畢業(yè)設(shè)計-再熱復(fù)合閥體鑄造工藝設(shè)計

1、再熱復(fù)合閥體鑄造工藝設(shè)計專業(yè)：材料成型及控制工程班級：2007級1班姓名：單景威目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc264005490 摘 要 PAGEREF _Toc264005490 h 1 HYPERLINK l _Toc264005491 引 言 PAGEREF _Toc264005491 h 3 HYPERLINK l _Toc264005492 1內(nèi)汽缸參數(shù)與主要技術(shù)要求 PAGEREF _Toc264005492 h 4 HYPERLINK l _Toc264005493 設(shè)計參數(shù)： PAGEREF _Toc264005493 h 4 HYPER

2、LINK l _Toc264005494 主要技術(shù)要求： PAGEREF _Toc264005494 h 4 HYPERLINK l _Toc264005495 2 鑄造工藝設(shè)計方案 PAGEREF _Toc264005495 h 5 HYPERLINK l _Toc264005496 2.1 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析： PAGEREF _Toc264005496 h 5 HYPERLINK l _Toc264005497 鑄造工藝對零件結(jié)構(gòu)的要求： PAGEREF _Toc264005497 h 5 HYPERLINK l _Toc264005498 為簡化鑄造工藝改良零件結(jié)構(gòu)方法： PAG

3、EREF _Toc264005498 h 5 HYPERLINK l _Toc264005499 2.2 砂型鑄造方法的分類與選擇 PAGEREF _Toc264005499 h 6 HYPERLINK l _Toc264005500 2.3 鑄造工藝方案確實定 PAGEREF _Toc264005500 h 6 HYPERLINK l _Toc264005501 澆注位置確實定 PAGEREF _Toc264005501 h 6 HYPERLINK l _Toc264005502 分型面確實定 PAGEREF _Toc264005502 h 8 HYPERLINK l _Toc2640055

4、03 2.4 砂芯設(shè)計 PAGEREF _Toc264005503 h 9 HYPERLINK l _Toc264005504 砂芯的固定和定位 PAGEREF _Toc264005504 h 11 HYPERLINK l _Toc264005505 芯頭的設(shè)計 PAGEREF _Toc264005505 h 11 HYPERLINK l _Toc264005506 砂芯的排氣 PAGEREF _Toc264005506 h 12 HYPERLINK l _Toc264005507 2.5 冒口和冷鐵設(shè)計 PAGEREF _Toc264005507 h 13 HYPERLINK l _Toc2

5、64005508 概述 PAGEREF _Toc264005508 h 13 HYPERLINK l _Toc264005509 鑄鋼件冒口設(shè)計 PAGEREF _Toc264005509 h 14 HYPERLINK l _Toc264005510 冷鐵的設(shè)計： PAGEREF _Toc264005510 h 18 HYPERLINK l _Toc264005511 2.6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc264005511 h 21 HYPERLINK l _Toc264005512 澆注系統(tǒng)的作用 PAGEREF _Toc264005512 h 21 HYPERLINK l _T

6、oc264005513 對澆注系統(tǒng)的根本要求 PAGEREF _Toc264005513 h 22 HYPERLINK l _Toc264005514 澆注系統(tǒng)類型及特點 PAGEREF _Toc264005514 h 24 HYPERLINK l _Toc264005515 3鑄造工藝設(shè)備設(shè)計 PAGEREF _Toc264005515 h 26 HYPERLINK l _Toc264005516 模樣 PAGEREF _Toc264005516 h 26 HYPERLINK l _Toc264005517 砂箱 PAGEREF _Toc264005517 h 26 HYPERLINK l

7、_Toc264005518 砂箱的選擇和設(shè)計 PAGEREF _Toc264005518 h 26 HYPERLINK l _Toc264005519 砂箱尺寸 PAGEREF _Toc264005519 h 26 HYPERLINK l _Toc264005520 砂箱設(shè)計 PAGEREF _Toc264005520 h 26 HYPERLINK l _Toc264005521 定位方式 PAGEREF _Toc264005521 h 26 HYPERLINK l _Toc264005522 4鑄鋼件缺陷的分析與防止 PAGEREF _Toc264005522 h 27 HYPERLINK

8、l _Toc264005523 5.鑄件鑄造過程的溫度模擬比擬 PAGEREF _Toc264005523 h 29 HYPERLINK l _Toc264005524 結(jié)論 PAGEREF _Toc264005524 h 31 HYPERLINK l _Toc264005525 致謝 PAGEREF _Toc264005525 h 33 HYPERLINK l _Toc264005526 參考文獻 PAGEREF _Toc264005526 h 34摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的開展，要求金屬鑄件具有高的機械性能和尺寸精度，滿足某些性能，如耐高溫、耐磨等，同時要求鑄件產(chǎn)量大，本錢低。一個鑄件必須經(jīng)過許

9、多工序才能完成，從各種原材料準備開始，直到造型、制芯、合箱、澆注、落砂及清理為止，整個工藝過程都實行科學(xué)的操作，才能有效的控制鑄件的形成，到達優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的效果。鑄件在生產(chǎn)之前，首先應(yīng)編制出控制該鑄件生產(chǎn)工藝過程的技術(shù)文件，稱為鑄造工藝設(shè)計。鑄造工藝設(shè)計是生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件，因此，鑄造工藝設(shè)計的好壞，對鑄件的質(zhì)量、生產(chǎn)率及本錢起著很大的作用。本文介紹了鑄造大型鑄鋼件易產(chǎn)生的缺陷及防止缺陷所采取的工藝措施。本文以再熱復(fù)合閥體的鑄件為例。主要內(nèi)容有鑄造分型面的選擇方法，澆注系統(tǒng)設(shè)計和冒口設(shè)計。采用冒口設(shè)計保證了鑄件質(zhì)量、節(jié)約金屬、提高冒口的補縮效率，論述鑄造工藝設(shè)計的步驟和需要解決的局部問題。關(guān)鍵詞：鑄

10、造工藝設(shè)計；澆注系統(tǒng)；冒口；冷鐵AbstractWith the development of science technology, require metal castings have high mechanical performance and size precision to satisfied certain performance, for example: heat proof, wear and so on , meanwhile should be ability finished, from kinds of raw materials ready to roll ,

11、 until style, make care, shut box, casting, fall sand and cleaning stoop ,the whole technological process all be practiced by scientific operation .Talent effective contort the castings formed , reach high-quality ,high-yield result.Before the castings production , first ought to technological proce

12、ss called castings techniques design. Casting techniques design is the guidance document of productive, so, the good and bad of coatings techniques engineered can rise great effect on the castings quality productivity and costs.This test introduced the techniques steps of big steel casting which eas

13、iest give fault and prevent fault , what has taken. This thesis just use the cylinder inside as an example. Main point have the selection method of casting types, the design of casting system and brave mouth adopt the brave mouth designed assured the castings quality , saved metals raised brave mout

14、h fill scrunch efficiency, simple expatiated the part steps of casting techniques engineered and the part question need to solve. Keywords:Casting technical design; casting system; brave mouth; chill 引 言鑄造行業(yè)是制造業(yè)的重要組成局部，對國民經(jīng)濟的開展及國防力量的增強起著重要的作用。鑄造是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織、裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的根底。在科學(xué)技術(shù)迅猛開展的今天，由于鑄造成型工藝的特

15、殊優(yōu)勢，有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)件目前尚無其他制造工藝可以代替。鑄造工藝仍是最經(jīng)濟且便捷的金屬成型工藝。隨著全球經(jīng)濟一體化，在國際間的合作日益密切、競爭日趨劇烈之時，中國應(yīng)更充分地發(fā)揮鑄造資源優(yōu)勢，開展自己的鑄造工業(yè)。近年來我國制造業(yè)開展迅猛，世界鑄造大國地位已形成，但鑄造業(yè)在國際上缺乏整體競爭優(yōu)勢，假設(shè)稱為世界鑄造強國還有很長的路要走，參加世界貿(mào)易組織后，我國經(jīng)濟開展要進入全球化，經(jīng)濟全球化必將推動我國經(jīng)濟的進一步開展，因此我國鑄造業(yè)也將面臨更開放的市場。要使我國鑄造業(yè)的開展與世界的開展趨勢相吻合，必須進一步促進我國鑄造行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整，充分利用現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢和國內(nèi)資源優(yōu)勢，迅速做大做強，從

16、而完成國際化的戰(zhàn)略設(shè)想。鑄造是零件毛坯最常用的生產(chǎn)工藝之一。與其他成型方法相比，它不受零件毛坯重量、尺寸和形狀的限制，重量從幾克到幾百噸，壁厚由幾毫米到幾米，形狀十分復(fù)雜，用機械加工十分困難，消耗大量機床工時，甚至難以制得的零件，都可由鑄造獲得。鑄造工藝是鑄造生產(chǎn)的核心，是能否生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的關(guān)鍵。古今中外都把提高和開展工藝水平視為推動行業(yè)技術(shù)進步，滿足經(jīng)濟和社會開展需要的一個重要組成局部。鑄造工藝設(shè)計是鑄造過程中極其重要的環(huán)節(jié)。工藝方案的好壞與鑄件的質(zhì)量、企業(yè)生產(chǎn)效率、生產(chǎn)本錢息息相關(guān)。長期以來人們的經(jīng)驗和手工制作水平是決定產(chǎn)品質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。1內(nèi)汽缸參數(shù)與主要技術(shù)要求：材質(zhì)：45#鋼；凈重

17、：； 毛重：16.79t；最大尺寸：mm；最小壁厚：25mm；生產(chǎn)方式：單件小批量，手工造型。圖1：鑄件立體圖1.2主要技術(shù)要求：保證內(nèi)在及外表質(zhì)量高，不允許有裂紋、氣孔、夾砂、縮孔、及縮松等鑄造缺陷。手工造型，用沖天爐熔化，然后轉(zhuǎn)包澆注。2 鑄造工藝設(shè)計方案 2.1 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析：零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性指的是零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，易于保證鑄件品質(zhì)，簡化鑄造工藝過程和降低本錢。零件一旦設(shè)計成型，其結(jié)構(gòu)一般是不能修改的，在鑄造工藝上必須采取各種措施，實現(xiàn)用戶對零件提出的各項技術(shù)要求。只有當鑄件質(zhì)量得不到保證，或在不影響使用性能的條件下又可簡化生產(chǎn)工藝，并已征得用戶同意，才能更

18、改鑄件結(jié)構(gòu)。鑄造零件的設(shè)計結(jié)構(gòu)除了應(yīng)滿足機器設(shè)備本身的使用性能和機械加工的要求外，還應(yīng)滿足鑄造工藝的要求。鑄件的結(jié)構(gòu)是否合理包括形狀、尺寸及其各局部的相互位置，和鑄造合金的種類、產(chǎn)量的多少鑄造方法和生產(chǎn)條件等密切相關(guān)。鑄造工藝對零件結(jié)構(gòu)的要求：合理的零件結(jié)構(gòu)可以消除許多鑄造缺陷。為保證獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，對零件結(jié)構(gòu)的要求應(yīng)考慮以下幾個方面：鑄件應(yīng)有合理的壁厚；鑄件壁的聯(lián)結(jié)應(yīng)當逐漸過渡；適宜的鑄造圓角；防止逐漸出現(xiàn)裂紋和變形。2為簡化鑄造工藝改良零件結(jié)構(gòu)方法：當鑄件質(zhì)量得不到保證，或在不影響使用性能的條件下又可簡化生產(chǎn)工藝時，可改良零件結(jié)構(gòu)，以簡化制造工藝過程，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低本錢。其主

19、要改良方法如下：改良阻礙起模的凸臺、凸緣和筋板的結(jié)構(gòu)；取消鑄件外表側(cè)凹；有利于砂芯的固定和排氣；盡量不用或少用砂芯；分體鑄造。2.2 砂型鑄造方法的分類與選擇內(nèi)汽缸為單件生產(chǎn)，選擇手工造型。面砂采用鉻礦砂，厚度為30mm，轉(zhuǎn)角處為80mm厚，背砂選用再生砂，在砂型外表刷鋯粉涂料2-3遍即可。型芯采用手工造型對分式芯盒制取，挖排氣道以利排氣。2.3 鑄造工藝方案確實定澆注位置確實定鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。正確的澆注位置應(yīng)保證能獲得健全的鑄件，并使造型、制芯和清理方便。內(nèi)汽缸的重要外表為內(nèi)圓面，該面是由型芯外表形成，無論澆注位置如何不影響重要外表的質(zhì)量。對此鑄件選擇澆注位置

20、時主要考慮其補縮及造型方便。在選定澆注位置時應(yīng)以保證鑄件質(zhì)量為主，一般應(yīng)注意下面的幾個原那么：應(yīng)將鑄件上的質(zhì)量要求高的外表或主要的加工面放在鑄型的下面。如果做不到，可將該外表置于鑄型的側(cè)面或傾斜放置進行澆注。對于一些需要補縮的鑄件，應(yīng)把截面較厚的局部放在鑄型的上部或側(cè)面。這樣便于在鑄件的厚壁處放置冒口，造成良好的順序凝固，有利于鑄件補縮。對于具有大面積的薄壁局部放在鑄型的下部，同事盡量使薄壁立著或傾斜著澆注，這樣有利于金屬的充填。對于具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面放在鑄型的下面。對于帶有泥芯的鑄件，應(yīng)使泥芯能放置牢固并在合箱時便于檢驗。應(yīng)使鑄件總的生產(chǎn)工時和材料消耗較少。內(nèi)汽缸的澆注位置比

21、擬復(fù)雜，本設(shè)計采用六個水口的澆注方法。此澆注系統(tǒng)的好處在于能夠更均勻的使鑄件成型，而且更便于排出廢氣跟廢渣。提高了鑄件的質(zhì)量，防止鑄件缺陷的產(chǎn)生。如下列圖所示：圖2：澆注位置方案分型面確實定鑄件分型面是指鑄型組元間的結(jié)合面。合理地選擇分型面對于簡化鑄造工藝、提高生產(chǎn)率、降低本錢、提高鑄件質(zhì)量等都有直接關(guān)系。分型面的選擇標準：1應(yīng)使鑄件全部或大局部位于同意砂型內(nèi)，或使主要加工面與加工的基準面位于同一砂型中，以防錯型，保證鑄件尺寸精度，便于造型和合型操作。假設(shè)鑄件的加工面很多，又不可能都與基準面放在分型面的同一側(cè)時，那么應(yīng)使加工基準面與大局部加工面處在分型面的同一側(cè)。2應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量，最好

22、只有一個分型面。這樣可簡化操作過程，提高鑄件精度因為多一個分型面，鑄型就增加一些誤差。3應(yīng)盡量是型腔和主要型芯處于下型，以便于造型，下芯，合型及檢驗型腔尺寸。但下型的型腔也不宜過深，并力求防止使用吊芯和大的掉砂。4應(yīng)盡量選用平直面作分型面，少用曲面，以簡化制模和造型工藝。5應(yīng)盡量減少型芯和活塊的數(shù)量，以簡化制模、造型、合型等工序。6分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處，以保證從鑄型中取出模樣，而不損壞鑄型。具體選擇鑄件分型面時，為了保證鑄件的質(zhì)量，應(yīng)盡量防止合型后翻轉(zhuǎn)砂型。一般應(yīng)首先確定澆注位置，再考慮分型面。對于質(zhì)量要求不高的鑄件，應(yīng)先選擇能使工藝簡化的分型面，而澆注位置的選擇那么處于次要位置。本鑄

23、件的分型面如下列圖所示： 圖3：鑄件分型面示意圖2.4 砂芯設(shè)計 型芯是鑄型的一個重要組成局部，型芯的功能是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞和形狀復(fù)雜阻礙取模局部的外形以及鑄型中有特殊要求的局部。型芯應(yīng)滿足一下要求：型芯的形狀、尺寸以及在鑄型中的位置應(yīng)符合鑄件的要求，具有足夠的強度和剛度，在鑄件形成過程中型芯所產(chǎn)生的氣體能及時排出型外。鑄件收縮時阻力小，造芯、烘干、組合裝配和鑄件清理等工序操作簡便、芯盒結(jié)構(gòu)簡單和造芯方便。型芯的種類及應(yīng)用：1砂芯：用不同材料制成的型芯，稱為砂芯。砂芯制作容易、價格廉價，可以制出各種復(fù)雜的形狀，砂芯強度和剛度一般能滿足使用要求，鑄件收縮時阻力小，鑄件清理方便，在砂型鑄造中得

24、到廣泛的應(yīng)用，在金屬型鑄造、低壓鑄造等鑄造工藝中，對于形狀復(fù)雜的內(nèi)腔孔洞，也用砂芯來形成。2金屬芯：在金屬型鑄造、壓力鑄造等工藝方法中，廣泛應(yīng)用金屬材料制作的型芯。金屬芯強度和剛度好，得到的鑄件尺寸精度高，但對鑄件收縮的阻力大，對于形狀復(fù)雜的孔腔那么抽芯比擬困難，選用時應(yīng)引起足夠的重視。3可溶性型砂：用水溶性鹽類制作型芯或作為粘結(jié)劑制作的型芯為水溶芯。此類型芯有較高的常溫強度和高溫強度，好的抗粘砂型，鑄件澆注后用水即可方便的溶失型芯。水溶芯在砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等工藝方法中都得到一定的應(yīng)用。砂芯的設(shè)計：在鑄件澆注位置和分型面等工藝方案確定后，就可根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)來確定砂芯如何分塊即采用整

25、體結(jié)構(gòu)還是分塊組合結(jié)構(gòu)和各個分塊砂芯的結(jié)構(gòu)形狀。確定時總的原那么應(yīng)是：是造芯到下芯的整個過程方便，鑄件內(nèi)腔尺寸精確，不致造成氣孔等缺陷，芯盒結(jié)構(gòu)簡單。確定砂芯的原那么：1保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度。凡鑄件內(nèi)腔尺寸要求較嚴的局部應(yīng)由同一砂型形成，不易劃分為幾個砂芯。在鑄件尺寸精度要求較高的地方，盡管結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但仍采用整體砂芯。2保證操作方便。復(fù)雜的大砂芯、細而長的砂芯可分為幾個小而簡單的砂芯。大而復(fù)雜的砂芯，分塊后芯盒結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。細長的砂芯，應(yīng)分成數(shù)段，并設(shè)法使芯盒通用。砂芯上的細薄連接局部或懸臂凸出局部應(yīng)分塊制造，待烘干后再裝配粘結(jié)在一起。3砂芯應(yīng)有較大的填砂平面和運輸及烘干時的支撐面。4

26、在砂芯分塊數(shù)量較多時，為便于砂芯組合、裝配和檢查，最好采用“根底砂芯其本身不是成型局部或只起局部鑄型作用，在它的上面預(yù)先組合大局部或全部砂芯，然后再整體下芯。除上述幾條原那么外，還應(yīng)使每塊砂芯有足夠的斷面，保證有一定的強度和剛度，能樹立排出砂芯中的氣體；是芯盒結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和使用等。本鑄件采用的是干砂芯。選擇干砂芯的原因是：干砂芯烘干后增加了強度和透氣性，大大減少了由于鑄型方面的原因而產(chǎn)生的氣孔、砂眼、脹砂、夾砂等缺陷。干砂芯確實定是生產(chǎn)周期長，需要烘干設(shè)備，增加燃料消耗，惡化勞動條件，難于實現(xiàn)機械化和自動化。主要用于質(zhì)量要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單件、小批量生產(chǎn)的大中型鑄件上。所以本鑄件采用干砂

27、芯。.1砂芯的固定和定位砂芯在砂型中的位置一般是靠芯頭來固定。為防止其沿軸線旋轉(zhuǎn)采用定位芯頭的形式。.2芯頭的設(shè)計芯頭是砂芯的定位、支撐和排氣結(jié)構(gòu)，在設(shè)計師需要考慮：如何保證定位準確、能承受砂芯自身重量和液態(tài)合金的沖擊、浮力等外力的作用以及把澆注時在砂芯內(nèi)部產(chǎn)生的氣體引起的鑄型問題。芯頭尺寸確實定：芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類。由于芯頭的直徑或?qū)挾韧ǔＥc砂芯的直徑相同，所以確定芯頭承壓于水平砂芯就是確定芯頭的長度。一般的情況下，芯頭的尺寸可通過查表確定，不需要繁瑣的計算。芯頭斜度確實定：為了便于造型、造芯、下芯和合型操作，芯頭和芯座在造型取模和下芯方向有一定的斜度。對于垂直砂芯，其芯頭和

28、芯座的上部斜度一般比下部斜度大；對于水平砂芯，有時為了簡化芯盒結(jié)構(gòu)和制造方便，只在芯座或模樣芯頭上帶斜度。上芯座斜度一般約取10，下芯座斜度約取5，為了保證芯頭與芯座的配合，形成芯座的模樣芯頭的斜度應(yīng)取正偏差，芯盒中芯頭局部的斜度取負偏差。芯頭與芯座的配合間隙確實定：芯頭與芯座的配合關(guān)系和軸與軸承的配合相似，必須有一定的裝配間隙。如果間隙過大，雖然下芯、合型較方便，但是鑄件尺寸精度較低，甚至合金液可能流入間隙中造成大量的“披逢，是鑄件落砂、清理困難，或堵塞芯頭的通氣孔道，是鑄件造成氣孔等缺陷。如果間隙過小，將使下芯、合型操作困難，易產(chǎn)生掉砂或踏箱等缺陷。間隙的大小取決于鑄型的種類、砂芯的大小、

29、精度及芯座本身的精度，具體的配合間隙參考有關(guān)手冊。砂芯在高溫金屬液的作用下，由于水分蒸發(fā)及有機物的揮發(fā)、分解和燃燒，在澆鑄后很短時間內(nèi)會產(chǎn)生大量氣體。當砂芯排氣不良時，這些氣體會侵入到金屬液中，使鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。因此，在砂芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造方式，以及在下芯、合型操作中，都應(yīng)采取必要的措施，使?jié)沧r在芯砂中產(chǎn)生的氣體能順利的通過芯頭及時排出。內(nèi)汽缸砂芯比擬大，為了保證砂芯排氣通暢，砂芯中心放爐渣填料，再挖排氣道。造型時插入鉆有孔眼的鋼管，鋼管末端深入爐渣填料，不僅有利于此處排氣，而且增加了剛度，防止由于受鋼水浮力而斷裂。2.5 冒口和冷鐵設(shè)計概述冒口是鑄型內(nèi)用以儲存金屬液的空腔，習慣上把冒口所

30、鑄成的金屬實體也稱為冒口。冒口可補償鑄件固定時的收縮，以防止縮孔、縮松等缺陷，并具有排氣、集渣的功能。冒口設(shè)計的根本原那么：1冒口的凝固時間應(yīng)不小于鑄件被補縮局部在凝固過程中的收縮時間；2冒口所能提供的補縮的補縮液量應(yīng)不小于鑄件的液態(tài)收縮、凝固收縮和型腔擴大量之和；3冒口和鑄件需要補縮局部之間在整個補縮過程中應(yīng)存在通道；4冒口體內(nèi)要有足夠的補縮壓力，使補縮金屬液能夠定向流動到補縮對象區(qū)域，以克服流動阻力，保證鑄件在凝固過程中一直處于正壓狀態(tài)，即補縮過程終止時，冒口中還有一定高度的剩余金屬液壓頭；5冒口和鑄件連接形成的接觸熱節(jié)應(yīng)不大于鑄件的幾何熱節(jié)，防止冒口設(shè)置而大大延長鑄件的凝固時間。冒口的形

31、狀有圓柱形、球頂圓柱形、方形、腰形、球形等多種。根據(jù)鑄件情況靈活選取。冒口是一個儲存金屬液的空腔。其主要作用是在鑄件成型過程中提供由于體積變化而需要補償?shù)慕饘僖?，以防止在鑄件中出現(xiàn)收縮類型的缺陷，這些需要補償?shù)捏w積變化可能有：鑄型的脹大；金屬的液態(tài)收縮；金屬的凝固收縮。補償這些體積變化所需要的金屬量隨著鑄型和金屬的種類不同而異。此外，冒口還有排氣及聚集浮渣和非金屬夾雜物的作用。鑄件制成后，冒口局部將從鑄件上除去。因此，在保證鑄件質(zhì)量的情況下，冒口應(yīng)盡可能的小些，以節(jié)約金屬，提高鑄件的工藝出品。適合的冒口設(shè)計可以有效地防止或減少鑄件的收縮缺陷。收縮缺陷與合金的凝固特性有關(guān)，也與冒口自身設(shè)計有關(guān)。

32、寬凝固范圍的合金與逐層凝固的合金相比擬，對冒口所產(chǎn)生的溫度梯度更敏感，較大的冒口會在冒口的附近區(qū)域造成不利的溫度梯度，使得臨近冒口的區(qū)域內(nèi)疏松增加。因此，對于按模糊狀機理凝固的寬結(jié)晶范圍的合金，應(yīng)采用盡可能小的冒口，以便防止宏觀疏松。這樣做也將使顯微縮松減至最小限度。如果采用一個較小的絕熱冒口，它所產(chǎn)生的溫度梯度將更有利于得到較高質(zhì)量的鑄件。選擇冒口位置的原那么：1方向性凝固：要使凝固進行的方向朝向冒口，而且通常是將冒口設(shè)置在最后凝固的壁厚處。要注意澆注系統(tǒng)對鑄型溫度場的影響。也要注意澆注系統(tǒng)和冒口的關(guān)系，應(yīng)將最后的高溫金屬液留在冒口內(nèi)。對壁厚均勻而較長的鑄件，可在遠離冒口的一端設(shè)置冷鐵。如果

33、厚大局部在下部，可應(yīng)用冷鐵或開設(shè)側(cè)冒口。2冒口盡量設(shè)在鑄件較高、最厚的部位。對低處的熱節(jié)測設(shè)補貼和使用冷鐵造成補縮的有利條件。如果為了補縮某局部熱節(jié)處而又不可能將冒口置于鑄件頂面時，那么冒口的高度應(yīng)大于熱節(jié)的高度。3冒口不應(yīng)設(shè)在鑄件重要的、受力大的部位，以防組織粗大降低強度。4冒口的位置不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)注意減輕對鑄件的收縮阻礙，以免引起裂紋。5盡可能地將冒口設(shè)置在方便和容易去除冒口殘根的地方，或鑄件的加工面上，以節(jié)約鑄件的精整工時，降低本錢。6分析鑄件的補縮通道與非補縮通道。補縮通道是指鑄件的某個區(qū)域，由于它的凝固比相鄰區(qū)域遲一些，即它的相對凝固速度值小一些或者模數(shù)值M大一些，因而鋼

34、水就可以通過它向鄰近的區(qū)域補縮。這種補縮通道假設(shè)不與冒口相連接就起不了什么作用，而且它本身就將是個縮孔區(qū)，如熱節(jié)點、均勻截面等。由于冒口的補縮范圍有限，因此，在同一個補縮通道上可能需要設(shè)置幾個冒口。同一補縮通道上的冒口數(shù)，由冒口的補縮范圍確定。7冒口的補縮范圍。致密的冒口區(qū)與致密的末端區(qū)之和，稱之為冒口的補縮距離，加冒口根部的尺寸，稱為冒口的補縮范圍。8利用外冷鐵控制或延長冒口補縮范圍。合理地使用外冷鐵可以到達充分發(fā)揮冒口的補縮所用，縮減冒口尺寸或數(shù)量的目的。本鑄件的冒口如下列圖所示： 圖4：冒口示意圖 圖5：冒口示意圖 圖6：冒口示意圖以上三幅圖中：第一幅圖的冒口為：8501160高2個 冒

35、口為對稱分布第二幅圖的冒口為：550寬800長750高2個 冒口為對稱分布第三幅圖的冒口為：500到分型面高1個冒口的補縮效率。為了保證有足夠的補縮金屬液量，必須依據(jù)冒口補縮區(qū)域內(nèi)的鑄件體積決定冒口的最小體積。由冒口的補縮關(guān)系，可得VRVRE=VR+VC 式中 VR冒口的初始體積； VRE凝固結(jié)束后的冒口的剩余體積；VC冒口補縮區(qū)域內(nèi)的原型腔體積加澆鑄后型腔擴大的體積；金屬液的體收縮率%，一般取=4.5% 7.0%。的設(shè)計：冷鐵的作用： 建立人為的末端區(qū)； 消除裂紋、縮孔和縮松。本設(shè)計采用經(jīng)驗法設(shè)計冷鐵的數(shù)量，體積與位置。冷鐵的分布如下列圖所示：圖7：汽缸上外表冷鐵分布示意圖圖8：汽缸側(cè)面冷鐵

36、分布示意圖圖9：汽缸內(nèi)部冷鐵分布示意圖本設(shè)計的冷鐵位置如上圖所示。冷鐵的大小那么都是100mm100mm的圓柱形冷鐵。補貼的設(shè)計：對于致密度要求高的鑄件，當冒口在垂直方向的補縮距離達不到時，應(yīng)在冒口之下設(shè)置補貼造成向冒口方向的順序凝固，以增加冒口的補縮距離。當冒口不便設(shè)置在鑄件熱節(jié)正上方時，設(shè)置補貼還可以防止冒口冷卻過快造成的補縮通道堵塞，強化順序凝固。下列圖為補貼的示意圖：圖10：冒口之下補貼示意圖圖11：補貼示意圖2.6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)式砂型中引導(dǎo)液態(tài)金屬進入型腔的通道。成功的澆注工藝取決于金屬本身的性質(zhì)、鑄型的性質(zhì)和澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。合理的澆注系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)條

37、件、合金種類，選擇澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型、確定引入位置、計算截面尺寸等。 澆注系統(tǒng)包括：澆口杯：承接澆包倒出來的金屬液，也稱外澆口。直澆口：連接外澆口和橫澆口，將金屬液由鑄型外面引入鑄 型內(nèi)部。 橫澆口：連接直澆口，分配由直澆口來的金屬液流。內(nèi)澆口：連接橫澆口，向鑄型型腔灌輸金屬液。：控制金屬液充填鑄型的速度及充滿鑄型所需要的時間；使金屬液平穩(wěn)地進入鑄型，防止紊流和對鑄型的沖刷；阻止熔渣和其他夾雜物進入型腔；澆注時不卷入氣體，并盡可能使鑄件冷卻時符合順序凝固的原那么。內(nèi)澆口的總面積、橫澆口的總截面積和直澆口的總截面積是澆注系統(tǒng)的重要參數(shù)。根據(jù)內(nèi)澆口、橫澆口、直澆口的各自總截面積的比例不同，澆注系統(tǒng)分

38、為開放式和封閉式兩種。這里所說的截面積都是指與液流方向垂直的最小截面積。當內(nèi)澆口的總截面積最小時，澆注開始后整個澆注系統(tǒng)很快就充滿了金屬液，有利于阻止熔渣及夾雜物進入型腔，這種澆注系統(tǒng)通稱為封閉式澆注系統(tǒng)，一般都優(yōu)先采用。當橫澆口或直澆口的總截面積小于內(nèi)澆口的總截面積時，澆注過程中金屬液不會完全充滿澆注系統(tǒng)，這種澆注系統(tǒng)通常稱為開放式澆注系統(tǒng)，僅在特殊工藝中采用。澆口杯的作用是：將澆包傾注的液態(tài)金屬導(dǎo)入直澆口。小型鑄件的澆口杯大都為漏斗形，上口的直徑應(yīng)是直澆口的2倍以上，而且一般都在造型時直接在鑄型上做出。中型以上的鑄件，澆口杯常為盆形，一般都單獨做出后置于鑄型上面。質(zhì)量要求高的鑄件還要在澆口

39、杯中設(shè)置特殊的集渣裝置。：應(yīng)在一定的澆注時間內(nèi)，保證充滿鑄型。保證鑄件輪廓清晰，防止出現(xiàn)澆缺乏缺陷。應(yīng)能控制液體金屬流入型腔的速度和方向，盡可能使金屬液平穩(wěn)流入型腔，防止產(chǎn)生沖擊、飛濺和漩渦等不良現(xiàn)象，以免鑄件產(chǎn)生氧化夾渣、氣孔和砂眼等缺陷。應(yīng)能吧混入金屬液中的熔渣和氣體擋在澆注系統(tǒng)里，防止產(chǎn)生夾渣和氣孔缺陷。應(yīng)能控制鑄件凝固時的溫度分布，減少或消除鑄件產(chǎn)生縮松、縮孔、裂紋和變形等缺陷。澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，簡化造型、減少清理工作量和液體金屬的消耗。：1引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)的充型，防止卷氣、夾雜；2充型過程中流動的方向和速度可以控制，保證鑄件輪廓清晰、完整；3在適宜的時間內(nèi)充滿型腔，防止形成

40、夾砂、冷隔、皺皮等缺陷；4調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強化鑄件補縮、減少鑄造應(yīng)力、防止鑄件出現(xiàn)變形、裂紋等缺陷；5具有擋渣、溢渣能力；6澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡單、可靠，減少金屬液的消耗，便于清理。以澆注位置為準，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件底部的稱為底注式澆注系統(tǒng)。這種澆注系統(tǒng)的優(yōu)點是：1合金液從小部充填型腔，流動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生沖擊、飛濺、氧化和卷入氣體，便于排除型腔中的氣體。2無論澆道比多么大，橫澆道根本工作在充滿狀態(tài)，有利于擋渣。這種澆注系統(tǒng)的缺點是：a充型后鑄件的溫度分布不利于自下而上的順序凝固，削弱了頂部冒口的補縮作用。b鑄件底部尤其是內(nèi)澆道附近容易過熱，使鑄件產(chǎn)生縮松、縮孔、經(jīng)歷粗大等缺陷。c充型能力

41、差，對大型薄壁件容易產(chǎn)生冷隔和澆缺乏的缺陷。d造型工藝復(fù)雜，金屬消耗量大。底注式澆注系統(tǒng)的這些缺點，通過有關(guān)工藝措施可以解決，采用快澆和分散的多內(nèi)澆道，底部使用冷鐵，用高溫金屬補澆冒口等措施。由于殼體鑄件屬于中型件，不影響充型。本鑄件就設(shè)計為底注式澆注系統(tǒng)，上面有兩個澆口，通到砂型的底部后有六個水口即底部的內(nèi)澆口進行澆注。澆注系統(tǒng)的示意圖如下：圖12：澆口的位置根據(jù)澆注系統(tǒng)個單元截面的比例關(guān)系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等四種類型；根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的相對位置，分為頂注式、中注式、底注式和階梯注入式等。開放式澆注系統(tǒng)截面比例關(guān)系A(chǔ)直上A直下A橫A內(nèi)。阻流截面在直澆道口上。當各單

42、元開放比例較大時，金屬液不易充滿澆注系統(tǒng)，呈無壓流動狀態(tài)。充型平穩(wěn)，對型腔沖刷力小，但擋渣能力較差。一般地說，金屬液消耗多，不利于清理，常用于非鐵合金，球墨鑄鐵及鑄鋼等易氧化金屬鑄件。頂注式澆注系統(tǒng)特點是內(nèi)澆口設(shè)在鑄型的頂部，有利于鑄件的順序凝固，但澆注過程不平穩(wěn)，易沖壞鑄型并使鋼水氧化，卷入氣體。底注式澆注系統(tǒng)特點是內(nèi)澆口設(shè)在鑄型的底部。澆注過程平穩(wěn)，但不利于鑄件的順序凝固和補縮。如果澆注速度慢那么鋼水外表形成氧化膜降低鑄件的外表質(zhì)量。階梯式，特點金屬液進入型腔是分層自下而上進行的，直澆道不能封閉，內(nèi)澆道分散分層注入，金屬液沖擊力小，充型平穩(wěn)。高溫金屬液在型腔的上部，有利于補縮、排氣，兼有頂

43、注和底注的優(yōu)點。適用于要求高難度大的鑄件。3鑄造工藝設(shè)備設(shè)計3.1模樣由于是單件生產(chǎn)，所以選用木質(zhì)模樣。3.2砂箱3砂箱材料ZG35。熱處理要求：退火處理。3在保證砂箱箱壁、箱帶和模樣間吃砂量的前提下，結(jié)合實際情況，確定砂箱尺寸。上箱尺寸：2516mm2454mm1217mm；下箱尺寸：2516mm2454mm400mm。上砂箱形狀見圖13。圖13： 上砂箱形狀3 砂箱外壁設(shè)置加強筋增加砂箱的強度和剛度；內(nèi)部設(shè)置箱帶保證鑄型在翻轉(zhuǎn)、合型、澆注過程中完整而不掉砂和塌箱。3.3定位方式上下砂箱的固定用定位銷定位。4鑄鋼件缺陷的分析與防止鑄鋼生產(chǎn)和其他鑄造合金一樣，生產(chǎn)過程中由于工藝不當，操作失誤，

44、鋼液質(zhì)量不佳等原因都會造成缺陷。本鑄件外形為半圓環(huán)形，如圖14：圖14： 鑄件實體形狀在發(fā)電機蓋生產(chǎn)中可能引起的變形、冷裂、縮松、縮孔等缺陷。冷裂是鑄件凝固后冷卻到彈性狀態(tài)時，因局部鑄造應(yīng)力大于合金極限強度而引起的開裂。引起冷裂的原因可能是鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不當，壁厚懸殊等，防止熱裂的原因合理設(shè)計鑄件的結(jié)構(gòu)，對鑄件的壁厚盡量力求均勻，連接處用圓角過渡。鑄鋼件在凝固過程中，由于發(fā)生液態(tài)收縮和固態(tài)收縮固在最后凝固部位出現(xiàn)孔洞。這種孔洞稱為縮孔，縮孔內(nèi)部外表可觀察到枝晶狀晶體，在晶體之間往往存在低熔點的物質(zhì)，如硫化鐵等。產(chǎn)生縮孔的原因在于：金屬的液態(tài)收縮的值和凝固收縮值的總和大于同一時間內(nèi)固態(tài)收縮的值。金

45、屬的液態(tài)收縮系數(shù)要比固態(tài)收縮系數(shù)大得多。所以在液態(tài)收縮和凝固收縮的作用下，鑄件內(nèi)部于金屬凝固時期發(fā)生的金屬體積減小，將比同一時期于金屬固體收縮的作用下，鑄件外表尺寸的減少得很多。所以本鑄件在生產(chǎn)時應(yīng)采用冒口加冷鐵來預(yù)防縮孔，冒口的作用是使縮孔移至冒口處，鑄件本身就不存在縮孔。內(nèi)冷鐵的作用：一是填充一局部縮孔體積，二是加快鋼液在鑄件熱節(jié)部位的冷卻。外冷鐵的使用是與冒口結(jié)合，使鑄件實現(xiàn)順序凝固，確保說開移至冒口內(nèi)。為了提高冒口的說所效果，可采用保溫冒口和發(fā)熱冒口，以延長冒口的凝固時間。5.鑄件鑄造過程的溫度模擬比擬1鑄件在澆注完成后冷卻過程第一階段的溫度如圖15：圖15： 冷卻過程第一階段鑄件整體

46、溫度大體一致，且底部溫度較低。2鑄件在澆注完成后冷卻過程第二階段的溫度如圖16：圖16：冷卻過程第二階段由圖可看出鑄件內(nèi)部溫度變化明顯，底部因由冷鐵所以最先冷卻，而兩端緊接底部冷卻，冒口最上端靠近外界，所以也冷卻較快。3鑄件在澆注完成后冷卻過程第三階段的溫度如圖17：圖17：冷卻過程第三階段最后，鑄件已結(jié)束冷卻。剩余冒口中局部的剩余熱量，進行最后的冷卻，這說明本次鑄件的冷卻成功，殘渣、氣泡等都聚集在冒口，提高鑄件的質(zhì)量，且有利于切割冒口。結(jié)論通過以上分析，歸納以下幾點：造型造芯是鑄件形成過程中的關(guān)鍵工序之一，它對鑄件質(zhì)量、鑄造本錢、生產(chǎn)效率、勞動強度和環(huán)境污染等各方米昂都有十分重要的影響。粘土砂濕砂造型工藝：多年的生產(chǎn)實踐說明，具有本錢低、污染小、效率高、質(zhì)量好等優(yōu)點的射壓、氣沖造型和靜壓造型等高度機械化、自動化、高密度濕型造型工藝，將成為我國今后中、小型鑄件生產(chǎn)的重要開展趨勢。水玻璃砂造型造芯工藝：研究水玻璃的凈化以提高其粘結(jié)性能，開發(fā)新型水玻璃砂舊砂再生回用工藝及設(shè)備，進一步推廣酯硬化水玻璃砂在中、大型鑄鋼件上的應(yīng)用。鑄鐵件的本錢低、工藝性好、重熔再生節(jié)省資源和能源，所以這種材料的應(yīng)用和開展持久不衰