法蘭盤(pán)鑄造工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、 鑄造工藝課程設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目 法蘭盤(pán)鑄造工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 院 年 級(jí) 專(zhuān) 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 25 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目 錄 1 前 言 1 1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義 1 1.1.1 本設(shè)計(jì)的目的 1 1.1.2 本設(shè)計(jì)的意義 1 1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 1 1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.4 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 2 2 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝性分析 3 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3 2.2 化學(xué)成分及質(zhì)量要求 4 2.2.1 化學(xué)成

2、分 4 2.2.2 質(zhì)量要求 4 2.3 零件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 4 3 鑄造工藝方案的確定 5 3.1 澆注位置的確定 5 3.2 分型面的選擇 5 3.3 造型及造芯方法 6 4 鑄造工藝參數(shù) 8 4.1 鑄件尺寸公差 8 4.2 鑄件質(zhì)量公差 8 4.3 機(jī)械加工余量 9 4.4 鑄造收縮率 10 4.5 起模斜度 10 5 砂芯的設(shè)計(jì) 11 5.1 砂芯的形狀 11 5.2 芯頭的設(shè)計(jì) 11 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 6.1 澆注系統(tǒng)的選擇 13 6.2 各交道口截面積計(jì)算 14 6.3 各交道口大小 15 6.3.1 直澆道大小 15 6.3.

3、2 橫澆道大小 16 6.3.3 內(nèi)澆道大小 16 6.3.4 冒口設(shè)計(jì) 17 7 工藝裝備 19 7.1 模樣及模板 19 7.2 芯盒 20 7.3 砂箱 21 8 結(jié) 論 23 致 謝 24 參 考 文 獻(xiàn) 25 不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 前 言 1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義 1.1.1 本設(shè)計(jì)的目的 鑄件在鑄造之前，首先需要進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，使鑄件整個(gè)工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)科學(xué)操作，獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的鑄件。鑄造工藝設(shè)計(jì)就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)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

4、、合箱圖等。最終用于指導(dǎo)鑄件生產(chǎn)操作。 1.1.2 本設(shè)計(jì)的意義 本設(shè)計(jì)通過(guò)法蘭盤(pán)零件圖可知零件的技術(shù)要求、材料組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)批量以及性能要求。對(duì)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性進(jìn)行分析，找出可能存在的結(jié)構(gòu)問(wèn)題并提出改進(jìn)措施或預(yù)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(duì)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(shè)計(jì)鑄件的補(bǔ)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(shè)計(jì)模板和芯盒等鑄造工藝裝備，繪制出鑄造工藝圖，最終根據(jù)鑄造工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)出合格的鑄件。 1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 (1)鑄件材質(zhì)為QT450。 (2)化學(xué)成分：符合GB/T

5、 1173-1995規(guī)定。 (3)鑄件尺寸公差等級(jí)符合GB/T 6414-1999 CT10要求。 1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀 鑄造技術(shù)目前已經(jīng)有著較為成熟的生產(chǎn)工藝，能夠進(jìn)行大中型、小型的各類(lèi)復(fù)雜件的大量生產(chǎn)和單件生產(chǎn)，且能滿(mǎn)足各類(lèi)生產(chǎn)生活的需求。鑄造成型工藝種類(lèi)繁多有金屬型鑄造、陶瓷鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、消失模鑄造、砂型鑄造等。 1.4 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 本次設(shè)計(jì)中仍存在著眾多的問(wèn)題，如鑄件的分型面的選取問(wèn)題，砂芯的設(shè)計(jì)問(wèn)題，澆注溫度的確定等等。 對(duì)于零件分型面的選取要堅(jiān)持以下原則： （1）盡量使鑄件全部或大部分處于同一部分； （2）分型面數(shù)目盡可能的少； （3

6、）盡量選擇平面作為分型面； （4）避免砂箱過(guò)高； （5）便于下芯、合箱和合型，解決鑄件的精度，起模，合箱問(wèn)題。 而對(duì)于砂芯的設(shè)計(jì)則需堅(jiān)持以下原則： （1）砂芯優(yōu)惠足夠的強(qiáng)度和剛度； （2）有良好的排氣性、退讓性； （3）收縮阻力小； （4）此外，潰散性好、易出砂。 2 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝性分析 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1) 零件名稱(chēng)：法蘭盤(pán) (2) 材料：QT450 (3) 零件尺寸：260mm×200mm×90mm (4) 生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn) (5) 鑄件重量：10.27kg 零件圖如圖2-1所示。 圖2-1 零件圖 法蘭盤(pán)屬于小型鑄件，結(jié)

7、構(gòu)較簡(jiǎn)單。由于鑄件的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所以在鑄造的過(guò)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(shí)候，該鑄件所選用的材料為QT450，鑄鐵材料在液態(tài)成型鑄件的尺寸大小方面限制比較大，其壁厚可由2mm到3mm左右。 2.2 化學(xué)成分及質(zhì)量要求 2.2.1 化學(xué)成分 表2-1 QT450化學(xué)成分 化學(xué)元素 C Si Mn P S Mg CE 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3.7%~4.0% 2.15%~2.95% 0.46%~0.66% ≤0.16% ≤0.16% 0.027%~0.05% 4.3~4.6 2.2.2 質(zhì)量要求 鑄件不允許存在裂紋。鑄件液態(tài)成型不允許存在

8、氣孔、砂眼、縮松、縮孔等缺陷。 2.3 零件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 通過(guò)所給零件圖可知法蘭盤(pán)的外輪廓尺寸為260mm×200mm×90mm，其左右結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，上下結(jié)構(gòu)和前后結(jié)構(gòu)也比較對(duì)稱(chēng)，法蘭盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，壁厚均勻，主要壁厚為13mm，最大壁厚處是30mm，最大孔徑為Φ84mm，最小孔徑為Φ6mm。因?yàn)榉ㄌm盤(pán)鑄件為球墨鑄鐵，且小批量生產(chǎn)，根據(jù)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，如表2-2所示，鑄鐵件最小鑄出孔徑為30~50mm，所以鑄件Φ6mm與φ24mm孔不鑄出，由后續(xù)加工得到。 表2-2 鑄件最小鑄出孔尺寸 生產(chǎn)批量 最小鑄出孔徑 鑄鐵件 鑄鋼件 大批量生產(chǎn) 15~30 30~5

9、0 單件小批量 30~50 50 3 鑄造工藝方案的確定 3.1 澆注位置的確定 零件澆注位置是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、重量、技術(shù)要求、鑄造合金特性、鑄造方法和鑄造生產(chǎn)車(chē)間的條件決定。由于法蘭盤(pán)是小型鑄鐵件，質(zhì)量較輕。設(shè)置澆注位置時(shí)盡量使金屬液同時(shí)凝固，而且澆注位置要設(shè)置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質(zhì)量與美觀(guān)。選定的澆注位置方案如圖3-1所示： 圖3-1澆注位置 澆注位置根據(jù)以上要求分析，鑄件整體位于下箱，能有效防止鑄件產(chǎn)生錯(cuò)模、鑄件表面產(chǎn)出砂眼氣孔等缺陷。且澆注位置位于鑄件加工面，便于清理。 3.2 分型面的選擇 分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。充

10、分分析零件的結(jié)構(gòu)從而選擇出最佳的分型面，可以極大的簡(jiǎn)化鑄造工藝、節(jié)約勞動(dòng)成本，增強(qiáng)生產(chǎn)的效率，在提升鑄件質(zhì)量方面起到關(guān)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(cuò)型帶來(lái)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(gè)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(yīng)該選擇平面，分型面選擇平面可以極大地簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)特殊的情況下，為了方便工藝設(shè)計(jì)可以選擇曲面。 (4)應(yīng)盡量把鑄件加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，減

11、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。 根據(jù)法蘭盤(pán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定了以下兩種分型面分型方法。如圖3-1，圖3-2所示： 圖3-2 分型面確定方案一 圖3-3 分型面確定方案二 方案一：如圖3-2所示，分型面選在中心孔處，分型面沒(méi)有選在鑄件最大平面處，容易造成鑄件錯(cuò)模，而且鑄件上箱壁厚較薄，不利于金屬液充型。 方案二：如圖3-3所示，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）分型面位于同一個(gè)平面且在鑄件最大斷面處，造型時(shí)相比階梯面更加的簡(jiǎn)單方便；（2）在同一平面可以方便起模，保證鑄件質(zhì)量。 綜合上述二種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，可以確定分型面依據(jù)

12、上述方案二。 3.3 造型及造芯方法 因?yàn)榉ㄌm盤(pán)是一小型鑄鐵件，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，小批量生產(chǎn)，所以采用機(jī)器造型的方法。機(jī)器造型有以下優(yōu)點(diǎn)，鑄件的尺寸精度相對(duì)較高，其加工表面光潔，而且生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。 本次鑄件工藝設(shè)計(jì)采用樹(shù)脂砂型鑄造。型砂和芯砂均采用樹(shù)脂砂砂制作，砂芯制作采用熱芯盒法生產(chǎn)砂芯，以保證制作出的砂芯確保其精度符合標(biāo)準(zhǔn)。 樹(shù)脂砂混制工藝： 1、 原材料要求：原砂一般采用硅砂，粒度40/150；SiO2含量>90；含泥量<0.2~0.3；含水量<0.1~0.2；微粉量<0.5~1；耗酸值<5；灼減度<0.5；PH值6.5-7.5。 2、

13、混砂工藝：一般新砂占10%，再生砂占90%；樹(shù)脂加入量根據(jù)新砂和再生砂的質(zhì)量來(lái)確定，一般為砂重的0.6~1.5%，新砂可加到2.0%左右，加入硅烷可以減少樹(shù)脂用量；固化劑加入量一般為樹(shù)脂量的30~70%,用連續(xù)式混砂機(jī)先將砂子和固化劑混勻，然后加入樹(shù)脂混勻，混砂時(shí)間一般為12分鐘，混勻后立即出砂使用。 3、 加料順序：先將砂子，再加固化劑充分混均勻，再加入樹(shù)脂充分混均勻，再出砂。樹(shù)脂砂需要控制的性能主要是可使用時(shí)間和脫模時(shí)間。 4、 脫模時(shí)間的控制：一般為10~40分鐘，脫模過(guò)早會(huì)產(chǎn)生粘模甚至壞型、芯或塌箱；脫模過(guò)晚則脫模困難甚至?xí)p壞型、芯或模型。 5、 固化速度控制：一般為10~40

14、分鐘，固化速度過(guò)慢，適當(dāng)增加固化劑的加入量（一般不宜超過(guò)70%）或更換固化速度更快的固化劑；固化速度過(guò)快，適當(dāng)減少固化劑的加入量（一般不宜低于30%）或更換固化速度更慢的固化劑。 6、 車(chē)間環(huán)境條件控制：樹(shù)脂自硬砂的硬化速度和硬化后的強(qiáng)度受工作環(huán)境的影響較大，最適宜的環(huán)境條件是20~25℃，相對(duì)濕度為50~70%。 4 鑄造工藝參數(shù) 4.1 鑄件尺寸公差 鑄件尺寸公差是指鑄件各部分尺寸允許的極限偏差，法蘭盤(pán)是小批量生產(chǎn)砂型鑄造、機(jī)器造型，通過(guò)查表4-1表4-2，鑄件尺寸公差等級(jí)取CT12，鑄件尺寸公差數(shù)值為8mm。 表4-1 單件小批量生產(chǎn)鑄件尺寸公差等級(jí) 造型材料 公差等級(jí)CT

15、 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 干、濕型砂 13~15 13~15 13~15 自硬砂 11~13 11~13 12~14 表4-2 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級(jí)CT 大于 至 10 11 12 13 100 160 3.6 5.0 7 10 160 250 4.0 5.6 8 11 250 400 4.4 6.2 9 12 4.2 鑄件質(zhì)量公差 鑄件重量公差是以占鑄件公稱(chēng)質(zhì)量的百分率為單位的鑄件質(zhì)量變動(dòng)的允許值。 查表4-3表4-4得到法蘭盤(pán)的重量公差等級(jí)為MT12級(jí)，重量公差數(shù)值18%。 表

16、4-3 單件小批量生產(chǎn)鑄件重量公差等級(jí) 造型材料 公差等級(jí)MT 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 干、濕型砂 13~15 13~15 13~15 自硬砂 11~13 11~13 12~14 表4-4 鑄件重量公差數(shù)值 鑄件公稱(chēng)重量 重量公差等級(jí)MT 大于 至 10 11 12 13 1 4 16 18 20 24 4 10 14 16 18 20 10 40 12 14 16 18 4.3 機(jī)械加工余量 機(jī)械加工余量應(yīng)適用于整個(gè)毛坯鑄件，且該值應(yīng)根據(jù)最終機(jī)械加工成品后鑄件的最大輪廓尺寸和相應(yīng)的尺寸范圍選取。鑄件

17、的某一部位在鑄態(tài)下的最大尺寸應(yīng)不超過(guò)成品尺寸要求的加工余量及鑄造總公差之和，有斜度時(shí)斜度另外考慮。 球墨鑄鐵機(jī)器造型砂型澆鑄應(yīng)選公差等級(jí)為E～G級(jí)。側(cè)面選擇F級(jí)；處于澆注位置“頂部”的選用“低”的等級(jí)，本次設(shè)計(jì)對(duì)于頂面和鑄孔選擇G級(jí)； 表4-5 加工余量數(shù)值 最大尺寸 要求的機(jī)械加工余量等級(jí) —— D E F G H >40～63 —— 0.3 0.4 0.5 0.7 1 >63～100 —— 0.5 0.7 1 1.4 2 >100～160 —— 0.8 1.1 1.5 2.2 3 >160～250 —— 1 1.4

18、 2 2.8 4 >250～400 —— 1.3 1.4 2.5 3.5 5 根據(jù)上表確定確定各加工面的加工余量數(shù)值為： 頂面：加工余量等級(jí)G，加工余量數(shù)值3.5+8/2=7.5mm； 側(cè)面：加工余量等級(jí)F，加工余量數(shù)值1.5+8/2=5.5mm； 內(nèi)孔：加工余量等級(jí)G，加工余量數(shù)值1.4+8/4=3.4mm。 4.4 鑄造收縮率 為了保證鑄件尺寸精度，需要通過(guò)對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)分析來(lái)選擇適合鑄件的收縮率。金屬液在凝固之后的冷卻過(guò)程中的收縮介于“自由收縮”和“受阻收縮”，所以選擇QT450的收縮率為1.0%。 4.5 起模斜度 鑄件成型后，為了方便起模，在模樣、芯

19、盒的出模方向留有一定的出模斜度。本次設(shè)計(jì)型板采用木模樣，樹(shù)脂自硬砂造型，起模斜度。根據(jù)查表4-6，選擇起模斜度為1.8。 表4-6 自硬砂造型模樣外表面的起模斜度 測(cè)量面高度 起模斜度 金屬、塑料模樣 木模樣 >10~40 1.4 1.6 >40~100 1.6 1.8 >100~160 1.8 2.0 5 砂芯的設(shè)計(jì) 5.1 砂芯的形狀 在對(duì)砂芯設(shè)計(jì)時(shí)需要符合下面幾個(gè)原則： (1)盡量減少砂芯的數(shù)量； (2)復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計(jì)； (3)設(shè)計(jì)砂芯時(shí)要根據(jù)鑄件型腔選擇合適的形狀，鑄型時(shí)方便填砂、排氣、安置芯骨等措施。 (4)砂芯的分盒面應(yīng)盡

20、量與砂型的分型面一致； (5)便于下芯和合型； (6)多個(gè)砂芯相連需要有良好的固定。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)的零件—法蘭盤(pán)，采用樹(shù)脂自硬砂制芯，涉及不到砂芯的烘干。砂芯可以幫助鑄件成型、確保鑄件精度的關(guān)鍵因素。分析鑄件的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵撹T件為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，需要做一個(gè)砂芯，其形狀如圖5-1所示。 圖5.1 砂芯圖 5.2 芯頭的設(shè)計(jì) 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)法蘭盤(pán)的型腔結(jié)構(gòu)，設(shè)置一個(gè)垂直芯頭。 圖5.2 垂直芯頭示意圖 垂直芯頭：根據(jù)查表5-1，因?yàn)長(zhǎng)=90mm，D=84mm，取間隙S=0.5，H=30mm。 表5-1 垂直型芯頭的高度和芯頭與芯

21、座的配合間隙 L 砂型類(lèi)別 D或 >40~63 >63~100 >100~160 S H S H S H <100 濕砂型 0.3 25 ~ 30 0.3 25 ~ 30 0.5 25 ~ 30 干砂型 0.5 0.5 1 自硬砂型 0.5 0.5 1 垂直芯頭斜度：根據(jù)查表5-2，取上部芯頭斜度14mm，下部芯頭斜度11mm。 表5-2 垂直型芯頭的斜度 型芯頭位置 型芯頭高度 <40 >40~63 >63~100 >100~ 型芯頭斜度 上部芯頭 7 11 14 13 下部芯頭 5 8

22、11 17 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是砂型中引導(dǎo)金屬液進(jìn)入型腔的通道。合理的澆注系統(tǒng)是成功的澆注工藝的前提。澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，又可以分為頂注式澆注系統(tǒng)、 底注式澆注系統(tǒng)、中間注入式澆注系統(tǒng)和階梯式澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的引入位置影響到澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的確定，同時(shí)對(duì)液態(tài)金屬充型方式、鑄型溫度分布鑄件質(zhì)量影響很大。合理的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)條件，選擇澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、確定引入位置、計(jì)算斷面尺寸等。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則： （1） 引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)地充滿(mǎn)型腔，避免由于湍流過(guò)度強(qiáng)烈而造成夾卷空氣、產(chǎn)生金屬氧化物夾雜和沖刷分流塞。 （2）

23、充型過(guò)程中流動(dòng)的方向和速度可以控制，保證對(duì)鋼軌截面的沖刷均勻、砂型輪廓清晰、完整。 （3） 在合適的時(shí)間內(nèi)充滿(mǎn)型腔，避免形成夾砂、冷隔、皺皮等缺陷。 （4） 調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強(qiáng)化鑄件補(bǔ)縮、防止鑄件變形、裂紋等缺陷。 （5） 具有擋渣、溢渣能力，凈化金屬液。 （6） 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠，減少金屬液消耗。 6.1 澆注系統(tǒng)的選擇 澆注系統(tǒng)有不同的分類(lèi)方式：按阻元截面積分類(lèi)，可分為封閉式澆注系統(tǒng)、開(kāi)放式澆注系統(tǒng)、半封閉半開(kāi)放式澆注系統(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。法蘭盤(pán)采用頂注式澆注。由于法蘭盤(pán)是球墨鑄鐵件，鐵液經(jīng)球

24、化、孕育處理后，溫度下降很多，實(shí)際流動(dòng)性比灰鐵低，要求澆注迅速，所以球墨鑄鐵件的澆注系統(tǒng)截面積往往比灰鐵的大30%~100%。球墨鑄鐵易氧化，容易產(chǎn)生夾渣和皮下氣孔等缺陷，所以澆注系統(tǒng)應(yīng)保證鐵液充型平穩(wěn)通暢又具有撇渣能力。球墨鑄鐵液態(tài)收縮大，且具有糊狀凝固的特性，在鑄件上形成縮孔的傾向性大，故多按照定向凝固的原則設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。當(dāng)內(nèi)澆道通過(guò)冒口澆入時(shí)，可用封閉式澆注系統(tǒng)，既有利于擋渣，充型較快也平穩(wěn)。 綜合上面幾點(diǎn)的分析可以確定法蘭盤(pán)應(yīng)該采用封閉式—頂注式澆注系統(tǒng)。 6.2 各交道口截面積計(jì)算 鑄件重量：10.27kg，每箱四件，總重量為41.1kg。依據(jù)表6.1，鑄鐵件工藝出品率參照成

25、批量生產(chǎn)，工藝出品率取70%，確定澆注過(guò)程中的總體金屬液重量，則澆注時(shí)所需金屬液總質(zhì)量為41.1/80%=58.7kg。 表6.1 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) <100 75~80 70~80 65~75 100~1000 80~85 80~85 75~80 >1000 — 85~90 80~90 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)公式計(jì)算 （6-1） 式中：t— 澆注時(shí)間（s）； GL— 型內(nèi)

26、金屬液總重量，包含澆冒口系統(tǒng)重量（Kg）； S—系數(shù)，取決于逐漸壁厚，可由表6.2系數(shù)S和鑄件壁厚d的關(guān)系查出。 表6.2 系數(shù)S和鑄件壁厚d關(guān)系 鑄件壁厚d mm 2.5~3.5 >3.5~8 >8.0~15 系數(shù)S 1.63 1.85 2.2 法蘭盤(pán)鑄件壁厚適當(dāng)取大值計(jì)算。澆注時(shí)間： 鑄件高90mm，鑄件上砂箱高150mm，初步澆口杯高度尺寸，暫定澆口杯高度為54mm，減少上砂箱用砂量，設(shè)計(jì)為外置澆口杯，置于上砂箱之上。 本次設(shè)計(jì)采用頂部澆注形式，則計(jì)算靜壓頭高度按公式計(jì)算： HP=H0

27、 （6-2） 式中：H0 — 阻流截面以上的金屬壓力頭； C — 鑄件（型腔）總高度； P — 阻流以上的型腔高度。 HP=H0=150mm 采用封閉式澆注系統(tǒng)根據(jù)《鑄造手冊(cè)》選取則依據(jù)截面比的關(guān)系A(chǔ)內(nèi)：A橫：A直=1:1.2:1.5。內(nèi)澆道采用截面比設(shè)計(jì)法，則內(nèi)澆道計(jì)算公式(6-3)為 （6-3） 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： （6-4） （6-5） 本次設(shè)計(jì)選取內(nèi)澆口面積為4.0

28、cm2為本次設(shè)計(jì)的內(nèi)澆口總斷面面積，一箱4件，每件設(shè)計(jì)1個(gè)內(nèi)澆口，設(shè)計(jì)為4個(gè)內(nèi)澆口，則每個(gè)內(nèi)澆口面積為1.0cm2，則內(nèi)澆道總斷面面積為4.0cm2。橫澆道截面積4.8cm2，直澆道截面積6.3cm2。 6.3 各交道口大小 6.3.1 直澆道大小 本次設(shè)計(jì)選取圓錐形直澆道，因?yàn)閳A錐形直澆道模制造容易、造型方便，所以適用于中、小型鑄件。 表6-1 常用球墨鑄鐵個(gè)組元截面積 編號(hào) 內(nèi)澆道 編號(hào) 橫澆道 編號(hào) 直澆道 a b c F內(nèi) a b c F內(nèi) D F內(nèi) 1 18 16 6 1.0 1 18 12 20 3.0

29、1 20 3.1 2 23 21 7 1.5 2 19 14 22 3.6 2 23 4.2 3 25 23 8 1.92 3 23 15 25 4.8 3 27 5.7 4 28 26 9 2.4 4 24 18 26 5.4 4 29 6.3 5 30 28 10 2.9 5 30 22 32 8.4 5 35 9.8 6 38 35 11 3.8 6 34 23 40 11.4 6 41 13.3 查表（6-1），D=29mm如圖6.2所示。

30、 圖6.1 直澆道截面 6.3.2 橫澆道大小 根據(jù)《鑄造手冊(cè)》表（6-1），a=23mm，b=15mm，h=25mm。如圖6.2所示。 圖6.2 橫澆道截面 6.3.3 內(nèi)澆道大小 根據(jù)《鑄造手冊(cè)》表（6-1），a=18mm，b=16mm，h=6mm。如圖6.3所示。 圖6.3 內(nèi)澆道截面 6.3.4 冒口設(shè)計(jì) 球墨鑄鐵生產(chǎn)中以暗冒口應(yīng)用最廣，而且一般設(shè)計(jì)成澆道通過(guò)冒口進(jìn)入鑄件的澆冒口系統(tǒng)。 通過(guò)熱圓節(jié)法計(jì)算冒口直徑，通過(guò)測(cè)量得到熱節(jié)處直徑為30mm， 圖6.4 鑄件熱節(jié) 代入下列公式得： 根據(jù)鑄件模數(shù)計(jì)算公式：

31、 （公式6-6） 式中：M表示鑄件模數(shù)； V表示鑄件體積； A表示鑄件散熱面積。 通過(guò)三維軟件可以得出，鑄件體積1427.07cm3，鑄件散熱面積1504.58cm2。將數(shù)據(jù)代入式中得到鑄件模數(shù)為0.95cm。 根據(jù)公式 （公式6-7） 計(jì)算冒口直徑，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得Dm=6.87cm。與熱圓節(jié)法所得冒口直徑接近，故冒口設(shè)計(jì)合理。 由以上所述，故得到該零件所采用的是封閉式-頂注式澆注系統(tǒng)，由于零件中小型鑄件且屬于小批生產(chǎn)，所以采用一箱4件。 7 工藝裝備 7.1 模樣及模

32、板 模樣的材質(zhì)有多種。木模樣適用于單件、小批量或成批生產(chǎn)的模樣，特點(diǎn)是重量輕、易加工，但強(qiáng)度低、尺寸精度低；鑄鐵模樣適用于大中型且大量生產(chǎn)的模樣，其特點(diǎn)是加工后強(qiáng)度及硬度高、耐用且價(jià)廉；塑料模樣適用于成批及大量 生產(chǎn)鑄件，特別適合于形狀復(fù)雜難以加工的模樣，特點(diǎn)是重量輕、制造工藝簡(jiǎn)單，但較脆且不能受熱。本鑄件屬于用機(jī)器造型的方法進(jìn)行小件大批量生產(chǎn)，所以本鑄件選擇木模制作模樣，上、下模板如圖7-1，圖7-2所示： 圖7-1 上模板 圖7-2 下模板 7.2 芯盒 制作砂芯過(guò)程中必須用到芯盒，芯盒設(shè)計(jì)的合理與否對(duì)砂芯的質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，也會(huì)直接影響到鑄件的質(zhì)量。 在對(duì)芯盒的設(shè)計(jì)制

33、作過(guò)程中必須符合下面幾點(diǎn)要求： （1）在設(shè)計(jì)芯盒結(jié)構(gòu)時(shí)需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進(jìn)行相配； （2）制作出的芯盒必須具有一定的強(qiáng)度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點(diǎn)，從而保證設(shè)計(jì)出的芯盒具有一定的使用壽命； （3）芯盒的類(lèi)型選擇和尺寸要求要根據(jù)設(shè)計(jì)的砂芯形狀和尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)； （4）在確保砂芯設(shè)計(jì)合理的情況下，可以通過(guò)減小芯盒尺寸等因素來(lái)降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動(dòng)強(qiáng)度； （5）設(shè)計(jì)的芯盒需要方便操作，在其制作過(guò)程盡量可以簡(jiǎn)單，降低生產(chǎn)成本； 綜合封閉開(kāi)關(guān)所使用地造型方法，因?yàn)殍T件使用樹(shù)脂砂造芯，所以選用自硬芯盒法手工制芯。其優(yōu)點(diǎn)可以制作方便，降低制作成本。 其結(jié)構(gòu)如圖7-3所示： 圖7

34、-3 芯盒圖 7.3 砂箱 本鑄件采用的是一箱4件。模樣的最小吃砂量為最小砂量，考慮到澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，砂箱的尺寸選擇為660mm×660mm×160mm。在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，僅設(shè)計(jì)了一條直澆道，分別流向兩邊橫澆道，再通過(guò)冒口連接兩個(gè)內(nèi)澆道流向鑄件。具體如圖7-4所示。 圖7-4 合箱圖 8 結(jié) 論 本次對(duì)法蘭盤(pán)的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)查閱書(shū)籍仔細(xì)研究所做課題的設(shè)計(jì)過(guò)程和注意事項(xiàng)。通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)我對(duì)自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應(yīng)用方面也有了很大提升，在繪制法蘭盤(pán)零件圖時(shí)遇到復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在向老師請(qǐng)教后，成功解決了問(wèn)題。我選用砂型鑄造是因?yàn)榇髓T件璧薄且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還是中

35、型零件單件成產(chǎn)。分型面的選擇非常合適，選在零件的對(duì)稱(chēng)線(xiàn)上，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用頂注封閉式澆注系統(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(diǎn)。把直澆道放置于靠近砂箱內(nèi)壁處，便于澆注。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)合理，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)良和有可行性，可以在實(shí)際生活中使用。 致 謝 感謝賈老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的指導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中所給予幫助的同學(xué)，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)對(duì)鑄造工藝設(shè)計(jì)有了更近一步的了解和學(xué)習(xí)，能夠?qū)σ恍┰O(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題自行獨(dú)立找出原因并加以解決。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李魁盛. 鑄造工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)

36、出版社, 1981. [2] 葉榮茂. 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, 1995. [3] 李新亞. 鑄造手冊(cè)——鑄造工藝[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2011. [4] 石德全. 造型材料[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社. 2009, 9: 184-222. [5] 陸文華, 李隆盛, 黃良余. 鑄造合金及熔煉[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2012, 8: 262-278. [6] 李榮德, 米國(guó)發(fā)等. 鑄造工藝學(xué)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2013. [7] 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. [8] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì). 鑄造手冊(cè): 第5卷鑄造工藝[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1994. [9] 吳光鋒. 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999. [10] 王建國(guó), 安娜. 機(jī)械制圖[M]. 內(nèi)蒙古: 內(nèi)蒙古大學(xué)出版社, 2011, 1: 3-7. 附錄 第 1 頁(yè)