畢業(yè)設計熔模鑄造工藝設計

1、目錄中文摘要英文摘要一、概述21、定義32、特點33、發(fā)展歷史34、應用4二、熔模鑄造工藝設計41、零件圖52、鑄件結構工藝性分析53、確定工藝方案和工藝參數(shù)64、設計澆注系統(tǒng)85、繪制鑄件圖11三、壓型設計131、壓型設計的基本要求及參數(shù)選取132、成型部分形體結構部分設計143、壓型工作圖設計174、壓型圖20四、熔模的制造221、模料的選取222、模料的配制233、制熔模234、制模組245、模組的除油和脫脂26五、型殼的制造271、制造型殼用的材料272、涂料的配制283、涂掛涂料及撒砂324、型殼的干燥和硬化32六、脫蠟與焙燒341、脫蠟342、脫蠟的工藝過程343、模料的回收處理3

2、44、焙燒35七、熔煉與澆注361、黃銅的特性362、黃銅的牌號選用373、錳黃銅的熔煉準備374、中間合金385、熔劑396、配料397、熔煉工藝408、澆注41八、鑄件的后處理421、熔模鑄件清理422、從鑄件和金屬澆注系統(tǒng)上清除新型殼423、鑄件上殘留耐火材料的清除42參考文獻44致謝45一、 概述1、定義熔模鑄造又稱失蠟鑄造，通常是在蠟模表面涂上數(shù)層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的蠟模熔去而制成型殼，再經(jīng)過焙燒，然后進行澆注，而獲得鑄件的一種方法，由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度，故又稱熔模精密鑄造。2、特點1）鑄件尺寸精確 一般可達ct4-62）可鑄造形狀復雜的鑄件，特

3、別可以鑄造高溫合金鑄件3）不受鑄件材料的限制4）鑄件尺寸不能太大，重量也有限5）工藝過程復雜、工序繁多，使生產(chǎn)過程控制難度大增6）鑄件冷卻速度慢，鑄件晶粒粗大壓制熔模時，采用型腔表面光潔度高的壓型，因此，熔模的表面光潔度也比較高。此外，型殼由耐高溫的特殊粘結劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成，與熔融金屬直接接觸的型腔內(nèi)表面光潔度高。所以，熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高，一般可達ra.1.63.2m。 熔模鑄造最大的優(yōu)點就是由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度，所以可減少機械加工工作，只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可，甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量，不必機械加

4、工即可使用。由此可見，采用熔模鑄造方法可大量節(jié)省機床設備和加工工時，大幅度節(jié)約金屬原材料。 3、發(fā)展歷史熔模鑄造又稱失臘法。失臘法是用臘制作所要鑄成器物的模子，然后在臘模上涂以泥漿，這就是泥模。泥模晾干后，在焙燒成陶模。一經(jīng)焙燒，臘模全部熔化流失，只剩陶模。一般制泥模時就留下了澆注口，再從澆注口灌入銅液，冷卻后，所需的器物就制成了。我國的失臘法至遲起源于春秋時期。河南淅川下寺2號楚墓出土的春秋時代的銅禁是迄今所知的最早的失臘法鑄件。此銅禁四邊及側(cè)面均飾透雕云紋，四周有十二個立雕伏獸，體下共有十個立雕狀的獸足。透雕紋飾繁復多變，外形華麗而莊重，反映出春秋中期我國的失臘法已經(jīng)比較成熟。戰(zhàn)國、秦漢以

5、后，失臘法更為流行，尤其是隋唐至明、清期間，鑄造青銅器采用的多是失臘法。失臘法一般用于制作小型鑄件。用這種方法鑄出的銅器既無范痕，又無墊片的痕跡，用它鑄造鏤空的器物更佳。中國傳統(tǒng)的熔模鑄造技術對世界的冶金發(fā)展有很大的影響?，F(xiàn)代工業(yè)的熔模精密鑄造，就是從傳統(tǒng)的失臘法發(fā)展而來的。雖然無論在所用臘料、制模、造型材料、工藝方法等方面，它們都有很大的不同，但是它們的工藝原理是一致的。四十年代中期，美國工程師奧斯汀創(chuàng)立以他命名的現(xiàn)代熔模精密鑄造技術時，曾從中國傳統(tǒng)失蠟法得到啟示。1955年奧斯汀實驗室提出首創(chuàng)失蠟法的呈請，日本學者鹿取一男根據(jù)中國和日本歷史上使用失蠟法的事實表示異議，最后取得了勝訴。4、應

6、用可用熔模鑄造生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。早在春秋時期熔模鑄造就已被應用，延伸至戰(zhàn)國、秦漢以后，其更為流行，尤其是隋唐至明、清期間，鑄造青銅器采用的多是熔模鑄造?，F(xiàn)代熔模鑄造技術主要應用于航空制造業(yè)、機械制造、電子、石油、化工、核能、交通運輸、紡織、醫(yī)療器械、泵、閥等制造工業(yè)中，在藝術品鑄造業(yè)中，熔模鑄造也是傳布的很廣的。二、熔模鑄造工藝設計1、 零件圖圖2-1為 零件圖，材料：錳黃銅，牌號：zcuzn40mn2 ；錳黃銅：錳在固態(tài)黃銅中有較大的溶解度。可顯著提高合金的強度和耐蝕性，而不降低其塑性；在海水、

7、氯化物及過熱蒸汽中有良好的耐蝕性和焊接性、較高的強度。圖2-1 零件圖2、鑄件結構工藝性分析鑄件結構是否合理，對于鑄件質(zhì)量、生產(chǎn)工藝的可行性和簡易性以及生產(chǎn)成本等影響很大。熔模鑄件的結構應當符合熔模鑄造的生產(chǎn)特點。(1) 最小壁厚 由于熔模鑄造的型殼內(nèi)表面光潔，并且一般為熱型殼澆注，因此熔模鑄件壁厚允許設計得較薄。表2-1所示為銅合金的熔模鑄件的最小壁厚推薦值和可能鑄出的最小值。對于局部尖銳部位，可以鑄出更薄的壁厚（可比表中最小值小30%50%的壁厚）為防止?jié)膊蛔愕娜毕?，鑄件壁不要太薄，一般為28 mm。表2-1 熔模鑄件的最小壁厚 （單位mm）鑄件材 料鑄件輪廓尺寸1050501001020

8、0200350350鑄件最小壁厚推薦值最小值推薦值最小值推薦值最小值推薦值最小值推薦值最小值銅合金2.02.51.52.54.02.03.04.02.53.05.03.04.06.03.5本鑄件圖外形尺寸：長：120，寬：41 mm，高：55 mm ，最小壁厚為8mm。查表2-1知：鑄件輪廓尺寸1050mm 鑄件最小壁厚最小值為1.5mm，所以，設計的鑄件壁厚具有鑄造性能。(2) 壁厚均勻性和壁的連接壁的交接處要做出圓角，鑄件壁厚設計要力求均勻，減少熱節(jié)；不同壁厚間要均勻過渡，防止熔模和鑄件產(chǎn)生變形和裂紋。本鑄件設計了過渡圓角。(3)順序凝固熔模鑄造采用熱型澆注，熔模鑄件的分布應盡可能滿足順序

9、凝固的要求，則鑄件結構設計要力求避免分散的和孤力的熱節(jié)，便于實現(xiàn)順序凝固，便于用直澆道進行補縮，以防止產(chǎn)生縮孔和縮松。本鑄件不存在影響順序凝固的問題，可以順利進行補縮。(4)平面熔模鑄件要盡可能避免大的平面，因為大平面上極易產(chǎn)生夾砂、凹陷等表面缺陷，所以鑄件上的平面一般應小于200200 mm。而鑄件的最大平面為：2470 mm3、確定工藝方案和工藝參數(shù)(1)鑄孔熔模鑄件上細而長的孔，由于制殼時的內(nèi)部不易上涂料和撒砂，所以一般孔徑d2.53.0 mm、孔高與孔徑比h/d5的通孔和h/d2.53.0的不通孔不予鑄出。對于特殊要求的小而復雜的孔和內(nèi)腔，可采用陶瓷型芯或石英玻璃管型芯鑄出。表2所示為

10、正常鑄造情況下的最小鑄出孔的孔徑和深度。由于一般孔徑d2.53.0 mm、孔高與孔徑比h/d5的通孔和h/d2.53.0的不通孔不予鑄出。本鑄件鑄孔：2個直徑為10mm，孔深為8mm的通孔；而本鑄件的通孔孔徑為：10mm；孔高為：8mmh/d0.8不在其范圍內(nèi)，因此可以鑄出。表2-2 最小鑄出孔的孔徑和深度 （單位mm）孔的直徑最 大 孔 徑通 孔不 通 孔35510551010305151020306015252040601202550406012020050806010020030080100100300350100120(2)基準面的選擇熔模鑄造可獲得精度和光潔度較高的鑄件，本鑄件不涉及

11、加工余量，即不需機械加工，所以基準面選擇很重要。本鑄件基準面的選擇：長度方向在其中線上；寬度方向在其最底層端面上，高度方向在中部大平面上。(3)鑄件的精度和表面光潔度影響鑄件尺寸的因素很多，主要是熔模、型殼和鑄件三方面的尺寸變化（收縮和膨脹）這些變化中有些因素較為固定，有些則多變的，這就使得鑄件的尺寸在一定范圍內(nèi)波動，波動范圍愈小，尺寸愈精確。本設計鑄件的最大輪廓尺寸為120，公差尺寸一般為0.440.88 mm；熔模鑄件的表面光潔度與壓型的光潔度、熔模材料、制模方法、型殼材料、制殼方法、鑄件材質(zhì)、澆注時合金與型殼的互相作用以及鑄件結構等因素有關。本次設計要求表面光潔度達68級，本設計選用水玻

12、璃型殼，表面光潔度可達45級；滿足要求。(4)鑄造圓角一般情況下，鑄件上各轉(zhuǎn)角處都設計圓角，否則容易產(chǎn)生裂紋和疏松。鑄件內(nèi)圓角和外圓角按式2-1、式2-2計算，其結果應按1mm、2mm、3mm、5mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm系列取值。為了簡化壓型結構、方便取模，對于處于分型面部位的鑄件的凸緣、法蘭外緣、孔的邊緣等轉(zhuǎn)角應避免采用外圓角過渡。r(d)/k 式（2-1）rr(d)/2 式（2-2） r轉(zhuǎn)角的外圓角；r轉(zhuǎn)角的內(nèi)圓角d、連接壁的壁厚；k轉(zhuǎn)角的圓角系數(shù)，根據(jù)角度大小由圖2-2選取圖2-2 轉(zhuǎn)角圓角系數(shù)根據(jù)式2-1算的鑄件的圓角為： r(d)/k

13、= (8+15)/4 (垂直) =5.75mm所以內(nèi)圓角半徑為5mm。(5)鑄造斜度熔模鑄造當壓型設計合理并附有起模機構時，為保證零件幾何形狀正確，一般外表面可不給斜度。帶孔的鑄件為便于起模和拔芯，應根據(jù)孔長給出斜度。圖2-3 通孔鑄造斜度從上圖可得通孔淺可不給斜度，孔較深時斜度0o5，本鑄件h=8，直徑為：10 mm，得；本鑄件h=830 mm；則本鑄件通孔不需鑄造斜度。（6）加工余量 熔模鑄件的加工余量與達到尺寸的精度和表面光潔度有關；也同鑄件尺寸、結構特點、澆注位置和加工方法等因素有關。一般熔模鑄件的精度和表面光潔度比較高，所以加工余量較小，而且僅限于達不到圖紙要求的精度和光潔度向才留加

14、工余量。根據(jù)要求本鑄件加工余量在本章圖2-5中鑄件工藝圖紅線所表示；其加工余量為0.51mm。4、設計澆注系統(tǒng)(1)澆注系統(tǒng)的作用和要求1) 把液體金屬引入型腔:對于易氧化的合金應盡量要求沖型平穩(wěn)，以避免氧化和卷入氣體。對于薄壁鑄件應盡量保證沖型良好，不產(chǎn)生冷隔、澆不到顯現(xiàn)。2) 補充液體金屬凝固時的體積收縮：澆注系統(tǒng)應能保證補縮時通道通常，并保證能提供給鑄件必要的補縮金屬液，以避免鑄件內(nèi)產(chǎn)生縮孔、縮松。3) 在組焊和制殼時起支撐易熔模和型殼的作用：應要求有足夠的強度，以防止制殼過程中易熔模脫落。4) 在熔失易熔模時起液體模料流出的通道作用：澆注系統(tǒng)應保證排除模料順暢。5) 澆注系統(tǒng)的結構：應

15、盡可能簡化壓型結構，并使制模、組焊、制殼、切割等工序操作順暢。在保證鑄件質(zhì)量的前提下，應盡可能提高鑄件工藝出品率。(2)澆注系統(tǒng)結構澆注系統(tǒng)類別：1)按澆注系統(tǒng)組成分:直澆道-內(nèi)澆道（工藝特點：直澆道兼起冒口作用，操作方便，但排渣不利）。橫澆道-內(nèi)澆道（工藝特點:常用頂住，有利于順序凝固）。直澆道-橫澆道-內(nèi)澆道。2)按合金液注入鑄件部位分從鑄件薄壁處注入合金液，熱節(jié)處設冒口補縮，但在壁厚差較大的鑄件上，冒口不能過大，否則易產(chǎn)生裂紋。從鑄件厚部位或熱節(jié)處注入合金液，通過內(nèi)澆道補縮鑄件。3)頂住式：合金液從型腔的頂部注入，鑄件自下而上凝固。合金液易飛濺，排氣不暢，適用于高度較低的鑄件。4)側(cè)注式

16、：合金液從型腔側(cè)面注入，鑄件補縮好，應用較廣泛。5)低注式：合金液從型腔底部平穩(wěn)注入，不易產(chǎn)生夾渣、氣孔。不利于順序凝固，需增設冒口。6)聯(lián)合注入式：上述3種方式的聯(lián)合應用，兼有3種方式的優(yōu)點，但結構復雜，適用于較大的復雜鑄件。因本次設計的工件結構簡單，精度要求不是很高，所以澆注系統(tǒng)選用直澆道內(nèi)澆道，自由澆注側(cè)注式。(3)芯棒在直澆口熔模內(nèi)插入芯棒，是為了增加熔模的強度和便于組合模組和制造型殼。在確定芯棒直徑時，應保證芯棒上的模料厚度不小于45mm。芯棒材料可采用木材或鑄鋁。芯棒手柄部分的結構，因不同操作方法而定，但都必須使手握方便。(4)澆注系統(tǒng)計算常用來計算澆注系統(tǒng)的方法有：1) 比例系數(shù)

17、法；2) 亨金法3) 澆口杯補縮容量法比例系數(shù)法：此法依據(jù)鑄件上熱節(jié)圓直徑或熱節(jié)截面積，由式（2-3）確定相應內(nèi)澆道的直徑或截面積。dg=k1dc ag=k2ac （式2-3）式中 dc、ac分別為鑄件熱節(jié)圓直徑和熱節(jié)截面積；dg、ag分別為內(nèi)澆道直徑和內(nèi)澆道截面積;k1、k2比例系數(shù)，k1一般取0.61，k2一般取0.40.9比例系數(shù)法簡單、準確。所以選用比例系數(shù)法進行設計計算：經(jīng)過計算設計的工件的熱節(jié)圓直徑為：15mm；熱節(jié)截面積為：176.6mm2由上公式得： dg=1x15mm （k1取1） 解得：dg=15mmag=176mm2所以該鑄件內(nèi)澆道直徑為7.5mm，內(nèi)澆道截面積為176

18、mm2。表2-4 易割長方形內(nèi)澆道的結構尺寸（單位：mm）易割澆道尺寸直澆道直徑354045h1101612181220h2312514816本次設計內(nèi)澆道截面積選用為255 mm2，大于計算值，有利于補縮，所以不用添加冒口。表2-5 直澆道和澆口杯的結構尺寸 （單位：mm）公用尺寸截面尺寸圓形斷面長方形斷面d2d3hh1rdd1ae50586673808794100108637078859298106113120250250300300300320320320320101010101212121212555555555202530354045505560182328333742475257-

19、182225-253035-注：澆注系統(tǒng)模具的壁厚，隨其成形方式而定，一般鋼制自由澆注式模壁厚為810mm。（5）澆注系統(tǒng)模具圖圖2-4 自由澆注式直澆口模具（全頂式）1底座 2.模體 3.直澆口芯棒 4墊板5、繪制鑄件圖圖2-5 鑄件圖三、 壓型設計1、壓型設計的基本要求及參數(shù)選取熔模鑄造中壓制熔模的模具稱謂壓型。壓型是熔模鑄造的重要工藝裝備，壓型型腔尺寸精度及表面粗糙度，直接影響熔模的精度和粗糙度，并影響到鑄件的質(zhì)量，壓型的結構和熔模質(zhì)量與生產(chǎn)率密切相關。因此壓型的設計與制造時熔模鑄造生產(chǎn)過程中的關鍵工序。本次設計的零件為小件、精度要求不是很高且為批量生產(chǎn)，因此選用鋁壓型。壓型的制造方法為

20、機械加工。此方法的優(yōu)點是效率高、精度高，但生產(chǎn)成本高。機械加工壓型一般由成型部分、定位構件、鎖緊機構、起模機構、注蠟系統(tǒng)等幾個主1.活結螺栓，2.蝶形螺母，3.上半壓型，4.注模料口，5.定位銷，6.型腔，7.型芯，8.下半壓型圖3-1壓型總裝圖 要部分組成，如圖3-1(1)設計機械加工壓型設計機械加工壓型時，應滿足以下要求：1）保證制出的熔模能達到要求的尺寸精度和表面粗糙度；2）壓型的各個部件均應符合機械加工藝性要求，即加工方便，經(jīng)濟合理；3）裝拆方便，輕巧耐用，起模容易；4）小件用一型多腔，以提高生產(chǎn)效率。(2)分型面的選擇原則1）分型面應盡量不截過熔模的某一完整表面，以防止由于分型面錯移

21、和分型痕跡，造成尺寸超差；2）應選擇熔模的最大平面作為分型面，便于分型和取出熔模，以免變形；3）為了保證鑄件的精度，對尺寸精度要求高的，以及有同軸度要求的部分，應盡量放在同一半型內(nèi)；4）分型面應能保證開型后熔模留在預定的半型內(nèi)；5）分型面最好為平面，但是，有些零件如果采用水平分型，尺寸精度較差，則應采用有規(guī)則的曲面分型。(3)分型面的數(shù)量及形式1）分型面得數(shù)量確定分型面的數(shù)量，主要應考慮壓制熔模的質(zhì)量，壓型是否容易加工，熔模是否容易取出。分為兩開型壓型和三開型壓型。2）分型面形式根據(jù)零件形狀的特點，分型面形式有平面和曲面兩種。平面分型面容易加工，上下型容易密和，因此在可能的情況下，應盡量采用平

22、面分型面。但零件的形狀在兩度空間方向上都是彎曲的情況下，就只能采用曲面分型面。在確定分型面的形式時，還應根據(jù)零件的特點選擇分型面的方向。通常有垂直、水平、傾斜和兼有垂直與水平等四種。根據(jù)綜合分析本次設計選用兩開曲面壓型。2、成型部分形體結構部分設計成型部分是壓型的主要部分，它包括上下壓型、型芯、鑲塊、活塊等。（1）型體結構型體是壓型的主體，型體的結構、形狀和尺寸大小，取決于熔模的幾何形狀、壓型的機械化程度。在保證強度餓剛度的前提下，為了減輕壓型重量，便于操作，壓型厚應盡量減薄，在保證放置平穩(wěn)和鎖緊方便的情況下，壓型的外形應盡量仿形于型腔，切去多余金屬，減輕重量和便于散熱。如表3-1 表3-1

23、型體壁厚 單位（mm） 圖例型體材料b銅5151025鋁合金10251530由于制造空心壓型工藝復雜，生產(chǎn)成本高，本次設計不選用空心型（不切除多余的金屬）。（2）型芯設計型芯是構成熔模內(nèi)部形狀的構件。型芯有金屬型芯和非金屬型芯兩種。金屬型芯金屬型芯有在開型前抽取的，也有在開型后抽取的。開型前抽取的金屬型芯，為了抽芯方便，型芯上都做出手柄部分。金屬型芯與型體是否需要固定，要看壓蠟是型芯受力的方向而定，如果模料對型芯的作用力僅垂直于型芯的軸線是，型芯不必固定；若尚有平行于型芯軸線的作用力存在，則型芯可能被模料推出，這時型芯必須與型體固定，本次選用金屬固定型芯，如圖3-2圖3-2 金屬型芯（3）定位

24、構件定位構件是保證型腔尺寸精度的重要構件，它用于型體之間的定位、鑲塊與型體的定位、組合塊之間的定位及型芯、活塊的定位和裝配限位等。型體定位除采用定位銷定位外，對于輪型壓型還可采用凸臺定位如表3-2。表3-2 壓型的定位形式形式圖例應用定位銷用于對開型定位，當壓型材料為鋁合金或易熔合金時，采用帶定位銷套的定位銷定位銷用與兩半型與底座的定位凸臺定位 （略）用于兩半型與底座的定位，當型腔為非圓形時，應增加定位銷防止偏移帶錐度的凸臺定位（略）用于上、下半型的定位，型腔的幾何形狀一般是圓形因為設計壓型為兩半型綜合考慮選用第二種定位銷定位。所選銷釘?shù)某叽缰睆綖?mm，如表3-3。表3-3 a型定位銷尺寸

25、單位（mm）d（vf）d1(s7)dlle基本尺寸偏差基本尺寸偏差6-0.010-0.0226+0.031+0.01992080.48-0.013-0.0288+0.038+0.0231125100.6101013301212-0.016-0.03412+0.046+0.02815351511414174017（4）鎖緊機構鎖緊機構的作用在于保證壓型的分型面閉合，在壓型時不漲開。鎖緊機構應靈活輕巧，并具有足夠的夾緊力?；罱Y螺栓鎖緊是使用較廣的鎖緊機構，操作方便、鎖緊可靠。常用的活結螺栓（表3-4）、蝶形螺母（表3-5）凸耳（表3-6）的結構尺寸如下表。表3-4 活結螺栓的機構尺寸 單位（mm）

26、圖例ddbrdl0lm65.2751218按需要定m86.2951422m108.21161826m1210.21382030表3-5 蝶形螺母結構尺寸 單位（mm）圖例dd1lhhbb1rrm1210321462.5353.5564m1018154822103.5475表3-6 凸耳的機構尺寸 單位（mm）圖例活結螺栓直徑dd1（h7）brcll1hh1基本尺 寸偏差m65+0.01208.53231691410m86+0.015010.542618101812m10812.553022122215m121014.563424132415選用直徑為6mm的活結螺栓和

27、蝶形螺母。所選尺寸如上表。3、壓型工作圖設計（1）型腔尺寸計算方法壓型工作圖包括總裝配圖及零件圖，設計工作圖時型腔尺寸按下列基本公式計算。lx=(lp+klp）axlx型腔尺寸（mm）lp鑄件基本尺寸（mm）k綜合線收縮率（）ax壓型制造公差（mm）。鑄件基本尺寸lp的確定方法是：當尺寸沒有公差要求是，lp就是鑄件的基本尺寸;當尺寸有公差要求時，基本尺寸加偏差代數(shù)和之半。壓型制造公差ax，由壓型的制造精度等級決定。為使壓型留有修整余地，型芯的制造偏差可取正值，型腔的制造偏差可去負值。1）在確定型腔尺寸時，為設計方便，長度尺寸按型腔尺寸計算，而角度、錐度、平行度等可保持不變。2）綜合線收速率的確

28、定合金的收縮、料的收、型殼膨脹和變形，是影響綜合線收縮率的三個主要因素。綜合線收縮率也可根據(jù)鑄件的壁厚，型殼的材料和鑄件收縮時的受阻程度來確定。如表（3-7）是有色合金綜合先收縮率的經(jīng)驗數(shù)據(jù)：表3-7 有色合金綜合線收縮率的經(jīng)驗數(shù)據(jù)合金種類鑄件壁厚（mm）模料型殼分類綜合線收縮率（%）自由收縮部分受阻收縮受阻收縮黃銅131.61.91.82.01.01.41.21.8_3101.82.12.12.31.42.81.82.210202.22.42.42.60.70.82.02.4鋁青銅130.91.21.01.30.70.90.81.30.30.50.30.63101.21.41.31.50.8

29、1.11.01.30.50.70.60.810201.31.51.51.71.11.31.21.50.60.80.81.0注：表中模料型殼分類，表示所采用的模料和型殼的成分。表示采用低溫模料，硅酸乙酯石英粉涂料，多層型殼；表示采用低溫模料，水玻璃石英粉涂料，多層型殼。鑄件澆注位置之水平方向收縮率偏上限，垂直方向收縮率偏下限。此次設計工件的材料要求是黃銅，且所選模料采用低溫模料，水玻璃石英粉涂料。所以型腔尺寸為：lx=(lp+klp）ax 長度lx =（120+2.6%x120）0.046 =123.120.046寬度lx =（41+2.6%x41）0.025 = 42.0660.025 高度l

30、x =（55+2.6%x55）0.04 = 56.430.04 （外形尺寸為自由收縮） 圓孔直徑dx =（10-2.4%x10）+0.015 =9.76+0.015大半圓半徑rx=（21-2.4%x21）+0.021 =20.49+0.021 （上半圓） 大半圓半徑rx=（28-2.4%x28）+0.021=27.3280.021 （下半圓）（2）注料口的設計注蠟口及注蠟道是壓制蠟模時蠟料的通道，確定注蠟口及注蠟道位置時，一般應符合下列要求：1）注蠟口及注蠟道最好設在澆口上，以減少熔模整修工作量，如果無法與內(nèi)澆口相連時，則應盡量設在鑄件加工面上，以免影響鑄件表面質(zhì)量。2）注蠟口及注蠟道應設在熔

31、模最大壁厚處，使熔模在注蠟時的保壓過程中，能夠得到良好的補縮。3）注蠟口及注蠟道的設置，要考慮壓型結構簡單、操作方便、取?？煽?。 注蠟口及注蠟道如圖3-3所示在一型多腔的壓型中，如果內(nèi)澆口在上壓型，為了在取模前先切除注蠟口，則注蠟口及注蠟道，可都設在注蠟蓋上。注蠟口的形式隨注蠟器的形式而定，注蠟口直徑一般為510mm，設計所選注蠟口的形式如右圖：設計注蠟口的直徑為4mm。圖3-3 注蠟口（3）型腔的排氣蠟料注入壓型時，如果型腔內(nèi)的氣體來不及排出，或者型腔有深孔，往往會造成熔模注缺。在多數(shù)情況下，氣體可由壓型分型面及組合件之間的間隙處排出，因此對于組合塊較多的壓型，一般可不設空。僅在型腔內(nèi)有較大

32、氣窩部分時，才在氣窩的頂部做出排氣孔。本次設計零件結構簡單，且設計注蠟口直徑大，所以不用設計排氣孔。1） 壓型加工精度（表3-8）及各表面粗糙度（表3-9）要求如下：表3-8 壓型加工精度壓型尺寸類型尺寸精度型腔及型芯尺寸it6-it10裝配尺寸it6-t9不影響鑄件尺寸精度的自由尺寸it12-it14表3-9 表面粗糙度壓型部位表面粗糙度型腔表面ra0.8-ra1.6芯銷ra1.6-ra3.2注系統(tǒng)表面非工作部分表面ra3.2-ra6.3ra6.3-ra6.34、壓型圖圖3-4 上壓型圖3-5 下壓型四、熔模的制造熔模的制造：它是在可熔模樣的表面涂覆多層耐火材料，待其干燥硬化后，加熱將其中模

33、樣熔去，而獲得具有與模樣形狀相應的空腔型殼，再經(jīng)過焙燒，然后在型殼溫度很高情況下進行澆注，從而獲得鑄件的一種方法。其要求如下：首先熔模本身就應該具有高的尺寸精度和表面光潔度。此外熔模本身的性能還應盡可能使隨后的制型殼等工序簡單易行。為得到上述高質(zhì)量要求的熔模，除了應有好的壓型（壓制熔模的模具）外，還必須選擇合適的制模材料。1、模料的選取制模材料的性能不單應保證方便地制得尺寸精確和表面光潔度高，強度好，重量輕的熔模，它還應為型殼的制造和獲得良好鑄件創(chuàng)造條件。模料一般用蠟料、天然樹脂和塑料（合成樹脂）配制。（1）按原材料的配制不同，模料可以分為：1）蠟基模料2）松香基模料3）系列模料4）其它模料（

34、2）模料分類及應用，表4-1 模料分類及應用類型特點應用范圍蠟基模料制模和熔失熔模方便。適用于大批量小件和尺寸精度，表面粗糙度要求不高的普通鑄件。松香基模料強度高，熱穩(wěn)定性好，但配制生產(chǎn)工藝較復雜，成本較高適用于制作生產(chǎn)精度要求很高的復雜的中，小型鑄件。系列模料具有良好的流動性，在凝固后具有較強的黏結力和較好的韌性，熔點低，塑性好適用于修補和填充熔模鑄件表面的缺陷其他模料具有良好的熱穩(wěn)定性，存放時不易變形，剛性大，脫模時不需加熱適用于提高熔模的尺寸精度和表面質(zhì)量，但模料的回收困難。由于本次設計屬于大批量小件和尺寸精度，表面粗糙度要求不高的普通鑄件，所以選擇蠟基模料（以石蠟-低分子聚乙烯為基）。

35、2、模料的配制（1）配制模料的目的 將組成模料的各種原材料混合成均勻的一體，并使模料的狀態(tài)符合壓制熔模的要求。（2）選用原則性能要求1）熔點適中，熱穩(wěn)定性好，收縮率小。2）具有良好的流動性。3）具有一定的強度和塑性。4）具有良好的涂掛性和化學穩(wěn)定性。5）資源豐富，價格便宜。（3）選用的原材料1）石蠟：加入模料后，有較好的強度，塑性，來源廣，是蠟基模料的主體之一。2）低分子聚乙烯：化學性穩(wěn)定，常溫下耐酸、堿。能少量（溶解度小于10%）熔于石蠟中，石蠟也能少量熔于聚乙烯中，可有效提高模料滴點，增高強度。3）模料的配比：依據(jù)特種鑄造第六卷，92頁表2-74配模料如下：石蠟：95%，低分子聚乙烯：5%

36、。（4）所用模料的配比過程1）按比例稱取95%石蠟和5%低分子聚乙烯。2）將石蠟，低分子聚乙烯放入干凈的鋁制坩堝內(nèi)通電熔化，熔化溫度不超過90。3）待其模料全部熔化后，攪拌均勻。4）用篩過濾去除模料中的雜質(zhì)。5）將過濾好的模料加入碎末，攪拌成均勻的糊狀，模料溫度保持在4248。3、制熔模（1）制模時分型劑的選擇為了防止模料粘附壓型，便于取模以及細化熔模的表面粗糙度，此次選用的分型劑為：蓖麻油50%，酒精50%。（2）制模的主要工藝參數(shù)表4-2 制模主要工藝參數(shù)類型制模室溫度（）壓注溫度（）壓型溫度（）壓注壓力（mpa）保壓時間（s）冷卻水溫度）蠟基模料1525405025450.11.40.3

37、31826（3）制模設備的選擇1）模料的制備裝置：（蠟料熔化保溫爐）蠟容量為30kg時，熔化時間約為1小時，適用于蠟基模料熔化，可控制熔化溫度 小于100，并能控制模料在4248恒溫。2）制模設備的選擇：（制模聯(lián)動線裝置）常用于大批量小件的蠟基模。（4）模料壓注方法1）自由澆注2）加壓注入由于本次設計的熔模件為蠟基模料，所以選擇加壓注入，壓制熔之前，需先在壓型表面涂薄層分型劑，以便從壓型中取出熔模。分型劑層越薄越好，使熔模能更好地復制壓型的表面，提高熔模的表面光潔度。壓制熔模的方法有三種，柱塞加壓法、氣壓法和活塞加壓法。此次選用氣壓加壓法，其設備簡單，操作簡易，效率高。（5） 熔模的清洗為了清

38、除熔模表面附著的蠟削，分型劑，提高涂料對溶模的潤濕性，熔模在組合和涂料前必須進行清洗，此次選用的清洗劑為質(zhì)量分數(shù)為0.5%的肥皂水，溫度2225。4、制模組圖4-1 模組圖（1）澆口棒的制作采用沾蠟法制造，具體工藝規(guī)范如下：將冷芯棒（常用鋁棒）插入高于蠟料熔點5左右的蠟液中停留12s，蘸多次后蠟層蠟層厚度達35mm，也可在蠟液中停留時間長些，一次沾成。（2）澆注系統(tǒng)的尺寸設計 設計由直澆道和內(nèi)澆道組成的澆注系統(tǒng)時，常用的圓柱形直澆道直徑為2060mm。內(nèi)澆道不應太長，一般短于10mm。設計此種澆注系統(tǒng)時，應使最高一層鑄件離澆口杯上緣的距離短于65100mm，以保證這層鑄件在成型時有足夠的金屬壓

39、頭，來滿足充填和凝固補縮的需要。直澆道的底部應比最低的內(nèi)澆道口低2040mm，一緩和澆注時金屬對型腔的沖擊力，并防止?jié)沧⒊鯐r第一股金屬流所帶渣子進入型腔。（3）熔模組裝的方法1）焊接法 用薄片狀的烙鐵，將熔模的連接部位熔化，使熔模焊在一起。此法較普遍。 2）機械組裝法 在大量生產(chǎn)小型熔模精密鑄件時，國外已廣泛采有機械組裝法組合模組，采用此種模組可使模組組合和效率大大提高，工作條件也得到了改善。根據(jù)以上比較，結合此次設計的要求，大批量小鑄件的蠟基溶模組裝，選用焊接法。 目前常用的熔模組裝工具是低壓電熱力，與220v電烙鐵相比，具有重量輕，升溫快，使用方便，安全可靠，制造簡便等特點。為了適應此次設

40、計蠟料的需要，可調(diào)節(jié)次級電壓，以調(diào)節(jié)電熱刀溫度。其具體參數(shù)見表4-3：表4-3 低壓熱電刀結構及電氣參數(shù)序 號結構電氣參數(shù)刀 片 材料發(fā)熱刀截面積（mm）手柄材料刀片與手柄固定方式輸入電壓（v）輸出電壓（v）頻率（hz）輸出電流（a）電熱刀功率（w）變壓器功率（va）1鎳烙電爐帶51布紋膠木板銷釘固定螺釘連接220/38036501001502耐熱鋼3322010503cr18ni9ti不銹鋼50.6220/3801.21.55040（滿載）505、模組的除油和脫脂 采用蠟基模料制熔模時，為了提高涂料潤濕模組表面的能力，需將模組表面的油污去除掉。具體方法：把模組先浸泡在表面活性劑的水溶液中，根

41、據(jù)此次設計的要求，選用的除油液為：洗衣粉溶液。五、型殼的制造將模組浸涂耐火涂料后，撒上料狀耐火材料，再經(jīng)干燥、硬化，如此反復多次，使耐火涂掛層達到需要的厚度為止，這樣便在模組上形成了多層型殼，通常將近其停放一段時間，使其充分硬化，然后熔失模組，便得到多層型殼。在熔失熔模時，型殼會受到體積正在增大的熔融模料的壓力；在焙燒和注時，型殼各部分會產(chǎn)生相互牽制而又不均的膨脹的收縮，因此，金屬還可能與型殼材料發(fā)生高溫化學反應。所以對型殼便有一定的性能要求：1）小的膨脹率和收縮率。2）高的機械強度、抗熱震性、而火度和高溫下的化學穩(wěn)定性。3）型殼還應有一定的透氣性，以便澆注時型殼內(nèi)的氣體能順利外逸。因此制造型

42、殼時所采用的耐火材料、粘結劑要很高的要求。1、制造型殼用的材料制造型殼用的材料可分為兩種類型：一種是用來直接形成型殼的，有耐火材料、粘結劑等；另一類是為了獲得優(yōu)質(zhì)的型殼，簡化操作、改善工藝用的材料，有熔劑、硬化劑、表面活性劑等。（1）耐火材料目前熔模精密鑄造中所用的耐火材料主要為石英和剛玉，以及硅酸鋁耐火材料，如耐火粘土、鋁釩土、焦寶石等。有時也用鋯英石、鎂砂（mgo）等。 熔模鑄造時選用的耐火材料應具備的要求：1）要有足夠的耐火特性。2）化學穩(wěn)定性好，熱膨脹性低且均勻。3）強度特性好，抗熱沖擊性好。此次選用硅砂，（一般用于澆注碳素鋼，低合金鋼，銅合金和鋁合金，雜質(zhì)含量低，耐火度高，來源廣泛。

43、（2）鑄型的分類表5-1 鑄型的分類類型特點及應用水玻璃型殼表面粗糙度粗，尺寸精度低，廣泛用于鑄造低合金鋼，鋁合金和銅合金。硅酸乙酯型殼表面粗糙度高，尺寸精度高，但易產(chǎn)生白霜，廣泛用于鑄造高溫耐熱合金鋼，不銹鋼等，但價格昂貴，費用高硅溶膠型殼表面粗糙低，尺寸精度高，但價格昂貴，費用高硅溶膠水玻璃型殼表面粗糙度高，尺寸精度高，鑄造費用介于上述三者之間。根據(jù)上述內(nèi)容進行比較，所以選擇型殼的涂料為：1）面層：硅酸乙酯（與硅溶膠相比，硅酸乙酯水解液對熔模有很好的潤濕性，對型殼層有很好的滲透能力，且型殼表面粗糙度高，尺寸精度高，廣泛用于鑄造高溫耐熱合金鋼，不銹鋼等）。2）加固層：水玻璃（制殼時，其濕強度

44、形成快，抗水性好，脫模時型殼強度損失少。一般配合其他黏結劑作型殼的加固層涂料使用）。2、涂料的配制（1）硅酸乙酯涂料的配制1）硅酸乙酯的特性 其水解液對熔模有很好的潤濕性，對型殼層有很好的滲透能力。2）硅酸乙酯涂料配制及制殼工藝原材料：耐火粉料 由于硅酸乙酯對耐火粉料中所含堿性金屬氧化物較敏感，因此盡量采用na2o、k2o、和mgo含量較低的耐火份料。硅酸乙酯水解液 用來配制涂料的硅酸乙酯水解液應是透明、無沉淀和絮狀物，二氧化硅，鹽酸的含量和粘度應符合表5-2要求。表5-2 硅酸乙酯水解液的要求水解液要求硅酸乙酯二氧化硅（%）鹽 酸（%）粘 度（%）硅酸乙酯3216190.250.353610

45、-6硅酸乙酯4014160.250.353610-6涂料的配比見表5-3表5-3 硅酸乙酯水解涂料的配比和用途硅酸乙酯（ml）粉料種類(硅石粉)潤濕劑消泡劑涂料密度（g/cm3）用途10001.71.90.31.61.68表面涂料層硅酸乙酯的制殼工藝見表5-4表5-4 硅酸乙酯的制殼工藝涂 料層 次涂 料密 度(gc)撒 砂粒 度干燥溫度（）風速（mmin）相對濕度(%)時間(h)1層，2層2.102.15211827風扇吹風5023（2）水玻璃涂料的配制1）水玻璃的特性：制殼時，其濕強度形成快，抗水性好，脫模時型殼強度損失少。一般配合其他黏結劑作型殼的加固層涂料使用。2）配涂料用水玻璃的預處

46、理處理方法:加水 3）水玻璃涂料技術指標，見表5-5表5-5 水玻璃涂料技術指標密度（20）be/39.041.0氧化鈉（%）8.2二氧化硅（%）26.0模數(shù)（m）0.05鐵（%）0.3（3）水玻璃涂料的具體配制1）原材料的準備 耐火粉料 水玻璃黏結劑可應用的耐火粉料有電熔剛玉，硅石粉，鋁礬土，高嶺石，匣缽粉，此次選用硅石粉。水玻璃 水玻璃的模數(shù)和密度要符合要求。（具體如下）熔模鑄造常用水玻璃模數(shù)為3.03.4，密度為1.271.34（ gcm3），選用gb-4209-84中的1-3類。一類降低模數(shù)后使用，二類用水稀釋使用，三類提高模數(shù)后使用。1-3類的化學成分及技術標準見表5-6：表5-6

47、水玻璃的技術指標（gb-4209-84） 級別項目一類二類三類121212密度（20）be/35.037.039.041.044.016.0氧化鈉（%）78.210.2二氧化硅（%）24.626.025.7模數(shù)（m）3.53.73.13.42.62.9鐵（%）0.020.050.020.050.020.05水不溶物（%）0.20.40.20.40.20.06表面活性劑：農(nóng)乳130或100、jfc、tx-10等。消泡劑：正辛醇。2）涂料的配制涂料的配制是在專用的涂料桶中加入所需量的水玻璃，在攪拌的情況下，加入粉料，加完粉料后繼續(xù)攪拌30分鐘以上，然后加入表面活性劑和消泡劑。各種配料見表5-7。表

48、5-7 水玻璃涂料的配比、用途和性能涂料名稱涂料組分粘度（s）特征耐火粉料水玻璃外加濕劑（%）水玻璃硅石粉粘土硅石粉0.50.6粘土0.40.510.030.052540強度高，鑄造殘留強度低型殼加固層水玻璃煤矸石粉粘土粉煤矸石粉0.70.8粘土：0.20.312030強度中，鑄造殘留強度中型殼加固層水玻璃鋁礬土鋁礬土粉1。71.81農(nóng)乳1.30.051820強度高，鑄造殘留強度中型殼加固層水玻璃匣缽粉匣缽粉1.151.201tx-100.051125強度高，鑄造殘留強度中型殼面層通過以上的比較及結合本次設計的要求配制第一類（水玻璃硅石粉粘土）。3）對于購進的水玻璃需按表5-8要求進行調(diào)整或處理才能用作配制涂料本次設計水玻璃涂料按加固層進行調(diào)整和處理。表5-8 配制涂料用水玻璃技術要求 指標用途sio2（%）na2o（%）模數(shù)（m）密度（g/cm3）表面層涂料21276.57.53.03.41.271.31加固層涂料23277.59.03.03.41.291.343、