液態(tài)成型綜合實(shí)踐說明書

液態(tài)成形綜合實(shí)踐說明書目錄TOC\o"1-3"\h\u16109一、項(xiàng)目實(shí)施方案 .1.1技術(shù)要求鑄件除滿足幾何尺寸精度和材質(zhì)要求外，沒有其它的特殊要求。2.1.2鑄件材質(zhì)特點(diǎn)分析該端蓋輪材料為鋁合金，鋁合金材質(zhì)是由鋁及其他礦物質(zhì)經(jīng)過合成形成的材質(zhì)，具有低重量、高強(qiáng)度、良好的韌性，較好的抗腐蝕性，塑性強(qiáng)，操作性能好，不易發(fā)生疲勞斷裂，以及良好的熱和電絕緣性等優(yōu)點(diǎn)。它的重量比鋼低2/3，但強(qiáng)度差不多，因此深受工程制造界的青睞。物理性質(zhì)如下表2.1，化學(xué)成分如下表2.2。表2.1鋁合金物理性能合金牌號(hào)密度/g.cm2固相線和液相線鋁合金2.731127~1260表2.2鋁合金化學(xué)成分元素含量（%）FeSiMnCuMgCrZnTi0.50.2320.3-0.93.8-4.91.2-50.152.2零件的特點(diǎn)及鑄造工藝分析2.2.1澆注位置方案的比較分析鑄件的澆注位置是澆注狀態(tài)下鑄件在鑄型內(nèi)所處的位置。確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量、鑄件的尺寸精度及造型工藝過程的難易程度。確定澆注位置時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)原則：（1）鑄件重要部分或主要加工面、耐磨面、受力部位等應(yīng)位于下部或呈直立狀態(tài)；（2）鑄件局部薄壁部位或鑄件大平面應(yīng)朝下；（3）有利于鑄件順序凝固和補(bǔ)縮；（4）盡可能避免用吊砂、吊芯或懸壁式砂芯；（5）通常使合型位置、澆注位置和鑄件冷卻位置一致。（1）水平放置，底面在下面（2）豎直放置圖2.3不同澆注位置示意圖方案一：豎直放置豎直放置的優(yōu)點(diǎn)：1.穩(wěn)定性：通過將澆注位置豎直放置，可以提高對(duì)澆筑材料的控制，減少流動(dòng)性差異，提高澆筑的穩(wěn)定性。2.減少泄漏：與水平放置相比，豎直放置可以減少泄漏和浪費(fèi)材料的可能性，特別是對(duì)于流動(dòng)性較高的液體。3.精確度：對(duì)于一些需要準(zhǔn)確澆注的情況，豎直放置可以提供更高的精確度，例如在建筑工程中需要保持垂直的柱子或墻壁。豎直放置的缺點(diǎn)：1.流動(dòng)性受限：豎直放置可能限制了澆注材料的流動(dòng)性，特別是對(duì)于較粘稠的材料，可能需要額外的措施來確保流動(dòng)性。2.重力影響：豎直放置時(shí)，重力會(huì)對(duì)材料施加壓力，這可能導(dǎo)致材料下沉或產(chǎn)生氣泡。方案二：水平放置，底面在下水平放置的優(yōu)點(diǎn)：1.流動(dòng)性：水平放置可以提供更好的澆注材料流動(dòng)性，特別是對(duì)于較粘稠的液體，能夠更容易地填滿目標(biāo)區(qū)域。2.操作方便：相對(duì)于豎直放置，水平放置更加便利，操作更容易，不需要使用梯子或其他設(shè)備，可以減少勞動(dòng)力成本。3.壓力均衡：水平放置可以更好地均衡材料的重力壓力，減少材料下沉或產(chǎn)生氣泡的可能性。水平放置的缺點(diǎn)：1.不適用于需要垂直性的情況：有些項(xiàng)目要求材料保持特定的垂直性，此時(shí)水平放置可能不適用。2.泄漏和浪費(fèi)：相對(duì)于豎直放置，水平放置有更高的泄漏和浪費(fèi)材料的可能性，特別是對(duì)于流動(dòng)性較高的液體。3.穩(wěn)定性挑戰(zhàn)：在水平放置時(shí)，如果材料流動(dòng)性太高，容易在目標(biāo)區(qū)域溢出或擴(kuò)散，需要特殊的控制措施。但考慮到方案一尺寸過大。不便于擺放。所以采用方案二，水平直放置的澆注位置。2.2.2分型方案的比較鑄型分型面的選擇，應(yīng)在保證鑄件質(zhì)量的前提下，力求使鑄造工藝過程最簡單；在鑄件結(jié)構(gòu)相同的情況下，由于合金材料、質(zhì)量要求和生產(chǎn)方式（單件、成批或大量生產(chǎn)）等條件的不同，分型面的位置也不相同。因此，在選擇鑄型分型面時(shí)，應(yīng)全面分析鑄件生產(chǎn)工藝的具體條件，對(duì)各種方案綜合分析比較，在從中選擇一個(gè)合理的方案。方案一和方案二如下圖2.4、2.5。圖2.4分型面方案一特點(diǎn)：從最上面分型使鑄件全部處于下沙箱。圖2.5分型面方案二特點(diǎn):選擇最大截面本鑄件采用兩箱造型,根據(jù)分型面的選擇原那么,即分型面應(yīng)選在鑄件最大截面處，但上下兩部分屬于不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，易于錯(cuò)型。而鑄件全部在下沙箱，還可以防止飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸。所以選擇方案一。271072.2.3澆冒系統(tǒng)方案的比較分析澆注系統(tǒng)方案一，采用底注式澆注系統(tǒng)，2個(gè)內(nèi)澆道，2個(gè)橫澆道，分別從兩側(cè)厚壁處開設(shè)內(nèi)澆口，在距.6圖2.6澆注系統(tǒng)方案一各澆道尺寸的確定：該方案設(shè)置了2個(gè)內(nèi)澆道和2個(gè)橫澆道，由于金屬液分流阻力的增大，內(nèi)澆道和橫澆道總的截面積應(yīng)當(dāng)按比例放大，放大分流后總和的效果相當(dāng)于未放大分流的效果。直澆道是從澆口杯引導(dǎo)金屬向下，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直接導(dǎo)入型腔。提供足夠的壓力頭，使金屬液在重力作用下克服各種流動(dòng)阻力，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充滿型腔。橫澆道具有引流、集渣的作用，是連接直澆道末端和內(nèi)澆道始端的通道。設(shè)計(jì)橫澆道數(shù)量為2個(gè)，設(shè)計(jì)為窄而高的梯形截面。內(nèi)澆道具有控制金屬液充填鑄型的速度和方向、調(diào)節(jié)鑄型各部分的溫度和鑄件的凝固順序的作用，同時(shí)內(nèi)澆道對(duì)鑄件也有一定的補(bǔ)縮作用。在工藝設(shè)計(jì)中，可設(shè)計(jì)單個(gè)或多個(gè)內(nèi)澆道。該鑄件設(shè)置2個(gè)內(nèi)澆道，設(shè)計(jì)內(nèi)澆道為梯形截面。尺寸如圖2.7所示。圖2.7各澆道截面尺寸方案二，采用底注式澆注系統(tǒng)，開設(shè)2個(gè)內(nèi)澆道，1個(gè)環(huán)形橫澆道，分別從最底部的2個(gè)不同位置設(shè)置內(nèi)澆道，內(nèi)澆道和橫澆道橫截面積為梯形，有利于快速充型。這種充型方式比較平穩(wěn)，充型能力也強(qiáng)，有一定的阻擋殘?jiān)Ч?，一定程度上提高鑄件的質(zhì)量。如圖2.8所示：圖2.8澆注系統(tǒng)方案二直澆道是從澆口杯引導(dǎo)金屬向下，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直接導(dǎo)入型腔。提供足夠橫澆道具有引流、集渣的作用，是連接直澆道末端和內(nèi)澆道始端的通道。該澆注系統(tǒng)采用的是一個(gè)環(huán)形梯形截面橫澆道。圖2.8各澆道截面尺寸相較于方案一的兩個(gè)直型橫澆道，方案二環(huán)形橫澆道具有容易充滿，可減少薄壁件澆不足、冷隔方面的缺陷；充型后上部溫度高于底部，有利于鑄件自下而上的順序凝固和冒口的補(bǔ)縮；冒口尺寸小，節(jié)約金屬；內(nèi)澆道附近受熱較輕；結(jié)構(gòu)簡單，易于清除等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇方案二這種澆注系統(tǒng)。供足夠的壓力頭，使金屬液在重力作用下克服各種流動(dòng)阻力，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充滿型腔。直澆道尺寸為D=15mm。圖2.9各澆道截面尺寸冒口按照冒口在鑄件上的位置，普通冒口可以分為頂冒口和側(cè)冒口（邊冒口）兩類；按照冒口頂部是否與大氣相通，可以分為明冒口和暗冒口。2.2.4鑄造方法的比較與選擇方案一、普通砂型鑄造制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂，硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時(shí)則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。應(yīng)用最廣的型砂粘結(jié)劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹脂作型砂粘結(jié)劑。砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強(qiáng)度的方式不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂型3種。優(yōu)點(diǎn)：粘土的資源豐富、價(jià)格便宜。使用過的粘土濕砂經(jīng)適當(dāng)?shù)纳疤幚砗?，絕大部分均可回收再用；制造鑄型的周期短、工效高；混好的型砂可使用的時(shí)間長；適應(yīng)性很廣。小件、大件，簡單件、復(fù)雜件，單件、大批量都可采用；缺點(diǎn)及局限性：因?yàn)槊總€(gè)砂質(zhì)鑄型只能澆注一次，獲得鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低；鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差；鑄件易于產(chǎn)生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。方案二、熔模/fd-asia/cn/content/?1871.html""鑄造用蠟料做模樣時(shí)，熔模鑄造又稱"失蠟鑄造"。熔模鑄造通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。由于模樣廣泛采用蠟質(zhì)材料來制造，故常將熔模鑄造稱為“失蠟鑄造”?？捎萌勰ｈT造法生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。

優(yōu)點(diǎn)：尺寸精度較高。一般可達(dá)CT4-6（砂型鑄造為CT10~13，壓鑄為CT5~7）；可以提高金屬材料的利用率。熔模鑄造能顯著減少產(chǎn)品的成形表面和配合表面的加工量，節(jié)省加工臺(tái)時(shí)和刃具材料的消耗；能最大限度地提高毛坯與零件之間的相似程度，為零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很大方便。鑄造形狀復(fù)雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復(fù)雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還可以鑄造組合的、整體的鑄件；不受合金材料的限制。熔模鑄造法可以鑄造碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、銅合金和鋁合金鑄件，還可以鑄造高溫合金、鎂合金、鈦合金以及貴金屬等材料的鑄件。對(duì)于難以/fd-asia/cn/content/?1836.html""鍛造、焊接和切削加工的合金材料，特別適宜于用精鑄方法鑄造；生產(chǎn)靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)熔模鑄造既適用于大批量生產(chǎn)，也適用小批量生產(chǎn)甚至單件生產(chǎn)。缺點(diǎn)及局限性：鑄件尺寸不能太大工藝過程復(fù)雜鑄件冷卻速度慢。熔模鑄造在所有毛坯成形方法中，工藝最復(fù)雜，鑄件成本也很高，但是如果產(chǎn)品選擇得當(dāng)，零件設(shè)計(jì)合理，高昂的鑄造成本由于減少切削加工、裝配和節(jié)約金屬材料等方面而得到補(bǔ)償，則熔模鑄造具有良好的經(jīng)濟(jì)性。本鑄件屬于小型鑄件，結(jié)構(gòu)簡單。使用砂型鑄造比較合適。所以選擇方案一。182172.2.5各方案CAE模擬分析比較UG繪制的三維圖不編輯中文名的情況下，prt文件可以直接在ProCAST中打開進(jìn)行設(shè)置模。方案一方案二2.10Mesh網(wǎng)格的設(shè)置：利用軟件對(duì)模型檢查無誤后，對(duì)其做面網(wǎng)格劃分，對(duì)澆注系統(tǒng)和鑄件應(yīng)做不同密度的網(wǎng)格處理。為保證模擬結(jié)果更真實(shí)，鑄件整體的網(wǎng)格也要盡可能的密，一般最好能保證鑄件最薄的地方能劃分2～3層。澆注時(shí)主要參數(shù)有：澆注溫度、澆注時(shí)間、各部分材料以及換熱系數(shù)。模擬中澆注溫為730℃，澆注時(shí)間為2.5s，根據(jù)澆注時(shí)間和澆注溫度，軟件可以自動(dòng)計(jì)算出澆注速度。鑄件的材質(zhì)為鋁合金，砂型為呋喃樹脂砂。設(shè)置虛擬模具的大小應(yīng)為鑄件的150%，澆注金屬液入口的設(shè)置為符合現(xiàn)實(shí)，選擇可略小于直澆道整個(gè)截面。換熱系數(shù)根據(jù)表2.3可知：2.3換熱系數(shù)方案一：橫澆道、內(nèi)澆道位于分型面上，Procast模擬鑄件的充型速度，溫度場的分布，t=1.1s（4）t=1..65s圖2.12從圖2.12中（4）的充型時(shí)間模擬結(jié)果可以看出，從金屬液進(jìn)入型腔直至充滿共需1.65s，與計(jì)算結(jié)果大體一致，整個(gè)充型過程較為平穩(wěn)。時(shí)間1.65s時(shí)，金屬液充滿澆注系統(tǒng)，開始進(jìn)入鑄件型腔，在0.55s到0.75s之間，由于充型壓力的不同各個(gè)內(nèi)澆口的金屬液流量有很大差別，遠(yuǎn)離直澆道一端差別較大的流速，這一段充型較為激烈，左右兩側(cè)出現(xiàn)了較大的液面差，產(chǎn)生了較高的飛濺。0.75s到1.1s時(shí)，充型速度比較平穩(wěn)，1.65s充型完成。從溫度變化圖可以看出，鑄件外面型腔冷卻較快，厚大部位冷卻較慢，容易產(chǎn)生熱節(jié)。從固相凝固溫度可以看出，該種方案厚大部分是從里往外凝固，這樣厚大部位產(chǎn)生縮松縮孔的可能性較小。方案二：用的環(huán)形橫澆道，采用底注式澆注系統(tǒng)，Procast模擬鑄件的充型速度，溫度場的分布，固相凝固溫度斷面的情況如圖2.13所示。（1）t=0.8s（2）t=1.5st=2s(5)t=2.5s2.13從圖2.13中（6）的充型時(shí)間模擬結(jié)果可以看出，從金屬液進(jìn)入型腔直至充滿共需2.5s，與計(jì)算結(jié)果大體一致，過程基本為同種顏色同時(shí)充型，說明此方案整個(gè)充型過程平穩(wěn)。時(shí)間0.8s時(shí)，金屬液充滿下層澆注系統(tǒng)，開始進(jìn)入鑄件型腔，在0.8s到1.5s之間，兩個(gè)內(nèi)澆口剛開始平穩(wěn)充型，充型流速一致，左右基本上不存在液面差。在2s時(shí)出現(xiàn)了較大的液面差，金屬液流速稍微有一點(diǎn)不均勻。其他充型都較為穩(wěn)定，金屬液落差不大，液面差也不大，充型在2.5s完成。從固相凝固分?jǐn)?shù)圖可以看出，厚大部分的凝固順序是從外到里，產(chǎn)生縮松縮孔的可能性較大，但后期孕育處理基本可以這一問題。缺陷分析主要以縮孔縮松、頂部凝固后補(bǔ)縮的塌陷為主。縮松是指鑄件最后凝固的區(qū)域沒有得到液態(tài)金屬或合金的補(bǔ)縮形成分散和細(xì)小的縮孔。常分散在鑄件壁厚的軸線區(qū)域、厚大部位、冒口根部和內(nèi)澆口附近。(殘余氣體分布）（縮松縮孔分布）圖2.14缺陷分布從圖中可以看出，方案一凝固完成后頂部凸臺(tái)處有較大的塌陷，由于軟件模擬未充分考慮到灰鑄鐵澆注過程的石墨化膨脹，因而顯得鑄件縮孔縮松也特別多，所以用固相凝固分?jǐn)?shù)代替縮松縮孔狀況，從圖中可以看出，鑄件厚大部分可能存在縮松縮孔，特別是接近澆注系統(tǒng)的厚大部位，主要集中在圓筒厚大的熱節(jié)部位，從圖中可以看出，鑄件頂部存在少量殘余氣體，由于沒有及時(shí)排除造成塌陷。（殘余氣體分布）（縮松縮孔分布）圖2.15缺陷分布從圖中可以看出，方案二凝固后頂部凸臺(tái)處也存在較小塌陷的缺陷，，鑄件可能有縮孔縮松集中在圓筒厚大的熱節(jié)部位，鑄件上表面有少量殘余氣體，熱節(jié)主要集中在厚大部位。對(duì)比以上兩種澆注系統(tǒng)，方案二底注式澆注系統(tǒng)充型能力更強(qiáng)、更平穩(wěn)，產(chǎn)生的缺陷也相對(duì)較少，另外方案二相對(duì)方案一更好設(shè)置澆注系統(tǒng)，所以綜上選擇方案二底注式澆注系統(tǒng)作為最后的方案，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。工藝優(yōu)化可以通過增加冒口、冷鐵、補(bǔ)貼等來調(diào)控澆注過程的溫度場，改變鑄件凝固順序來消除縮孔縮松。對(duì)于鑄件頂部的塌陷，可以直接通過冒口來補(bǔ)縮。該鑄件屬于小型鋁合金件，雖然模擬出的結(jié)果缺陷很多，但模擬軟件其實(shí)未充分考慮鋁合金共晶轉(zhuǎn)變時(shí)的膨脹，真正的澆注過程并沒有這么多的縮孔縮松，而且根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為保證鋁合金件的工藝出品率，一般都不設(shè)置冒口或設(shè)置較小的冒口。針對(duì)本鑄件頂部凸臺(tái)的塌陷，鑄件頂部凸臺(tái)處設(shè)置6個(gè)冒口對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮，也一定程度上減緩頂部縮松縮孔，減少缺陷形成，且細(xì)化該處晶粒，優(yōu)化工作性能，為了鑄件的排氣，設(shè)置了6個(gè)出氣孔，如圖2.16所示：圖2.16工藝優(yōu)化三維圖procast（溫度場）（固相凝固分?jǐn)?shù)根據(jù)結(jié)果可以看出，通過6個(gè)冒口的設(shè)置，鑄件頂部的塌陷的到很好的補(bǔ)縮，頂部的縮松縮孔傾向也有一點(diǎn)改善2.2.6鑄造工藝方案的確定鑄件毛重澆注系統(tǒng)：半封閉式，∑F直：∑F橫：∑F內(nèi)澆注時(shí)間7）澆注溫度8）工藝出品率：η=84.5%254502.3鑄造工藝參數(shù)252552.3.1鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個(gè)允許極限尺寸之差。公差就是最大極限尺寸與最小極限尺寸代數(shù)和的絕對(duì)值。鑄件尺寸保持在兩個(gè)允許的極限尺寸之內(nèi)，就可以滿足加工、裝配和使用的要求。鑄造合金種類、鑄件的結(jié)構(gòu)、鑄造方法、鑄造工藝設(shè)計(jì)水平、造型和制芯設(shè)備及工裝的精度等影響鑄件尺寸精度。根據(jù)鑄件的要求，查閱鑄造手冊(cè)[4]得：鋁合金砂型鑄造手工造型，造型材料為鋁合金的鑄件尺寸公差等級(jí)為GB/T3997—2011—CT8～CT12。由于該正主軸箱用于裝配的地方和側(cè)面都要求一定的精度，所以公差等級(jí)CT10。對(duì)應(yīng)鑄件尺寸公差及數(shù)值查表可得。2.3.2機(jī)械加工余量機(jī)械加工余量是指在鑄件加工表面上留出的、準(zhǔn)備用機(jī)械加工方法切去的金屬層厚度，目的是為了獲得精確的尺寸和光潔的表面，以符合設(shè)計(jì)的要求。一般來說，鑄件機(jī)械加工余量的大小，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，以及加工面的質(zhì)量要求和所處的澆注位置等因素確定。機(jī)械加工余量值由精到粗共分為十個(gè)等級(jí)：A、B、C、D、E、F、G、H、J和K，根據(jù)GB/T3997—2011所要求，不同的鑄造方法所采用的機(jī)械加工余量如表2.4所示。方 砂型鑄造手工造 砂型鑄造機(jī)器造型和機(jī)加工余量等 2.4G，本鑄件加工余量設(shè)置位置如圖2.17圖2.17加工余量位置所有面加工余量都為3mm。2.3.3鑄造收縮率KL模-LLL件鑄造收縮率與鑄造合金種類、澆冒口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型種類（含砂型和砂芯的退讓性）等因素有關(guān)，同時(shí)也取決于鑄件在收縮時(shí)受到阻礙的大小。鑄造合金從凝固狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)會(huì)產(chǎn)生收縮；合金的成分與其含量不同，其收縮率同樣會(huì)發(fā)生變化，這是鑄造合金的特性。除了合金本身的性質(zhì)外，還和鑄件的結(jié)構(gòu)、大小、壁的厚薄、砂型和砂芯的退讓性、澆冒系統(tǒng)的類型和開設(shè)位置、砂箱的結(jié)構(gòu)及箱帶的位置等有關(guān)。因此，實(shí)際的鑄造收縮率是由上述各種因素綜合形成的。查鑄造手冊(cè)，考慮到鋁合金的膨脹，選擇鑄造收縮率為0.9%。2.3.4起模斜度樣、芯盒的出模方向留有一定的斜度，以免損壞砂型或砂芯。這個(gè)在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的斜度，稱為起模斜度。當(dāng)鑄件本身沒有足夠的結(jié)構(gòu)斜度，應(yīng)在鑄件設(shè)計(jì)或鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)給出鑄件的起模斜度，以保證鑄型的起模。起模斜度的設(shè)置方法有“增加厚度法”、“減小厚度法”和“加減厚度法”。該鑄件兩個(gè)豎直的側(cè)面需要設(shè)置起模斜度，并且這兩個(gè)側(cè)面都屬于加工面，所以本設(shè)計(jì)采用2.18圖2..18表2.5起模斜度測量面高度起模斜度金屬模樣、塑料模樣木模樣αα/mmαα/mm＞100~1600°35′1.60°40′2.0＞160~2500°30′2.20°35′2.6＞250~4000°30′3.60°35′4.2選用模樣拔模斜度,原則上不應(yīng)超過鑄件的壁厚公差要求即可，根據(jù)自硬樹脂砂造型，最終確定α=0°35′，α=2.6mm2.3.5最小鑄出孔查鑄造手冊(cè)知，鋁合金鑄件大量生產(chǎn)時(shí)最小鑄出孔直徑為12~15mm，因?yàn)槎松w的最小孔直徑為69mm，故需要將其鑄造出來。2.3.6砂芯設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)簡單，無需砂芯也可成型。2.3.7冒口設(shè)計(jì)模擬中鑄件頂部產(chǎn)生較大塌陷，左側(cè)中下部有較多的縮松縮孔，故對(duì)澆注系統(tǒng)添加補(bǔ)縮系統(tǒng)，提高鑄件的致密性。冒口的主要作用是貯存金屬液，對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮，此外，還有出氣和集渣的作用。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，設(shè)計(jì)冒口應(yīng)遵照以下原則：（1）冒口能提供足夠的補(bǔ)縮金屬液；（2）在整個(gè)補(bǔ)縮過程中，冒口與鑄件被補(bǔ)縮部位存在補(bǔ)縮通道；（3）有足夠的補(bǔ)縮壓力，使補(bǔ)縮金屬液能夠流到要求補(bǔ)縮的區(qū)域；(4)冒口的凝固時(shí)間應(yīng)小于鑄件被補(bǔ)縮部位的凝固時(shí)間，充分利用球墨鑄鐵的自補(bǔ)縮特點(diǎn)。冒口設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：選擇冒口形狀以及安放位置、確定冒口數(shù)量、計(jì)算冒口的尺寸等。鋁合金件冒口與尺寸設(shè)計(jì)可以采用兩種方法:①收縮模數(shù)法②經(jīng)驗(yàn)比例法，這里使用收冒口的體積公式為Vr=VCε/(η-ε) 其中：VC——鑄件體積（kg）；ε——鑄件補(bǔ)縮效率（%）；η——冒口補(bǔ)縮效率（%）；鑄件補(bǔ)縮效率公式為ε=Δt·k 其中Δt——出鋁溫度與澆注溫度之差k——液態(tài)體收縮系數(shù)Δt算出結(jié)果為60℃，k取值為0.0160，把數(shù)值帶入式中，算得ε為3.2%，已知Ve為6749cm3，η取值為35%，由式得出冒口體積為19cm3查閱鑄造手冊(cè)，?。篴=10mm,b=20mm，HR=20。冒口頸拔模度數(shù)31°。2.3.9鑄造工藝圖綜上文所述可得鑄造工藝圖如圖2.19所示圖2.19鑄造工藝圖6705三、項(xiàng)目實(shí)施過程40133.1模樣成形3.1.1砂箱砂箱是鑄件生產(chǎn)中的必備的工藝裝備之一。手工造型所用的砂箱一般要求比較單。正確的設(shè)計(jì)和選擇適合的鑄造生產(chǎn)需要的砂箱，對(duì)鑄造工藝，鑄件質(zhì)量的提升有很大的幫助3.1.2砂箱類型該支座零件為兩箱造型，單件小批量生產(chǎn)，屬于中小型鑄件，可選擇整鑄式砂箱，材料選用鑄鐵，整鑄式砂箱，其優(yōu)點(diǎn)為可使用各種金屬材料，砂箱強(qiáng)度高，耐用性好，經(jīng)得起撞擊，落砂振動(dòng)和造型振動(dòng)，可用于手工造型和機(jī)器造型。這里選擇手工造型砂箱，砂箱兩端設(shè)置箱耳，用以配合模板上的定位銷，以確保造型合型的定位精度。3.1.3砂箱中鑄件數(shù)目排列及吃砂量的確定本鑄件屬于小型件，重量為0.7kg，單件小批量生產(chǎn)，為符合生產(chǎn)需要，本著經(jīng)濟(jì)節(jié)約的原則，鑄件采用一箱一件。砂箱內(nèi)壁到鑄件型腔外壁的型砂厚度、砂箱頂部或底部到鑄型型腔的型砂厚度稱為吃砂量。吃砂量的大小需要根據(jù)鑄件的重量來確定，吃砂量的大小應(yīng)該適中，太小型砂不易緊實(shí)，容易引起粘砂、脹砂、跑火等缺陷，太大會(huì)浪費(fèi)型砂。模樣的最小吃砂量。表6.1最小吃砂量鑄件質(zhì)量/（kg）aa1bcL澆口一側(cè)吃砂量L1>500151520-20-40503.1.4模板的設(shè)計(jì)造型、制芯、合箱及澆注過程中使用的模具和裝置稱為鑄造工藝裝備，鑄造工裝設(shè)計(jì)對(duì)于保證鑄件質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)輕度起很大作用。設(shè)計(jì)工裝設(shè)備既要滿足工藝要求，又要便于加工制造。本節(jié)重點(diǎn)說明模樣與模板、砂箱、芯盒的設(shè)計(jì)。模樣的設(shè)計(jì)模樣用來形成鑄型的型腔，是砂型鑄造中不可缺少的工藝裝備。模樣的設(shè)計(jì)質(zhì)量，不僅對(duì)鑄件的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量有影響，而且關(guān)系著模樣制造工藝、經(jīng)濟(jì)性、使用性能與壽命。因此，模樣材料的選擇與形狀尺寸的確定都極為重要。由于該件采用單件小批量生產(chǎn)，對(duì)比模樣的分類及適用范圍，模樣材料使用木模，其優(yōu)點(diǎn)是重量輕，易加工，價(jià)廉，缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，易吸潮變形和損傷，尺寸精度低。雖然木模的強(qiáng)度較低，但在設(shè)計(jì)加工組裝時(shí)要盡量保證強(qiáng)度，采用框架、端面或支撐面作為支撐結(jié)構(gòu)。在制作好木模后，可在其表面涂覆模料，保證型腔的表面質(zhì)量。上模板上砂箱下模板下砂箱圖3.1砂箱模樣圖圖3.2砂箱三維圖3.2造型材料的選擇樹脂砂是一種常用的鑄造用型砂，根據(jù)具體的樹脂類型不同，其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)也會(huì)有所差異。以下是一般性的討論：樹脂砂的優(yōu)點(diǎn)：精度高：樹脂砂具有較好的流動(dòng)性和潤濕性，可以提供較高的鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度；收縮率低：樹脂砂具有較低的收縮率，使得鑄件形狀更加穩(wěn)定，更容易滿足工藝要求；表面光潔：樹脂砂可以提供較平滑和光潔的鑄件表面，減少后續(xù)的加工工序；導(dǎo)熱性好：樹脂砂具有較好的導(dǎo)熱性，可以加速鑄件的凝固和冷卻過程。樹脂砂的缺點(diǎn)：成本較高：相比于其他型砂，樹脂砂的原材料成本較高，會(huì)增加生產(chǎn)成本；造型周期長：樹脂砂需要制備模具，并且模具制備和固化的時(shí)間相對(duì)較長，會(huì)增加生產(chǎn)周期；模具易變形：樹脂砂模具在鑄造過程中受到高溫和熱應(yīng)力的影響，易發(fā)生變形和破損，需要定期更換。針對(duì)特定的樹脂砂類型，如呋喃樹脂和酚醛樹脂，它們也有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：呋喃樹脂砂的優(yōu)點(diǎn)：（1）低燃盡損失：呋喃樹脂砂在高溫條件下燃盡殆盡，能夠減少鑄件雜質(zhì)的產(chǎn)生。（2）良好的潤濕性：呋喃樹脂砂具有較好的潤濕性，可以有效填充細(xì)小和復(fù)雜的鑄型空腔。（3）熱穩(wěn)定性好：呋喃樹脂砂在高溫環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性，不易破裂和變形。呋喃樹脂砂的缺點(diǎn)：（1）成本較高：呋喃樹脂的制備成本相對(duì)較高，增加了鑄造成本。（2）耐溫性有限：呋喃樹脂砂在高溫條件下會(huì)出現(xiàn)熱分解，限制了其在高溫鑄造中的應(yīng)用。酚醛樹脂砂的優(yōu)點(diǎn)：（1）耐高溫性：酚醛樹脂砂具有較好的耐高溫性能，能夠承受高溫鑄造過程中的熱應(yīng)力。（2)抗壓性好：酚醛樹脂砂鑄件具有較好的抗壓性和強(qiáng)度，適用于一些要求較高強(qiáng)度的應(yīng)用。酚醛樹脂砂的缺點(diǎn)：(1)含甲醛：酚醛樹脂在固化過程中會(huì)釋放出甲醛氣體，對(duì)環(huán)境和人體健康有一定的影響。本鑄件的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，精度要求較高，需要保證鑄型具有一定的強(qiáng)度和硬度，還有有一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，綜合考慮，選擇呋喃樹脂砂。具體成分如下表2.1。表2.1喃樹脂砂成分原材料名稱舊砂新砂樹脂固化劑抗拉強(qiáng)度（%）（%）（%）（占樹脂%）（MPa）型砂9551.2~1.330~500.4~0.7芯砂9551.2~1.330~500.7~1.23.3合金熔煉及處理熔煉時(shí)，裝入爐料的順序和方法不僅關(guān)系到熔煉的時(shí)間、金屬的燒損、熱能消耗，還會(huì)影響到金屬熔體的質(zhì)量和爐子的使用壽命。裝料的原則有：

(1)裝爐料順序應(yīng)合理。正確的裝料要根據(jù)所加入爐料性質(zhì)與狀態(tài)而定，而且還應(yīng)考慮到最快的熔化速度，最少的燒損以及準(zhǔn)確的化學(xué)成分控制。

裝料時(shí)，先裝小塊或薄片廢料，鋁錠和大塊料裝在中間，最后裝中間合金。熔點(diǎn)易氧化的中間合金裝在中下層。所裝入的爐料應(yīng)當(dāng)在熔池中均勻分布，防止偏重。

小塊或薄板料裝在熔池下層，這樣可減少燒損，同時(shí)還可以保護(hù)爐體免受大塊料的直接沖擊而損壞。中間合金有的熔點(diǎn)高，如AL-NI和AL-MN合金的熔點(diǎn)為750-800℃，裝在上層，由于爐內(nèi)上部溫度高容易熔化，也有充分的時(shí)間擴(kuò)散；使中間合金分布均勻，則有利于熔體的成分控制。

爐料裝平，各處熔化速度相差不多這樣可以防止偏重時(shí)造成的局部金屬過熱。

爐料應(yīng)進(jìn)量一次入爐，二次或多次加料會(huì)增加非金屬夾雜物及含氣量。

(2)對(duì)于質(zhì)量要求高的產(chǎn)品（包括鍛件、模鍛件、空心大梁和大梁型材等）的爐料除上述的裝料要求外，在裝料前必須向熔池內(nèi)撒20-30kg粉狀熔劑，在裝爐過程中對(duì)爐料要分層撒粉狀熔劑，這樣可提高爐體的純潔度，也可以減少損耗。融化圖如圖3.3所示，在鋁合金融化后需要通過精煉出氣以及打渣來保證鋁合金的各元素含量處于一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)。如圖3.4和圖3.5所示的精煉劑和除渣劑圖3.3合金熔煉圖圖3.4精煉劑圖3.5除雜劑3.4澆注成形與鑄件清理鑄件澆注前需進(jìn)行爐前扒渣處理，澆注后在砂箱中保溫21小時(shí)以上，保溫結(jié)束后，首先打箱，鑄件落砂清理后，然后割除澆冒口，用拋光機(jī)將鑄件表面清理干凈，最后對(duì)鑄件進(jìn)行畫線清理、化學(xué)成分、力學(xué)性能和金相組織分析報(bào)告。澆鑄過程應(yīng)注意安全，做好防護(hù)處理，在澆注之前也要對(duì)砂箱進(jìn)行清理，避免砂箱內(nèi)有落砂影響鑄件質(zhì)量，同時(shí)在清理干凈之后用耐高溫的膠水將鑄件上下模進(jìn)行粘住，防止在澆鑄過程中出現(xiàn)跑火等意外。如圖3.6和圖3.7所示圖3.6鑄件清理后涂膠圖3.7澆注圖產(chǎn)品分析4.1產(chǎn)品缺陷情況冒