺寸擴大1%，芯頭不形成鑄件本體，故不考慮鑄造收縮率，將芯頭跟木模設(shè)計在一起即可。</p><p><b>　　圖7-1 木模圖</b></p><p><b>　　7.2 芯盒的設(shè)計</b></p><p>　

68、　在鑄造生產(chǎn)中，除了少數(shù)簡單的鑄件不需要形成鑄件的內(nèi)腔或孔洞形狀外，大部分鑄件都由型芯形成內(nèi)腔。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。</p><p>　　(1) 芯盒內(nèi)腔尺寸的計算 芯盒的內(nèi)腔尺寸即砂芯尺寸，應(yīng)根據(jù)鑄造工藝圖進行計算，計算公式為</p><p>　　芯盒內(nèi)腔尺寸=（零件尺寸工藝尺寸）（1鑄造收縮率）</p>

69、;<p>　　公式中“+”用于工藝尺寸使砂芯尺寸增大的情況；“-”用于工藝尺寸使砂芯尺寸減小的情況。</p><p>　　(2) 芯盒的結(jié)構(gòu)形式 芯盒的結(jié)構(gòu)形式一般有整體式、拆分式、脫落式三種。</p><p>　　該座體鑄件采用拆分式芯盒，它由兩部分以上盒壁組成，并有定位、夾緊裝置。填砂前先把芯盒鎖緊，填砂緊實完畢后拆開芯盒取出砂芯。</p><p&g

70、t;　　拆分式芯盒又可分為水平式芯盒和垂直式芯盒，根據(jù)座體結(jié)構(gòu)選取垂直式芯盒。</p><p>　　(3) 芯盒種類 按芯盒材料可將其分為木質(zhì)芯盒、金屬芯盒和塑料芯盒。</p><p>　　該座體鑄件單件小批量生產(chǎn)，故采用木質(zhì)芯盒</p><p><b>　　圖7-2 芯盒圖</b></p><p><b>

71、　　7.3模底板的設(shè)計</b></p><p>　?。?） 模底板用于砂箱及模樣等的定位，對其材料要求要有足夠的強度，有良好的耐磨性，抗震耐壓，鑄造和加工性能好。</p><p>　　該座體鑄件為單件小批生產(chǎn)，故可采用木質(zhì)模底板。</p><p>　?。?） 底板本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　圖7-3 模底板圖</p

72、><p><b>　　圖7-4 裝配圖</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　鑄造業(yè)是關(guān)系到國際民生的重要行業(yè)，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織、裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是制造業(yè)的重要組成部分。目前鑄造業(yè)正處于高速發(fā)展階段，因此我們必須抓住機遇，利用高科技提升鑄件質(zhì)量。</p>

73、;<p>　　通過五周的實訓(xùn)對鑄件的鑄造有了更深刻的了解，該課程設(shè)計含蓋鑄造的多個方面，通過對鑄件的具體設(shè)計對這些方面有了更加全面的認識，同時也意識到了自身的不足，在以后的工作及畢業(yè)設(shè)計中要努力改善。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 中國機械工程協(xié)會. 鑄造手冊：第5卷鑄造工藝[M]. 2版. 北京：機械工業(yè)出

74、版社，2005.</p><p>　　[2] 魏華盛. 鑄造工程基礎(chǔ)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[3] 王文清，李魁盛. 鑄造工藝學(xué)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[4] 崔令江，郝濱海. 材料成型技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　

75、[5] 機械工業(yè)技師考評培訓(xùn)教材編審委員會. 鑄造工技師培訓(xùn)教材[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[6] 凌愛林. 金屬工藝學(xué)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[7] 王欣. 熱加工試訓(xùn)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[8] 王曉江. 鑄造合金及其熔煉[M]. 北京：

76、機械工業(yè)出版社，1999.</p><p>　　[9] 繆良. 我國鑄造工業(yè)之現(xiàn)狀與展望[J]. 現(xiàn)代鑄鐵，2001（1）：1-7.</p><p>　　[10] 劉喜俊. 鑄造工藝學(xué)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.</p><p>　　[11] 曹瑜強. 鑄造工藝及設(shè)備[M]. 2版. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.</p><