砂輪機(jī)體鑄造工藝設(shè)計(jì)

砂輪機(jī)體鑄造工藝設(shè)計(jì),砂輪,機(jī)體,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 砂輪機(jī)體2020秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)答辯學(xué)生姓名：胡佳欣學(xué) 號(hào)：17080140233指導(dǎo)教師：李俊剛 教授目錄 01前 言 06鑄造工藝圖02設(shè)計(jì)方案07鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)030804 05鑄造工藝參數(shù)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)冒口與冷鐵設(shè)計(jì)工藝出品率芯盒設(shè)計(jì)09 01前 言零件結(jié)構(gòu)信息砂輪機(jī)體零的結(jié)構(gòu)如圖所示，砂輪機(jī)體除了安裝法蘭為非回轉(zhuǎn)體外，其余結(jié)構(gòu)為臺(tái)階圓柱回轉(zhuǎn)體組合。02設(shè)計(jì)方案造型方法、造芯方法，鑄造方法的選擇1.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。根據(jù)手工造型和機(jī)器造型的特點(diǎn)，選擇手工造型，本次設(shè)計(jì)選擇Z148E型造型機(jī)對(duì)砂輪機(jī)體鑄型造型，芯子為冷芯盒手工芯盒制芯。2.根據(jù)零件的各參數(shù)，分析砂輪機(jī)體零部件材質(zhì)特點(diǎn)，以及Al-Si合金的鑄造性能，選擇砂型鑄造3.鑄型種類的選擇4.鑄造工藝參數(shù)的選擇4.鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。澆注位置是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、重量、技術(shù)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）逐漸最重要的部分或交大平面朝下。2）鑄型的防止應(yīng)有利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐。3）當(dāng)鑄件需要冒口補(bǔ)縮時(shí)，最好使補(bǔ)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，薄壁部分營(yíng)放在下邊或立放或斜放。5）鑄型的放置應(yīng)有利于在澆注時(shí)，砂型和砂芯排氣。6）對(duì)于平板類鑄件，為了防止夾砂，可以傾斜放置，同時(shí)也有利于排氣，也可減少鐵水對(duì)鑄型的沖刷力。7）應(yīng)盡量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并盡量少用吊芯。8）應(yīng)使下芯，合箱方便，便于檢查型腔尺寸。綜合上述原則，考慮到砂輪機(jī)體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用底部澆注。3.根據(jù)鑄型的特點(diǎn)和應(yīng)用情況選用自硬砂。分型方案一：分型方案二分型方案三：將以砂輪機(jī)體零件安裝法蘭端面做分型面，將該零件分為上、中、下三部分，使鑄件位于上、中、下砂箱，可采用中間澆注、底部澆注、頂部澆注從砂輪機(jī)體中軸處做分型面，采用中間澆注系統(tǒng)與分型方案二類似，區(qū)別在于將砂輪機(jī)體的安裝法蘭厚實(shí)部分放在上型，采用中間澆注系統(tǒng) 鑄造分型面是指鑄型組元間的接合面，分型面的選擇應(yīng)盡量與澆注位置一致，盡量使兩者協(xié)調(diào)起來(lái)，使鑄造工藝簡(jiǎn)單，并易于保證鑄件質(zhì)量澆注位置往往同分型面的選擇密切相關(guān)，所以二者相互影響，為了便于充分考慮二者的相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，砂輪機(jī)體零件可有以下三種分型方案。分型方案一的優(yōu)點(diǎn)是：分型簡(jiǎn)單，每一箱造型起模順暢。缺點(diǎn)是：三箱造型，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，而且容易造成錯(cuò)箱，影響鑄件質(zhì)量外觀。分型方案二的優(yōu)點(diǎn)是：分型面簡(jiǎn)單，兩箱造。該方案的缺點(diǎn)是：砂輪機(jī)體的法蘭厚實(shí)部分位于分型面附近，無(wú)法靈活解決后續(xù)的鑄造缺陷問(wèn)題，比如在厚實(shí)部分假冒口補(bǔ)縮不方便。分型方案三的優(yōu)點(diǎn)是：分型面平直簡(jiǎn)單，中間為水平砂芯。將零件厚大部分置于上型，可以靈活的選擇補(bǔ)縮冒口或者增加冷鐵減少熱節(jié)的鑄造缺陷。缺點(diǎn)是：水平芯子有些長(zhǎng)。綜合比較，所有的分型方案均采用中間澆注形式，分型方案三在后續(xù)處理鑄造缺陷問(wèn)題比較靈活，故本次設(shè)計(jì)分型方案選擇分型方案三進(jìn)行分型分模，采用將鑄型放在上、下砂箱之間的中間澆注形式。分型面分型面選擇03鑄造工藝參數(shù)收縮率確定，砂輪機(jī)體鑄出孔確定1.分型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(kāi)始溫度，冷卻到室溫時(shí)的相對(duì)線收縮量，以模樣與鑄件的長(zhǎng)度差除以模樣長(zhǎng)度的百分比表示，即本次設(shè)計(jì)取收縮率為1.1%。2.砂輪機(jī)體兩頭分別有18H8孔，依據(jù)分型方案的選擇，便于分型及補(bǔ)縮，此處兩孔不鑄出，帶后續(xù)機(jī)械加工；兩側(cè)斷面的3個(gè)M10螺絲孔為后續(xù)機(jī)械加工，也不鑄出；砂輪機(jī)體中間部位的2個(gè)6H9孔，由于孔徑太小，也不鑄出，后續(xù)機(jī)械加工；砂輪機(jī)體中軸孔29與28，需要鑄出，后續(xù)需設(shè)計(jì)砂芯，鑄出中軸孔。加工量確定鑄件上的機(jī)械加工余量是鑄件上要用機(jī)械加工的方法切去的金屬層厚度。加工余量不足，會(huì)使鑄件因加工表面上殘存黑皮和表層缺陷而報(bào)廢；加工余量太大，會(huì)增加機(jī)械加工的工作量，且浪費(fèi)金屬材料，從而增加了生產(chǎn)成本，有時(shí)還會(huì)因截面變厚，熱節(jié)變大，使鑄件晶粒粗大，力學(xué)性能降低。紅色為放加工量的鑄件輪廓，綠色為零件輪廓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1）、增減鑄件壁厚（如圖2）或者減小鑄件壁厚（如圖3）的方法來(lái)形成。如圖所示，采用金屬模樣造型，該砂輪機(jī)體零件垂直分型面的總高度小于40mm，采用增加壁厚添加起模角度為11.5。依據(jù)表起模斜度（JB/T5105-1991）以及表鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-1999），超過(guò)40mm高，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為0.5。砂芯設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體上、下模樣與砂芯三維剖面圖砂輪機(jī)體砂芯二維圖砂輪機(jī)體在中軸處需設(shè)計(jì)砂芯，依據(jù)加工量數(shù)值計(jì)算此處砂芯長(zhǎng)度為148，砂芯最小端直徑為25最大端直徑為34.5，查表表水平芯頭長(zhǎng)度，選擇芯頭長(zhǎng)度l=30mm。為了便于下芯，芯頭座與砂芯應(yīng)留適合的間隙，查表水平芯頭的斜度及間隙，選取間隙值S1=0.5mm，S2=1.0mm，S3=1.5mm。04澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)非鐵合金鑄件澆注系統(tǒng)的尺寸可按照鑄鐵、鑄鋼澆注系統(tǒng)的計(jì)算方法確定。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立的表格建立的各種表格進(jìn)行查找?？砂凑砧T件重量與直澆道斷面關(guān)系選擇或根據(jù)鑄件重鑄件水平斷面積與內(nèi)澆道斷面積關(guān)系建立的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)選擇，最終確定各澆道截面尺寸如圖所示05冒口與冷鐵設(shè)計(jì)冒口與冷鐵設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體兩熱節(jié)軸處，壁厚為21、24mm，采用如圖形式冒口，暫定dc=20,則DR=24mm，DN=18mm，h=5mm，斜度取5，冒口延伸到上砂箱頂面，做明冒口，即方便造型又可以觀察澆注時(shí)液面狀況，最終設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體冒口。如圖所示砂輪機(jī)體冒口圖示由于鑄件本身結(jié)構(gòu)、合金成分、冷卻條件等原因，不能建立足夠的后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮的情況下才應(yīng)用冒口，一個(gè)需要設(shè)置冒口補(bǔ)縮的鑄件，也必須利用后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮，冒口僅是補(bǔ)充后補(bǔ)和自補(bǔ)不足的差額，本次砂輪機(jī)體參照典型熱節(jié)冒口尺寸設(shè)計(jì)冒口。h冒口根部的切割量，一般取h=58mm冒口向上有5傾斜06鑄造工藝圖由鑄造工藝參數(shù)選取以及吃砂量的確定，因?yàn)橐幌鋬杉a(chǎn)該砂輪機(jī)體，可確定鑄造工藝排布圖，砂輪機(jī)體的鑄造工藝圖如圖所示07工藝出品率工藝出品率工藝出品率工藝出品率08鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)1.工藝出品率校核依據(jù)造型設(shè)備參數(shù)以及鑄造工藝排布，設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體的上、下模板。由三維分析校核澆注系統(tǒng)和冒口質(zhì)量為0.54Kg，兩個(gè)鑄件總質(zhì)量為1.15Kg，則實(shí)際工藝出品率為 砂輪機(jī)體鑄件及澆注系統(tǒng)2.上、下模板設(shè)計(jì)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，選擇螺栓將模樣與模底板固定模板上設(shè)計(jì)閥蓋零件的主體部分，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(shè)計(jì)在上模板上；上模板的基板按照手冊(cè)參考設(shè)計(jì)定位耳以及定位銷；依據(jù)手冊(cè)設(shè)計(jì)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，具體如圖所示1定位銷，2M8X30L螺釘，3上模樣，4直澆道+橫澆道+內(nèi)澆道，5M8X45L螺釘，6上模底板，7導(dǎo)向銷，86定位銷，9補(bǔ)縮冒口09 芯盒設(shè)計(jì)芯盒設(shè)計(jì)芯盒是制芯過(guò)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?yàn)樾咀訛閳A柱回轉(zhuǎn)體，設(shè)計(jì)采用對(duì)半開(kāi)鑄鋁芯盒，根據(jù)芯子尺寸大小，采用25mm厚鑄鋁版設(shè)計(jì)芯盒。定位銷套采用過(guò)盈配合式定位銷和定位銷套，具體結(jié)構(gòu)與尺寸如圖I型（螺母緊固式）定位銷II型（過(guò)盈配合式）定位銷閥蓋芯盒設(shè)計(jì)為1次制芯制4個(gè)砂芯，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示1-下芯盒，2-上芯盒，3-定位銷套，4-定位銷，5-蝶形螺母，6-活節(jié)螺栓芯盒裝配圖結(jié) 論此次砂輪機(jī)體的鑄造工藝設(shè)計(jì)，首先分析了零件的大小、重量、材料、生產(chǎn)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及技術(shù)要求等方面，綜合考慮之后確定了適宜的鑄造方法。通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研，結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了零件的鑄造工藝方案。但是，由于零件的實(shí)際鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)受各種因素的影響，結(jié)果僅僅具有指導(dǎo)意義,所以很多時(shí)候需要實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也需要結(jié)合工廠的實(shí)際情況。謝謝I鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目砂輪機(jī)體學(xué) 院年 級(jí)專 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.11.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.11.3 零件結(jié)構(gòu)信息.22 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案.32.1 造型方法、造芯方法的選擇.32.2 鑄造方法的選擇.32.3 鑄型種類的選擇.42.4 鑄造工藝參數(shù)的選擇.42.5 分型面的選擇.43 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù).73.1 收縮率確定.73.2 砂輪機(jī)體鑄出孔確定.73.3 加工量確定.83.4 起模斜度.113.5 砂芯設(shè)計(jì).133.6 吃沙量確定.154 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì).164.1 澆注時(shí)間的確定.164.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計(jì)算.175 5 冒口與冷鐵設(shè)計(jì)冒口與冷鐵設(shè)計(jì).216 6 鑄造工藝圖鑄造工藝圖.227 7 工藝出品率工藝出品率.238 8 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì).258.1 工藝出品率校核.258.2 上、下模板設(shè)計(jì).269 9 砂箱設(shè)計(jì)砂箱設(shè)計(jì).301010 芯盒設(shè)計(jì)芯盒設(shè)計(jì).31鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)II1111 結(jié)結(jié) 論論.34致致 謝謝.35參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn).36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通過(guò)課程設(shè)計(jì)鞏固和加深鑄造工藝課及其它有關(guān)基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課的知識(shí);2通過(guò)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)能較系統(tǒng)的掌握鑄造工藝及工裝的設(shè)計(jì)方法，鍛煉運(yùn)用鑄造工藝手冊(cè)及其它技術(shù)資料的基本技能，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析和解決鑄造生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力;3通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生進(jìn)一步提高圖紙、文字表達(dá)能力;4為今后工作打下基礎(chǔ)。1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求采用機(jī)器造型的主要鑄造技術(shù)文件匯（編制工作。采用 CAD 出圖，如有條件可以進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)模擬。華鑄 CAE10.0 模擬軟件可以開(kāi)放使用。本次設(shè)計(jì)的砂輪機(jī)體零件材質(zhì)為 ZL101，ZL101 合金牌號(hào)為：ZAlSi7Mg，為亞共晶Al-Si-Mg 系合金，主要化學(xué)成分為 Si:6.57.5%，Mg：0.250.45%，Al：90%。密度為2.68g/cm3，布氏硬度為 4570HBW，伸長(zhǎng)率大于等于 2%，抗壓強(qiáng)度為 135225 Mpa，固相線溫度 557C，液相線溫度 613C，ZL101 合金具有很好的氣密性、流動(dòng)性和抗熱裂性能，有好的力學(xué)性能、焊接性能和耐腐蝕性能，成分簡(jiǎn)單，容易鑄造，適合各種鑄造方法。該合金用于承受中等負(fù)荷的復(fù)雜零件，如飛機(jī)零件、儀表、儀表殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)零件、汽車及船舶零件、氣缸體、泵體、制動(dòng)鼓和電氣零件 ，滿足大多數(shù)砂輪機(jī)體、砂輪機(jī)體零件的機(jī)械性能要求。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1173-2013 鑄造鋁合金可知該材質(zhì)可以采用砂型鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、殼型鑄造等方法鑄造。本次砂輪機(jī)體生產(chǎn)方式選擇砂型鑄造。為了便于分析直觀，依據(jù)砂輪機(jī)體的零件二維圖紙，建立砂輪機(jī)體的三維零件如下鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2圖 1.2.1 砂輪機(jī)體三位零件圖所示。 圖 1.2.1 砂輪機(jī)體三維零件圖技術(shù)要求：1.鑄件尺寸公差按 HB6103-86-CT9。2.未注鑄造圓角 R1R2。鑄造工藝方案分析1.3 零件結(jié)構(gòu)信息砂輪機(jī)體零的結(jié)構(gòu)如下圖 1.1 砂輪機(jī)體零件圖所示，砂輪機(jī)體除了安裝法蘭為非回轉(zhuǎn)體外，其余結(jié)構(gòu)為臺(tái)階圓柱回轉(zhuǎn)體組合。外形最大尺寸 141X43，法蘭凸臺(tái)尺寸如零件圖 1.1 所示。砂輪機(jī)體的法蘭安裝臺(tái)有 3 個(gè) M10 螺絲孔，主題中間有 2 個(gè) 6H9 孔，中軸部位為 28 與 29 軸孔，同心度公差分別為 0.1、0.05，法蘭端面和砂輪機(jī)體 220端面有垂直度要求，砂輪機(jī)體一頭有 M39X1.5 螺紋，另一端為 35 和 40 光孔。安裝凸臺(tái)上分別有兩個(gè) 18H8 配合的安裝孔，詳細(xì)尺寸及結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖 1.3.1 所示。圖 1.3.1 砂輪機(jī)體零件圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)32 設(shè)計(jì)方案2.1 造型方法、造芯方法的選擇鑄造工藝包括：造型方法、造芯方法、鑄造方法及鑄型種類的選擇。根據(jù)手工造型和機(jī)器造型的特點(diǎn)，選擇手工造型，本次設(shè)計(jì)選擇 Z148E 型造型機(jī)對(duì)砂輪機(jī)體鑄型造型，芯子為冷芯盒手工芯盒制芯。2.2 鑄造方法的選擇根據(jù)零件的各參數(shù)，及前文分析砂輪機(jī)體零部件材質(zhì)特點(diǎn)，以及下表 2.2-1 Al-Si合金的鑄造性能，選擇砂型鑄造。適合的鑄造方法合金代號(hào)SJY抗熱裂性氣密性流動(dòng)性凝固疏松傾向ZL101優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL101A優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL102優(yōu)良優(yōu)優(yōu)ZL104優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL105優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL105A優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL106優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL107良良良良ZL108良良優(yōu)中ZL109良良優(yōu)中ZL111良良優(yōu)中ZL114A優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL115良良優(yōu)良鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4ZL116優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)ZL117中中優(yōu)中注：“”表示適合于此種鑄造， “”表示不適合于此種鑄造。紅砂是著雜工工業(yè)的重要型砂材料，可作為鑄鐵及各種有色金屬鑄件用砂。紅砂的主要成為 SiO2 占比 79.4%，F(xiàn)eO3 占比 1.48%，Al2O3 占比 10.55%，CaO 占比 0.85%，MgO占比 0.52%。紅砂耐火溫度 1440C，含泥量 3.06%，燒損量 1.98%，紅砂特點(diǎn)含硅高，透氣性好，耐火度高，水份低，泥質(zhì)少，鑄件光潔度高等優(yōu)點(diǎn)。故本次設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體鑄鋁砂型鑄造用砂件采用紅砂。2.3 鑄型種類的選擇根據(jù)鑄型的特點(diǎn)和應(yīng)用情況選用自硬砂。2.4 澆注位置的選擇鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。澆注位置是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、重量、技術(shù)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）鑄件最重要的部分或交大平面朝下。2）鑄型的防止應(yīng)有利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐。3）當(dāng)鑄件需要冒口補(bǔ)縮時(shí)，最好使補(bǔ)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，薄壁部分營(yíng)放在下邊或立放或斜放。5）鑄型的放置應(yīng)有利于在澆注時(shí)，砂型和砂芯排氣。6）對(duì)于平板類鑄件，為了防止夾砂，可以傾斜放置，同時(shí)也有利于排氣，也可減少鐵水對(duì)鑄型的沖刷力。7）應(yīng)盡量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并盡量少用吊芯。8）應(yīng)使下芯，合箱方便，便于檢查型腔尺寸。綜合上述原則，考慮到砂輪機(jī)體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用底部澆注。2.5 分型面的選擇鑄造分型面是指鑄型組元間的接合面，分型面的選擇應(yīng)盡量與澆注位置一致，盡量使兩者協(xié)調(diào)起來(lái)，使鑄造工藝簡(jiǎn)單，并易于保證鑄件質(zhì)量。澆注位置往往同分型面的選鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5擇密切相關(guān)，所以二者相互影響，為了便于充分考慮二者的相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，砂輪機(jī)體零件可有以下兩種分型方案。分型方案一：從砂輪機(jī)體中軸處做分型面，采用中間澆注系統(tǒng)，該分型方案如圖 2.5.2分型方案一所示。圖 2.5.2 分型方案一分型方案一的優(yōu)點(diǎn)是：分型面簡(jiǎn)單，兩箱造。該方案的缺點(diǎn)是：砂輪機(jī)體的法蘭厚實(shí)部分位于分型面附近，無(wú)法靈活解決后續(xù)的鑄造缺陷問(wèn)題，比如在厚實(shí)部分假冒口補(bǔ)縮不方便。分型方案二：與分型方案一類似，區(qū)別在于將砂輪機(jī)體的安裝法蘭厚實(shí)部分放在上型，采用中間澆注系統(tǒng)，該分型方案如圖 2.5.3 分型方案二所示。圖 2.5.3 分型方案二分型方案二的優(yōu)點(diǎn)是：分型面平直簡(jiǎn)單，中間為水平砂芯。將零件厚大部分置于上型，可以靈活的選擇補(bǔ)縮冒口或者增加冷鐵減少熱節(jié)的鑄造缺陷。缺點(diǎn)是：水平芯子有些長(zhǎng)。綜合比較，所有的分型方案均采用中間澆注形式，分型方案二在后續(xù)處理鑄造缺陷鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)6問(wèn)題比較靈活，故本次設(shè)計(jì)分型方案選擇分型方案二進(jìn)行分型分模，采用將鑄型放在上、下砂箱之間的中間澆注形式。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)73 鑄造工藝參數(shù)3.1 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(kāi)始溫度（從液相中析出枝晶搭成的骨架開(kāi)始具有固態(tài)性質(zhì)時(shí)的溫度）冷卻到室溫時(shí)的相對(duì)線收縮量，以模樣與鑄件的長(zhǎng)度差除以模樣長(zhǎng)度的百分比表示，即 =1 21 100%式中摸樣長(zhǎng)度，鑄件長(zhǎng)度。由表 3.3-1AlSi 合金的鑄造性能數(shù)據(jù)，可知12ZL101，對(duì)應(yīng)的收縮率為 1.11.2%，本次設(shè)計(jì)取收縮率為 1.1%。表 3-3-1 Al-Si 合金的鑄造性能數(shù)據(jù)收縮率（%）流動(dòng)性/mm抗熱裂性氣密性合金代號(hào)線收縮體收縮700C750C澆注溫度/C裂環(huán)寬度/mm試驗(yàn)壓力/MPa試驗(yàn)結(jié)果ZL1011.11.23.73.9350385713無(wú)裂紋0.5裂而不漏 ZL101A1.11.23.73.9350385713無(wú)裂紋0.5裂而不漏ZL102091.03.03.5420460677無(wú)裂紋1.68裂而不漏ZL1041.01.13.23.4360395698無(wú)裂紋10.3裂而不漏ZL1051.151.24.54.93443757237.51.23裂而不漏ZL105A1.151.24.54.93443757237.51.23裂而不漏ZL1061.21.36.26.5360400730120.6裂而不漏ZL114A1.11.24.04.5345380715無(wú)裂紋1漏水ZL1161.11.24.04.6340380710無(wú)裂紋1裂而不漏3.2 砂輪機(jī)體鑄出孔確定砂輪機(jī)體兩頭分別有 18H8 孔，依據(jù)前文分型方案的選擇，便于分型及補(bǔ)縮，此處兩孔不鑄出，帶后續(xù)機(jī)械加工；兩側(cè)斷面的 3 個(gè) M10 螺絲孔為后續(xù)機(jī)械加工，也不鑄出；砂輪機(jī)體中間部位的 2 個(gè) 6H9 孔，由于孔徑太小，也不鑄出，后續(xù)機(jī)械加工；砂輪機(jī)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8體中軸孔 29 與 28，需要鑄出，后續(xù)需設(shè)計(jì)砂芯，鑄出中軸孔，具體砂芯設(shè)計(jì)下文詳細(xì)論述。3.3 加工量確定鑄件上的機(jī)械加工余量是鑄件上要用機(jī)械加工的方法切去的金屬層厚度。加工余量不足，會(huì)使鑄件因加工表面上殘存黑皮和表層缺陷而報(bào)廢；加工余量太大，會(huì)增加機(jī)械加工的工作量，且浪費(fèi)金屬材料，從而增加了生產(chǎn)成本，有時(shí)還會(huì)因截面變厚，熱節(jié)變大，使鑄件晶粒粗大，力學(xué)性能降低。鑄件的機(jī)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(jí)常常和鑄件尺寸公差等級(jí)配套確定。鑄件尺寸公差的代號(hào)用字母 CT 表示2。尺寸公差等級(jí)分為 16 級(jí)。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件尺寸公差等級(jí)見(jiàn)表 3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)（摘自 GB/T6414-1999） 。砂輪機(jī)體為砂型鑄造手工造型批量生生產(chǎn)故，依據(jù)表 3.3-1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)（摘自 GB/T6414-1999）選用鑄件公差等級(jí)為CT10（GB/T 6414-1999-CT10） 。表 3.3-1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)（摘自 GB/T6414-1999）公差等級(jí) 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(jī)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(jí)時(shí)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(jìn)時(shí)鑄件通常能夠達(dá)到的公差等級(jí)。2 本標(biāo)準(zhǔn)還適用于本表未列出的由鑄造廠和采購(gòu)方之間協(xié)議商定的工藝和材料。鑄件切削加工余量的代號(hào)用字母 MA 表示。切削加工余量等級(jí)由精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H、J 共 9 個(gè)等級(jí)2。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件加工余量等級(jí)按表表 3.3-2 毛坯鑄件典型的機(jī)械加工余量等級(jí)選取該砂輪機(jī)體的加工等級(jí)為 G 級(jí)。表 3.3-2 毛坯鑄件典型的機(jī)械加工余量等級(jí)要求的機(jī)械加工余量等級(jí)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鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)9砂型鑄造機(jī)器造型和殼型EHEGEGEGEGEGEGFHFH壓力鑄造DFDFDFDFDFDF熔模鑄造EEEEEEE砂輪機(jī)體各加工部分尺寸的加工量計(jì)算包括澆注位置的側(cè)面加工量計(jì)算、頂面加工量計(jì)算、底面加工量計(jì)算，具體計(jì)算如下：表 3.3-3 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(jí) 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(jí) CT1CT15 中對(duì)壁厚采用粗一級(jí)公差（見(jiàn)第 7 章）2）對(duì)于不超過(guò) 16mm 的尺寸，不采用 CT13CT16 的一般公差，對(duì)于這些尺寸應(yīng)標(biāo)注個(gè)別公差。3）等級(jí) CT16 僅適用于一般公差規(guī)定為 CT15 的壁厚。砂輪機(jī)體中軸孔，孔徑為 35、28、37.5，雙側(cè)加工，查表 3.3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999）CT10 公差值為 2.6，位澆注位置的側(cè)面，查表 3.3-4 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自 GB/T6414-1999）加工余量等級(jí) RMA(G)對(duì)應(yīng)數(shù)值為 0.5 側(cè)面雙側(cè)面加工量為：2.6/4+0.5=1.15mm，圓整取加工量為 1.5mm。 3.3-4 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自 GB/T6414-1999） (單位：mm)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)10最大尺寸1）要求的機(jī)械加工余量等級(jí)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(jī)械加工后鑄件的最大輪廓尺寸。2）等級(jí) A 和 B 僅用于特殊場(chǎng)合，例如，在采購(gòu)方與鑄造廠已就加持面或者基準(zhǔn)目標(biāo)商定模樣裝備、鑄造工藝和機(jī)械工藝的成批上產(chǎn)情況下。砂輪機(jī)體中軸端面加工量計(jì)算，40X141 端面位于澆注位置的側(cè)面，取 141 為基本尺寸，雙側(cè)加工，查表計(jì)算加工兩量為：如上述步驟，砂輪機(jī)體的上下端面都加工，則加工量計(jì)算為 3.6/4+2.2=3.1mm，圓整取加工量為 3.0mm。砂輪機(jī)體的法蘭端面加工量寸計(jì)算，法蘭端面位于澆注位置的側(cè)面，單側(cè)加工量計(jì)算如上述步驟，則加工量計(jì)算為 2.6/2+0.5=1.8mm，圓整取加工量為 2.0mm。砂輪機(jī)體中間腰形凸臺(tái)端面加工量寸計(jì)算，尺寸為 24X12X2 基本尺寸為 24，端面位于澆注位置的側(cè)面，單側(cè)加工，加工量計(jì)算如上述步驟，則加工量計(jì)算為2.4/2+0.5=1.7mm，圓整取加工量為 2.0mm。最終計(jì)算加工量后三維零件圖，如下圖 3.3 所示。圖 3.3 三維加工量添加圖紅色為放加工量的鑄件輪廓，綠色為零件輪廓鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)113.4 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 3.4.1 中圖 1） 、增減鑄件壁厚（如圖3.4.1 中圖 2）或者減小鑄件壁厚（如圖 3.4.1 中圖 3）的方法來(lái)形成。圖 3.4.1在鑄件上添加起模斜度，原則上不應(yīng)超過(guò)鑄件的壁厚工差要求。鑄件的起模斜度值參考表 3.4-1 起模斜度（JB/T 5105-1991） 。表 3.4-1 起模斜度 （摘自 JB/T 5015-1991）起模斜度金屬模樣、塑料模樣木模樣測(cè)量面高度 HmmAA mmAA mm103300.64000.810401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.01602500302.20352.62504000303.60354.24006300254.60305.663010000205.80257.41000160002511.61600250002518.22500025如圖 3.4.2 砂輪機(jī)體零件鑄件二維圖所示，采用金屬模樣造型，該砂輪機(jī)體零件垂直分型面的總高度小于 40 mm，采用增加壁厚添加起模角度為 11.5。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12圖 3.4.2 砂輪機(jī)體鑄件二維圖依據(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） ，超過(guò) 40mm 高，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為 0.5。根據(jù)以上結(jié)果，最終確定砂輪機(jī)體鑄件三維圖如圖 3.4.3 砂輪機(jī)體鑄件三維圖，圖中天藍(lán)色剖面部分為未計(jì)算加工量的砂輪機(jī)體零件，紅色剖面為計(jì)算的加工量，通過(guò)軟件計(jì)算該砂輪機(jī)體鑄件質(zhì)量為 0.56kg。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)13圖 3.4.3 砂輪機(jī)體零件三維圖3.5 砂芯設(shè)計(jì)依據(jù)前文分析，砂輪機(jī)體在中軸處需設(shè)計(jì)砂芯，依據(jù)加工量數(shù)值計(jì)算此處砂芯長(zhǎng)度為 148，砂芯最小端直徑為 25 最大端直徑為 34.5，查表表 3.5-1 水平芯頭長(zhǎng)度，選擇芯頭長(zhǎng)度 l=30mm。表 3.5-1 水平芯頭的長(zhǎng)度 l （單位：mm）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)14D 或者（A+B）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為了便于下芯，芯頭座與砂芯應(yīng)留適合的間隙，查表 3.5.2 水平芯頭的斜度及間隙，選取間隙值 S1=0.5mm，S2=1.0mm，S3=1.5mm。表 3.5.2 水平芯頭的斜度及間隙 （單位：mm）D 或者（A+B）/25051 100101150151200201300301400401500501700701 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鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15圖 3.5.1 砂輪機(jī)體砂芯二維圖通過(guò)前文設(shè)計(jì)論述，將上模樣、下模樣、砂芯進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，圖 3.5.2 砂輪機(jī)體上、下模樣與砂芯三維剖面圖所示。圖 3.5.2 砂輪機(jī)體上、下模樣與砂芯三維剖面圖3.6 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。由前文可知砂輪機(jī)體單件重量為 0.56Kg，本次砂輪機(jī)體模具設(shè)計(jì)為一箱兩件形式，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。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)16實(shí)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(biāo)準(zhǔn)尺寸。表 3.6-1 按鑄件重量確定的吃沙量 （單位 mm）鑄件重量/kgabcdef100004050607090100120150200250275300350400405060709010012015020025027530035040030404050506070901001251501752002503040505060708090100125150175200250304050607010030303040506070120150200225250250250鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)174 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)非鐵合金鑄件澆注系統(tǒng)的尺寸可按照鑄鐵、鑄鋼澆注系統(tǒng)的計(jì)算方法確定。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立的表格建立的各種表格進(jìn)行查找?？砂凑砧T件重量與直澆道斷面關(guān)系選擇或根據(jù)鑄件重鑄件水平斷面積與內(nèi)澆道斷面積關(guān)系建立的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)選擇。4.1 澆注時(shí)間的確定砂輪機(jī)體鑄件單件重量為 0.56Kg。由于該件為一箱兩件生產(chǎn)的砂型鑄造生產(chǎn)形式，依據(jù)工藝出品率參照單件大批量生產(chǎn)，確定澆注過(guò)程中的總體金屬液重量，澆冒占比為30%，則澆注時(shí)所需金屬液總質(zhì)量為 0.56X2X1.3=1.456Kg。工藝出品率 =鑄件重量鑄件重量 + 澆冒口重量 100%對(duì)于重量小于 450Kg 的形狀復(fù)雜的薄壁鑄鐵件，其澆注時(shí)間可按經(jīng)驗(yàn)公式（4-1）計(jì)算其他合金鑄件的澆注時(shí)間 （4-1） = n式中；澆注時(shí)間（s）鑄件或者澆注金屬質(zhì)量（kg） ；鑄件壁厚（mm）B、p、n系數(shù)，見(jiàn)表 4.1-1表 4.1-1 公式 4-1 中的系數(shù)澆注時(shí)間: X =3.351S = n= 1.2511.50.351.4560.35鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)184.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計(jì)算澆注系統(tǒng)常用的分類有兩種：根據(jù)澆注系統(tǒng)個(gè)單元斷面的比例關(guān)系，可分為封閉式、半封閉式、開(kāi)放式、封閉開(kāi)放式等 4 種類型；根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的相對(duì)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。本次砂輪機(jī)體澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用開(kāi)放澆注系統(tǒng)、底部澆注式，查表 4.2.1 鋁、鎂鋁合金澆注系統(tǒng)各單元常用端面比（A_直：A_橫：A_內(nèi)） ，因?yàn)樵撋拜啓C(jī)體為中、小型灰鐵件砂型鑄造，故選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系為：A_內(nèi) ：A_橫 ：A_直 =3：2：1。表 4.2-1 鋁、鎂鋁合金澆注系統(tǒng)各單元常用端面比（）直：橫：內(nèi)合金種類大型鑄件中型鑄件小型鑄件鎂合金1：（35）：（38）1：（24）：（36）1：（23）：（1.54）鋁合金1：（25）：（26）1：（24）：（24）1：（23）：（1.54）前文計(jì)算的鑄件高度 103mm，縮尺為 1.1%，依據(jù)吃沙量前文查表選取為a=b=40mm，c=d=e=30，鑄型在上、下型上都有型，依據(jù)前文分型面選擇確定上型高度為56mm，則上砂箱最小高度為 56X1.01+40=96.616mm，取上砂箱高度 100mm，同樣下砂箱高度為 47X1.01+50=97.517（下砂箱取 100mm） 。確定靜壓頭高度，依據(jù)表 4.2-2 澆口杯的形式，初步選擇漏斗形澆口杯，澆口杯高度尺寸，暫定為 40mm。表 4.2-2 澆口杯的形式形 式圖 例特 點(diǎn) 與 應(yīng) 用漏斗形可在砂型中直接挖出或者用簡(jiǎn)單的金屬澆口圈做出，操作方便。一般用于小型鑄件本次設(shè)計(jì)采用中間澆注形式， 則計(jì)算靜壓頭高度為:10.0=+0.4-103X1.011/8=12.698cm鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19則依據(jù)截面比的關(guān)系：=3：2：1。內(nèi)澆道采用內(nèi)橫直截面比設(shè)計(jì)法，則內(nèi)澆道計(jì)算公式為：內(nèi)= 2其中本次設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、內(nèi)澆道 4 個(gè)部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有：X12.6981.036599cm =(k221 +k21+k22)p=0.52(1 +(13)2+ 0.52)=7.19cm2內(nèi)= t2h=1.4560.002680.53.351X29811.036599=選取與計(jì)算的=7.19cm2接近的面積，本次設(shè)計(jì)內(nèi)澆道斷面積為 7.2cm2，一箱兩件，內(nèi)設(shè)計(jì)六個(gè)內(nèi)澆道，則每個(gè)內(nèi)澆道斷面積為 1.2 cm2，查表 4.2-3 選內(nèi)澆道斷面積 1.3 cm2的內(nèi)澆道，對(duì)應(yīng)的尺寸為 a=12mm，b=10mm，c=12mm。表 4.2-3 梯形斷面內(nèi)澆道的斷面尺寸h=ah=1.2ah=1.5aababhabhmm斷面積/cm2mm斷面積/cm2mm斷面積/cm210121518208101215160.91.32.03.03.6101215182081012151612141822241.11.52.43.64.3101215182081012151615182327301.42.03.14.55.4鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20222518204.45.72225182026305.26.82225182033386.68.6計(jì)算出橫澆道總斷面面積為= 7.2X2/3=4.8cm2,因?yàn)閺闹睗驳栏糠殖鰞蓚€(gè)橫澆橫道，則每段橫澆道斷面面積為 2.4cm2，查表 4.2.5 梯形橫澆道尺寸，取面積為 2.0cm2對(duì)應(yīng)的橫澆道尺寸，取數(shù)值近似，設(shè)計(jì)橫澆道為：a=14mm，b=11mm，b=19.5mm。表 4.2-4 梯形橫澆道尺寸h=ah=1.2ah=1.5aababhabhmm斷面積/cm2mm斷面積/cm2mm斷面積/cm215122.01613192.81613243.51814.52.91713.520.53.21713.525.53.919153.21814.521.53.51814.5274.420163.61915233.9191528.5521174.02016244.22016305.42217.54.42117254.8211731.562318.54.82217.526.55.22217.5336.524195.22318.527.55.72318.534.57.225205.62419296.22419367.226216.12520306.8252037.58.52721.56.52621317.32621399.22822.57.12721.532.57.92721.540.59.829237.52822.533.58.52822.54210.630248.12923359.1292343.511.33225.59.23024369.730244512.2342710.43225.538.511.13225.54813.8362911.534274112.534275115.5鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)213830.51336294314352852.516.5403214.43830.545.515.536295417.3443517.440324817.33830.55719.54838.520.845365421.840326021.6計(jì)算出直澆道總斷面面積為=7.2X1/3 =2.4cm2,選取直澆道截面面積取直2.4cm2，對(duì)應(yīng)直徑大約為 17.5mm。最終確定各澆道截面尺寸如下圖 4.2 澆道截面尺寸所示。圖 4.2 澆道截面尺寸鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)225 冒口與冷鐵設(shè)計(jì)由于鑄件本身結(jié)構(gòu)、合金成分、冷卻條件等原因，不能建立足夠的后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮的情況下才應(yīng)用冒口，一個(gè)需要設(shè)置冒口補(bǔ)縮的鑄件，也必須利用后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮，冒口僅是補(bǔ)充后補(bǔ)和自補(bǔ)不足的差額，本次砂輪機(jī)體參照?qǐng)D 5.1.1 典型熱節(jié)冒口尺寸設(shè)計(jì)冒口。圖 5.1.1 典型熱節(jié)冒口尺寸= 1.2dc或= 1.21.5= 1.41.8式中，h冒口根部的切割量，一般取 h=58mm 冒 冒口根部直徑d鑄件熱節(jié)直徑口向上有 5傾斜，也可按 1：10 斜度設(shè)計(jì)，冒口根的切割量 h=58mm。砂輪機(jī)體兩熱節(jié)軸處，壁厚為 21、24mm，采用圖 5.1.2 形式冒口，圖一形式冒口計(jì)算采用冒口的高度，暫定dc=20,則 DR=24mm，DN=18mm，h=5mm，斜度取 5，冒口延伸到上砂箱頂面，做明冒口，即方便造型又可以觀察澆注時(shí)液面狀況，最終設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體冒口如圖 5.1.2 砂輪機(jī)體冒口圖示所示。圖 5.1.2 砂輪機(jī)體冒口圖示鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)236 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?yàn)橐幌鋬杉a(chǎn)該砂輪機(jī)體，可確定鑄造工藝排布圖，砂輪機(jī)體的鑄造工藝圖如圖 6.1.1 砂輪機(jī)體鑄造工藝圖所示。圖 6.1.1 砂輪機(jī)體鑄造工藝圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)247 工藝出品率工藝出品率由前文鑄造工藝選擇的澆注系統(tǒng)尺寸，預(yù)估工藝出品率，計(jì)算如下：澆口杯體積為：V澆=(402)2+(402)(17.52)+(17.52)23.14403= 27278.753直澆道體積為：V直=(17.52)2 3.14 100 = 24040.633直澆道窩體積為：V窩=2 (17.52)33 3.14 = 1402.373橫澆道體積為：V橫=(14 + 11) 19.52 193 = 47043.753內(nèi)澆道體積為：V內(nèi)=(12 + 10) 122 101.1 2 = 26690.43V冒= 2X(28.82)2+(242)(28.82)+(242)23.14273+2 (242)33 3.14 +(182)2 3.14 5= 88023.723則澆冒質(zhì)量為：澆冒=(27278.75+24040.63+1402.37+47043.75+26690.4+88023.72)10000000002.68=0.575K鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)25一箱兩件，鑄件質(zhì)量為 0.56X2=1.12Kg則預(yù)估工藝出品率為：1.121.12 + 0.575100%=66.08%鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)268 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)由前文計(jì)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)框尺寸為：350X300X100，下砂箱內(nèi)框尺寸為：350X300X100。根據(jù)表 8.1-1 常用造型機(jī)所用砂箱的最佳尺寸，依據(jù)本次設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，選擇 400X300砂箱尺寸對(duì)應(yīng)的造型機(jī)為 Z114A。 表 8.1-1 常用造型機(jī)所用砂箱的最佳尺寸 砂箱尺寸（mm）400300500400600500800600造型機(jī)Z114A，Z124Z145，ZZ415Z146，ZB326ZB148A，3ZZ318砂箱尺寸8007001000800110090016001200造型機(jī)Z148A，Z158Z2310，Z2410ZB1410ZB1416鑄造工藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過(guò)程中使用的模具和裝置的總稱。模板是由模底板、模樣（包括鑄件的本體模樣、芯頭模樣和澆冒口模樣）和定位銷等組合而成。8.1 工藝出品率校核依據(jù)前文鑄造工藝參數(shù)確定及鑄造布置，繪制三維鑄件及澆注系統(tǒng)如圖 8.1.1 砂輪機(jī)體鑄件及澆注系統(tǒng)三維圖所示，依據(jù)造型設(shè)備參數(shù)以及鑄造工藝排布，設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體的上、下模板。由三維分析校核澆注系統(tǒng)和冒口質(zhì)量為 0.54Kg，兩個(gè)鑄件總質(zhì)量為 1.15Kg，則實(shí)際工藝出品率為：1.151.15+0.54100%=68.05%圖 8.1.1 砂輪機(jī)體鑄件及澆注系統(tǒng)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)278.2 上、下模板設(shè)計(jì)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 8.1-1，選擇螺栓將模樣與模底板固定。砂箱內(nèi)框尺寸為：350X300，考慮砂箱四周砂箱厚度，所以模底板水平方向尺寸設(shè)計(jì)為 364X324，則平均砂箱內(nèi)框尺寸為小于 500，按照?qǐng)D 8.2.1 所示選擇與定位銷與導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu)。圖 8.2.1 模底板用定位銷及導(dǎo)向銷的結(jié)構(gòu)材料：20 滲碳，5255HRC依據(jù)砂箱內(nèi)框平均尺寸500 從表 8.2-1 中選擇公稱直徑為的定位銷與導(dǎo)20- 0.065- 0.117向銷。表 8.2-1 模底板用定位銷及導(dǎo)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（h81）18- 0.033- 0.0020- 0.033- 0.0024- 0.033- 0.0024- 0.033- 0.0030- 0.033- 0.0034- 0.039- 0.0021313161620243M16M16M20M20M24M30424303535404512023282833382455060607080鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)28121620202530S121620202430D2330363640462530505050503040606075755050707010010075758080125125100100100100150150125125125125175175l150150150150200200Ll+60l+75l+90l+90l+105l+120注：1.工作不分長(zhǎng)度 可根據(jù)生產(chǎn)需要選取，但尾數(shù)應(yīng)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(shí)可加長(zhǎng)。l2銷子的工作部分，分為定位和導(dǎo)向兩部分，在選取倒像部分的斜度何高度時(shí)，應(yīng)保證有導(dǎo)向作用和保證在放置砂箱時(shí)不至于碰壞模樣。手工或者橋式起重機(jī)起模時(shí)，倒像部分的頂端應(yīng)高出模樣 2025mm，定位銷中心矩按表 8.2-2 選擇 A+110mm，即 460mm。表 8.2-2 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(kāi)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 8.1.3 定位銷耳結(jié)構(gòu)圖中的 c）型。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)29圖 8.2-3 定位銷耳結(jié)構(gòu)對(duì)于平均輪廓尺寸小于 500mm 的小型模底板一般不設(shè)手柄。為了方便生產(chǎn)起吊模板工裝，需設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)和尺寸見(jiàn)表 8.2-3，選擇 d=30mm 的整鑄吊軸。表 8.2-3 鑄鐵模底板整鑄式吊軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 （單位：mm）吊軸上允許負(fù)荷/kNdd0DabLrR2.53012519122535385451876141535555119602410218185070615158032136242265958202510040160303080120102535120481903640951451230注：吊軸直徑為d=30mm 和 45mm 時(shí)，則d0=12mm 和 18mm 的孔，在澆注時(shí)應(yīng)插入冷鐵。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)30上模板上設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)在上模板上；上模板的基板按照手冊(cè)參考設(shè)計(jì)定位耳以及定位銷；依據(jù)手冊(cè)設(shè)計(jì)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(jiàn)上模板的二維圖所示，最終設(shè)計(jì)上模板裝配如圖 8.2.4 所示。1定位銷，2M8X30L 螺釘，3上模樣，4直澆道+橫澆道+內(nèi)澆道，5M8X45L 螺釘，6上模底板，7導(dǎo)向銷，86 定位銷，9補(bǔ)縮冒口圖 8.2.4 上模板三維裝配圖下模板設(shè)計(jì)與上模板設(shè)計(jì)類似，不再論述。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)319 砂箱設(shè)計(jì)砂箱內(nèi)框尺寸為 300X300，前文選擇上下砂箱高度為 100mm，查表 9.1-1 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 12mm。表 9.1-1 簡(jiǎn)易砂箱箱壁斷面尺寸 (單位：mm)砂箱內(nèi)框平均尺寸（A+B）/2h h1 1b bh h1 1h h2 25001202001215101350175015030018221518200300283025277511000301400252822252503003035273210011500301450283225282530352732一般內(nèi)框平均尺寸小于 500mm 的手工砂箱，砂箱把手可采用圖 8.1.1 所示把手。圖 9.1.1 砂箱把手砂箱的定位銷與導(dǎo)向銷依據(jù)手冊(cè)借本尺寸為 20 和 20 的定位銷與導(dǎo)向銷，砂箱高度按照標(biāo)準(zhǔn)選取高度為 100mm，將鑄型與砂箱裝配關(guān)系用下圖 9.1.2 合箱圖表示。1 下砂箱，2下砂型，3定位銷，4定位套，5上砂箱，6上砂型，7澆口杯，8導(dǎo)向位銷，9導(dǎo)向套圖 9.1.2 合箱鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3210 芯盒設(shè)計(jì)芯盒是制芯過(guò)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?yàn)樾咀訛閳A柱回轉(zhuǎn)體，設(shè)計(jì)采用對(duì)半開(kāi)鑄鋁芯盒，根據(jù)芯子尺寸大小，采用25mm 厚鑄鋁版設(shè)計(jì)芯盒。定位銷套采用過(guò)盈配合式定位銷和定位銷套，具體結(jié)構(gòu)與尺寸如下圖 10.1.1、圖10.1.2、表 10.1-1、表 10.1-2。圖 10.1.1 A）I 型（螺母緊固式）定位銷 b）II 型（過(guò)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 10.1-1 定位銷結(jié)構(gòu)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(zhǎng)銷短銷長(zhǎng)銷短銷長(zhǎng)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圖 10.1.2 定位銷套結(jié)構(gòu)a）I 型（螺母緊固式） b）I 型 II 型（過(guò)盈配合式）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)33表 10.1-2 定位銷套結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)，對(duì)于對(duì)半開(kāi)芯盒，為了保證填砂緊實(shí)，采用夾緊裝置鎖緊，在本次設(shè)計(jì)中采用活節(jié)螺栓與蝶形螺母鎖緊裝置，如圖圖 10.1.3 所示，結(jié)構(gòu)與尺寸按表10.1-3 選取 M10 的活節(jié)螺栓。圖 10.1.3 蝶形螺母與活節(jié)螺栓鎖緊結(jié)構(gòu)1-活節(jié)螺栓，2-蝶形螺母，3-墊片，4-上芯盒，5-下芯盒表 10.1-3 蝶形螺母鉸鏈?zhǔn)綂A緊裝置結(jié)構(gòu)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(kāi)槽錐端緊定螺釘HAB標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GB/T 798-1988GB/T 62-1988GB/T 119-2000GB/T 68-2000GB/T 71-19851535M8X35M845X356X35M5X12M5X122040M10X45M1045X358X40M6X16M6X18251245M12X55M1245X3510X45M6X16M6X18鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)34最終閥蓋芯盒設(shè)計(jì)為 1 次制芯制 4 個(gè)砂芯，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖 10.1.4 所示。1-下芯盒，2-上芯盒，3-定位銷套，4-定位銷，5-蝶形螺母，6-活節(jié)螺栓10.1.4 芯盒裝配圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3511 結(jié)結(jié) 論論此次砂輪機(jī)體的鑄造工藝設(shè)計(jì)，首先分析了零件的大小、重量、材料、生產(chǎn)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及技術(shù)要求等方面，綜合考慮之后確定了適宜的鑄造方法。通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研，結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了零件的鑄造工藝方案。但是，由于零件的實(shí)際鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)受各種因素的影響，仿真的結(jié)果僅僅具有指導(dǎo)意義,所以很多時(shí)候需要實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也需要結(jié)合工廠的實(shí)際情況。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)36致 謝路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。忽而行文至此，心生三千往事。夕陽(yáng)情緣落又升，以昭求學(xué)之路漫漫，吾乃心系四年些許。記憶往昔，求真求知之甘苦，先生教誨之真切，同窗情誼之深刻，乃至廣大之一樓一宇、一草一木，皆是起點(diǎn)悲喜，如昨日歷歷在目?？v使千般不舍，更與何人說(shuō)?依靠窗前，一杯茗茶，一絲清風(fēng)，唯有心中蕩起感激之漣漪。相逢一見(jiàn)太匆匆，校內(nèi)繁花幾度紅；厚誼常存魂夢(mèng)里，深恩永志我心中，感謝李俊剛老師，求學(xué)生涯，承蒙恩師之厚愛(ài)，幸得嚴(yán)厲之教誨，繼以學(xué)習(xí)刻苦，談吐間如摯友之灼見(jiàn)。一言一行，師德昭顯；學(xué)高識(shí)廣，日沐我心:偶遇疑惑，幾番言語(yǔ)，恩師精到之點(diǎn)撥，吾乃恍然大悟，得之欣喜。每遇境況，唔師細(xì)致道來(lái)，如針見(jiàn)血，點(diǎn)滴不漏，如重錘之激靈，唔方乃學(xué)之一二。當(dāng)下，即走前程，感于恩師精于學(xué)敏于行之道義，啟于恩師樂(lè)觀灑脫之品行。 唔有幸受惠于其為人為學(xué)之奧義，細(xì)品之，實(shí)乃人生之財(cái)富矣!至此，千般恩難一言盡，萬(wàn)千思緒無(wú)以全表?；腥恢g，淚滿衣襟。人生代代無(wú)窮己，江月年年望相似。歲歲年華贈(zèng)佳大，一生佳大一生人！鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)37參 考 文 獻(xiàn)1葉榮茂、吳維岡、高景艷 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988.52周述積、侯英瑋、茅鵬 材料成型工藝M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.73李宏英 趙成志 鑄造工藝設(shè)計(jì)M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.24李日鑄造工藝仿真 PrOCAST 從入門到精通M 北京：中國(guó)水利水電出版社，2010.95 機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造學(xué)會(huì)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，2006.6 范金輝，華勤.鑄造工程基礎(chǔ) M. 北京：北京大學(xué)出版社，2009.8.7 王再友，王澤華.鑄造工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用M.8大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室 機(jī)械制圖（第六版） 北京：高等教育出版社，2007.7