閥體鑄造工藝設(shè)計1說明書

1、工學(xué)碩士學(xué)位論文PAGE IIPAGE I鑄造工藝課程設(shè)計說明書設(shè)計題目閥體鑄造工藝設(shè)計學(xué) 院年 級專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師工學(xué)碩士學(xué)位論文鑄造工藝課程設(shè)計說明書PAGE IIPAGE 26 DATE yy-M-d 21-11-5 DATE yy-M-d 21-11-5目 錄 TOC o h z HYPERLINK l _Toc15583 1 前 言 PAGEREF _Toc15583 1 HYPERLINK l _Toc16125 1.1 本設(shè)計的目的、意義 PAGEREF _Toc16125 1 HYPERLINK l _Toc2756 1.1.1 本設(shè)計的目的 PAGEREF _To

2、c2756 1 HYPERLINK l _Toc30005 1.1.2 本設(shè)計的意義 PAGEREF _Toc30005 2 HYPERLINK l _Toc16385 1.2 閥體的鑄造工藝性分析 PAGEREF _Toc16385 2 HYPERLINK l _Toc9973 1.2.1 零件結(jié)構(gòu)特點 PAGEREF _Toc9973 2 HYPERLINK l _Toc11011 1.3 零件技術(shù)與質(zhì)量要求 PAGEREF _Toc11011 2 HYPERLINK l _Toc1863 1.3.1 技術(shù)要求 PAGEREF _Toc1863 2 HYPERLINK l _Toc1628

3、6 1.3.2 質(zhì)量要求 PAGEREF _Toc16286 3 HYPERLINK l _Toc23520 1.4 鑄件工藝性分析 PAGEREF _Toc23520 3 HYPERLINK l _Toc28986 2 設(shè)計方案 PAGEREF _Toc28986 5 HYPERLINK l _Toc1279 2.1 造型制芯方法選擇 PAGEREF _Toc1279 5 HYPERLINK l _Toc22438 2.1.1 造型制芯方法選擇 PAGEREF _Toc22438 5 HYPERLINK l _Toc22913 2.1.2 造型制芯設(shè)備 PAGEREF _Toc22913 6

4、 HYPERLINK l _Toc15212 2.1.3 造型方法的選擇 PAGEREF _Toc15212 6 HYPERLINK l _Toc8288 2.1.4 造芯方法及材料的選擇 PAGEREF _Toc8288 6 HYPERLINK l _Toc19929 2.2 分型面的確定 PAGEREF _Toc19929 7 HYPERLINK l _Toc31525 2.3 澆注位置的確定 PAGEREF _Toc31525 8 HYPERLINK l _Toc28967 3 設(shè)計說明 PAGEREF _Toc28967 9 HYPERLINK l _Toc26577 3.1 工藝參數(shù)

5、的設(shè)置 PAGEREF _Toc26577 9 HYPERLINK l _Toc2446 3.1.1鑄件尺寸公差 PAGEREF _Toc2446 9 HYPERLINK l _Toc28186 3.2 澆筑系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc28186 12 HYPERLINK l _Toc25155 3.3 砂芯的設(shè)計及工藝設(shè)計參數(shù) PAGEREF _Toc25155 17 HYPERLINK l _Toc25904 3.3.1 砂芯的形狀 PAGEREF _Toc25904 17 HYPERLINK l _Toc19087 3.3.2 砂芯的固定 PAGEREF _Toc19087 17

6、HYPERLINK l _Toc15920 3.3.3 芯頭的設(shè)計 PAGEREF _Toc15920 18 HYPERLINK l _Toc28034 4 鑄造工藝裝備設(shè)計 PAGEREF _Toc28034 19 HYPERLINK l _Toc8352 4.1 模樣及模板 PAGEREF _Toc8352 19 HYPERLINK l _Toc25851 4.2 芯盒設(shè)計 PAGEREF _Toc25851 20 HYPERLINK l _Toc21316 5 結(jié) 論 PAGEREF _Toc21316 22 HYPERLINK l _Toc8009 致 謝 PAGEREF _Toc80

7、09 23 HYPERLINK l _Toc4461 參 考 文 獻 PAGEREF _Toc4461 24 前 言 本設(shè)計的目的、意義鑄造是用液態(tài)合金形成產(chǎn)品的方法，將液態(tài)合金注入鑄型中使之冷卻、凝固，這種制造金屬制品的過程稱為鑄造生產(chǎn)。鑄造技術(shù)的發(fā)展具有悠久的歷史，在經(jīng)濟全球化的今天，鑄造技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械與材料行業(yè)。在鑄造生產(chǎn)中，制定的鑄造工藝過程又對鑄件的質(zhì)量起決定性作用。鑄件在鑄造之前，首先需要進行鑄造工藝設(shè)計，使鑄件整個工藝過程實現(xiàn)科學(xué)操作，獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的鑄件。鑄造工藝設(shè)計就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點、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、模板圖、

8、芯盒圖等。本設(shè)計通過閥體零件圖可知零件的技術(shù)要求、材料組成、結(jié)構(gòu)特點、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)批量以及性能要求。對零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性進行分析，找出可能存在的結(jié)構(gòu)問題并提出改進措施或預(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)計鑄件的補縮系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)并繪制出鑄造工藝圖。根據(jù)鑄造工藝設(shè)計模板和芯盒等鑄造工藝裝備，繪制出鑄造工藝圖。 本設(shè)計的目的1.通過課程設(shè)計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;2.通過鑄造工藝課程設(shè)計能較系統(tǒng)的掌握鑄造工藝及工裝的設(shè)計方法，鍛煉運用鑄造工藝手冊及其它技術(shù)資料的基本技能

9、;3.通過課程設(shè)計使我們進-步提高圖紙、文字表達能力;4.為我們今后工作打下基礎(chǔ)。 本設(shè)計的意義鑄造工藝是研究做成產(chǎn)品的方法，更進一步，提升生產(chǎn)效率，降低成本，規(guī)范操作，保證質(zhì)量，持續(xù)改進，內(nèi)容涉及很多，是不可或缺的鑄造力量。 閥體的鑄造工藝性分析 零件結(jié)構(gòu)特點閥體屬于中小型鑄件，結(jié)構(gòu)較簡單，左右結(jié)構(gòu)對稱。因為閥體的壁厚非均勻常，鑄造工藝比較簡單，質(zhì)量要求較高。由于鑄件的內(nèi)部為中小空結(jié)構(gòu)，所以在鑄造的過程中小很容易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷，因此在確定鑄造工藝的時候，我們需要綜合考慮鑄件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各方面的因素。該鑄件所選用的材料為ZG230-450，鑄鋼材料容易制造出含有內(nèi)腔、外形復(fù)雜的毛坯

10、，其在鑄件生產(chǎn)過程中小具有很高的靈活性，適用性廣泛，鑄鋼材料在液態(tài)成型鑄件的尺寸大小方面限制比較小，其壁厚可由0.5mm到1m左右。對于塑性比較低的鑄件，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的唯一的方法。(1) 零件名稱：閥體(2) 材料：ZG230-450(3) 零件尺寸：225mm273mm225mm(4) 質(zhì)量：16kg(5) 體積：2235.5cm3(6) 生產(chǎn)批量：一箱四件 零件技術(shù)與質(zhì)量要求 技術(shù)要求(1)鑄件材質(zhì)為ZG230-450，熱處理狀態(tài)為T5。(2)化學(xué)成分：符合GB/T 1173-1995規(guī)定。(3)力學(xué)性能：試樣力學(xué)性能滿足GB/T 1173-1995。(4)鑄件尺寸公差等級符

11、合GB/T 6414-1999 CT10要求。1.3.2 化學(xué)成分閥體零件的材料為鑄鋼，ZG230-450是一種鑄造碳鋼也叫ZG25或者25號鋼。230是指這種鑄鋼件的屈服強度為230MPa，450是指這種材質(zhì)的抗拉強度為450MPa。ZG代表鑄鋼的拼音縮寫。表1-1 ZG230-450化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)SiMgSZnMnJCu6.5%7.5%0.25%0.45% 0.5%0.3%0.35% 0.9% 0.2%質(zhì)量要求鑄件不允許存在裂紋。鑄件液態(tài)成型不允許存在氣孔、砂眼、縮松、縮孔等缺陷。 鑄件工藝性分析所要生產(chǎn)的鑄件的結(jié)構(gòu)合理與否直接影響鑄件的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)合理的鑄件在鑄造過程中小能夠有效地避免許

12、多鑄造缺陷。閥體的三視圖如圖所示，通過所給零件圖可知閥體的外輪廓尺寸為225mm225mm273mm，其左右結(jié)構(gòu)對稱，上下結(jié)構(gòu)和前后結(jié)構(gòu)也比較對稱，閥體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單，壁厚均勻，主要壁厚為18mm，最大壁厚處是36mm，最大孔徑為150mm,最小孔徑為36mm。圖1-4-1 零件三維圖圖1-4-2 零件圖由于閥體是中小型鑄鋼件，而且鑄件的壁厚很薄，材料為ZG230-450，屬于易氧化的非鐵合金，澆注溫度比較高，所以在澆注和凝固的過程中小容易產(chǎn)生澆不足、縮孔、縮松以及變形等缺陷。 設(shè)計方案 造型制芯方法選擇 造型制芯方法選擇由于閥體的輪廓尺寸適中，屬于中小型鑄鋼件，所以屬于多件大批量生產(chǎn)。根

13、據(jù)現(xiàn)如今生產(chǎn)條件和成本等綜合因素的綜合考慮一般選擇使用水玻璃砂造型制芯。1、水玻璃砂在造型過程中小具有以下優(yōu)點：(1）使用水玻璃砂造型過程工藝比較簡單，有利于實現(xiàn)機械化和自動化造型；(2）型芯是硬化后取出，變形小，尺寸精度高，表面粗糙度低，提高了鑄件的尺寸精確度，可以減少加工余量；(3) 型、芯砂可以在芯盒中小在正常環(huán)境下逐漸硬化成型，可以極大地節(jié)約材料和人工成本，改善工人的作業(yè)環(huán)境；(4) 型、芯砂在正常工作中小還具有良好的流動性，只需要給與非常小的緊實力，就可以在造型中小進行較好地填充型腔、芯腔各個部位，操作方便、高效，可以有效地減少工人的工作量；(5) 水玻璃砂還具有良好的潰散性，鑄件沖

14、型完后，可以方便落砂、便與清理；(6) 相對于傳統(tǒng)的濕型砂等，可以改善車間工作環(huán)境，極大減少車間的粉塵，有利于工人的健康，并且可以明顯提高車間的單位面積產(chǎn)；2、對于可以制芯采用自硬水玻璃砂，具有以下幾點好處：（1）造型和制芯都采用水玻璃砂造型，因為都采用水玻璃砂，可以防止不同種砂的造型而造成混砂，導(dǎo)致難以清理。（2）制芯與造型都采用水玻璃砂造型，可用可以使用同一種新砂，可以方便進行組織生產(chǎn)，能夠極大增強生產(chǎn)效率，從而縮減生產(chǎn)成本；（3）型芯可以直接在芯盒里加熱硬化，不需要烘干，可以取消烘爐； 造型制芯設(shè)備1、混砂設(shè)備：型砂采用雙臂水平連續(xù)混砂機混制，型號為S2530，生產(chǎn)率為25-30th。制

15、芯采用單臂連續(xù)混砂機，型號TYHD-05，生產(chǎn)率3-6 th。2、緊實：可以通過利用震實臺對造型進行緊實。 造型方法的選擇因為閥體是一中小型鑄鋼件，結(jié)構(gòu)相對簡單，可以成批量生產(chǎn)，所以采用機器造型的方法。機器造型有以下優(yōu)點，鑄件的尺寸精度相對較高，其加工表面光潔，而且生產(chǎn)效率高，勞動條件好，易實現(xiàn)自動化，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。2.1.4 造芯方法及材料的選擇造芯的方法選擇和造芯用料的選擇時，粘土砂作為原料制作砂芯雖然成本較低，但是缺點卻很突出，其制作出的砂芯烘干后將會出現(xiàn)裂紋、變形等缺陷。所以隨著鑄造技術(shù)的提高，產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提升，粘土砂制芯逐漸被水玻璃砂取代，閥體是中小型鑄鋼件，為了實現(xiàn)生產(chǎn)高效

16、，降低生產(chǎn)成本，所以采用批量生產(chǎn)，所以閥體的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準。熱芯盒法制芯，將液態(tài)固性樹脂粘結(jié)劑和催化劑制混合在一起而制作成芯沙，將混合制作成的的芯砂加熱于芯盒之中小，采用熱芯盒制芯當(dāng)砂芯表層出現(xiàn)硬化成殼時就可以自芯盒取出，內(nèi)部砂芯可以通過余熱自行硬化。使用熱芯盒法制芯的一些原材料配比如下表所示：表2-1-4 熱芯盒砂的配比配比（質(zhì)量比）抗拉強度/MPa混砂時間/min原砂樹脂固化劑附加物型號用量類別占樹脂重（%）氧化鐵粉水干混濕混100呋喃型2.5氯化銨尿素水溶液50.250.150.302.812澆注位置的確定鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在

17、型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。由于閥體是中小型鑄鋼件，質(zhì)量較輕。充型金屬液ZG230-450，澆注溫度較高冷卻較快，金屬凝固時沒有實現(xiàn)順序凝固的可能，所以設(shè)置澆注位置時盡量使金屬液同時凝固，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。如下圖所示：圖2-2-1 澆注位置確定方案一 圖2-2-2 澆注位置確定方案二方案一：如圖2-2-1所示，閥體從圖中小可以看到具有二條對稱中小心線，所以分型要做成階梯分型，分型面不是平面，這將會極大地增加造型過程的工作量和工作難度；方案二：如圖2-2-2所示，有以下幾個優(yōu)點：（1）分型面位于同一個平面且在鑄件最大斷面處，造型時相比階梯面更加的簡

18、單方便；（2）在同一平面可以方便起模，保證鑄件質(zhì)量；以便于鑄件進行補縮。綜合上述二種方案的優(yōu)缺點比較，可以確定澆注位置依據(jù)上述方案二。分型面的確定鑄造分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。充分分析零件的結(jié)構(gòu)從而選擇出最佳的分型面，可以極大的簡化鑄造工藝、節(jié)約勞動成本，增強生產(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)，以減少錯型帶來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

19、以極大地簡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)閥體的結(jié)構(gòu)特點確定了以下分型面分型方法。圖2-3-1 分型面適宜圖 設(shè)計說明工藝參數(shù)的設(shè)置3.1.1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，閥體是大批量生產(chǎn)砂型鑄造、機器造型，根據(jù)表3-54，鑄件尺寸公差等級取GB/T 6414-1999 CT10。查表得鑄件尺寸公差為4.4mm。表3-1-1毛坯鑄件典型的公差等級方法公差等級（GT）鑄件材

20、質(zhì)鑄鋼砂型鑄造手工造型11-14砂型鑄造機器造型和殼型8-12壓力鑄造表3-1-2 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CT大于至12345678910111213141516100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.

21、6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.657101216201602500.220.300.500.7211.422.845.68111418222504000.400.560.781.101.602.23.24.46.29121620253.1.2 鑄件重量公差鑄件重量公差是以占鑄件公稱質(zhì)量的百分率為單位的鑄件質(zhì)量變動的允許值。查鑄造工程

22、師手冊表6-29得到閥體的重量公差等級為9級，鑄件的重量為16kg，重量公差數(shù)值10%。表3-1-3 鑄件重量公差等級工藝方法要求的重量公差等級鑄件材質(zhì)鑄鋼砂型鑄造手工造型11-13砂型鑄造機器造型和殼型8-10低壓鑄造3.1.3 機械加工余量閥體為中小型鑄鋼件，因為采用機器造型。根據(jù)表3-60，閥體為GB/T6414-1999-CT9-RMA6.3(G).查表得機械加工余量為4mm。表3-1-4 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級方法要求的機械加工余量等級鑄件材質(zhì)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砂型鑄造機器造型和

23、殼型EHEGEGEGEGEGEGFHFH壓力鑄造DFDFDFDFDFDF熔模鑄造EEEEEEE表3-1-5 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999） (單位：mm)最大尺寸1）要求的機械加工余量等級大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557

24、104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217241）最終機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸。2）等級A和B僅用于特殊場合，例如，在采購方與鑄造廠已就加持面或者基準目標商定模樣裝備、鑄造工藝和機械工藝的成批上產(chǎn)情況下。3.1.4 鑄造收縮率

25、鑄件的線收縮率又稱鑄件收縮率或鑄造收縮率，是指鑄件從線收縮開始溫度（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固相性質(zhì)的溫度）冷卻到室溫時的相對線收縮量，以模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示： （3-1）式中： 鑄件線收縮率； L1模樣長度； L2鑄件長度。為了保證鑄件尺寸精度，需要通過對鑄件的結(jié)構(gòu)分析來選擇適合鑄件的收縮率。金屬液在凝固之后的冷卻過程中的收縮介于“自由收縮”和“受阻收縮”，查鑄造手冊8，所以選擇ZG230-450的收縮率為2.0%。3.1.5 起模斜度當(dāng)鑄件沒有結(jié)構(gòu)斜度時，為了保證鑄件的順利起模，有必要在鑄件上設(shè)置起模斜度，以免損壞砂型或砂芯。起模斜度可采取增加鑄件壁厚、增減

26、鑄件壁厚或減少鑄件壁厚的方式來形成。在鑄件上加起模斜度，原則上不應(yīng)超出鑄件的壁厚公差要求，并且同一鑄件上，上、下兩個模樣的起模斜度應(yīng)取在分型面上的同一點。本設(shè)計采用增加鑄件壁厚的方法來設(shè)置起模斜度。鑄件成型后，為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定的出模斜度。查鑄造手冊（鑄造工藝第三版）技術(shù)要求起模斜度為1O。3.1.6 最小鑄出孔該閥體為成批生產(chǎn)，依據(jù)表1鑄鋼不鑄出孔直徑可知零件圖中直徑小于60的孔,不鑄出，閥體上的36的孔不鑄出。表3-1-5 鑄鋼件最小鑄出孔尺寸（mm）孔深孔壁厚度2526-5051-7576-100鑄孔最小直徑10060607080 砂芯的設(shè)計及工藝設(shè)計參數(shù)砂芯的

27、工用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位。在制作砂芯時要認真分析鑄件的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，在設(shè)計時一般要符合以下幾個基本要求：砂芯的形狀和尺寸要根據(jù)鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)符合鑄件地一些技術(shù)要求，砂芯在沙箱中小的放置也需要根據(jù)鑄件的技術(shù)要求，砂芯還需要有足夠的強度和剛度。要確保鑄件形成過程中小由于砂芯產(chǎn)生的氣體可以及時排出型外。 砂芯的形狀在對砂芯設(shè)計時需要符合下面幾個原則：(1)盡量減少砂芯的數(shù)量；(2)復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計；(3)設(shè)計砂芯時要根據(jù)鑄件型腔選擇合適的形狀，鑄型時方便填砂、排氣、安置芯骨等措施。(4)砂芯的分盒面應(yīng)盡量與砂型的分型面一致；(5)便于下芯和合型；(6)多個砂芯相連需要有良好的固定

28、。對于本次設(shè)計的零件閥體，采用樹脂自硬砂制芯，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)，因為該鑄件為對稱結(jié)構(gòu)，鑄件的尺寸較大，需要做1個砂芯。 砂芯的固定砂芯放置在沙箱中小需要固定在合理的位置，保證砂芯在金屬液的沖擊下不可以發(fā)生偏移和損壞，而且砂芯在金屬液體的浮力作用下不可以發(fā)生浮動。由于閥體的砂芯使用樹脂自硬砂，所以制出的砂芯會有很高的強度，不容易發(fā)生損壞。砂芯在沙箱中小發(fā)生偏移或者浮動，鑄件將會容易產(chǎn)生一些損壞、缺失甚至發(fā)生較嚴重的變形從而導(dǎo)致鑄件作廢，因此，必須保證鑄件的砂芯在砂型之中小的位置足夠的牢固。砂芯3個水平芯頭可以確保砂芯在型砂中小牢牢固

29、定，不發(fā)生移動。因為鑄件的內(nèi)腔較簡單，在整個砂芯的固定中小無需采用芯撐等結(jié)構(gòu)。 芯頭的設(shè)計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)閥體的型腔結(jié)構(gòu)，設(shè)置3個水平芯頭。水平芯頭：根據(jù)鑄造工藝手冊5表（3-83）因為L=225mm,D=138mm,取間隙S=2mm，H水平=30mm。圖3-2-1 砂芯圖澆筑系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進入鑄型型腔的通道，如果澆注系統(tǒng)設(shè)計的不合理，可能造成鑄件夾砂、冷隔、澆不到等多種缺陷，從而使鑄件的質(zhì)量大大降低。所以澆注系統(tǒng)對鑄件的質(zhì)量影響非常大，容易引起各類鑄造缺陷。所以合理的澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足金屬液流動均勻平穩(wěn)，盡量消除紊流，在金屬中小形成

30、理想的溫度分布，分離金屬液中小的非金屬夾雜或渣滓。澆注系統(tǒng)是包括四個基本組成部分，分別是澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和鑄件材料的特點，在設(shè)計時也可以適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p少組員。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括對澆注系統(tǒng)類型的選擇，內(nèi)澆道在鑄件位置上的選擇，對阻流截面、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的截面積計算，和通過各組員的界面劑對各組員大小的選擇。在對澆注系統(tǒng)的設(shè)計時需要遵循以下原則：（1）所確定的內(nèi)澆道的位置、方向和個數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補縮方法；（2）在所計算出的時間內(nèi)確保金屬液進入型腔到充型完畢；（3）具有良好的阻渣能力；（4）澆注系統(tǒng)設(shè)計時要保證適當(dāng)?shù)鼐彌_力，確保金屬液流入鑄型內(nèi)的線速度不

31、能夠太快了，防止產(chǎn)生飛濺、沖刷型壁或砂芯的不良后果；（5）在澆注系統(tǒng)設(shè)計時要確保冷鐵和芯撐不被毀壞；（6）保證在澆注時最大限度減少對金屬液的消耗，并且在澆注完畢后方便進行清理。（7）盡可能地縮中小型腔體積，使造型變得更加簡單，方便制出模樣；3.3.1 澆注系統(tǒng)的類型 澆注系統(tǒng)有不同的分類方式：按阻元截面積分類，可分為封閉式澆注系統(tǒng)、開放式澆注系統(tǒng)、半封閉半開放式澆注系統(tǒng)；由于閥體是鑄鋼件，根據(jù)鑄造工藝手冊表3-132各類型澆注系統(tǒng)的特點和應(yīng)用,可以知道開放式澆注系統(tǒng)適用于非鐵合金等易氧化金屬件，閥體屬于鑄鋼件，選擇開放式澆注系統(tǒng)。 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

32、注式、底注式和階梯注入式。閥體采用中注式澆注。綜合上面幾點的分析可以確定閥體應(yīng)該采用開放式中注式澆注系統(tǒng)，開放式澆注系統(tǒng)具備以下幾點優(yōu)點：開放式澆注系統(tǒng)具有充型相對平穩(wěn)，而且對型腔沖刷能力小，發(fā)生卷氣可能性小，不容易發(fā)生氧化。中注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點：有助于進行自下而上的凝固，金屬液流入型腔比較平穩(wěn)并且?guī)椭懦颓粌?nèi)的空氣。3.3.2 決定直澆道的位置和高度實踐證明，直澆道過低使充型及液態(tài)補縮壓力不足，容易出現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮孔等缺陷。將直澆道高度設(shè)置為沙箱的高度為300mm。但應(yīng)檢驗該高度是否足夠。3.3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計與計算F內(nèi)：F橫：F直=1：0.8：1.2（各組元面

33、積之比）內(nèi)澆道截面積 F內(nèi)=G/tKL （3-1）其中小，F(xiàn)內(nèi)內(nèi)澆道總截面積（cm2）； G鋼液注入的總質(zhì)量(kg)； t澆注時間（s）； K澆注比速（kg.cm-2.s-1）； L鋼液流動系數(shù)，取1.0。澆注時間 t=s4（G）1/2 （3-2）其中，t澆注時間（s）； G鋼液注入的總質(zhì)量(kg)； s4經(jīng)驗參數(shù)。 Kv=Ge/VL（t/m3） （3-3）KV為鑄件相對密度，GC為鑄件質(zhì)量，VL為鑄件輪廓體積。由三維鑄件圖可得鑄件的質(zhì)量為16Kg, 鑄件輪廓體積為2170 cm3，則鑄件相對密度計算為1.16 t/m3。查文獻5表4-36可知s4為0.9。假設(shè)澆冒口系統(tǒng)占鑄件重量的30%，則

34、鋼液注入的總質(zhì)量G約為84Kg。t=s4（G）1/2=0.9（84）1/2=9s則F內(nèi)=20/90.81.0=2.7 cm2，一個鑄件采用1個內(nèi)澆道，故一個內(nèi)澆道的橫截面積為2.7cm2。本次設(shè)計采用一箱4鑄造，則F內(nèi)為8.4cm2，F(xiàn)橫為6.7cm2.，F(xiàn)直為10.08cm2。故直澆道D=39mm,長度取300mm。且內(nèi)澆道、橫澆道、直澆道的橫截面積如圖1，圖2，圖3。圖3-3-2 內(nèi)澆道橫截面 圖3-3-3 橫澆道橫截面 圖3-3-4 直澆道橫截面3.3.4 澆注系統(tǒng)的校核最小剩余壓頭HM校核直澆道高度一般等于上砂箱高度，但應(yīng)檢驗該高度是否足夠，其剩余壓力頭應(yīng)該滿足壓力角的要求： HMLt

35、an （3-4）式中：HM最小剩余壓力頭；L直澆道中心到鑄件最高且最遠點的水平投影距離（309mm）；壓力角（根據(jù)鑄件壁厚與尺寸查閱手冊取9）。計算可得Ltan=49mmHM,即設(shè)計符合。圖3-3-5 壓力角3.3.4 澆口杯設(shè)計澆口杯是承接來自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注；減輕液流對型腔的沖擊；分離渣滓和氣泡，阻止其進入型腔，增加充型的壓力頭。澆口杯分為漏斗形和池型兩大類，漏斗形澆口杯擋渣效果差，但結(jié)構(gòu)簡單，消耗金屬少。池型澆口杯內(nèi)液體深度大，可阻止水平漩渦的產(chǎn)生而形成垂直旋渦，從而有助于分離熔渣和氣泡，所以選擇池型澆口杯。圖3-3-6 澆口杯3.3.5 冒口設(shè)計 冒口位置的

36、選擇有以下五種：（1）冒口應(yīng)就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁；（2）冒口應(yīng)盡量設(shè)在鑄件最高、最厚的部位。對低處的熱節(jié)增設(shè)補貼或使用冷鐵造成補縮的有利條件；（3）冒口不應(yīng)設(shè)在鑄件重要的、受力大的部位，以防止該處組織粗大從而降低鑄件的強度；（4）冒口位置不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)注意減輕對鑄件的收縮阻礙，以防引起裂紋；（5）盡量用一個冒口同時補縮幾個熱節(jié)或鑄件部位。根據(jù)以上原則，我們把冒口設(shè)置在鑄件大平板頂處，由于鑄件高度不高，采用暗冒口中的頂冒口，圓柱形。在鑄件的材料、鑄型的性質(zhì)和澆注條件確定之后，鑄件的凝固時間決定于鑄件的模數(shù)。模數(shù)M=V/A(厘米)，V一體積(厘米)；A一散熱面積(厘米2)。 隨

37、著辦公條件的改善，計算機的普及，模數(shù)可以用計算機進行計算。方法是：用SolidWorks軟件畫出鑄件(或鑄件被補縮部分)的立體圖，計算出鑄件的體積和散熱面積，然后用公式M=V/A計算模數(shù)。 冒口的凝固時間大于鑄件的凝固時間，冒口的模數(shù)一般是鑄件模數(shù)的1.11.2倍，Ma=1.1-1.2M。 對于厚實鑄件，如：圓柱體、塊狀鑄件，用模數(shù)法確定的冒口往往偏大，故必須采取一些方法加快鑄件的凝固，同時延長冒口的凝固時間。通常采用以下方法：1、加放內(nèi)、外冷鐵；2、補澆冒口；3、采用保溫冒口。采用以上措施后，Ma=KMw，K按下表進行選擇。鑄件壁厚鑄件模數(shù)內(nèi)冷鐵及冒口補澆情況K100不下內(nèi)冷鐵1.251.2

38、局部下內(nèi)冷鐵1.21.1通過計算鑄件的模數(shù)M=1.0cm冒口的凝固時間大于鑄件的凝固時間，冒口的模數(shù)一般是鑄件模數(shù)的1.11.2倍，Ma=1.2M=1.2cm。對于頂暗冒口f=1.2查表得冒口的尺寸為h=80mm，d=80mm（1）冒口數(shù)量校核：半圓周長：L=80mm/2=125.7mm，冒口補縮距離L冒=113mm，LL冒故冒口置于中間且用一個冒口即可（2）校核冒口最大補縮能力：查標準圓柱形明冒口表，當(dāng)M=1.2cm時，最大補縮鑄件重量為2.3kg，鑄件的重量為1.4kg，m補m件，故冒口設(shè)置合理。圖3-3-7 冒口鑄造工藝裝備設(shè)計 模樣及模板木質(zhì)模樣具有輕便、容易加工、來源廣、價格低廉等優(yōu)

39、點，而且木模的傳熱系數(shù)小，有利于水玻璃砂的硬化，適合于手工造型單件小批量生產(chǎn)的鑄件。在本次設(shè)計中小采用多塊紅松木料合理拼接組合制成模樣。上模板如圖所示：圖4-1 上模板圖1、定位銷突耳；2、吊軸；3、1型六角螺母M20；4、標準型彈簧墊圈20；5、定位銷；6、M16螺絲；7、滑動銷釘；8、導(dǎo)向銷圖4-2 下模板圖1、定位銷突耳；2、吊軸；3、1型六角螺母M20；4、標準型彈簧墊圈20；5、定位銷；6、M16螺絲；7、滑動銷釘；8、導(dǎo)向銷芯盒設(shè)計作砂芯過程中必須用到芯盒，芯盒設(shè)計的合理與否對砂芯的質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，也會直接影響到鑄件的質(zhì)量。在對芯盒的設(shè)計制作過程中小必須符合下面幾點要求：（1）在

40、設(shè)計芯盒結(jié)構(gòu)時需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點，從而保證設(shè)計出的芯盒具有一定的使用壽命；（3）芯盒的類型選擇和尺寸要求要根據(jù)設(shè)計的砂芯形狀和尺寸進行合理設(shè)計；（4）在確保砂芯設(shè)計合理的情況下，可以通過減小芯盒尺寸等因素來降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動強度；（5）設(shè)計的芯盒需要方便操作，在其制作過程盡量可以簡單，降低生產(chǎn)成本；綜合封閉開關(guān)所使用地造型方法，因為鑄件使用覆膜砂造芯，所以選用覆膜砂砂手工制芯。其優(yōu)點可以制作方便，降低制作成本。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖4-3 芯盒圖 結(jié) 論本次對閥體的鑄造工藝課程設(shè)計中，我去圖書館借閱了許多相關(guān)書籍，仔細研究所做課題的設(shè)計過程和注意事項。通過一段時間的學(xué)習(xí)我對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，在繪制閥體零件圖時遇到復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在向