柴油機(jī)進(jìn)氣管鑄造

柴油機(jī)進(jìn)氣管鑄造,柴油機(jī),氣管,鑄造,鍛造 文字說明與設(shè)計(jì)步驟參考資料一、設(shè)計(jì)任務(wù)及分析：1105柴油機(jī)進(jìn)氣管凈重3公斤，才質(zhì)HT15-33，生產(chǎn)性質(zhì)是大批量生產(chǎn)。柴油機(jī)進(jìn)氣管是為柴油燃燒提供空氣通道，即它一端與氣缸的配氣室相連（通過配氣閥來控制進(jìn)氣量）。這就要求：一、進(jìn)氣管內(nèi)壁要光滑，減少進(jìn)氣阻力；二、氣管不得有粘砂等物，否則，就會(huì)造成氣缸磨損、甚至使配氣閥失控等嚴(yán)重事故；三、進(jìn)氣管不得有裂紋、夾渣、氣孔、夾砂等缺陷，因進(jìn)氣管上承濾清器的重量，加之柴油機(jī)振動(dòng)較大，仍造成進(jìn)氣管損壞而停機(jī)。本零件的主要壁厚為7mm，是合理的壁厚。雖有局部較厚之處，如主視圖右上部1622處，但由于是HT15-33，碳當(dāng)量較高，故對鑄件質(zhì)量及工藝無大影響。此外，零件的結(jié)構(gòu)及圓角連接設(shè)計(jì)也比較合理。二、鑄造工藝方案的確定與論證： 1、造型造芯方法的選擇：由于零件是大批量生產(chǎn)，故采用生產(chǎn)率高、質(zhì)量比較穩(wěn)定的機(jī)器造型、造芯來進(jìn)行生產(chǎn)。造型機(jī)選用Z145A，制芯機(jī)選用Z236A。2、鑄型、型芯種類的確定： 鑄型種類選用濕型。優(yōu)點(diǎn)是成本低、生產(chǎn)率高、勞動(dòng)條件較好，適用于中小件。砂芯選用合脂砂，用以保證零件要求及管內(nèi)壁光滑，成本也較低。3、鑄件凝固原則、澆注位置和分型面的選取： 鑄件的材質(zhì)是HT15-33，零件的壁厚差又較小，因此按同時(shí)凝固原則設(shè)計(jì)。 此零件有兩個(gè)法蘭端面需要加工，為保證加工質(zhì)量，應(yīng)將加工面置于澆注位置底面，但因兩法蘭面不在同一平面而是互成直角，這樣兩加工面都放在底面是不可能的。若一面放在底面，一文字說明及設(shè)計(jì)步驟砂型鑄造工藝、工裝設(shè)計(jì)P6表1-2參考資料面置于側(cè)面，對鑄件質(zhì)量雖好，卻使制芯工作量加大，成本增大，權(quán)衡利弊將兩加工面均置于側(cè)面，這樣既保證讓質(zhì)量又降低了成本。分型面的選擇如工藝圖所示，此分型面起模方便，簡化操作（沒有活塊），砂芯的數(shù)量最少，分型面與澆注位置一致。4、砂箱中鑄件數(shù)量的確定： 小件在流水線上生產(chǎn)。一般采用通用砂箱，此采用500400150通用砂箱。查得鑄件距砂箱壁最小尺寸為20mm，鑄件間最小尺寸為30mm，此件的最大外輪廓尺寸為210100mm，故一箱內(nèi)只能安放4個(gè)鑄件，即長度方向210230450、寬度方向100230230。5、主要工藝參數(shù)的選擇：1)鑄造收縮率： 由表查得此件的收縮率應(yīng)為0.9%，考慮此件采用濕型及合脂砂芯，收縮阻力較小，加之零件較小，取收縮率為1%。2)鑄件精度等級、尺寸、重量及偏差： 查表得鑄件尺寸精度是5-6級，選6級精度，按此精度查得鑄件尺寸極限偏差值為1.5mm,合格鑄件允許重量偏差為5%。3)機(jī)械加工余量： 以鑄件的精度等級及公稱尺寸查得機(jī)械加工余量頂面、側(cè)面為5mm、底面為3.5mm，由于模具精度較高及冷加工希望減少加工余量（零件精度要求不高），取為3.5mm。4)拔模斜度：此件可查得拔模斜度為0452之間，去0451.5,均取增厚型的。6、砂芯設(shè)計(jì)：1)砂芯數(shù)量及其分割面的確定：由于一箱四體件，管子（5646）砂芯可采用拋擔(dān)砂芯，文字說明及設(shè)計(jì)步驟JB2854-80砂型鑄造工藝、工裝設(shè)計(jì) 表3-24參考資料可以減少芯頭長度和防止漂芯（不用芯撐）。關(guān)于外皮型芯的設(shè)計(jì)有三種方案（因?yàn)槿粝认峦馄ば?，將使管芯下不去，若先下管芯，將使外皮芯下不下去。）：a、是在外皮芯后的一定空隙，芯子下完后填砂，這樣放率太低；b、是將外皮芯沿9074法蘭水平分芯，這樣使下芯順利。但由于分芯必然造成一道飛邊，很難清理（砂輪有些地方磨不到）；c、是將外皮芯分成2塊（1#及3#）。優(yōu)點(diǎn)是外皮芯是一整芯，沒有飛邊，缺點(diǎn)是增加了一個(gè)3#砂芯，為保證逐漸質(zhì)量選用此方案。3#芯長40mm多，高100mm，厚20mm，為便于制造，將此芯分成8小塊，每塊寬度50mm。2）芯頭形狀、尺寸、斜度、間隙及防壓環(huán)、壓環(huán)、集砂槽設(shè)計(jì)：2#芯系水平砂芯，可得46砂芯頭長度應(yīng)是25-40mm，56砂芯頭長度應(yīng)是30-45mm，由于砂箱長度方向尺寸較緊，故將46芯頭長取20mm，56芯頭長取30mm，為制芯方便芯頭斜度取5。驗(yàn)算46芯頭承壓面積砂芯重量G（粗計(jì)）3.140.562/41.21.60.48(kg)砂芯浮力P（粗計(jì)）3.140.562/41.272.1(kg)實(shí)際芯頭面積Sk1.5（P-G）/20.62(cm2)1#芯是懸臂芯，查得芯頭長度應(yīng)為50mm，但此芯是二件合用，中間有一段與鑄型接觸，為加大吃砂量懸臂芯取懸臂的一段，即60mm3#芯是垂直砂芯，起填砂作用，故芯頭長取20mm，砂芯間隙為0.75mm。3）芯骨填料：1#芯采用10圓鋼，2#芯采用8#鐵絲。7、澆注系統(tǒng)的選取和計(jì)算：1） 澆注系統(tǒng)的類型、形式及在鑄件上的開設(shè)部位：文字說明及設(shè)計(jì)步驟砂型鑄造工藝、工裝設(shè)計(jì)P64表4-5砂型鑄造工藝、工裝設(shè)計(jì)P65鑄鐵手冊P773砂型鑄造工藝、工裝設(shè)計(jì)P65參考資料此件是小件，為了造型簡便，采用與分型面一致的中間注入式。由于零件較小，一箱四體，澆口開設(shè)位置只有兩處，一處是加強(qiáng)筋處，一是法蘭處，為了不使內(nèi)澆口局部過大，采用兩處分散開設(shè)。2） 澆注時(shí)間和澆道中阻流截面的計(jì)算：a、 一個(gè)零件澆注金屬總重計(jì)算：由于本件加工量較少，參考文獻(xiàn)中表7，取 3.067毛重0.90毛重3.4(kg) 澆注系統(tǒng)估算，按教材取25% 澆注金屬總重為：3.41.25%4.26(kg)b、 單件澆注時(shí)間：按公式： tSG S1.85 G4.26(kg)t3.8(秒) 取t為4秒c、 液面平均上升速度驗(yàn)算： vc/t120/430(毫米/秒)查表允許上升速度為2030毫米/秒，故上升速度符合要求。d、 直澆道高度的驗(yàn)算：按HMLtg查得 120 L224mmHM47.62(mm),鑄件一半高60mm 直澆口最小高度： 60+47.62107.62 (mm) 砂箱高度取150mm，150107.62，故能滿足要求。e、 平均壓頭計(jì)算: HPHO-c/8 150-120/8=135mm=13.5cm 用水力學(xué)公式計(jì)算最小阻流端面：文字說明與設(shè)計(jì)步驟 機(jī)床制造中的鑄造 P17 鑄造工藝學(xué)P120 砂型鑄件工藝工裝設(shè)計(jì) P85 同上P86 表5-7 同上P86及P87 砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì) 參考資料 F內(nèi)=G/u.t.0.13Hp u取0.42 =4.26/0.4240.3113.5 =2.2(cm2)f、 用表格法查F內(nèi)按無錫柴油機(jī)廠資料為：F阻=1.9 北京第一機(jī)床廠資料：F內(nèi)=2-3查手冊F內(nèi)=1.5對上述結(jié)果分析比較后：取F內(nèi)2 cm23） 澆道各基元的截面和尺寸的確定：澆道各基元的截面比例?。篎內(nèi):F橫:F直=1:1.06:1.17,則澆口截面積比(cm2)F內(nèi):F橫:F直=2:2.12:2.22 以上是一件的比例，一箱四件，若按此比例倍增，將會(huì)造成直、橫澆口過大。根據(jù)生產(chǎn)單位經(jīng)驗(yàn)按增加50%計(jì)。 即一個(gè)橫澆道澆2個(gè)件：2.151.53.18(cm2) 一個(gè)直澆道澆4個(gè)件：2.222.55.55(cm2) 經(jīng)系列化后直澆道取28(6.15cm)，橫澆道為 （3.04 cm2）內(nèi)澆口開2個(gè)，一個(gè)開筋處，一個(gè)開法蘭處，按照開設(shè)處的情況，最后確定內(nèi)澆口尺寸為： 文字說明與設(shè)計(jì)步驟 砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì) P94表5-10及P98表5-13 鑄鐵手冊P815表4-47砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)P86參考資料 （0.42 cm2） （1.53 cm2）8、冒口及工藝出品率核算： 零件壁厚較均勻，不需設(shè)計(jì)冒口，為便利型腔排氣，設(shè)計(jì)四個(gè)5、長度為50mm的出氣孔。工藝出品率=鑄件重/鑄件重+澆冒口重=0.8三、型、芯砂和涂料的種類、配方以及有關(guān)工藝的說明：砂型采用煤粉單一砂，配方如下：新砂 11.5% 舊砂 85% 膨潤土 1%煤粉 2.5% 水 4.5% （強(qiáng)度0.50.7kg/cm2）芯砂采用合脂砂，配方如下：新砂 98% 膨潤土 1% 糊精 1%合脂 3.8% 水 2% （平拉強(qiáng)度1216kg/cm2）砂芯涂料采用烘干涂料，即工業(yè)酒精加鱗片石墨粉，烘干的砂芯涂以一層快干涂料，涂完點(diǎn)火即可（3#芯不刷）。型芯烘干工藝：加熱溫度210 保溫時(shí)間1.5小時(shí)。四、工藝裝配設(shè)計(jì)要點(diǎn)說明： 1、模樣所用材料及其主要輪廓尺寸的計(jì)算：模樣材料選ZL102模樣的尺寸鑄件尺寸（1+0.1）。 2、模樣壁厚及加強(qiáng)筋的確定：查表此件模樣壁厚應(yīng)為8mm，考慮模樣較小，故壁厚減至7mm。 加強(qiáng)筋選取6mm。 3、模底板材料、結(jié)構(gòu)及其造型機(jī)的配合：為了更換模板方便，選用快換模板，模板通過2個(gè)12孔用銷釘與模板框連成一體，模板框通過螺釘與工作合連接在一起。 由于砂箱箱口主要與模板框接觸，故模板材料選用了容易加文字說明與設(shè)計(jì)步驟 砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)P237表9-3 同上P239 表9-4 表9-6參考資料工的鋁合金ZL104。4、模樣與底板的裝配： 通過兩對8定位圓銷，將模樣與底板定位，定位基準(zhǔn)是以定位銷和定位銷與導(dǎo)向銷中心連線為縱橫定位基準(zhǔn)。 模樣與底板的裝配是采用上固定法。5、芯盒的材料、結(jié)構(gòu)及其內(nèi)腔尺寸的計(jì)算：1#芯盒的設(shè)計(jì)： 1#芯最大，約4，形狀比較簡單，采用機(jī)器制芯（Z236A制芯機(jī)），Z236A制芯機(jī)的工作臺(tái)尺寸為500800，一盒制造4塊砂芯。 芯盒材料選用ZL102。 芯盒內(nèi)腔尺寸（零件尺寸工藝尺寸）（1+零件材料收縮率） 芯盒壁厚確定為12mm。 芯盒加強(qiáng)筋厚度取與壁厚等值。筋的數(shù)量應(yīng)為44條，考慮裝配方便改成34條。芯盒邊緣及耐磨片型式選用型，邊緣寬度取30mm。 2#芯盒的設(shè)計(jì)： 2#芯較小，采用手工芯盒。2#芯是一不等截面，彎管加工非常困難，故采用了制造比較方便的內(nèi)貼附塑料層芯盒。由于芯盒制造困難，可以只做半個(gè)芯盒，烘干后將兩半砂芯粘合使用。但粘合、磨平都需特別胎具方可，且此件要求內(nèi)壁光滑，故此芯采用兩半芯盒整做。2#芯盒定住選用可拆式定位銷。手柄選型手柄。為提高工作效率，為2#芯的通氣道設(shè)計(jì)了專用的通氣板，為使上下兩半芯型貼合嚴(yán)密，設(shè)計(jì)了專用密封板和專用的烘干板。為提高鑄件質(zhì)量和工作效率，若有條件（車間具備射芯機(jī)，使用樹脂砂）也可設(shè)計(jì)熱芯盒。文字說明及設(shè)計(jì)步驟砂型鑄造工藝工裝設(shè)P297表11-3同上P298表11-4同上P298表11-4同上P299表11-5及表11-6砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)P305表11-10及表11-11 同上P313 圖11-8 P314圖11-20P316圖11-23 鑄鐵手冊參考資料2#芯熱芯盒如圖所示：3#芯盒的設(shè)計(jì)：3#芯較小，也采用手工芯盒。設(shè)計(jì)過程與2#芯盒同，信和形狀見3#芯盒總裝圖。6、砂箱內(nèi)框尺寸、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及定位緊鎖方法砂箱的內(nèi)框尺寸是根據(jù)造型機(jī)工作太尺寸而選定的，即500400150,材料選用QT42-10，砂壁結(jié)構(gòu)選用型1種。下箱要翻箱，故設(shè)計(jì)了吊軸，并與箱耳整鑄；上箱則把吊軸與箱耳分別開來。為合箱方便采用了座銷，為防止銷孔磨損選用了銷套。砂箱的緊固采用楔型箱卡。砂箱上鑄字以分類管理。五、合金熔煉方法、成分、配料、出爐溫度：此鑄件的化學(xué)成分可查得：C3.2-3.8 Si2.0-2.4 Mn0.5-0.8 P0.3 S0.15 采用2.5T沖天爐熔化鐵水，其配料單如下：（批料以200kg計(jì)）生鐵 92kg 回爐鐵 80kg 廢鋼28kg 硅鐵（45%）1.94kg 錳鋅0.65kg 層焦25kg 石灰石7.5kg要求鐵水出爐溫度高于1420六、鑄件澆注、熱處理的要求及工藝說明：澆注溫度1370-1350。鑄件在鑄工輸送環(huán)上冷卻時(shí)間不得少于8-12分鐘。熱處理規(guī)范：裝爐溫度150，加熱溫度50-70/小時(shí)，退文字說明及設(shè)計(jì)步驟P127表5-126 砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)P10741101 砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)P328表12-5P330表12-6同上P342、P343及P356有關(guān)表格同上P350表12-25鑄造合金熔煉P26表1-11鑄鐵手冊參考資料火溫度500-550，保溫時(shí)間1.5小時(shí)，冷卻速度30-40/小時(shí)，出爐溫度150。七、可能出現(xiàn)的鑄造缺陷及其預(yù)防措施：此鑄件可能產(chǎn)生的鑄造缺陷，有夾渣、氣孔等，原因是澆注系統(tǒng)撇渣能力不夠理想。因此澆注時(shí)盡量避免渣子進(jìn)入澆注系統(tǒng)。砂芯全是油砂，發(fā)氣量較大，但在工藝、工裝設(shè)計(jì)時(shí)考慮了型腔排氣及砂芯排氣通道，氣孔發(fā)生機(jī)會(huì)較少。 同上10