鑄造工藝畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　首先，分析零件的技術(shù)條件，明確零件的材料組成以及性能要求。對零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性進行分析，明確零件的結(jié)構(gòu)特點，找出可能存在的結(jié)構(gòu)問題。提出改進措施或預防缺陷的措施。其次,根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點，技術(shù)要求，生產(chǎn)要求，生產(chǎn)批量，生產(chǎn)條件選擇鑄造及造型方法。由零件的結(jié)構(gòu)特點，提出多種澆注和分型方案，綜合對比分析，選擇最為理想的澆注位置及分型

2、面。制定出詳細的鑄造工藝方案。再次,根據(jù)鑄造工藝方案和零件的特點，選用適宜的工藝參數(shù)，設(shè)計鑄件的補縮系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)。繪制出鑄造工藝圖。最后,設(shè)計鑄造工藝裝備，包括模板和芯盒,繪制模板和芯盒的裝配圖。</p><p>　　關(guān)鍵字：鑄造工藝性 ；鑄造工藝方案 ；鑄造工藝參數(shù) ；補縮系統(tǒng)；澆注系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p>

3、<p>　　First of all, I analyse the technical conditions of the parts to clear the material composition and performance requirements of parts ,analyse the casting process of the part structure to clear the structural

4、features of parts ,identify possible structural problem and propose measures to improve the structure of parts or the prevention of defective。Secondly, According to structural characteristics of parts, technical requirem

5、ents, production requirements, production volume, production conditions</p><p>　　Keyword: Casting process；Casting process programme； Casting process parameters；Feeding system ；Cating system</p><p

6、><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　1 零件材料性能分析2</p><p>　　2 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析3</p><p>　　3 鑄造工藝方案的確定

7、6</p><p>　　3.1 分型的分析比較與選擇6</p><p>　　3.1.1方案一6</p><p>　　3.1.2方案二7</p><p>　　3.1.3方案三8</p><p>　　3.2 造型方案8</p><p>　　3.3 造型（芯）方法的選擇9</

8、p><p>　　3.4 鑄型種類的選擇9</p><p>　　3.5 澆注位置的確定10</p><p>　　3.6 砂箱中鑄件數(shù)目的確定10</p><p>　　3.7砂芯的設(shè)計10</p><p>　　3.7.1砂芯尺寸10</p><p>　　3.7.2下芯順序11<

9、/p><p>　　4 鑄造工藝參數(shù)的選擇12</p><p>　　4.1 鑄件線收縮率12</p><p>　　4.2 機械加工余量12</p><p>　　4.3 起模斜度的選取13</p><p>　　5 鑄件體積的計算14</p><p>　　5.1 實體部分體積14&

10、lt;/p><p>　　5.2 去除部分體積16</p><p>　　5.3 鑄件與鑄型的體積17</p><p>　　6 冒口的設(shè)計18</p><p>　　6.1 熱節(jié)分析及熱節(jié)圓的計算18</p><p>　　6.2 冒口的設(shè)計18</p><p>　　6.2.1初步方案

11、18</p><p>　　6.2.2改進方案a19</p><p>　　6.2.3改進方案b19</p><p>　　6.2.4改進方案c20</p><p>　　6.6 冒口的驗算21</p><p>　　7 澆注系統(tǒng)的設(shè)計22</p><p>　　7.1 澆包的選擇22&l

12、t;/p><p>　　7.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計23</p><p>　　7.3 工藝出品率的驗算24</p><p>　　8 補縮距離的計算與冷鐵的安放25</p><p>　　8.1 圓筒的補縮核算25</p><p>　　8.2 圓筒的支撐壁的補縮核算25</p><p>　　

13、9 鑄造工藝裝備設(shè)計26</p><p>　　9.1 模板的設(shè)計26</p><p>　　9.2 芯盒的設(shè)計26</p><p>　　10 總結(jié)27</p><p><b>　　致謝28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></

14、p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　鑄造工藝設(shè)計就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點，技術(shù)要求，生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造工藝方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等技術(shù)文件的過程。在進行鑄造工藝前，設(shè)計者應掌握生產(chǎn)任務(wù)和要求，熟悉工廠和車間的生產(chǎn)條件。此外要求設(shè)計者有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗和設(shè)計經(jīng)驗，并應對鑄造先進技術(shù)有所了解，具有經(jīng)濟觀點和發(fā)展觀點。因為現(xiàn)

15、代科學技術(shù)的發(fā)展，拓展了鑄造技術(shù)的應用領(lǐng)域，同時也提高了對金屬鑄件的要求。不僅要求鑄件具有高的力學性能，尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐熱，耐蝕，耐磨等，同時還要求生產(chǎn)周期短，成本低。</p><p>　　鑄造工藝設(shè)計人員在設(shè)計的過程中應時刻關(guān)心鑄件成本，節(jié)約能量和環(huán)境保護問題。從零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性的改進，鑄造，造型，造芯方法的選擇，鑄造方案的確定，澆注系統(tǒng)和冒口的設(shè)計，直至鑄件清理方法等

16、，每到工序都與上述問題有關(guān)。采用不同的工藝，對鑄造車間或工廠的金屬成本，熔煉金屬量，能源消耗，鑄件工藝出品率和成品率，工時費用，鑄件成本和利潤率等都有顯著的影響。鑄造工藝設(shè)計應是追求以最少的成本和損耗生產(chǎn)出質(zhì)量最好，競爭品質(zhì)最強的鑄件產(chǎn)品。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計的目的是通過自主設(shè)計，在設(shè)計的過程中梳理大學四年中學到的專業(yè)知識，學會發(fā)現(xiàn)問題并運用所學的知識來解決實際問題。通過畢業(yè)設(shè)計鞏固和拓展自己的專業(yè)

17、知識，熟悉鑄造工藝設(shè)計的流程，領(lǐng)略鑄造工藝設(shè)計的要領(lǐng)，體驗鑄造工藝設(shè)計工作的內(nèi)涵，為即將步入社會，走向工作崗位做最后的準備。</p><p>　　1 零件材料性能分析</p><p>　　機座原材料為ZG310-570。由《鑄造合金及其熔煉》表6-1及《鑄造實用數(shù)據(jù)速查手冊》表4-6可知在800-820℃退火后的其力學性能如下：</p><p>　　屈服強度σs≥

18、310MPa； 抗拉強度σb≥570MPa；</p><p>　　伸長率δ≥15%； 斷面收縮率Φ≥21%；</p><p>　　沖擊韌性Akv≥15J，ak≥20J/cm3；硬度156-217HBW。</p><p>　　由《鑄造合金及其熔煉》表6-2 可知ZG310-570化學成分的上限值（%）如下：</p><

19、p>　　C≤0.50； Si≤0.60； Mn≤0.90； S≤0.01； P≤0.01； </p><p>　　Ni≤0.30； Cr≤0.35； Cu≤0.3； Mo≤0.2； V≤0.05。</p><p>　　ZG310-570為中碳鋼。</p><p>　　零件對材料性能的要求：機座主要作用是支撐設(shè)備的運轉(zhuǎn)，定

20、位裝配各種機構(gòu)，使其具備特定的機械功能。由于是設(shè)備與地面的接觸部分，承受著設(shè)備運轉(zhuǎn)的載荷，為了能使設(shè)備有較好的工況，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，要求機座具有一定的減震性。一般的機座的尺寸都比較大，屬于長久性構(gòu)件，必須具有足夠長的使用壽命。因此機座應該具備一定的耐磨性。</p><p>　　2 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析</p><p>　　圖2-1 零件主視圖</p><p>　　

21、由零件圖圖2-1， 圖2-2，圖2-3分析零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性。</p><p>　　零件重要的部分是零件兩端圓筒，也就是注有加工粗糙度的部分 。由零件結(jié)構(gòu)分析，該機座是用來支撐回轉(zhuǎn)軸運轉(zhuǎn)工作的，由于該部分幾乎是枝端結(jié)構(gòu)，直接承受載荷，并且有裝備要求，所以對于圓筒的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)要求很高.在設(shè)計鑄造工藝時，應重點分析考慮。</p><p>　　鑄件壁厚比較大，最小壁厚處是機座兩端的圓筒。其尺

22、寸超過了ZG310-570鑄件的最小壁厚，澆注成型沒有問題。而最大熱節(jié)處在零件的中間部位，兩端圓筒則是通過支撐壁由中間部分補縮的。有利于補縮和實現(xiàn)順序凝固。圓筒自身的補縮通道，以及上端支撐壁的補縮通道不夠，應該設(shè)計補貼或冷鐵。</p><p>　　圖2-2 零件左視圖</p><p>　　零件多枝杈結(jié)構(gòu)，鑄件成型時的收縮會受到一定的阻礙，枝端結(jié)構(gòu)的形位很容易受到影響。而這是零件結(jié)構(gòu)的最大

23、忌諱，將會直接影響零件的性能，決定著鑄件的質(zhì)量。由于零件的結(jié)構(gòu)性能需要，改進零件結(jié)構(gòu)的操作性不是很大，采用工藝手段避免是主要的方法。</p><p>　　枝端處及背面的斜槽會對零件的造型方案的選擇有影響，并且會給工藝方案的設(shè)計帶來很大的麻煩。如果在不影響零件性能的前提下，可以對零件的結(jié)構(gòu)做出相應的改進。背面的3個斜槽可以開得淺一些，通過模樣就可以造型，不需要下芯。而枝端處的斜槽可以適量開得下一些，通過模樣造型和機

24、加工一部分的方法就可以成型。</p><p>　　圖2-3 零件背視圖</p><p>　　零件的結(jié)構(gòu)特點局限了零件造型方案的選擇，進而局限了澆注位置的選擇。由于砂芯的數(shù)目較多，澆注位置上有大平面結(jié)構(gòu)，可能會對鑄件的質(zhì)量有影響。</p><p>　　零件上的所有螺孔及圓筒端面的淺槽，由于尺寸較小且需要加工，不易鑄出，由機加工成形。</p><p

25、>　　3 鑄造工藝方案的確定</p><p>　　3.1 分型的分析比較與選擇 </p><p><b>　　3.1.1方案一</b></p><p>　　圖3-1 分型示意圖</p><p>　　圖3-2 分型示意圖</p><p>　　見圖3-1，圖3-2，將幾乎整個鑄件置于下箱

26、，上箱相當于一個蓋箱，只成型鑄件表面的工墊凸臺。由于零件兩端的Φ200mm和Φ240mm的圓孔有很高的形位要求，將其用一個模板在同一個砂箱中造型，形位公差容易保證，合箱操作簡單。但由于鑄件兩端為斷續(xù)圓柱面，不可能用模板直接造型，只有通過下芯成型，而且零件結(jié)構(gòu)中如圓孔 ，凹槽等部分也不能通過模樣造型成型或完全成型。于是，這種方案分型將會增加了下芯的數(shù)目，提高了砂型芯定位的難度，同時也增加了工序，延長了工時，為澆注系統(tǒng)的設(shè)計，及澆注位置的選

27、擇制造了難度。由于不是半箱造型，上箱不是蓋箱，仍需要為簡單的凸臺成型，實在不劃算。即使凸臺不靠上箱成型，也必須通過下芯成型，在表面設(shè)計下芯是很復雜的。所以這樣分型效果很不理想，不予選擇。</p><p><b>　　3.1.2方案二</b></p><p>　　圖3-3 分型示意圖</p><p>　　見圖3-3，采用兩個模樣成型型腔，零件兩

28、端的圓柱面被一分為二，可以直接通過模樣成型，從而減少了下芯的數(shù)目。但是即使通過兩箱造型，零件結(jié)構(gòu)中的凹槽部分，仍是不能被完全成型。450mm×135mm的3個凹槽下面有部分是無法成型的，而由于形狀的原因，顯然不易加工成形，于是必須下芯。而下芯也存在問題，如果是整個凹模通下芯成型，則砂芯不好固定。因為凹模四周除上面外，都是實體，且離下面的型砂很遠，靠芯撐固定很不理想。唯一的辦法是吊芯，但吊芯是造型最避諱的，不到萬不得已，盡量不采

29、用。而且吊芯超出了上箱很大一部分，給合箱制造了很大麻煩。還有一種方法是將能成型的部分用模樣成型，凹槽不能通過模樣成型的那一部分可以通過下芯成型 ，然后用粘結(jié)劑將砂芯固定在上箱成型部分上。然而通過粘結(jié)劑固定砂芯需要一定的時間，并且是在造完型的上箱上粘結(jié)芯砂，會影響到整個鑄造生產(chǎn)過程。由于是手工操作，會影響這部分結(jié)構(gòu)的形狀精度。同樣也有下芯的麻煩，好像也不可行。這種分型方案還存在一個問題，枝端圓筒旁邊的凹槽同樣也有一部分不能成型。由于該部分

30、體積有點大，且形位特別，機械加工成形不理想，唯一可行的辦法也只有下芯。兩端的圓孔也是采用下</p><p><b>　　3.1.3方案三</b></p><p>　　圖3-4 分型示意圖</p><p>　　見圖3-4，同樣采用兩箱造型，方案二中未能通過模樣成型的部分仍然不能成型，也需要下芯。但由于將450mm×135mm凹槽調(diào)換了

31、位置，將其大部分置于下箱，也就解決了方案二中存在的問題，可以用垂直芯頭定位沙芯，下芯就變得容易了 。而枝端圓筒旁邊的不能完全成型的凹槽，上箱部分可以直接通過模樣成型。未能成型的部分下芯。由于這樣分型，使得這個砂芯成為了懸臂芯。為了牢固定位沙芯，確保鑄件精度，必須擴大芯頭尺寸。而砂芯必須得有30-50mm的厚度才能保證其具有一定的強度。對于這部分不能成型的部位，可以采用下芯和機加工結(jié)合的方法成型。而兩端間隔的圓孔，為了保證其形狀公差，通過

32、采用兩個圓柱芯分別成形兩端。這樣分型使得零件重要部件（有裝配要求）的分開造型，對其形狀公差有影響，合箱時要注意操作，但它們的位置仍然有所保證。由于砂芯數(shù)目較多，且排布較密集，對于澆注位置的選擇有很大的局限性。</p><p><b>　　3.2 造型方案</b></p><p>　　綜合比較上述三種方案，第三種方案最為理想，兩箱造型。零件兩端的圓柱面由模樣造型，三個

33、450mm×135mm凹槽分別下芯，為了確保兩端間隔圓孔的形狀和位置，分別由兩個整體圓柱砂芯成型?？爪?40mm旁的凹槽可以由模樣成型（h/b＜10），而孔Φ200mm旁的凹槽上部也由模樣造型，而四個凹槽下部分分別下芯。由于這樣的分型，使得這個砂芯成為了懸臂芯。為了牢固定位沙芯，確保鑄件精度，必須擴大芯頭尺寸。而砂芯必須得有30-50mm的厚度才能保證其具有一定的強度。對于這部分不能成型的部位，可以采用下芯和機加工結(jié)合的方法成

34、型。</p><p>　　3.3 造型（芯）方法的選擇</p><p>　　機座時設(shè)備產(chǎn)品的生產(chǎn)批量不會很大，而形狀有點復雜。造型材料采用自硬砂，手工造型具有工藝裝備簡單，靈活方便，適應強的特點。砂芯由于結(jié)構(gòu)簡單，形狀特點的原因，采用手工造芯比較適宜。而機座的尺寸有點偏大，采用機器造型對設(shè)備的要求比較高，一般工廠的生產(chǎn)條件可能達不到，同樣也采用手工造型，可以在造型平臺上造型。</p

35、><p>　　3.4 鑄型種類的選擇</p><p>　　由于機座材料為ZG310-570，而鑄鋼件很少采用濕型，高錳鋼除外。因為1540-1600℃澆注鋼水時Fe首先被氧化，H2O被還原為H。H在液態(tài)鋼中的溶解量大，而在固態(tài)鋼中量小，幾乎為0，易產(chǎn)生皮下氣孔。鑄鋼多采用漏包底注式，澆注系統(tǒng)為開放式，金屬液快速充型，對砂芯砂型的沖刷較大。于是要求砂芯和砂型必須具備很高的強度才不至于產(chǎn)生沖砂，

36、夾砂等缺陷，保證鑄件的質(zhì)量。由于砂芯形狀簡單，生產(chǎn)批量不是很大。由《鑄造手冊》表2-19冷芯盒用樹脂的主要技術(shù)指標及適用范圍選用：</p><p>　　粘結(jié)劑：堿性酚醛樹脂；硬化氣體：CO2；氮氣的質(zhì)量分數(shù)≤0.5%；</p><p>　　黏度≤1000mPa·s；游離酚質(zhì)量分數(shù)≤1%；游離醛質(zhì)量分數(shù)≤0.5%；</p><p>　　由《鑄造手冊》表2-4

37、1可知，芯盒砂的組成為：</p><p>　　堿性酚醛樹脂原沙的質(zhì)量分數(shù)2.5-3.5%；促硬劑占樹脂的30-40%；</p><p>　?。ù儆矂榕鹚猁}，錫酸鹽或鋁酸鹽）。</p><p>　　混砂工藝：原砂加樹脂混合1-2min，再加促硬劑混合1-2min后卸砂。</p><p>　　由于呋喃樹脂粘結(jié)強度高，黏度小，毒性小，舊砂再生利用

38、率高，所以型砂選用呋喃樹脂砂。由《鑄造手冊》表2-20選用呋喃樹脂自硬砂的主要技術(shù)指標：</p><p>　　固化劑：中強酸氮的質(zhì)量分數(shù)1-2%；黏度≤15mPa·s； </p><p>　　游離醛≤0.3%；比強度≥1.0MPa；適用一般鑄鋼。</p><p>　　由《鑄造手冊》表2-42可知味喃樹脂自硬砂的主要組成：</p><p&

39、gt;　　低氮味喃樹脂質(zhì)量分數(shù)0.8-1.5%；</p><p>　　固化劑：磷酸，加入量占樹脂重25-50%。</p><p>　　混砂工藝：砂加固化劑混合均勻，加樹脂混合均勻后卸砂。</p><p>　　3.5 澆注位置的確定</p><p>　　零件結(jié)構(gòu)的獨特性使得鑄件的造型方案沒有多的選擇。分型面的確定，且由于下芯數(shù)目較多，不可能采

40、用傾斜澆注，澆注位置沒有多的選擇方案。分型面選擇確定澆注位置。合箱，澆注，冷卻位置一致。</p><p>　　3.6 砂箱中鑄件數(shù)目的確定</p><p>　　由于零件的尺寸為1233mm×1021mm，尺寸規(guī)格較大， 通常車間現(xiàn)存砂箱尺寸規(guī)格也只能是一箱一件。即使是擴大砂箱尺寸，能夠一箱多件生產(chǎn)，但對生產(chǎn)設(shè)備的要求提高了，操作起來也不是很方便。還是一箱一件生產(chǎn)比較合適。<

41、;/p><p><b>　　砂芯的設(shè)計</b></p><p><b>　　3.7.1砂芯尺寸</b></p><p>　　由分型方案可知，機座鑄件的造型需要下4種砂芯。由于機座兩端間斷的圓孔有很高的形狀要求，圓柱度公差為0.012，而且這樣的結(jié)構(gòu)是用來裝備支撐回轉(zhuǎn)軸運轉(zhuǎn)。因此，這兩部分直接通過兩個整體圓柱砂芯成型最為理想，結(jié)

42、構(gòu)的形狀很容易保證。</p><p>　?。?）對于Φ240mm孔，為1號芯。由于砂芯較長，將圓柱芯對分為二個半圓柱砂芯造型，下芯前將兩個半圓柱芯組裝成圓柱芯。砂芯的尺寸直徑為Φ230mm，長度為L=1021+6.5×2=1034mm，由于圓孔旁邊的凹槽通過造型成形，成型凹槽的型砂，會對砂芯有支撐作用，因此，計算砂芯芯頭尺寸時，取砂芯的長度尺寸當量L=145+6.5×2=158mm，就能滿足要

43、求。參考《鑄造手冊》表1-16水平芯頭長度取l=60mm.參考《鑄造工藝學》P235，手工造型，制芯，且是自硬型芯頭間隙應較大，取S1=2mm， S=4mm。 </p><p>　?。?）對于Φ200圓孔，為2號芯。由于砂芯較長，也將圓柱芯對分為二個半圓柱砂芯造型，下芯前將兩個半圓柱芯組裝成圓柱芯。</p><p>　　砂芯尺寸：D=Φ190mm，L=1246mm，由于圓孔旁邊的凹槽需要下

44、芯成型，同樣也會對砂芯有分支支撐作用，同理，取砂芯當量長度L=118mm，設(shè)計砂芯長度就能滿足生產(chǎn)要求，取l=60mm，S1=2mm，S=4mm。</p><p>　?。?）對于三個450mm×135mm的凹槽，為4號芯。砂芯形狀為三棱柱，為垂直砂芯。底部尺寸為450mm×135mm，（A+B）/2=（135+450）/2=292.5mm，砂芯高度L=270mm。參考《鑄造手冊》表1-13選取

45、砂芯垂直芯頭的高度h=40mm。由表1-14取垂直芯頭的斜度為1：10。由于上芯不接觸砂芯，不用放間隙，下芯頭間隙取S=2mm。</p><p>　?。?）對于四個Φ200mm圓孔旁邊的凹槽，為3號芯。下部分未能成型，砂芯有一部分懸臂。為了能準確定位，就必須擴大砂芯，基于結(jié)構(gòu)特點，整個凹槽下部分，都由下芯成型，下4個垂直砂芯。</p><p>　?。ˋ+B）/2=（147-13+285+1

46、72.5）/2=296mm，L=172.5mm。同理取h=40mm， 斜度為 1：10，S=2mm。由于上芯處與砂型有接觸，取間隙S1=2mm。</p><p><b>　　3.7.2下芯順序</b></p><p>　　先下3號芯和4號芯，接著分別組裝1號芯和2號芯，將兩個半圓柱芯用定位銷組裝成一個圓柱芯。組裝完成下芯。</p>

47、<p>　　4 鑄造工藝參數(shù)的選擇</p><p>　　4.1 鑄件線收縮率</p><p>　　機座為中型鑄件，有很多枝端，下芯數(shù)目較多，收縮受阻。參考《鑄造手冊》表1-1常用鑄造合金的鑄造收縮率，《鑄造手冊》表3-37砂型鑄造普通合金鑄件的鑄造收縮率。</p><p>　　取機座鑄造線收縮率ε=1.8%。</p><p>

48、;　　4.2 機械加工余量</p><p>　　由《鑄造手冊》表1-9，普通碳素鋼和低合金鑄件最小鑄出孔（槽）尺寸及《鑄造工藝》表3-3-8，可知鑄件的最小鑄出徑d=30～60mm，于是機座上面的</p><p>　　2-M5-6H深12；4-M16-16H深25；2-M20-6H深40； </p><p>　　4-M5-6H深10； 4-RC1/8深7.5 ；

49、 2-M5-6H深15等孔 </p><p>　　以及圓筒端面的20mm×45mm的淺槽都選擇不鑄出，由機加工成形。</p><p>　　由《鑄造手冊》表1-2，選取機座的機械加工余量等級為H（手工造型），選取尺寸公差為CT10級</p><p>　　由《鑄造工藝學》表3-3-3選取鑄件的加工余量如下表。</p><p>　　表4

50、-1 機座各部分加工余量</p><p>　　4.3 起模斜度的選取</p><p>　　由《鑄造手冊》表1-6自硬砂造型模樣外表面的起模斜度（JB/T5105-1991）可知手工造型，模樣采用木模樣，測量面高度H上=172.5mm，H下=212.5mm。取</p><p>　　模樣斜度α=0°35`,a=2.6mm。</p><p&

51、gt;　　5 鑄件體積的計算</p><p>　　圖5-1 鑄件主視圖</p><p>　　5.1 實體部分體積</p><p>　　由圖5-1，圖5-2，圖5-3計算如下各實體部分體積。</p><p>　　上下兩端的圓柱 (145+13) ×7×π×3452/4=103338695.3mm3</p

52、><p>　　(105+13) ×2×π×3452/4=22050571.5 mm3</p><p>　　正反兩面的凸臺 96×105×10=100800 mm3</p><p>　　105×45×4×10=189000 mm3</p><p>　　上端圓筒支撐壁 (

53、345×585-π×3452/8) ×(135×3+95×2)</p><p>　　=(201825-46717.3125) ×595</p><p>　　=92289074.06 mm3</p><p>　　上端圓筒支撐壁間隙實體</p><p>　　(75+345-120)

54、15;(585-285) ×4×157×1/2</p><p>　　=180000×157=28260000 mm3</p><p>　　62×40×157×4×1/2=778720 mm3</p><p>　　圖5-2 鑄件左視圖</p><p>　　中間實體

55、從上到下分三部分</p><p>　　345×(1233-10) ×(675-585)=37974150 mm3</p><p>　　(795-675) ×345×(1233+1021-20)/2=46243800 mm3</p><p>　　(1021-10) ×345×(1100-795-253)=18

56、137340 mm3</p><p>　　下端圓筒支撐壁 (345×253-π×3452/8) ×135×4</p><p>　　=(87285-46717.3125) ×135×4</p><p>　　=21906551.25 mm3</p><p>　　5.2 去除部分體積&l

57、t;/p><p>　　由圖5-1，圖5-2，圖5-3計算如下各孔槽部分體積。</p><p>　　圖5-3 鑄件背視圖</p><p>　　上端圓孔 π（200-5×2）2/4×（105×2+145×3+13×5）=20120335 mm3</p><p>　　下端圓孔 π（240-5×

58、;2）2/4×158×4=26244748 mm3</p><p>　　背面斜槽（45+270）/2×450×135×3=28704375 mm3</p><p>　　5.3 鑄件與鑄型的體積</p><p>　　實體部分體積 V+=371268702.3 mm3</p><p>　　去掉

59、部分體積 V-=7506945.8 mm3</p><p>　　鑄件體積V鑄=V+-V-=296199244.3 mm3</p><p>　　由《鑄造手冊》查得常溫下2G310-570的密度約為ρ=7.8cm3/g。</p><p>　　鑄件質(zhì)量m鑄=V鑄ρ=2310354106×10-3g=2310.35kg</p><p>　

60、　由于鑄件的縮尺(線收縮率)為ε=1.8%。</p><p>　　鑄型的體積V型=(1+1.8%)3*V鑄=312483636.6mm3</p><p><b>　　6 冒口的設(shè)計</b></p><p>　　6.1 熱節(jié)分析及熱節(jié)圓的計算</p><p>　　零件的結(jié)構(gòu)特點是多分支部分，兩端的分支結(jié)構(gòu)固定生根于機座

61、的中部。所以中間部分近似于一個實體，雖然間或性的開了些槽，但仍是機座最厚實的部分。最大熱節(jié)應該在這個區(qū)域，平面分析最大熱節(jié)應為中間分支部分根源處。但由于其局部區(qū)域被挖去，縱向厚度減少，遠不及橫尺寸，我認為最大的熱節(jié)是中間區(qū)域兩個邊上的實體部分。作圖求出其半徑r0=105mm，見圖6-1。</p><p>　　圖6-1 熱節(jié)示意圖</p><p>　　6.2 冒口的設(shè)計</p>

62、;<p><b>　　6.2.1初步方案</b></p><p>　　由于零件的分支部分很多，分支部分都得依靠中間支撐部分來補縮。而將兩個冒口安放在中間邊緣區(qū)域上，補縮距離似乎不夠，計劃在正中間還安放一個冒口。</p><p>　　鑄件模數(shù)Mc=r0=105mm，取冒口安全系數(shù)f=1.2。</p><p>　　冒口模數(shù)Mr=fMc

63、=105×1.2=126mm，</p><p>　　冒口的高徑比取H/D=1.25，H=1.25D=2.5r。</p><p>　　選用圓柱沙冒口，頂部撒保溫劑</p><p>　　體積Vr=πr2h=2.5πr3</p><p>　　散熱面積Sr=2πr×2.5r=5πr2</p><p>　　M

64、r=Vr/Sr=2.5πr3/5πr2=r/2</p><p>　　r=2Mr=252mm</p><p>　　由于冒口的尺寸較大，安不下3個冒口，還是在兩個熱節(jié)處安放共2個冒口。</p><p>　　其總體積V冒=2Vr=2×2.5×π×2523=251247225.6 mm3</p><p><b>

65、;　　V總=V冒+V型</b></p><p>　　=563770862.2 mm3</p><p>　　查閱資料取2G310-570的凝固收縮率ε0=5%，兩個冒口縮孔總體積</p><p>　　V縮=V總ε0=28186543.11 mm3</p><p><b>　　估算冒口補縮效率</b></p

66、><p>　　η=V縮/V冒×100%=11.22%，</p><p>　　而砂冒口的補縮率η=12-15%最為合理，顯然補縮率偏低，設(shè)計不合理。</p><p>　　6.2.2改進方案a</p><p>　　取冒口高徑比H/D=1， H=D=2r，則Vr=2πr3</p><p>　　V冒=2Vr=2×

67、;2π×r3=260997780.5 mm3</p><p>　　V總=V冒+V型=513481417.1 mm3</p><p>　　V縮=V總ε0=25674070.85 mm3</p><p>　　冒口補縮效率η=V縮/V冒×100%=12.8%</p><p>　　冒口的補縮率基本達到要求，</p>

68、<p><b>　　試算工藝出品率 </b></p><p>　　查閱資料可知高溫2G310-570的密度ρ0約為7.0cm3/g，</p><p>　　則工藝出品率=2310354106/(513481417.1×7.0)×100%=64.2%,</p><p>　　砂冒口的合理工藝出品率為55-65%,此種方案

69、的工藝出品率還比較理想，但兩個冒口處在邊緣，中間枝端需要更多的補縮液量，而其補縮通道不堪理想。</p><p>　　6.2.3改進方案b</p><p>　　選用腰圓砂冒口，取高徑比為1：25，</p><p>　　長度為L=1.25D=2.5D，H=1.25D=2.5r</p><p>　　冒口體積Vr=（πr2+2r2）2.5r</

70、p><p>　　由于頂部撒保溫劑，其散熱面積Sr=（2πr+2r）2.5r</p><p>　　Mr=Vr/Sr=(π+2)r/(2π+2)=126mm</p><p>　　r=(2π+2)/(π+2)×126=203mm</p><p><b>　　同樣設(shè)置2個冒口，</b></p><p&g

71、t;　　冒口總體積V冒=2(2.5π+5)r3</p><p>　　=(5π+10)r3=214991473.9 mm3</p><p>　　V總=V冒+V型=527475110.5 mm3</p><p>　　V縮=V總ε0=26373755.53 mm3</p><p>　　η=V縮/V冒×100%=12.3%</p>

72、;<p>　　由于采用頂部絕熱，補縮效率有點偏低。</p><p>　　6.2.4改進方案c</p><p>　　在b方案的基礎(chǔ)上將高徑比改為1。</p><p><b>　　H=D=2r</b></p><p>　　Vr=(πr2+2r2)2r</p><p>　　V冒=2Vr=2

73、×(2π+4)r3</p><p>　　=2.56+2033=17199379.1 mm3</p><p>　　V總=V冒+V型=484476815.7 mm3</p><p>　　V縮=V總ε0=24223840.79 mm3</p><p>　　η=V縮/V冒×100%=14.1%</p><p&g

74、t;<b>　　補縮率比較理想。</b></p><p><b>　　估算工藝出品率</b></p><p>　　工藝出品率=m鑄/(V總ρ0)×100%</p><p>　　=2310354106/(474476815.7×7)×100%</p><p><b&

75、gt;　　=68.1%</b></p><p>　　由于是冒口頂部絕熱，且未算上澆注系統(tǒng)和補貼，出品率比較理想。因為是腰圓冒口，增大了冒口的補縮距離，正中部分的補縮通道有明顯的改善，總體效果最好。最終確定冒口的設(shè)計方案為方案c。 </p><p>　　6.6 冒口的驗算</p><p>　　因為是砂冒口，所以冒口要放斜度，取其斜度為1：50。</

76、p><p>　　根據(jù)圖6-2計算斜度部分體積V斜：</p><p>　　圖6-2 冒口示意圖</p><p>　　圓柱部分V1=1/3×π×2112×（406+230×50）-1/3×π×2032×230×50</p><p><b>　　-2π×

77、2033</b></p><p>　　=491895314.2-437790679.7-52534881.56</p><p>　　=1569752.94 mm3</p><p>　　長方體部分V2=8×406×203×2×1/2 =659344 mm3</p><p>　　V斜=2(V1+

78、V2)=4458193.88 mm3</p><p><b>　　冒口的總體積：</b></p><p>　　Vm=V冒+V斜=176451373 mm3</p><p>　　V總=Vm+V型=488935009.6 mm3</p><p>　　V縮=V總ε0=24446750.48 mm3</p><

79、;p>　　η=V縮/Vm×100%=13.9%</p><p>　　冒口補縮效率比較理想。</p><p>　　7 澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　7.1 澆包的選擇</p><p>　　由《鑄造工藝》表3-4-3查得，質(zhì)量為2.310t的鑄鋼件的澆注時間，</p><p><b>　

80、　τ=20-50S</b></p><p>　　由《鑄造工藝學》表3-4-7，型內(nèi)鋼液面最小上升速度V型min</p><p>　　鑄件特點一般m鑄=2.310t</p><p>　　V型min=20mm/s</p><p>　　型內(nèi)合金液的質(zhì)量m合=V總ρ0=3.423t</p><p>　　由澆注時間范

81、圍估算平均澆注速度q=m合/τ, 68.5<q<171.1kg/s </p><p>　　由《鑄造工藝學》表3-4-15選擇，</p><p>　　包孔直徑D=Φ60mm，平均澆注速度q=90kg/s，</p><p>　　澆包容量m=12t，包孔數(shù)n=1.</p><p>　　最大型內(nèi)液面如圖7-1，其面積為S，計算如下：<

82、;/p><p>　　圖7-1 最大液面圖</p><p><b>　　上下兩端的面積</b></p><p>　　S1=1/2×345×（118×2+158×7）=231495 mm3</p><p><b>　　由上而下各部分面積</b></p>

83、<p>　　S2=（285-172.5）×（95×2+135×3）=66937.5 mm3</p><p>　　S3=（1233-10）×（675-285）=475970 mm3</p><p>　　S4=（1233-10+1021-10）×（795-675）/2=134040 mm3</p><p>　

84、　S5=（253-172.5）×135×4=43470 mm3</p><p><b>　　中間三個凹槽的面積</b></p><p>　　S6=135×450×3=182250 mm3</p><p>　　S=S1+S2+S3+S4+S5-S6=770662.5 mm3</p><p

85、>　　Vmin=q/（ρ0S）=90/（770662.5×7.0）=16.7mm/s〈V型min</p><p>　　改選包孔直徑Ф=70mm，平均澆注速度q=120Kg/s，</p><p>　　澆包容量m=40t，包孔數(shù)n=1。</p><p>　　Vmin=q/（ρ0S）=120/（770662.5×7.0）=22.24mm/s>

86、;V型min</p><p>　　7.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　鑄鋼件用漏包澆注，采用開放式澆注系統(tǒng)，以包孔截面積為基準，各組元截面積比如下：</p><p>　　S包:S直:S橫:S內(nèi)=1:(1.8～2.0): (1.8～2.0): (2.0～2.5)</p><p>　　取 S包:S直:S橫:S內(nèi)=1:1.8: 2.0:2

87、.5</p><p>　　S包=π(70/2)2=π302=3846.5 mm3</p><p>　　S直=6923.7 mm3 ，S橫=7693 mm3 ，S內(nèi)=9616.25 mm3</p><p>　　設(shè)一個直澆道，D直=93.9mm，圓整為D直=94mm， r直=47mm。</p><p>　　設(shè)一個單向橫澆道D橫=98.99mm，圓

88、整為D橫=94mm ， r橫 =47 mm。</p><p>　　設(shè)四個相同的內(nèi)澆道D內(nèi)=2=55.33mm，圓整為D內(nèi)=55mm，r內(nèi)=27.5mm。</p><p>　　取直澆道窩高94mm，直澆道高406+345+60+94+94=999mm，圓整為1020mm。</p><p>　　澆口杯為70°，高為100mm。</p><p

89、>　　橫澆道長為1300mm，內(nèi)澆道高60mm。</p><p>　　采用底注式澆注系統(tǒng)，兩個內(nèi)澆道設(shè)在最大熱節(jié)處，能其到一定的補縮作用。澆注系統(tǒng)的具體設(shè)置見工藝圖。</p><p>　　7.3 工藝出品率的驗算</p><p>　　計算澆注系統(tǒng)體積V澆：</p><p>　　V直=πr直2h=π×472×1020

90、=7074985.2 mm3</p><p>　　V橫=πr橫2h=π×472×1300=9017138 mm3</p><p>　　V內(nèi)=4πr內(nèi)2h=4×π×27.52×60=569910 mm3</p><p>　　圖7-2 澆口杯示意圖</p><p>　　由圖7-2計算澆口杯體積&l

91、t;/p><p>　　V杯=1/3×π×1172×167-1/3×π×472×67 </p><p>　　=2392745.94-154909.807 mm3</p><p>　　=2237836.1</p><p>　　V澆=V直+V橫+V內(nèi)+V杯=18899869.3 mm3<

92、/p><p><b>　　澆注金屬液總體積</b></p><p>　　V液=Vm+V型+V澆=507834878.9 mm3</p><p><b>　　澆注金屬液總質(zhì)量</b></p><p>　　m液=V液ρ0=507834878.9×7.0=3727387360.2×10-3

93、g=3554.8Kg</p><p>　　工藝出品率=m鑄/m液×100%=65.0%，出品率比較理想。</p><p>　　澆注時間τ= m液/q =3554.8/120=30s</p><p>　　8 補縮距離的計算與冷鐵的安放</p><p>　　8.1 圓筒的補縮核算</p><p>　　將機座兩

94、端的半圓筒拉直，計算其補縮距離L=πD/2=π×345/2=541.7mm</p><p>　　Φ200mm孔處壁厚T1=(345-190)/2=77.5mm</p><p>　　Φ240mm孔處壁厚T2=(345-230)/2=57.5mm</p><p>　　圓筒類似于桿件且沒有末端區(qū)，補縮距離為20，分別為176.1mm和151.7mm，顯然其補縮距

95、離不夠，所以需要安放冷鐵。由《鑄造工藝》表3-5-14可知鑄鋼件外冷鐵的厚度δ=0.5T，δ1=38.75mm圓整為40m ，δ2=28.75mm圓整為30mm。共需安放158mm×100mm×40mm冷鐵3塊；135mm×100mm×40mm冷鐵3塊；118mm×100mm×40mm冷鐵2塊；106mm×100mm×40mm冷鐵2塊；158mm×

96、100mm×30mm冷鐵8塊，具體安放位置見工藝圖080510。這些冷鐵安放在圓柱面上，接觸面相應做成弧面。</p><p>　　8.2 圓筒的支撐壁的補縮核算</p><p>　　較短的四個支撐壁長為253mm，壁厚為135mm，寬為345mm，且有一定的末端區(qū)。由中間實體部分補縮的距離足夠。上方較長的5個支撐壁長為585mm，壁厚分別為95mm和135mm，同樣有一定的末端

97、區(qū)。并且冒口有一部分安放在支撐壁上，補縮通道暢通，不需要安放冷鐵和加補貼。</p><p>　　9 鑄造工藝裝備設(shè)計</p><p>　　9.1 模板的設(shè)計 </p><p>　　由于是手工兩箱造型，采用上下兩塊模板造型。為了方便操作，模樣及模底板的原材料選用東北紅松。分模面取在模樣的中間平面，它將模樣兩端的圓柱對稱一分為二。模樣用螺釘固定在模底板上。造型采用樹

98、脂自硬沙，不需要用到加熱元件。冒口的尺寸較大，直接固定在模樣上會影響到造型，局部部位型砂的充型緊實會存在很大的問題。而且采用的是砂冒口，需要放一定的斜度，導致的結(jié)果是起不了模。將冒口木模做成活塊，造型到一定程度時，再將冒口木模安放在模樣上完成造型。造型完成后，先將冒口木模取出再起模。澆注系統(tǒng)則是先用耐火磚預埋成型。見模板圖080521，080522。 </p><p>　　9.2 芯盒的設(shè)計</p>

99、<p>　　砂芯采用樹脂自硬砂手工制芯，芯盒原材料選用東北紅松。</p><p>　　1號砂芯和2號砂芯均為半圓柱芯，其長徑比較大。其芯盒為縱向?qū)ΨQ的兩部分組成，采用螺栓緊固，定位銷定位。填砂面為半圓柱芯的直徑平面。見芯盒圖080531，080532。</p><p>　　3號芯盒也是由對稱的兩部分組成，同樣采用螺栓緊固，定位銷定位。制芯時芯頭部分朝上，填砂面為芯頭端面。取芯

100、時，芯盒橫放，支撐面為最大側(cè)面。見芯盒圖080533。 </p><p>　　4號砂芯形狀較為復雜，砂芯側(cè)面面積最大，但不是平面，有一個面積較大的半圓凹面。而砂芯上端面有一個半圓柱面以支撐1號砂芯 。芯盒填砂面應為較大平面，上述砂芯面都不能做填砂面。砂芯的另外兩的側(cè)面，一個為折面，另一個雖近乎于平面，但芯盒的形腔較深，不利于舂砂和取芯。芯頭端面為平面，作為填砂面將使砂芯的一部分不能充砂緊實。

101、4號芯盒采用一個填砂面不可行，故采用兩個填砂面，砂芯懸出的那部分由砂芯上端面填砂。取芯的問題綜合考慮的方案是將芯盒分為三部分組成，具體組成見芯盒圖080534。</p><p><b>　　10 總結(jié)</b></p><p>　　機座鑄造工藝方案采用兩箱手工造型，下四類共計七個砂芯，一箱一件生產(chǎn)。砂芯采用堿性酚醛樹脂砂，砂型采用呋喃樹脂自硬砂。鑄件毛重2310.3

102、5Kg。</p><p>　　共設(shè)兩個r=203mm，L=1.25D，斜度為1：50的腰圓冒口。其總體積為176451373mm3。冒口頂部撒保溫劑，共計21Kg。冒口補縮效率為13.9%。安放158mm×100mm×40mm冷鐵3塊；135mm×100mm×40mm冷鐵3塊；118mm×100mm×40mm冷鐵2塊；106mm×100mm&#

103、215;40mm冷鐵2塊；158mm×100mm×30mm冷鐵8塊。</p><p>　　選用包孔直徑Ф=70mm，平均澆注速度q=120Kg/s，澆包容量m=40t，包孔數(shù)n=1的澆包。采用漏包底注式澆注系統(tǒng)，設(shè)一個Φ94mm，高1020mm的直澆道；一個Φ94mm，長1300mm的單向橫澆道；四個Φ55mm，高60mm的內(nèi)澆道和一個夾角為70。，高100mm的澆口杯。</p>

104、<p>　　澆注金屬液總體積為507834878.9 mm3，總質(zhì)量為3554.8Kg。澆注時間約30s，鑄件工藝出品率為65.0%。</p><p>　　設(shè)計的鑄造工藝裝備有上下木質(zhì)模板一套，木質(zhì)芯盒四付。并繪制了相應的裝配圖。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　大學四年，臨近謝幕。四年大學生活的點點滴

105、滴歷歷在目，給予我們最多幫助的是辛勤工作的各位老師。感謝各位老師的孜孜不倦的教育和無限的關(guān)懷。因為你們的陪伴，使我從無知走向了睿智，從稚嫩走向了成熟。四年的無私奉獻，讓我們接觸了一個新的領(lǐng)域，學習了一門新的知識，掌握了一種新的生存本領(lǐng)。畢業(yè)設(shè)計是大學課堂的最后一課，也是對我們挑戰(zhàn)最大的一課。對大學四年學習的最終檢閱。在這幾個月里，我遇到了很多麻煩，也學到了很多東西。感謝ss老師的辛勤指導；感謝各位老師的無私培養(yǎng)；感謝各位同學的熱情幫助。

106、</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王文清，李魁盛.鑄造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2002，10</p><p>　　[2] 劉瑞玲，范金輝.鑄造實用數(shù)據(jù)速查手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2006.8</p><p>　　[3] 賈志宏，傅明喜.金屬材料液態(tài)成型工藝.北京：化學工

107、業(yè)出版社，2008.1</p><p>　　[4] 杜西靈，杜磊.鋼鐵耐磨鑄件鑄造技術(shù).廣州：廣東科技出版社，2006.8</p><p>　　[5] 陸文華，李隆盛，黃良余等.鑄造合金及其熔煉.北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[6] 中國機械工程學會鑄造專業(yè)學會.鑄造手冊第4卷造型材料第2版.</p><p>　　北京：

108、機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[7] 中國機械工程學會鑄造專業(yè)學會.鑄造手冊第2卷鑄鋼第2 版. </p><p>　　北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[8] 中國機械工程學會鑄造專業(yè)學會.鑄造手冊第5卷鑄造工藝第2 版.</p><p>　　北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><

109、;p>　　[9] 李弘英，趙成志.鑄造工藝設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[10] 劉全坤.材料成型基本原理.北京：機械工業(yè)出版社， 2004</p><p>　　[11] 司乃潮，賈志宏，傅明喜等.液態(tài)成形技術(shù).北京：化學工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[12] 鑄造工程師手冊編寫組.鑄造工程師手冊第二版.北京：機械工

110、業(yè)出版社，2003</p><p>　　[13] 應宗榮.材料成形原理與工藝.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005</p><p>　　[14] 樊自田.先進材料成形技術(shù)與理論.北京：化學工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[15] 吳光峰.鑄造工藝裝備設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[16] 鑄造設(shè)備選

111、用手冊編委會.鑄造設(shè)備選用手冊第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[17] 上海鑄造協(xié)會.簡明鑄工手冊（2版）.北京：機械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[18] 劉瑞玲.實用鑄工速查手冊.石家莊：河北科學技術(shù)出版社，2002</p><p>　　[19] 蔡蘭.機械零件工藝性手冊（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2005</