鑄造工藝課程設(shè)計(jì)

1、目 錄緒 論11.鑄造工藝方案的確定21.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析21.1.1零件基本信息及技術(shù)要求21.1.2零件結(jié)構(gòu)組成分析21.1.3零件所用材質(zhì)性能分析21.1.4零件結(jié)構(gòu)工藝總結(jié)31.2造型方法與鑄型種類的選擇31.2.1造型方法31.2.2鑄型種類31.3砂芯種類與制芯方法的選擇41.3.1砂芯種類的選擇41.3.2制芯方法的選擇51.4分型面和澆注位置確定51.4.1分型面的確定51.4.2澆注位置的確定62.鑄造工藝參數(shù)的確定62.1尺寸公差和加工余量公差的確定62.1.1尺寸公差的確定62.1.2加工余量公差的確定72.2機(jī)械加工余量和鑄件基本尺寸的確定72.2.1機(jī)械加工余量的

2、確定72.2.2鑄件基本尺寸的確定82.3收縮率和起模斜度的確定82.3.1收縮率的確定82.3.2起模斜度的確定92.4其它工藝參數(shù)的確定103.砂芯設(shè)計(jì)103.1砂芯的基本知識(shí)103.2芯頭設(shè)計(jì)103.3型芯尺寸的確定114.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)124.1澆注系統(tǒng)的作用124.2澆注系統(tǒng)類型的選擇124.3澆注時(shí)間的確定124.4阻流元（內(nèi)澆道）截面的計(jì)算124.5各澆道截面比例關(guān)系，截面形狀及尺寸的確定134.6澆注系統(tǒng)圖135.冒口冷鐵設(shè)計(jì)145.1冒口的設(shè)計(jì)145.2冷鐵的設(shè)計(jì)146.鑄造工藝設(shè)備設(shè)計(jì)146.1工藝裝備的基礎(chǔ)知識(shí)146.2工藝裝備的選用156.2.1模樣的選用156.2.2模

3、板的選用156.2.3芯盒的選用166.2.4砂箱的選用167.鑄型的裝配177.1鑄型的裝配177.2鑄型的緊固178. 結(jié)論189. 附錄1.鑄造工藝圖18參考文獻(xiàn)19緒 論鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛時(shí)期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。鑄造是指熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬液澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。鑄造所生產(chǎn)的產(chǎn)品稱為鑄件。大多數(shù)鑄件只能作為毛坯，經(jīng)過機(jī)械加工后才能成為各種機(jī)器零件。當(dāng)有的鑄件達(dá)到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求時(shí)，才可作為成品或零件直接

4、使用。常用被鑄金屬有：銅、鐵、鋁、錫、鉛等，普通鑄型的材料是原砂、黏土、水玻璃、樹脂及其他輔助材料。特種鑄造的鑄型包括：熔模鑄造、消失模鑄造、金屬型鑄造、陶瓷型鑄造等。（原砂包括：石英砂、鎂砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、鎂橄欖石砂、蘭晶石砂、石墨砂、鐵砂等）我國古代鑄造技術(shù)居世界先進(jìn)行列。由于過長的封建社會(huì)影響了科學(xué)技術(shù)的發(fā)簪，阻滯了鑄造技術(shù)前進(jìn)的步伐。新中國成立以來的50多年中，自20世紀(jì)50年代初至今，幾乎從零開始，逐步發(fā)展到現(xiàn)在這樣的規(guī)模，成績是巨大的?，F(xiàn)在鑄造在我國是一個(gè)很大的行業(yè)，產(chǎn)量居世界第二位，年產(chǎn)量達(dá)1000萬1200萬噸，廠點(diǎn)多大2萬多個(gè)，職工100130萬人，其中工程技術(shù)人員約占3.

5、5%，已經(jīng)成為了國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一。20世紀(jì)40年代，H.Morrogh和W.J.Williams研制成功球墨鑄鐵，使鑄鐵進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，這引起人們極大的重視，球墨鑄鐵從此得到迅速發(fā)展與推廣。球墨鑄鐵是在澆注前向一定成分的鐵液中加入純鎂、稀土或稀土鎂合金等球化劑進(jìn)行球化處理及孕育處理后獲得大部分或全部為球狀石墨的鑄鐵。球墨鑄鐵是一種廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門的重要結(jié)構(gòu)材料，它的出現(xiàn)使鑄鐵材料的性能發(fā)生了質(zhì)的飛躍，因此在國內(nèi)外發(fā)展都很快，許多方面已取代了鍛鋼、鑄鋼及可鍛鑄鐵的應(yīng)用，成為產(chǎn)量僅次于灰鑄鐵的鑄造合金材料。以往球鐵均需通過各種不同的熱處理手段方能達(dá)到相應(yīng)的牌號(hào)要求，從而耗費(fèi)能源、污

6、染環(huán)境、增加成本、延長生產(chǎn)周期、加重工人勞動(dòng)強(qiáng)度，因此生產(chǎn)鑄態(tài)球鐵便成為近年來國內(nèi)外球鐵生產(chǎn)方面的一個(gè)重要發(fā)展方向。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國用于灰鑄鐵件熱時(shí)效的能耗每噸鑄件為40100kg標(biāo)準(zhǔn)煤，而用于球墨鑄鐵件退火、正火的能耗每噸鑄件為100180kg標(biāo)準(zhǔn)煤。我國球墨鑄鐵件中高韌性鐵素體球鐵和高強(qiáng)度珠光體球鐵占有很大的比重，通常是采用退火、正火處理。采用鑄態(tài)球墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)省去了退火、正火處理工序，節(jié)約能源，避免了因高溫處理而帶來的鑄件變形、氧化等缺陷。所以，推廣應(yīng)用鑄態(tài)球墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)于鑄造行業(yè)的節(jié)能降耗減少排放，以及提高經(jīng)濟(jì)效益都具有非常重要的意義。1. 鑄造工藝方案的確定1.1零件結(jié)構(gòu)工藝

7、性分析1.1.1零件基本信息及技術(shù)要求零件名稱：支座（如圖1-1）零件材料：QT500-7球墨鑄鐵件生產(chǎn)類型：大批量生產(chǎn)技術(shù)要求：1、鑄件重量5.6Kg，重量偏差小于0.1kg2、不允許有超標(biāo)的外觀和內(nèi)部缺陷3、未注拔模斜度為2°4、未注圓角半徑為3mm5、硬度230270HB 圖1-1 零件圖1.1.2零件結(jié)構(gòu)組成分析使用UG作出如圖1-2三維模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)組成分析。零件支架由外徑90mm內(nèi)徑50mm的空心圓柱和120mmX200mm的方形底座構(gòu)成，總高120mm，零件壁厚不均勻，其中底座壁厚30mm，空心圓柱壁厚20mm。支座底部需螺栓固定，留有兩個(gè)螺栓孔，尺寸為12mm，可在鑄件

8、完成后切削加工。零件結(jié)構(gòu)對(duì)稱，沒有突出部件影響起模，適合使用兩箱造型。鑄件整體有一定的表面精度要求。 圖1-2 零件三維圖1.1.3零件所用材質(zhì)性能分析支架在鑄造過程中采用QT500-7球墨鑄鐵為材料，大批量生產(chǎn)。球墨鑄鐵是在澆注前向一定成分的鐵液中加入純鎂、稀土或稀土鎂合金等球化劑進(jìn)行球化處理及孕育處理后獲得大部分或全部為球狀石墨的鑄鐵。理論上在化學(xué)成分和澆注溫度相同時(shí)，球墨鑄鐵的流動(dòng)性較灰鑄鐵好，收縮性兩者相當(dāng)。由于球墨鑄鐵的彈性模量較灰鑄鐵大（160180GPa），加之其熱導(dǎo)率又較灰鑄鐵低，因此，無論是收縮應(yīng)力還是溫差應(yīng)力均較灰鑄鐵大。這樣，球墨鑄鐵件的變形及開裂傾向均高于灰鑄鐵，故應(yīng)在

9、鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上和鑄件工藝上采取相應(yīng)的防止措施。球墨鑄鐵在生產(chǎn)中，除會(huì)產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生：縮孔及縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮及球化衰退等缺陷。1.1.4零件結(jié)構(gòu)工藝總結(jié)結(jié)合零件基本信息、結(jié)構(gòu)組成、所用材質(zhì)性能及技術(shù)要求，總結(jié)歸納出鑄件可能出現(xiàn)的缺陷及問題有：1、因零件壁厚不均勻，在壁厚、拐角處可能出現(xiàn)縮孔。 2、因零件拐角處壁厚，導(dǎo)致冷卻速度不均勻，可能產(chǎn)生熱結(jié)。 3、因澆注材料球墨鑄鐵的變形及開裂傾向大，可能導(dǎo)致工件出現(xiàn)裂紋。 4、澆注材料球墨鑄鐵還會(huì)還會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生：縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮及球化衰退等缺陷。 5、未能選擇最合適的造型方法，合箱出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致鑄件尺寸，內(nèi)腔

10、出現(xiàn)錯(cuò)位，飛邊等。1.2造型方法與鑄型種類的選擇1.2.1造型方法零件支架結(jié)構(gòu)對(duì)稱簡單，沒有突出部件影響起模，適合使用兩箱造型，整體尺寸大小歸屬于小型鑄件。因生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故建議使用機(jī)器造型?？紤]到鑄件整體有一定的表面精度要求，鑄件為小型鑄件，型砂緊實(shí)方法適合使用震壓緊實(shí)。震壓緊實(shí)的主要特點(diǎn)為：經(jīng)多次震擊后再加壓緊實(shí)砂型；生產(chǎn)率較高，能量消耗少，機(jī)器磨損少，砂型緊實(shí)度均勻?？紤]到鑄件為整體尺寸小于400mm X 500mm的小型鑄件，選擇使用Z145型震壓式造型機(jī)。Z145型震壓式造型機(jī)是以震擊為主、壓實(shí)為輔的小型造型機(jī)，廣泛用于小型機(jī)械鑄造車間。Z145型震壓式造型機(jī)采用頂桿式起模，

11、頂桿頂著砂箱四個(gè)角而起模。1.2.2鑄型種類根據(jù)零件的基本信息及技術(shù)要求，查閱資料了解砂型分類及特點(diǎn)應(yīng)用可知，濕型砂更適合支架零件的生產(chǎn)。濕型的主要特點(diǎn)是：以膨潤土或黏土為黏結(jié)劑，砂型不烘干，成本低，勞動(dòng)條件好，機(jī)械化造型應(yīng)用多。采用活化膨潤土砂高壓造型，可得到強(qiáng)度高，透氣性較好的砂型。濕型砂的性能是靠合理的配方和制備工藝來達(dá)到的，下表1-1為資料中顯示的工廠中鑄鐵件濕型砂配方和性能實(shí)例。表1-1 型砂配比我們選用表中序號(hào)15的配比方法來生產(chǎn)支架零件的鑄件。濕型砂制備工藝：濕型砂的混制設(shè)備多為碾輪式或擺輪是混砂機(jī)，混砂效果比較穩(wěn)定。用碾輪式和擺輪式混砂機(jī)制備工藝是：舊砂、新砂、膨潤土、煤粉等固

12、體材料先加入混砂機(jī)干混砂機(jī)干混均勻，再加入水（最好是淋入或經(jīng)霧化后加入）和其他液體后濕混，待充分混勻即出砂。常常是經(jīng)過調(diào)勻和松砂處理后用于造型制芯。一般干混35min、濕混47min。1.3砂芯種類與制芯方法的選擇1.3.1砂芯種類的選擇因鑄件結(jié)構(gòu)簡單，屬于小型鑄件，型芯所受壓力不是很大，故采用干型芯砂。砂芯烘干的目的主要是除去水分，降低型芯的發(fā)氣量，提高強(qiáng)度及透氣性。鑄件所選用的配比如表1-2：表1-2 芯砂配比我們選用表1-2中序號(hào)4作為支架零件型芯的生產(chǎn)所用配比。1.3.2制芯方法的選擇造芯設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式與芯砂的粘結(jié)劑及造芯工藝密切相關(guān)，結(jié)合我們制芯所使用的干型膨潤土砂和鑄件的基本結(jié)構(gòu)、

13、生產(chǎn)類型，我們選擇熱芯盒射芯機(jī)。熱芯盒射芯機(jī)主要由供砂裝置、射砂機(jī)構(gòu)工作臺(tái)及加緊機(jī)構(gòu)、立柱機(jī)座、加熱板及控制系統(tǒng)，依次完成加砂、芯盒夾緊、射砂、加熱硬化、取芯等工序。1.4分型面和澆注位置確定1.4.1分型面的確定 結(jié)合支架零件基本信息和結(jié)構(gòu)組成，得出以下三種分型方案如圖1-3：分型方案1以零件底座底面為分型面，使零件整體位于下砂箱內(nèi)。分型方案2以零件的縱向中心軸為分型面，使零件的左右分型模分別位于上下砂箱內(nèi)。分型方案3以零件的橫向中心軸為分型面，使零件的前后分型模分別位于上下砂箱內(nèi)。分型方案分析： 圖1-3分型方案方案1、分型方案以零件底座底面為分型面，使零件整體位于下砂箱內(nèi)。此種方案使整個(gè)

14、零件處于一個(gè)砂箱內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是：合箱不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)型錯(cuò)位，鑄件飛邊缺陷減少；因?yàn)殍T件整體處于下砂箱中，澆注時(shí)更容易充滿型腔。缺點(diǎn)是：零件中心有一空腔，需要安放型芯鑄出，這種分型方案不利于型芯的定型定位；這種分型方案相對(duì)其它方案不利于起模。方案2、以零件的縱向中心軸為分型面，使零件的左右分型模分別位于上下砂箱內(nèi)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：相對(duì)方案1更利于型芯的定型定位，起模。缺點(diǎn)是：合箱時(shí)容易產(chǎn)生錯(cuò)型錯(cuò)位，澆注時(shí)上砂箱中底座充型容易產(chǎn)生縮孔縮松缺陷。方案3、以零件的橫向中心軸為分型面，使零件的前后分型模分別位于上下砂箱內(nèi)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：和方案2型芯的定型定位方法相同，起模比方案1更容易。缺點(diǎn)是：合箱時(shí)比方案

15、2更容易產(chǎn)生錯(cuò)型錯(cuò)位，鑄型錯(cuò)型錯(cuò)位面積比方案2更大，澆注時(shí)上砂箱中底座充型容易產(chǎn)生縮孔縮松缺陷。分型面的最終確定： 考慮到零件的空腔是重要部位，粗糙度要求高，對(duì)以上三種分型方案進(jìn)行分析對(duì)比可知，方案1最佳，與方案2、方案3相比更容易定位合箱，不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)型錯(cuò)位，鑄型更容易充型。方案1也更加利于冒口、澆道的設(shè)計(jì)安放。考慮到方案1不利于起模，不利于型芯的安放，可以適當(dāng)增加起模斜度，設(shè)計(jì)合適的型芯來解決這些問題。1.4.2澆注位置的確定澆注位置的確定應(yīng)該考慮以下原則：1、澆注位置不應(yīng)開設(shè)在鑄件的重要部位，以免造成澆注位置附近的鑄型局部過熱。2、澆注位置應(yīng)開設(shè)在鑄件易打磨的地方。3、澆注位置盡量開設(shè)在分

16、型面上，以方便造型。4、澆注位置不應(yīng)開設(shè)在型壁及砂芯或 型腔中的薄弱部位。 圖1-4 澆注位置根據(jù)以上原則對(duì)鑄件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，得出如圖1-4所示的兩個(gè)澆注位置。因鑄件為空心圓柱和方形底座構(gòu)成的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，鑄件的重要部位為圓柱空腔內(nèi)部，所以將澆注位置對(duì)稱設(shè)置在方形底座兩側(cè)，為了充型均勻，選擇在底座長端兩側(cè)。2. 鑄造工藝參數(shù)的確定2.1尺寸公差和加工余量公差的確定2.1.1尺寸公差的確定鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個(gè)允許極限尺寸之差。在這兩個(gè)允許極限尺寸之內(nèi)，鑄件可滿足機(jī)械加工、裝配和使用。影響鑄件尺寸精度的主要因素有：鑄造合金，鑄件的結(jié)構(gòu)，鑄造方法，鑄造工藝設(shè)計(jì)水平，操作水平，造型、制芯設(shè)備

17、及工裝的精度，造型、制芯材料的性能，鑄件的精整和表面質(zhì)量，生產(chǎn)技術(shù)管理和質(zhì)量控制手段等等。按照GB/T64141999鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量的規(guī)定，鑄件尺寸公差等級(jí)分為16級(jí)，表示為CT1CT16。不同生產(chǎn)方式和生產(chǎn)規(guī)模的鑄件尺寸公差等級(jí)不同，根據(jù)支架零件鑄件所用材料和生產(chǎn)類型查表得出大批量機(jī)器造型生產(chǎn)球墨鑄鐵件的尺寸公差等級(jí)為812CT。根據(jù)支架零件鑄件尺寸大小查鑄件尺寸公差數(shù)值表得出如表2-1：表2-1 鑄件尺寸公差鑄件基本尺寸單位（mm）公差等級(jí)CT89101112>1001601.82.53.65.07>1602502.02.84.05.68結(jié)合支架零件鑄件的結(jié)構(gòu)、所用

18、材料，技術(shù)要求等確定鑄件的尺寸公差等級(jí)為10CT，4.0mm。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)及應(yīng)用我們對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，最終確定鑄件的尺寸公差為6mm?？紤]到鑄件空腔為重要部位，其尺寸公差設(shè)為8mm。2.1.2加工余量公差的確定機(jī)械加工余量值有精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共10個(gè)等級(jí)。查閱GB/T64141999鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量的規(guī)定，根據(jù)各種鑄造方法和鑄造合金鑄件的RMA等級(jí)得出如表2-2：表2-2 機(jī)械加工余量等級(jí)方法要求的機(jī)械加工余量等級(jí)鑄件材料鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金砂型鑄造手工造型GKFHFHFHFH砂型鑄造機(jī)器造型EHEGEGEGEG金屬型DFDFDFDF壓力鑄

19、造BD熔模鑄造EEEE結(jié)合支架零件鑄件的結(jié)構(gòu)、所用材料，技術(shù)要求等最終確定鑄件的加工余量公差等級(jí)為EG。2.2機(jī)械加工余量和鑄件基本尺寸的確定2.2.1機(jī)械加工余量的確定GB/T64141999鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量中規(guī)定，機(jī)械加工余量值應(yīng)根據(jù)最終機(jī)械加工后成品零件的最大輪廓尺寸和相應(yīng)的尺寸范圍選取。鑄件的某一部位在鑄態(tài)下的最大尺寸應(yīng)不超過成品尺寸與要求的加工余量及鑄造總公差之和。當(dāng)有斜度時(shí)，斜度值應(yīng)另外考慮。由2.2.1確定出加工余量公差等級(jí)為EG，查閱鑄件加工余量表繪出如表2-3：表2-3 機(jī)械加工余量值最大尺寸單位（mm）要求的機(jī)械加工余量等級(jí)EFG>1001601.11.52

20、.2>1602501.422.8結(jié)合支架零件鑄件的結(jié)構(gòu)、所用材料，技術(shù)要求等最終確定鑄件的加工余量為2mm。2.2.2鑄件基本尺寸的確定結(jié)合支架零件鑄件的結(jié)構(gòu)、所用材料，技術(shù)要求和上節(jié)求出的鑄件的尺寸，加工余量，收縮率得出鑄件的基本尺寸如圖2-1所示。2.3收縮率和起模斜度的確定2.3.1收縮率的確定鑄造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示：=L-LLX100%式中鑄造收縮率（%） L模樣長度（mm） L鑄件長度（mm）查閱資料可知常用球墨鑄鐵鑄造合金線收縮率如表2-4：表2-4 鑄造收縮率球墨鑄鐵收縮率受阻收縮自有收縮珠光體球墨鑄鐵0.81.21.01.

21、3鐵素體球墨鑄鐵0.61.20.81.2 因?yàn)殍T件在冷卻過程中各部分尺寸都要縮小，所以必須將模樣及芯盒的工作面尺寸根據(jù)鑄件收縮來加大，加大的尺寸稱為縮尺。結(jié)合鑄件的整體尺寸大小，算出支座零件鑄件的縮尺為1mm。 2.3.2起模斜度的確定當(dāng)零件圖樣沒有適合起模的結(jié)構(gòu)斜度，在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，給出模樣的起模斜度，以保證起模操作。模樣的起模斜度，應(yīng)不致使鑄件超出尺寸公差。起模斜度的取值查閱資料得出如表2-5：表2-5 起模斜度根據(jù)鑄件的基本信息及要求，我們選用木模樣、濕砂造型。鑄件的基本尺寸為200mmX120mm，查表得，起模斜度為0°30，1.4mm。最終確定鑄件基本尺寸如下圖2-2：圖

22、2-1 鑄件基本尺寸 圖2-2 鑄件起模斜度2.4其它工藝參數(shù)的確定結(jié)合零件基本信息可知，支座底部需螺栓固定，留有兩個(gè)螺栓孔，尺寸為12mm，查閱資料可知得出如表2-6：表2-6 鑄件最小加工孔徑由表可知，兩個(gè)螺栓孔可在鑄件完成后切削加工。零件技術(shù)要求中表示，未標(biāo)注圓角半徑為3mm，可將模樣未標(biāo)注半徑設(shè)為2mm。3. 砂芯設(shè)計(jì)3.1砂芯的基本知識(shí)砂芯是鑄型的重要部分，型芯的作用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞、阻礙起模部分的外形以及鑄型中有特殊要求的部分。型芯應(yīng)滿足以下要求：型芯的形狀、尺寸以及在鑄型中的位置應(yīng)符合鑄件要求；具有足夠的強(qiáng)度和剛度；在鑄件形成過程中型芯所產(chǎn)生的氣體能及時(shí)排出型外；鑄件收縮時(shí)

23、阻力?。辉煨?、烘干、組合裝配和鑄件清理等工序操作簡便；芯盒的結(jié)構(gòu)簡單。型芯的設(shè)計(jì)主要包括：芯頭設(shè)計(jì)、芯骨設(shè)計(jì)、砂芯排氣設(shè)計(jì)等。3.2芯頭設(shè)計(jì)砂芯主要靠芯頭固定在砂型上，對(duì)于垂直砂芯，為了保證其軸線垂直、牢固地固定在砂型上，必須有足夠的芯頭尺寸。芯頭與芯頭座之間應(yīng)有適宜的間隙，以使砂型與砂芯的裝配，但又能確保鑄件的尺寸精確。查閱資料可知垂直芯頭的高度和芯頭與芯座的間隙，如表3-1，可根據(jù)垂直芯頭頂面與芯座的間隙，垂直芯頭高度和芯頭與芯座的間隙設(shè)計(jì)。 圖3-1 標(biāo)準(zhǔn)型芯若砂芯高度與直徑之比大于2.5時(shí)，則應(yīng)將下部垂直芯頭加大，使：D=(1.52.0)D，D0.8D,見如圖3-1表3-13.3型芯尺

24、寸的確定根據(jù)零件尺寸，結(jié)合上表，可知：芯頭高35mm，上芯頭斜度10°下芯頭斜度7°芯頭左右間隙為0.3mm，芯頭上間隙為0.5mm。型芯如圖3-2所示： 圖3-2 型芯4. 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1澆注系統(tǒng)的作用澆注系統(tǒng)是承接并引導(dǎo)液態(tài)金屬液流入型腔的一系列通道。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)工藝設(shè)計(jì)的重要組成部分。鑄鐵件澆注系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)由澆口盆、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道四個(gè)基本組元組成。4.2澆注系統(tǒng)類型的選擇澆注系統(tǒng)可分為以下幾種：頂注式澆注系統(tǒng)、底注式澆注系統(tǒng)、分型面注入式澆注系統(tǒng)、階梯式澆注系統(tǒng)、垂直縫隙式澆注系統(tǒng)。根據(jù)分型方案、零件結(jié)構(gòu)等要求，我們選擇頂注式澆注系統(tǒng)。4.3澆注時(shí)間

25、的確定液態(tài)金屬從進(jìn)入澆口開始到充滿鑄型所需的時(shí)間稱為澆注時(shí)間。常用的澆注時(shí)間經(jīng)驗(yàn)公式如下：t=k3G 式中： t澆注時(shí)間（s） G澆入型內(nèi)的金屬液總重量（kg） 鑄件的平均壁厚（mm），對(duì)于圓形或正方形的鑄件，取其直徑或邊長的一半。 K系數(shù)。對(duì)于球墨鑄鐵取3.04.0。將數(shù)據(jù)G=6.72kg，=25mm，K=3.5代入式中，求出澆注時(shí)間為19.32s4.4阻流元（內(nèi)澆道）截面的計(jì)算把金屬液看作普通流體，澆注系統(tǒng)看作管道，在封閉式澆注系統(tǒng)中，內(nèi)澆道為阻流組元，根據(jù)流量方程和伯努利方程可推導(dǎo)出鑄鐵件內(nèi)澆道截面積的計(jì)算公式：S=G0.31tH式中： S內(nèi)澆道截面積（cm²） G型內(nèi)金屬液的

26、總重量（kg） 流量系數(shù) t澆注時(shí)間（s） H作用于內(nèi)澆道的金屬液靜壓頭（cm），因?yàn)槭街械腍在澆注時(shí)大多是變化的，可用平均壓頭H代替。式中：G包括澆冒口在內(nèi)的金屬總重量（kg）。澆冒口的重量按鑄件重量的比例求出，見表4-1：表4-1 鑄件重量的比例鑄件重量/kg大量生產(chǎn)（%）成批生產(chǎn)（%）單件、小批生產(chǎn)（%）<1002040203025351001000152015202025>100010151020將數(shù)據(jù)G=6.72kg，t=19.32s，=0.5，H=15cm代入式中，求出內(nèi)澆道截面積為0.58 cm²=58mm²4.5各澆道截面比例關(guān)系，截面形狀及尺寸

27、的確定求得阻流組元的截面積之后，根據(jù)合金和鑄件的特點(diǎn)，選定封閉式澆注系統(tǒng)各組元截面比例關(guān)系的類型，確定其比值為：S內(nèi)：S橫：S直=1:1.2:1.4確定S內(nèi)=58mm² S橫=69.6 mm² S直=81.2mm²。考慮到生產(chǎn)類型為大批量，選擇一箱多型鑄造，各澆道截面形狀尺寸如圖4-1：4.6澆注系統(tǒng)圖由4.5確定出來各澆道截面形狀及尺寸，考慮到生產(chǎn)類型為大批量，選擇一箱兩型鑄造，設(shè)計(jì)出澆注系統(tǒng)如下圖4-2所示圖4-1 各澆道面積 圖4-2 澆注系統(tǒng)5.冒口冷鐵設(shè)計(jì)5.1冒口的設(shè)計(jì)冒口是在鑄型內(nèi)專門設(shè)置的儲(chǔ)存金屬液的空腔，用以補(bǔ)償鑄件成形過程中可能產(chǎn)生收縮所需的金

28、屬液，防止縮孔、縮松的產(chǎn)生，并起到排氣和集渣的作用。考慮到支架零件工件小，壁厚差相對(duì)較小， 球墨鑄鐵的收縮率較小，我們可以利用冷鐵來使其同時(shí)冷卻，除澆口杯外將不再進(jìn)行冒口設(shè)計(jì)。5.2冷鐵的設(shè)計(jì)冷鐵是用來控制鑄件凝固最常用的一種金屬塊。各種鑄造合金均可使用冷鐵，尤以鑄鋼件應(yīng)用最多。冷鐵的主要作用有：1、與冒口配合使用，加強(qiáng)鑄件的順序凝固，擴(kuò)大冒口的有效補(bǔ)縮距離，不僅有利于防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷，而且能減少冒口的數(shù)量或體積，提高工藝出品率。2、加快鑄件熱節(jié)部分的冷卻速度，使鑄件趨向同時(shí)凝固，有利于防止鑄件產(chǎn)生變形和裂紋。3、加快鑄件某些特殊部位的冷卻速度，改善其基體組織和性能，提高鑄件表面硬

29、度和耐磨性等。4、難于設(shè)置冒口或冒口不易補(bǔ)縮到的部位放置冷鐵可減少或防止出現(xiàn)縮孔、縮松。冷鐵分為外冷鐵和內(nèi)冷鐵，因鑄件較小，我們選用外冷鐵。查閱資料顯示，冷鐵的大小及厚度應(yīng)為工件的一半，冷鐵大小及位置如圖5-1所示： 圖5-1 冷鐵的位置6.鑄造工藝設(shè)備設(shè)計(jì)6.1工藝裝備的基礎(chǔ)知識(shí) 鑄造工藝裝備（簡稱工裝）是鑄造生產(chǎn)過程中所用的各種模具、工夾量具的總稱，例如模樣、模板、芯盒、砂箱等。6.2工藝裝備的選用6.2.1模樣的選用模樣是造型工藝必需的工藝裝備之一，其作用是用來形成鑄型的型腔，因此模樣直接關(guān)系鑄件的形狀和尺寸精度。常用的模樣種類有：木模、金屬模、塑料模等。木模具有質(zhì)輕、易加工、生產(chǎn)周期短

30、、成本低等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)技術(shù)要求我們選用木模造型。其木模設(shè)計(jì)尺寸大小如圖6-1： 圖6-1 木模設(shè)計(jì)6.2.2模板的選用模板一般是由鑄件模樣、芯頭模樣和澆冒口系統(tǒng)模樣與模底板通過螺釘、螺栓、定位銷等裝配而成，但也有整鑄的模板，通常模底板的工作面形成鑄型的分型面。鑄件模樣、芯頭模樣、澆冒口模樣分別形成鑄件的外輪廓、芯頭座、澆冒口系統(tǒng)的型腔。采用模板造型不僅可以簡化造型操作，提高生產(chǎn)率，而且型腔尺寸精確。所以模板造型不僅用于成批大量生產(chǎn)的機(jī)器造型中，在小批量生產(chǎn)的手工造型中，為了提高鑄件質(zhì)量，也可采用模板造型。結(jié)合生產(chǎn)類型、零件要求等，我們選用木模整鑄模板，其模板樣式如圖6-2：6.2.3芯盒的選用在

31、鑄造生產(chǎn)中，除了少數(shù)簡單的鑄件不需要型芯形成鑄件的內(nèi)腔或孔洞形狀外，大部分鑄件都由型芯形成內(nèi)腔。芯盒是制造型芯必需的模具，其尺寸精度和結(jié)構(gòu)是否合理，將在很大程度上影響型芯的質(zhì)量和造芯效率。芯盒的結(jié)構(gòu)形式一般有整體式、拆開式、脫落式三種。結(jié)合支架零件所使用的型芯，我們選擇拆開式芯盒。芯盒的種類按照所用材料可分為木質(zhì)芯盒、金屬芯盒、塑料芯盒?？紤]到零件生產(chǎn)為小型大批量球墨鑄鐵，我們選用金屬芯盒中的鋁合金金屬芯盒。最終設(shè)計(jì)出芯盒圖紙如圖6-3：圖6-3 芯盒6.2.4砂箱的選用砂箱是構(gòu)成鑄型的一部分，其作用是制造和運(yùn)輸砂型。砂箱是鑄造車間造型所必需的工藝裝備。砂箱結(jié)構(gòu)既要符合砂型工藝的要求，又要符合

32、車間的造型、運(yùn)輸設(shè)備的要求。因此，正確地選用和設(shè)計(jì)砂箱的結(jié)構(gòu)，對(duì)于保證鑄件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低成本以及保證安全生產(chǎn)都具有重要意義。結(jié)合生產(chǎn)類型、零件要求等，我們選用的砂箱如下圖6-4，其中上砂箱高度為150mm，下砂箱高度為200mm。圖6-4 砂箱7.鑄型的裝配7.1鑄型的裝配鑄型裝配的主要任務(wù)是按順序?qū)⑸靶景惭b、固定在砂型內(nèi)，清理通氣孔道并檢驗(yàn)型腔的主要尺寸，最后合型。1、砂芯的安裝 放入砂型中的砂芯應(yīng)該穩(wěn)固，不能因砂芯本身重量或金屬液對(duì)其沖擊或浮力的作用而使砂芯發(fā)生偏移、歪斜。砂芯一般依靠其芯頭在型中固定，當(dāng)芯頭仍不能固定砂芯時(shí)，可用芯撐輔助支撐。2、砂芯的通氣和補(bǔ)正 整個(gè)鑄型的排氣是一個(gè)非常重要的工藝問題，在合型時(shí)應(yīng)使各砂芯通氣道相互貫通，并使通氣道與型外大氣連通，以便使型芯內(nèi)的氣體順利而迅速地排出型外。3、型腔尺寸的檢