砂型鑄造課程設(shè)計(jì)

1、砂型鑄造課程設(shè)計(jì)1前言1.1鑄造工藝設(shè)計(jì)的概念鑄鐵件廣泛的應(yīng)用在裝備制造業(yè)，冶金，建筑，農(nóng)機(jī)，給排水以及國防工業(yè)各部門，如在機(jī)械制造業(yè)中，鑄鐵件所占比重約為機(jī)械重量的40%至80%。生產(chǎn)的鑄件是多種多樣的，質(zhì)量有大有小，厚度可以薄到2mm，也可以達(dá)到500mm，可以是各種形狀。那么什么是鑄造呢？鑄造工藝設(shè)計(jì)又是怎么設(shè)計(jì)的呢？現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求金屬鑄件具有高的力學(xué)性能、尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐熱、耐蝕、耐磨等，同時還要求生產(chǎn)周期短，成本低。因此，鑄件在生產(chǎn)之前，首先應(yīng)進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，使鑄件的整個工藝過程都能實(shí)現(xiàn)科學(xué)操作，才能有效地控制鑄件的形成過程，達(dá)到優(yōu)質(zhì)

2、高產(chǎn)的效果。鑄造工藝設(shè)計(jì)就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等技術(shù)文件的過程。鑄造工藝設(shè)計(jì)的有關(guān)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理和鑄件驗(yàn)收的依據(jù)，并用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)操作。鑄件的生產(chǎn)過程，也就是從零件圖開始，一直到鑄件成品檢驗(yàn)合格入庫為止，要經(jīng)過很多道工序。例如涉及到合金熔煉、造型、制芯材料的配制，工藝裝備的準(zhǔn)備，鑄型的制造、合箱、澆注、落砂和清理等多方面工作。人們把一個鑄件的生產(chǎn)過程稱為鑄造生產(chǎn)工藝過程。對于一個鑄件，編制出鑄造生產(chǎn)過程的技術(shù)文件就是鑄造工藝設(shè)計(jì)。這些技術(shù)文件必須結(jié)合工廠的具體條件，是在總結(jié)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以圖形

3、、文字和表格的形式對鑄件的工藝生產(chǎn)過程加以科學(xué)的規(guī)定1。它是生產(chǎn)的直接指導(dǎo)性文件，也是技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)管理、制定進(jìn)度計(jì)劃的依據(jù)。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)在進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)者應(yīng)掌握生產(chǎn)任務(wù)和要求，熟悉工廠和車間的生產(chǎn)條件，這些是鑄造工藝設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。此外，要求設(shè)計(jì)者有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并應(yīng)對鑄造先進(jìn)技術(shù)有所了解，具有經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和發(fā)展觀點(diǎn)。生產(chǎn)任務(wù)1）鑄造零件圖樣。提供的圖樣必須清晰無誤，有完整的尺寸和各種標(biāo)記。設(shè)計(jì)者應(yīng)仔細(xì)審查圖樣。注意零件的結(jié)構(gòu)是否符合鑄造工藝性，若認(rèn)為有必要修改圖樣時，需與原設(shè)計(jì)單位或訂貨單位共同研究，取得一致意見后以修改后的圖樣作為設(shè)計(jì)依據(jù)。2）零件的技術(shù)要求。金屬材質(zhì)

4、牌號、金相組織、力學(xué)性能要求、鑄件尺寸及重量公差及其他特殊性能要求，如是否經(jīng)水壓、氣壓試驗(yàn)、零件在機(jī)器上的工作條件等。在鑄造工藝設(shè)計(jì)時應(yīng)注意滿足這些要求。3）產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)期限。產(chǎn)品數(shù)量是指批量大小。生產(chǎn)期限是指交貨日期的長短。對于批量大的產(chǎn)品，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)技術(shù)。對于應(yīng)急的單件產(chǎn)品，則應(yīng)考慮使工藝裝備盡可能簡單，以便縮短生產(chǎn)周期，并獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。1.2.2生產(chǎn)條件1）設(shè)備能力。包括起重運(yùn)輸機(jī)的噸位和最大起重高度、熔爐的形式、噸位和生產(chǎn)率、造型和制芯機(jī)種類、機(jī)械化程度、烘干爐和熱處理爐的能力、地坑尺寸、廠房高度和大門尺寸等。2）車間原材料的應(yīng)用情況和供應(yīng)情況。3）工人技術(shù)水平和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)

5、。4）模具等工藝裝備制造車間的加工能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。1.2.3考慮經(jīng)濟(jì)性對各種原材料、爐料等的價格、每噸金屬液的成本、各級工種工時費(fèi)用、設(shè)備每小時費(fèi)用等，都應(yīng)有所了解，以便考核該項(xiàng)工藝的經(jīng)濟(jì)性。鑄造工藝及工裝設(shè)計(jì)內(nèi)容由于每個鑄件的生產(chǎn)任務(wù)和要求不同，生產(chǎn)條件不同，因此，鑄造工藝及工裝設(shè)計(jì)的內(nèi)容也不同。一般情況下，鑄造工藝設(shè)計(jì)包括以下幾種技術(shù)文件：鑄造工藝圖，鑄造工藝卡，鑄型裝配圖，鑄件圖，模樣圖，芯盒圖，砂箱圖，模板圖。1.4鑄造工藝及工裝設(shè)計(jì)的過程（1）對零件圖紙進(jìn)行審查和進(jìn)行鑄造工藝性分析（2）選擇鑄造方法，確定鑄造工藝方法（3）繪制鑄造工藝圖（4）繪制鑄件圖（5）繪制鑄型裝配圖（6）繪制各

6、種鑄造工藝裝配圖紙各種工裝圖要以鑄造工藝圖為主要設(shè)計(jì)依據(jù)。在大量生產(chǎn)中，一般都有試生產(chǎn)階段。在這個階段中，我們可以用木模或是木芯盒進(jìn)行反復(fù)調(diào)試和修改，直到符合要求，在此基礎(chǔ)上，我們才可以得到我們需要的鑄件。2鑄造工藝方案的確定鑄造工藝方案概括地說明了鑄件生產(chǎn)的基本過程和方法。它包括了造型和造芯的方法、鑄型類型、澆注位置和分型面等的方案確定。確定合理而先進(jìn)的鑄造工藝方案，對獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，簡化工藝過程，提高生產(chǎn)率，改善勞動條件，以及降低生產(chǎn)成本等起著決定性的作用。2.1零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性生產(chǎn)鑄件不僅需要采用先進(jìn)的合理的鑄造工藝和設(shè)備，而且還要使零件的結(jié)構(gòu)本身符合鑄造生產(chǎn)的要求。每一種鑄造合金的鑄

7、件，都有其合適的壁厚范圍，如果選擇適當(dāng)，既能保證鑄件的機(jī)械性能要求，又方便鑄造生產(chǎn)。參照【1】中表1-3鑄件尺寸在200*200500*500范圍時灰鑄鐵最小允許壁厚為610mm，本設(shè)計(jì)鑄件最小壁厚為6mm,平均壁厚為7mm,符合設(shè)計(jì)要求。參照【1】中表1-5,表1-6知本次設(shè)計(jì)鑄件滿足鑄件壁的連接和圓角要求。結(jié)合圖紙，零件是變速箱蓋，整體基本上對稱，用砂型進(jìn)行鑄造，可以保證圓筒、肋、底座整體外輪廓相似成型。綜合分析知本鑄件可以使用砂型鑄造工藝進(jìn)行鑄造生產(chǎn)。2.2澆注位置和分型面的確定澆注位置是指澆注時，鑄件所處的位置。分型面是指兩半個鑄型相互接觸的表面。一般先從保證鑄件的質(zhì)量出發(fā)來確定澆注位

8、置，然后從工藝操作方便出發(fā)確定分型面。一些質(zhì)量要求不高或者外形復(fù)雜，生產(chǎn)批量又不大，為了簡化工藝操作，也可以優(yōu)先考慮分型面。鑄件澆注位置的確定原則鑄件澆注位置要符合鑄件的凝固方式，保證鑄型的充填，注意以下幾個原則：1）般情況下鑄件澆注位置的上面比下面缺陷多，所以應(yīng)將鑄件的重要加工面或者主要受力使用面等要求較高的部位放在下面，若有困難則可放在側(cè)面或斜面。2）澆注位置的選擇應(yīng)有利于鑄型的充填和型腔中氣體的排除，所以，薄壁鑄件應(yīng)將大的平面放在下面或者側(cè)立、傾斜，以防出現(xiàn)澆不足和冷隔等缺陷。3）當(dāng)鑄件壁厚不均，需要補(bǔ)縮時，應(yīng)從順序凝固的原則出發(fā)，將厚大部分放在上面或者側(cè)面，以便于安放冒口和冷鐵。對于收

9、縮較小的灰鑄鐵件，當(dāng)壁厚差別不大時，也可以將厚部分放在下面靠自身上部的鐵水補(bǔ)縮而不用冒口。4）確定澆注位置時應(yīng)盡量減少砂芯的數(shù)量,同時有利于砂芯的定位、穩(wěn)定、排氣和檢驗(yàn)方便。因此,較大的砂芯應(yīng)盡可能使芯頭朝下,盡可能避免砂芯吊在上箱或僅靠芯撐來固定5?？刹捎枚鄠€鑄件共用一個砂芯。根據(jù)以上的澆注位置的選擇原則，本鑄件的澆注位置選在鑄件的側(cè)面，如工藝圖所表示的位置。2.2.2分型面的確定原則分型面確立的基本原則是：1）為了起模方便,分型面一般選在鑄件的最大截面處,但是注意不要使模樣在一箱內(nèi)過高。2）盡量將鑄件的重要加工面或大部分加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一個砂箱內(nèi),而且盡可能放在下箱。以保證鑄件尺寸

10、的精確,減少鑄件的飛邊毛刺。3）為了簡化操作過程，保證鑄件尺寸精度應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目，減少活塊的數(shù)目。4）為了便于生產(chǎn),減少制造工藝裝備的費(fèi)用,分型面應(yīng)盡量采用平直面。5）分型面的選擇應(yīng)盡量減少砂芯的數(shù)目。6）分型面的確定盡可能考慮到內(nèi)澆口的引入位置，并使合箱后與澆注位置一致，以避免盒箱后再翻動鑄型。綜合上述,在本次設(shè)計(jì)中,鑄件是對稱的結(jié)構(gòu),但是在對稱的部分有加強(qiáng)筋如果以此來分型的話,不方便取模,故考慮到分型面選在最大截面處,將之間整體放在下箱。如工藝圖所示。砂箱中鑄件數(shù)目的確定當(dāng)鑄件的造型方法、澆注位置和分型面確定后,應(yīng)當(dāng)初步確定一箱中放幾個鑄件,作為進(jìn)行澆冒口設(shè)計(jì)的依據(jù)。一箱中的鑄件數(shù)

11、目,應(yīng)該是在保證鑄件質(zhì)量的前提下越多越好。本鑄件高約137mm,長約212mm,寬約201mm,重約4.5Kg。鑄件的最小吃砂量a=30mm,b=50mm,c=60mm。這里選用一箱一件，根據(jù)本鑄件分型面的確定,我們可以先確定下箱的尺寸。通過查表可以知道模型的最小吃砂量,根據(jù)最小吃砂量,可以先確定下箱的尺寸。由表格我們可以查出最小的吃砂量，在根據(jù)表格我們可以選擇標(biāo)準(zhǔn)的砂箱。我們可以選用頂箱起模的震實(shí)式造型機(jī)Z146，砂箱最大內(nèi)尺寸（長x寬x高）為350mmx300mmx200mm。根據(jù)本鑄件的大概尺寸，在本次設(shè)計(jì)中采用一箱一件。因?yàn)殍T件整個都埋在下箱，所以上砂箱的高度我們還要考慮到澆注系統(tǒng)才可

12、以確定。工藝參數(shù)的選擇鑄件的工藝設(shè)計(jì),除了根據(jù)鑄件的特點(diǎn)和具體的生產(chǎn)條件正確地選擇鑄造方法和確定鑄造工藝方案以外,還應(yīng)該正確地選擇合適的工藝參數(shù)。例如：由于鑄件澆注后要收縮,因此在做模樣和芯盒時必須在尺寸上放出收縮率；鑄件有的表面需要機(jī)械加工,在模樣和芯盒上要考慮鑄件的機(jī)械加工余量；為了便于起模和取芯,模樣和芯盒上應(yīng)有拔模斜度；以及最小鑄出孔的尺寸等。這些在進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)時需要確定的工藝數(shù)據(jù)叫鑄造工藝參數(shù)。2.3.4最小鑄出孔2.3.1鑄造收縮率的確定鑄件在冷卻和凝固過程中，體積一般都要收縮。金屬在液態(tài)和凝固過程中的收縮量以體積的改變量表示，稱為體收縮。在固態(tài)下的收縮量常用長度表示，稱為線收

13、縮。由于鑄件的固態(tài)收縮（線收縮）將使鑄件各部分的尺寸小于模樣原來的尺寸，因此，為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖示尺寸一致，則需要在模樣或者芯盒上加上其收縮的尺寸。增加的這部分尺寸為鑄件的收縮量，一般用鑄造收縮率表示，可以用下式列出：鑄造收縮率k=（L模樣一L鑄件）/L鑄件x100%式中：L模樣一一模樣尺寸；L鑄件一一鑄件尺寸鑄造收縮率主要和鑄造合金的種類及成分有關(guān)，同時還取決于鑄件在收縮時受到阻礙的大小等因素。在決定鑄件的收縮率時，應(yīng)該充分考慮到各種因素的影響，力求比較正確的確定鑄造收縮率的大小。通過查得，在本次設(shè)計(jì)中材料為灰鑄鐵，其采用的鑄造收縮率選為1。2.3.2機(jī)械加工余量的確定機(jī)械加工余

14、量是指在鑄件加工表面上留下的、準(zhǔn)備用機(jī)械加工方法切去的金屬層的厚度，目的是獲得精確的尺寸和光潔的表面，以符合設(shè)計(jì)的要求。鑄件加工余量的大小，要根據(jù)鑄件的合金種類，生產(chǎn)方法，尺寸大小和復(fù)雜程度，以及加工面的要求和所處的澆注位置等因素來確定。鑄件加工面在澆注時的位置，一般上面比下面和側(cè)面的加工余量要大些，鑄面內(nèi)表面則要比鑄件外表面的加工余量大些。該零件采用的材料是灰鑄鐵，選用時應(yīng)考慮各廠的實(shí)際生產(chǎn)情況，對于機(jī)械化的大量生產(chǎn)，其加工余量可比表中數(shù)值小些，對于批量生產(chǎn)的重型機(jī)械鑄件，則加工余量應(yīng)比表中的數(shù)值大些，經(jīng)分析綜合選用以下數(shù)值作為本設(shè)計(jì)的的機(jī)械加工余量。頂面7.0mm，側(cè)面4.0mm，底為了在

15、造型和制芯時便于起模而不致?lián)p壞砂型和砂芯，應(yīng)該在模樣或芯盒的出模方向帶有一定的斜度。如果零件本身沒有設(shè)計(jì)出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)斜度時，就要在鑄型工藝設(shè)計(jì)時給出拔模斜度。拔模斜度的大小應(yīng)根據(jù)模樣的高度，模樣的尺寸和表面光潔度以及造型方法來確定，見表1-2表4-2拔模斜度最小鑄出孔的尺寸和鑄件的生產(chǎn)批量、合金種類、鑄件大小、孔處鑄件壁厚、孔的長度以及孔的直徑有關(guān)。1加工圓孔（結(jié)合參考書【1】中表3-24最小鑄出孔為1215mm）灰鑄鐵鑄件的最小鑄出孔（mm）鑄件昌度200應(yīng)鑄最小孔忌30$513另疔規(guī)進(jìn)2.不加工孔般情況下應(yīng)盡量鑄出。若孔徑30毫米（小批生產(chǎn)）或15毫米（大量生產(chǎn)），或孔的長度和孔的直徑之比

16、大于4時，則不便鑄出。3參照以上標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)中前后的兩個通孔、底板上的圓孔和所有螺栓連接孔不用鑄出，待鑄造完成后再由機(jī)械加工鉆孔。在工藝圖上有說明。2.4砂芯設(shè)計(jì)砂芯設(shè)計(jì)是鑄造工藝設(shè)計(jì)過程中的個重要環(huán)節(jié)，砂芯主要用于形成鑄件的內(nèi)腔和孔。它對鑄件的質(zhì)量，鑄造工藝過程以及鑄造工藝裝備都有直接的影響。2.4.1砂芯數(shù)量的確定個鑄件所需要的砂芯數(shù)量，主要取決于鑄件的結(jié)構(gòu)和鑄造工藝方案。由于制造砂芯時材料要求高，工藝裝備比較復(fù)雜，因此，應(yīng)該盡可能的少用砂芯。根據(jù)后懸架鑄模的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度決定使用2個砂芯。芯頭的設(shè)計(jì)芯頭是砂芯的重要組成部分，其作用一般為定位、支撐和排氣。定位主要是通過芯頭與芯座的配合，便

17、于將砂芯準(zhǔn)確的安放在砂型中；支撐主要是砂芯通過芯頭支撐在鑄型中，保證砂芯在它本身的重力和金屬液的浮力作用下位置不變；排氣主要是在澆注凝固過程中，保證砂芯中產(chǎn)生的大量氣體能夠及時的從芯頭排出鑄型。個砂芯的芯頭能否滿足砂芯對于定位、支撐和排氣這三方面的要求，主要是由芯頭的形式、個數(shù)、形狀和尺寸決定的。在滿足砂芯支撐穩(wěn)固、定位準(zhǔn)確和排氣通暢的情況下，芯頭的數(shù)量越少越好。芯頭的形式根據(jù)芯頭在砂型中的位置，可分為垂直芯頭和水平芯頭?？紤]到后懸架的內(nèi)腔和外型較復(fù)雜，故將砂芯設(shè)計(jì)為兩個，砂芯#和2#配合在一起，砂芯2#為內(nèi)側(cè)的大砂芯。砂芯1#為垂直芯頭。芯頭尺寸的確定芯頭橫截面的尺寸，般決定于鑄件相應(yīng)部位孔

18、眼的尺寸，為了便于下芯合箱，芯頭應(yīng)有定的斜度，芯頭和芯座之間應(yīng)留定的間隙。經(jīng)查表得芯頭的斜度分別為5。、10,芯頭與芯座的間隙為1mm。由于本次設(shè)計(jì)過程中砂芯1#和2#芯頭的尺寸較小，作用在芯頭上的重力和浮力不大，因此不必驗(yàn)算芯頭的尺寸。壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽尺寸的確定在大量的生產(chǎn)中，為了加速下芯合箱及保證鑄件質(zhì)量，在芯頭的模樣上常常做出壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽。壓環(huán)用來阻止金屬液鉆進(jìn)砂芯的通氣道；防壓環(huán)用來防止芯頭壓壞芯座的邊緣后，散砂落入型腔；集砂槽用于存放散落的砂粒。2.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.3.1鑄造收縮率的確定澆注系統(tǒng)(gatingsystem,runningsystem)是鑄型中液態(tài)金屬流

19、入型腔的通道之總稱。鑄鐵件澆注系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖所示，它由澆口杯(外澆口)、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等部分組成。生產(chǎn)中常常因澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)安排不合理，造成砂眼、夾砂、氣孔、粘砂、縮孔、縮松、澆不足、變形、裂紋、偏析等缺陷。此外，澆注系統(tǒng)的好壞還影響造型和清理工作的繁簡，砂型的體積大小和型砂的耗用運(yùn)輸量，非生產(chǎn)性消耗的液態(tài)合金用量等等。所以，澆注系統(tǒng)與獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，提高生產(chǎn)效率和降低鑄件成本的關(guān)系是密不可分的。圖4-1典型澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(a)封閉式；(b)開故式2.5.1澆注系統(tǒng)類型及選擇一2-5-1-1澆注系統(tǒng)的各組成部分門二二澆口杯rj結(jié)構(gòu)簡單制作方便，容積小消穗的金屬液能力小方便起橈

20、，金屬液能較快充滿在直澆道中呈正壓狀態(tài)流動,感少吸氣和卷渣廠、渣粒能在橫擁道中繹起,能夠滯酉渣粧胸內(nèi)淹道2.5.1.2澆注系統(tǒng)類型廠選擇造威的吸動區(qū)域小有肋亍橫澆道發(fā)揮撤渣易于從鑄件上去除，2.3.1鑄造收縮率的確定應(yīng)采用的考慮本鑄件采用濕型鑄造且鑄件本身較小的特點(diǎn)，以及考慮了澆注系統(tǒng)各組元的斷面比關(guān)系，內(nèi)澆道對鑄件型腔的引注高度，澆道的結(jié)構(gòu)等，選擇封閉式澆注系統(tǒng)，其斷面比例關(guān)系為F直F橫F內(nèi)。特點(diǎn)為澆注開始后，液態(tài)合金很快充滿澆注系統(tǒng);鑄件成品率高，撇渣能力較強(qiáng)，澆注初期也有一定的撇渣能力。本次設(shè)計(jì)中采用封閉式。2.5.2澆注系統(tǒng)斷面尺寸的確定2.5.2.1水力學(xué)近似計(jì)算公式：計(jì)算澆注系統(tǒng)，

21、主要是確定最小斷面積(阻流斷面)，然后按經(jīng)驗(yàn)比例確定其他組元的斷面積。封閉式澆注系統(tǒng)的最小斷面是內(nèi)澆道，以伯努利方程為基礎(chǔ)的水力學(xué)近似計(jì)算公式是：尸內(nèi)=6/(|TtO31Hp1/2)(cm2)式中：F內(nèi)一一內(nèi)澆道總斷面積(cm2);G流經(jīng)內(nèi)澆道的液態(tài)合金重量(Kg);卩一一流量總耗損系數(shù)；t澆注時間(s);Hp平均靜壓力頭(cm)。2.522流量系數(shù)卩的確定。M直的理論計(jì)算不僅繁瑣，而且難以準(zhǔn)確的計(jì)算，故多用實(shí)驗(yàn)方法或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定之，通常是查表獲得。本鑄件為濕型薄壁復(fù)雜件，砂芯多，鑄型阻力大，取戶0.35修正數(shù)值為：濕型薄壁復(fù)雜件，澆注溫度要高+0.05在鑄型上需要安放橫截面積大于內(nèi)澆道總面積

22、的通氣孔+0.05有兩個內(nèi)澆道，阻力加大,卩值取-0.05,所以戶0.402.5.2.3鑄件質(zhì)量m的計(jì)算和流經(jīng)內(nèi)澆道的液態(tài)合金重量G根據(jù)質(zhì)量計(jì)算公式：m=pv可知可先計(jì)算出鑄件的體積v,然后再乘以灰鑄鐵密度p(p=7.2*103kg/m3)鑄件可分為六部分來計(jì)算它的質(zhì)量：v底座體積v1v1=212x(72x2+20)-(34.06+92)x(95+12)x8=170236.6mm3空心圓筒體積v2v2=1/4nx(462-302)x50=47728.0mm3蓋子部分體積v3v3=(85x90-50 x60)x8=37200.0mm3薄壁的體積v4v4=v前后+v左右=(80-46/2)+(22

23、+6)xtan30o+(15-8)/sin60ox6+53.12+(15-8)x6x(95+2x6)+1/2x(125.8xsin30o)x(125.8xsin60o)+53.12+(15-8)+125.8xsin60ox86.09x2x8=262021.0mm3兩個凸臺體積v5v5=1/4nx282x(94-6-95/2)+(107-70)=47720.8mm3肋的體積v6v6=1/2x(98.57+81.25)x30 x8x3+1/2x32x60.12x8x2=64735.2+15390.7=80125.9mm3鑄件的總體積：v=v1+v2+v3+v4+v5+v6=170236.6+477

24、28.0+37200.0+262021.0+47720.8+80125.9=645032.3mm3所以鑄件的總質(zhì)量為：m=pv=645032.3x10一6x7.2=4.64kg流經(jīng)內(nèi)澆道的液態(tài)合金總重量為鑄件重加上澆冒口重量。而澆冒口質(zhì)量約占鑄件質(zhì)量的20%到30%,所以G=1.2m至1.3m,所以G=5.5kg.2.524澆注時間t.2.3.1鑄造收縮率的確定t=S=1.85，所以t=4.34s2.525確定平均壓頭Hp202ppHHc=-澆注系統(tǒng)為底注式澆注系統(tǒng)，鑄件澆注位置咼度C=137mm,C=P自由液面至內(nèi)澆道的咼度H0=200mm，故：Hp=H0C/8=18.3cm2.526驗(yàn)算型

25、腔內(nèi)鐵水液面上升速度u驗(yàn)算液面上升速度：Vs=C/t,C為鑄件澆注位置高度，C=137mm，求得Vs=31.62030滿足要求。2.5.2.7確定其他組元的橫截面積由公式F內(nèi)=G/(|Tt031舊p1/2)得內(nèi)澆道總截面積Fn=5.5/(0.40 x4.34x0.31x18.31/2)=2.4cm2由于有兩個內(nèi)澆道，故單個內(nèi)澆道最小截面積為1.2cm2。由于采用的是封閉式澆注系統(tǒng)，取截面比為：Fz:工FD:工Fn=1.2:1.4:1可知：內(nèi)澆道總截面積2.4cm2橫澆道總截面積3.4cm2直澆道截面積2.9cm2驗(yàn)算內(nèi)澆道截面積(經(jīng)驗(yàn)公式)：SFn=18模樣和模板是機(jī)器造型中使用的主要工藝裝備

26、。模樣在造型中主要形成鑄件外表面的型腔。模板是模底版、模樣和澆冒口模等的總稱。模底板用于安裝模樣、澆冒口模等，造型后形成鑄型的分型面。3.1模樣的設(shè)計(jì)模樣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：選擇模樣材料，確定模樣的尺寸和結(jié)構(gòu)，以及模樣在模底板的定位和緊固的安裝方式等。模樣材料的選擇目前制造模樣的材料有：木材、塑料、鋁合金、銅合金、鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼、菱苦土以及泡沬塑料等。金屬模樣是成批大量流水生產(chǎn)中目前采用最廣泛的一種模樣，本設(shè)計(jì)中采用的就是金屬模樣，金屬模樣一般是由鑄造毛坯或鋼材坯料經(jīng)機(jī)械加工制成，從而保證模樣表面粗糙度和尺寸精度。金屬模樣材料有很多種，比如鑄造鋁合金，鑄造黃銅，灰鑄鐵，鋼材等，但我們選擇材料

27、，不僅僅要考慮其力學(xué)性能，我們還要考慮到生產(chǎn)批量、價格等，綜合分析后，我選擇鑄造鋁合金。在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的是下模樣，采用的模樣材料鋁合金，主要優(yōu)點(diǎn)是輕便，不宜生銹，加工性好，表面光滑但是其強(qiáng)度較低，耐磨性差，硬度5060HBS。能夠滿足本鑄件的工藝裝備要求，鋁合金的規(guī)格牌號選為ZL105，其收縮率為1%9。3.1.2模樣尺寸的設(shè)計(jì)3.1.2.1模樣尺寸的確定模樣的設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造質(zhì)量，直接關(guān)系著鑄件的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，模樣的設(shè)計(jì)和選擇還直接影響著模樣制造的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，也直接影響著模樣的使用要求和壽命，因此，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量、滿足工藝要求的前提下，正確的選擇和設(shè)計(jì)模樣是很重要的。設(shè)計(jì)

28、金屬模樣的尺寸除了考慮產(chǎn)品的零件尺寸外，還要考慮零件的鑄造工藝尺寸，以及零件的鑄造收縮率。零件尺寸由產(chǎn)品零件圖上查得，零件的鑄造工藝尺寸包括各種工藝參數(shù)，芯頭尺寸，澆冒口系統(tǒng)。2.3.1鑄造收縮率的確定模樣的尺寸=鑄件尺寸X（1+K）;式中K為鑄件收縮率，查表為1%。鑄件尺寸=零件尺寸+加工余量+拔模斜度及其它加工余量。對于芯頭及冒口尺寸按原工藝圖計(jì)算。為了模樣和底板的定位和緊固，在沒有現(xiàn)成凸緣或凸耳不夠用時，在模樣內(nèi)側(cè)專門設(shè)計(jì)凸耳，并設(shè)置定位銷孔，緊固螺釘孔。尺寸如模樣模板裝配圖上所示。3.1.2.2模樣類型的選擇金屬模樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須在保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足鑄造工藝要求的前提下，使模樣由足夠的強(qiáng)

29、度和剛度，其坯料結(jié)構(gòu)必須同時滿足鑄造工藝和加工工藝多方面的要求，以便于制造和使用，以及安裝和維修。金屬模樣的結(jié)構(gòu)分為兩類，即機(jī)器造型用金屬模樣和手工造型用金屬模樣。本次設(shè)計(jì)采用機(jī)器造型用金屬模樣。模樣技術(shù)要求金屬模樣用于成批大量的生產(chǎn)時，對其表面光潔度和尺寸偏差應(yīng)嚴(yán)格控制。模樣工作表面光潔度的確定：模樣工作表面為76,模樣分型面為5,模樣定位銷孔為6。模樣裝配凸耳采取內(nèi)凸耳。3.1.3模樣的壁厚和加強(qiáng)筋在保證模樣使用要求的前提下，壁厚越小越好，以減輕重量和節(jié)省金屬。鋁合金模樣常用壁厚可參考表6-2選用。樓樣平均輪廊尺寸長度+寬度）/21000壁厚81012表6-2鋁合金模樣壁卑單?。簄un高壓

30、造型中，為了防止模樣的變形和壓壞常將選取的壁厚50%到100%增加。模樣中加強(qiáng)筋的厚度可按壁厚的80%到100%選取，加強(qiáng)筋排列要力求均勻規(guī)則，盡可能使筋條錯開以利于鑄造。筋條的高度對于高度小于的模樣，可以減小，即不與分模面取平，這樣可減少機(jī)加工工作量。對于高的模樣，也可以設(shè)計(jì)為拱形筋，但這種筋的最小高度不應(yīng)小于壁厚的倍。對高壓造型模樣加強(qiáng)筋的數(shù)量還應(yīng)比一般造型機(jī)的增多,筋的高度應(yīng)和分模面取平,以便提高模樣的剛度。3.2模底板的設(shè)計(jì)模板也稱型板,采用模板造型簡化了工序,提高了生產(chǎn)率,保證了鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量，因而，它在成批大量生產(chǎn)中被廣泛使用，即使在小批生產(chǎn)的手工造型中，為了提高鑄件質(zhì)量

31、也可應(yīng)用模板造型。3.2.1模底板材料模底板材料是根據(jù)模底板尺寸大小，使用的場合，鑄件的生產(chǎn)批量以及本廠車間的加工能力等來決定。本次設(shè)計(jì)選取材料為灰鑄鐵。對模底板材料的要求是：有足夠高的強(qiáng)度,有良好的耐磨性,抗震壓實(shí),鑄造和加工性能好。本次設(shè)計(jì)為單面鑄鐵翻蓋式模底板。3.2.2模底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模底板平面尺寸的確定模底板平面尺寸根據(jù)所選用的Z145造型機(jī)和既定的砂箱內(nèi)尺寸確定，砂箱材料是鑄鐵，尺寸為A=350,B=250,H=200,M=75。一般模底板的平面尺寸A0和B0分別等于砂箱內(nèi)廓尺寸A和B各加上分型面上砂箱兩邊緣的寬的b,其中b=30mm,A0=A+2b=350+2x30=410mm,B

32、0=B+2b=250+2x30=360mm，所以模底板的平面尺寸為410 x360mm2。3.2.2.2模底板高度模底板的高度必須根據(jù)使用情況和選用的造型機(jī)來確定，通?？勺鋈缦驴紤]。1）普通平面式模底板高度H，鑄鐵的一般控制在80150毫米，鑄鋁的控制在3090毫米之間。2）有凹面的模板（即有吊砂的模板）的高度，應(yīng)根據(jù)凹進(jìn)去的深度決定。3）當(dāng)模樣較高，要求定位導(dǎo)銷較高時名為保證定位導(dǎo)銷的穩(wěn)定性，模底板的定位銷銷耳須做成上下兩層，此時模底板的高度應(yīng)考慮加高。4）模底板下面因拔模需要，安裝有震動器或活塊板抽出機(jī)構(gòu)時，模底板高度應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。5）翻臺式造型機(jī)模底板的高度應(yīng)滿足下式HHHHHH5

33、10mm-+砂托板箱模（）（）式中H翻臺至托輥高度為800mm，H箱砂箱高度為200mm，H模模樣高度為137mm，H托托板高度為60mm，H砂砂臺高度為0。所以H板800-（200+137+60）-（510）=393398mm，取H板為100mm。322.3模底板定位銷孔中心距模底板定位銷孔中心距應(yīng)根據(jù)所配用砂箱銷套的中心距來確定，一般制造時都用同一個鉆模鉆出。當(dāng)砂箱的銷套中心距未定時，可用砂箱內(nèi)廓尺寸A和箱耳尺寸中的M來決定。模底板定位銷中心距通常用C來表示，本設(shè)計(jì)中選用直徑25的定位銷M的值取75則C=A+2M=350+2x75=500mm（M查表取得）。見表表8-1表8-190322.

34、4模底板的壁厚和加強(qiáng)筋10011252本設(shè)計(jì)中選用直徑25的定位銷I模底板的壁厚和筋厚根據(jù)模板的平均輪廓尺寸和模底板所選用的材料確定。原則是在保證模底板有足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，盡量減少壁厚。一般鑄鋁模底板壁厚在10到20mm之間，鑄鐵模底板壁厚在15到22mm之間。對高比壓造型壁厚要適當(dāng)加厚。加強(qiáng)筋是為了減輕模底板的重量和提高模板的強(qiáng)度和剛度，盡量使加強(qiáng)筋的排列規(guī)則，但同時要考慮模樣在裝配時，螺釘和定位銷不碰著加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋的間距根據(jù)模底板平面輪廓尺寸和材質(zhì)決定，一般控制在200到400mm之間，本次設(shè)計(jì)取338mm和288mm。加強(qiáng)筋的高度，若模底板高度較小可與底平面取平。若高度較大，為

35、了減少機(jī)加工工作量可將筋條高度取小。但對高比壓造型盡量與底平面取平，同時加強(qiáng)筋的數(shù)量也應(yīng)適當(dāng)增加，以盡量增加其剛性。本設(shè)計(jì)采用直接定位法，即砂箱與模底板直接定位，其優(yōu)點(diǎn)是定位結(jié)構(gòu)簡單，定位精度高。缺點(diǎn)是模底板必須是一個整體結(jié)構(gòu)，對大中型模板，不便于加工制造和模板的更換及保存，所以這種模底板主要應(yīng)用于大批大量生產(chǎn)中。模底板與砂箱之間常常用定位銷和銷套定位，此處只設(shè)計(jì)底板上的定位銷，在造型過程中為使砂箱不被卡死常將兩個定位銷分別做成圓形的和帶有平面的，分別為定位銷和導(dǎo)向銷，兩者的尺寸和材料見圖紙。模底板上的定位銷安放在銷耳上，銷耳設(shè)在沿中心線長度方向的兩端，銷耳的結(jié)構(gòu)采用的樣式如參考書1中圖8-3

36、所示。尺寸表示在模板圖。定位銷和導(dǎo)向銷的結(jié)構(gòu)形式，參看圖6-5表6-5模底板用定位銷與導(dǎo)向悄的尺寸單位,mm2.3.1鑄造收縮率的確定2.3.1鑄造收縮率的確定的為0.25mm,大于3.3.1模底板在造型機(jī)上的安裝2.3.1鑄造收縮率的確定2.3.1鑄造收縮率的確定模板用螺栓固定在造型機(jī)工作臺上，這時應(yīng)設(shè)置緊固耳。其位置要和造型機(jī)工作臺上臺面上的T型槽相對應(yīng)。緊固耳結(jié)構(gòu)、數(shù)量及尺寸查表可得。3.3.2模樣在模底板上的裝配）模樣在模底板上的放置形式以簡單方便節(jié)約成本為考慮因素，采取平放式將模板平放在模底板上，模底板不必挖槽。）模樣在模底板上的定位模樣在模底板上常用定位銷來定位，一是在制造過程中靠

37、銷把的分開的兩半個模樣裝配成對，二是使用定位銷來固定模樣在模底板上的位置。定位銷采取的是圓柱銷，定位銷將模樣裝配在模底板上的形式和尺寸見圖紙所示。）模樣在模底板上的緊固方式采用螺釘緊固，此時用的是下固定法。其優(yōu)點(diǎn)是模樣的工作表面不受損害；缺點(diǎn)是螺釘孔的位置受到模底板筋條的約束。螺釘布置在靠近模樣邊緣的地方均勻分布。螺釘?shù)某叽缂皞€數(shù)見圖紙。）直澆道窩模的設(shè)計(jì)及其在模板上裝配緊固直澆道窩模所用的螺釘不能直接裝配在加強(qiáng)筋上面，因此在這里采用設(shè)計(jì)凸臺來固定。表7-3螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)（單位：mm）Dl103.4模底板的技術(shù)要求1）需經(jīng)過時效處理；2）模底板機(jī)械加工精度、光潔度和模樣在模底板上的裝配公差查表得；

38、3）模底板上的鑄造缺陷允許焊補(bǔ)，但是工作表面應(yīng)盡量避免焊補(bǔ)；4）模底板與砂箱接觸的四邊允許磨損量為0.8毫米10結(jié)束語鑄造業(yè)是關(guān)系國計(jì)民生的重要行業(yè)，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織、裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)是制造業(yè)的重要組成部份。目前我國鑄造行業(yè)雖然已進(jìn)入長點(diǎn)多、產(chǎn)量大、門類齊全的世界鑄造大國行列，但與美、日、德、法等鑄造強(qiáng)國相比，還有相當(dāng)大的差距。我國鑄造生產(chǎn)必須走優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔，可持續(xù)發(fā)展的道路，才能迅速由大變強(qiáng)。這次課程設(shè)計(jì)，我運(yùn)用了大學(xué)以來學(xué)到的各方面知識，讓我學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識的能力得到了全方位的展示，而且通過此次課程設(shè)計(jì)我對鑄造工藝有了更加正確和精準(zhǔn)的認(rèn)識。本次設(shè)計(jì)主要沿

39、用了傳統(tǒng)的手工繪圖，隨然現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有了長足的進(jìn)步，但不可否認(rèn)的是手工繪圖具有無法替代的地位，作為一名工科學(xué)生手工繪圖技術(shù)是一項(xiàng)必不可少的技術(shù)。通過本次課程設(shè)計(jì)對我獨(dú)立思考問題，解決問題以及動手能力有很大幫助，而且對我以后的學(xué)習(xí)和工作有莫大的幫助。經(jīng)過三個星期的課程設(shè)計(jì)，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個人，個人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。課程設(shè)計(jì)中只有一個人知道結(jié)構(gòu)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導(dǎo)致整個工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們課程設(shè)計(jì)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次課程設(shè)計(jì)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是