油封座熔模鑄造壓型的設(shè)計(jì)含11張CAD圖.zip

油封座熔模鑄造壓型的設(shè)計(jì)含11張CAD圖.zip,油封座熔模,鑄造,設(shè)計(jì),11,CAD 摘 要 I 油封座熔模鑄造壓型的設(shè)計(jì) 摘 要 壓型設(shè)計(jì)是熔模鑄造最重要的工作 其設(shè)計(jì)水平直接決定鑄件的質(zhì)量 為 此 需要綜合考慮各方面的因素 設(shè)計(jì)出合理的抽芯機(jī)構(gòu) 壓緊機(jī)構(gòu) 還要保 證定位準(zhǔn)確 型腔形狀 尺寸除了要滿足圖紙之外 還要考慮制造的可行性 起模的方便性 同時(shí) 注蠟口的開(kāi)設(shè)位置也要選擇合理 內(nèi)澆口的大小 形狀 直接影響金屬液的充填性能 也影響鑄件補(bǔ)縮能力 因此 需要在計(jì)算的基礎(chǔ) 上做出合理的設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 熔模鑄造 壓型設(shè)計(jì) 芯棒 模具鎖緊 Abstract II Abstract Molding design is the most important work in the investment casting manufacturing processes because the design level directly determines the quality of castings For this we need to consider various factors to design reasonable core pulling mechanism the compaction mechanism and to ensure accurate positioning Cavity shape and size must meet the drawings and the feasibility of manufacturing draw convenience At the same time injection wax opening must also choose reasonable position The gate size and shape direct influence on the performance of the liquid metal filling also affect the feeding capacity therefore to make reasonable design should be on the basis of the calculation Keywords investment casting mould design core mould locking 目 錄 III 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 緒論 1 第一章 熔模的制造 2 1 1 模料的性能 2 1 2 模料的種類 組成 2 1 3 制模工藝 3 1 3 1 制模時(shí)模料狀態(tài) 3 1 3 2 蠟膏制作 3 1 3 3 制模工藝參數(shù) 4 1 4 模塊的制造 6 1 4 1 澆口棒制作 6 1 4 2 壓蠟設(shè)備 6 1 4 3 模塊的組裝 6 1 4 4 模塊的清洗 7 第二章 型殼的制造 9 2 1 型殼概述 9 2 2 制殼用耐火材料 9 2 3 水玻璃制殼工藝 12 2 3 1 水玻璃 12 2 3 2 水玻璃涂料 13 2 4 水玻璃制殼工藝 14 2 5 脫蠟與焙燒 16 第三章 壓型設(shè)計(jì)與制造 18 3 1 壓型分類及組成 18 3 1 1 對(duì)壓型的要求 18 3 1 2 壓型組成 18 3 1 3 壓型結(jié)構(gòu) 19 3 2 型體設(shè)計(jì) 20 3 2 1 型體外形及壁厚 20 3 2 2 型體定位 20 3 3 3 型體鎖緊 21 3 3 4 型體其它結(jié)構(gòu) 23 3 3 型芯設(shè)計(jì) 23 3 4 壓型腔工作圖 26 3 4 1 型腔工作尺寸的計(jì)算 26 3 4 2 壓型的尺寸精度和表面粗糙度 28 3 4 3 組合件的配合 28 3 4 4 技術(shù)要求 29 目 錄 IV 3 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)壓型裝配圖和零件圖 30 第四章 總結(jié)與展望 31 致 謝 32 參考文獻(xiàn) 33 附件 34 緒論 1 緒論 熔摸鑄造的實(shí)質(zhì)就是在蠟?zāi)１砻嫱扛捕鄬幽突鸩牧?待硬化干燥后 加熱 將蠟?zāi)Ｈ廴?而獲得具有與蠟?zāi)Ｐ螤钕鄳?yīng)空腔的型殼 再經(jīng)培燒之后進(jìn)行澆注 而獲得鑄件的一種方法 故又稱為失蠟鑄造 隨著生產(chǎn)技術(shù)水準(zhǔn)不斷提高 新的蠟?zāi)９に嚥粩喑鲇^ 以及可供制模材料 的品種日益增多 現(xiàn)在去模的方法已不再限干熔化 而模也不限于蠟?zāi)?也可 用塑料模 但因習(xí)慣的原因 仍沿用原來(lái)名稱 由于用這種方法獲得的鑄件具 有較高的尺寸精度和表面光潔程度 故又有熔模精密鑄造之稱 熔模鑄造的基本特點(diǎn)是制殼時(shí)采用可熔化的一次模 因無(wú)需起模 故型殼 為整體而無(wú)分型面 而且 型殼是由高溫性能優(yōu)良的耐火村料制成 因此用熔 模鑄造生產(chǎn)的鑄件 其尺寸精度高 表面粗糙度低 可減少或無(wú)需機(jī)械加工 用熔模鑄造可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件 最小壁厚可以達(dá)到 0 3mm 鑄出孔最小 直徑可以達(dá)到 0 5mm 生產(chǎn)中有時(shí)可將一些由幾個(gè)零件組合而成的部件 通過(guò)改 變結(jié)構(gòu)成為整體 直接用熔模鑄造而成 這樣可節(jié)省加工工時(shí)和金屬材科消耗 并使零件結(jié)構(gòu)更加合理 用熔模鑄造生產(chǎn)鑄件的重量一股由幾十克至幾千克 太重的鑄件因受到制 摸材料性能的限制和制殼時(shí)存在一定的因難而不宜采用這種方法 據(jù)資科介紹 目前可生產(chǎn)重量達(dá) 80 公斤的熔模鑄件 用熔模鑄造生產(chǎn)的鑄件 不受合金種類的限制 尤其是對(duì)于難以切屑加工 或鍛壓加工的合金 更能顯示出它的優(yōu)越性 但是 熔摸鑄造生產(chǎn)也存在一些 缺點(diǎn) 主要是工序繁多 生產(chǎn)周期長(zhǎng) 工藝過(guò)程復(fù)雜 影響鑄件質(zhì)量的因素多 必須嚴(yán)格控制才能穩(wěn)定生產(chǎn) 現(xiàn)代的熔模鑄造工藝是在本世紀(jì) 40 年代初期形成的 當(dāng)時(shí)由于機(jī)械制造及 軍事工業(yè)生產(chǎn)需要精密鑄鋼件 尤其是制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的叫片 葉輪及噴嘴等 形狀復(fù)雜 尺寸精度及表面光潔度要求很高的耐熱鋼鑄件 以及由于新型粘結(jié) 劑硅酸乙脂水解液和優(yōu)質(zhì)耐火材料的出現(xiàn) 從此 熔模鑄造才開(kāi)始在工業(yè)生產(chǎn) 中得到實(shí)際應(yīng)用 熔模鑄造由于有著一系列的優(yōu)點(diǎn) 因而其發(fā)展速度很快 多層型的廣泛采 用及生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化 自動(dòng)比 使生產(chǎn)周期縮短 材料消耗減少 生產(chǎn)成本 降低 勞動(dòng)條件改善 陶瓷型芯及可溶型芯的采用 使鑄件形狀更不受限制 新的模料及制殼原材料的研究與開(kāi)發(fā) 真空熔鑄 表面孕育細(xì)化晶粒 定向凝 固技術(shù)等新工藝 新技術(shù)的應(yīng)用 進(jìn)一步提高和保證了熔模鑄件質(zhì)量 使其應(yīng) 用范圍得到進(jìn)一步的擴(kuò)大 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 第一章 熔模的制造 與其它鑄造方法比較 熔模鑄造的顯著特點(diǎn)是采用可熔模來(lái)制造型殼 每制 造一個(gè)型殼就需要消耗一個(gè)熔模 獲得高尺寸精度和表面光潔度的優(yōu)質(zhì)鑄件的 必要前提是要有尺寸精度高 表面光潔程度高的熔模 因此 制模材料 簡(jiǎn)稱模 抖 的性能 壓型 壓制熔模用的模具 的質(zhì)量將直接影響熔模鑄件的質(zhì)量 1 1 模料的性能 為了保證獲得優(yōu)質(zhì)的熔模及有關(guān)工藝過(guò)程能夠正常進(jìn)行 模料應(yīng)具有與模料 配制 制模 制殼 脫模及型殼焙燒等各個(gè)工序所要求相適應(yīng)的性能 1 熔點(diǎn) 熔點(diǎn)應(yīng)適中 一般在 60 l00 范周內(nèi) 以便于配制模料 制模和脫模 2 流動(dòng)性 模料應(yīng)具有良好的流動(dòng)性以利于充滿型腔 獲得形狀準(zhǔn)確和表面光潔的熔 模 此外 在脫蠟時(shí)模料也應(yīng)易于自型完內(nèi)流出 3 軟化點(diǎn) 模料開(kāi)始發(fā)生軟化變形的溫度稱力軟化點(diǎn) 通常以標(biāo)準(zhǔn)試樣加熱時(shí) 其變 形量 撓度值 為 2mm 時(shí)的溫度作為標(biāo)量 為了避免熔模發(fā)生變形 軟化點(diǎn)一船 不低于 35 40 4 收縮率 為保證熔模達(dá)到應(yīng)有的尺寸精度收縮率小 一股小于 1 而穩(wěn)定 5 強(qiáng)度和表面硬度 為了避免在制模 制殼 運(yùn)輸和貯存時(shí)熔模發(fā)生破損 斷裂或表面劃痕等 現(xiàn)象 要求模料在固態(tài)下具有足夠的強(qiáng)度和表面硬度 通常對(duì)用于小型鑄件 其抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于 1 4MPa 用于大鑄件應(yīng)不低于 2 5MPa 6 可焊性 模料應(yīng)具有良好的焊接性能和焊接強(qiáng)度 以便于將熔模塊合成模塊 并使 模塊在運(yùn)輸和制殼時(shí)焊接處不易發(fā)生斷裂 涂掛性 模料應(yīng)能很好地為耐火涂料所潤(rùn)濕 并形成均勻的覆蓋層 以利于獲得輪 廓清晰及表面光潔的型殼內(nèi)腔 灰分 模料灼燒后的殘留物稱為灰分 型殼焙燒后 殘留在型腔中模料的灰分要 盡可能少 以免彰響鑄件的質(zhì)量 此外 還要求模料的密度小 回收方便 無(wú)害及來(lái)源豐富 價(jià)格低廉等 1 2 模料的種類 組成 由于對(duì)制模材料有綜合性能的要求 單一的材料不能滿足模料上述所提到 的多種性能指針 所以模料由兩種以上材料配制而成 實(shí)際生產(chǎn)中所使用的模 料種類很多 其組成也不一樣 模料的分類方法主要有兩種 一種是按熔點(diǎn)高低進(jìn)行分類 另一種是按主 要組成物進(jìn)行分類 按熔點(diǎn)高低分為低溫模料 中溫模料 高溫模料 低溫模料的熔點(diǎn)低于 60 普遍適用于手工制模 按主要組成物分為蠟基模料 松香基模料以及其 它模料 蠟基模料由于價(jià)格低廉 來(lái)源廣泛而被普遍采用 經(jīng)對(duì)比分析 選用石蠟硬脂酸模料 它是國(guó)類廣泛使用的一種模料 該模 料強(qiáng)度高 韌性好 壓制的熔模表面光潔 舊模料回收方便 復(fù)用性好 第一章 熔模的制造 3 石蠟是石油加工產(chǎn)品的副產(chǎn)品 外觀為白色或淡黃色的結(jié)晶體 可分精制 白 石蠟 白石蠟和黃石蠟三種 石蠟中主要為礦物油 它會(huì)降低蠟的熔點(diǎn)和 使用性能 三種石蠟中精制石蠟的含油量最低 約在質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0 5 以下 故熔 模鑄造使用精制石蠟或含油量小于 1 5 的半精制石蠟 本設(shè)計(jì)采用價(jià)格相對(duì)低 廉的半精制石蠟 石蠟作為模料的基本材料 它具有一定的強(qiáng)度和良好的塑性 不易開(kāi)裂 但軟化點(diǎn)低 收縮性較大 硬脂酸是以動(dòng) 植物油脂為原材料 經(jīng)過(guò)加壓蒸餾和水解后制得 外觀為 白色片狀結(jié)晶體 根據(jù)蒸餾時(shí)壓力的大小 分為一壓 二壓和三壓三種 硬脂 酸中主要雜質(zhì)是油酸 它會(huì)降低硬脂酸的熔點(diǎn) 軟化點(diǎn)和硬度 一級(jí)三壓硬脂 酸含有油酸量最低 是熔模鑄造最常用的材料 由于硬脂酸比碳原子數(shù)相同的 石蠟熔點(diǎn)高 故其熱穩(wěn)定性好 收縮性較小 但由于晶體呈粗大片狀 力學(xué)性 能中的強(qiáng)度低 此外 硬脂酸是極性分子 有利于改善模料的涂掛性 生產(chǎn)中常用石蠟 硬脂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為 50 的模料 其滴點(diǎn)在 50 54 熱穩(wěn)定性 30 35 線收縮率 0 8 1 0 抗拉強(qiáng)度 2 5 3 5Mpa 可以用高熔 點(diǎn)石蠟來(lái)提高以上性能 由于石蠟和硬脂酸可以互相溶解 而且熔點(diǎn)低 容易 配制 制模和脫模方便 故應(yīng)用廣泛 1 3 制模工藝 1 3 1 制模時(shí)模料狀態(tài) 工業(yè)制品的模型 蠟?zāi)?普遍采用壓力下壓制模型 藝術(shù)品的蠟?zāi)t采用液 體灌蠟 刷蠟或壓制等方法制造 本設(shè)計(jì)采用壓力制模工藝 此時(shí) 模料有三 種狀態(tài) 液態(tài) 糊狀 膏狀 前者稱液態(tài)壓注 后兩者稱為膏態(tài)壓注 兩類壓 注方法各有其優(yōu)缺點(diǎn) 液態(tài)壓注可將熔化的模料裝入壓注缸中使用 無(wú)須制備 蠟膏 但制模周期長(zhǎng) 模料凝固過(guò)程收縮較大 多用于制造大型薄壁復(fù)雜蠟?zāi)?膏狀壓注則蠟?zāi)Ｉa(chǎn)效率高 制模周期比液態(tài)壓注時(shí)可縮短 30 45 蠟?zāi)Ｊ?縮也明顯減小 如表 1 1 所示 該法應(yīng)用較廣 國(guó)內(nèi)石蠟硬脂酸等蠟基模料制 模均采用糊狀壓注 而樹(shù)脂基模料則多采用膏狀壓注 表 1 1 不同狀態(tài)壓注時(shí)模料線收縮率的比較 狀態(tài) 模料種類 液態(tài)蠟 壓注溫度 66 5 68 糊狀蠟 壓注溫度 60 63 膏狀蠟 壓注溫度 49 52 填料模料 0 7 0 9 0 55 0 75 0 35 0 45 非填料模料 1 2 1 3 1 0 1 1 0 8 0 9 1 3 2 蠟膏制作 以石蠟硬脂酸為代表的蠟基模料蠟膏制備方法見(jiàn)表 1 2 它是在蠟液中加人 固體蠟片攪拌來(lái)快速制備蠟膏的 制備工序?yàn)榛?刨蠟片 攪蠟膏 回性四 步得到糊狀的蠟膏 具體制備有兩種方案 使用雙工位液壓壓蠟機(jī)時(shí) 制蠟膏 使用保溫箱和小蠟缸 它是采用長(zhǎng)時(shí)間 24h 以上 保溫得到糊狀蠟膏 另一種是 使用供蠟機(jī)的蠟捅或射蠟輸送設(shè)備制備蠟膏 本設(shè)計(jì)采用前一方案 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 表 1 2 蠟膏制備方法 模料種類 工序名稱 設(shè)備 操作要求 化蠟 水浴化蠟缸 化蠟溫度 90 刨蠟片 臥式蠟片機(jī) 蠟錠截面尺寸 135 135 攪蠟膏 攪蠟機(jī) 蠟液溫度 65 80 保溫缸水溫48 52 蠟液重 蠟片重 1 1 2 蠟 基 模 料 回性 恒溫箱 溫度 48 52 保溫 0 5 小時(shí)以上 1 3 3 制模工藝參數(shù) 將己配制好的蠟膏 在壓力下注入壓型 冷凝后從壓型中取出熔模 該制 模過(guò)程中 很多制模工藝參數(shù)直接影響著蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量 特別是尺寸 應(yīng)加以控制 主要的制模工藝參數(shù)有壓射蠟溫 壓型溫度 壓射壓力 保壓時(shí)間和起模時(shí)間 1 壓射始溫和壓型溫度 壓射蠟?zāi)r(shí)模料的溫度即壓射蠟溫 它對(duì)熔模的尺小具有明顯的影響 見(jiàn) 圖 1 1 隨著壓射蠟溫的升高 熔模的線收縮率增加 蠟基模料和樹(shù)脂基模料相 比 在壓射溫度范圍 膏狀或糊狀區(qū) 中蠟基棋料的線收縮率變化更為嚴(yán)重 同 樣 隨著壓型溫度升高 蠟?zāi)５木€收縮率也在增加 見(jiàn)圖 1 2 另外 兩者也會(huì) 影響蠟?zāi)１砻娲植诙?特別是使用較小壓力壓制石蠟硬脂酸蠟?zāi)r(shí) 壓射溫度 和壓型溫度對(duì)表面粗糙度和尺寸變化更加明顯 壓射蠟溫和壓型溫度高 蠟?zāi)?表面粗糙度較小 收縮較大 反之 溫度低 蠟?zāi)１砻娲植诙容^大 收縮較小 需嚴(yán)格控制壓射蠟溫和壓型溫度 保證它們?cè)诤线m的范圍內(nèi) 圖 1 1 壓射蠟溫對(duì)蠟?zāi)＞€收縮率的影響 圖 1 2 壓型溫度對(duì)蠟?zāi)＞€收縮率的影響 2 壓射壓力 為壓制出尺寸精確 表面質(zhì)量好的蠟?zāi)?壓射壓力是個(gè)重要的制模工藝參 數(shù) 所需壓射壓力大小由模料性能 注蠟溫度和熔模結(jié)構(gòu)等因素而定 粘度較 大的模料流動(dòng)性差 就需較高的壓射壓力 蠟?zāi)Ｔ綇?fù)條越大所需的壓射壓力就 越高 另外 模料的收縮與壓射壓力有關(guān) 壓射壓力愈大 線收縮率就愈小 見(jiàn)圖 1 3 適當(dāng)提高模料的壓射壓力 有利于減小熔模收縮率 提高蠟?zāi)３叽缇?度 但是也不能一味地提高壓射壓力 那樣對(duì)壓型的強(qiáng)度和精度要求也高 還 第一章 熔模的制造 5 容易造成易溶芯的斷裂 一般壓射壓力在 2 4 個(gè)大氣壓為宜 圖 1 3 壓注壓力對(duì)蠟?zāi)＞€收縮率的影響 3 保壓時(shí)間和起模時(shí)間 模料充滿壓型型腔后 保壓的時(shí)間愈長(zhǎng) 則蠟?zāi)５木€收縮率愈小 對(duì)厚壁 蠟?zāi)５挠绊懜黠@ 見(jiàn)圖 1 4 蠟?zāi)Ｔ趬盒椭型Ａ衾鋮s的時(shí)間稱起模時(shí)間 保壓 時(shí)間過(guò)短 蠟?zāi)：癖诩捌矫嫣幰壮霈F(xiàn)縮陷和收縮過(guò)大 取模時(shí)間過(guò)短 蠟?zāi)Ｒ?變形 表面會(huì)出現(xiàn) 鼓泡 保壓時(shí)間和起模時(shí)間的長(zhǎng)短取決壓射蠟溫 蠟?zāi)４?小 壁厚以及冷卻條件等 不同鑄件應(yīng)分別加以選擇 圖 1 4 保壓時(shí)間對(duì)蠟?zāi)＞€收縮率的影響 為了縮短取模時(shí)間提高生產(chǎn)率 可對(duì)壓型進(jìn)行強(qiáng)制水冷 并將取出的蠟?zāi)?放在冷卻水中定型 防止蠟?zāi)：癖诳s陷和提高生產(chǎn)率 還可以在厚壁部位預(yù)先 放置冷蠟塊 除了注意合理選擇以上工藝參數(shù)外 還應(yīng)注意已經(jīng)取出的蠟?zāi)５?存放 取出的蠟?zāi)Ｔ?8 24 小時(shí)之后才能穩(wěn)定下來(lái) 所以 取出的蠟?zāi)?yīng)該放在 恒溫室內(nèi) 并注意平放防止變形 特殊情況下 可以將蠟?zāi)７湃胄ＵＶ幸员?保證尺寸的穩(wěn)定 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 表 1 3 石蠟硬脂酸制模工藝參數(shù) 模料 制模設(shè)備 壓射 蠟溫 壓射 壓力 MPa 壓射 溫度 保壓 時(shí)間 s 起模 時(shí)間 s 脫模劑 石蠟硬脂酸 氣動(dòng)壓蠟機(jī) 45 48 0 2 0 4 18 25 3 10 20 以上 松節(jié)油 1 4 模塊的制造 1 4 1 澆口棒制作 澆口棒的制作方法有自由澆注法 蘸蠟法和壓注法 各種方法各有其優(yōu)缺 點(diǎn) 可根據(jù)生產(chǎn)情況加以選擇 本設(shè)計(jì)采用自由澆注工藝 表 1 4 為各種制棒 方法的比較 表 1 4 澆口棒制作方法 名稱 工藝 優(yōu)缺點(diǎn) 自由澆 注 將 70 模料澆口棒模具中 當(dāng)蠟 液快凝固時(shí)插入芯棒 可采用水 冷卻以提高效率 所制澆口棒強(qiáng)度高 但表面質(zhì)量部很好 澆 口棒表面易產(chǎn)生縮陷 脫蠟時(shí)膨脹較大 壓注法 與制蠟?zāi)Ｒ粯訉⒛Ａ蠅喝雽Ｓ脡盒椭谐尚?生產(chǎn)效率高 表面光潔 可制造形狀復(fù)雜的澆注系統(tǒng) 但裝備較復(fù)雜 蘸蠟法 將冷芯棒 鋁棒 插入高于熔點(diǎn) 5 左右的蠟液中停留 1 2 秒 蘸多次使棒上蠟層厚度達(dá) 3 5 毫 米即可 澆口棒強(qiáng)度較高 操作簡(jiǎn)便 不需要澆口棒 模具 生產(chǎn)效率較高 但所制澆口棒在環(huán)境 溫度低時(shí)易分層 開(kāi)裂 剝落 1 4 2 壓蠟設(shè)備 本設(shè)計(jì)的壓蠟設(shè)備采用氣動(dòng)壓蠟設(shè)備 見(jiàn)圖 1 5 a 壓蠟機(jī) b 壓蠟槍 圖 1 5 氣動(dòng)壓蠟機(jī) 氣動(dòng)壓蠟機(jī)是以壓縮空氣為動(dòng)力 直接用壓縮空氣將模料從射蠟嘴擠出 注人壓型型腔 常用的壓力為 0 2 0 6MPa 其優(yōu)點(diǎn)是壓注結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格低廉 生產(chǎn)效率高 使用方便 缺點(diǎn)是壓力偏低 主要壓注參數(shù)要靠人工控制 這種 壓蠟機(jī)可以單獨(dú)使用 也可以附設(shè)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái) 供數(shù)名工人同時(shí)操作以提高生 產(chǎn)效率 這類壓蠟機(jī)主要用于石蠟硬脂酸模料的民用產(chǎn)品 第一章 熔模的制造 7 1 4 3 模塊的組裝 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的要求 將經(jīng)整修檢驗(yàn)合格的鑄件蠟?zāi)：蜐沧艚M合成整體 模塊 稱為模塊組裝 澆注系統(tǒng)應(yīng)保證鑄件成型 并不產(chǎn)生縮孔 縮松 氣孔 冷隔 熱裂 變 形等缺陷 方便制殼 提高工藝出品率等 常用的澆注系統(tǒng)有直澆道一內(nèi)澆道 式 橫澆道一內(nèi)澆道式 冒口頂注式和組合式等 澆注系統(tǒng)對(duì)鑄件質(zhì)量和成品 率有很大的影響 應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì) 模塊組裝方法有焊接法 粘結(jié)法和機(jī)械組裝法 前兩種方法雖勞動(dòng)強(qiáng)度較 大 效率較低 但簡(jiǎn)便決活 適應(yīng)性強(qiáng) 使用較廣泛 本設(shè)計(jì)采用焊接法 焊 接法廣泛采用電熱刀 其結(jié)構(gòu)如圖 1 6 表 1 5 為低壓電熱刀種類及電器參數(shù) 1 2 手柄 3 按鈕 4 支柱 5 不銹鋼刀片 6 螺釘 7 石棉板 8 塑料管 9 導(dǎo)線 圖 1 6 低壓電熱刀結(jié)構(gòu) 表 1 5 低壓電熱刀種類及電器參數(shù) 結(jié)構(gòu) 電氣參數(shù) 序 號(hào) 刀片材料 電熱刀截圖 長(zhǎng) mm 寬 mm 其它 輸入電 壓 V 輸出電 壓 V 頻率 Hz 輸出電流 A 1 鎳鉻電爐 帶鋼 5 1 220 380 3 6 50 2 耐熱鋼 3 3 220 10 50 3 1Cr18Ni9 Ti 5 0 5 布紋膠 木板手 柄 與 刀片用 銷釘固 定 螺 釘連接 220 380 1 2 1 5 50 40 滿載 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 1 4 4 模塊的清洗 為了清除蠟?zāi)１砻娓街姆中蛣?蠟屑等 提高涂料對(duì)模塊的涂抹性 濕潤(rùn) 性 在模塊組合后需進(jìn)行清洗 清洗方法見(jiàn)表 1 6 常用的清洗劑多為有機(jī)溶 劑 但有機(jī)溶劑三氯乙烷 酒精 丁酮等易揮發(fā) 揮發(fā)物會(huì)污染環(huán)境 另外 有機(jī)溶劑對(duì)熔模也是一種刻蝕液 容易造成熔模表面文字 細(xì)紋不清晰 現(xiàn)國(guó) 內(nèi)外已研制出乳化水清洗劑 是較環(huán)保的模塊清洗劑 完全環(huán)保的清洗劑近年 來(lái)也在開(kāi)發(fā)中 清洗的模塊必須晾干后才能上涂料 表 1 6 蠟?zāi)５那逑捶椒?方法 清洗劑 清洗工藝 應(yīng)用范圍 第一種 0 5 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 洗凈 劑 如 JFC 水溶液或 中性肥皂或用其它洗凈 用品代替 將模塊在清洗劑中反 復(fù)上下運(yùn)動(dòng)數(shù)次 蠟基模料 第二種 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 70 三氯乙烷 30 工業(yè)乙醇或丁酮 將模塊在 22 25 清洗劑中上下運(yùn)動(dòng) 3 4s 第三種 ZF 301 等清洗劑加 1倍水混勻用 將模塊在 22 25 清洗劑中上下運(yùn)動(dòng) 8s 樹(shù)脂基模料 第二章 型殼的制造 9 第二章 型殼的制造 鑄件的尺寸精度 表面粗糙度 甚至內(nèi)在質(zhì)量都與型殼有密切的關(guān)系 因 此 在熔模鑄造生產(chǎn)中應(yīng)十分重視型殼制造這一環(huán)節(jié) 2 1 型殼概述 熔模鑄造有實(shí)體型殼和多層型殼兩種鑄型 除石膏型采用實(shí)體鑄型外 一 般都用多層型殼 見(jiàn)圖 2 1 型殼是由粘結(jié)劑 耐火粉料和撤砂材料等 經(jīng)配涂料 浸涂料 撒砂 干 燥硬化 脫蠟和焙燒等工序制成的 從宏觀上看 型殼除硅凝膠 耐火粉 砂 這些固相外 還存在著氣孔和裂隙 它是一種多相的非均質(zhì)體系 該體系受到 制殼材料和工藝等多種因素的影響 并最終會(huì)在顯微結(jié)構(gòu)和性能上反映出來(lái) 由粘結(jié)劑和耐火粉料配成的涂料構(gòu)成型殼的基礎(chǔ) 涂料又分為表面層和加 固層 背后 兩種 面層涂料與金屬液接觸 為保證鑄件表面質(zhì)量 它應(yīng)形成平 整 致密 堅(jiān)實(shí)而光滑的型殼表面 并不與金屬液發(fā)生作用 背層涂料用來(lái)加 厚 加固型殼 具有良好的綜合性能 但只有涂料還不能形成型殼 還需要撒 砂作為骨料 增厚和加強(qiáng)型殼 撤砂可吸附涂料使之停止流動(dòng) 防止涂料大片 流失 撒砂還可以防止干燥硬化時(shí) 涂料層發(fā)生大面積收縮而形成較大的裂紋 另外 撤砂會(huì)造成粗糙的型殼背面 有利于上 下兩層型殼結(jié)合 并有利于提 高型殼的透氣性 經(jīng)上涂料 撤砂和干燥硬化等工序制成的型殼 其中硅凝膠可看成是一種 連續(xù)相 它覆蓋并粘附在非連續(xù)的粉和砂周圍 使之形成一定形狀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 但型殼中常存在一些氣孔和裂隙 氣孔來(lái)自于涂料中的氣泡 型殼中揮發(fā)物留 下的氣孔和砂粒間或砂粒與涂料間的氣孔 裂隙則是由硅凝膠干燥 硬化和焙 燒時(shí)形成的 或砂粒與涂料間以及涂料層間產(chǎn)生的裂紋 氣孔和裂紋的分布是 不均勻和不規(guī)律的 它們?cè)谝欢ǔ潭壬掀茐牧诵蜌さ闹旅苄院瓦B續(xù)性 影響了 型殼的性能 從微觀上看 型殼有多種化學(xué)成分及礦物組成 它們?cè)诟邷叵轮饕纬删?相和非晶相兩種物相 晶相可呈網(wǎng)絡(luò)狀或孤島狀分布于非晶相的玻璃相中 型 殼的高溫力學(xué)性能主要決定于晶相存在狀態(tài)和發(fā)育程度 以及玻璃相的數(shù)量 粘度及粘度隨溫度的變化等因素 玻璃相對(duì)型殼的脫殼性也有很大影響 型殼的組成與耐火制品和陶瓷有相似之處 但型殼焙燒溫度不高 保溫時(shí) 間不長(zhǎng) 澆注溫度雖高 作用時(shí)間很短 所以型殼的燒結(jié)程度達(dá)不到陶瓷和耐 火制品那樣 故高溫下物相反應(yīng)不完全 晶相發(fā)育程度也有限 不可能與相平 衡圖中的平衡組織相同 與陶瓷和耐火制品是有區(qū)別的 總之 型殼從宏觀到微觀都是一種多相非均質(zhì)體系 研究其結(jié)構(gòu)是為了深 入了解型殼性能變化的規(guī)律 從而有助于分析和控制制殼材料與丁藝 以制出 優(yōu)質(zhì)型殼 2 2 制殼用耐火材料 耐火材料占型殼重量的 90 以上 對(duì)型殼性能影響很大 按用途耐火材料 可分成涂料漿使用的粉狀料及作為增強(qiáng)型殼的撤砂材料 以及制造陶瓷型芯的 粉狀料三種 熔模鑄造用制殼耐火材料應(yīng)有足夠的耐火度 小而均勻的熱膨脹 系數(shù) 好的熱化學(xué)穩(wěn)定性 合適的粒度 價(jià)廉無(wú)毒等 國(guó)內(nèi)外作為面層制殼材 料的有 鋯砂 電熔剛玉 熔融石英等 作為加固層的有鋁硅系耐火材料如高 嶺土熟料 鋁礬土或熔融石英等 本設(shè)計(jì)主要采用石英砂和石英粉 石英砂是二氧化硅在自然界存在的一種形態(tài) 有天然和人造的兩種 熔模鑄 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 造采用的是人造石英砂 石英砂晶體的基本單元為硅氧四面體 由于硅氧四面 體在空間連接形式有差異 出現(xiàn)了一系列同質(zhì)多晶變體 共有三種晶型如圖 2 2 所示 七種多晶變體見(jiàn)表 2 1 a 整體型殼 b 分層型殼 圖 2 1 不同結(jié)構(gòu)的型殼 a 方石英 b 磷石英 c 石英 圖 2 2 三種晶型硅氧四面體的結(jié)合方式 表 2 1 SiO2各種變體的有關(guān)性質(zhì) 晶體 晶系 存在溫度范圍 密度 g cm 3 線膨脹系數(shù) 0 1000 1 石英 三方 573 2 65 12 3 10 6 第二章 型殼的制造 11 石英 六方 573 870 2 52 鱗石英 斜方 117 2 31 21 0 10 6 鱗石英 六方 117 163 2 29 鱗石英 六方 163 1470 2 23 方石英 斜方 280 270 溫度界限跟 隨方石英生成溫度而改 變 2 34 10 3 10 6 方石英 立方 180 270 以上至 1713 2 23 在普通條件下的不穩(wěn)定狀態(tài)可保存一定時(shí)間 在 180 270 之間到 1470 處于不穩(wěn)定狀態(tài)下 低于 1000 1200 可以保存一定時(shí)間 石英 鱗石英和方石英向種晶型中 之間的轉(zhuǎn)變僅發(fā)生原子的 位移及鍵角轉(zhuǎn)動(dòng) 所需活化能小 在一定溫度下可迅速完成 這種轉(zhuǎn)變是很難 抑制的 但三種不同晶型間的變化將發(fā)生鍵的斷裂和原子的重新組合 需活化 能較大 相變速度也很慢 即使達(dá)到相變溫度 若無(wú)礦化劑時(shí) 要完全實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn) 變是不可能的 硅砂在高溫下呈酸性 熔化溫度為 1713 當(dāng)含有雜質(zhì)時(shí)熔點(diǎn)降低 由于 相變加熱時(shí)線膨脹系數(shù)大而不均勻 因此硅砂不是一種優(yōu)質(zhì)的制殼耐火材料 但因其價(jià)廉 在國(guó)內(nèi)仍應(yīng)用較多 GB T2214 1990 表 2 2 規(guī)定了熔模鑄造用硅砂 粉的化學(xué)成分 耐火度和 粒度 硅砂 粉的化學(xué)成分關(guān)系著其耐火度及熱化學(xué)穩(wěn)定計(jì) 即關(guān)系著鑄件是 否成型和粘砂等 所以必須加以規(guī)定 而砂 表 2 3 粉 表 2 4 的粒度則 影響著所制型殼性能 粉的粒度關(guān)系著涂料的粉液比 從而影響型殼涂層的致 密度和強(qiáng)度 砂粒度則影響整個(gè)則殼的致密度與強(qiáng)度 從而影響鑄件表面質(zhì)量 和尺寸精度 表 2 2 熔模鑄造用硅砂 粉的化學(xué)成分及耐火度 化學(xué)成分 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 有害雜質(zhì)含量 級(jí)別 SiO2 K2O Na2O CaO MgO Fe2O3 耐火度 外觀 98 98 1 0 0 1 1700 潔白 97 97 1 5 0 2 1650 96 96 2 0 0 3 1650 個(gè)別砂粒 有銹斑 表 2 3 熔模鑄造用硅砂粒度 主要粒度組成部分 mm 篩號(hào) 前篩 主篩 后篩 85 1 700 0 850 0 600 60 0 850 0 600 0 425 30 0 425 0 300 0 212 21 0 300 0 212 0 150 注 主要粒度組成部分系指相鄰三篩殘留量之和為最大值 表 2 4 熔模鑄造用硅石粉粒度 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 特性參數(shù) 分組代號(hào) 質(zhì)量平均粒徑 um 100g 粉總表面積 m 2 品質(zhì)均方差 28 25 30 33 30 35 15 25 17 2 3 水玻璃制殼工藝 水玻璃粘結(jié)劑價(jià)格低廉 所配涂料性能穩(wěn)定 制殼用時(shí)短 而且水玻璃型 殼使用較廣泛 但是水玻璃型殼所形成的鑄件尺寸精度低 粗糙度較大 故只 適用于精度要求較低的熔模鑄件小件 2 3 1 水玻璃 水玻璃是可溶性堿金屬的硅酸鹽 固態(tài)呈玻璃狀 溶于水后形成水玻璃溶 液 按堿金屬含量不同 有鉀水玻璃和鈉水玻璃兩類 后者易溶于水 雜質(zhì)含 量較少 性能穩(wěn)定 故熔模鑄造用水玻璃是鈉水玻璃 鈉水玻璃按制備所用原材料又分為純堿 碳酸鈉 水玻璃和芒硝 硫酸鈉 水 玻璃兩種 這兩種水玻璃在熔模鑄造都有應(yīng)用 但以純堿水坡璃應(yīng)用更廣 表 2 5 為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB T 4209 1996 工業(yè)硅酸鈉 技術(shù)要求 熔模鑄造可用其液 1 液 2 液 3 類水玻璃 但使用液 3 類水玻璃時(shí)需進(jìn)行提高模數(shù)處理 從而 增加生產(chǎn)工序和成本 同時(shí)處理過(guò)的水玻璃穩(wěn)定性較差 因此 工廠一般都直 接采用液 1 液 2 類水玻璃 水玻璃常為青灰色的粘滯性溶液 呈陽(yáng)性 PH 值 為 11 13 冰點(diǎn)為 2 到 14 攝氏度 低溫時(shí)會(huì)凍結(jié) 重溶后性質(zhì)不變 表 2 5 工業(yè)硅酸鈉技術(shù)指標(biāo) 液 1 液 2 型號(hào)級(jí)別 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 優(yōu)等品 一等品 合格品 Fe 0 02 0 05 0 02 0 05 水不溶物 0 20 0 04 0 50 0 20 0 40 0 50 密度 20 g cm 3 1 318 1 342 1 368 1 394 Na 2O 7 0 8 2 SiO 2 24 6 26 9 模數(shù) M 3 5 3 7 3 1 3 4 液 3 液 4 液 5 優(yōu)等 品 一等品 合格品 優(yōu)等品 一等品 合格品 優(yōu)等品 一等品 合格品 0 02 0 05 0 02 0 05 0 02 0 05 0 20 0 60 0 80 0 20 0 40 0 50 0 20 0 80 1 00 1 436 1 465 1 368 1 394 1 526 1 599 10 2 9 5 12 8 25 7 22 1 29 2 2 6 2 9 2 2 2 5 2 2 2 5 第二章 型殼的制造 13 2 3 2 水玻璃涂料 水玻璃涂料是一種非均勻 介穩(wěn)定的懸浮體 從制殼操作和型殼 鑄件質(zhì) 量等方面考慮 涂料應(yīng)保證型殼有良好的工作性能 即強(qiáng)度 透氣性 熱化學(xué) 穩(wěn)定性 脫殼性等 同時(shí)要有良好的工藝性 即涂掛性 流動(dòng)性 分散穩(wěn)定性 等 水玻璃徐料有兩種 面層涂料 背層涂料 面層涂料將直接與金屬液接觸 它形成的型殼層應(yīng)平整 致密 堅(jiān)實(shí)而光潔 并不與金屬液及其氧化物發(fā)生反 應(yīng) 以保證鑄件的表面質(zhì)量 背層涂料不接觸金屬液 但它將決定型殼的強(qiáng)度 和抗變形能力等綜合力學(xué)性能 面層涂料一般由水玻璃 耐火材料 潤(rùn)濕劑和消泡劑組成 因面層涂料是 涂掛在蠟?zāi)K上的 常用蠟基模料具有憎水性 為使水基水玻璃涂料能很好地 涂覆 必須加入潤(rùn)濕劑以改善涂料的涂掛性 但潤(rùn)濕劑常常見(jiàn)有發(fā)泡性 使涂 料含氣泡 所以又必須加入消泡劑除氣 而背層涂料一般由水玻璃和耐火材料 組成 高模數(shù)水玻璃中的二氧化硅含量相對(duì)較高 膠體粒子所占比例大 型殼濕 強(qiáng)度形成快 抗水性好 故熱水脫蠟時(shí)強(qiáng)度損失少 因此 生產(chǎn)中一般使用模 數(shù)大于 3 0 的高模數(shù)水玻璃 模數(shù)過(guò)高時(shí) 水玻璃粘度大 會(huì)使涂料粉液比和 涂料穩(wěn)定性降低 易老化 從而使型殼表面致密性差 強(qiáng)度下降 所以水玻璃 模數(shù)不是愈高愈好 以 3 0 3 4 為佳 生產(chǎn)中面層和背層涂料應(yīng)選用不同密度的水玻璃 面層選密度為 1 25 1 28g cm3 的水玻璃 以降低其粘度 提高粉液比 使型殼表面致密 同時(shí)減少 膠凝收縮 加快硬化速度 背層則選用密度為 1 30 1 33g cm3 的水玻璃 最高 密度不宜超過(guò) 1 34g cm3 以防止硬化不完全 工廠應(yīng)直接購(gòu)買模數(shù)合適的水玻 璃使用 但市售水玻璃密度較高 使用前需加水稀釋至合適密度 表 2 6 為水 玻璃密度調(diào)整時(shí)的加水量 表 2 7 為面層及背層涂料的配方 表 2 6 每千克水玻璃密度調(diào)整所需加水量 mL 調(diào)整后密度 g cm 3 調(diào)整前密度 g cm3 1 2 6 1 27 1 28 1 29 1 30 1 31 1 32 1 32 134 1 32 175 140 108 78 50 24 1 33 202 167 134 104 75 49 23 1 34 230 193 160 129 100 72 47 23 1 35 256 219 185 153 125 96 69 45 22 1 36 283 245 210 177 147 119 92 69 43 1 37 309 270 235 201 170 141 114 88 64 1 38 334 295 259 225 193 164 136 110 85 1 39 360 319 281 248 216 186 157 131 106 1 40 384 343 306 271 238 207 179 152 126 1 41 409 368 329 293 260 229 199 172 146 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 1 42 433 391 352 316 282 250 220 192 166 1 43 457 414 375 338 303 271 240 212 185 1 44 480 437 397 359 324 291 260 231 204 1 45 504 460 419 380 345 311 280 251 223 表 2 7 水玻璃涂料配方 水玻璃 組成 涂料種類 模數(shù) M 密度 g cm3 耐火粉料 粉液比 表面潤(rùn)濕 劑 JFC 加 入量 質(zhì) 量分?jǐn)?shù) 消泡劑加 入量 質(zhì) 量分?jǐn)?shù) 面層 3 3 4 1 25 1 28 270 號(hào) 320 號(hào)精白硅 石粉 1 1 1 3 0 1 0 3 0 05 0 1 背層 3 3 4 1 30 1 33 270 號(hào)硅 石粉 2 3 200 號(hào)耐火黏 土 1 3 1 1 1 2 0 1 200 號(hào) 270 號(hào)鋁 礬土 200 號(hào) 270 號(hào)煤矸石 背層 3 3 4 1 30 1 33 200 號(hào) 270 目匣缽粉 1 1 1 5 0 1 用 AlCl3 6H3O 硬化時(shí) 背層涂料中可加 JFC 占水玻璃黏結(jié)劑質(zhì)量的百分?jǐn)?shù) 占水玻璃黏結(jié)劑質(zhì)量的分?jǐn)?shù) 2 4 水玻璃制殼工藝 水玻璃是多種化合物的混合物 為使化合物中的二氧化硅形成膠體起到粘 結(jié)作用 制殼過(guò)程中需經(jīng)化學(xué)反應(yīng)才能達(dá)到目的 其制殼工藝程相比硅溶膠型 殼復(fù)雜 每制一層需經(jīng)過(guò)上涂料 撒砂 空干 硬化和晾干五個(gè)步驟 硬化是 制殼工序中重要的一環(huán) 圖 2 3 是整個(gè)水玻璃型制殼工藝流程 第二章 型殼的制造 15 圖 2 3 水玻璃型制殼工藝流程 1 模塊脫脂 模塊在浸涂前要先進(jìn)行脫脂處理 主要為去除熔模表面的分型劑 油脂類物 質(zhì) 還可以提高熔模表面對(duì)涂料的濕潤(rùn)能力 改善涂料覆蓋性 以提高型殼及 鑄件的表面質(zhì)量 較常用的脫脂液是濃度 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為 0 3 的表面活性劑水溶 液或中性軟皂水溶液 2 浸涂料和撤砂 涂料在使用前須先攪拌均勻 復(fù)測(cè)流杯粘度及涂片重 并調(diào)整至合格范圍 然后將模塊浸入涂料中上下移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng) 提起后滴去多余涂料 使涂料均勻地 覆蓋在模塊表面 不能存在涂料局部堆積或缺涂涂料 若模塊有深孔 溝槽和 凹角等結(jié)構(gòu) 則應(yīng)用壓縮空氣進(jìn)行噴吹涂料 必要時(shí)也可用毛筆涂刷以去除氣 泡 撒砂是用來(lái)固定涂料 使型殼具有足夠的常溫和高溫強(qiáng)度 提高型殼透氣 性和退讓性 撒砂能防止型殼在硬化時(shí)產(chǎn)生裂紋和其它表面缺陷 撤砂粒度從 面層到背層逐漸變粗 面層撤砂過(guò)粗會(huì)擊穿涂層損壞熔模 造成鑄件表面凹凸 不平 但撤砂過(guò)細(xì)會(huì)造成背面過(guò)平 不利于上下兩層牢固結(jié)合 容易造成型殼 分層 3 空干 水玻璃涂料粉液比低 涂料中含水多 空干的目的是去除一些水分 減少 制殼中的型殼膠凝收縮 使硅凝膠有良好的連續(xù)件 致密性 以減少型殼和鑄 件表面缺陷 另外 水的蒸發(fā)和脫水收縮在型殼中留下的微細(xì)孔道和裂紋也有 助于硬化的進(jìn)行 自干 2h 以上型殼中的水分可降低 30 60 但一般生產(chǎn)條件 下 為縮短制殼周期 除面層型殼外 背層型殼就不再有此工序 4 硬化 出于水玻璃是多種化合物形成的混合物 其中的二氧化硅只有 1 4 以溶膠 存在 只有通過(guò)硬化才能使多種硅酸鈉化合物中的二氧化硅以溶膠析山 再通 過(guò)改變 PH 值使溶膠形成不可逆轉(zhuǎn)的硅凝膠 硬化是水玻璃型殼制殼中重要的 環(huán) 因硬化劑與涂料的反應(yīng)存和于一個(gè)有限的接口 所以硬化首先在接口上進(jìn) 行 稱接口硬化 接著硬化劑便滲透過(guò)接口硬化形成的膠膜 由表及里地進(jìn)行 擴(kuò)散硬化 整個(gè)涂料層的硬化過(guò)程是由接口硬化與擴(kuò)散硬化這兩個(gè)連續(xù)的過(guò)促 所組成的 由于型殼是浸泡在硬化刑溶液中進(jìn)行硬化的 二者完全接觸 所以 接口硬化進(jìn)行得很快 但擴(kuò)散硬化是硬化劑對(duì)型殼滲透與擴(kuò)散而進(jìn)行的 所以 擴(kuò)散硬化進(jìn)行得很緩慢 影響擴(kuò)散硬化的因素有 硬化劑種類 硬化產(chǎn)物 涂 料層的性質(zhì)及其它工藝因素 見(jiàn)表 2 8 本設(shè)計(jì)采用常見(jiàn)的氯化氨作為硬化劑 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 其工藝參數(shù)見(jiàn)表 2 9 表 2 8 常用硬化劑的硬化反應(yīng)及特點(diǎn) 硬化劑 硬化反應(yīng)式 特點(diǎn) NH4Cl 氯化 銨 Na2O mSiO2 Nho 2NH4Cl MSiO2 n 1 H2O 2NaCl 2NH3 2H 2O 硬化劑黏度小 對(duì)涂層滲 透速度快 化學(xué)硬化比較 緩和 型殼濕強(qiáng)度較高 高溫強(qiáng) 度較低 型殼殘留強(qiáng)度低 脫殼性好 硬化反應(yīng)產(chǎn)生 NH 氣體 污染空氣并腐蝕 機(jī)械設(shè)備 AlCl3 6H2O 結(jié)晶氯化鋁 3 Na2O mSiO2 H2O 2AlCl3 3mSiO2 n 1 H2O 2Al OH 3 6NaCl 硬化劑黏度大 對(duì)涂層滲 透櫻花速度慢 型殼強(qiáng)度強(qiáng) 硬化反應(yīng)不 產(chǎn)生有害氣體 Al 2 OH nC l6 n 聚合 氯化鋁 Na2O mSiO2 nH2O Al2 OH 4Cl2 mSiO2 n 1 H2O 2Al OH 3 2NaCl Na2O mSiO2 nH2O Al2 OH 4Cl2 2mSiO2 n 1 H2O 2Al OH 3 4NaCl 硬化劑黏度大 對(duì)涂層滲 透硬化速度慢 型殼強(qiáng)度高 硬化反應(yīng)不 產(chǎn)生有害氣體 MgCl2 6H2O 結(jié)晶氯化鎂 Na2O mSiO2 nH2O MgCl2 mSiO2 n 1 H2O 2NaCl Mg OH 2 硬化劑黏度大 硬化層薄 型殼強(qiáng)度低于氯化鋁硬化 劑 表 2 9 氯化銨硬化劑工藝參數(shù) 項(xiàng)目 層別 濃度 質(zhì)量 分?jǐn)?shù) 溫度 櫻花時(shí)間 min 干燥時(shí)間 min 面層 22 25 20 25 3 10 30 45 背層 22 25 20 25 3 10 15 30 為加速硬化反應(yīng) 背層硬化劑溫度可逐層升高 但最外層溫度不應(yīng)大于 45 5 晾干 晾干即硬化后干燥 其作用是流盡殘留的硬化劉 這對(duì)徐層間的緊密結(jié)合 是十分重要的 另一作用是繼續(xù)擴(kuò)散硬化 晾干時(shí)間的長(zhǎng)短同溫度 濕度 硬 化劉種類 硬化工藝以及熔模結(jié)構(gòu)等團(tuán)素有關(guān) 用氯化銨硬化時(shí) 生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)是 以型殼 不白不濕 為晾干的標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)踐證明這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是可靠的 2 5 脫蠟與焙燒 溶失熔模的過(guò)程稱脫蠟 因模料的熱膨脹系數(shù)大于型殼的熱膨脹系數(shù) 脫 蠟慢將造成模料將型殼脹裂 所以 脫蠟的要點(diǎn)是高溫快速脫蠟 表 2 10 是常 用的脫蠟方法和主要工藝參數(shù) 型殼焙燒是熔模鑄造的重要工序之一 它能燒去殘余蠟料 水分和揮發(fā)物 使型殼具有低的發(fā)氣量和良好的透氣性及強(qiáng)度 并可使型殼溫度和合金澆注溫 度差減小 提高合金液的充型能力 不同型殼其強(qiáng)度不同 焙燒的工藝參數(shù)也 不同 水玻璃型殼焙燒溫度為 850 950 用氯化銨硬化的型殼焙燒溫度為 850 保溫時(shí)間 0 5 2 0 小時(shí) 表 2 10 常用的脫蠟方法和主要工藝參數(shù) 第二章 型殼的制造 17 方法 熱水脫蠟 蒸氣脫蠟 主要工藝參數(shù) 脫蠟水中應(yīng)加入 氯化銨 3 8 或 結(jié)晶氯化鋁 4 6 或 工業(yè)鹽酸 1 對(duì)型 殼進(jìn)行補(bǔ)充硬化 水溫控制在 95 98 之間 脫蠟時(shí)間 15 20min 最多不超 過(guò) 30min 為宜 蒸氣脫蠟設(shè)備及性能見(jiàn)圖 3 42 表 3 99 蒸氣壓力 0 6 0 75MP 啊 達(dá)到 0 6MPa 壓力時(shí)間小于 14s 脫蠟時(shí)間 6 10min 應(yīng)用 水玻璃型殼 硅溶膠型殼硅酸乙酯型殼 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 第三章 壓型設(shè)計(jì)與制造 3 1 壓型分類及組成 3 1 1 對(duì)壓型的要求 壓型是制造熔模的主要工藝裝備 對(duì)壓型有以下要求 1 保證制出的熔模尺寸精度和表面粗糙度符合要求 2 壓型拆裝方便 起模方便 輕巧 耐用 3 壓列加工方便 經(jīng)濟(jì) 合理 4 小件一型多腔以提高熔模生產(chǎn)率 表 3 1 為常見(jiàn)的壓型種類 本設(shè)計(jì)采用機(jī)械加工壓型 表 3 1 常用壓型種類 種類 特點(diǎn) 應(yīng)用范圍 機(jī)械加工壓型 1 材料為鋼或鋁合金 2 尺寸精度高 性強(qiáng)表面粗糙度 低 Ra1 60 4um 3 使用壽命可達(dá) 10 萬(wàn)次以上 4 制造周期較長(zhǎng) 成本高 1 生產(chǎn)批量大的鑄件 2 精度要求高的鑄件 易熔合金壓型 1 材料為宜熔合金 熔點(diǎn)通常不 超過(guò) 300 2 2 尺寸精度比機(jī)械加工壓型低 性強(qiáng)表面粗糙度 Ra3 20 8um 3 使用壽命可達(dá)幾千次以上 4 制造周期短 成本低 1 生產(chǎn)批量較大 幾千件 2 能制造難于機(jī)械加工的 壓型型面 3 新產(chǎn)品試制 石膏壓型 1 材質(zhì)為石膏 2 尺寸精度低 型腔表面粗糙度 Ra6 31 6um 3 使用壽命短 4 母?？捎媚灸?生產(chǎn)周期短 成本低 1 單件小批量生產(chǎn) 2 精度要求低的鑄件 3 用于工藝品 3 1 2 壓型組成 壓型主要由型體 型芯 定位組件 鎖緊機(jī)構(gòu) 抽芯機(jī)構(gòu) 起模機(jī)構(gòu)等組 成 圖 3 1 是手工壓蠟的壓型結(jié)構(gòu)圖 該殼體壓刑的型體由底座 14 右半型 1 左半型 3 和蓋板 8 四塊組成 鑄件內(nèi)腔由型芯 2 形成 壓型四塊間用定位銷 7 12 定位 整個(gè)壓型由回轉(zhuǎn)螺栓 5 蝶形螺母 4 鎖緊 型芯 2 用偏心軸 13 抽 芯 本設(shè)計(jì)就采用手工壓蠟法 第三章 壓型的設(shè)計(jì)與制造 19 圖 3 1 手工壓蠟壓型 3 1 3 壓型結(jié)構(gòu) 表 3 2 為常見(jiàn)機(jī)械壓型機(jī)構(gòu) 表 3 2 常見(jiàn)機(jī)械壓型機(jī)構(gòu) 類 型 圖例 類 型 圖例 水 平 二 開(kāi) 型 旋 轉(zhuǎn) 三 開(kāi) 型 迭 型 三 開(kāi) 型 滑 動(dòng) 三 開(kāi) 型 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 上 下 左 右 四 開(kāi) 型 多 塊 組 合 型 3 2 型體設(shè)計(jì) 3 2 1 型體外形及壁厚 型體外形尺寸應(yīng)與壓蠟機(jī)相配套 一般手工多頭壓蠟機(jī)對(duì)外形尺寸沒(méi)有什 么限制 為了減輕壓型重量 在保證壓型強(qiáng)度的條件下 壓型壁厚應(yīng)盡量薄 表 3 3 為壓型壁厚參考尺寸 表 3 3 型體壁厚參考尺寸 形體材料 b 鋼 10 20 15 25 鋁合金 15 25 20 30 3 2 2 型體定位 型體定位方式見(jiàn)表 3 4 表 3 4 型體定位方式 定位方式 圖例 使用場(chǎng)合 定位銷定 位 a 適用于兩半對(duì)開(kāi) 型 b 適用于易磨損材 料兩半開(kāi)型 c 適用于底座與對(duì) 半兩開(kāi)型 第三章 壓型的設(shè)計(jì)與制造 21 轉(zhuǎn)軸定位 適用于球狀 圓形等 旋轉(zhuǎn)分型的壓型 凸臺(tái)定位 a 適合于三開(kāi)型 b 適合于兩半開(kāi)型 復(fù)合定位 適合于葉輪或其它等 圓心角的壓型 3 3 3 型體鎖緊 型體鎖緊機(jī)構(gòu)種類很多 表 3 5 為常用型體鎖緊機(jī)構(gòu) 其中活節(jié)螺栓應(yīng)用 比較廣泛 表 3 6 是與活節(jié)螺栓相搭配的凸耳尺寸 表 3 5 常用型體鎖緊機(jī)構(gòu) 類 型 圖例 類 型 圖例 活 節(jié) 螺 栓 螺 釘 夾 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 摩 擦 夾 螺 栓 套 夾 偏 心 手 柄 夾 表 3 6 與活節(jié)螺栓相匹配的凸耳尺寸 活節(jié)螺栓直 徑 d d1 H7 b r c L L1 H H1 M6 50 0 01 2 8 3 22 16 9 14 10 M8 60 0 01 2 10 4 25 18 10 18 12 M10 80 0 01 12 5 28 22 11 22 15 第三章 壓型的設(shè)計(jì)與制造 23 5 M12 100 0 0 15 14 6 30 24 12 24 15 3 3 4 型體其它結(jié)構(gòu) 型體其它結(jié)構(gòu)見(jiàn)表 3 7 表 3 7 型芯其它機(jī)構(gòu) 名稱 圖例 說(shuō)明 開(kāi)型槽 開(kāi)型槽是為了便于 開(kāi)型設(shè)置的小槽 人工開(kāi)型可借助撬 杠開(kāi)型 當(dāng)上下型 之間有明顯的凸耳 凸起時(shí)則無(wú)須設(shè)置 注蠟口 a b c d 圖為注蠟口的幾種 形式 注蠟口最好 設(shè)置在內(nèi)澆道或有 加工余量的便面上 尺寸應(yīng)與壓蠟機(jī)的 射嘴相配 3 3 型芯設(shè)計(jì) 表 3 8 為型芯的種類 型芯在壓型中必須有準(zhǔn)確的位置 在壓蠟過(guò)程中不 得移位 表 3 9 為型芯常見(jiàn)的定位方式 表 3 10 為常見(jiàn)的抽芯機(jī)構(gòu) 表 3 11 為常見(jiàn)的起模機(jī)構(gòu) 表 3 12 為壓型排氣方式 表 3 8 型芯種類 種類 使用情況 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 金屬型芯 一般用于形成熔模簡(jiǎn)單 的通孔或不通孔 型芯應(yīng)放收縮率 對(duì)于懸臂型芯芯頭的長(zhǎng)度可用下式 計(jì)算 L b a 式中 L 型芯定位長(zhǎng)度 b 型芯定位段最大配合間隙 l 型芯長(zhǎng)度 a 熔模內(nèi)孔允許偏差 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 水溶性型 芯 用金屬型芯難于形成 的復(fù)雜內(nèi)孔 內(nèi)孔精度和 表面粗糙度要求不高 型芯模具設(shè)計(jì)時(shí) 芯頭定位與壓型 相匹配 配合公差一般為 0 05 0 10mm 用尿素作型芯材料時(shí)不放收縮率 用芯時(shí)可取 0 3 0 5 的收縮率 陶瓷型芯 形狀復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片異 形內(nèi)孔或用上涂料方法難 以形成的其它細(xì)芯內(nèi)孔 根據(jù)鑄件內(nèi)孔形狀設(shè)計(jì)型芯圖 設(shè)計(jì)型芯模具采用收縮率依據(jù)型芯 材質(zhì)而定 一般取 0 3 0 8 型芯頭盡可能設(shè)計(jì)成規(guī)則形狀便于 定位 石英玻璃 管型芯 一般用來(lái)形成氣冷葉片中 的細(xì)孔 最小直徑為 0 5mm 在壓型上必須準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出石英玻 璃管的定位孔座 單排孔可直接在壓 型或活塊上設(shè)計(jì)定位孔 多排孔則必 須利用尿素先制成整塊芯頭 然后放 入壓型中 為防止玻璃管損壞 模料應(yīng)沿著管 壁緩慢進(jìn)入型腔 采用剛性芯頭定位 塊時(shí) 可在一面襯放海綿墊 石英玻璃管型芯安裝配合總間隙可 保持在 0 02 0 10mm 表 3 9 常見(jiàn)型芯定位形式 型芯類 型 圖例 說(shuō)明 金屬型 芯 插銷制造簡(jiǎn)單 操作方 便 應(yīng)用廣 壓塊適用 于圓形型芯 水溶型 芯 尿素型芯頭與型芯座配 合間隙一般為 0 05 0 1mm 芯安裝配合間隙一般為 0 02 0 05mm 第三章 壓型的設(shè)計(jì)與制造 25 陶瓷型 芯 陶瓷型芯安裝配合間隙 一般為 0 05 0 1mm 型芯定位長(zhǎng)度一般兩端 各為 6 10mm 表 3 10 常見(jiàn)抽芯機(jī)構(gòu) 類 型 圖例 類 型 圖例 手 柄 抽 芯 杠 桿 抽 芯 漏 范 本 抽 芯 偏 心 軸 抽 芯 表 3 11 常見(jiàn)起模機(jī)構(gòu) 類型 圖例 類型 圖例 頂桿 起模 偏心 軸取 模 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 頂管 起模 螺旋 頂桿 取模 表 3 12 壓型排氣方式 排氣 方式 圖例 排氣方 式 圖例 分型面 間隙排 氣 型芯間 隙排氣 頂桿間 隙排氣 排氣塞 排氣 排氣槽 排氣 排氣孔 排氣 透氣針 排氣 氣孔排 氣 第三章 壓型的設(shè)計(jì)與制造 27 3 4 壓型腔工作圖 3 4 1 型腔工作尺寸的計(jì)算 壓型行腔尺寸與鑄件尺寸 綜合收縮率 模料的收縮 型殼的膨脹 合金 的收縮 鑄件結(jié)構(gòu)等有關(guān) 型腔尺寸常用下面公式計(jì)算 試制時(shí)需要修正 表 3 13 是幾種情況下型腔尺寸計(jì)算 aalL 2112 式中 型腔尺寸 mm 鑄件基本尺寸 mm l 鑄件公差 mm 綜合收縮率 包括 模料收縮 殼型膨脹 合金 收 縮 壓型制造公差 a 表 3 13 型腔尺寸計(jì)算 序 號(hào) 鑄件公差類型 計(jì)算公式 圖解 1 aalL 21 2 aalL 21 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 3 aalL 21 4 aalL 21 3 4 2 壓型的尺寸精度和表面粗糙度 壓型型腔的尺寸精度和表面粗糙度應(yīng)視鑄件的精度要求而定 鑄件精度越 高 則壓型型腔的尺寸精度越高 表面粗糙度數(shù)值越低 一般壓型型腔的制造 公差為鑄件公差的 1 8 1 4 型腔表面粗糙度比鑄件低 2 4 級(jí) 表 3 14 表 3 15 分別為壓型各部位的加工尺寸精度和表面粗糙度 表 3 14 壓型加工精度 壓型部位 尺寸精度 型腔及型芯的成型部位 IT6 IT10 活塊 鑲塊 頂桿等的配合部位 IT6 IT9 不影響鑄件尺寸的自由尺寸 IT12 IT14 表 3 15 壓型各部位的表面粗糙度 壓型部位 表面粗糙度 Ra um 型腔表面 0 2 0 8 芯銷 活塊 鑲塊的配合面 定位面 0 8 3 2 分型面 0 8 1 6 澆注系統(tǒng)表面 1 6 6 3 非工作部分表面 6 3 12 5 3 4 3 組合件的配合 壓型組合件的配合見(jiàn)表 3 16 壓型常用材料見(jiàn)表 3 17 表 3 16 壓型常見(jiàn)組合件的配合 組合件 配合圖例 組合件 配合圖例 第三章 壓型的設(shè)計(jì)與制造 29 頂模塊 與型體 定位銷 與型體 型體與 型芯活 塊 復(fù)位桿 與型體 芯銷與 型芯 型體或 活塊 穩(wěn)定銷 與連接 件 銷軸與 型體 型體與 鑲塊 頂桿與 型體 銷套與 型體 表 3 17 常用壓型材料 零件名稱 材料 熱處理 鍛鋁 2A50 2A80 2A14 90HBS 型體 型芯 鑲塊 活 鑄鋁 ZL102 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 塊 45 號(hào)鋼 調(diào)質(zhì) 28 32HRC 45 號(hào)鋼 淬火 35 40HRC定位銷 銷套 插銷 頂桿 復(fù)位桿 工具鋼 T7 T8 淬火 40 45HRC 墊板 壓板 頂桿固定 板 手柄 支腳 45 號(hào)鋼 Q235 A 鋼 正火 澆注系統(tǒng)模具 鑄鋁 ZL102 3 4 4 技術(shù)要求 1 分型面及貼合面的不貼和間隙不大于 0 05mm 2 各組合塊及上下型體錯(cuò)位不大于 0 05mm 3 頂桿不得高出型腔表面 可低于型腔表面 0 05mm 以內(nèi) 復(fù)位桿不得高出 分 4 型腔表面應(yīng)平整 光潔 應(yīng)無(wú)凸凹不平和毛刺 麻坑 傷痕等 型腔邊 緣除注明外 應(yīng)保持銳邊 非型腔表面銳邊倒角 0 05mm 5 總裝后經(jīng)壓蠟試模 起模時(shí)應(yīng)無(wú)阻卡現(xiàn)象 熔模飛邊厚度不大于 0 05mm 6 壓型外表面應(yīng)打上產(chǎn)品型號(hào) 零件號(hào) 壓型號(hào) 制造日期等標(biāo)記 3 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)壓型裝配圖和零件圖 見(jiàn)附件 第四章 總結(jié)與展望 31 第四章 總結(jié)與展望 大學(xué)三年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié) 是對(duì)以前 所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn) 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 采 用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用 在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程 生產(chǎn)實(shí)習(xí) 我熟練地掌握了機(jī)械制圖 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械制造等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí) 對(duì)機(jī)械制造 加工的 工藝有了一個(gè)系統(tǒng) 全面的理解 達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的 對(duì)于模具設(shè)計(jì)這