畢業(yè)設(shè)計論文(最終版)-搖臂座鑄造工藝及模具設(shè)計

1、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 搖臂座鑄造工藝與模具設(shè)計 作者： 二級學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級： 材料成型及控制工程 指導(dǎo)教師： 職稱： 高級工程師 2015 年 6 月10 日搖臂座鑄造工藝及模具設(shè)計摘 要模具制造作為一個國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項舉足輕重的產(chǎn)業(yè)，模具行業(yè)的逐漸成長和強(qiáng)盛，越來越受到廣大人民群眾的注重與關(guān)心?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”，這句話早已印刻在行業(yè)內(nèi)人士的心里。本次搖臂座的鑄造工藝，將采用特種鑄造方法即熔模鑄造。熔模鑄造又稱失蠟?zāi)ｈT造，壓型，也就是失蠟?zāi)＞?。本次的設(shè)計主要使用solidworks制圖軟件，結(jié)合生活生產(chǎn)實(shí)踐來設(shè)計模具的整體結(jié)構(gòu)，通過對鑄件形狀、尺寸等

2、方面的測量分析來確定工藝。用solidworks完成設(shè)計與裝配，然后能直接導(dǎo)出相關(guān)cad零件圖和裝配圖，為本次設(shè)計省了大量功夫與時間。關(guān)鍵詞：熔模鑄造，solidworks軟件，設(shè)計模具，零件rocker seat casting process and die designabstractas one of the most important industries in the economic construction of a country, the mold manufacturing industry is gradually growing and becoming stron

3、ger and more popular. the mold is the basic technological equipment of industrial production, this sentence already engraved in the industry insiders.casting process of the rocker base, we will use a special casting method in investment casting. investment casting, also known as lost wax casting. th

4、e main use of solidworks software design,production practice to design the overall structure of the mold, by casting the shape, size and other aspects of analysis to determine their craft.solidworks complete the design and assembly, and then directly export the relevant cad parts and assembly drawin

5、gs, for this design province a lot of effort and time.keyword:mould,parts,investment casting，solidworks目 錄第一章 緒論11.1模具的概論11.1.1模具的定義及應(yīng)用11.1.2模具分類11.2國內(nèi)外熔模鑄造發(fā)展情況綜述21.2.1熔模鑄造源頭研究21.2.2中國熔模鑄造現(xiàn)狀調(diào)查與發(fā)展研究21.2.3國外熔模鑄造研究趨勢31.3本次論文的主要內(nèi)容3第二章 熔模鑄件工藝設(shè)計52.1零件的主要說明52.2鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析52.2.1鑄件壁厚52.2.2鑄件結(jié)構(gòu)62.3確定工藝方案及工藝參數(shù)6

6、2.3.1鑄孔62.3.2基準(zhǔn)面的選擇72.3.3鑄件精度和表面粗糙度，72.3.4加工余量82.3.5鑄造圓角82.4澆注系統(tǒng)82.4.1澆注系統(tǒng)的作用和要求82.4.2澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式8第三章 壓型設(shè)計93.1裝配圖93.2壓型的分類93.2.1常用壓型的分類93.2.2機(jī)械加工壓型特點(diǎn)如下93.2.3機(jī)械加工壓型整體設(shè)計需要保證做到的條件103.2.4機(jī)械加工壓型的結(jié)構(gòu)103.3分型面的選擇103.4型體的設(shè)計113.4.1型體壁厚113.4.2型體定位123.4.3型體鎖緊123.4.4型芯設(shè)計123.5壓型排氣133.6壓型冷卻143.7壓型工作圖設(shè)計143.7.1型腔尺寸的計算1

7、43.8注蠟孔的設(shè)計15第四章 熔模的制造174.1熔模174.2模料的選取和配置174.3模料的選取和配制184.4制熔模184.4.1分型劑選取184.4.2模料設(shè)備的選擇184.4.3型殼模樣制備184.4.4壓制熔模方法19第五章 型殼的制作195.1型殼服役性能的要求195.2制造型殼的耐火材料與黏結(jié)劑195.3型殼用涂料及配制205.3.1型殼的分類205.3.2硅溶膠涂料的配制205.3.3 水玻璃涂料的配制215.4制殼工藝235.4.1涂掛涂料及撒砂235.4.2型殼的干燥和硬化235.4.3模料的回收方法24第六章 脫料與焙燒256.1脫蠟256.1.1常用的方法256.1

8、.2脫蠟的工藝過程256.2焙燒256.2.1焙燒的目的256.2.2復(fù)合型殼的焙燒溫度26第七章 熔煉與澆注277.1 熔煉準(zhǔn)備277.1.1爐料和輔助材料的準(zhǔn)備277.1.2工具277.2澆注方法27第八章 件的后處理288.1型殼的清理288.2切割澆冒口29第九章 結(jié)束語30參考文獻(xiàn)31致謝32機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章 緒論1.1模具的概論1.1.1模具的定義及應(yīng)用模具作為制造業(yè)的核心部件，作為一個制造業(yè)工程師或生產(chǎn)工程師，首要要了解模具的基本概念。模具是能制造出具有固定外形以及有尺寸需求零件的一類型腔工具，也就是通常來說的模子。通常是和與模具相關(guān)的各種系統(tǒng)以及輔助機(jī)構(gòu)一起工

9、作，把高溫液態(tài)的材料填充到模具型腔內(nèi)，冷卻后即可生產(chǎn)出具有特定的形狀、尺寸、功用和質(zhì)量的需求零件。模具是指在坯料受到外界力量的作用變成指定外形和大小的產(chǎn)品的工具。模具的應(yīng)用面很廣，可以用于型材沖裁、模具鍛造、各種鑄造，粉狀金屬件壓制成形、還有工程用塑料、陶瓷、橡膠等產(chǎn)品的成形加工。1.1.2模具分類 模具的一般可以分成塑膠和非塑膠兩種。 第一種：非塑膠模具有：鑄造模、鍛造模、沖裁模、壓鑄模等。 第二種：塑膠模具依照工藝性能與制品種類不一樣分成： 注塑成型模、吹氣模、壓縮成型模、轉(zhuǎn)移成型模、擠壓成型模等。1.2國內(nèi)外熔模鑄造發(fā)展情況綜述1.2.1熔模鑄造源頭研究二十世紀(jì)三十年代末，在國外的aus

10、tenal實(shí)驗室，有人找到一種叫做鈷基合金的材料，它具有優(yōu)良的耐高溫性能，原本是為外科移植手術(shù)開發(fā)的，非常適用于制作渦輪。但由于這種合金難處理，失蠟鑄造成為這類合金專業(yè)成形工藝方式，不僅在航空航天和國防工業(yè)等部門發(fā)展迅速，還延伸到其他工業(yè)領(lǐng)域。熔模精密鑄造是一類近凈成形技藝，適用于精度方面要求高、結(jié)構(gòu)更為高級復(fù)雜的鑄造零件，尤其是熔煉時溫度較高、化學(xué)活性較強(qiáng)的金屬成形中起著非常重要的功用。熔模鑄造加工工藝要經(jīng)過壓制易熔模、組樹、制型、脫蠟、焙燒等步驟，然后澆鑄成固件，工藝類型復(fù)雜而且需要的時間長，但正因為這種加工過程造就了熔模鑄造的與眾不同，其特點(diǎn)如下。特點(diǎn)一，尺寸精度高。模樣是利用金屬模具制

11、作出來的，然后為了形成平滑的型腔表面我們要涂上涂料，運(yùn)用特殊方法熔出里面的蠟?zāi)?，從而最大限度減少了其它鑄造工藝中拿出模具和閉合型腔時對精度的影響。特點(diǎn)二，鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜。蠟?zāi)Ｄ苤苯淤x予鑄件的形狀，尤其要制作具有復(fù)雜內(nèi)腔的鑄件時，陶瓷型芯的使用能輕松實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)三，適用合金廣?？梢赃x用分層殼，在涂料層采用惰性強(qiáng)的材料完成活性高金屬的澆注。特點(diǎn)四，批量靈活。整體過程是屬于通用性強(qiáng)的，易熔模有許多種類的制成方法，可以選用像快速成形技術(shù)，進(jìn)而使單件小批量鑄件模樣更合理。1.2.2中國熔模鑄造現(xiàn)狀調(diào)查與發(fā)展研究在中國，熔模鑄造技術(shù)方面的發(fā)展以及進(jìn)步是與很多航空業(yè)聯(lián)系十分密切。1951年4月新中國的航空工業(yè)正

12、式成立，經(jīng)過幾年的發(fā)展，航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展推動著鑄造工藝工業(yè)化的發(fā)展。通過進(jìn)品，借鑒，利用和再改變，航空精密鑄造系統(tǒng)更加完備，真正做到了模料、型殼材料等國產(chǎn)化以及工藝技能水準(zhǔn)的提高，同一時間也對國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)作出了的重要貢獻(xiàn)。緊接著我們國家建造大型飛機(jī)規(guī)劃的執(zhí)行，面對不間斷高漲的對航空發(fā)動機(jī)在性能方面的需求，在技術(shù)方面熔模鑄造行業(yè)將迎來嶄新局面，形狀更為繁瑣、精度要求高，并要求可靠性，非凡的尺寸，特別的合金鑄件已經(jīng)供不應(yīng)求，擴(kuò)大技術(shù)研發(fā)的投資提高技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力系統(tǒng)成為行業(yè)當(dāng)前的問題需要特殊的解決方案。航空件精密鑄造工藝是鑄造行業(yè)的一個重要組成結(jié)構(gòu)，僅管現(xiàn)在在中國的整體份額仍然較小，但它是技

13、術(shù)進(jìn)步的重要源頭和動力來源。鑄造高溫合金，鈦合金，鋁合金的技術(shù)已經(jīng)于其他領(lǐng)域使用中，相對商業(yè)投資鑄件鑄造，技能水平要求高，增值，分為高附加值的鑄件，也叫高端鑄件。據(jù)統(tǒng)計，這種在中國內(nèi)地企業(yè)約有60，產(chǎn)量保持穩(wěn)定，近年來較快增長。1.2.3國外熔模鑄造研究趨勢美國密歇根會議與afs2002會議體現(xiàn)出了國外在熔模鑄造上嶄新成果，德國帕德博恩會議體現(xiàn)了新世紀(jì)以來德國、新加坡等國外熔模鑄造的總體水準(zhǔn)。美國，德國和意大利等發(fā)達(dá)國家與部分汽車企業(yè)通力合作，全身心投入研究epc，經(jīng)過長期技術(shù)累積后，批量生產(chǎn)鋁和各種合金鑄件的技術(shù)逐漸成熟。熔模鑄造市場面很大，西方國家主要在軍事產(chǎn)品、高新技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)上進(jìn)行運(yùn)

14、用。失蠟鑄造業(yè)在美國和歐洲的軍工和航空方面占有一定的市場，航天方面占銷售額的50%到70%。1.3本次論文的主要內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計的課題是搖臂座的模具設(shè)計及工藝，本課題中的零件，如圖1-1所示。給定搖臂座零件，畫出零件cadsolidworks圖，確定其鑄造工藝，并分析設(shè)計其鑄造壓型模具。圖1-1零件圖緊跟著著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，并且對熔模鑄造的材料部分，類型結(jié)構(gòu)與所具備性能的進(jìn)一步探索，經(jīng)濟(jì)價值高，利用價值高，高新技術(shù)產(chǎn)品的高技術(shù)含量的失蠟鑄造層不會做。然而，由于認(rèn)識不足，失蠟鑄造材料，工藝條件，工藝粗糙，產(chǎn)品的性能和更大的用戶的要求。31第二章 熔模鑄件工藝設(shè)計2.1零件的主要說明此次設(shè)計的搖臂座

15、零件，查得所用材料為灰口鑄鐵，其牌號為ht200，優(yōu)點(diǎn)是鑄造性能優(yōu)異，如圖2-1所示。 圖21 鑄件圖2.2鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析熔模鑄造的結(jié)構(gòu)工藝，要從投資的角度出發(fā)，鑄造，生產(chǎn)，零部件的要求。即在達(dá)到工件的完整性的條件下，期望部分結(jié)構(gòu)也可以考慮投資鑄造特點(diǎn)，熔模鑄造工藝條件盡可能符合。促使鑄件結(jié)構(gòu)合理性達(dá)不到要求的因素多種多樣，有最終質(zhì)量、選擇的生產(chǎn)工藝和難易程度以及生產(chǎn)資本。我們需要做的是充分利用熔模鑄造的生產(chǎn)優(yōu)勢進(jìn)行設(shè)計熔模鑄件的結(jié)構(gòu)。2.2.1鑄件壁厚因為在熔模鑄造中，型殼表層光滑，而且工業(yè)上通常采用熱型殼澆注的方法，所以更薄一點(diǎn)的熔模鑄件壁厚可以實(shí)現(xiàn)。針對零件部分細(xì)小突起的部分，能夠

16、接受鑄出再薄一點(diǎn)的壁厚，能夠極限值小40,具體數(shù)值見表2-1。表2-1 熔模鑄件壁厚尺寸（單位mm）鑄件外形尺寸105050100100200200300350壁厚一般2.02.52.54.03.05.03.56.05.07.0最小1.52.02.53.04.0此外，設(shè)計最好選取均勻的鑄件壁厚，縮短熱節(jié)；壁交界處做圓角，過渡不同的壁厚，以防止模具和鑄件變形和開裂。由圖2-1與表2-1結(jié)合可知，搖臂座的外形尺寸在100200之間，要求的最小壁厚為2.5mm，符合要求。由于大平面上比較易發(fā)夾砂，凹陷等缺陷。熔模精鑄件要盡可能避免大平面，平面長寬一般都不大于200mm。2.2.2鑄件結(jié)構(gòu)對孔和槽的要

17、求：熔模精鑄法可鑄出比其他任何鑄造法都復(fù)雜的孔和內(nèi)腔，如彎管，管接頭等零件，但應(yīng)避免盲孔，以防涂料，撒沙不便。對于鑄槽的寬度與深度兩者都相互有一定的限制。通常對黑色金屬：槽寬： 2.5、4、6、8、10、16、20、24最大深度： 5、8、20、32、46、80、120、1502.3確定工藝方案及工藝參數(shù)2.3.1鑄孔熔模鑄件將會有很長的，又細(xì)的孔時，由于對內(nèi)部殼體孔的油漆和打磨是很困難的，所以一般不鑄孔徑d小于2.63.2mm、h/d大于2.63.2 的不通孔。設(shè)計上我們常會遇到小孔且多層次的特別加工要求，選擇使用陶瓷或石英玻璃管芯鑄造。在正常工藝操作下允許鑄出孔的孔徑以及孔深，見表2-2。

18、表2-2 最小鑄出孔的孔徑與深度（mm）孔的直徑最大的孔深通孔不通孔35510551010305151020306015252040601202550406012020050806010020030080100100300350100120本次鑄件設(shè)計的鑄孔：直徑37mm，孔深12mm與直徑10mm，孔深為18mm 的疊加孔。2.3.2基準(zhǔn)面的選擇此搖臂座零件形狀比較規(guī)則，外形簡單，只是內(nèi)孔比較復(fù)雜。綜合考慮，以零件的上平面和孔的中心線作為基準(zhǔn)平面。2.3.3鑄件精度和表面粗糙度，有許多因素會對鑄件的尺寸造成影響，大致是熔模、型殼和鑄件的尺寸發(fā)生改變，這些改變相對是固定的，少數(shù)是變動的，導(dǎo)致鑄

19、件尺寸上下起伏在一段區(qū)間里，起伏差值越小，尺寸就越精準(zhǔn)。成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差按表2-3進(jìn)行選用。表2-3 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級ct鑄造種類灰鑄鐵鋅合金銅合金鑄鋼型砂手工造型111310121113金屬型797979低壓鑄造797979壓力鑄造4668熔模鑄造46572.3.4加工余量表2-4鑄件單面加工余量 （單位：mm）鑄件最大尺寸5050120120250250400400630單面加工余量0.50.51.01.01.51.52.02.03.0澆口面加工余量2.04.0整個鑄件基本是不需要磨削的，留處理余量3mm。2.3.5鑄造圓角鑄件的鑄造圓角可根據(jù)公式： （2-1）

20、可取r 為5mm，出現(xiàn)在此公式上的s、都表示鑄件恰接處的壁厚。2.4澆注系統(tǒng)2.4.1澆注系統(tǒng)的作用和要求把液體金屬引入型腔；金屬液在熱脹冷縮的原理下形成的；將融化的蠟液流出通道模具材料；結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能的澆注系統(tǒng)和模具結(jié)構(gòu)更簡化；裝配和焊接，外殼，切削過程易操作；保證零件品質(zhì)的前提之下，盡最大努力提高產(chǎn)量。2.4.2澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式依照本零件結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，選擇使用直澆道內(nèi)澆道式，如圖2-2所示。圖2-2綜合考慮鑄件外形、材料及質(zhì)量特點(diǎn)，決定采用頂注法，其特點(diǎn)是澆口杯能夠補(bǔ)償收縮。第三章 壓型設(shè)計3.1裝配圖零件的裝配圖，如圖3-1所示。圖3-1鑄型裝配圖3.2壓型的分類（1）常用壓型的分類：

21、機(jī)械加工壓型、鑄造壓型、塑料壓型、石膏壓型。（2）機(jī)械加工壓型特點(diǎn)材料：鋼、銅合金、鋁合金；能夠盡最大努力滿足設(shè)計所要求能達(dá)到的尺寸精度；使用壽命可達(dá)十萬次以上。本次搖臂座我們選擇采用的材料是灰口鑄鐵，選擇使用鋁合金壓型。（3）機(jī)械加工壓型整體設(shè)計需要保證做到的條件便于拆裝，使用期限長，開模簡易；這種壓型各種部件都有必要滿足加工處理的需求，操作要簡易，成本合適；使用一型多腔，提高小件產(chǎn)品的生產(chǎn)效率；（4）機(jī)械加工壓型的結(jié)構(gòu)常用壓型的結(jié)構(gòu)不外乎由五個部分組成：成型部分包括上、下壓型、型芯等構(gòu)件，定位機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、起模裝置、注蠟口與封蠟板。壓型的形式很多，觀察鑄件，可以看得出零件形體是上下對稱的

22、，經(jīng)過考慮采用二開型。3.3分型面的選擇為使熔模能從壓型中順利得取出，將封閉的壓型分成若干個型塊，這些型塊的接合面稱為分型面。決定采用的分型面不同將引起壓型結(jié)構(gòu)不同，也較直接影響壓型加工是否方便、是否好用以及生產(chǎn)效率，因此涉及壓型設(shè)計的一個主要問題就是分型面的選擇。經(jīng)過對搖臂座鑄件的簡單分析，可以選定鑄件分型面，觀察鑄件可以發(fā)現(xiàn)鑄件外形是上下對稱的。本次分型面為鑄件縱向視圖的中心線，如圖3-2 所示。圖3-2分型面3.4型體的設(shè)計3.4.1型體壁厚在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，我們首要的任務(wù)是完成鑄件的外型，根據(jù)鑄件采用上下對稱的壓型，簡單，易取模。如圖3-3、3-4 所示。圖3-3上壓型圖3-4

23、下壓型3.4.2型體定位上下壓型肯定是要在相對固定的情況相愛才能使用，因此我們需要設(shè)置定位銷，一個定位銷不能固定模具，最少要使用兩個，但同時也要注意采用過多的定位銷會導(dǎo)致過定位。本次搖臂座壓型設(shè)計，使用m6 的定位銷，如圖3-3、3-4，兩個定位銷在上下壓型中對稱。3.4.3型體鎖緊型體鎖緊機(jī)構(gòu)，壓蠟前會把所有壓型組塊整合鎖緊成一個整體，確保壓蠟時壓型不會錯位，不會漲開。型體鎖緊分為固定式與活動式，通常比較常用的還是活節(jié)螺栓鎖緊。本次采用碟形螺母與m10 的活節(jié)螺栓，螺栓長35mm，螺紋長14mm。設(shè)計圖如圖3-5所示，整個模具中用到了2副這種鎖緊機(jī)構(gòu)。需要將螺栓底部固定到下型體，采用直徑為3

24、mm 的圓柱銷，并且與凸槽需要形成過盈配合。圖3-53.4.4型芯設(shè)計型芯是構(gòu)成熔模內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，熔模內(nèi)部結(jié)構(gòu)樣子決定了型芯成型部位的結(jié)構(gòu)樣子，型芯需要定位，定位部分需盡量有規(guī)則，本次設(shè)計多采用圓形。在冷卻過程中蠟?zāi)Ｈ菀桩a(chǎn)生收縮現(xiàn)象，會緊密的扣住型芯，為盡量避免破壞易熔模，開型前先拔出型芯。本設(shè)計采用金屬型芯。型芯一和型芯二都是鑄造通孔芯，只是型芯二較為復(fù)雜，如圖3-6 ，3-7所示。圖3-6型芯一圖3-7型芯二其中型芯的定位：由于型芯與型體之間會有空隙，為反止出現(xiàn)彈出、扭動，要將型芯進(jìn)行固定，其方法多種多樣，我們采取芯銷定位，其形狀結(jié)構(gòu)，如圖3-8 所示。圖3-8型銷3.5壓型排氣在壓注時

25、，如果不及時排出型腔內(nèi)的氣體通常會造成蠟?zāi)Ｍ庑瓮暾炔桓?，這就需要壓型具備良好的排氣效果。本次鑄件小，通過型芯間隙便可以進(jìn)行排氣，也就是通過型芯與型體的貼合處進(jìn)行排氣。3.6壓型冷卻因為熔模鑄造蠟?zāi)２牧系纳嵝暂^差，致使蠟?zāi)＠鋮s成堅固體的過程是較緩慢，所以會將取出的壓型投入恒溫水中加快冷卻的速度，然后取出晾干。3.7壓型工作圖設(shè)計3.7.1型腔尺寸的計算綜合線收縮率k 的確定：壓型尺寸的總收縮率，包括合金收的凝固收縮率、模料收縮、型殼體積膨脹率，然后疊加并用下式表示： （3-1） 總收縮率； 合金的凝固收縮率；模料的收縮率；型殼的膨脹率；在本搖臂座設(shè)計中，選擇水玻璃硅石粉作為涂料，同時還有多層

26、型殼。對于本鑄件，蠟?zāi)５氖湛s為1%，鑄鐵的收縮為1.8%。設(shè)計中要涉及補(bǔ)償量，其計算： （3-2）其中：補(bǔ)償量 l內(nèi)腔尺寸 (2)壓型表面精度和粗糙度壓型表面精度與粗糙度，見表3-1 和3-2。表3-1壓型加工精度壓型部位尺寸定位型腔和型芯成形部位it6it10配合部位it6it9自有尺寸it12it14表3-2各部分表面粗糙度壓型部位表面粗糙度（）型腔表面0.20.8芯銷、活塊、鑲塊的配合面、定位面0.83.2分型面0.81.6澆注系統(tǒng)表面1.66.3不用工作部位表面6.313.1（3）組與件的配合壓型是有許多部分合成的，我們依照易熔模操作需求，來決定組合部件間的配合度，詳情請看裝配圖。（4

27、）壓型材料表3-3壓型常用材料零件名稱材料熱處理型體、型芯zl102定位銷45鋼淬火3445hrc澆注系統(tǒng)模具zl1023.8注蠟孔的設(shè)計在蠟?zāi)３尚瓦^程中，注蠟孔所處的位置不同會在很大程度上影響蠟?zāi)Ｆ焚|(zhì)。這次設(shè)計，我們把注料口做在上下形體重合處。注蠟孔的形狀結(jié)構(gòu)，如圖3-9 所示。圖3-9注模料口第四章 熔模的制造4.1熔模熔模的制造：熔模表示耐火型殼中內(nèi)部型腔的模子，從某種程度上理解就是所謂蠟?zāi)?。因此熔模的質(zhì)量對鑄件尺寸精度和表面粗糙度影響很大，熔模鑄造工藝操作流程，如圖4-1所示。4-1熔模鑄造工藝流程4.2模料的選取和配置壓制模具材料的性能不僅要確保熔模具有要求的大的尺寸精度以及小的表面

28、粗糙度，還要有利于型殼制造和得到優(yōu)良的最終鑄件。按照原材料組合不一樣，可將模料分為：蠟基模料、松香基模料、系列模料、其它模料。模料分類及應(yīng)用：因為這次設(shè)計的搖臂座是普通小件，其工藝要求不是很高，即表面粗糙度與尺寸精度都不嚴(yán)格，于是我們選取蠟基模料。蠟基模料的特點(diǎn)符合我們這次設(shè)計的要求，同時模料購買方便，價格也合理。4.3模料的選取和配制配制模料的目的：在配制模料的時候，放入的原料需要被混勻成為一體，模料狀態(tài)對應(yīng)壓制熔模的需求。蠟?zāi)Ｔ线x用準(zhǔn)則以及性能條件：熔點(diǎn)適宜，收縮率達(dá)到最小，優(yōu)良熱穩(wěn)定性。具有良好的流動性。具有一定的強(qiáng)度和塑性。具備優(yōu)良的涂掛性和穩(wěn)定性。資源豐富，價格便宜。選用的原材料：

29、石蠟：在模料中加入，強(qiáng)度和塑性都會變好，蠟基模料主要組成部分。硬脂酸：和石蠟一起用，可以改善模料的流動，方便進(jìn)行涂掛，同時也會更加軟化。模料的配比見表4-1。表4-1蠟?zāi)Ｔ系呐浔缺砟Ａ厦Q硬脂酸石蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）50504.4制熔模4.4.1分型劑選取在準(zhǔn)備壓制時，通常會在表面涂上一層薄的分型劑，為了方便打開壓型拿出熔模。為了熔模能完整得呈現(xiàn)壓型定下來的表面，分型劑層的厚度越薄越好，這樣能提高熔模的外形光潔度，減小熔模外形粗糙度，操作取出也會更方便。本次分型劑配比：蓖麻油和酒精各一半。4.4.2模料設(shè)備的選擇模料的制備裝置：適合用在熔化蠟基模料，轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度需要小于100，最好調(diào)控在一定

30、范圍之內(nèi)。4.4.3型殼模樣制備兩種通常使模料進(jìn)入壓型的方法：自由澆注和加壓注入。本次選用加壓注入法，在進(jìn)行壓制前，同樣要在壓型壁上涂一層分型劑，方便操作人員拿出熔模。4.4.4壓制熔模方法氣壓加壓法；活塞加壓法；柱塞加壓法本次選取第一種氣壓加壓法，特點(diǎn)是機(jī)器裝備簡單，方便使用，產(chǎn)量較高。第五章 型殼的制作5.1型殼服役性能的要求我們把模組浸入裝滿耐火涂料的水池中，涂抹均勻后取出，均勻鋪上顆粒狀耐火材料，接著晾干、硬化處理。重復(fù)進(jìn)行幾次，直到達(dá)到工藝所需厚度，依照這種方法在模組上就可以得到多層型殼，一般將它靜放適宜時段，讓它硬化完全，最后熔失模組，就能獲得需要的多層型殼。焙燒時，型殼各個部分會

31、互相牽制但存在不均勻膨脹或者收縮，所以，在高溫下，金屬將會和型殼材料生成化學(xué)反應(yīng)。因此爭對型殼會有一些必要的性能上要求：小的膨脹率和收縮率；強(qiáng)度要高、有抗熱震性、耐火度和在高溫下能保持化學(xué)性能穩(wěn)定；還要具備適當(dāng)?shù)耐笟庑裕奖銤沧r排出型殼里的氣體；所以所選用的耐火材料、粘結(jié)劑都必須達(dá)到要求；5.2制造型殼的耐火材料與黏結(jié)劑型殼材料有兩種類型：其一是直接來制成成型殼的，包括耐火材料、粘結(jié)劑；還有一種是為了取得優(yōu)等質(zhì)量的型殼，減少員工工作難度、提高材料的性能，包括硬化劑、熔劑、表面活性劑。選取耐火材料有必要含有下面性能：要有足夠的耐火特性；化學(xué)性能穩(wěn)定，加熱時膨脹性能低；強(qiáng)度特性好，抗熱沖擊性好。

32、此次我選擇使用硅砂，硅砂中雜質(zhì)的含量較低，耐火性能好，獲得途徑廣。5.3型殼用涂料及配制5.3.1型殼的分類根據(jù)涂料的不同，所以型殼的分類有： 水玻璃型殼：比較于其它涂料，外形面較高粗糙度，精度低。硅酸乙脂型殼：外形面高粗糙度，尺寸精度高，比較容易出現(xiàn)白霜，同時還有標(biāo)價比較高，費(fèi)用成本就提高了。硅溶膠型殼：外形面低粗糙度，標(biāo)價也貴，成本費(fèi)用高。硅溶膠水玻璃型殼：外形面高粗糙度，尺寸精度高，價格費(fèi)用處于上面三種材料之間。根據(jù)上面材料的分析比較，選擇涂料為：面層硅溶膠，加固層水玻璃。5.3.2硅溶膠涂料的配制硅溶膠涂料的選用：硅溶膠涂料的特性為強(qiáng)度較高，能夠在常溫存放很久，性能相對穩(wěn)定。配制硅溶膠

33、涂料工序，以及制殼工藝流程：硅溶膠的稀釋處理 d=g(ab)1 （5-1） d:需加入水量（kg）g：硅溶膠用量（kg）a：原來硅溶膠中sio2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)b：在稀釋后要求硅溶膠中sio2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表5-1硅溶膠涂料的配比粉料種類涂料密度硅溶膠（ml）潤濕劑用途石英玻璃粉1.71.8kg1.71.810000.3表面涂料層 表5-2 硅溶膠制殼工藝的參數(shù)涂料層次涂料密度(gc)撒砂粒度干燥時間（h）相對濕度(%)風(fēng)速（mmin）溫度（）1層，2層2.12.15212350518275.3.3 水玻璃涂料的配制水玻璃涂料的特點(diǎn)：可以根據(jù)水玻璃特性來制殼，會使得形成濕強(qiáng)度速度快，表面抗水性能很好

34、，在進(jìn)行脫模時，只會少量損失型殼強(qiáng)度。通常情況下與其他黏結(jié)劑相混合，組成為加固層的涂料。水玻璃預(yù)處理方法： w=g(-)/ (-1) 單位：g （5-2）w，g加入水的質(zhì)量，原始水玻璃的質(zhì)量:原水玻璃的密度:所要求水玻璃的密度水玻璃涂料的技術(shù)指標(biāo)，見表5-3。表5-3水玻璃涂料技術(shù)指標(biāo)密度（20）be39.041.0氧化鈉（%）8.2二氧化硅（%）26.0模數(shù)（m）0.05鐵（%）0.3水玻璃涂料的具體配制如下原材料的準(zhǔn)備：通常熔模鑄造中會用到水玻璃基本為gb-4209-84 中的1-3 類，其化學(xué)成分及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，見表5-4。表5-4 水玻璃技術(shù)指標(biāo)級別項目一類二類三類121212密度（20）

35、be353739414446氧化鈉（%）78.210.2二氧化硅（%）24.626.025.7模數(shù)（m）3.63.73.03.42.72.9鐵（%）0.020.050.020.050.020.05水不溶物（%）0.20.40.20.40.20.06 消泡劑：正辛醇。3）涂料的配制制備涂料有專門的涂料桶，在桶中添加工藝要求用量的水玻璃，盡量勻速攪拌，過程中撒入粉料，添加完畢后還要均勻持續(xù)攪拌半小時以及更多時間，最后投入一定用量的表面活性劑和消泡劑，各種配料見表5-5。表5-5水玻璃涂料的配比涂料名稱成分kg粘合（s）耐火粉料kg水玻璃kg外加濕劑（%）水玻璃硅石粉粘土硅石粉0.50.6 粘土0.

36、40.510.030.052540水玻璃煤矸石粉粘土粉煤矸石粉0.70.8 粘土：0.20.312030水玻璃鋁礬土鋁礬土粉1.71.81農(nóng)乳1.30.051820水玻璃匣缽粉匣缽粉1.151.201tx-10 0.051125對上面內(nèi)容進(jìn)行分析比較后，綜合考慮本次搖臂座設(shè)計的要求，選用第一類涂料：水玻璃硅石粉粘土。采購進(jìn)來的水玻璃需要根據(jù)表5-6進(jìn)一步合理處理，才可以用來配制涂料。表5-6涂料中水玻璃制備的參數(shù)指標(biāo)用途（%）（%）模數(shù)（m）密度（g/c）表面層涂料21276.57.53.03.41.271.31加固層涂料23277.59.03.03.41.291.34綜合考慮，本次搖臂座設(shè)計

37、依照加固層涂料完成處理和改善。5.4制殼工藝5.4.1涂掛涂料及撒砂涂掛涂料的方法：（1）通常選用浸漬法，旋轉(zhuǎn)著將型殼層模組放入準(zhǔn)備好的涂料中，涂料均勻濕潤模組內(nèi)外面，除去也許會產(chǎn)生的大小氣泡，接著取出。通常要求面層的涂層有2 層是硅溶膠涂料，有23 層是水玻璃涂料。（2）撒砂的工藝過程：撒砂的作用：為了促使外殼快速增厚，在所掛涂料層的外表面，均勻撒上一層耐火沙粒，這樣的操作稱為撒砂。同時讓人擔(dān)憂的是，緊跟著的下一工序中，分散型殼會產(chǎn)生應(yīng)力。撒砂時在各個表層上的砂粒度是不相同的，在最里層是最細(xì)小的，大概在40100 目，外層疊加逐漸加粗，最后在加固層的粒度大概是640 目。撒砂的方法用雨式撒砂

38、，顧名思義便是砂粒像雨一樣落到模組涂料層上并粘合，模組全身都應(yīng)該旋轉(zhuǎn)，以確?？梢跃鶆蛘成弦粚由傲Ｔ谕苛蠈拥谋砻妗３Ｓ玫挠校河炅苁胶鸵簯B(tài)化兩種。5.4.2型殼的干燥和硬化每次一旦涂撒好型殼層，緊跟著對型殼執(zhí)行干燥、硬化處理，促進(jìn)在內(nèi)部的黏結(jié)劑轉(zhuǎn)化為凝膠，為了讓型殼層擁有適宜的濕度，要把耐火材料緊緊的連接起來。（1）硅溶膠型殼干燥處理以及硬化處理：放在箱中烘干處理，箱子必須吹著熱風(fēng)，風(fēng)溫保持在2030之間，箱內(nèi)氣流相對濕度保持在20%60%，保證風(fēng)速要小于3ms。每一層涂料都要經(jīng)過3 小時以上干燥處理。最后一層處理完成后，型殼必須進(jìn)行一天時間以上的干燥處理。（2）水玻璃型殼干燥處理以及硬化處理:水

39、玻璃型殼通常第一步是自然式干燥，然后再進(jìn)行化學(xué)硬化。干燥工藝：環(huán)境溫度為1525；相對濕度為(4060 )%；干燥時間為224 小時。硬化工藝：在對型殼加固層硬化處理時，通常不選用撒砂和干燥涂掛涂料的方法。硬化劑的選擇用氯化銨的水溶液。具體操作：將經(jīng)過處理后的型殼涂掛通過之前的方法干燥完全，然后將它浸泡于氯化銨飽和溶液中，其溫度保持在2832。它們會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從黏結(jié)劑中會析出硅膠，硅膠在外表面凝聚，使涂料硬化。最后將型殼放入硬化劑中浸泡幾分鐘，進(jìn)行硬化處理。硬化處理后把型殼置放在案幾上，進(jìn)行一定時間的干燥處理，讓型殼外表面更干燥，除凈氨味，然后涂掛下一層。5.4.3模料的回收方法選用蠟基模

40、料，通過脫模處理回收的模料都能進(jìn)行再利用，制作新一批熔模。此外，從舊模料中除去皂鹽可以使舊模料恢復(fù)原來的性能的可能性加大。常用的回收處理方法有：（1）酸回收處理法（2）電解回收處理法選用酸回收進(jìn)行處理可以減少成本，操作起來也比較方便。其具體的工藝過程：先計量倒入熱水，模料與熱水的比例大約為3:1，再倒入適當(dāng)容量hcl ，進(jìn)行勻速攪拌，這樣再放入舊的模料，保持高溫，大概在8090左右，持續(xù)攪拌，當(dāng)看到模料上的白點(diǎn)消失時就可以停止了。放置于7080的環(huán)境中，再往7585熱水中加入蠟液，再進(jìn)行攪拌。操作中，如果水變黃就再加入水，如果蠟液變渾濁就加鹽酸，最終要求水不黃，蠟液無色透明。第六章 脫料與焙燒

41、6.1脫蠟完全硬化后的型殼要放置在自型殼中將模組熔掉，通常采用加熱的方法熔失熔模。6.1.1常用的方法熱水脫蠟：適合低溫蠟、中溫蠟。設(shè)備價格較低，操作方便。水蒸氣脫蠟：適合低溫蠟、中溫蠟。設(shè)備價格昂貴，速度快，制成的型殼品質(zhì)好。低溫烘烤脫蠟：適合一大個整體鑄型，花費(fèi)的時間長，消耗的能量大。本次設(shè)計選擇熱水脫蠟。6.1.2脫蠟的工藝過程清理澆口杯涂料和浮砂，脫蠟槽的水溫要嚴(yán)格控制在90100之間。將模組裝入框架內(nèi)，利用升降機(jī)構(gòu)，將模組沉沒在熱水中，等到模料熔盡之后，升起框架拿出下型殼。為了增強(qiáng)凝膠穩(wěn)定性可以在進(jìn)行脫蠟的熱水中倒入1%4%的氯化銨，鹽酸。6.2焙燒6.2.1焙燒的目的在高溫澆注時，

42、減少金屬液對型殼產(chǎn)生抵抗破壞的現(xiàn)象；能更好得去除型殼里殘留的模料。水玻璃型殼的焙燒溫度詳見表6-1表6-1 型殼焙燒溫度型殼種類鋁礬土型殼硅砂粘土型殼硅砂型殼高嶺石熟料型殼焙燒溫度（）900950850900800850900950本次設(shè)計選用水玻璃型殼材料，即硅砂粘土型殼，焙燒時需保持溫度在850900。6.2.2復(fù)合型殼的焙燒溫度（1）焙燒溫度見表6-2表6-2 復(fù)合型殼焙燒參數(shù)型殼類型硅溶膠型殼(面層)、水玻璃型殼（加固層）設(shè)備時間（h）溫度（）硅溶膠-水玻璃復(fù)合型殼75kw 箱式電爐1.52.0850900綜合考慮，此次設(shè)計焙燒設(shè)備選用750w 的箱式電爐。配制過程：制好的硅溶膠型殼放

43、在箱室電爐里，進(jìn)行1.52h的焙燒處理，一直等到溫度達(dá)到900。將焙燒好的硅溶膠殼冷卻20 分鐘，再制水玻璃型殼。將制好的水玻璃型殼裝爐進(jìn)行再焙燒，焙燒溫度控制在850900。第七章 熔煉與澆注7.1 熔煉準(zhǔn)備7.1.1爐料和輔助材料的準(zhǔn)備金屬爐料和回爐料都要保持干凈，沒有銹蝕、油污、沙土、水漬與其他雜物，當(dāng)然有必要的話要對銹蝕的陰極銅塊進(jìn)行吹沙操作；根據(jù)熔爐的體積，把爐料處理成適宜的大小；裝料前，爐料必須要預(yù)熱處理，通常要置于爐旁加熱到200300甚至更高溫度。7.1.2工具熔化用工具: 包括鋼桿、樣勺、攪拌棒等。制造合金攪拌棒應(yīng)該是采用石墨，同時鐘罩與渣勺都要進(jìn)行掛涂料處理。要預(yù)先準(zhǔn)備好氮?dú)獯祾咪摴堋L(fēng)帶，仔細(xì)檢查注重氮?dú)饪偩€還有閥門、流量計，是否在正常狀態(tài)，烘烤干燥氮?dú)夤τ玫墓枘z。7.2澆注方法熱型重力澆注一種是于高溫焙燒爐中夾出型殼，采用澆包直接進(jìn)行澆注，另一種是將鑄型固定于可翻轉(zhuǎn)的感應(yīng)爐爐口，翻轉(zhuǎn)爐體，讓金屬液流入型腔，兩種都是熱型重力澆注。前一種方法大部分工廠都會采用，因為它的效率很高；處于后面的這種方法，能夠一定程度上保護(hù)金屬液在出爐與澆注流程中被氧化，缺點(diǎn)是效率不夠高，適用于高溫合金。