球墨鑄鐵軸承蓋鑄造工藝設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目：球墨鑄鐵軸承蓋鑄造工藝設(shè)計學 生： 王XX 指導老師： XXX 系 別： 材料科學與工程系 專 業(yè)： 材料科學與工程 班 級： 學 號： 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)作者承諾保證書本人鄭重承諾：本篇畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容真實、可靠。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人愿承擔全部責任。學生簽名：年 月 日福建工程學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)指導教師承諾保證書本人鄭重承諾：我已按有關(guān)規(guī)定對本篇畢業(yè)設(shè)計(論文)的選題與內(nèi)容進行了指導和審核，該同學的畢業(yè)設(shè)計（論文）中未發(fā)現(xiàn)弄虛作假、抄襲的現(xiàn)象，本人愿承擔指導教師的相關(guān)責任。指導教師簽名：年 月 日目錄摘要IAbstractII第一章 緒

2、論11.1鑄造的定義11.2鑄造行業(yè)的現(xiàn)狀11.3鑄造的發(fā)展趨勢1第二章 軸承蓋的工藝結(jié)構(gòu)分析32.1鑄件壁的合理結(jié)構(gòu)3鑄件的最小壁厚3鑄件的臨界壁厚3鑄件壁的聯(lián)接32.2鑄件加強肋32.3鑄件的結(jié)構(gòu)圓角42.4避免水平方向出現(xiàn)較大平面42.5利于補縮和實現(xiàn)順序凝固4第三章 軸承蓋整個鑄造設(shè)計流程53.1造型材料的選擇5造型材料的定義5造型材料的分類及其特點5造型材料的選擇63.2鑄件澆注位置的選擇73.3分型面的選擇83.4 砂芯設(shè)計10砂芯分塊10芯頭設(shè)計113.5鑄造工藝設(shè)計12鑄件機械加工余量13機械加工余量13鑄造斜度14鑄件收縮率15最小鑄出孔和槽16分型負數(shù)173.6澆注系統(tǒng)設(shè)計

3、17澆口杯選擇17澆注系統(tǒng)類型18澆注系統(tǒng)的尺寸計算18冒口的選擇203.7合箱21第四章 結(jié)論224.1結(jié)論224.2 研究方向和展望22致謝23參考文獻24球墨鑄鐵軸承蓋鑄造工藝設(shè)計 摘要隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國的鑄件水平有了很大提高，為了提高鑄件質(zhì)量，降低成本，對某球墨鑄鐵軸承蓋進行了鑄造工藝設(shè)計。首先，對鑄件的鑄造工藝性進行分析，包括：鑄件壁的合理結(jié)構(gòu)、鑄件加強肋、鑄件的結(jié)構(gòu)圓角等。其次，進行砂型工藝方案的確定，主要是確定造型材料、澆注位置、分型面、砂芯工藝、工藝參數(shù)及澆注系統(tǒng)的設(shè)計。最后，進行合箱。關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵軸承蓋鑄造工藝設(shè)計A Process Design on the Be

4、aring Covers of the Ductile IronAbstractWith the development of science and technology, the casting technology in China has made a great improvement. In order to improve the quality of cast while reducing the cost, the author of this article makes a process design on the bearing covers of the ductil

5、e iron. Firstly, the thesis analyzes the casting technique, including a reasonable structure of castings thickness, stiffeningribs of castings, structural fillet of castings and so on. Secondly, the thesis makes an assessment on the sand casting program, including evaluating molding materials, pouri

6、ng position of casting, parting surfaces, sand core technology, technological parameter and the design of gating system. Finally, the thesis deals with the mouldassembling.Key words：ductile iron; bearing covers; casting; process design第一章 緒論在材料成型工藝發(fā)展的過程中，鑄造是歷史最悠久的一種工藝，在我國已有6000多年的歷史了。如今鑄造行業(yè)是制造業(yè)的重要組成

7、部分，對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用，在汽車、鋼鐵、造船、紡織、航空航天等工業(yè)的重、大、難裝備中，鑄件都占有很大的比重，為國民經(jīng)濟發(fā)展作出了很大貢獻。但是，我們也應該清醒的看到，目前，我國鑄造技術(shù)的現(xiàn)狀與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。1.1鑄造的定義 鑄造是指熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融的金屬液澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。1.2鑄造行業(yè)的現(xiàn)狀新中國成立以來，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，鑄造生產(chǎn)技術(shù)也不斷提高。在機械制造業(yè)中，越來越占據(jù)著重要的地位。因此，學校鑄造方法，研究鑄造技術(shù)基礎(chǔ)理論，發(fā)展鑄造事業(yè)是非常重要的。鑄件能得到如此廣泛的應用，還是因為鑄造生產(chǎn)具有

8、一系列的優(yōu)點：（1）適應性強 鑄造方法不受零件大小、結(jié)構(gòu)形狀和壁厚大小的限制。（2）成本低 鑄件的形狀和尺寸與零件相近，一般比鍛件、焊接件尺寸精確，可節(jié)約大量金屬材料和機械加工工時，同事鑄造生產(chǎn)中的金屬廢料和廢件可以回爐重熔，生產(chǎn)周期短，投資少。1.3鑄造的發(fā)展趨勢隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國的鑄造技術(shù)水平也有了極大的提高，許多鑄件已進入國際市場，例如，計算機輔助鑄造工藝設(shè)計，模擬鑄件凝固過程，控制合金熔煉使鑄造生產(chǎn)過程不斷地得到完善，少余量和無余量的鑄造新工藝也得到迅速發(fā)展，開創(chuàng)了鑄造生產(chǎn)發(fā)展的新局面。作為準備從事鑄造行業(yè)的新的從業(yè)者，應該看到我國的鑄造工業(yè)潛力很大，資源豐富，通過我們的努力，鑄

9、造業(yè)會對國民經(jīng)濟的發(fā)展作出更大的貢獻，從而實現(xiàn)我們的人生價值。 第二章 軸承蓋的工藝結(jié)構(gòu)分析2.1鑄件壁的合理結(jié)構(gòu) 鑄件是由不同結(jié)構(gòu)、形狀、壁厚、大小的壁構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)以及之間的聯(lián)結(jié)過渡的合理性對鑄造工藝性有很大的影響。鑄件的最小壁厚 在確定鑄件壁厚時要考慮兩個問題。一是壁厚尺寸設(shè)計應保證鑄件達到要求的強度；二是使其易于鑄造?？紤]到以上的這兩個問題，又查表得到砂型鑄造最小允許壁厚數(shù)據(jù)球磨鑄鐵為5mm7mm，這個數(shù)值低于軸承蓋的最小壁厚20.5mm。所以鑄件的最小壁厚能達到要求。2.1.2鑄件的臨界壁厚 鑄件壁厚增大，對充滿鑄型雖然有利，但壁厚太大則容易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。通過查表知道球墨鑄鐵的

10、砂型鑄件的臨界壁厚是50mm，而軸承蓋的最大壁厚是37mm，這個值在規(guī)定的范圍之內(nèi)，所以鑄件壁厚不易產(chǎn)生縮孔等缺陷。2.1.3鑄件壁的聯(lián)接 由于本次設(shè)計的是一個軸承蓋，鑄件壁的尺寸分布比較均勻，沒有突然變大的情況，所以不容易產(chǎn)生熱節(jié)。2.2鑄件加強肋因為在鑄造生產(chǎn)中，有時為了提高鑄件的強度是通過加大壁厚來實現(xiàn)的，但這種方法會增大鑄件的質(zhì)量，有時也容易產(chǎn)生熱節(jié)的，所以可以選擇用加強肋來提高鑄件的強度，本次的軸承蓋選擇在側(cè)壁加四塊的加強肋來提高鑄件的強度。設(shè)計鑄肋時，其厚度應小于鑄件的厚度，根據(jù)式a外筋=0.8ua外筋 鑄件外表面上筋的厚度，mm；u與筋連接的鑄件壁厚，mm； 在鑄件中部，平均壁厚

11、為25mm，根據(jù)上面公式計算得出外筋的厚度為20mm左右，與實際的尺寸相符，所以這個肋的尺寸符合要求。2.3鑄件的結(jié)構(gòu)圓角 為了滿足液態(tài)金屬充型條件的要求，同時也是減小熱節(jié)形成、避免鑄造缺陷形成，所以在鑄件結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處及聯(lián)接處設(shè)置鑄造圓角，又由于鑄件的尺寸不是很大，因此鑄造圓角確定為R24mm。2.4避免水平方向出現(xiàn)較大平面 由于在型腔內(nèi)水平方向出現(xiàn)較大平面時，當充型過程中金屬液上升到該位置時，金屬液上升速度會減慢很多，使得高溫金屬液持續(xù)長時間、近距離烘烤頂面型壁，容易產(chǎn)生夾砂、粘砂、澆不足等缺陷，因此把軸承蓋設(shè)計成階梯式的，不會出現(xiàn)較大平面。2.5利于補縮和實現(xiàn)順序凝固 從鑄件圖可以看出鑄件

12、的壁厚自上而下是依次降低的，而我們澆注是采用中注式，因此可以實現(xiàn)自上而下順利凝固，有利于補縮，可以減少縮孔、縮松等缺陷。第三章 軸承蓋整個鑄造設(shè)計流程3.1造型材料的選擇在金屬鑄造過程中，造型材料的選擇也是一個重要的過程，因為正確的選擇造型材料，不僅能降低成本，還能提高鑄件的質(zhì)量。3.1.1造型材料的定義廣義而言，所以用于制造鑄型的材料都是造型材料，如制造砂型用的原砂、涂料、各類黏結(jié)劑、添加物等，制造金屬型的鋼、鑄鐵或銅合金等合金材料，以及諸如石墨、石膏、陶瓷漿料等用于特種鑄型的材料。但一般意義上，造型材料又特指制造砂型用的材料，如原砂、黏結(jié)劑以及各類添加劑等。造型材料的分類及其特點1黏土型砂

13、 黏土型砂由原砂、黏土、水和其他附加物按一定比例混制而成，是目前用量最大、應用最廣的造型混合料。黏土型砂按不同的使用條件可分為濕型砂和干型砂兩類。濕型砂是以膨潤土做黏結(jié)劑的一種不經(jīng)烘干的型砂，其基本特點是不需要烘干、不經(jīng)固化而具有一定的濕強度；雖然強度較低但退讓性好，便于落砂；濕型砂造型效率高，生產(chǎn)周期短，材料成本低，適合于大工業(yè)的流水生產(chǎn)。但由于濕型砂含有水分，在澆注過程中，砂型表面會出現(xiàn)水分的汽化和遷移，使鑄件表面容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、黏砂、夾砂等缺陷。干型砂是以黏土或膨潤土做黏結(jié)劑的一種烘干砂型用砂，其濕強度可以稍微低些，含水量可高些，以達到較高的干強度。干型砂主要用于中、大型鑄件的生產(chǎn)，

14、型砂和砂型質(zhì)量較容易控制，但鑄件精度較差，需專門的烘干設(shè)備，生產(chǎn)周期較長。因此大的干型砂正逐步被樹脂自硬砂所取代。2水玻璃砂及其他無機黏結(jié)劑砂水玻璃自1947年二氧化碳吹氣硬化法問世后，由于其具有強度高、成本低、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)環(huán)境好等優(yōu)點，得到了廣泛的應用。但由于水玻璃砂存在潰散性差，舊砂再生困難這兩大難題，也使其應用受到一些限制。3油砂油類黏結(jié)劑包括植物油和礦物質(zhì)油兩大類，以此為黏結(jié)劑的芯砂稱為油砂，有時油砂也僅指植物油砂。礦物油砂根據(jù)所用的黏結(jié)劑又分為合脂砂、瀝青砂等。常用于鑄造生產(chǎn)中形成不加工的內(nèi)腔、形狀復雜、斷面細薄、要求強度高和潰散性好的砂芯。4樹脂砂樹脂砂是以合成樹脂為黏結(jié)劑的

15、型砂或芯砂，主要有熱芯盒、覆膜砂工藝、冷芯盒、溫芯盒、樹脂自硬砂等工藝方法。樹脂砂的應用，大大提高了造型或制芯的效率，顯著提高了鑄件的質(zhì)量，其主要優(yōu)點有：生產(chǎn)效率高；型（芯）強度高，適合用于制造復雜的砂型（芯），能滿足自動化，機械化輸送的要求；型（芯）能得到較高的尺寸精度，比黏土砂、油砂制得的鑄件高12個等級；減少了對熟練造型和制芯工人的依賴；減少鑄件的缺陷，提高表面粗糙度及尺寸精度，改善鑄件質(zhì)量。從技術(shù)、經(jīng)濟綜合效益分析，在大批量生產(chǎn)中，用樹脂砂制芯，配合高密度造型技術(shù)，為生產(chǎn)薄壁、光潔、加工余量小的復雜鑄件已成為主流；對單件、小批量生產(chǎn)，樹脂自硬砂和冷芯盒的應用，也使車間生產(chǎn)面貌、生產(chǎn)效率

16、以及鑄件得到很大的改善。3.1.3造型材料的選擇從軸承蓋的尺寸看，高134mm、直徑198mm，這算小鑄件的，通常選擇的造型材料會是黏土型砂、樹脂砂，但由于樹脂砂費用比較高，比較不適合用于批量生產(chǎn)，所以初步選擇黏土型砂作為造型材料，因為黏土型砂中的濕型砂是不經(jīng)烘干的型砂，雖然強度較低但退讓性好，從強度上看，因為鑄件比較小，所以強度可以達到要求；至于型芯，可以選擇黏土型砂和樹脂砂，如果用黏土型砂做的來看，由于黏土型砂含有水分，作為型芯，容易在內(nèi)壁產(chǎn)生氣孔；如果用樹脂砂做型芯，型芯強度可以達到要求，由于樹脂砂成型后，表面還需要涂涂料，還需經(jīng)過烘干，可以有效去除水分，比較不會產(chǎn)生氣孔。兩者一比較，選

17、擇樹脂砂作為型芯的原材料。原砂：硅砂是構(gòu)成砂型的基本成分。硅砂主要是由粒徑0.0533.35mm的小石英顆粒所組成，石英的化學成分可以SiO2來表示。硅砂的主要指標有：SiO2含量、含泥量、角形系數(shù)等。3.2鑄件澆注位置的選擇鑄件澆注位置的選擇，決定于合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)及輪廓尺寸、鑄件表面質(zhì)量要求，以及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。選擇鑄件澆注位置時，主要應以保證鑄件質(zhì)量為前提，同時盡量做到簡化造型工藝和澆注工藝。選擇鑄件澆注位置的主要原則可參考以下幾點：1體積收縮大的鑄件及壁厚較大的鑄件，應按定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部位置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進行補縮。2重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量

18、要求較高部位應置于下面或側(cè)面，因為在液體金屬的澆注過程中，一般夾雜或熔渣等的密度多小于金屬液，所以其中的氣體和熔渣往上浮，而且由于靜壓力較小的原因也使鑄件上部組織不如下部的致密，夾渣、砂眼和氣孔等缺陷少。3具有大面積的薄壁鑄件，應將薄壁部分放在鑄型的下部，同時要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。否則，若將薄壁部分的澆注位置朝上，流入型腔的金屬液在充型過程中散熱快，易因流動性低而導致鑄件產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷。4將鑄件的大平面朝下，以免在此面上出現(xiàn)氣孔和夾砂等缺陷。因為在金屬液的充型過程中，灼熱的金屬液會對砂型上表面有強烈的熱輻射作用，使該表面的型砂拱起或開裂，導致金屬液鉆進裂縫處，這將使鑄件

19、的該表面產(chǎn)生夾砂缺陷。5采用型芯盒活塊雖然可以制造各種復雜的鑄件，但型芯和活塊的使用將使造型、造芯和合型的工作量增加，且易出現(xiàn)廢品，故應盡量避免不必要的型芯。最好使型芯位于下型，以便下芯和檢查，同時應保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。6盡可能避免采用懸砂芯、吊砂和吊臂等。7盡可能使合箱位置與澆注位置一致。 綜合以上要點，考慮到鑄件的最大平面處，及重要部分位于砂箱的下型，還有方便上下箱起模，所以澆注位置定位如圖3-1所示位置： 圖3-13.3分型面的選擇 在砂型鑄造中，為完成造型、取模、設(shè)置澆冒口和安裝砂芯的需要，砂型型腔必須由兩個或兩個以上的部分組合而成，砂型的分割或裝配面稱為分型面。分型面

20、可以是平面、斜面或曲面，為方便造型，分型面最好采用平面。分型面設(shè)在鑄件的最大水平截面處，這樣很方便起模。為簡化工藝，保證鑄件質(zhì)量，分型面應盡量少，最好是一個。分型面的符合和線條用紅色上下箭頭表示，并標明“上、下”或“上、中、下”等。分型面一般在確定鑄件澆注位置后確定，但分析各種分型面優(yōu)劣后，可能需要重新調(diào)整澆注位置。生產(chǎn)中，澆注位置和分型面一般是同時確定的。鑄造分型面，主要取決于鑄件的結(jié)構(gòu)。分型面的優(yōu)劣，在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)率，所以要慎重考慮。在選擇分型時，應注意以下幾個原則。1分型面應盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝，

21、因為水平造型、下芯和合箱后，再翻動鑄型進行澆注，就可能引起砂芯位置移動，影響鑄件尺寸精度，金屬型鑄造生產(chǎn)中，選擇分型面主要考慮應保證金屬型能順利開型和取出鑄件，有利于排除型腔中的氣體且操作方便，易于機械化。2盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。3應使鑄件的加工面和加工基準面處于同一砂箱中，以保證鑄件的某些重要尺寸的精度。4若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準面放在分型面的同一側(cè)時，則應使加工基準面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。5盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面。分型面數(shù)量越多，鑄型錯箱的可能性就越大，鑄件尺寸精度越低，而且減少分型面處

22、鑄件表面的披縫，能減少清理工作量。6鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。 圖3-2由于鑄件的重要平面位于鑄件尺寸較大的區(qū)域，如果采用從軸心線分型，則重要部分不能保證在砂箱的下部，還有假如采用軸心線做分型面的話，因為鑄件有四個加強肋如圖3-2中所示，還有四個凹臺，如圖3-2中所示，有了這些肋和凹臺，就會導致造型時取模困難，或者根本就沒辦法取模，所以沿軸心線分型是不可能的；在選取從豎直方向的橫截面作為分型面時，考慮到造型時的取模問題及分型面的各個原則，選取的分型面如圖3-3所示。 圖3-3 圖3-43.4 砂芯設(shè)計 型芯一般由芯體和芯頭兩部分組成。芯體的形狀應與所形成的鑄件相應部分的形狀一致。芯頭

23、是型芯的外伸部分，落入鑄型的芯座內(nèi)，起定位和支承型芯的作用。芯頭的形狀取決于型芯的形式，芯頭必須有足夠的高度（h）或長度（l）及合適的斜度如圖，才能使型芯方便、準確和牢固地固定在鑄型中，以免型芯在澆注時的漂浮、偏斜和移動。如圖3-43.4.1砂芯分塊 因為軸承蓋是一個回轉(zhuǎn)體，沒有復雜的結(jié)構(gòu)，在考慮到下芯、尺寸檢驗這些操作的方便性，及減少砂芯數(shù)目、保證鑄件壁厚均勻。所以選擇單一的砂芯。3.4.2芯頭設(shè)計 因為芯頭有定位、支撐及排氣的作用，所以芯頭的設(shè)計也是很重要的一部分。（1）芯頭尺寸的確定及芯頭強度校核 表3-1 垂直芯頭高度和芯頭與芯座的間隙1 （單位：mm）L砂型類型D5051100shs

24、h101150濕型0.230350.33035干型0.30.5自硬型0.20.5 經(jīng)查表3-1知道，上芯頭D1=D=44mm，下芯頭D20.8D=158mm；h上=3035mm，h下=3035mm，又因為是垂直芯頭，所以h下h上，所以最終選擇尺寸為h上=30mm, h下=35mm。通過校核公式： FKP/u許 F承壓表面積； K安全系數(shù)，取K=1.31.5； P作用在芯座上實際壓力，對于下芯座，P就等于砂芯的重力； u許芯座允許的抗壓強度，一般濕型砂可取4060Kpa。其中F=3.14×7.92=19，KP/u=1.3×37808÷400000=1.23，得出FK

25、P/u，所以設(shè)計的尺寸符合要求。（2）芯頭斜度 通常在芯座芯頭總要留有斜度，至少在端面上要留有斜度，而且上箱斜度比下箱的大，以免合箱時和砂芯相碰。表3-2 垂直芯頭斜度1芯頭位置芯頭高度h40mm4163mm64100mm100mm芯頭斜度上芯頭/(°)10151015812812下芯頭/(°)7107106868根據(jù)表3-2，因為芯頭高度為3035，所以上心頭的斜度上=1015,下芯頭斜度下=710。（3）芯頭與芯座的配合間隙 在芯頭與芯座之間留有間隙，這樣可以方便下芯，但這個間隙不能太大，因為當間隙大時，雖然容易下芯、合箱操作方便，但鑄件的尺寸精度較低，甚至會造成金屬液

26、流入間隙，造成“披縫”現(xiàn)象，使得鑄件落砂、清理困難；配合間隙過小，加大下芯、合箱操作的難度，易產(chǎn)生掉砂或塌箱等缺陷。綜合考慮上面的原因，選擇合適的配合間隙也是重要的一個環(huán)節(jié)，通過查表得上芯頭間隙為0.3mm，下芯頭間隙為0.6mm。（4）砂芯的排氣 在澆注過程中，砂芯中的有機物要氧化釋放出大量氣體，砂芯中的殘余水分受熱分解也會形成氣體，如果排氣不暢，則鑄件產(chǎn)生氣孔類缺陷的傾向性很大，因此砂芯的排氣也是工藝設(shè)計中需要關(guān)注的。 這次的軸承蓋砂芯所占體積比較大，必須設(shè)計排氣孔，因為砂芯的直徑也相對較大，所以可以在中間豎直方向上設(shè)計通氣孔，這個孔在造型時就可以制作出來，只要在砂芯中放一根通氣針，在造型

27、完后把通氣針取出，形成一個通氣孔，這樣就能比較有效地排氣了。3.5鑄造工藝設(shè)計 鑄件工藝設(shè)計參數(shù)是指鑄造工藝設(shè)計時需要確定的某些數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與鑄件的精度有密切關(guān)系。工藝參數(shù)選取的準確、合適，才能保證鑄件尺寸精確，方便造型、制芯、下芯、合箱等操作，提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本。工藝參數(shù)選取不準確，則鑄件精度降低，甚至因尺寸公差要求而報廢。3.5.1鑄件機械加工余量鑄件機械加工余量指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計時預先增加而在機械加工時切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應有適當?shù)募庸び嗔俊ｈT件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復雜程度、生產(chǎn)批量、加工

28、面與基準面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。球墨鑄鐵剪較鑄鋼件線收縮率小、熔點低，鑄件表面較光潔、平整，故其加工余量小；加工余量一般在310mm范圍選取，而軸承蓋的加工余量為5mm，有在范圍之內(nèi)所以符合要求。3.5.2機械加工余量 機械加工余量，簡稱加工余量，是為保證鑄件加工面的尺寸精度，在鑄件工藝設(shè)計時預先增加的，而后在機械加工時又被切去的金屬層的厚度。表3-3 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級2鑄造方法要求的機械加工余量鑄件材料鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵砂型鑄造手工造型GKFHFHFH砂型鑄造機器造型和殼型EHEGEGEG 表3-4 鑄件的機械加工余量 (GB/T 6414199

29、9) 單位：mm最大尺寸機械加工余量等級大于至EFGHJK400.40.50.50.71.01.440630.40.50.71.01.42.0631000.71.01.42.02.84.01001601.11.52.23.04.06.01602501.42.02.84.05.58.02504001.42.53.55.07.010.0 圖3-5本軸承蓋設(shè)計的鑄件預計加工面加工量如圖3-5所示網(wǎng)格狀陰影為加工量。加工量設(shè)有4mm、4.3mm 、5mm、5.3mm和5mm。軸承蓋的側(cè)面為非重要面，加工量設(shè)為4mm；內(nèi)腔壁為重要配合面，加工量為5mm；最大輪廓處的軸承蓋下表面為防止變形導致加工量不足，

30、加大加工量為5mm；軸承蓋的上型部分側(cè)面因高度較高，較易產(chǎn)生皮下氣孔，因此加大加工量為5mm；底部內(nèi)壁為最重要的地方，所以加工量因盡量大，設(shè)為9mm。本軸承蓋采用的是砂型鑄造手工造型，材質(zhì)為球墨鑄鐵，參考表3-3可知加工余量等級為FH。已知最終加工后鑄件的最大輪廓尺寸為190mm，查表3-4可知該軸承蓋要求的加工余量為2.55mm之間。加工量4mm、5mm均在其范圍內(nèi)內(nèi)，符合機械加工余量標準。3.5.3鑄造斜度 在造型和制芯時，為了很方便地把模型從鑄型中或芯子從芯盒中取出，需在模型或芯盒的起模方向上作出一定的斜度。若零件在設(shè)計時沒設(shè)計足夠的結(jié)構(gòu)斜度，就應該在進行鑄造工藝設(shè)計時確定起模斜度。起模

31、斜度的大小取決于該垂直壁的高度、造型放法及表面粗糙度等因素。 本軸承蓋要求的起模斜度為1°2°，因為鑄件尺寸比較小，為了方便起模，起模斜度取最大值為2°。3.5.4鑄件收縮率 鑄造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示： （1）2式中 鑄造收縮率（%）；模樣長度（mm）； 鑄件長度（mm）。表3-5 球墨鑄鐵線收縮率（%）1鑄件種類收縮率受阻收縮自由收縮珠光體球墨鑄鐵0.81.21.01.3鐵素體球墨鑄鐵0.61.20.81.2表3-6 鑄件主要尺寸的模樣尺寸收縮類型收縮率鑄件尺寸（mm）模樣尺寸（mm）收縮類型收縮率鑄件尺寸（mm）

32、模樣尺寸（mm）自由收縮1.0%8585.85受阻收縮0.9%4444.49595.956565.6100101138139.4160161.64242.426060.69292.9198199.98本軸承蓋的材質(zhì)要求為球墨鑄鐵，可采用材質(zhì)為鐵素體球墨鑄鐵，參考表3-5可知軸承蓋的受阻收縮率為0.61.2%，自由收縮率為0.81.2%。收縮率均取平均值，即受阻收縮率為0.9%，自由收縮率為1.0%。由公式（1）可轉(zhuǎn)換成： (2)式中查表3-5已知，因機械加工余量以確定，也是確定值，因此可以根據(jù)鑄件的各個尺寸求出模樣的尺寸。表3-6為鑄件主要尺寸的收縮量和模樣尺寸。3.5.5最小鑄出孔和槽鑄件上

33、的孔、槽可通過鑄造過程完成，也可由機械加工形成。在具體的工藝設(shè)計中，要根據(jù)孔、槽的大小、鑄件的材質(zhì)以及加工成本等方面綜合考慮。一般來說，較大的孔、槽要通過鑄造成型，然后利用機械加工達到較高精度；有些復雜形狀的孔、槽則只能通過鑄造工藝來完成。表3-7 鑄鐵件最小鑄孔尺寸1 （mm）鑄件材質(zhì)壁厚最小孔徑鑄鐵810610202510152535152040501530 圖3-6圖3-6中孔壁厚為24mm，查表3-7得最小鑄出孔徑為1015mm，該孔加工后直徑為8mm，可以不鑄出；孔壁厚為30mm，查表3-7得最小鑄出孔徑為1520mm，該孔加工后直徑為14.5mm,因此該孔不鑄出；孔為凹臺，因為其尺

34、寸相對較小，而且影響砂芯的制作，所以不鑄出；孔也為一個凹臺，其形狀相對比較規(guī)則，而且尺寸較大，所以準備鑄出。未鑄出的孔槽將在鑄件進行機械加工時鉆出或加工出來。3.5.6分型負數(shù) 分型負數(shù)是指為抵消鑄件在分型部位的增厚，在模樣上相應減去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很平整，因此，干型或表面烘干型合型后，上下型不可能密合，金屬液就可能從分型面處溢出，即“跑火”。因為本次使用的是濕型黏土砂，合箱后在分型面處相對平整，不會產(chǎn)生縫隙，因此，把分型負數(shù)忽略不計。3.6澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道，通常由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等單元組成。正確設(shè)計澆注系統(tǒng)使液態(tài)金屬平穩(wěn)而又合理

35、地充填型腔是提高鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵之一。 對澆注系統(tǒng)的基本要求有： 1應在規(guī)定時間內(nèi)充滿型腔； 2能控制液態(tài)金屬在型腔內(nèi)流動的速度及方向； 3良好的撇渣性能； 4能控制鑄件的溫度場； 5簡化生產(chǎn)，降低成本。3.6.1澆口杯選擇 澆口杯安結(jié)構(gòu)形狀可分為漏斗形和池行兩大類。其中漏斗形的澆口杯結(jié)構(gòu)簡單，擋渣作用差；池行澆口杯效果好，但制作過程稍微復雜些；考慮到在分 型面有設(shè)計過濾網(wǎng)擋渣，本次鑄造采 用漏斗形的澆口杯，如圖3-7： 圖3-73.6.2澆注系統(tǒng)類型 澆注系統(tǒng)類型的選擇是正確設(shè)計澆注系統(tǒng)必須解決的重要問題之一。根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的相應位置，分為頂注式中注式、底注式和階梯式等4種類型。由于此次鑄

36、造采用了一箱兩型，結(jié)合鑄型的結(jié)構(gòu)，選擇中注式澆注系統(tǒng)。這種澆注系統(tǒng)的態(tài)引入位置介于頂注和底注之間，其優(yōu)點、缺點也介于頂住和底注之間。它普遍應用于高度不大、水平尺寸較大的中小型鑄件。 按直澆道、橫澆道及內(nèi)澆道截面的比例關(guān)系，可分為收縮式、擴張式和半擴張式三種。根據(jù)查表得直澆道、橫澆道及內(nèi)澆道的橫截面積依次為5.6/4.8/4（cm），是依次減少，所以為收縮式澆注系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由于澆道截面面積越來越小，流動速度越來越大，在充型過程中，都保持充滿狀態(tài)，金屬液中的渣滓容易上浮到橫澆道上部，避免進入型腔。3.6.3澆注系統(tǒng)的尺寸計算 計算澆注系統(tǒng)的目的，是為了使金屬液能以合適的速度平穩(wěn)地注入型腔，以提高

37、鑄件的質(zhì)量，減少澆注系統(tǒng)金屬消耗。 直澆道；直澆道是澆注系統(tǒng)中的垂直通道，是從澆口杯向下引導金屬液進入澆注系統(tǒng)其它組元或直接導入型腔，并提供足夠的壓力頭，使金屬液在重力作用下能克服流動過程中的各種阻力，充滿型腔的各個部分。直澆道形狀如圖直澆道有一定的斜度，能方便起模，澆注時充型速度快，金屬液在直澆道呈正壓狀態(tài)流動，可防止氣體和雜質(zhì)卷入型腔； 由于采用中注式澆注系統(tǒng)，所以金屬液是從分型面流入型腔的，這樣直澆道的長度就是從分型面到砂箱頂端，長度為150mm 圖3-8直澆道的直徑經(jīng)查表得為27mm，為方便起模，把澆道設(shè)計成錐形的，所以直澆道的上部尺寸為D30mm，下部尺寸為D25mm，澆口杯設(shè)計成D

38、100mm。具體形狀如圖3-8所示。 橫澆道；橫澆道是連接直澆道和內(nèi)澆道的水平通道部分，主要用于金屬液平穩(wěn)而均勻地分配給各個內(nèi)澆道，并起擋渣作用。如圖3-9，梯形的橫澆道開設(shè)容易，擋渣效果好。橫澆道的橫截面積經(jīng)查表得4.8cm2 具體尺寸為30mm×16mm，其長度是結(jié)合砂箱的尺寸定為140mm，澆口窩的尺寸設(shè)計為D40mm×h40mm，在澆口窩與直澆道接口處放一個過濾網(wǎng)，增加擋渣作用。過濾網(wǎng)的選用為纖維過濾網(wǎng)，由于纖維過濾網(wǎng)很薄（厚度約為0.35mm）,造型時可不必考慮其預留空間，可按需要剪成任意形狀和尺寸，直接鋪放在分型面上。 圖3-9 內(nèi)澆道；內(nèi)澆道是引導液態(tài)金屬進入

39、型腔的部分。其作用是控制金屬液的充型速度和方向，使之平穩(wěn)地充填型腔，并調(diào)節(jié)鑄型和鑄件各部分的溫差和凝固順序。 圖3-10 如圖10所示，內(nèi)澆道的形狀為扁平梯形狀，這種形狀的內(nèi)澆道造成的吸動區(qū)域小，有助于橫澆道發(fā)揮擋渣作用，并且模樣制造方便，易于從鑄件上去除。其中，橫澆道比內(nèi)澆道高出一部分，這樣的設(shè)計也是可以增加擋渣效果，橫澆道外端延長部分可以起到金屬液的緩沖作用，也有一定的擋渣效果。對于內(nèi)澆道的尺寸，經(jīng)查表得面積為4cm2，因為內(nèi)澆道選擇為扁平梯形狀的，所以具體尺寸為3cm×1.33cm。3.6.4冒口的選擇 冒口設(shè)計為側(cè)冒口、暗冒口。其具體形狀尺寸如圖3-11所示。圖3-5中D=2T，H=11.5D，h=0.751T3。T為要補縮處鑄件厚度。T=30mm，因此D=60mm，H=1.2D=72mm，h=0.75T=22.5mm，冒口上型部分起模斜度為9°，冒口下型部分起模斜度為12