閥蓋鑄造工藝設計

閥蓋鑄造工藝設計,鑄造,工藝,設計 鑄造工藝課程設計說明書設計題目閥蓋鑄造工藝設計學 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 發(fā)達國家鑄造業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.12 2 設計方案設計方案 .22.1 零件分析.22.1.1 零件結構信息 .22.1.2 技術要求 .22.2 鑄造工藝方案分析 .32.2.1 造型方法、造芯方法的選擇 .32.2.2 鑄造方法的選擇 .32.2.3 鑄型種類的選擇 .32.2.4 鑄件澆注位置的確定 .32.2.5 分型面的的選擇 .53 3 設計說明設計說明 .63.1 鑄件工藝參數(shù).63.1.1 收縮率確定 .63.1.2 灰鐵鑄出孔大小確定 .63.1.3 加工量確定 .63.1.4 起模斜度 .113.1.5 砂芯設計 .123.1.6 吃沙量確定 .143.2 澆注系統(tǒng)設計.153.2.1 澆注時間的確定 .153.2.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算 .173.3 鑄造工藝圖及剩余壓頭校核.213.3.1 鑄造工藝圖 .213.3.2 剩余壓頭校核 .223.4 工藝出品率.243.5 上、下模板設計.253.6 砂箱設計.303.7 芯盒設計.31鑄造工藝課程設計說明書II4 4 結結 論論 .34致致 謝謝 .35參參 考考 文文 獻獻 .36鑄造工藝課程設計說明書11 前前 言言1.1 本設計的目的、意義1.1.1 本設計的目的鑄造工藝是研究做成產(chǎn)品的方法，更進一步，提升生產(chǎn)效率，降低成本，規(guī)范操作，保證質(zhì)量，持續(xù)改進，1.1.2 本設計的意義設計分析閥蓋零件的工藝方案，包括分型面，澆注位置。并對工藝參數(shù)進行計算。從而設計出閥蓋零件的鑄造工藝。1.2 發(fā)達國家鑄造業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢發(fā)達國家鑄造業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢發(fā)達國家總體上鑄造技術先進、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染少、 原 輔材料已形成商品化系列化供應，如在歐洲已建立跨國服務系統(tǒng)。生產(chǎn) 普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化(計算機控制、機器人操作)。鑄鐵熔煉使用大型、高效、除塵、微機測控、外熱送風無爐襯水冷連續(xù)作業(yè)沖天爐，普遍使用鑄造焦，沖天爐或電爐與沖天爐雙聯(lián)熔煉，采用氮氣連續(xù)脫硫或搖包脫硫使鐵液中硫含量達 0.01%以個 10-6 的水平。在重要鑄件生產(chǎn)中，對材質(zhì)要求高，采用先進的無損檢測技術有效控制鑄件質(zhì)量。普遍采用液態(tài)金屬過濾技術，過濾器可適應高溫諸如鉆基、鎳基合金及不銹鋼液的過濾。過濾后的鋼鑄件射線探傷 A 級合格率提高 13 個百分點，鋁鎂合金經(jīng)過濾，抗拉強度提高50%、伸長率提高 100%以上 l4。廣泛應用合金包芯線處理技術，使球鐵、蠕鐵和孕育鑄鐵工藝穩(wěn)定、合金元素收得率高、處理過程無污染，實現(xiàn)了微機自動化控制。鑄造工藝課程設計說明書22 設計方案設計方案2.1 零件分析零件分析2.1.1 零件結構信息零件結構信息閥蓋零件的結構如下圖 2.1.1 閥蓋零件圖所示，閥蓋結構為圓柱回轉主體主體與方形底座組成。主要工作面位方形底座下面及 53 軸孔處，中間軸孔為主要尺寸基準，中軸內(nèi)控尺寸為 20，閥蓋大端 35 孔與閥體有裝配要求，該軸孔軸線也是閥蓋的安裝臺部分的垂直基準；閥蓋的底座有 4 個 M12 螺栓安裝的過孔，螺絲過孔徑為 13。閥蓋的小端處有 M36X2 螺紋，與其他部件連接。閥蓋零件圖如圖 2-1 所示。圖 2-1 閥蓋零件圖2.1.2 技術要求技術要求本次設計的閥蓋零件材質(zhì)為 HT150，最小抗拉強度為 200MPa，布氏硬度為163241HBW，伸長率 0.30.8%抗彎強度為 400 MPa，抗壓強度為 600800 MPa，抗剪強度為 248 MPa1，滿足大多數(shù)閥蓋、閥蓋零件的機械性能要求。技術要求：1.鑄件應時效處理，消除內(nèi)應力，不許有氣孔、砂眼、夾渣等缺陷；2.未鑄造工藝課程設計說明書3注鑄造圓角 R1R3?；诣T鐵具有良好的鑄造性能1，材質(zhì)為灰鐵的鑄件毛坯一般采用鑄造方式獲得，本次設計采用砂型鑄造，手工造型，一箱四件生產(chǎn)該座零件。為了便于分析直觀，依據(jù)閥蓋的零件二維圖紙，建立閥蓋的三維零件如下圖 2.1.2.閥蓋三維零件圖如圖 2-2 所示。圖 2-2 閥蓋三維零件圖2.2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析 鑄造工藝包括：造型方法、造芯方法、鑄造方法及鑄型種類的選擇。2.2.1 造型方法、造芯方法的選擇造型方法、造芯方法的選擇根據(jù)手工造型和機器造型的特點，選擇手工造型。2.2.2 鑄造方法的選擇鑄造方法的選擇根據(jù)零件的各參數(shù)，對照表格中的項目比較，選擇砂型鑄造。2.2.3 鑄型種類的選擇鑄型種類的選擇根據(jù)鑄型的特點和應用情況選用自硬砂。2.2.4 鑄件澆注位置的確定鑄件澆注位置的確定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。正確鑄造工藝課程設計說明書4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2：1.鑄件最重要的部分或較大平面朝下 2.鑄型的防止應有利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐。 3.當鑄件需要冒口補縮時，最好使補縮部位處于鑄件的上部。4.為避免鑄件薄壁部分澆不足，澆注使，薄壁部分應放在下邊或立放或斜放。5.鑄型的放置應有利于在澆注時，砂型和砂芯排氣。6.應盡量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并盡量少用吊芯。應使下芯，合箱方便。該零件的澆注位置選擇有三種如圖 2-3 所示： 圖 2-3鑄造工藝課程設計說明書5 根據(jù)澆注位置選擇原則我們選擇第三種澆注位置。2.2.5 分型面的的選擇分型面的的選擇本方案選擇的澆注位置將閥蓋躺著放置，所以我們將閥蓋中軸處做平直分型面，上、下模對稱，做水平芯子，分型方案如圖 2-4 方案所示。此分型面簡單平直，閥蓋造型勞動低，保證鑄造質(zhì)量，易于大批量生產(chǎn)，且澆注平穩(wěn)，易于充型。采用中間澆注系統(tǒng)。 圖 2-4鑄造工藝課程設計說明書63 設計說明設計說明3.1 鑄件工藝參數(shù)鑄件工藝參數(shù)3.1.1 收縮率確定鑄件線收縮率又稱鑄件收縮率或者鑄造收縮率，是指鑄件從線收縮開始溫度（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固態(tài)性質(zhì)時的溫度）冷卻到室溫時的相對線收縮量，以模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示，即 =1 21 100%式中 摸樣長度，鑄件長度。12由表 3-1 灰鐵自由收縮率1，可知支撐座材質(zhì)為 HT150，對應的收縮率為 1%。圖 3-1 灰鐵收縮率3.1.2 灰鐵鑄出孔大小確定該閥蓋為大批量生產(chǎn)，依據(jù)表 3-2 灰鑄鐵不鑄出孔直徑可知零件圖中 13 的螺絲過孔比較小，不鑄出。閥蓋中間軸孔，最小值直徑 20，考慮到加工量，暫且依經(jīng)驗取2mm，則鑄孔直徑為 16，需要鑄出。表 3-2 灰鑄鐵件不鑄出孔直徑 （單位 mm）3.1.3 加工量確定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HT100,HT150,HT200灰鑄鐵牌號小中件中大件特大件HT250HT300HT350自由線收縮率（%）鑄造收縮率（受阻收縮率（%） ）0.91.10.81.00.81.00.70.90.70.90.60.80.91.10.70.91.51.0生產(chǎn)批量不鑄出孔直徑大量生產(chǎn)1215成批生產(chǎn)1530單件或小批生產(chǎn)3050鑄造工藝課程設計說明書7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。鑄件的機械加工余量可以用查表的方法確定。鑄件切削加工余量等級常常和鑄件尺寸公差等級配套確定。鑄件尺寸公差的代號用字母 CT 表示2。尺寸公差等級分為 16 級。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件尺寸公差等級見表 3-3 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999） 。閥蓋為砂型鑄造手工造型批量生生產(chǎn)故，依據(jù)表 3-3 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999）選用鑄件公差等級為 CT12（GB/T 6414-1999-CT12） 。圖 3-3 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999）鑄件切削加工余量的代號用字母 MA 表示。切削加工余量等級由精到粗分為公差等級 CT鑄 件 材 料方法鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕金屬合金鎳基合金鈷基合金砂型鑄造手工造型11141114111411141013101391211141114砂型鑄造機器造型和殼型81281281281081081079812812金屬型鑄造（重力鑄造或者低壓鑄造）8108108108107979壓力鑄造684647水玻璃79797958587979熔模鑄造硅溶膠46464646464646注1 表中所列處的公差等級時至在大批量生產(chǎn)、且影響鑄件尺寸精度的生產(chǎn)因素已得到充分改進時鑄件通常能夠達到的公差等級。2 本標準還適用于本表未列出的由鑄造廠和采購方之間協(xié)議商定的工藝和材料。鑄造工藝課程設計說明書8A、B、C、D、E、F、G、H、J 共 9 個等級2。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件加工余量等級按表 3-4 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級選取該閥蓋的加工等級為 G 級。要求的機械加工余量等級鑄件材質(zhì)方法鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕金屬合金鎳基合金鈷基合金砂型鑄造手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型鑄造機器造型和殼型EHEGEGEGEGEGEGFHFH壓力鑄造DFDFDFDFDFDF熔模鑄造EEEEEEE圖 3-4 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級查表 3-4 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級，閥蓋的方形安裝臺尺寸75X75X12mm，基本尺寸 75，查表 3.1.3.2 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999）CT12 公差值為 6，位于分型面的側面，查 3.1.3.3 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999）加工余量等級為 RMA(G)對應數(shù)值為 1.4，端面單側加工，位于澆注位置的側面，該尺寸的加工量為：6/4+1.4=2.9mm，取整數(shù)為 3.0mm。毛坯鑄件基本尺寸鑄件尺寸公差等級 CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.469111418鑄造工藝課程設計說明書9圖 3-4 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999） （單位：mm）毛坯鑄件基本尺寸鑄件尺寸公差等級 CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.657101216201602500.220.300.500.7211.422.845.68111418222504000.240.340.560.781.11.62.23.24.46.29121620254006300.400.640.91.21.82.63.657101418222863010000.7211.422.84681116202532100016000.801.11.62.23.24.6791318232937160025002.63.85.48101521263342250040004.46.2912172430384940006300710142028354456630010000111623324050641）在等級 CT1CT15 中對壁厚采用粗一級公差（見第 7 章）2）對于不超過 16mm 的尺寸，不采用 CT13CT16 的一般公差，對于這些尺寸應標注個別公差。3）等級 CT16 僅適用于一般公差規(guī)定為 CT15 的壁厚。鑄造工藝課程設計說明書10閥蓋的中間軸孔加工部分尺寸 20X36，基本尺寸為 20，側面雙側加工，位于澆注位置的側面，對應公差等級 CT12 公差值為 4.6，加工余量等級 RMA(G)對應數(shù)值為 0.5，則加工量為：4.6/4+0.5=1.65mm，圓整取加工量為 2.0mm。閥蓋的中間 20 軸孔兩端面加工部分尺寸 28.5X5、35X7、M36X2，基本尺寸分別為 28.5、35、36，側面雙側加工，位于澆注位置的側面，基本尺寸在表 3.1.3.2 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級，在同一范圍內(nèi)即：大于 25 至 40 范圍內(nèi)，對應公差等級 CT12 公差值為 5.0，加工余量等級 RMA(G)對應數(shù)值為 0.5，則加工量為：5.0/4+0.5=1.75mm，圓整取加工量為 2.0mm。閥蓋的中間軸大端加工部分尺寸 47、50、53，基本尺寸為分別為47、50、53，因為此處在同一端，基本尺寸選取 53 計算加工量。端面雙側，位于澆注位置的側面，對應公差等級 CT12 公差值為 5.6，加工余量等級 RMA(G)對應數(shù)值為0.7，則加工量為：5.6/4+0.7=2.1mm，圓整取加工量為 2.5mm。最大尺寸1）要求的機械加工余量等級大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217241）最終機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸。2）等級 A 和 B 僅用于特殊場合，例如，在采購方與鑄造廠已就加持面或者基準目標商定模樣裝備、鑄造工藝和機械工藝的成批上產(chǎn)情況下。表 3-5 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自 GB/T6414-1999） (單位：mm)閥蓋的上、下端面，小端尺寸為 36、大端尺寸為 53，總長度為 48，所以加工的基本尺寸為 53，側面雙側加工，位于澆注位置的側面，對應公差等級 CT12 公差值為鑄造工藝課程設計說明書115.6，加工余量等級 RMA(G)對應數(shù)值為 0.7，則加工量為：5.6/4+0.7=2.1mm，圓整取加工量為 2.5mm。3.1.4 起模斜度起模斜度為了使模樣(或芯)易于從砂型(或芯盒)中取出(砂型鑄造)，或者從鑄型中取出鑄件(金屬型鑄造)，鑄件垂直分型面的表面要留有起模斜度(也稱拔模斜度)。鑄造斜度可以用不同的方法形成，起模斜度可采取增加鑄件壁厚（如圖 3-6 中圖 1） 、增減鑄件壁厚（如圖3-6 中圖 2）或者減小鑄件壁厚（如圖 3-6 中圖 3）的方法來形成。 圖 3-1在鑄件上添加起模斜度，原則上不應超過鑄件的壁厚工差要求。鑄件的起模斜度值參考表 3-7 起模斜度（JB/T 5105-1991） 。起模斜度金屬模樣、塑料模樣木模樣測量面高度 HmmAA mmAA mm103300.64000.810401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.01602500302.20352.62504000303.60354.2鑄造工藝課程設計說明書124006300254.60305.663010000205.80257.41000160002511.61600250002518.22500025 表 3-7 起模斜度 （摘自 JB/T 5015-1991）該閥蓋零件垂直分型面的高度分別為 20mm、29mm、375mm，均不超過 40mm，采用金屬模樣造型中間澆注， ，依據(jù)表 3.4.1 起模斜度（JB/T 5105-1991）以及表 3.3.3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999） ，綜合比較，為了使脫模順利，在保證不超過 40mm 的CT12 對應的公差值 3.6mm 情況下，增大起模斜度，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為 150,本次設計側面起模斜度為 1.5 圖 3-2 閥蓋鑄件三維圖3.1.5 砂芯設計砂芯設計依據(jù)前文，本次設計采用分型方案三分型，則閥蓋中軸處孔需鑄出，需設計水平砂芯，計算加工量后，中間最小軸孔孔徑為 16，砂芯長度為 53，依據(jù)表 3.1.5.1 水平芯頭的長度 l，選取心頭長度 l 為 20mm。鑄造工藝課程設計說明書13D 或者（A+B）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鑄造工藝課程設計說明書14表 3-8 水平芯頭的長度 l （單位：mm）為了便于下芯，芯頭與芯頭座設計合適的間隙，依據(jù)表 3.1.5.2 水平芯頭的斜度及間隙，S1=0.5mm、S2 =S3=1.0mmD 或者（A+B）/25051100101150151200201300301400401500501700701 10001001150015012000200010.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.021.01.51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.5濕型31.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.011.01.51.51.52.02.02.52.53.03.04.05.021.52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.0干型320.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.0表 3-9 水平芯頭的斜度及間隙 （單位：mm）3.1.6 吃沙量確定吃沙量確定模樣與砂箱、箱頂、箱底和箱帶之間的距離稱為吃沙量。由前文可知閥蓋單件重量為 1.0039Kg，依據(jù)表 3.6.1 按重量確定吃砂量表，可確定吃沙量最小尺寸為a=40mm，b=40mm，c=30mm，d=30mm，e=30mm， f=30mm。實際選取數(shù)值略比該值大，可充分考慮現(xiàn)有模板及砂箱標準尺寸。鑄造工藝課程設計說明書15鑄件重量/kgabcdef100004050607090100120150200250275300350400405060709010012015020025027530035040030404050506070901001251501752002503040505060708090100125150175200250304050607010030303040506070120150200225250250250表 3-10 按鑄件重量確定的吃沙量 （單位 mm）3.2 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計3.2.1 澆注時間的確定澆注時間的確定閥蓋鑄件單件重量為 1.0039Kg。由于該件為一箱兩四件生產(chǎn)的砂型鑄造生產(chǎn)形式，依據(jù)表 3.2.1.1 鑄鐵件工藝出品率參照單件大批量生產(chǎn)，確定澆注過程中的總體金屬液重量，澆冒占比為 20%，則澆注時所需金屬液總質(zhì)量為 1.0039X4X1.2=4.81872Kg。 工藝出品率 =鑄件重量鑄件重量 + 澆冒口重量 100%表 3-11 鑄鐵件工藝出品率（%）鑄件重量/Kg大量流水生產(chǎn)成批量生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)100085908090澆注時間可按經(jīng)驗公式計算 式中；澆注時間（s）鑄造工藝課程設計說明書16鑄件或者澆注金屬質(zhì)量（kg） ；A、n系數(shù)，見表 6-68；表 3-12 公式中的系數(shù)因為閥蓋鑄件的斜度依據(jù)增加壁厚方式來形成，故壁厚適當取大值計算。澆注時間: =2.2X=4.829S = = 2.2X 4.818726.0768閥蓋鑄件高度為 75X1.01=75.75mm，通過計算液面上升速度校驗澆注時間是否合理，在澆注時間確定后，需要計算型內(nèi)液面的上升速度，參考表表 3.2.1.3 中數(shù)值，型內(nèi)液面上升速度數(shù)值應大于表表 2.4.1.3 中所列參考值，如太小則應修正。vLvL=hC式中 型內(nèi)頁面上升速度（cm/s） ；vL 鑄件在澆注位置時的高度（cm） ； hC 澆注時間（s） 。 1.57 cm/svL=7.5754.829=表 3-13 最小液面上升速度與鑄件壁厚關系鑄件壁厚/mmVL/cm S- 140，水平位置澆注081.040，上箱為大平面2.03.010401.02.04102.03.0鑄造工藝課程設計說明書171.54310閥蓋鑄件平均壁厚大于 10mm，查表 4.1.3 最小液面上升速度與鑄件壁厚關系，最小液面上升速度為 1.02.0 cm/s，計算的液面上升速度為1.57 cm/s，滿足最小液面上升vL=速度，故計算澆注時間為4.829S 合理。 =3.2.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算澆注系統(tǒng)常用的分類有兩種：根據(jù)澆注系統(tǒng)個單元斷面的比例關系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等 4 種類型；根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的相對位置（引入位置） ，可分為頂注式、中注式、底注式和階梯注入式等 4 種類型。本次支撐座澆注系統(tǒng)設計采用封閉澆注系統(tǒng)、頂注式，查表 3.2.2.1 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應用，因為該支撐座為中、小型灰鐵件砂型鑄造，故選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關系為：=1:1.1:1.15.內(nèi)橫直表 3-14 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應用截面比例直橫內(nèi)應用21.51大型灰鑄鐵砂型鑄造1.41.21中、大型灰鑄鐵件砂型鑄造1.151.11中、小型灰鑄鐵件砂型鑄造1.111.061薄壁灰鑄鐵件砂型鑄造1.51.11可鍛鑄鐵1.11.21.31.51表面干燥型中、小型鑄鐵件1.21.41表面干燥型重型機械鑄鐵件1.11.251.11.51干型中、小型鑄鐵件1.21.11干型中型鑄鐵件1241.54球墨鑄鐵件124鋁合金、鎂合金鑄件1.231.221青銅合金鑄件11212鑄鋼件漏包澆注1.50.811薄壁球墨鑄鐵小件底注鑄造工藝課程設計說明書18前文計算的鑄件高度 75mm，縮尺為 1%， ，依據(jù)吃沙量前文查表選取為 a=b=40mm，則上砂箱最小高度為 75X1.01/2+40=77.875mm，取上砂箱高度 100mm（下砂箱取100mm） 。確定靜壓頭高度，依據(jù)表 3-15 普通漏斗形外澆口尺寸，初步澆口杯高度尺寸，暫定澆口杯高度為 50mm。表 3-15 普通漏斗形外澆口尺寸直澆道下端直徑 d/mm/mD1m/mD2mh/mm鐵液容量/Kg165652400.516185854420.618206056440.720226258460.822246460480.924266662501.026286864521.228307066541.3本次設計采用鑄型在上箱的底部澆注形式， 則計算靜壓頭高度為:10.0=+5.0-7.5X1.1/8=14.05313cm則依據(jù)截面比的關系：=1：1.1:1.15內(nèi)橫直截面比設計法，則內(nèi)澆道計算公式為： 其中本次設計澆注系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、內(nèi)澆道 4 個部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有：鑄造工藝課程設計說明書19 本次設計為一箱四件，通過前文計算宗內(nèi)澆道斷面面積為 cm2,依據(jù)表 3-16 內(nèi)澆道尺內(nèi)= 2.40寸，選取每個鑄型內(nèi)澆道最小斷面面積為 0.6cm2面積， ，每個內(nèi)澆口面積為 0.8cm2，對應的內(nèi)澆口尺寸 a=11mm，b=9mm，c=6mm。表 3-16 內(nèi)澆道尺寸（單位：mm）序號內(nèi)澆道斷面積/A內(nèi)cm2abcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.5鑄造工藝課程設計說明書202012.05852223728362820504832223950計算出橫澆道總斷面面積為=1.1X2.4=2.64cm2，取橫澆道斷面面積為 4.0 cm2，橫因為直澆道位于橫澆道中間位置，則橫澆道為兩段，每段橫截面面積取值為 2.0cm2， ，查表 3-17 澆注系統(tǒng)截面面尺寸，取對應的橫澆道尺寸為：A=15mm，B=10mm，H=16mm。表 3-17 澆注系統(tǒng)截面面尺寸橫澆道直澆道序號斷面積/A橫cm2A /mmB /mmC /mmA /mmB /mmC /mm序號斷面積/A橫cm2D/mm11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612.64075.0241625352015715.94586.0271728362216819.65097.0281830382417923.755108.03020324026181028.260119.03222344228191133.2651211.03624374530211238701313.03827405232241344751413.83828425533251450.38015174430466036281556.785鑄造工藝課程設計說明書211619.54632506539301663.790172452365472433317719518285640587846361878.510019346044668651401986.51052038.56545709054432095.21102148655580102604821104115計算出直澆道總斷面面積為=1.15X2.4 =2.76cm2,又因為直故查表 3-18 澆注系統(tǒng)截面面尺寸，直澆道截面面積取直：直橫= 1.15：1.1，4.9cm2，直徑為 25mm。最終確定各澆道截面尺寸如下圖 3-3 澆道截面尺寸所示。圖 3-3 澆道截面尺寸3.3 鑄造工藝圖及剩余壓頭校核鑄造工藝圖及剩余壓頭校核3.3.1 鑄造工藝圖鑄造工藝圖由前文鑄造工藝參數(shù)選取以及吃砂量的確定，因為一箱兩四件生產(chǎn)該閥蓋，可確定鑄造工藝排布圖，閥蓋的鑄造工藝圖如圖 3-4 閥蓋鑄造工藝圖所示。鑄造工藝課程設計說明書22圖 3-4 閥蓋鑄造工藝圖3.3.2 剩余壓頭校核剩余壓頭校核直澆道中心到鑄件最遠端距離大約為 130mm，查表 3.3.2 計算最小剩余壓頭高度用的壓力角，取壓力角，則有 = 1022.923mmhM= Ltan = 130tan10 =式中最小剩余壓頭高度（mm） ；hM金屬液的流程，即鑄件最高、最遠點至直澆道中心的水平距離（mm） ；L壓力角（） 。鑄造工藝課程設計說明書23通過鑄造工藝圖可知，設計剩余壓頭為 112.5mm，大于最小剩余壓頭 22.923mm，故設計合理。表 3-18 計算最小剩余壓頭高度用的壓力角鑄件壁厚 /mm35588151520202525353545L/mm壓力角 /使用范圍4000675656564545350067565656454530006767565645452800676767675645260078676767564524007867676756562200897867675656用兩個或更多的直澆道澆注金屬液2000897867675656180089787878676716008978787867671400根據(jù)具體情況確定898978786767120010119108978786767100011129109107878676780012139109108978786760013141011910910897867用一個直澆道澆注金屬鑄造工藝課程設計說明書243.4 工藝出品率工藝出品率澆口杯體積為：V澆=(502)2+(502)(252)+(252)2 3.14 503= 57239.83直澆道體積為：V直=(252)2 3.14 100 = 49062.53直澆道窩體積為：V窩=2 (252)33 3.14 = 4088.5423橫澆道體積為：V橫=(15 + 10) 162 167 = 334003內(nèi)澆道體積為：V內(nèi)=(1 + 9) 62 23.5 4 = 56403則澆冒質(zhì)量為：澆冒=(57239.8 + 49062.5 + 4088.542 + 33400 + 5640)1000000000 7.85 = 1.173K一箱兩四件，鑄件質(zhì)量為 1.0139X4=4.0516Kg則工藝出品率為：4.05164.0516 + 1.173 100% = 77.39%3.5 上、下模板設計上、下模板設計由前文計算選取的吃沙量以及鑄造工藝排布，選擇砂箱內(nèi)框尺寸，上砂箱內(nèi)框尺寸鑄造工藝課程設計說明書25為：300X300X100，下砂箱內(nèi)框尺寸為：300X300X100。根據(jù)表 3-19 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸，依據(jù)本次設計數(shù)據(jù)，選擇 400X300 砂箱尺寸對應的造型機為 Z114A。 表 3-19 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸 砂箱尺寸（mm）400300500400600500800600造型機Z114A，Z124Z145，ZZ415Z146，ZB326ZB148A，3ZZ318砂箱尺寸8007001000800110090016001200造型機Z148A，Z158Z2310，Z2410ZB1410ZB1416經(jīng)上述分析設計，通過三維計算澆注系統(tǒng)如圖 3-5 閥蓋澆注系統(tǒng)價及砂芯三維圖所示，經(jīng)測量澆注系統(tǒng)質(zhì)量為 1.1281Kg，鑄件質(zhì)量為：1.0139X4=4.0516Kg，則校驗。工藝出品率為：4.05164.0516 + 1.1281 100% = 78.22%圖 3-5 閥蓋澆注系統(tǒng)及砂芯三維圖模板一般使用模底板和模樣、澆冒口系統(tǒng)及定位銷等裝配而成，通常模底板的工作平面形成鑄件的分型面，模樣及澆冒口系統(tǒng)形成鑄件的外輪廓及澆冒口系統(tǒng)型腔，依據(jù)表 3-19，選擇螺栓將模樣與模底板固定。鑄造工藝課程設計說明書26砂箱內(nèi)框尺寸為：300X300，考慮砂箱四周砂箱厚度，所以模底板水平方向尺寸設計為 330X330，則平均砂箱內(nèi)框尺寸為小于 500，按照圖 3-6 所示選擇與定位銷與導向銷結構。 圖 3-6 模底板用定位銷及導向銷的結構材料：20 滲碳，5255HRC依據(jù)砂箱內(nèi)框平均尺寸500 從表 3-20 中選擇公稱直徑為的定位銷與導向20- 0.065- 0.117銷。表 3-20 模底板用定位銷及導向銷的尺寸 （單位：mm）模底板平均輪廓尺寸（A0+B0）/25005017507511500150125002500（d9）20- 0.065- 0.11725- 0.065- 0.11730- 0.065- 0.11730- 0.065- 0.11735- 0.080- 0.14240- 0.080- 0.142（h8）118- 0.033- 0.0020- 0.033- 0.0024- 0.033- 0.0024- 0.033- 0.0030- 0.033- 0.0034- 0.039- 0.0021313161620243M16M16M20M20M24M30424303535404512023282833382455060607080121620202530S121620202430D233036364046鑄造工藝課程設計說明書272530505050503040606075755050707010010075758080125125100100100100150150125125125125175175l150150150150200200Ll+60l+75l+90l+90l+105l+120注：1.工作不分長度 可根據(jù)生產(chǎn)需要選取，但尾數(shù)應為 0 或 5.l2.銷子外徑允許的磨損量（按尺寸下限）：定位銷中心距小于 1000mm 為 0.25mm，大于 1000mm 為 0.5mm。3.用雙螺母固定時 L2 可加長。銷子的工作部分，分為定位和導向兩部分，在選取倒像部分的斜度何高度時，應保證有導向作用和保證在放置砂箱時不至于碰壞模樣。手工或者橋式起重機起模時，倒像部分的頂端應高出模樣 2025mm，定位銷中心矩按表 3-21 選擇 A+110mm，即410mm。表 3-21 模底板定位銷孔中心距 （單位：mm）定位銷孔中心距砂箱上的箱耳和吊軸分開鑄出砂箱平均內(nèi)框尺寸(A+B)/2砂箱上的箱耳和吊軸整鑄在一起鑄鐵鑄鋼500A+80100A+140A+120501750A+100140A+150A+1407511000A+140160A+190A+15010011500A+160200A+230A+18015012500A+200240A+250A+220定位銷耳選擇圖 3-7 定位銷耳結構圖中的 c 型。鑄造工藝課程設計說明書28圖 3-7 定位銷耳結構對于平均輪廓尺寸小于 500mm 的小型模底板一般不設手柄。為了方便生產(chǎn)起吊木板工裝，需設計吊軸，吊軸可以和模底板一起鑄出，稱為整鑄式，也可以鑄接。鑄鐵模底板整鑄式吊軸的結構和尺寸見表 2.8.1-4，選擇 d=30mm 的整鑄吊軸。表 3-21 鑄鐵模底板整鑄式吊軸的結構和尺寸 （單位：mm）吊軸上允許負荷/kNdd0DabLrR2.53012519122535385451876141535555119602410218185070615鑄造工藝課程設計說明書29158032136242265958202510040160303080120102535120481903640951451230注：吊軸直徑為 d=30mm 和 45mm 時，則 d0=12mm 和 18mm 的孔，在澆注時應插入冷鐵。上模板上設計閥蓋零件的主體部分，依據(jù)前文，將閥蓋零件的上模樣，安裝固定在上模板上；澆筑系統(tǒng)，依據(jù)鑄造工藝分析及排布，設計在上模板上；上模板的基板按照手冊參考設計定位耳以及定位銷；依據(jù)手冊設計合適的板厚以及筋條厚度與位置，上模樣選擇 M10 內(nèi)六角螺栓裝配，具體上模板尺寸與安裝定位詳見上模板的二維圖所示，最終設計上模板裝配如圖 3-8 所示。圖 3-8 上模板三維裝配圖下模板設計與上模板設計類似，最終設計下模板裝配如圖 3-9 所示。鑄造工藝課程設計說明書30圖 3-9 下模板三維裝配圖3.6 砂箱設計砂箱設計砂箱內(nèi)框尺寸為 300X300，前文選擇上下砂箱高度為 100mm，查表 3.6 可知砂箱內(nèi)框平均尺寸500 的砂箱高度為 120200mm，砂箱厚度選擇 15mm。表 3-22 簡易砂箱箱壁斷面尺寸 (單位：mm)砂箱內(nèi)框平均尺寸（A+B）/2h1bh1h25001202001215101350175015030018221518200300283025277511000301400252822252503003035273210011500301450283225282530352732一般內(nèi)框平均尺寸小于 500mm 的手工砂箱，砂箱把手可采用圖 3-10 砂箱把手所示把手。圖 3-10 砂箱把手砂箱的定位銷與導向銷依據(jù)手冊借本尺寸為 20 和 20 的定位銷與導向銷，砂箱高度鑄造工藝課程設計說明書31按照標準選取高度為 100mm。3.7 芯盒設計芯盒設計芯盒是制芯過程中所必須的工藝裝備，本次閥蓋中間的水平芯子采用金屬材質(zhì)的鑄鋁芯盒，因為芯子為圓柱回轉體，設計采用對半開鑄鋁芯盒，根據(jù)芯子尺寸大小，采用25mm 厚鑄鋁版設計芯盒。定位銷套采用過盈配合式定位銷和定位銷套，具體結構與尺寸如下圖 圖 A）I 型（螺母緊固式）定位銷 b）II 型（過盈配合式）定位銷材料：45 鋼；硬度：4550HRC；d 與 D1同軸度誤差不得大于 0.01mm表 3-23 定位銷結構尺寸 （單位：mm）DD1d1d2DLlL1l2I 型I、II型I、II 型I、II 型I 型II 型I 型II型I、II 型長銷短銷長銷短銷長銷短銷I型II型I、II型8- 0.040- 0.07616+ 0.025+ 0.00716+ 0.034+ 0.023M16X1.5132065503015131618610- 0.040- 0.07616+ 0.025+ 0.00716+ 0.034+ 0.023M16X1.5132070603520131620812- 0.050- 0.09320+ 0.020+ 0.00816+ 0.041+ 0.028M20X1.517208065402513202210鑄造工藝課程設計說明書32圖 3-11 定位銷套結構a）I 型（螺母緊固式） b）I 型 II 型（過盈配合式）表 3-24 定位銷套結構尺寸 （單位：mm）dD1d1d2DLlI、IIIIIIII、IIIIII158+ 0.036 0.0016+ 0.025+ 0.00716+ 0.034+ 0.023M16X1.513203530162010+ 0.036 0.0016+ 0.025+ 0.00716+ 0.034+ 0.023M16X1.513203535162512+ 0.043 0.0020+ 0.020+ 0.00820+ 0.041+ 0.028M20X1.51724424020芯盒的夾緊裝置設計，對于對半開芯盒，為了保證填砂緊實，采用夾緊裝置鎖緊，在本次設計中采用活節(jié)螺栓與蝶形螺母鎖緊裝置，如下圖所示，結構與尺寸按表 3-24 選取 M10 的活節(jié)螺栓。圖 3-12 蝶形螺母與活節(jié)螺栓鎖緊結構1-活節(jié)螺栓，2蝶形螺母，3墊片，4上芯盒，5下芯盒表 3-25 蝶形螺母鉸鏈式夾緊裝置結構尺寸 （單位：mm）基本尺寸名稱活節(jié)螺栓蝶形螺母墊片圓柱銷沉頭螺釘開槽錐端緊定螺釘HAB標準號GB/T 798-1988GB/T 62-1988GB/T 119-2000GB/T 68-2000GB/T 71-198515135M8X35M845X36X35M5X12M5X12鑄造工藝課程設計說明書3352040M10X45M1045X358X40M6X16M6X1825245M12X55M1245X3510X45M6X16M6X18最終閥蓋芯盒設計為 1 次制芯制 4 個砂芯，具體結構設計如下圖 3-13 所示。3-13 芯盒裝配圖1-下芯盒，2-上芯盒，3-蝶形螺母，4-活節(jié)螺栓，5-定位銷套，6-定位銷鑄造工藝課程設計說明書344 結結 論論世界上發(fā)展不會停滯的工業(yè)門類之就是鑄造行業(yè)， 鑄造行業(yè)支撐起了我國制造業(yè)的騰飛，可謂是功不可沒，有許多行業(yè)都需要鑄造工藝制造出較高力學、加工及結構性能的次成型的灰鑄鐵鑄鐵零件?；诣T鐵行業(yè)的未來必然趨向于高精度，高效率。怎么去提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量成為了當下一個非常重要的問題。對于我們機械行業(yè)從業(yè)者來說，我們最大的幸福就是想辦法提高我國該行業(yè)在國際上的領導力。為此，我們要努力實現(xiàn)這一偉大的理想。此次鑄造工藝時我去圖書館借閱了許多相關書籍，仔細研究所做工藝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，在繪制閥蓋鑄造工藝時遇到復雜結構，在向老師請教后，成功解決了問題。鑄造工藝課程設計說明書35致 謝非常感謝這次設計中，指導老師的指導和建議，以及設計過程中遇到難題，各位同學的幫助，讓我思路更清晰，方法更可靠的完成了本次設計，掌握了軟件功能的熟練使用，和專業(yè)知識的深層次理解，讓我對這個行業(yè)更進一步的了解并且懷有了信心。鑄造工藝課程設計說明書36參 考 文 獻1 中國鑄造協(xié)會.鑄造工程師手冊(第三版) 北京：機械工業(yè)出版社，2010.2 機械工程學會鑄造學會編.鑄造手冊（第 5 卷：鑄造工藝） （M）.北京：機械工業(yè)出版社，2006.3 葉榮茂、吳維岡、高景燕.鑄造工藝課程設計手冊（M）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1989.4 鑄造手冊鑄造工藝/中國機械工程協(xié)會鑄造分會編. 機械工業(yè)出版社 2003.1.5 中國機械工程學會鑄造分會.鑄造手冊.機械工業(yè)出版社.6 徐允長.鑄造工技術（高級）.化學工業(yè)出版社.