吸閥殼體的鑄造工藝設(shè)計(jì)

PAGE\*Arabic1PAGE\*Arabic1學(xué)校代碼：號(hào)學(xué)號(hào)：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：吸閥殼體的鑄造工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)院：班級(jí)：指導(dǎo)教師：年12月30日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱：鑄造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)學(xué)院：班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：__指導(dǎo)教師：題目吸閥殼體的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)二、目的1、使學(xué)生掌握選擇鑄造工藝參數(shù)、制定鑄造工藝方案、設(shè)計(jì)澆冒系統(tǒng)和模板、芯盒等基本技能。2、使學(xué)生在計(jì)算機(jī)（CAD、PRO/E、 PROCAST等）、繪圖、資料（手冊(cè)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)）查閱方面進(jìn)行一次基本技能訓(xùn)練。3、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析和解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力，為學(xué)生今后從事鑄造生產(chǎn)技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。三、要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、圖紙量、工作量要求等）1）、本設(shè)計(jì)面對(duì)砂型鑄造。2）、本設(shè)計(jì)適用于Z148B造型機(jī)或其他造型機(jī)批量生產(chǎn)。3）、所用砂箱為Z148或其他造型機(jī)專用標(biāo)準(zhǔn)砂箱，不考慮熔煉。4）、采用手工制芯工藝。5）繪制鑄造工藝圖、模具裝配圖、芯盒圖、砂箱圖四、工作內(nèi)容、進(jìn)度安排1、繪制鑄件CAD圖，PRO/E圖；3天2、鑄件工藝性分析、鑄件澆注位置、分型面選擇；2天3、鑄造工藝參數(shù)選擇，砂芯設(shè)計(jì)；2天4、澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵設(shè)計(jì)；3天5、澆注、凝固過(guò)程數(shù)值模擬，優(yōu)化；5天6、繪制鑄造工藝圖以及上下模具裝配圖、芯盒圖、砂箱圖（4選1）；2天7、編寫(xiě)鑄造工藝卡與設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。3天五、主要參考資料（1）《鑄造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》哈爾濱工業(yè)大學(xué)葉榮茂主編（2）蘇仕方.《鑄造手冊(cè)》(第5卷).北京.,機(jī)械工業(yè)出版社.2021審核批準(zhǔn)意見(jiàn)系（教研室）主任（簽字）指導(dǎo)教師簽發(fā)日期年月日指導(dǎo)教師簽字：_______________吸閥殼體鑄造工藝設(shè)計(jì)摘要本文研究了吸閥殼體的鑄造制作工藝。利用二維制圖軟件ug制出吸閥殼體三維圖,使用二維制圖軟件cad作出零部件圖和吸閥殼體三維鑄造的工藝圖;確定了砂型材料、砂型制造方案,對(duì)分型面、澆注位置等進(jìn)行了多種方案對(duì)比分析,完成了鑄造過(guò)程中各工藝參數(shù)確定,機(jī)械加工剩余量、收縮率、起模傾斜度、澆注系統(tǒng)等。在工藝設(shè)計(jì)中分析了金屬液與鑄件的結(jié)構(gòu),確定了金屬液分型面,采取了底注式的澆注系統(tǒng),確定了將金屬液直接引入到各種金屬型腔中的具體位置,選取澆口比為Σ：Σ：Σ=1.0：2.0：1.5，對(duì)內(nèi)澆道、橫澆道、直澆道各截面尺寸計(jì)算，設(shè)置排氣孔、模樣的結(jié)構(gòu)尺寸、模板的材料與定位、砂箱尺寸、材料、定位，合箱等工裝設(shè)計(jì)。全套設(shè)計(jì)加QQ11970985或197216396PAGE\*Arabic3PAGE\*Arabic3目錄TOC\o第二章機(jī)用吸閥殼體工藝分析 32.1零件圖與技術(shù)要求 32.2吸閥殼體結(jié)構(gòu)分析 32.3吸閥殼體的工藝分析 4第三章鑄造工藝方案設(shè)計(jì) 63.1造型及砂芯制造方法選擇 63.2鑄型類型的選擇 63.3澆注位置的選擇 63.4分型面的確定 83.5砂箱中鑄件數(shù)量和吃砂量的確定 93.6鑄造工藝參數(shù)的確定 103.6.1鑄件機(jī)械加工余量公差 103.6.2機(jī)械加工余量的選擇 113.6.3鑄件收縮率 113.6.4起模斜度 113.6.5最小孔鑄出及槽 123.7砂芯的設(shè)計(jì) 12第四章澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 164.1澆注系統(tǒng)類型的選擇 164.2澆注時(shí)間的的計(jì)算 164.3澆注系統(tǒng)尺寸的確定 174.4冒口的設(shè)計(jì) 194.5澆口杯的設(shè)計(jì) 194.6冷鐵的設(shè)計(jì) 204.7出氣孔的設(shè)計(jì) 20第五章鑄造工藝裝備的設(shè)計(jì) 215.1模板的設(shè)計(jì) 215.1.1模樣材料的選擇 215.1.2模樣結(jié)構(gòu) 215.2砂箱的設(shè)計(jì) 225.2.1模底板的壁厚和加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)與確定 225.2.2砂箱 225.3芯盒的設(shè)計(jì) 23結(jié)論 25致謝 26參考文獻(xiàn) 27PAGE\*Arabic4·PAGE\*Arabic4第二章吸閥殼體工藝分析2.1零件圖與技術(shù)要求吸閥殼體零件圖如圖2.1所示。圖2.1吸閥殼體零件圖零件技術(shù)要求1.材質(zhì)：ZL114;2.未注圓角R5;3.螺紋孔倒角均為C5;4.鑄件應(yīng)人工時(shí)被處理;5.造型材料：樹(shù)脂砂此次分析的吸閥殼體鑄件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壁厚均勻，且生產(chǎn)批量小。這里為保證生產(chǎn)效率，降低制造成本，在這里使用了砂型鑄造工藝。使用樹(shù)脂砂的造型的好處：(1)樹(shù)脂砂與粘土砂相比尺寸精度更高，表面粗糙度較低，可以降低廢品率。(2)能夠常溫自硬成型，價(jià)格比較低廉。2.2吸閥殼體結(jié)構(gòu)分析吸閥殼體是一種筋板的主要部分，如圖2.2所示，材料為ZL114，成批生產(chǎn)。鑄件底部會(huì)承受一定載荷，因此要求鑄件內(nèi)部不能有縮孔、裂紋等缺陷。圖2.2吸閥殼體鑄件三維圖通過(guò)對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的分析，功能的質(zhì)量要求，應(yīng)用范圍以及材料研究，作出鑄造方案和工藝設(shè)計(jì)。一般情況下，鑄件可能存在的缺陷涉及到縮孔、縮松、夾渣、氣孔、砂眼等,這其中80%的缺陷都是可以通過(guò)改善鑄造工藝來(lái)避免的，也可以通過(guò)后期的處理來(lái)消除。2.3吸閥殼體的工藝分析砂型鑄造工藝的方案包括有造型與制芯方法的抉擇，鑄造工藝的參數(shù)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)等一些內(nèi)容。如果想要指定最佳的方案，一開(kāi)始應(yīng)該對(duì)零件的結(jié)構(gòu)能夠詳細(xì)的進(jìn)行鑄造工藝性分析[1]。機(jī)用吸閥殼體零件最大輪廓尺寸為729X352X368mm，整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱，壁厚整體均勻(最小壁厚參考表2.1），屬于小型鑄件。對(duì)于ZL114材質(zhì)來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)與壁厚可以滿足鑄造工藝對(duì)材料流動(dòng)性的要求，鑄件壁厚均勻，也不會(huì)有大熱節(jié)造成鑄件縮孔縮松。表2.1合金鑄鐵鑄件最小壁厚參考（mm）鑄鋼種類鑄件的最大輪廓尺寸＜200200～400400～800800～12001250～2000合金鋼ZL1148.07～99.09～1011.012141616～1820ZL114材料性能及參數(shù)如下：牌號(hào)：ZL114標(biāo)準(zhǔn)：GB/T9439-2010ZL114有六個(gè)牌號(hào)，其中ZL是合金鋁合金的縮寫(xiě)，114指最小抗拉強(qiáng)度。其性能優(yōu)點(diǎn)在于：鑄造與緩震性能，具有一定的抗拉特點(diǎn)，主要作為生產(chǎn)受較大壓力和振動(dòng)零件的材料。第三章鑄造工藝方案設(shè)計(jì)3.1造型及砂芯制造方法選擇砂型在鑄造過(guò)程中，最初要進(jìn)行的程序是造型（芯），這個(gè)是最基礎(chǔ)的。一般情況下分為手工和機(jī)器兩種造型。手工的工藝裝備比較基礎(chǔ)，操作比較靈活且很好適應(yīng)；機(jī)器對(duì)人力的使用較少，能達(dá)到很好的品質(zhì)要求和尺寸的精度，但是需要最先做好準(zhǔn)備工作，一般對(duì)于生產(chǎn)量大的零件適合。此零件生產(chǎn)的批次是批量生產(chǎn)，因此是機(jī)器造型最常用的方法。3.2鑄型類型的選擇不論從費(fèi)用、生產(chǎn)時(shí)間、操作水平程度等考慮都需要優(yōu)先使用濕型澆注。目的是得到質(zhì)量比較好的鑄件并且經(jīng)濟(jì)效益取得最高的，另外還考慮到材料的成本和來(lái)源、工業(yè)衛(wèi)生及環(huán)保方面的要求，綜合這些因素，因此會(huì)優(yōu)先選擇濕型的粘土砂，同時(shí)要求型砂具備良好的流動(dòng)性、透氣性，為了能夠得到光滑的鑄件表面，型砂的砂粒應(yīng)當(dāng)細(xì)小一些，可使用中粒偏細(xì)的砂，額外加上一定量的煤粉。3.3澆注位置的選擇由鑄件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，鑄件的其他加工表面都與底部的操作端有關(guān)。如何將鑄件放入砂箱，放置方位，合理的澆注位置對(duì)分模、砂型的造型、砂芯的設(shè)置、鑄后的開(kāi)模、型砂后期的清理等各個(gè)環(huán)節(jié)都有重要影響。鑄造位置的確定是鑄造工藝設(shè)計(jì)的重要組成部分。正確的鑄造位置應(yīng)確保鑄件的成型、制芯以及清潔的方便。合理的鑄造位置的選擇關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量、尺寸精度和易成形性。根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇正確合理的澆注位置，促進(jìn)澆注時(shí)金屬液能順利進(jìn)入型腔，及時(shí)充滿型腔，凝固時(shí)保證各部位區(qū)域能順利凝固，冒口設(shè)置也是直接與澆注位置相關(guān)，可以肯定的澆注位置是鑄造工藝設(shè)計(jì)的第一步，也是重要的一步，對(duì)鑄造出完整、質(zhì)量?jī)?yōu)異的鑄件毛坯至關(guān)重要。該吸閥殼體零件，整體尺寸不大，零件特征主要以平面構(gòu)成，澆注位置方案如圖3-1所示，列舉了如下3種方案：（a）澆注位置方案一（b）澆注位置方案二圖3-1澆注位置示意圖如圖3-1（a）所示，方案一把吸閥殼體側(cè)放，外部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)易，適用兩箱造型，但重要復(fù)雜部分都在上砂型。這種方案吸閥殼體側(cè)面朝下，零件大平面質(zhì)量較高。但是內(nèi)腔的砂芯比較難于固定。如圖3.1（b）所示，方案二鑄件放置方法與方案一不同，也同樣采用兩箱造型，輪廓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用設(shè)計(jì)吊芯。為了不產(chǎn)生砂眼，夾渣等缺陷，內(nèi)部和側(cè)面砂芯易于固定和制造。如圖3.1（C）所示，方案二鑄件放置方法與方案一不同，也同樣采用兩箱造型，輪廓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，底部澆筑易于產(chǎn)品成型和沙孔不易產(chǎn)生，不用設(shè)計(jì)吊芯。為了不產(chǎn)生砂眼，夾渣等缺陷，內(nèi)部和側(cè)面砂芯易于固定和制造。系統(tǒng)的比較以上3種方案優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，選擇方案3。3.4分型面的確定分型面設(shè)置是便于砂型的造型，模樣的設(shè)計(jì)與后期模樣的設(shè)計(jì)，它影響到澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，砂芯的設(shè)置等，對(duì)鑄件精度及鑄件質(zhì)量有重要影響。分型面是鑄造部件之間的接觸面，通常情況下在設(shè)計(jì)分型面時(shí)需遵守一部分原則。如：應(yīng)把鑄件主要部分放在同一個(gè)砂型，盡量減少分型面的數(shù)量，最大可能的選在零件的最大截面部位等原則。砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)中，對(duì)分型面的選擇積累了很多實(shí)用、成熟的經(jīng)驗(yàn)，這里列舉如下：①分型面的定位，需要最大可能的把零件的重要部分或者全部放在一個(gè)砂型中，這樣有利于砂型制造。②分型面數(shù)目的一般原則，分型面少，便于鑄件儲(chǔ)存精度，砂箱數(shù)量少。③分型面一般選擇零件的大截面或平面，要確保分型面設(shè)置合理，砂箱高度要求適中。④分型面的設(shè)置就決定了鑄型結(jié)構(gòu)與砂芯安裝與定位方式，因此，必須保證砂芯的安裝方式，定位可靠，且便于檢查型腔尺寸。⑤分型面是砂箱合箱位置，分型面既不能削弱鑄件本身的強(qiáng)度，又要保證加工余量適中，要求便于砂箱的開(kāi)模，各澆道與型砂的定時(shí)清理。此吸閥殼體零件底面需要與機(jī)床工作臺(tái)接觸良好，也要為保證零件重要表面鑄造質(zhì)量。根據(jù)前面分析的澆注位置，設(shè)計(jì)了兩種分型面方案。(a)分型面方案一(b)分型面方案二圖3-2鑄件分型面分型面a與b方案對(duì)鑄件有不同的影響，a所示零件位于不同一砂箱內(nèi)，中間會(huì)因?yàn)樯靶湾e(cuò)位造成的偏差，工件對(duì)半分開(kāi)，有利于減少砂芯的數(shù)量。方案b把分型面設(shè)計(jì)到吸閥殼體的下部臺(tái)階面，使用兩箱造型，使砂型制造難度降低，這種設(shè)置，把鑄件的重要部分都放在了下砂型，使鑄件出現(xiàn)較少的缺陷。也利用頂部設(shè)置冒口對(duì)于鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。綜上，本設(shè)計(jì)中的吸閥殼體鑄件的分型面選擇分案二。3.5砂箱中鑄件數(shù)量和吃砂量的確定下一步的方案要確定鑄件在壓槽中的數(shù)量，在選擇工藝方案時(shí)要確定防止幾個(gè)鑄件在一個(gè)砂箱中，這是設(shè)計(jì)澆注冒口的基礎(chǔ)。為了降低成本，提升出件效率，在滿足良好的工藝要求和良好的質(zhì)量條件下，箱中放置的鑄件多了會(huì)更好。由模樣平均輪廓尺寸確定吃砂量。模樣平均輪廓尺寸計(jì)算[17]:（3-1）式中：A—模樣平均輪廓尺寸（mm）；L—模樣在分型面的最大長(zhǎng)度（mm）；B—模樣在分型面的最大寬度（mm）；由上式可得模樣平均輪廓尺寸為732mm。由《鑄造手冊(cè)》[17]查表3-55確定吃砂量為50，采用一箱一件。表3.1中小型砂箱平面的尺寸。表3.1推薦中小型砂箱尺寸砂箱尺寸(mm)500×400600×500800×6001000×8001200×1000造型機(jī)ZZ145Z146AZB148AZB1410砂箱高度要根據(jù)模樣高度、直澆道壓頭來(lái)確定，零件總體尺寸為732X362X368mm。在生產(chǎn)線澆注系統(tǒng)。使用的是樹(shù)脂自硬砂造型制芯，上下砂箱的高度可以不一樣。3.6鑄造工藝參數(shù)的確定3.6.1鑄件機(jī)械加工余量公差這兒的機(jī)械的加工剩余量簡(jiǎn)單稱為加工余量，為了讓鑄件加工尺寸更加精確，鑄造工藝設(shè)計(jì)中預(yù)先添加的金屬量，而且在物理加工中需要切割的金屬的尺寸，其等于鑄件公稱尺寸減去零件公稱尺寸，其主要受鑄造合金，工裝設(shè)備水平，澆注位置等影響。鑄件的尺寸公差

CT，其精度等級(jí)從高到低有1、2、3……16共16個(gè)等級(jí)；加工余量由代號(hào)RMA所表示，它分為十個(gè)等級(jí)，分別為A、B、C、D、E、F、G、H、J和K。表3.2為砂型鑄造一般情況下要求的鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)和其公差等級(jí)表。表3.2砂型鑄造鑄件公差等級(jí)造型材料CT/MA鑄鋼ZL114球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金輕金屬合金干、濕砂型13-15/J13-15/H13-15/H13-15/H13-15/H12-14/H自硬砂12-14/J11-13/H11-13/H11-13/H10-12/H9-11/H單件和小批生產(chǎn)時(shí)鑄件公差等級(jí)及與之配套的加工余量等級(jí)（摘自GB/T1350-89）鑄件材質(zhì)為ZL114，由于該鑄件材料為ZL114，并且采用機(jī)械造型濕砂型鑄造方法，查表3.2選用公差等級(jí)CT13-CT15，考慮到工廠的生產(chǎn)效率和操作的工藝性，故選擇CT13。根據(jù)最大尺寸、砂型手工造型、零件尺寸公差以及公差等級(jí)進(jìn)行查詢。查表（GB/T6414－1999）得機(jī)械加工余量等級(jí)為K取13mm。3.6.2機(jī)械加工余量的選擇為了確保零件的加工精度，在這個(gè)過(guò)程中，增加了一層金屬厚度，可以在加工過(guò)程中去除。這一層金屬稱為加工余量。它一共有十個(gè)級(jí)別：A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H，J和K，用“RMA”表示[3]。查表（GB/T6414－1999）得機(jī)械加工余量等級(jí)為K取5mm，如圖3-3所示需要加工的表面均留加工余量的位置。圖3-33.6.3鑄件收縮率根據(jù)產(chǎn)品大小，產(chǎn)品壁厚，綜合線收縮率包括鑄件收縮和砂型膨脹。鑄件收縮率又叫做鑄件線收縮率或者鑄件比例尺，是用外觀長(zhǎng)度與鑄件長(zhǎng)度之差除以鑄件長(zhǎng)度的百分比來(lái)表示的[12]：(3-2)ε—鑄造收縮率；—模樣長(zhǎng)度；—鑄件長(zhǎng)度；通過(guò)《鑄造手冊(cè)》表3-67；來(lái)看，中小型鋁合金它的收縮率為0.8~1.0%，本工藝取1.0%.3.6.4起模斜度為了便于造型和砂芯的取出，并且不讓造型和砂芯由于起模時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)問(wèn)題受到破壞。為了防止這個(gè)現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)該在起模的地方留一定的斜度。這個(gè)斜度稱為起?；虬文Ｐ倍萚12]。為方便鑄件能順利從鑄型中脫離出來(lái)，模樣的拔模斜度必須要與出模方向保證相同方向。鑄件中部起升高度341mm，尺寸公差等級(jí)CT12。根據(jù)表3-14，鑄件的提升坡度為1.2，鑄件的提升坡度為2。均滿足零件的技術(shù)要求。由于鑄件壁厚較大，選用材料厚度較小的鑄件角。3.6.5最小孔鑄出及槽砂型鑄造太小的孔一般不鑄出，可根據(jù)表3.5選擇。表3.5砂型鑄件內(nèi)孔最小最小尺寸表生產(chǎn)批量最小鑄出孔直徑灰口鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)12～1515～3030～50－30～5050該零件為單件小批量生產(chǎn)零件材料為ZL114孔最小直徑>30mm，從零件圖上看零件其中中心孔位置用砂芯鑄造出來(lái)，其余面孔位置均選擇不鑄造出。3.7砂芯的設(shè)計(jì)砂芯是用砂芯在芯盒內(nèi)制成的一種芯。作用是用來(lái)形成鑄件的內(nèi)腔、成型孔和鑄件形狀不能成型的零件。有時(shí)可以用砂芯來(lái)替代砂型中有特殊要求的部分[4]。砂芯設(shè)計(jì)必須遵守的一些原則有：盡量降低砂芯的數(shù)量，對(duì)于鑄件壁厚要保證均勻，要選擇合適的砂芯形狀，也要保證砂芯有一定的強(qiáng)度哥硬度。另外要特別注意在其過(guò)程中砂芯內(nèi)氣體的排放等。而且鑄件最后冷卻時(shí)不能有太大阻力，否則會(huì)影響其收縮；也需要考慮其后續(xù)清理操作。型芯是鑄造型材外的砂芯，與型腔內(nèi)的液態(tài)金屬不接觸的部分。它的作用有定位和排出砂芯內(nèi)氣體的功能，有水平芯頭和垂直芯頭兩種，本文中把砂芯設(shè)計(jì)為水平芯頭和垂直芯頭都需要用到，以此來(lái)提高砂芯的穩(wěn)定性。本鑄件的芯頭高度各參數(shù)如圖3.6所示：圖3.6芯頭與芯座的間隙芯頭斜度圖3.7芯頭斜度芯頭斜度如圖3.7所示，通過(guò)表3.5得上芯頭斜度為15°，下芯頭斜度為15°。表3.5水平芯頭斜度芯頭高h(yuǎn)152025303540506070用a/h表示斜度用角度α表示時(shí)上芯頭234567911121/510°下芯頭11.522.533.54561/105°壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽的設(shè)計(jì)是為了很快的下芯、合型和保證鑄件的精度要求。圖3.8通過(guò)查鑄造手冊(cè)表2-4得，。砂芯如圖3.9所示，下方藍(lán)色部分是方形的砂芯，需要定位采用兩個(gè)錐形芯頭，兩個(gè)是防止轉(zhuǎn)動(dòng)的。吸閥殼體內(nèi)部相對(duì)復(fù)雜，如果單獨(dú)的把內(nèi)腔部分做成砂芯，后期生產(chǎn)中難度過(guò)大，同時(shí)質(zhì)量也不能保證，飛邊和毛刺也會(huì)增多，所以在吸閥殼體側(cè)面兩個(gè)活塊，這樣砂芯也簡(jiǎn)化了，造型也省力。下圖為吸閥殼體砂芯和活塊示意圖。圖3.9砂芯活塊示意圖砂芯通過(guò)在高溫的金屬液體，由于水分的蒸發(fā)和有機(jī)分解而燃燒，會(huì)產(chǎn)生一部分氣體，如果這些氣體不清除，它們將導(dǎo)致鑄件有氣孔，所以砂芯應(yīng)配備通風(fēng)口。設(shè)計(jì)的砂芯材料是自硬樹(shù)脂砂，其透氣性一般，在這里應(yīng)該設(shè)置裝有排氣孔。由于吸閥殼體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)答，所以不需要特別設(shè)置復(fù)雜的排氣孔，只要在上砂型設(shè)置幾個(gè)就可。第四章澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1澆注系統(tǒng)類型的選擇砂型鑄造工藝中，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)金屬液的充型及凝固順序、補(bǔ)縮等起到重要作用，直接決定了鑄件的質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)采用半封閉式澆注系統(tǒng)，使其金屬液在澆道內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)，充型速度相對(duì)來(lái)說(shuō)很快，沖刷力大，因此根據(jù)鑄件尺寸與重量來(lái)綜合考慮澆道的截面。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該嚴(yán)格的把握各個(gè)流道它們之間的距離。如果距離太近，在澆注過(guò)程中容易形成湍流產(chǎn)生的金屬氧化物，砂石進(jìn)入型腔，造成型腔缺陷。到時(shí)候鑄件壁厚可能會(huì)不均勻，零件中心會(huì)有較大腔體。頂澆系統(tǒng)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、比較方便的好處，但充型的過(guò)程中并不是很穩(wěn)定，容易產(chǎn)生濺射、氧化、吸入等現(xiàn)象，往往導(dǎo)致夾渣、氣孔等缺陷。此外，還會(huì)對(duì)型腔內(nèi)部產(chǎn)生很大的影響，容易導(dǎo)致砂孔、鐵豆的缺點(diǎn)。綜合分析，設(shè)計(jì)最后會(huì)選擇底注式澆注系統(tǒng)。1內(nèi)澆道2橫澆道3直澆道4鑄件圖4-1澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2澆注時(shí)間的的計(jì)算為進(jìn)一步計(jì)算鑄件澆注系統(tǒng)及冒口消耗金屬量，這里采用鑄件工藝出品率計(jì)算澆注金屬液總質(zhì)量：表4.1ZL114件工藝出品率[9]鑄件重量/kg﹤100100～1000﹥1000工藝出品率（%）單件小批生產(chǎn)65～7575～8080～90成批生產(chǎn)70～8080～8585～90大量流水生產(chǎn)75～8080～85-本鑄件的采用一模一件澆注方式，其鑄件重量小于35kg，且為小批量生產(chǎn)，選擇工藝出品率為70%。澆注的時(shí)間是由鑄件他的高度以及型腔內(nèi)金屬液面的上升的速度來(lái)確定，即(公式4-1)式中τ——澆注時(shí)間（s）H——鑄件高度（cm）368mmV——金屬液它的上升速度的平均值（cm/s）21~30mm/s-1太長(zhǎng)的鑄造時(shí)間會(huì)使金屬表面產(chǎn)生比較厚的氧化層，會(huì)造成熔渣氣孔等缺陷。鑄件允許的最低液面上升率見(jiàn)表4.2。表4.2ZL114最小液面上升速度鑄件最小壁厚/mm鑄件最小壁厚/mm

鑄件厚度/mm

鑄件厚度大于40mm以及所有水平位置澆注的平板鑄件

1-40

4-10

<4

最小上升速度/（mm.s-1）8-1011-20

21-30

31-100即澆注時(shí)間τ=1.8/159=23s4.3澆注系統(tǒng)尺寸的確定（1）澆注系統(tǒng)尺寸的確定根據(jù)《鑄造手冊(cè)》表3-146得:A直：A橫：A內(nèi)=(1.5):(2.0):(1.0)由奧贊公式：（4-2）式中m為流經(jīng)阻流斷面金屬液的總量為充填型腔的總時(shí)間μ為澆注系統(tǒng)阻流斷面的流量系數(shù)Hp為平均靜壓力頭高度Hp：對(duì)于底注式澆注系統(tǒng)Hp=H0-Hc（4-3）H0為阻流面之上液態(tài)的金屬它的靜壓頭；Hc為鑄件型腔的總高度則Hp=36.8cm。將上述四個(gè)參數(shù)值代入4-3得A阻=11.4cm2流道和直流道的橫截面面積可以基于每個(gè)部件所選擇的比例，以及通過(guò)計(jì)算所得內(nèi)澆道總截面積，就可依次算出來(lái)。A內(nèi):A橫:A直＝1:（2.0）:（1.5）ZL114鑄件密度為7.3*103gcm3由于澆包口為阻流面：所以A內(nèi)=11.4cm2A橫=11.4×1.5=17cm2A直=17×1.25=21.5cm2采用單澆口設(shè)計(jì)，灌裝順暢。雙澆口是一樣的。內(nèi)澆口和橫澆口的截面形狀和尺寸由以上數(shù)據(jù)可知。如圖4.2所示。圖4-2澆注系統(tǒng)截面4.4冒口的設(shè)計(jì)冒口是模具中容納液態(tài)金屬的空腔，一般冒口設(shè)置部位是設(shè)置在熱節(jié)點(diǎn)上部，排氣等。機(jī)用吸閥殼體材質(zhì)為ZL114，其收縮率查表約為0.8~1%，從壁厚分析可看出零件壁厚均勻。由于ZL114在凝固時(shí)會(huì)析出石墨并膨脹系數(shù)比較大，所以零件需要開(kāi)設(shè)冒口。4.5出氣孔的設(shè)計(jì)排氣孔的設(shè)計(jì)就是用于排除殘留在型腔內(nèi)的氣體。防止使鑄件內(nèi)部出現(xiàn)缺陷而導(dǎo)致成品率降低。此外，出氣孔有利于金屬液的充型，可以減少鑄件缺陷的出現(xiàn)頻率。依照本本文中的工藝方案，由于機(jī)用吸閥殼體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此只需要在上砂型任意設(shè)置幾個(gè)排氣孔就可以滿足，無(wú)其他要求。PAGE\*Arabic22PAGE\*Arabic22第五章鑄造工藝裝備的設(shè)計(jì)5.1模板的設(shè)計(jì)5.1.1模樣材料的選擇模樣按材料分有木模、鋼模、塑料模、氣化模，更加零件實(shí)際情況選擇金屬模為模樣材料，有制造方便、表面光潔、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。模樣設(shè)計(jì)需要根據(jù)生產(chǎn)批量及零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度來(lái)確定。常用的模樣材料主要有木質(zhì)材料、鋁質(zhì)金屬材料等。木模之所以被人廣泛使用，第一是因?yàn)樗某杀镜?，第二就是運(yùn)輸方便，簡(jiǎn)單易造。但也有一些缺點(diǎn)使得它不被接受：強(qiáng)度和精度卻達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。與之相應(yīng)的金屬模卻有著相反的特點(diǎn)，耐磨性好，尺寸精確，壽命長(zhǎng)，但是其成本太高。因此根據(jù)本文吸閥殼體鑄件工藝，其鑄型型腔尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求一般，選用木質(zhì)模樣。5.1.2模樣結(jié)構(gòu)模樣在分型面處分為上模和下模。為了避免鑄件發(fā)生錯(cuò)型等缺陷問(wèn)題，模樣要連接堅(jiān)固，定位也必須準(zhǔn)確。圖5-1砂型制造流程考慮到鑄件收縮率，模樣尺寸需要設(shè)計(jì)時(shí)需要較鑄件本體放到收縮量。保證上下砂箱合型面精度要求，要求上下型錯(cuò)模量不得大于1mm。結(jié)合樹(shù)脂砂造型的，需要保證砂型能夠連續(xù)放砂，鑄造砂型的設(shè)計(jì)需要采用型板，型板上設(shè)計(jì)定位孔，安裝定位銷。其中，模樣的收縮率為K=1%；PAGE\*Arabic23PAGE\*Arabic23零件鑄造工藝附加尺寸中更具前面為3mm；起模斜度為1.2mm；非機(jī)械加工壁厚的負(fù)余量為-0.5。5.2砂箱的設(shè)計(jì)根據(jù)本鑄件的材料，選用鑄鐵模板。模板結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)及尺寸的計(jì)算（1按下式確定模底板的平面尺寸：A0=A+2bB0=B+2b（2）模底板它的高度：高度是按照使用的要求來(lái)確定的。普通的平面式模底板：H=80~150mm（3）模底板定位銷孔中心的距離：模底板定位銷孔中心距和它所配的砂箱它的定位孔中心距相符合。5.2.1模底板的壁厚和加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)與確定（1）按照模底板的平均尺寸和它選用的