支座的鑄造工藝設計

支座的鑄造工藝設計,支座,鑄造,工藝,設計 支座 鑄造工藝設計 鑄 造 工 藝 卡 卡片編號217 QT400-10 共1頁 第1頁 產(chǎn)品名稱 支座 每臺件數(shù) 4 澆冒口重 238kg 零件圖號 A3 每型件數(shù) 1 每型金屬液 1592kg 零件名稱 支座 凈 重 230kg 活塊數(shù) 0 材 質 QT400-10 毛 重 245kg 芯 盒 數(shù) 2 準 備 　砂　　　 箱 砂芯數(shù)量 1個 上箱 600mm×1300mm×550mm 1#芯盒 600mm×800mm×200mm 下箱 600mm×1300mm×550mm 2#芯盒 備 砂 型 砂 酸硬化樹脂自硬砂 芯 砂 磷酸鹽粘接劑砂 涂料 醇基涂料粉 造 芯 設 備 震動落砂機 硬化方法 CO2 造 型 設 備 自硬芯盒法手工制芯 硬化方法 自硬 易割冒口數(shù) 0 直澆道尺寸 Φ68 橫澆道尺寸 Φ33 內(nèi)澆道尺寸 Φ15 直澆道數(shù)量 1 橫澆道數(shù)量 1 內(nèi)澆道數(shù)量 2 合 箱 合箱至澆注時間 ≤ 24h 澆注溫度 1400℃ 開箱時間 3h 工藝要求要求及操作要點： 1. 鑄造收縮率為1%； 2. 起模斜度均為5°； 3. 上下面加工余量2mm，其余2.5mm； 4. 鑄件中間澆注。 佳木斯大學佳木斯大學Jiamusi University學生姓名：葉徐青學生姓名：葉徐青學學 號：號：17080140217指導教師：李俊剛教授指導教師：李俊剛教授鑄造工藝課程設計題目鑄造工藝課程設計題目20202020秋材料成型及控制工程專業(yè)秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝課程設計答辯鑄造工藝課程設計答辯目錄目錄佳木斯大學佳木斯大學3 3 1 1 2 2 4 4 5 5鑄件結構及工藝性分析鑄件結構及工藝性分析鑄造方法的選擇鑄造方法的選擇造型工藝方案的確定造型工藝方案的確定砂芯的設計及工藝設計參數(shù)砂芯的設計及工藝設計參數(shù)澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計 1 1鑄件結構及工藝性分析鑄件結構及工藝性分析佳木斯大學佳木斯大學所所要要生生產(chǎn)產(chǎn)的的鑄鑄件件的的結結構構合合理理與與否否直直接接影影響響鑄鑄件件的的質質量量，結結構構合合理理的的鑄鑄件件在在鑄鑄造造過過程程中中能能夠夠有有效效地地避避免免許許多多鑄鑄造造缺缺陷陷。支支座座的的三三視視圖圖如如圖圖所所示示，通通過過所所給給零零件件圖圖可可 知知 支支 座座 的的 外外 輪輪 廓廓 尺尺 寸寸 為為420mm910mm650mm，其其 左左右右結結構構對對稱稱，上上下下結結構構和和前前后后結結構構也也比比較較對對稱稱，支支座座的的內(nèi)內(nèi)部部結結構構相相對對簡簡單單，壁壁厚厚均均勻勻，主主要要壁壁厚厚為為90mm，最最大大壁壁厚厚處處是是90mm，最最大大孔孔徑徑為為210mm,最最小小孔孔徑徑為為90mm。2 2造型工藝方案的確定造型工藝方案的確定造型工藝方案的確定方案一：如圖所示，支座從圖中方案一：如圖所示，支座從圖中可以看到具有二條對稱中心線，可以看到具有二條對稱中心線，所以分型要做成階梯分型，分型所以分型要做成階梯分型，分型面不是平面，這將會極大地增加面不是平面，這將會極大地增加造型過程的工作量和工作難度造型過程的工作量和工作難度方方案案二二：如如圖圖所所示示，有有以以下下幾幾個個優(yōu)點優(yōu)點：（1）分分型型面面位位于于同同一一個個平平面面且且在在鑄鑄件件最最大大斷斷面面處處，造造型型時時相相比比階梯面更加的簡單方便階梯面更加的簡單方便；（2）在在同同一一平平面面可可以以方方便便起起模模，保保證證鑄鑄件件質質量量；以以便便于于鑄鑄件件進進行行補縮。補縮。綜綜合合上上述述二二種種方方案案的的優(yōu)優(yōu)缺缺點點比比較較，可以確定分型面依據(jù)上述方案二?？梢源_定分型面依據(jù)上述方案二。澆注位置的確定澆注位置的確定鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。由于支座是小型球磨鑄鐵件，質量較輕。充型金屬液QT400-10，澆注溫度較低冷卻較快，金屬凝固時沒有實現(xiàn)順序凝固的可能，所以設置澆注位置時盡量使金屬液同時凝固，而且澆注位置要設置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質量與美觀。砂芯的設計及工藝設計參數(shù)對于本次設計的零件對于本次設計的零件支座，支座，采用樹脂自硬砂制芯，涉及不采用樹脂自硬砂制芯，涉及不到砂芯的烘干。砂芯可以幫助到砂芯的烘干。砂芯可以幫助鑄件成型、確保鑄件精度的關鑄件成型、確保鑄件精度的關鍵因素。分析鑄件的結構，因鍵因素。分析鑄件的結構，因為該鑄件為對稱結構，鑄件的為該鑄件為對稱結構，鑄件的尺寸較小，需要做一個垂直砂尺寸較小，需要做一個垂直砂芯和一個水平砂芯。芯和一個水平砂芯。芯頭的設計芯頭的設計芯芯頭頭是是伸伸出出鑄鑄件件型型腔腔以以外外的的砂砂芯芯一一部部分分，它它可可以以起起到到定定位砂芯的作用。位砂芯的作用。根據(jù)支座的型腔結構，設置一個水平芯頭和兩個垂直芯頭。根據(jù)支座的型腔結構，設置一個水平芯頭和兩個垂直芯頭。水水平平芯芯頭頭：根根據(jù)據(jù)鑄鑄造造工工藝藝手手冊冊5表表（3-82）取取間間隙隙S1=0.5,S2=1.5,S3=2.0因因為為支支座座L=910mm，D=340mm,得得水水平平芯芯頭頭長長度度L水水 平平=80mm。垂垂直直芯芯頭頭：根根據(jù)據(jù)鑄鑄造造工工藝藝手手冊冊5表表（3-83）因因為為L=370mm,D=210mm,取間隙取間隙S=0.5，H垂直垂直=80mm。工藝參數(shù)的設置工藝參數(shù)的設置鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差鑄鑄件件尺尺寸寸公公差差是是指指鑄鑄件件各各部部分分尺尺寸寸允允許許的的極極限限偏偏差差，支支座座是是大大批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)砂砂型型鑄鑄造造、機機器器造造型型，根據(jù)表根據(jù)表3-54，鑄件尺寸公差等級取，鑄件尺寸公差等級取GB/T 6414-1999 CT10。鑄件重量公差鑄件重量公差鑄件重量公差是以占鑄件公稱質量的百分率為單位的鑄件質量變動的允許值。鑄件重量公差是以占鑄件公稱質量的百分率為單位的鑄件質量變動的允許值。查鑄造工程師手冊表查鑄造工程師手冊表6-29得到支座的重量公差等級為得到支座的重量公差等級為10級，重量公差數(shù)值級，重量公差數(shù)值10%機械加工余量機械加工余量支支座座為為小小型型球球磨磨鑄鑄鐵鐵件件，因因為為采采用用機機器器造造型型。根根據(jù)據(jù)表表3-60，支支座座為為GB/T6414-1999-CT9-RMA6.3(G).工藝參數(shù)的設置工藝參數(shù)的設置鑄造收縮率鑄造收縮率為了保證鑄件尺寸精度，需要通過對鑄件的結構分析來選擇適合鑄件的收縮率。金屬液在凝固之后的冷卻過程中的收縮介于“自由收縮”和“受阻收縮”，所以選擇QT400-10的收縮率為1.0%。起模斜度起模斜度鑄件成型后，為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定的出模斜度。鑄件技術要求起模斜度為5O澆注系統(tǒng)的類型澆注系統(tǒng)的類型采用支座應該采用封閉式中注式澆注系統(tǒng)，封閉式澆注系統(tǒng)具備以下幾點優(yōu)點：封閉式澆注系統(tǒng)具有充型相對平穩(wěn)，而且對型腔沖刷能力小，發(fā)生卷氣可能性小，不容易發(fā)生氧化。中注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點：有助于進行自下而上的凝固，金屬液流入型腔比較平穩(wěn)并且?guī)椭懦颓粌?nèi)的空氣。決定直澆道的位置和高度決定直澆道的位置和高度實踐證明，直澆道過低使充型及液態(tài)補縮壓力不足，容易出現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮孔等缺陷。將直澆道高度設置為沙箱的高度為600mm。但應檢驗該高度是否足夠。各澆道口截面積計算各澆道口截面積計算各澆道口大小各澆道口大小直澆道大小直澆道大小本次設計選取圓錐形直澆道，因為圓錐形直澆道模制造容易、造型方便，所以適用于中、小型鑄件。內(nèi)澆道截面積內(nèi)澆道截面積 通過上面計算可以知道整個澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道的截面積是30cm2，由于整個澆注系統(tǒng)有一個內(nèi)澆道，所以得到內(nèi)澆道截面積為15 cm2。小型球磨鑄鐵件一般選擇截面為扁平平面的內(nèi)澆道。因為扁平內(nèi)澆道可以有效地防止金屬液吸渣而進入型腔內(nèi)，扁平內(nèi)澆道還能夠通過分散分布、增減其數(shù)目的少來有效地調節(jié)溫差和凝固順序，內(nèi)澆道的入口處需要進行適當?shù)牡箞A，向型腔口型腔方向逐漸加寬的擴張式引入方法。根據(jù)鑄造手冊5表3-189，a=64m,b=52mm,h=24mm,橫澆道截面積橫澆道截面積根據(jù)鑄造手冊5表（3-178），確定A橫=33cm2。查鑄造工藝手冊5表（3-187）,得a=60mm,h=64mm,b=48mm。鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計模樣及模板模樣及模板木質模樣具有輕便、容易加工、來源廣、價格低廉等優(yōu)點，而且木模的傳熱系數(shù)小，有利于樹脂砂的硬化，適合于手工造型單件小批量生產(chǎn)的鑄件。在本次設計中采用多塊紅松木料合理拼接組合制成模樣。上、下模板如圖所示：芯盒芯盒制作砂芯過程中必須用到芯盒，芯盒設計的合理與否對砂芯的質量具有關鍵作用，也會直接影響到鑄件的質量。在對芯盒的設計制作過程中必須符合下面幾點要求：（1）在設計芯盒結構時需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點，從而保證設計出的芯盒具有一定的使用壽命；（3）芯盒的類型選擇和尺寸要求要根據(jù)設計的砂芯形狀和尺寸進行合理設計；（4）在確保砂芯設計合理的情況下，可以通過減小芯盒尺寸等因素來降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動強度；（5）設計的芯盒需要方便操作，在其制作過程盡量可以簡單，降低生產(chǎn)成本；綜綜合封合封閉閉開關所使用地造型方法，因開關所使用地造型方法，因為鑄為鑄件使用件使用樹樹脂砂造芯，所以脂砂造芯，所以選選用自硬芯盒法手工制芯。其用自硬芯盒法手工制芯。其優(yōu)優(yōu)點可以制作方便，降低制作成本。點可以制作方便，降低制作成本。其其結結構如下構如下圖圖所示：所示：總總 結結 本次對支座的鑄造工藝課程設計中，我去圖書館借閱了許多相關書籍，仔細研究所做課題的設計過程和注意事項。通過一段時間的學習我對自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應用方面也有了很大提升，在繪制支座零件圖時遇到復雜結構，在向老師請教后，成功解決了問題。我選用砂型鑄造是因為此鑄件壁薄且內(nèi)部結構復雜，還是小型零件單件成產(chǎn)。分型面的選擇非常合適，選在零件的對稱線上，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入封閉式澆注系統(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。把直澆道放置于靠近砂箱內(nèi)壁處，便于澆注。由于選用的造型材料為脲醛樹脂砂，含氮量高，因此要仔細考慮砂芯的透氣性。設置出氣孔，其主要目的是降低型腔內(nèi)壓力，使整體砂芯和砂型有良好的排氣環(huán)境。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)合理，澆注系統(tǒng)設計優(yōu)良和有可行性，可以在實際生活中使用。鑄造工藝課程設計說明書設計題目支座鑄造工藝課程設計學 院年 級專 業(yè)學生姓名學 號指導教師鑄造工藝課程設計說明書I目目 錄錄1 1 前前 言言.11.1 本設計的目的、意義.11.1.1 本設計的目的.11.1.2 本設計的意義.11.2 本設計的技術要求.21.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀.21.3.1 國內(nèi)外鑄造工藝發(fā)展現(xiàn)狀.21.4 本領域存在的問題.21.5 本設計的指導思想.31.6 本設計擬解決的關鍵問題.32 2 設計方案設計方案.42.1 零件簡介.42.1.1 零件的技術要求.42.1.2 零件結構特點分析.42.1.3 零件材質特點分析.52.2 造型材料的選擇.52.2.1 造型、制芯方法的選擇.52.2.2 造芯方法及材料的選用.62.2.3 造型方法的選擇.62.2.4 造型制芯設備.62.2.5 型芯砂配方.62.2.6 混砂工藝.73 3 設計說明設計說明.83.1 澆注位置的選擇.83.1.1 分型面的選擇.93.2 鑄造工藝參數(shù)的確定.113.2.1 鑄件尺寸公差.113.2.2 鑄件質量公差.113.2.3 鑄件的加工余量.113.2.4 鑄造收縮率.113.2.5 起模斜度.113.3 砂芯設計.123.3.1 砂芯的形狀.12鑄造工藝課程設計說明書II3.3.2 砂芯的固定.133.3.3 芯頭的設計.133.4 澆注系統(tǒng)設計.133.4.1 澆注系統(tǒng)類型.143.5 決定直澆道的位置和高度.143.5.1 各澆道口截面積計算.153.6 各澆道口大小.163.6.1 直澆道大小.163.6.2 內(nèi)澆道截面積.163.6.3 橫澆道截面積.164 4 鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計.184.1 模樣及模板.184.2 芯盒.195 5 總結總結.21致致 謝謝.22參考文獻參考文獻.23鑄造工藝課程設計說明書11 前 言1.1 本設計的目的、意義1.1.1 本設計的目的鑄造業(yè)在我國發(fā)展起步較早，各種鑄造產(chǎn)品和工藝種類都很齊全,依然在當今社會制造業(yè)起到舉足輕重的作用，為當代國民經(jīng)濟的發(fā)展及國防力量的增強作出了杰出貢獻。我國自從改革開放以來大力發(fā)展鑄造業(yè)并取得了輝煌的成績。21 世紀以來，我國鑄造產(chǎn)品產(chǎn)量在世界連續(xù)位列第一，鑄件產(chǎn)量接近世界鑄件產(chǎn)量 1/3，在科技高速發(fā)展的今天，基于我國鑄造成型工藝獨有的優(yōu)勢，我國應更充分地發(fā)揮鑄造資源優(yōu)勢，發(fā)展自己的鑄造工業(yè)。20 世紀以來，鑄造金屬熱加工技術發(fā)展速度飛快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術的進步要求鑄件機械性能更好，同時仍具有良好的機械性能；另一個原因是機械行業(yè)和其他行業(yè)的發(fā)展，為鑄造業(yè)打發(fā)展提供有利條件。如檢測技術的發(fā)展，使鑄件質量的提高得到了保證；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們更加全面、深入地了解金屬的微觀世界，探索金屬結晶的奧秘，研究金屬液態(tài)成型的理論。1.1.2 本設計的意義鑄件在鑄造之前，首先需要進行鑄造工藝設計，使鑄件整個工藝過程實現(xiàn)科學操作，獲得優(yōu)質高產(chǎn)的鑄件。鑄造工藝設計就是根據(jù)鑄造零件的結構特點、技術要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定工工藝方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖、模板圖、芯盒圖等。本設計通過支座零件圖可知零件的技術要求、材料組成、結構特點、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)批量以及性能要求。對零件結構的鑄造工藝性進行分析，找出可能存在的結構問題并提出改進措施或預防缺陷的措施，選擇鑄造和造型方法，提出多種澆注和分型方案，綜合對比分析，選擇最為理想的澆注位置及分型面。選用適宜的工藝參數(shù)，設計鑄件的補鑄造工藝課程設計說明書2縮系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)并繪制出鑄造工藝圖。根據(jù)鑄造工藝設計模板和芯盒等鑄造工藝裝備，繪制出鑄造工藝圖。1.2 本設計的技術要求支座屬于小型鑄件，結構較簡單，左右結構對稱。因為支座的壁厚非均勻常，鑄造工藝比較簡單，質量要求較高。由于鑄件的內(nèi)部為中空結構，所以在鑄造的過程中很容易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷，因此在確定鑄造工藝的時候，我們需要綜合考慮鑄件的結構和技術要求等各方面的因素。1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 國內(nèi)外鑄造工藝發(fā)展現(xiàn)狀國外鑄造技術先進、鑄件質量好、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染小，產(chǎn)品普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化。具體表現(xiàn)在：在鑄件生產(chǎn)中對原材料和材質要求高，采取先進的無損檢測技術有效控制質量，鑄造生產(chǎn)全過程自動；普遍采用液態(tài)金屬過濾技術；廣泛應用合金包芯線解決技術，使球磨鑄鐵工藝穩(wěn)定、合金元素收得率高、處理無污染，實現(xiàn)了微機自動化操作；重視開發(fā)使用互聯(lián)網(wǎng)，鑄造業(yè)的電子商務、遠程策劃與制造、虛擬鑄造廠等飛速成長。國內(nèi)鑄造生產(chǎn)技術水平具體表現(xiàn)在：鑄造原輔料生產(chǎn)供應的專業(yè)化、商品化差；工藝策劃多憑自己經(jīng)歷，計算機應用少；鑄造技術裝備等基礎條件差；產(chǎn)品過程手工操縱比例高，現(xiàn)場工人能力低等。大部分企業(yè)質量和市場意思不強，質量管理研究十分薄弱，鑄件廢品率高。20 世紀以來，市場上對中小型電機的需要呈上漲趨勢。2009 年中國中小型電機年產(chǎn)值超過了 2 億 KW,遙居世界首位，成為世界上中小型電機的制造大國。但與國際先進水平相比，國內(nèi)中小型企業(yè)數(shù)量龐大，技術水平落后，技術裝備陳舊，勞動生產(chǎn)率較低；質量參差不齊，廢品率高。鑄造工藝課程設計說明書31.4 本領域存在的問題雖然近年來國內(nèi)鑄造工藝技術得到了飛速發(fā)展但還是存在技術水平落后，技術裝備陳舊，勞動生產(chǎn)率較低；質量參差不齊，廢品率高等問題。1.5 本設計的指導思想本設計的指導思想該鑄件所選用的材料為 QT400-10，灰鐵材料容易制造出含有內(nèi)腔、外形復雜的毛坯，其在鑄件生產(chǎn)過程中具有很高的靈活性，適用性廣泛，灰球磨鑄鐵材料在液態(tài)成型鑄件的尺寸大小方面限制比較小，其壁厚可由 0.5mm 到 1m 左右。對于塑性比較低的鑄件，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的唯一的方法。1.6 本設計擬解決的關鍵問題鑄件不允許存在裂紋。鑄件液態(tài)成型不允許存在氣孔、砂眼、縮松、縮孔等缺陷。使鑄件表面光潔無氣孔，表面質量要求高。鑄造工藝課程設計說明書42 設計方案2.1 零件簡介(1) 零件名稱：支座(2) 材料：QT400-10(3) 零件尺寸：420mm910mm650mm(4) 質量：245kg(5) 體積：69002.4cm3(6) 生產(chǎn)批量：多件大批量生產(chǎn)圖圖 2-1 零件三維圖零件三維圖2.1.1 零件的技術要求(1)鑄件材質為 QT400-10，熱處理狀態(tài)為 T5。(2)化學成分：符合 GB/T 1173-1995 規(guī)定。(3)力學性能：試樣力學性能滿足 GB/T 1173-1995。鑄造工藝課程設計說明書5(4)鑄件尺寸公差等級符合 GB/T 6414-1999 CT10 要求。2.1.2 零件結構特點分析支座屬于小型鑄件，結構較簡單，左右結構對稱。因為支座的壁厚非均勻常，鑄造工藝比較簡單，質量要求較高。由于鑄件的內(nèi)部為中空結構，所以在鑄造的過程中很容易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷，因此在確定鑄造工藝的時候，我們需要綜合考慮鑄件的結構和技術要求等各方面的因素。該鑄件所選用的材料為 QT400-10，灰鐵材料容易制造出含有內(nèi)腔、外形復雜的毛坯，其在鑄件生產(chǎn)過程中具有很高的靈活性，適用性廣泛，灰球磨鑄鐵材料在液態(tài)成型鑄件的尺寸大小方面限制比較小，其壁厚可由 0.5mm 到 1m 左右。對于塑性比較低的鑄件，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的唯一的方法。2.1.3 零件材質特點分析材料為 QT400-10，屬于易氧化的非鐵合金，澆注溫度比較低，所以在澆注和凝固的過程中容易產(chǎn)生澆不足、縮孔、縮松以及變形等缺陷。表 2-1 QT400-10 化學成分SiMgSZnMnJCu質量分數(shù)6.5%7.5%0.25%0.45% 0.5%0.3%0.35% 0.9% 0.2%2.2 造型材料的選擇2.2.1 造型、制芯方法的選擇由于支座的輪廓尺寸較小，屬于小型球磨鑄鐵件，所以屬于多件大批量生產(chǎn)。根據(jù)現(xiàn)如今生產(chǎn)條件和成本等綜合因素的綜合考慮一般選擇使用樹脂砂造型制芯。1、樹脂砂在造型過程中具有以下優(yōu)點：(1）使用樹脂砂造型過程工藝比較簡單，有利于實現(xiàn)機械化和自動化造型；(2）型芯是硬化后取出，變形小，尺寸精度高，表面粗糙度低，提高了鑄件的尺寸精鑄造工藝課程設計說明書6確度，可以減少加工余量；(3) 型、芯砂可以在芯盒中在正常環(huán)境下逐漸硬化成型，可以極大地節(jié)約材料和人工成本，改善工人的作業(yè)環(huán)境；(4) 型、芯砂在正常工作中還具有良好的流動性，只需要給與非常小的緊實力，就可以在造型中進行較好地填充型腔、芯腔各個部位，操作方便、高效，可以有效地減少工人的工作量；(5) 樹脂砂還具有良好的潰散性，鑄件沖型完后，可以方便落砂、便與清理；(6) 相對于傳統(tǒng)的濕型砂等，可以改善車間工作環(huán)境，極大減少車間的粉塵，有利于工人的健康，并且可以明顯提高車間的單位面積產(chǎn)；2、對于可以制芯采用自硬樹脂砂，具有以下幾點好處：（1）造型和制芯都采用樹脂砂造型，因為都采用樹脂砂，可以防止不同種砂的造型而造成混砂，導致難以清理。（2）制芯與造型都采用樹脂砂造型，可用可以使用同一種新砂，可以方便進行組織生產(chǎn)，能夠極大增強生產(chǎn)效率，從而縮減生產(chǎn)成本；（3）型芯可以直接在芯盒里加熱硬化，不需要烘干，可以取消烘爐；2.2.2 造芯方法及材料的選用造芯的方法選擇和造芯用料的選擇時，粘土砂作為原料制作砂芯雖然成本較低，但是缺點卻很突出，其制作出的砂芯烘干后將會出現(xiàn)裂紋、變形等缺陷。所以隨著鑄造技術的提高，產(chǎn)品質量要求不斷提升，粘土砂制芯逐漸被樹脂砂取代，支座是小型球磨鑄鐵件，為了實現(xiàn)生產(chǎn)高效，降低生產(chǎn)成本，所以采用批量生產(chǎn).2.2.3 造型方法的選擇因為支座是一小型球磨鑄鐵件，結構相對簡單，可以成批量生產(chǎn)，所以采用機器造型的方法。機器造型有以下優(yōu)點，鑄件的尺寸精度相對較高，其加工表面光潔，而且生產(chǎn)效率高，勞動條件好，易實現(xiàn)自動化，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。鑄造工藝課程設計說明書72.2.4 造型制芯設備混砂設備：型砂采用雙臂水平連續(xù)混砂機混制，型號為 S2530，生產(chǎn)率為 25-30th。制芯采用單臂連續(xù)混砂機，型號 TYHD-05，生產(chǎn)率 3-6 th。緊實：可以通過利用震實臺對造型進行緊實。2.2.5 型芯砂配方原砂要求：SiO297；pH 值7；含泥量：0.2；粒度：50100；原砂粒形系數(shù)1.3；耗酸值：5；微粉含量0.5；再生砂的性能要求：含泥量0.2；耗酸值5；微粉含量0.5；型砂配方：采用 90的再生砂和 10的芯砂。使用大約占原砂總質量的 1%呋喃型樹脂和原砂進行混合。并加入少量的對甲苯磺酸作為固化劑，對于甲苯磺酸的加入量隨著不同的季節(jié)需要適量的調整。如果是在春季時，甲苯磺酸的加入量大概需要占樹脂的40%；夏季加入量占樹脂的 35；秋季的加入量和冬季的差不多；冬季加入量占樹脂的45。還必須加入低含量的 KH550 作為偶聯(lián)劑，加入量占樹脂的 0.2左右；芯砂配方：全部采用新砂。主要成分使用呋喃型樹脂，大約 1.2%的呋喃型樹脂和原砂進行混合。通過適量的甲苯磺酸作為固化劑，甲苯磺酸加入量要根據(jù)季節(jié)變化進行適度調整。如果是在春季時，甲苯磺酸的加入量大概需要占樹脂的 40%；夏季加入量占樹脂的 35；秋季的加入量和冬季的差不多；冬季加入量占樹脂的 45。還必須要加入低含量的 KH550 作為偶聯(lián)劑，加入量占樹脂的 0.2左右。2.2.6 混砂工藝砂催化劑偶聯(lián)劑 加入樹脂砂 出砂 型砂性能要求：型砂抗拉強度為 0.8-1.0MPa；芯砂抗拉強度為 1.0-1.2MPa；鑄造工藝課程設計說明書83 設計說明3.1 澆注位置的選擇鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。澆注位置是根據(jù)鑄件的結構特點、尺寸、重量、技術要求、鑄造合金特鑄造方法以及生產(chǎn)車間的條件決定的。正確的澆注位置能保證獲得健全的鑄件，并使造型、制芯和清理方便。澆注位置選擇一般遵循以下原則：1） 、鑄件的重要加工面、主要工作面和受力面，應盡量放在低部或側面，以防止這些表而上產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等鑄造缺陷。2） 、盡量使大平面朝下，并采取傾斜澆注，以避免夾砂、夾渣缺陷。3） 、保證鑄件有良好的液態(tài)金屬導入位置，保證鑄件充滿4） 、應該有利于順序凝固和補縮。薄壁部分在下，厚大部分在上，以便安放冒口和發(fā)揮冒口的補縮效果。5） 、盡量減少砂芯數(shù)目， 使用砂芯時應保證砂芯定位穩(wěn)固、排氣通暢和下芯及檢驗方便。6） 、在大批量生產(chǎn)中，應使鑄件的毛刺、飛邊 易于清除。7） 、要避免厚實鑄件冒口下面的主要工作面產(chǎn)生偏析。8） 、應使合箱位置、澆注位置和鑄件的冷卻位置相一致。避免翻轉鑄型。由于支座是小型球磨鑄鐵件，質量較輕。充型金屬液 QT400-10，澆注溫度較低冷卻較快，金屬凝固時沒有實現(xiàn)順序凝固的可能，所以設置澆注位置時盡量使金屬液同時凝固，而且澆注位置要設置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質量與美觀。選定的澆注位置如下：鑄造工藝課程設計說明書9圖 3-1 澆注位置適宜圖3.1.1 分型面的選擇鑄造分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。充分分析零件的結構從而選擇出最佳的分型面，可以極大的簡化鑄造工藝、節(jié)約勞動成本，增強生產(chǎn)的效率，在提升鑄件質量方面起到關鍵作用。選擇分型面需要符合以下要求： (1)盡可能使鑄件全部或大部置于同一箱內(nèi)，以減少錯型帶來的尺寸偏差保證鑄件尺寸精度，便于造型和合型操作。(2)在合理的情況下，盡可能的的降低分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面， ，可以方便造型、合型等工藝。(3)分型面的選擇一般情況下應該選擇平面，分型面選擇平面可以極大地簡化造型總作以及模底板的制作，可以確保鑄件的精度。鑄件結構特殊的情況下，為了方便工藝設計可以選擇曲面。(4)應盡量把鑄件加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，減少加工定位尺寸的偏差。(5)盡可能使鑄件澆筑后的清理工作能夠方便容易。鑄造工藝課程設計說明書10根據(jù)支座的結構特點確定了以下兩種分型面分型方法。如下圖所示：分型面確圖 3-1-1 分型面確定方案一圖 3-1-2 分型面確定方案二鑄造工藝課程設計說明書11方案一：如圖 4-1 所示，支座從圖中可以看到具有二條對稱中心線，所以分型要做成階梯分型，分型面不是平面，這將會極大地增加造型過程的工作量和工作難度；方案二：如圖 4-2 所示，有以下幾個優(yōu)點：（1）分型面位于同一個平面且在鑄件最大斷面處，造型時相比階梯面更加的簡單方便；（2）在同一平面可以方便起模，保證鑄件質量；以便于鑄件進行補縮。綜合上述二種方案的優(yōu)缺點比較，可以確定分型面依據(jù)上述方案二。3.2 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定3.2.1 鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個允許極限尺寸之差。公差就是最大極限尺寸與最小極限尺寸代數(shù)和的絕對值。鑄件尺寸保持在兩個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。支座是大批量生產(chǎn)砂型鑄造、機器造型，根據(jù)表 3-54，鑄件尺寸公差等級取 GB/T 6414-1999 CT10。3.2.2 鑄件質量公差鑄件質量公差鑄件重量公差是以占鑄件公稱重量的百分比表示的鑄件重量變動的允許范圍。查鑄造工程師手冊表 6-29 得到支座的重量公差等級為 10 級，重量公差數(shù)值 10%3.2.3 鑄件的加工余量鑄件的加工余量鑄件上的機械加工余量是鑄件上要用機械加工的方法切去的金屬層厚度。加工余量不足，會使鑄件因加工表面上殘存黑皮和表層缺陷而報廢；加工余量太大，會增加機械加工的工作量，且浪費金屬材料，從而增加了生產(chǎn)成本，有時還會因截面變厚，熱節(jié)變大，使鑄件晶粒粗大，力學性能降低。支座為小型球磨鑄鐵件，因為采用機器造型。根據(jù)表 3-60，支座為 GB/T6414-1999-CT9-RMA6.3(G).鑄造工藝課程設計說明書123.2.4 鑄造收縮率鑄造收縮率為了保證鑄件尺寸精度，需要通過對鑄件的結構分析來選擇適合鑄件的收縮率。金屬液在凝固之后的冷卻過程中的收縮介于“自由收縮”和“受阻收縮”，所以選擇 QT400-10的收縮率為 1.0%。3.2.5 起模斜度起模斜度鑄件成型后，為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定的出模斜度。鑄件技術要求起模斜度為 5O。3.3 砂芯設計砂芯設計3.3.1 砂芯的形狀砂芯的形狀砂芯的工用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位。在制作砂芯時要認真分析鑄件的內(nèi)腔結構，在設計時一般要符合以下幾個基本要求：砂芯的形狀和尺寸要根據(jù)鑄件內(nèi)腔結構符合鑄件地一些技術要求，砂芯在沙箱中的放置也需要根據(jù)鑄件的技術要求，砂芯還需要有足夠的強度和剛度。要確保鑄件形成過程中由于砂芯產(chǎn)生的氣體可以及時排出型外。在對砂芯設計時需要符合下面幾個原則：(1)盡量減少砂芯的數(shù)量；(2)復雜的砂芯分塊設計；(3)設計砂芯時要根據(jù)鑄件型腔選擇合適的形狀，鑄型時方便填砂、排氣、安置芯骨等措施。(4)砂芯的分盒面應盡量與砂型的分型面一致；(5)便于下芯和合型；(6)多個砂芯相連需要有良好的固定。對于本次設計的零件支座，采用樹脂自硬砂制芯，涉及不到砂芯的烘干。砂芯可以幫鑄造工藝課程設計說明書13助鑄件成型、確保鑄件精度的關鍵因素。分析鑄件的結構，因為該鑄件為對稱結構，鑄件的尺寸較小，需要做一個垂直砂芯和一個水平砂芯。圖 3-3-1 砂芯圖3.3.2 砂芯的固定砂芯的固定 砂芯放置在沙箱中需要固定在合理的位置，保證砂芯在金屬液的沖擊下不可以發(fā)生偏移和損壞，而且砂芯在金屬液體的浮力作用下不可以發(fā)生浮動。由于支座的砂芯使用樹脂自硬砂，所以制出的砂芯會有很高的強度，不容易發(fā)生損壞。砂芯在沙箱中發(fā)生偏移或者浮動，鑄件將會容易產(chǎn)生一些損壞、缺失甚至發(fā)生較嚴重的變形從而導致鑄件作廢，因此，必須保證鑄件的砂芯在砂型之中的位置足夠的牢固。砂芯有兩個水平芯頭和一個垂直芯頭可以確保砂芯在型砂中牢牢固定，不發(fā)生移動。因為鑄件的內(nèi)腔較簡單，在整個砂芯的固定中無需采用芯撐等結構。3.3.3 芯頭的設計芯頭的設計芯頭是伸出鑄件型腔以外的砂芯一部分，它可以起到定位砂芯的作用。根據(jù)支座的型腔結構，設置一個水平芯頭和兩個垂直芯頭。鑄造工藝課程設計說明書14水平芯頭：根據(jù)鑄造工藝手冊 5表（3-82）取間隙 S1=0.5,S2=1.5,S3=2.0因為支座 L=910mm，D=340mm,得水平芯頭長度 L水平=80mm。垂直芯頭：根據(jù)鑄造工藝手冊 5表（3-83）因為 L=370mm,D=210mm,取間隙 S=0.5，H垂直=80mm。3.4 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)是引導金屬液進入鑄型型腔的通道，如果澆注系統(tǒng)設計的不合理，可能造成鑄件夾砂、冷隔、澆不到等多種缺陷，從而使鑄件的質量大大降低。所以澆注系統(tǒng)對鑄件的質量影響非常大，容易引起各類鑄造缺陷。所以合理的澆注系統(tǒng)應滿足金屬液流動均勻平穩(wěn)，盡量消除紊流，在金屬中形成理想的溫度分布，分離金屬液中的非金屬夾雜或渣滓。澆注系統(tǒng)是包括四個基本組成部分，分別是澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道。根據(jù)鑄件的結構和鑄件材料的特點，在設計時也可以適當?shù)卦黾踊驕p少組員。澆注系統(tǒng)的設計包括對澆注系統(tǒng)類型的選擇，內(nèi)澆道在鑄件位置上的選擇，對阻流截面、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的截面積計算，和通過各組員的界面劑對各組員大小的選擇。在對澆注系統(tǒng)的設計時需要遵循以下原則：（1）所確定的內(nèi)澆道的位置、方向和個數(shù)應符合鑄件的凝固原則或補縮方法；（2）在所計算出的時間內(nèi)確保金屬液進入型腔到充型完畢；（3）具有良好的阻渣能力；（4）澆注系統(tǒng)設計時要保證適當?shù)鼐彌_力，確保金屬液流入鑄型內(nèi)的線速度不能夠太快了，防止產(chǎn)生飛濺、沖刷型壁或砂芯的不良后果；（5）在澆注系統(tǒng)設計時要確保冷鐵和芯撐不被毀壞；（6）保證在澆注時最大限度減少對金屬液的消耗，并且在澆注完畢后方便進行清理。（7）盡可能地縮小型腔體積，使造型變得更加簡單，方便制出模樣；鑄造工藝課程設計說明書153.4.1 澆注系統(tǒng)類型澆注系統(tǒng)類型 澆注系統(tǒng)有不同的分類方式：按阻元截面積分類，可分為封閉式澆注系統(tǒng)、開放式澆注系統(tǒng)、半封閉半開放式澆注系統(tǒng)；由于支座是球磨鑄鐵件，根據(jù)鑄造工藝手冊表3-132 各類型澆注系統(tǒng)的特點和應用,可以知道封閉式澆注系統(tǒng)適用于非鐵合金等易氧化金屬件，支座屬于球磨鑄鐵件，選擇封閉式澆注系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的位置，可以將澆注系統(tǒng)分成頂注式、中注式、底注式和階梯注入式。支座采用中注式澆注。 綜合上面幾點的分析可以確定支座應該采用封閉式中注式澆注系統(tǒng)，封閉式澆注系統(tǒng)具備以下幾點優(yōu)點：封閉式澆注系統(tǒng)具有充型相對平穩(wěn)，而且對型腔沖刷能力小，發(fā)生卷氣可能性小，不容易發(fā)生氧化。中注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點：有助于進行自下而上的凝固，金屬液流入型腔比較平穩(wěn)并且?guī)椭懦颓粌?nèi)的空氣。3.5 決定直澆道的位置和高度決定直澆道的位置和高度實踐證明，直澆道過低使充型及液態(tài)補縮壓力不足，容易出現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮孔等缺陷。將直澆道高度設置為沙箱的高度為 600mm。但應檢驗該高度是否足夠。鑄造工藝課程設計說明書16圖 3-5 壓力角由鑄造工藝學公式 3-4-31 得，剩余壓力頭需要符合壓力角的要求： 公式 6-1 LtgHm式中：Hm最小剩余壓力頭 L直澆道中心到鑄件最高且最遠點的水平投影距離 壓力角3.5.1 各澆道口截面積計算各澆道口截面積計算鑄造工藝手冊 5公式（3-13）： 公式 6-5)(7 . 45 .14981281. 34 . 0107 . 228. 3223cmgHtGAPLL阻因為是支座是鑄鐵件，選擇的是封閉式中注式澆注系統(tǒng)。根據(jù)鑄造工藝手冊 5表（3-178）選取：計算得：A阻：A橫澆道：A直澆道=1:1.11:1.15鑄造工藝課程設計說明書173.6 各澆道口大小各澆道口大小3.6.1 直澆道大小直澆道大小本次設計選取圓錐形直澆道，因為圓錐形直澆道模制造容易、造型方便，所以適用于中、小型鑄件。圖 3-6-1 直澆道截面3.6.2 內(nèi)澆道截面積內(nèi)澆道截面積通過上面計算可以知道整個澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道的截面積是 30cm2，由于整個澆注系統(tǒng)有一個內(nèi)澆道，所以得到內(nèi)澆道截面積為 15 cm2。小型球磨鑄鐵件一般選擇截面為扁平平面的內(nèi)澆道。因為扁平內(nèi)澆道可以有效地防止金屬液吸渣而進入型腔內(nèi)，扁平內(nèi)澆道還能夠通過分散分布、增減其數(shù)目的少來有效地調節(jié)溫差和凝固順序，內(nèi)澆道的入口處需要進行適當?shù)牡箞A，向型腔口型腔方向逐漸加寬的擴張式引入方法。鑄造工藝課程設計說明書18根據(jù)鑄造手冊 5表 3-189，a=64m,b=52mm,h=24mm,圖 3-6-2 內(nèi)澆道截面3.6.3 橫澆道截面積橫澆道截面積根據(jù)鑄造手冊 5表（3-178） ，確定 A橫=33cm2。查鑄造工藝手冊 5表（3-187）,得 a=60mm,h=64mm,b=48mm。圖 3-6-3 橫澆道截面鑄造工藝課程設計說明書194 鑄造工藝裝備設計鑄造工藝裝備設計4.1 模樣及模板模樣及模板木質模樣具有輕便、容易加工、來源廣、價格低廉等優(yōu)點，而且木模的傳熱系數(shù)小，有利于樹脂砂的硬化，適合于手工造型單件小批量生產(chǎn)的鑄件。在本次設計中采用多塊紅松木料合理拼接組合制成模樣。上、下模板如圖所示：鑄造工藝課程設計說明書20圖 4-1 上模板4.2 芯盒芯盒制作砂芯過程中必須用到芯盒，芯盒設計的合理與否對砂芯的質量具有關鍵作用，也會直接影響到鑄件的質量。在對芯盒的設計制作過程中必須符合下面幾點要求：（1）在設計芯盒結構時需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點，從而保證設計出的芯盒具有一定的使用壽命；（3）芯盒的類型選擇和尺寸要求要根據(jù)設計的砂芯形狀和尺寸進行合理設計；（4）在確保砂芯設計合理的情況下，可以通過減小芯盒尺寸等因素來降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動強度；鑄造工藝課程設計說明書21（5）設計的芯盒需要方便操作，在其制作過程盡量可以簡單，降低生產(chǎn)成本；綜合封閉開關所使用地造型方法，因為鑄件使用樹脂砂造芯，所以選用自硬芯盒法手工制芯。其優(yōu)點可以制作方便，降低制作成本。其結構如下圖所示：圖 4-2 芯盒鑄造工藝課程設計說明書225 總結總結本次對支座的鑄造工藝課程設計中，我去圖書館借閱了許多相關書籍，仔細研究所做課題的設計過程和注意事項。通過一段時間的學習我對自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應用方面也有了很大提升，在繪制支座零件圖時遇到復雜結構，在向老師請教后，成功解決了問題。我選用砂型鑄造是因為此鑄件壁薄且內(nèi)部結構復雜，還是小型零件單件成產(chǎn)。分型面的選擇非常合適，選在零件的對稱線上，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入封閉式澆注系統(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。把直澆道放置于靠近砂箱內(nèi)壁處，便于澆注。由于選用的造型材料為脲醛樹脂砂，含氮量高，因此要仔細考慮砂芯的透氣性。設置出氣孔，其主要目的是降低型腔內(nèi)壓力，使整體砂芯和砂型有良好的排氣環(huán)境。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)合理，澆注系統(tǒng)設計優(yōu)良和有可行性，可以在實際生活中使用。鑄造工藝課程設計說明書23致 謝在這次鑄造工藝課程設計中，得到了材料科學與工程學院李俊剛教授的具體指導，感謝老師的信心教導，對我自己有了很大的提高，并對鑄造研究有了更加深入的了解，同時對自己所學的專業(yè)有了更大的興趣。鑄造工藝課程設計說明書24鑄造工藝課程設計說明書25參考文獻參考文獻1 李魁盛主編. 鑄造工藝設計基礎, 北京: 機械工業(yè)出版社, 19812 葉榮茂等.鑄造工藝課程設計手冊, 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學出版社, 19953 鑄造手冊-鑄造工藝, 北京: 機械工業(yè)出版社.4王建國，安娜機械制圖M 內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古大學出版社2011 年 1 月第四版：3-75砂型鑄造工藝設計及工裝設計M 北京：北京出版社 1980 年 8 月6 石德全造型材料M 北京：北京大學出版社 2009 年 9 月第一版：184-2227 陸文華，李隆盛，黃良余鑄造合金及熔煉M 北京：機械工業(yè)出版社2012年 8 月第一版：262-2788彭顯平， 機械工人熱加工2004 年第一 期淺談球墨鑄鐵廢品的控制9 湯酞則，周增文，吳安如， 材料成型工藝基礎.長沙市華中印刷廠.中南大學出版社.2003 年 P1-P71.10 張亞男，李長明， 熱加工工藝2008 年第 37 卷第 23 期球化劑和澆注溫度對QT450-12 球鐵組織和性能的影響11 秦建林，陳品達，顧建明.工廠經(jīng)驗 論文題目樹脂砂生產(chǎn)鑄鐵件的工藝設計P21-26.12 蔣云峰，張香杰，劉通， 鑄造技術2004/6 論文題目提高澆注溫度解決球墨鑄鐵皮下氣孔問題P458.13 萬學樣影響球墨鑄鐵(QT40-10)機械性能因素的統(tǒng)計規(guī)律 中國知網(wǎng)。