鑄造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)案例

1、鑄造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)題目:分工:學(xué)院:專(zhuān)業(yè):班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:前言鑄造工藝學(xué)課程是培養(yǎng)學(xué)生熟悉對(duì)零件及產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、原則、方法和步驟以及掌握鑄造工藝和工裝設(shè)計(jì)的基本技能的一門(mén)主要專(zhuān)業(yè)課。課程設(shè)計(jì)則是鑄造工藝學(xué)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),同時(shí)也是我們鑄造專(zhuān)業(yè)迎來(lái)的第一次全面的自主進(jìn)行工藝和工裝設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。在這個(gè)為期兩周的過(guò)程里,我們有過(guò)緊張,有過(guò)茫然,有過(guò)喜悅,從中感受到了學(xué)習(xí)的艱辛,也收獲到了學(xué)有所獲的喜悅,回顧一下,我覺(jué)得進(jìn)行鑄造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的目的有如下幾點(diǎn):通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐,樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想,增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)綜合運(yùn)用鑄造工藝學(xué)課程和其他先修課程的的理論與實(shí)際知識(shí)去分析和解決實(shí)際

2、問(wèn)題的能力。通過(guò)制定和合理選擇工藝方案,正確計(jì)算零件結(jié)構(gòu)的工作能力,確定尺寸,掌握了澆冒口的作用及其原理,具有正確設(shè)計(jì)澆冒口系統(tǒng)的初步能力;掌握鑄造工藝和工裝設(shè)計(jì)的基本技能。熟悉型砂必須具備的性能要求,原材料的基本規(guī)格及作用,并初步具備分析和解決型砂有關(guān)問(wèn)題的能力。熟悉涂料的作用、基本組成及質(zhì)量的控制;了解提高鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度的途徑。了解合金在鑄造過(guò)程中容易產(chǎn)生的鑄造缺陷以及采取相關(guān)的防止途徑,并初步具備分析、解決這類(lèi)缺陷的基本解決途徑學(xué)習(xí)進(jìn)行設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練,例如:計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)等。目錄第一章零件鑄造工藝分析 (41.1零件基本信息 (41.2材料成分要求 (41.3

3、鑄造工藝參數(shù)的確定 (41.4其他工藝參數(shù)的確定 (5第二章鑄造三維實(shí)體造型 (62.1上冠件圖紙技術(shù)要求 (62.2上冠件結(jié)構(gòu)工藝分析 (62.3基于UG零件的三維造型 (6第三章鑄造工藝方案設(shè)計(jì) (73.1工藝方案的確定 (73.2鑄造熔煉 (83.3分型面的選擇 (93.4砂箱大小及砂箱中鑄件數(shù)目的確定 (103.5砂芯設(shè)計(jì)及排氣 (11第四章澆冒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 (124.1澆注系統(tǒng)的類(lèi)型及選擇 (124.2澆注位置的選擇 (124.3澆注系統(tǒng)各部分尺寸的計(jì)算 (134.4冒口設(shè)計(jì)計(jì)算 (144.5冷鐵設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 (15總結(jié) (17參考文獻(xiàn) (18附圖第一章零件鑄造工藝分析1.1零

4、件基本信息零件名稱(chēng):上冠鑄件。零件材料:HT200。產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng):成批量生產(chǎn)或者小批量生產(chǎn)。結(jié)構(gòu):屬厚、薄相差懸殊的大型回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。上冠零件圖: 圖1.1 上冠零件圖1.2 材料成分要求C Si Mn P S Cr3.33.55 1.952.15 0.600.90 0.08 0.12 0.150.301.3鑄造工藝參數(shù)的確定該鑄件材質(zhì)為HT200,手工造型,經(jīng)查得,鑄件的尺寸公差等級(jí)為13級(jí);重量公差等級(jí)為13級(jí),該鑄件的重量公差為10%。該鑄件為鑄鐵件,砂型人工造型,經(jīng)查加工余量等級(jí)為H,經(jīng)查得,該鑄件法蘭端面以及錐面的加工余量為13mm、孔的加工余量為8mm。由于鑄件的固態(tài)收縮(線(xiàn)收縮將使

5、鑄件各部分尺寸小于模樣原來(lái)的尺寸,因此,為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖示尺寸一致,則需要在模樣或芯盒上加上其收縮的尺寸。加大的這部分尺寸為鑄件的收縮量,一般用鑄造收縮率表示。經(jīng)查可知該錐體鑄件的線(xiàn)收縮率為1.0%。 1.4其他工藝參數(shù)的確定對(duì)中小批量的鑄件由于選用的收縮尺寸與實(shí)際的收縮率不符,或由于鑄件產(chǎn)生變形、操作中不可避免的誤差等原因使加工后鑄件的尺寸小于圖樣要求尺寸,為提高尺寸精度,要在鑄件相應(yīng)的非加工表面上增加金屬層厚度來(lái)彌補(bǔ),但由于該件在垂直分型面的立壁上都設(shè)有較大的拔模斜度,故不放工藝補(bǔ)正量。干砂型、表面烘干型、自硬砂型以及砂型尺寸超過(guò)2m以上的濕型才應(yīng)用分型負(fù)數(shù)。而此鑄件采用樹(shù)脂

6、自硬砂造型且砂箱尺寸小于2m,故不留分型負(fù)數(shù)。由于該鑄件采用木模,手工造型、造芯過(guò)程中,為取出木模要進(jìn)行敲模,同時(shí)木模受潮時(shí)會(huì)膨脹,這些情況會(huì)使型腔尺寸增大,從而造成非加工壁厚增加,為保證鑄件尺寸的準(zhǔn)確性應(yīng)該減小厚度尺寸,但由于該件在無(wú)拔模斜度,且該件不是很大故不放非加工壁厚的負(fù)余量。鑄造較大的平板類(lèi)、床身等類(lèi)鑄件時(shí)由于冷卻速度的不均勻性,鑄件冷卻后常出現(xiàn)變形。為了解決撓曲變形問(wèn)題,在制作模樣時(shí),按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向做出反變形模樣,使鑄件冷卻后變形的結(jié)果正好將反變形抵消,得到符合設(shè)計(jì)要求的鑄件。一般中小型壁厚差別不大且結(jié)構(gòu)上剛度較大時(shí),不必留反變形量。由于該鑄件為中小型鑄件,所以不需留

7、反變形量。對(duì)于分段制造的長(zhǎng)砂芯或分開(kāi)制造的大砂芯,在接縫處應(yīng)留出分芯間隙量,即在砂芯的分開(kāi)面處,將砂芯尺寸減去間隙尺寸,被減去的尺寸即為分型負(fù)數(shù)。此鑄件沒(méi)有分段制造的長(zhǎng)砂芯,故可不設(shè)分芯負(fù)數(shù)。第二章鑄件三維實(shí)體造型2.1上冠件圖紙技術(shù)要求:(1鑄件應(yīng)作正回火處理;(2鑄件材料及機(jī)械性能應(yīng)符合JB/T10264-2001的要求;(3粗加工后按GB7233-87標(biāo)準(zhǔn)作超聲波探傷檢查,達(dá)級(jí)要求;過(guò)流面加工后按GB/T9444-1988進(jìn)行磁粉探傷,達(dá)級(jí)要求;(4同爐澆鑄試驗(yàn)棒,回廠(chǎng)做化學(xué)成分和機(jī)械性能復(fù)核試驗(yàn);(5過(guò)流面用樣板檢查;(6請(qǐng)刻出葉片進(jìn)出水邊與上冠的交點(diǎn)圓線(xiàn)。2.2上冠件結(jié)構(gòu)工藝分析:上

8、冠件屬壁厚相差懸殊的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu),其主要壁厚為50mm,最小壁厚為25mm,最大壁厚為275mm,零件的外形輪廓尺寸為上法蘭直徑1510,法蘭另一端直徑217.2,該件質(zhì)量為1665kg。由零件圖可知,該零件外形不是很復(fù)雜,內(nèi)腔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜,壁厚不均勻,材料為灰鐵,流動(dòng)性較好,收縮大,在澆注時(shí)容易產(chǎn)生澆不足、冷隔、縮孔和縮松、熱裂、內(nèi)應(yīng)力以及變性和冷裂等缺陷。該件為中大型鑄件,可采用砂型鑄造中濕型鑄造,操作方便,勞動(dòng)量較小。2.3基于UG零件的三維造型UG NX是由Siemens PLM Software發(fā)布的集CAD/CAM/CAE一體化解決方案軟件,它涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造中的全套開(kāi)發(fā)流

9、程。NX 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案完全支持制造商所需的各種工具。 NX 與 UGS PLM 的其他解決方案的完整套件無(wú)縫結(jié)合,這些對(duì)于 CAD 、 CAM 和CAE 在可控環(huán)境下的協(xié)同、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字化實(shí)體模型和可視化都是一個(gè)補(bǔ)充。本件采用UG NX進(jìn)行三維立體建模使工藝設(shè)計(jì)直觀(guān)形象,便于后續(xù)分析、模擬及加工等過(guò)程的管理與控制。 圖2.1零件的三維造型圖 圖2.2零件的剖視圖第三章鑄造工藝方案設(shè)計(jì)3.1工藝方案的確定1若生產(chǎn)綱領(lǐng)為單件小批量生產(chǎn),基于鑄件材料(HT200、尺寸、精度及技術(shù)要求等綜合考慮,通過(guò)查閱相關(guān)資料,可選的合適鑄造方法只有木模樹(shù)脂砂鑄造或者消失模鑄造兩種方法。需要澆鑄

10、的產(chǎn)品上冠鑄件屬于中大型簡(jiǎn)單鑄件,如果采用消失模鑄造,其加工余量少,而且可以精確成型,無(wú)須起模,無(wú)分型面,無(wú)型芯,因而鑄件無(wú)飛邊毛刺,減少了由型芯組合而引起的鑄件尺寸誤差。另外消失模鑄造大大地簡(jiǎn)化了砂型鑄造及熔模鑄造的工序。所以本次設(shè)計(jì)選擇消失模樹(shù)脂砂型鑄造來(lái)生產(chǎn)此鑄件。2若生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批量生產(chǎn)可采用砂型鑄造,鑄型和型芯都采用呋喃樹(shù)脂自硬砂,每箱一件,乙醇涂料,造型時(shí)按模型材質(zhì)選擇合適的脫模劑。采用樹(shù)脂砂的優(yōu)點(diǎn)有:強(qiáng)度高,可自硬,精度高,鑄件易清理,生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。表3.1 型砂配比(配比重量Wt%成分新砂再生砂F700呋喃樹(shù)脂固化劑附加物氧化鐵粉百分比10%90% 1.6% 2.0% 15

11、%0 1.5%表3.2芯砂配比(配比重量Wt%成分新砂再生砂F700呋喃樹(shù)脂固化劑附加物氧化鐵粉百分比60%40% 2.3% 2.5% >10%0 1.5%表中催化劑含量為占樹(shù)脂砂的百分比。合理地選用混砂機(jī),采用正確的加料順序和恰當(dāng)?shù)幕焐皶r(shí)間有助于得到高質(zhì)量的樹(shù)脂砂。樹(shù)脂砂各種原料稱(chēng)量要準(zhǔn)確,其混砂工藝如下:砂+催化劑上下加樹(shù)脂上下出砂上述順序不可顛倒,否則局部發(fā)生劇烈的硬化反應(yīng),縮短可使用時(shí)間,影響到樹(shù)脂砂的使用性能。砂和催化劑的混合時(shí)間應(yīng)以催化劑能均勻的覆蓋住沙粒表面所需的時(shí)間為準(zhǔn)。鑄造涂料在鑄型和砂芯的表面上形成耐火的保護(hù)層,避免鑄件產(chǎn)生表面粗糙、機(jī)械粘砂、化學(xué)粘砂以及減少鑄件產(chǎn)生

12、與砂子有關(guān)的其它鑄造缺陷,是改善鑄件表面質(zhì)量的重要手段之一。雖然采用涂料增加了工序和費(fèi)用,但使用涂料之后,不僅鑄件表面光潔,也減少了缺陷降低了清理費(fèi)用,增加了鑄件在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力,綜合效益得以提高。為滿(mǎn)足要求可選水溶性涂料,根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)選用手工刷涂的方式施涂。鑄造用分型劑可在造型造芯過(guò)程中在模樣、芯盒工作表面覆蓋一薄層可以減少或者防止型砂、芯砂對(duì)模樣或芯盒的粘附,降低起模力,以便得到表面光潔、輪廓清晰的砂型或砂芯,可手工涂涂柴油。如砂型或砂芯出現(xiàn)裂紋、孔洞、掉角以及不平整等缺陷可用膠補(bǔ)劑進(jìn)行修補(bǔ),以提升生產(chǎn)效率。對(duì)自硬樹(shù)脂砂可用同種自硬砂+修補(bǔ)膏+膠合劑進(jìn)行修補(bǔ)。3.2鑄造熔煉3.3分型面的選

13、擇根據(jù)分型面的選擇原則,分型面的選擇位置如下:方案一上下特點(diǎn):選擇最大截面1、有利于順序凝固和沖型以及易于保證鑄件的精度;2、有利于鑄件的補(bǔ)縮;3、鐵液在鑄型中的流動(dòng)不穩(wěn)定;4、由于該件外形為錐體,這樣分形的好處是易于起模,在側(cè)面處可不設(shè)起模斜度。方案二:上下特點(diǎn):1:重要面放在側(cè)面和下面,有利于重要面得到致密的組織;2:避免了吊芯;3:不利于順序凝固和補(bǔ)縮;方案三:上下特點(diǎn):1、減小了砂箱尺寸;2、有利于下芯;3、對(duì)上下箱的合箱、造型精度要求很高;4、鐵液在鑄型中的流動(dòng)不平穩(wěn)。根據(jù)三種方案的對(duì)比,選擇方案二比較合理。3.4砂箱大小及砂箱中鑄件數(shù)目的確定:由于鑄件為錐體件,一端的表面積較大,因

14、此采用一箱一件的生產(chǎn)方式。砂箱的尺寸計(jì)算:砂箱寬=90+1526+90=1706mm, 取砂箱長(zhǎng)度為1800mm。砂箱長(zhǎng)=90+1526+80+90=1786mm,取砂箱寬度為2000mm。砂箱高度的計(jì)算:上砂箱高=286+150=436mm,冒口高度為286mm,故取上箱500mm下砂箱高=622+180=802mm,下砂箱取850mm。砂箱各部位的尺寸如下表所列。砂箱外形尺寸砂箱長(zhǎng)(mm砂箱寬(mm砂箱高(mm上箱2000 1800 500下箱2000 1800 850如工廠(chǎng)有尺寸相近砂箱也可選用。3.5砂芯設(shè)計(jì)及排氣砂芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位。砂芯應(yīng)滿(mǎn)足以下要

15、求:砂芯的形狀、尺寸以及在砂型中的位置應(yīng)符合鑄件要求,具有足夠的強(qiáng)度和剛度,在鑄件形成過(guò)程中砂芯所產(chǎn)生的氣體能及時(shí)排出型外,鑄件收縮時(shí)阻力小和容易輕砂。芯頭是砂芯的重要組成部分。芯頭的作用是:定位、支撐和排氣。定位作用:通過(guò)芯頭與芯座的配合,便于將砂芯準(zhǔn)確地安放在砂型中。支撐作用:砂芯通過(guò)芯頭支撐在鑄型中,保證砂芯在它本身的重力及金屬液體的浮力作用下位置不變。排氣作用:在澆注凝固過(guò)程中,砂芯中產(chǎn)生的大量氣體能夠及時(shí)地從芯頭排出鑄型。=60mm,為下芯方便,根據(jù)課本可留垂直心頭與芯座之間的間隙s=1mm,芯頭高度: h下斜度,h=5°。芯頭各部分尺寸及形狀見(jiàn)圖3.1。下 圖3.1芯頭的

16、尺寸及形狀由于砂芯較小,且位于內(nèi)澆道附近,因此不用芯撐。為了保證砂芯在制芯、搬運(yùn)、配芯和澆注過(guò)程中不易開(kāi)裂、不易變形、不被金屬液沖擊折斷,生產(chǎn)中通常在砂芯中埋置芯骨,以提高其剛度和強(qiáng)度。由于該鑄件為小型鑄件,且砂芯尺寸不大,故可以采用細(xì)鋼管做芯骨,防止砂芯變形、開(kāi)裂,同時(shí)在鋼管上鉆若干小孔利于砂芯排氣。砂芯在澆注過(guò)程中,其粘結(jié)劑及砂芯中的有機(jī)物要燃燒(氧化反應(yīng)放出氣體,砂芯中的殘余水分受熱蒸發(fā)放出氣體,如果這些氣體排不出型外,則要引起鑄件產(chǎn)生氣孔。芯骨有小孔利于砂芯排氣,還可用通氣針扎出排氣孔的方法排氣。第四章澆冒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1澆注系統(tǒng)的類(lèi)型及選擇該鑄件為鑄鐵中大型鑄件,壁厚不均勻,根

17、據(jù)鑄鐵件生產(chǎn)要求及特點(diǎn),根據(jù)鑄造工藝學(xué)表3-4-12選擇封閉式(澆注系統(tǒng)。以橫澆道截面最大,阻渣效果較好,可防止金屬液卷入氣體,消耗金屬少,清理方便;但缺點(diǎn)是內(nèi)澆道為阻流,充型不平穩(wěn)。S內(nèi):S橫:S 直=1:1.5:1.14.2澆注位置的選擇方案一:采用頂注澆注系統(tǒng)澆注位置設(shè)在冒口上,設(shè)置三個(gè)內(nèi)澆口分別位于三個(gè)腰圓形冒口上,如圖所示: 澆注系統(tǒng)示意圖此澆注的優(yōu)點(diǎn):(1澆注系統(tǒng)位于冒口上因此在機(jī)加工時(shí)省去了切割澆道的工序;(2澆道和冒口相連降低冒口的冷卻速度,有利于冒口的補(bǔ)縮;(3澆道位于該件的中心位置充型平穩(wěn),而且鑄件的質(zhì)量均一。方案二:采用頂注式,內(nèi)澆道鑲嵌在下模樣邊上,便于清理,橫澆道搭接

18、在內(nèi)澆道上,和直澆道一起放在上模樣,具體構(gòu)造如下圖: 特點(diǎn):便于清理,可用澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口,對(duì)鑄鐵有一定的補(bǔ)縮作用。且節(jié)省材料,降低生產(chǎn)成本。對(duì)比以上兩種方案,由于鑄鐵具有良好的流動(dòng)性,容易填充形狀復(fù)雜的薄壁鑄件,且不易產(chǎn)生氣孔、澆不足、冷隔等缺陷,且澆注溫度較低,充型能力好,可以不用另設(shè)冒口,因此采用方案一。4.3澆注系統(tǒng)各部分尺寸的計(jì)算C Si Mn P S Cr3.33.55 1.952.15 0.600.90 0.08 0.12 0.150.30灰鑄鐵具有良好的鑄造性能:(1流動(dòng)性?；诣T鐵的熔點(diǎn)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(dòng)性,容易填充形狀復(fù)雜的薄壁鑄件,且不

19、易產(chǎn)生氣孔、澆不足、冷隔等缺陷。(2收縮性?；诣T鐵的澆注溫度較低,凝固中發(fā)生共析石墨化轉(zhuǎn)變,使其線(xiàn)收縮小,產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力也較小,所以鑄件出現(xiàn)翹曲變形和開(kāi)裂的傾向以及形成縮孔、縮松的傾向都較小。(3灰鐵充型能力好,強(qiáng)度較高,耐磨、耐熱性好,減振性良好,鑄造性較好,但需人工時(shí)效。根據(jù)澆注系統(tǒng)的鐵液上升速度計(jì)算法,查鑄造工藝學(xué)表3-4-6知鐵液在型中上升速度用奧贊公式可計(jì)算阻流截面積:2gH m S 下阻=m 下為澆注質(zhì)量,鑄件質(zhì)量kg 1665m ,考慮增重5% m 下=1748kg m3 / kg 21.7= 查表得濕型中等鑄鐵流量系數(shù)0.42, 澆注時(shí)間查鑄造工藝學(xué)表3-4-3 對(duì)于鑄鐵件 t

20、=1030s 取t=30s 澆注速度V =m/t=1665/30=55.5kg/s 澆注溫度137014404.4冒口設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)補(bǔ)縮液量法:已知該件體積約為232871987mm3,查課本P299可得鑄鐵體收縮率取1.9,冒口的補(bǔ)縮效率取14%,鑄件壁厚取主要壁厚50。d 0=3c V 6=946mm式中:V c -鑄件被補(bǔ)縮部分體積;-鑄件金屬的凝固收縮率理論上需要用以補(bǔ)縮部分液體的體積V 1; d 0:補(bǔ)縮球直徑。 Dr=T+ d 0=50+946=996mm.Dr:冒口直徑。該件采用三個(gè)同形狀冒口,冒口的高度取為300mm.由于該件為灰鑄鐵,采用保溫冒口可提高鑄件工藝出品率10%15%

21、,能夠很顯著地節(jié)約材料和降低成本。為了冒口的易于切割,降低后續(xù)機(jī)加工難度,在冒口底部可放置帶孔隔板或易切片便于冒口的切割。鑄件工藝出品率=澆注系統(tǒng)質(zhì)量冒口質(zhì)量鑄件質(zhì)量鑄件質(zhì)量+×100% 對(duì)該鑄件工藝出品率=1665/(1665+781+312=60%開(kāi)始澆注的瞬間,型腔內(nèi)的空氣即被加熱膨脹,型內(nèi)壓力迅速增加,有些空氣可從型砂的空隙逸出,但型砂的透氣性常不足以防止壓力的顯著增高。當(dāng)澆注系統(tǒng)完全充滿(mǎn)時(shí),壓力可以高到使液態(tài)合金倒流,再周期性地返回,并降低澆注速度。壓力過(guò)大可能瞬時(shí)拾起上箱,引起“跑火”,甚至從直澆道中噴濺,造成事故。道氣不良還會(huì)造成氣孔、澆不足和冷隔等缺陷。所以要用出氣孔

22、,將型內(nèi)氣體引至砂型之外出氣孔除排出型腔的空氣和氣體之外,還可減小砂型充滿(mǎn)時(shí)的動(dòng)壓力,以及便于觀(guān)察型內(nèi)的充滿(mǎn)程度等。但此鑄件可不需專(zhuān)門(mén)的出氣孔,可以選取通氣針在砂型上扎出排氣道的方法排氣。冒口是鑄型內(nèi)用以?xún)?chǔ)存金屬液的空腔,在鑄件凝固過(guò)程中補(bǔ)給金屬,能有效防止縮孔、縮松、排氣和集渣的作用。對(duì)于該鑄件采用普通明冒口,由于該鑄件熱節(jié)處壁厚較大,經(jīng)分析可設(shè)置1個(gè)環(huán)形大冒口。如下圖所示: 4.5冷鐵設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算為增加鑄件局部冷卻速度常常在鑄件表面或者內(nèi)部放置激冷材料,對(duì)該件采用鑄鋼材質(zhì)板型外冷鐵,對(duì)于該件使用冷鐵有諸多優(yōu)點(diǎn):1在冒口難于補(bǔ)縮的部位防止縮孔縮松;2冷鐵可與冒口配合使用,利用冷鐵形成末端區(qū)

23、,能加強(qiáng)鑄件的順序凝固條件、擴(kuò)大冒口補(bǔ)縮距離或范圍,減少冒口數(shù)目或體積;3防止立壁與鑄件表面交接部位形成裂紋;4用冷鐵加速熱節(jié)部位的冷卻,使整個(gè)鑄件接近于同時(shí)凝固,既可防止或減少鑄件變形,又可提高工藝出品率;5改善局部組織和力學(xué)性能,提高表面硬度和耐磨性;6減輕或防止該鑄件厚壁部位的偏析。通常冒口的厚度B=(0.250.5T,可取B=84mm。根據(jù)查表可知冷鐵的其他尺寸及參數(shù)如表3-23所列。表4.1冷鐵尺寸冷鐵長(zhǎng)度(mm冷鐵間隙(mm冷鐵厚度(mm數(shù)量180 12°84 20冷鐵的放置位置如圖4.1所示 圖4.1冷鐵放置位置(藍(lán)色實(shí)體表示第五章工裝的設(shè)計(jì)5. 1模樣設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的是

24、下模樣。本設(shè)什中來(lái)用就是金屬模樣,選ZL102鑄造鋁合金,其收縮率為1%模樣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程如下:1模樣尺寸的確定模樣的尺寸=鑄件尺寸X (1+K;式中,K為鑄件收縮率。計(jì)算得模樣外尺寸:A=273.1mm, B=256.1mm, H=98.0mm。對(duì)于芯頭及冒口尺寸按原工藝圖計(jì)算。因模樣壁厚為8mm,查表得模樣非工作面圓角半徑為3mm。2模樣的壁厚和加強(qiáng)筋模樣平均輪尺寸(A+B /2=(273.1+256.1/2mm=246.6mm<500mm,查表得,鋁合金模樣壁厚8mm。模樣加強(qiáng)筋取知道分型面上的筋,一般將加強(qiáng)筋的厚度設(shè)計(jì)為模樣壁厚8mm,查表加強(qiáng)筋下端厚度為6mm,鑄造圓角為5mm

25、。因模樣形狀屬于非圓形截面,加強(qiáng)筋的布置屬I(mǎi)I類(lèi),根據(jù)(A+B /2在250-500mm, A/B=273.1/256.1=1.1,查得,a=140mm, b=175mm因?yàn)閍>A/2, b>B/2,則僅在模樣長(zhǎng)度和寬度中心軸上設(shè)有交叉十字形加強(qiáng)筋。模樣高度98. 0mm< 100mm,查得筋的斜度取1°30'。3模樣類(lèi)型的選擇本次設(shè)計(jì)采用機(jī)器造型用金屬單面模樣。4模樣技術(shù)要求模樣表面光潔度:模樣工作表面為6,模樣分型面為4,模樣定位銷(xiāo)孔為67。模樣裝配凸耳采用外凸耳。5. 2模底板的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的是下模板,單面模板采取的是頂桿式,模底板材料決定為灰鑄鐵。本

26、次設(shè)計(jì)選用的Z145A造型機(jī)為可調(diào)節(jié)頂桿式起模的鎮(zhèn)壓式造型機(jī),頂桿起模行程為150mm。Z145A造型機(jī)砂箱最大內(nèi)形尺寸為500 X 400mm 。模樣外尺寸:A=273.1mm, B=256.1mm,H=98.0mm。根據(jù)鑄件重量在1125kg,查得模型的最小吃砂a=30mm,b=50mm,c=60mm,d=50mm,H=98. 0mm。砂箱最大尺寸適合,且其內(nèi)只能放一個(gè)模樣,砂箱高度>98.0mm+60mm=158mm.造型選用的砂箱尺寸500 X 400 X 180mm。材料為鑄鐵。砂箱平均尺寸<500mm,高度<200mm,查表得b=18mm。其配合的模底板尺寸:A0

27、=A+2b=536mm,B0=B+2b=436mm 模底板的材料為鑄鐵,高度在80150mm,取90mm,小于頂桿的起模行程。加強(qiáng)筋的距離由模板的平均輪廓尺寸決定,查表為K=300mm,K1=250mm.因模底板尺寸A0=536mm,B0=436mm,所以在模底板上將加強(qiáng)筋布置成工裝圖上所示。表3-1 壁厚和加強(qiáng)筋(單位:mm模板平均輪廓尺寸(A0+B0/2鑄鐵壁厚t t1501-750141612模底板定位銷(xiāo)孔中心距應(yīng)根據(jù)所配用砂箱銷(xiāo)套的中心距C來(lái)確定,用同一鉆模鉆出。表3-2(單位:mm 砂箱尺寸(A+B/2定位銷(xiāo)直徑M 鐵250-5002075本設(shè)計(jì)中選用直徑20mm的定位銷(xiāo)。M的值取7

28、5mm,則C=A+2M=600+2 X 75=750mm。模底板與砂箱之間常常用定位銷(xiāo)和銷(xiāo)套定位,此處只設(shè)計(jì)定位銷(xiāo)。在造型過(guò)程中為使砂箱不被卡死常將兩個(gè)定位銷(xiāo)分別做成圓形的和帶有平面的,分別為定位銷(xiāo)和導(dǎo)向銷(xiāo)。模底板上的定位銷(xiāo)安放在銷(xiāo)耳上,設(shè)在沿中心線(xiàn)長(zhǎng)度方向的兩端,樣式如圖3-3所示。圖3-3 吊耳的樣式由模底板平均尺寸(A0+B0 /2 500mm,查表得,d=18+0.035mm, h=20mm, e=40mm, A=60mm, D=25mm。裝配上的定位銷(xiāo)和導(dǎo)向銷(xiāo)材料選45號(hào)鋼淬火,查標(biāo)準(zhǔn)尺寸得,d=20mm,d1=18mm, d2=13mm,d3=16mm,l1=18mm,l2=40m

29、m, l3=20mm,K=12mm, l=50mm,S=12mm, D=23mm。導(dǎo)向銷(xiāo)前端傾斜角度為10°。配套的螺母尺寸:d=M16, c=0.8mm,dM=22.5mm, e=26.75mm, m=14.8mm, s=24mm.模板用螺栓固定在造型機(jī)工作臺(tái)上,這時(shí)應(yīng)設(shè)置緊固耳。其位置要和造型機(jī)工作臺(tái)上臺(tái)面上的T型槽相對(duì)應(yīng)。因模底板平均輪廓尺寸(A0-+B0- /2<500mm,查得模底板鑄鐵固耳尺寸:h=20mm, h1=h+5mm, a=8mm, A=30mm, L=50mm, L1=70mm,b=15mm,b1=25mm,R=10mm.緊固耳數(shù)為4。5. 3模樣在模底

30、板上的裝配(1模樣在模底板上的放置形式以簡(jiǎn)單方便節(jié)約成本考慮,采取平放式將模板平放在模底板上,模底板不必挖槽。(2模樣在模底板上的定位模樣在模底板上常用定位銷(xiāo)來(lái)定位,定位銷(xiāo)采取的是圓柱銷(xiāo),定位銷(xiāo)將模樣裝配在模底板上的形式見(jiàn)圖紙所示。對(duì)照定位銷(xiāo)在模樣上的分布位置,因模樣壁厚t為8mm,邊緣需固定處高度H<6t,則定位銷(xiāo)穿過(guò)模樣裝配在模底板上;H>6t,則定位銷(xiāo)穿過(guò)底板裝配在模樣上定位銷(xiāo)類(lèi)型選擇不淬硬鋼圓柱銷(xiāo)。1.定位銷(xiāo)穿過(guò)模樣裝配在模底板,查得,R取(1.52 d,定位銷(xiāo)中心到鑄件上邊緣距離A可取R,d可取0. 75t=6mm。則R取12mm, A取20mm。2.定位銷(xiāo)穿過(guò)底板裝配在

31、模樣上,a45°,查得,定位銷(xiāo)中心到鑄件下邊緣距離C= (26 d, R可取(1.52 d,h>模底板厚,d可取0. 75d即6mm。則R取12mm, C取24mm?？墒褂猛瑯拥膱A柱銷(xiāo),查得標(biāo)準(zhǔn)尺寸:d=6mm, c=1. 2mm, l=55mm。(3模樣在模底板上的緊固方式 為了模樣和底板的定位和緊固，在現(xiàn)成凸緣或凸耳上設(shè)置定位銷(xiāo)孔，緊固螺紋孔。 采用螺栓緊時(shí)用的是下固定法。螺釘和螺栓的個(gè)數(shù)及分布見(jiàn)圖紙。 單面模樣在模底板上的緊固有 3 處用 45 號(hào)鋼全螺紋六角螺栓。C 取 24mm, d=M16,dm=17mm,D=36mm。查標(biāo)準(zhǔn)尺寸得， d=16mm, c=0. 8mm, dm=22mm, e=26. 17mm, k=10mm,r=0. 6mm，s=24mm.a=6mm, l=35mm,H1=43mm, H2= 46mm。 與螺栓配套的彈簧墊圈標(biāo)準(zhǔn)尺寸:d=M16, d1=16.2mm, b=4.1mm,s=4. 1mm.有 1 處緊固因模型 高度不夠，采用開(kāi)槽圓柱頭螺釘。 C 取 15mm, d=M1