底座鑄造工藝設(shè)計(jì)

底座鑄造工藝設(shè)計(jì),底座,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目底座鑄造工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院年 級(jí)專(zhuān) 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)I目目 錄錄1 1 前前 言言 .11.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義.11.1.1 本設(shè)計(jì)的目的 .11.1.2 本設(shè)計(jì)的意義 .11.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.11.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀.21.4 本領(lǐng)域存在的問(wèn)題.31.5 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想.31.6 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題.32 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 .42.1 造型和制芯方法.42.2 鑄造方法.42.3 澆注位置的確定.42.4 分型面的確定.53 3 鑄造工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)鑄造工藝參數(shù)的設(shè)計(jì) .73.1 加工余量的確定.73.2 起模斜度的確定.83.3 鑄造收縮率的確定.93.4 分型負(fù)數(shù).93.5 最小鑄出孔和槽.104 4 砂芯的設(shè)計(jì)砂芯的設(shè)計(jì) .114.1 砂芯的形狀.114.2 芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸.125 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .145.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.145.2 澆注系統(tǒng)類(lèi)型選擇.145.3 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu).155.4 澆注系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算.155.5 冒口的計(jì)算.196 6 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì) .216.1 模樣及模板.21鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)II6.2 芯盒.226.3 砂箱的設(shè)計(jì).237 7 結(jié)結(jié) 論論 .25致致 謝謝 .26參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .27鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11 前 言1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義1.1.1 本設(shè)計(jì)的目的了解和掌握鑄件的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)過(guò)程；根據(jù)鑄造零件結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、批量、生產(chǎn)條件等因素，確定鑄造工藝方案及工藝參數(shù)、繪制鑄造工藝圖、工藝卡等技術(shù)文件，最終用于指導(dǎo)鑄件生產(chǎn)操作1。1.1.2 本設(shè)計(jì)的意義對(duì)于鑄造在生產(chǎn)中，鑄造工藝設(shè)計(jì)中各部分的設(shè)計(jì)有著各種各樣的原則和要求。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)計(jì)鑄造出合格的底座，且鑄件的外觀(guān)尺寸符合要求，沒(méi)有內(nèi)部組織、力學(xué)性能和殘余應(yīng)力等缺陷，符合實(shí)際生產(chǎn)的需要。并全面的了解和掌握鑄造工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程和一般方法。1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求(1) 灰鑄鐵符合標(biāo)準(zhǔn) GB/T1348-2009，必須保證機(jī)械性能；(2) 凡有加工符號(hào)的表面留有加工余量；(3) 鑄件不得有砂眼、氣孔、裂紋等缺陷；(4) 未注鑄造圓角為 R3-R5；(5) 鑄造公差等級(jí)為 CT12 級(jí)；(6) 去毛刺，銳邊銳角倒鈍2。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2圖 1.1 底座零件圖1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀鑄造技術(shù)目前已經(jīng)有著較為成熟的生產(chǎn)工藝，能夠進(jìn)行大中型、小型的各類(lèi)復(fù)雜件的大量生產(chǎn)和單件生產(chǎn)，且能滿(mǎn)足各類(lèi)生產(chǎn)生活的需求。鑄造成型工藝種類(lèi)繁多有金屬型鑄造、陶瓷鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、消失模鑄造、砂型鑄造等，而本次設(shè)計(jì)所使用的砂型鑄造是應(yīng)用最為普遍的鑄造方法且已經(jīng)有著較為成熟的生產(chǎn)工藝技術(shù)能夠滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)的需求。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)31.4 本領(lǐng)域存在的問(wèn)題砂型鑄造在生產(chǎn)中有著其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)但同樣的也存在著眾多的問(wèn)題，例如對(duì)澆鑄溫度的控制問(wèn)題，澆鑄溫度過(guò)高會(huì)出現(xiàn)粘砂的問(wèn)題，溫度過(guò)低又存在澆不足的風(fēng)險(xiǎn)。除此之外還存在著砂芯的放置問(wèn)題，這影響著鑄件尺寸的精確性。以上所提及僅是鑄件領(lǐng)域中存在的部分問(wèn)題除此還存在眾多的問(wèn)題有待實(shí)踐解決。1.5 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想本設(shè)計(jì)主要以最少的工藝實(shí)現(xiàn)最快、最合理的生產(chǎn)工藝最為生產(chǎn)要旨，且安全環(huán)保，把生產(chǎn)成本，產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)速度作為生產(chǎn)中的重要準(zhǔn)則。1.6 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（1）鑄件的分型面的選取問(wèn)題；（2）冒口的設(shè)計(jì)問(wèn)題；（3）澆鑄溫度的確定。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)42 設(shè)計(jì)方案2.1 造型和制芯方法本鑄件采用手工造型，手工造型和制芯所使用的工藝裝備簡(jiǎn)單,靈活多樣,適應(yīng)性強(qiáng).所以對(duì)單件、小批或成批生產(chǎn)，特別對(duì)重大型鑄件和復(fù)雜形狀鑄件有著廣泛的用途。機(jī)器造型和制芯的生產(chǎn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，鑄件質(zhì)量比較穩(wěn)定。但是，它需要龐大的機(jī)器設(shè)備,而且投資大。所以本鑄件采用手工造型3。2.2 鑄造方法本鑄件采用濕型砂進(jìn)行鑄造。型砂和芯砂均采用黏土砂制作。濕型砂的采用是因?yàn)闈裥蜕安恍枰娓?、不?jīng)固化而且具有一定的濕強(qiáng)度；雖然強(qiáng)度低但退讓性好，便于落砂，而且濕型砂造型效率高。2.3 澆注位置的確定鑄件的澆鑄位置是指澆鑄時(shí)鑄件在鑄型內(nèi)所處的位置和狀態(tài)。它關(guān)系到鑄件的冶金質(zhì)量、鑄件的尺寸精度及造型工藝的難易程度，因此在確定工藝方案時(shí)需要選擇合適的澆鑄位置。因此澆鑄位置的確定應(yīng)該遵從以下幾個(gè)原則：（1）鑄件的重要部位或主要的加工面、耐磨面、受力面等應(yīng)位于下部或呈直立狀態(tài)。（2）鑄件的大平面應(yīng)朝下。（3）保證鑄件的充型能力。（4）要有利于鑄件的補(bǔ)縮。（5）避免使用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯。（6）盡量保證合箱的位置、澆鑄位置和鑄件冷卻位置一致4。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5abc圖 2.1 澆鑄位置如圖 2.1 所示有四種澆鑄位置的放置方案。方案 a 存在排氣性差、去渣能力弱、而且無(wú)法保證其表面質(zhì)量的問(wèn)題。方案 c 在使用時(shí)需要放置吊砂，但放置難度較大，不易操作。所以綜合以上判據(jù)選用方案 b 的澆注位置。2.4 分型面的確定分型面是兩半鑄型相互接觸的表面。通常在確定好澆鑄位置后再選擇分型面，一個(gè)好的鑄造工藝方案需要合理的結(jié)合澆鑄位置再選擇分型面，才能做到簡(jiǎn)化生產(chǎn)并易于保證鑄件質(zhì)量。以下是分型面的選取原則：1）盡可能的使鑄件全部或大部分處于同一半型中。2）分型面的數(shù)目盡可能的少。3）盡量選用平面作為分型面。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)64）避免砂箱過(guò)高。5）便于下芯6）注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量5。通過(guò)以上原則分型面的選取方案有以下幾種：a b圖 2.2 分型面設(shè)置方案據(jù)圖 2.2 可知分型面的選取有兩種方案。方案 a 的分型面選取有利于沖型，且便于砂芯的放置，鑄件也全部在同一半型內(nèi)。方案 b 不利于砂芯的放置且分型面放置于兩個(gè)砂型不是最好的選擇。綜上考慮選擇方案 a 作為分型面的選取方案。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)73 鑄造工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)3.1 加工余量的確定工藝設(shè)計(jì)為了保障零件加工面尺寸和精度，在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，將加工表面上留出的、準(zhǔn)備切去的金屬層厚度稱(chēng)為機(jī)械加工余量。加工余量過(guò)大，浪費(fèi)金屬和機(jī)械加工工時(shí)，增加鑄件和零件成本；過(guò)小則不能完全除去鑄件的表面缺陷，甚至露出鑄件表皮，達(dá)不到零件要求。據(jù)此查表 3.1 和表 3.2 得圖 3.1 和圖 3.2 所需加工的個(gè)表面的機(jī)械加工余量，以表 3.3 所示。 圖 3.1 各機(jī)械加工余量面 圖 3.2 底座零件圖表 3.1 毛坯鑄件典型的機(jī)械加工余量等級(jí)（GB/T6414-1999）方法要求的機(jī)械加工余量等級(jí)鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金砂型手工造型GKFHFHFHFH砂型機(jī)械造型或殼型EHEGEGEGEG鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8表 3.2 要求的鑄件加工余量（GB/T6414-1999）最大尺寸要求的鑄件加工余量等級(jí)EFG40630.40.50.7631000.711.41602501.422.82504001.42.53.54006302.234表 3.3 各面機(jī)械加工余量3.2 起模斜度的確定為論了方便起模樣或取出砂芯，模樣、芯盒的出模方向留有一定的斜度，一免損壞砂芯或砂型。起模斜度可以采取增加鑄件壁厚、增減鑄件壁厚、減少鑄件壁厚的方式來(lái)形成。在鑄件上添加起模斜度時(shí)，起模斜度應(yīng)小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的起模斜度值，以防止零件在裝配或工作中與其他零件相妨礙，起模斜度面如圖 3.3 和圖 3.4 所示。 圖 3.3 需要起模斜度的面 圖 3.4 底座零件圖本次設(shè)計(jì)采用金屬模樣造型腔，金屬模樣的起模斜度與測(cè)量面高度有關(guān)，不同高度12各面機(jī)械加工余量等級(jí)43.5鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)9的測(cè)量面應(yīng)具有的起模斜度如下表 3.4：表 3.4 金屬模樣起模斜度起模斜度測(cè)量高度 h/mm金屬或塑料模a/mm102。200.4 10401。100.8401000。301.0401000。201.8根據(jù)表 3.4 中的數(shù)據(jù)選擇不同的面的起模斜度，各面起模斜度如下表 3.56。表 3.5 各面起模斜度各面編號(hào)12345起模斜度1.01.01.01.01.03.3 鑄造收縮率的確定金屬在凝固過(guò)和程中有液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮，其中液態(tài)收縮和凝固收縮的結(jié)果會(huì)使鑄件最后凝固的部位產(chǎn)生縮孔、縮松，為消除縮孔、縮松，獲取組織致密的鑄件，采取工藝措施進(jìn)行補(bǔ)縮。根據(jù)該該零件的結(jié)構(gòu)，金屬液在凝固冷卻過(guò)程中的收縮介于“自由收縮”與“受阻收縮”之間，因此按照材料鑄造手冊(cè)中“鑄造收縮率”的設(shè)計(jì)依據(jù)（表 3.6）選擇該鑄件的鑄造收縮率為 1%。表 3.6 各類(lèi)鑄鐵件的鑄造收縮率鑄件的種類(lèi)收縮率阻礙收縮自收收縮灰鑄鐵中小型鑄件0.10.80.91.1大中型鑄件0.70.90.81.0特大型鑄件0.60.80.70.9長(zhǎng)度方向0.70.90.81.0灰鑄鐵特殊的圓筒形鑄件直徑方向0.50.60.8鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)103.4 分型負(fù)數(shù)干砂型、表面烘干型以及尺寸較大的濕砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接觸面很不嚴(yán)。為了防止?jié)沧r(shí)炮火，合箱前需要在分型面之間墊以石棉繩、泥條等，這樣在分型面處明顯增加了鑄件的尺寸。為了保證鑄件尺寸精確，在擬定工藝時(shí)為抵掉鑄件增加的尺寸而在模樣上減去相應(yīng)的尺寸稱(chēng)為分型負(fù)數(shù)。而本次設(shè)計(jì)零件是濕型且是中小型鑄件，故不予考慮分型負(fù)數(shù)。3.5 最小鑄出孔和槽械零件上的孔、槽和臺(tái)階一般盡可能的鑄造出來(lái)，這樣既可以節(jié)約金屬還可以減少機(jī)械加工的工作量、降低成本，又可使鑄件的壁厚比較均勻，減少形成縮孔、縮松等鑄造缺陷的傾向，提高鑄件的質(zhì)量。在有些特殊要求的孔，如彎曲孔和異形孔，無(wú)法進(jìn)行機(jī)械加工，則一定要鑄出。但有些情況下孔和槽有不宜鑄出。所以根據(jù)表 3.7 可知本鑄件槽不需要機(jī)械加工。表 3-7 鑄鐵件最小鑄處孔尺寸（單位：mm）鑄件材質(zhì)壁厚鑄孔最小直徑8106102025101540501530鑄鐵501003550鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)114 砂芯的設(shè)計(jì)砂芯用于形成鑄件內(nèi)腔、形成孔以及不易起模的外部輪廓部分，也可以在鑄型局部需要特殊性能時(shí)用作砂型的局部。鑄型工藝對(duì)砂芯的基本原則是：砂芯的形狀尺寸和在砂型中的位置符合逐漸的要求；要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠抵抗高溫金屬液體的沖擊和靜壓力；排氣順暢，能將在沖型及凝固過(guò)程中產(chǎn)生的氣體順利排出。砂芯的設(shè)計(jì)包括：砂芯分塊，下芯順序，砂芯的個(gè)數(shù)，芯頭的結(jié)構(gòu)等。本鑄件采用黏土砂制芯。4.1 砂芯的形狀砂芯在鑄件澆鑄過(guò)程中不僅需要一定的強(qiáng)度和剛度還需要良好的透氣性。據(jù)此砂芯的設(shè)置在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要滿(mǎn)足以下原則：（1）盡量減少砂芯的數(shù)量；（2）復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計(jì)；（3）選擇合適的砂芯形狀，便于填砂、舂砂、安放芯骨和采取排氣措施；（4）砂芯的分盒面應(yīng)盡量與型砂的分型面一致；（5）便于下芯和合型；（6）被分開(kāi)的砂芯每段要有良好的固定條件7；據(jù)以上原則及鑄件結(jié)構(gòu)的分析可知本次鑄件的砂芯需要 1 個(gè)。如圖 4.1 所示為砂芯的位置，圖 4.2 為砂芯的形狀。圖 4.1 砂芯形成位置鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12 圖 4.2 砂芯的形狀4.2 芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸芯頭是指伸長(zhǎng)出鑄件以外不與金屬液，起到定位、支撐及排氣作用，即在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的是如何保證砂芯的準(zhǔn)確位置，是否能夠承受砂芯自身質(zhì)量及液態(tài)金屬等外部的作用力，芯頭按照所處的位置可以分為垂直芯頭和水平芯頭。 而圖 4.3 設(shè)計(jì)的砂芯皆為垂直砂芯。圖 4.3 垂直芯頭示意圖為了在保證滿(mǎn)足芯頭要求的同時(shí)，垂直芯頭的長(zhǎng)度應(yīng)盡量小。過(guò)長(zhǎng)的芯頭會(huì)增大砂箱尺寸及增加型、芯砂用量。垂直芯頭的長(zhǎng)度可根據(jù)砂芯的長(zhǎng)度、直徑或斷面平均寬度及鑄型種類(lèi)來(lái)決定。垂直芯頭的長(zhǎng)度，斜度與間隙見(jiàn)表 4.1 和表 4.2。表 4.1 垂直芯頭的高度（單位：mm）LD 或(A+B)/23031601011501513002025512002530253025302025表 4.2 垂直芯頭的斜度 （單位：）芯頭高度152025上芯頭 234下芯頭 11.52表 4.3 垂直芯頭與芯座之間的間隙 S（單位：mm）根據(jù)表 4.1、4.2、4.3 可以選出芯頭的尺寸為：芯頭高度 3040mm，選擇 40mm，芯頭間隙為 1.0mm；下芯頭斜度選為 1.5，上芯頭斜度選擇 3。鑄型種類(lèi)D（A+B）/25051100151200濕型0.51.01.0干型0.51.51.5鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)145 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道，通常由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等單元組成。正確的設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)使金屬液平穩(wěn)而又合理的充滿(mǎn)型腔，對(duì)保障鑄件質(zhì)量有很重要的作用。因此澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下幾條原則：（1）引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)地充滿(mǎn)型腔，避免由于湍流過(guò)度強(qiáng)烈而造成夾卷空氣、產(chǎn)生金屬氧化物夾雜和沖刷分流塞。（2）充型過(guò)程中流動(dòng)的方向和速度可以控制，保證對(duì)鋼軌截面的沖刷均勻、砂型輪廓清晰、完整。（3）在合適的時(shí)間內(nèi)充滿(mǎn)型腔，避免形成夾砂、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(qiáng)化鑄件補(bǔ)縮、防止鑄件變形、裂紋等缺陷。（5）具有擋渣、溢渣能力，凈化金屬液。（6）澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，可靠，減少金屬液消耗。5.2 澆注系統(tǒng)類(lèi)型選擇澆注系統(tǒng)的引入位置影響到澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的確定，同時(shí)對(duì)液態(tài)金屬充型方式、鑄型溫度分布鑄件質(zhì)量影響很大。澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，可分為頂注式澆注系統(tǒng)、底注式澆注系統(tǒng)、中間注入式澆注系統(tǒng)和階梯式澆注系統(tǒng)。對(duì)于中小鑄件多采用將內(nèi)澆口開(kāi)設(shè)在鑄型的分型面處,可以采用頂注式、底注式和中間注入式的澆注系統(tǒng),對(duì)于大型鑄件可以采用階梯式澆注系統(tǒng)。頂注式澆注系統(tǒng)的充型能力強(qiáng),有利于冒口的補(bǔ)縮，但對(duì)鑄型底部的沖擊較大，金屬液在充型過(guò)程中容易二次氧化；底注式澆注系統(tǒng)充型過(guò)程平穩(wěn)，金屬液不容易氧化，缺點(diǎn)是不利于頂部冒口的補(bǔ)縮，金鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15屬液的充型能力相對(duì)較差；中間注入式澆鑄系統(tǒng)同時(shí)具有頂注式澆注系統(tǒng)和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；階梯式澆注系統(tǒng)具有充型能力強(qiáng)、充型平穩(wěn)、金屬液不易氧化、補(bǔ)縮能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消耗的金屬液量多。根據(jù)本題目鑄造工藝方案的設(shè)計(jì)，據(jù)鑄造工藝手冊(cè)常用合金砂型鑄造澆口比及其應(yīng)用采用完全封閉式澆注系統(tǒng)。澆鑄系統(tǒng)斷面比?。篎直：F橫：F內(nèi)=1.15:1.1:18，為提高生產(chǎn)效率，結(jié)合鑄件尺寸考慮，本設(shè)計(jì)中采用一箱兩件。5.3 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將內(nèi)澆道開(kāi)設(shè)在下砂箱內(nèi)，由于封閉式澆注系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擋渣能力，所以不進(jìn)行過(guò)濾網(wǎng)的設(shè)置。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和尺寸等因素，將澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖 5.1 所示。圖 5.1 澆鑄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.4 澆注系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算底座零件的重量為 103.73kg。這里首先需要計(jì)算阻流截?cái)嗝娣e：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)16根據(jù)奧贊公式（式 1）求得鑄件澆注系統(tǒng)最小截面積： （5-1）pgHG31. 0Amin式中：式中各個(gè)參數(shù)計(jì)算如下：金屬液總質(zhì)量 G：根據(jù)鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)類(lèi)型，選擇鑄件冒口系統(tǒng)占其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 20%，一個(gè)砂箱內(nèi)共布置 2 個(gè)鑄件則：G=M(1+20%)=103.73（1+0.2）2=248.96kg；計(jì)算澆注時(shí)間 t：對(duì)于澆鑄質(zhì)量（m）小于 450kg，形狀簡(jiǎn)單的鑄鐵件，其澆注時(shí)間可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （5-2）LGSt式中，t澆注時(shí)間（s） ；型內(nèi)金屬重量，包（kg） ；LGS系數(shù)，根據(jù)鑄件尺寸可查表 5.1 得 S 取 1.49。表 5.1 系數(shù) S 的選擇鑄件壁厚 /mm7.515.515.518.018.025 系數(shù) S1.41.51.8將上述數(shù)據(jù)代入計(jì)算澆注時(shí)間：22.1s。）。平均靜壓頭（；流量因子，量綱為）澆注時(shí)間（）量（面積的鑄鐵金屬液總質(zhì)流過(guò)澆注系統(tǒng)最小橫截）最小截面積（cmHstkgGcmpg1;A2min鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)17澆注速度：v 升=m/t （5-3）式中，m質(zhì)量（Kg） ；t澆注時(shí)間（s） ；v 升 =m/t=248.96/22.1=11.3 kg/s； 流量因數(shù) ：根據(jù)鑄型種類(lèi)和阻力大小， 取 0.5；平均靜壓頭 Hp：Hp=H0-P2/2C （5-4） 式中：Hp為均勻計(jì)算壓力頭；H0為阻流斷面以上的金屬壓頭；C 為鑄件（型腔）總高度；P 為斷流面以上（嚴(yán)格地說(shuō)，是阻流斷面重心以上）的型腔高度。由于本次設(shè)計(jì)采用頂注式所以 P=0，故 Hp=H。澆口杯高度為 120mm，其平均靜壓頭高度為：500mm。據(jù)以上因素帶入公式（5-1）可得：Agmin=248.96/（0.3122.10.57）=10.4cm2 該澆注系統(tǒng)采用封閉式澆注系統(tǒng)。取 Agmin=10.4cm2，可采用 2 個(gè)內(nèi)澆道，一個(gè)橫澆道，各組元截面積之比 A 直：A 橫：A 內(nèi)=1.15:1.1:1，所以可得到橫澆道面積為11.44m2，直澆道面積為 11.96cm2。單個(gè)內(nèi)澆道面積為 2.6cm2。據(jù)鑄造工藝手冊(cè)可知底座直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的尺寸如表 5.3 所示。表 5.3 底座澆道尺寸（單位：mm）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18abcD直澆道-50橫澆道 463830-內(nèi)澆道302614- 橫澆道 內(nèi)澆道 直澆道圖 5.2 澆注系統(tǒng)截面圖1）澆口杯尺寸設(shè)計(jì)澆口杯是用來(lái)承接來(lái)自澆包的金屬液體，同時(shí)可以減輕金屬液對(duì)型腔的沖擊，避免金屬液的飛濺與溢出，還能夠分離渣滓和氣泡，阻止其進(jìn)入型腔。常用的澆口杯類(lèi)型包含漏斗形、盆型、池槽型三種10。本次設(shè)計(jì)的澆口杯采用普通漏斗形澆口杯，其具體參數(shù)如圖 5.2 所示，已知直澆道下端直徑為 48mm，查鑄造工藝手冊(cè)可得 D1=120mm，D2=96mm, h=120mm，鐵液容量為9.6kg。圖 5.3 澆口杯鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19圖 5.4 鑄造工藝圖5.5 冒口的計(jì)算冒口是指為避免鑄件出現(xiàn)缺陷而附加在鑄件上方或側(cè)面的補(bǔ)充部分。功能在鑄型中，冒口的型腔是存貯液態(tài)金屬的空腔，在鑄件形成時(shí)補(bǔ)給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣和集渣的作用，而冒口的主要作用是補(bǔ)縮。冒口的設(shè)計(jì)功能不同的冒口，其形式、大小和開(kāi)設(shè)位置均不相同。對(duì)于凝固過(guò)程中體積收縮不大的合金(如灰鑄鐵)，或不產(chǎn)生集中縮孔的合金(如錫青銅)，冒口的作用主要是排放型腔中的氣體和收集液流前沿混有夾雜物或氧化膜的金屬液，以減少鑄件上的缺陷。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20圖 5.5 冒口種類(lèi)本鑄件材料為灰鑄鐵，所以選用實(shí)用冒口。M=V/A （5-5） 式中：M：模數(shù)（cm） ；V：鑄件體積（cm3） ；A：鑄件散熱表面積（cm2）M=V/A=1226.692/5017.48=0.244cm0.48cm。所以可以直接選用澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)216 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)6.1 模樣及模板模樣用來(lái)形成鑄型的型腔、芯頭座等結(jié)構(gòu)，直接影響鑄件的形狀、尺寸精度 和表面粗糙度。所以必須重視對(duì)模樣的設(shè)計(jì)，對(duì)模樣要求應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、尺寸精度和表面粗糙度，同時(shí)模樣應(yīng)滿(mǎn)足制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉等 要求。模樣的材質(zhì)有多種。木模樣適用于單件、小批量或成批生產(chǎn)的模樣，特點(diǎn)是重量輕、易加工，但強(qiáng)度低、尺寸精度低；鑄鐵模樣適用于大中型且大量生產(chǎn)的 模樣，其特點(diǎn)是加工后強(qiáng)度及硬度高、耐用且價(jià)廉；塑料模樣適用于成批及大量 生產(chǎn)鑄件，特別適合于形狀復(fù)雜難以加工的模樣，特點(diǎn)是重量輕、制造工藝簡(jiǎn)單， 但較脆且不能受熱。模樣在分型面處分為上模和下模。模樣之間的連接要牢靠，模樣在模板上的定位必須準(zhǔn)確，以免造成分型面處的錯(cuò)型。圖 6.1 砂型制造流程考慮到鑄件的技術(shù)要求（上下型錯(cuò)模不得大于1mm）和樹(shù)脂砂工藝的特點(diǎn)（連續(xù)放砂的要求），采用型板，上型板及上砂型的三維圖如圖6.1所示，下模板及下砂型如圖6.2所示。型板尺寸：長(zhǎng)1200mm，寬為800mm，型板上設(shè)計(jì)定位孔，安裝定位銷(xiāo)。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)22本鑄件屬于用手工造型的方法進(jìn)生產(chǎn)，所以本鑄件選擇金屬模制作模樣，如圖 6.2所示。圖 6.2 模板6.2 芯盒芯盒是制芯工藝必要的工藝裝備，芯盒設(shè)計(jì)與制造直接關(guān)系到鑄件質(zhì)量，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度非常重要。且遵循以下原則：（1）在設(shè)計(jì)芯盒結(jié)構(gòu)時(shí)需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進(jìn)行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強(qiáng)度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點(diǎn)，從而保證設(shè)計(jì)出的芯盒具有一定的使用壽命；（3）芯盒的類(lèi)型選擇和尺寸要求要根據(jù)設(shè)計(jì)的砂芯形狀和尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；（4）在確保砂芯設(shè)計(jì)合理的情況下，可以通過(guò)減小芯盒尺寸等因素來(lái)降低芯盒重量，鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)23從而減輕能耗和勞動(dòng)強(qiáng)度；（5）設(shè)計(jì)的芯盒需要方便操作，在其制作過(guò)程盡量可以簡(jiǎn)單，降低生產(chǎn)成本；本鑄件用黏土砂造型造芯， 采用熱芯盒制芯，芯盒結(jié)構(gòu)如下圖 6.3 所示：圖 6.3 芯盒6.3 砂箱的設(shè)計(jì)砂箱的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：選擇類(lèi)型和材質(zhì)，確定砂箱尺寸，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定位及緊固等。根據(jù)鑄件的大小、吃砂量、以及壓頭和造型機(jī)的選擇確定砂箱的內(nèi)部尺寸，確定具體尺寸。本鑄件采用整鑄式砂箱，選擇 HT200為砂箱材料，砂箱造型為手工造型用砂箱。根據(jù)砂箱內(nèi)框尺寸選擇箱壁壁厚為 t=30mm。砂箱四角容易損壞，設(shè)計(jì)砂箱時(shí)應(yīng)給出合理的轉(zhuǎn)角尺寸，砂箱過(guò)渡圓角 R=20 mm。除砂箱本體外，還需要設(shè)計(jì)箱帶、排氣孔和吊運(yùn)裝置等。為了澆注時(shí)排出鑄型內(nèi)的氣體， 要在砂箱壁上開(kāi)設(shè)排氣孔。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)24圖 6.4 鑄型裝配圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)257 結(jié)結(jié) 論論本次對(duì)底座的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，我去圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)書(shū)籍，仔細(xì)研究所做課題的設(shè)計(jì)過(guò)程和注意事項(xiàng)。通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)我對(duì)自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應(yīng)用方面也有了很大提升，在設(shè)計(jì)底座時(shí)遇到的不懂的問(wèn)題及時(shí)的查詢(xún)相關(guān)的案例和詢(xún)問(wèn)使我在單獨(dú)設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題上的到了很大的提升并且能夠自主獨(dú)立的解決問(wèn)題。我選用砂型鑄造是因?yàn)榇髓T件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單生產(chǎn)數(shù)量多且精度要求不高，屬于小型零件。分型面的選擇非常合適，選在零件的大平面上，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用頂注入完全封閉式澆注系統(tǒng)，其具有阻渣性能好，不易吸氣，內(nèi)澆道易清理，金屬消耗少，不易氧化，金屬澆注平穩(wěn)且不噴射等優(yōu)點(diǎn)。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)26致 謝感謝朱永長(zhǎng)老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的指導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中所給予幫助的同學(xué)，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)對(duì)課程設(shè)計(jì)有了更近一步的了解，能夠?qū)σ恍┰O(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題自行獨(dú)立解決。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)27參考文獻(xiàn)1 砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)及工裝設(shè)計(jì)M. 北京:北京出版社. 1980 年 8 月.2 石德全. 造型材料M . 北京: 北京大學(xué)出版社. 2009 年 9 月第一版: 184-222.3 陸文華, 李隆盛, 黃良余. 鑄造合金及熔煉M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2012 年 8 月第一版：262-278.4 李新亞主編; 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì)組編. 鑄造手冊(cè), 第 5 卷, 鑄造工藝M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2011. 5. 5 劉文川, 向敬成. 大型鑄件有效澆注時(shí)間的計(jì)算J. 大型鑄鍛件. 2000 年第 4 期 (總第 90 期)6 杜西靈, 杜磊編著. 鑄造實(shí)用技術(shù)問(wèn)答M. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007 年 05 月第 1 版.7 咸陽(yáng)機(jī)器制造學(xué)校. 中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校試用教材鑄造工藝學(xué)（上冊(cè)）. 機(jī)械工業(yè)出版社, 1979 年 08 月第 1 版.8 諸葛勝. 福士科鑄造材料（中國(guó)）有限公司. 鑄鐵冒口設(shè)計(jì)手冊(cè).9 王樹(shù)成. 壓邊澆冒口對(duì)鑄件質(zhì)量的影響J. 現(xiàn)代鑄鐵, 2002 年第 46 卷第 2 期: 46-47 頁(yè).10 王文清, 李魁盛. 鑄造工藝學(xué). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004底座 鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄 造 工 藝 卡 107 HT-200 共1頁(yè) 第1頁(yè) 產(chǎn)品名稱(chēng) 底座 每臺(tái)件數(shù) 2 澆冒口重 25.6kg 零件圖號(hào) A3 每型件數(shù) 1 每型金屬液 129.33kg 零件名稱(chēng) 底座 凈 重 103.73kg 活塊數(shù) 0 材 質(zhì) HT-200 毛 重 120kg 芯 盒 數(shù) 1 準(zhǔn) 備 　砂　　　 箱 砂芯數(shù)量 1個(gè) 上箱 1200mm×800mm×400mm 1#芯盒 350mm×200mm×128mm 下箱 1200mm×800mm×400mm 備 砂 型 砂 黏土砂 芯 砂 黏土砂 涂料 造 芯 設(shè) 備 震動(dòng)落砂機(jī) 硬化方法 CO2 造 型 設(shè) 備 震動(dòng)落砂機(jī) 硬化方法 自硬 易割冒口數(shù) 0 直澆道面積 11.96cm3 橫澆道面積 11.44 內(nèi)澆道面積 2.6 直澆道數(shù)量 1 橫澆道數(shù)量 1 內(nèi)澆道數(shù)量 2 合 箱 合箱至澆注時(shí)間 ≤ 24h 澆注溫度 1380℃ 開(kāi)箱時(shí)間 3h 工藝要求要求及操作要點(diǎn)： 1.鑄造收縮率為1%； 2.未注拔模斜度均為2°； 3.上下面加工余量3.5-4mm, 4.下箱芯頭四周均向內(nèi)斜15mm； 5.鑄件單向澆注；