支座鑄造的工藝設(shè)計(jì),支座,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目A-支座（第十二屆鑄造工藝大賽參賽作品 A 件）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.11.2 本設(shè)計(jì)的意義.11.3 零件特點(diǎn)及鑄造工藝分析.21.3.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 .21.3.2 QT500 材料性能及分析.22 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 .42.1 型砂材料的選擇.42.1.1 造型材料的選用 .42.2 涂料的選擇.52.2.1 樹(shù)脂砂鑄型產(chǎn)生粘砂缺陷分析 .52.2.2 樹(shù)脂砂涂料的選擇 .52.3 澆注位置的確定.62.4 分型面的選擇.63 3 鑄造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)選擇鑄造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)選擇 .83.1 鑄造工藝參數(shù).83.1.1 鑄件尺寸公差 .83.1.2 鑄件重量公差 .83.1.3 機(jī)械加工余量 .93.1.4 鑄造線收縮率 .93.1.5 起模斜度 .103.1.6 最小鑄出孔及槽 .103.2 砂芯的設(shè)計(jì).113.2.1 砂芯的設(shè)計(jì) .123.2.2 砂芯的安裝 .124 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .134.1 澆注系統(tǒng)的類型.134.2 澆注時(shí)間的確定.144.3 確定澆口比及各組元的截面積.144.3.1 直澆道的設(shè)計(jì) .164.3.2 橫澆道的設(shè)計(jì) .174.3.3 直澆道窩的設(shè)計(jì) .17鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)II4.3.4 內(nèi)澆道的設(shè)計(jì) .184.3.5 澆口杯的設(shè)計(jì) .184.4 頂注式澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核.194.4.1 型內(nèi)液面上升速度 .194.4.2 最小剩余壓頭高度 Hm的計(jì)算.205 5 冒口設(shè)計(jì)冒口設(shè)計(jì) .215.1 冒口的類型和位置.225.2 鑄件和冒口的模數(shù)計(jì)算.225.3 冒口的尺寸計(jì)算.236 6 鑄造工藝裝備鑄造工藝裝備 .246.1 模樣.246.2 砂箱.246.2.1 砂箱類型的選擇 .246.2.2 砂箱結(jié)構(gòu) .24致致 謝謝 .25參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) .26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)的目的通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用鑄造工藝學(xué)課程理論與實(shí)際知識(shí)去分析和解決鑄造工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力；學(xué)習(xí)鑄造工藝設(shè)計(jì)的一般方法，掌握設(shè)計(jì)的一般規(guī)律；通過(guò)鑄造工藝的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)造型、造芯的方法，鑄型種類的選擇，分型面和澆注位置的確定，鑄造工藝參數(shù)的確定，澆注時(shí)間、阻流基元面積、澆注系統(tǒng)各基元比例等相關(guān)計(jì)算方法；進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，例如：計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)、CAD 和 Pro/E 軟件的運(yùn)用等；培養(yǎng)獨(dú)立思考和工作的能力，為以后從事相關(guān)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要像真正在工廠工作一樣嚴(yán)格要求自己，必須以科學(xué)務(wù)實(shí)和誠(chéng)信的態(tài)度對(duì)待自己所做的技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果，培養(yǎng)良好的工作作風(fēng)。1.2 本設(shè)計(jì)的意義通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，該課程設(shè)計(jì)是學(xué)完本課程之后的一項(xiàng)重要的實(shí)踐，是我們步入社會(huì)的一次深刻的鏈接，考察了我們獨(dú)立設(shè)計(jì)，計(jì)算，繪圖和分析的能力，同時(shí)提高了我們查閱各種設(shè)計(jì)手冊(cè)的能力，通過(guò)該課程設(shè)計(jì)我們了解鑄造工藝設(shè)計(jì)的一般步驟，需要用到的一些結(jié)構(gòu)都需要我們認(rèn)真查閱后繪制到圖紙上，通過(guò)課程設(shè)計(jì)我們學(xué)會(huì)了很多課本上沒(méi)有的知識(shí)。通過(guò)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)鞏固和加深鑄造工藝課程及其它有關(guān)基礎(chǔ)課程的知識(shí)；通過(guò)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；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；為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及以后工作打下基礎(chǔ)。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21.3 零件特點(diǎn)及鑄造工藝分析1.3.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析1.零件名稱：A-支座2.材質(zhì)：QT5003.技術(shù)要求：（1）樹(shù)脂砂造型;（2）公差按 GB/T 6414 CT12 級(jí);（3）加工后，表面不得有縮孔、縮松、夾砂、夾渣等缺陷;（4）去應(yīng)力退火;（5）產(chǎn)品需噴漆后，包裝出貨。4.零件的形狀：零件的三維形狀如圖所示。圖 1.1 零件三維結(jié)構(gòu)實(shí)體圖5.形狀特點(diǎn)：鑄件外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件的質(zhì)量為 162.9kg，屬于小型鑄件，手工造型批量生產(chǎn)。輪廓尺寸為 650589340.5mm，最大壁厚 100mm，最小壁厚 8mm，有一個(gè)直徑為 190 的圓孔，鑄件壁厚不均，在鑄造生產(chǎn)時(shí)容易形成多處熱節(jié)使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。1.3.2 QT500 材料性能及分析QT500 為鐵素體型球墨鑄鐵，強(qiáng)度與韌性中等，被切削性尚好。低溫時(shí)，韌性向脆性轉(zhuǎn)變，但低溫沖擊值較高，且有一定抗溫度急變性和耐蝕性。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3表 1.1 化學(xué)成分（GB/T13482009）元素含量（%）CSiMnSPMg稀土含量 RE3.553.852.342.860.60.0252504009400630106301000113.1.2 鑄件重量公差鑄件重量公差是指以占鑄件公稱重量的百分率，為單位的鑄件重量變動(dòng)的允許值，其中鑄件工稱重量，包括機(jī)械加工余量和其他工藝余量作為衡量被檢驗(yàn)鑄件輕重的基準(zhǔn)重量。根據(jù)鑄造工藝學(xué)表 6-5 可得，砂型手工造型球墨鑄鐵件重量公差為 MT12。表 3.2 鑄件重量公差數(shù)值公稱質(zhì)量（kg）CM12 級(jí)鑄件尺寸公差數(shù)值/%10040012鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)93.1.3 機(jī)械加工余量為保證鑄件的加工面尺寸和零件精度，應(yīng)留有加工余量，即在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加的，而后在機(jī)械加工時(shí)又被切去的金屬層厚度。加工余量過(guò)大浪費(fèi)金屬和加工工時(shí)；過(guò)小，不能完全去除鑄件表面缺陷，甚至達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。按鑄造工藝學(xué)表 6-7 和表 6-8 規(guī)定的加工余量的數(shù)值和確定方法，本鑄件為球墨鑄鐵件，采用樹(shù)脂砂手工造型，機(jī)械加工等級(jí)選 FH 級(jí)。表 3.3 要求的鑄件加工余量（mm） （GB/T 64141999）要求的機(jī)械加工余量等級(jí)最大尺寸FGH2504002.53.5540063034663010003.5573.1.4 鑄造線收縮率鑄造收縮率 K 定義為 （式 3-1）%100/ )(JJMLLLK式中 模樣工作面尺寸；ML鑄件尺寸。JL表 3.4 常用球墨鑄鐵鑄造合金線收縮率收縮率(%)球墨鑄鐵受阻收縮自收收縮珠光體球墨鑄鐵0.81.21.01.3鐵素體球墨鑄鐵0.61.20.81.2因?yàn)殍T件在冷卻過(guò)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(lái)加大，加大的尺寸稱為縮尺。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)103.1.5 起模斜度當(dāng)零件圖樣沒(méi)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。表 3.5 自硬砂造型時(shí)模樣外表面的起模斜度（GB/T 51051991）起模斜度金屬模樣、塑料模樣木模樣測(cè)量面高度H（mm）a，mma，mm10401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.03.1.6 最小鑄出孔及槽機(jī)械零件上的孔、槽和臺(tái)階一般應(yīng)盡可能鑄出來(lái)，這樣既節(jié)省金屬、減少機(jī)械加工的工作量、降低成本，又可以使鑄件的壁厚比較均勻，減少形成縮孔、縮松等鑄造缺陷的傾向，提高鑄件質(zhì)量。由于本鑄件大平面上有且僅有一個(gè) 190 的孔，根據(jù)鑄造工藝設(shè)計(jì)中的規(guī)定，球墨鑄鐵的最小鑄出孔如表 3.6 所示表 3.6 球墨鑄鐵的最小鑄出孔（mm）鑄件厚度200應(yīng)鑄出孔的最小孔徑354045另行規(guī)定所以本鑄件的孔屬于鑄出孔。在有些情況下，孔和槽不宜鑄出，當(dāng)孔、槽的尺寸太小而鑄件又較厚實(shí)，或者金屬壓頭較高時(shí)，直接機(jī)械加工反而更加方便。鑄件中存在凸臺(tái)，根據(jù)鑄造工藝設(shè)計(jì)中的規(guī)定，當(dāng)凸臺(tái)高度10mm 時(shí)不應(yīng)鑄出。本鑄件凸臺(tái)的零件尺寸為 8mm，按照規(guī)定不應(yīng)鑄出。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11圖 3.1 零件頂視圖凸臺(tái)表 3.7 球墨鑄鐵在砂型鑄造允許的最小壁厚（mm）鑄件最大輪廓尺寸2002000最小允許壁厚34488101012本鑄件的最大輪廓尺寸為 650mm，根據(jù)表 3.7 可以查出最小壁厚為 8mm，對(duì)于零件“A-支座”，其最小壁厚為 8mm，滿足鑄件最小壁厚要求。3.2 砂芯的設(shè)計(jì)砂芯的功用是形成鑄件內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能鑄出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分，有時(shí)也用砂芯。對(duì)砂芯的要求主要是：（1）砂芯的形狀、尺寸以及在砂型中的位置均應(yīng)保證鑄件的形狀和尺寸符合要求。（2）具有足夠的強(qiáng)度和剛度。（3）在鑄件形成過(guò)程中砂芯所產(chǎn)生的氣體能及時(shí)排出型外。（4）鑄件收縮時(shí)的阻力小，容易清砂。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)123.2.1 砂芯的設(shè)計(jì)對(duì)于 A-支座，采用的是樹(shù)脂砂自硬化制芯。由于涉及不到砂芯的烘干，所以保證鑄件的成型和鑄件精度是本次設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。該鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分析鑄件的結(jié)構(gòu)，根據(jù)鑄件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)砂芯方案。3.2.2 砂芯的安裝圖 3.2 砂芯的安裝鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)134 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型型腔的通道，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理與否，對(duì)鑄件的質(zhì)量影響非常大，容易引起各種類型的鑄造缺陷，如:澆不足、冷隔、沖砂、夾渣、夾雜、夾砂等鑄造缺陷。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括澆注系統(tǒng)類型設(shè)計(jì)、內(nèi)澆口位置的選擇以及澆注系統(tǒng)各組元截面尺寸的計(jì)算。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)地充型，避免卷氣、金屬氧化物夾雜和沖刷型芯。（2）充型過(guò)程中流動(dòng)的方向和速度可以控制，保證鑄件輪廓清晰、完整。（3）在合適的時(shí)間內(nèi)充滿型腔，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，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)應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單、可靠，減少金屬液消耗，便于清理。4.1 澆注系統(tǒng)的類型本件 A-支座為球墨鑄鐵件，鐵液經(jīng)過(guò)球化，孕育處理后溫度下降很多，球墨鑄鐵件的金屬液極易氧化和二次造渣，鐵液較粘，流動(dòng)充型能力較差，縮孔、縮松傾向大，易產(chǎn)生氧化皮夾渣和皮下氣孔，澆注溫度對(duì)流動(dòng)性影響很大。此外，球墨鑄鐵件在結(jié)晶凝固過(guò)程中因析出石墨發(fā)生體積膨脹。澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)：鐵液經(jīng)過(guò)球化、孕育處理后溫度下降很多，且易產(chǎn)生氧化。根據(jù)澆注系統(tǒng)各組元截面積的比例，可分為開(kāi)放式的澆注系統(tǒng)和封閉式的澆注系統(tǒng)。查鑄造手冊(cè)可知，本件采用頂注式開(kāi)放澆注系統(tǒng)。因?yàn)榉忾]式澆注系統(tǒng)會(huì)使進(jìn)入型腔的金屬液流速高，易產(chǎn)生噴濺和沖砂，使金屬氧化，不適用于易于氧化的球墨鑄鐵件。而開(kāi)放式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:進(jìn)入型腔時(shí)金屬液流速小，充型平穩(wěn)，沖刷力小，金屬氧化少，適合于球鐵件。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)144.2 澆注時(shí)間的確定澆注時(shí)間對(duì)鑄件質(zhì)量有重要影響，而合適的澆注時(shí)間與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型工藝條件、合金種類與選擇的澆注系統(tǒng)等有關(guān)；鑄造工藝學(xué)中給出以下經(jīng)驗(yàn)公式: =Amn （式 4-1） =Bpmn （式 4-2）式中 澆注時(shí)間（s） ；m鑄件或澆注金屬質(zhì)量（162.9kg） ；鑄件壁厚（最小壁厚 8mm） ；A、B、p、n系數(shù)。表 4.1 式 4-1 中的系數(shù)An合金來(lái)源1.632.20.5鑄鐵H. Dietert3.70.38鑄鐵. . 2.53.50.33球墨鑄鐵上海柴油機(jī)廠0.970.5球墨鑄鐵R. White表 4.2 式 4-2 中的系數(shù)Bnp合金來(lái)源2.00.330.33鑄鐵. . 本次工藝中澆注時(shí)間計(jì)算采用公式（1） ，系數(shù)來(lái)源選用 R.White，則澆注時(shí)間為12.36s，取 12s。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)154.3 確定澆口比及各組元的截面積“A-支座”為球鐵鑄件，本鑄件采用開(kāi)放式的澆注系統(tǒng)，其阻流斷面在直澆道的上口。澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等各單元最小處的總斷面積中，內(nèi)澆道的總斷面積應(yīng)該最大,使得澆注系統(tǒng)易于充滿，補(bǔ)縮效果好。根據(jù)查鑄造工藝學(xué)推薦澆口比為：預(yù)定斷面比A直:A橫:A內(nèi)=1: 3: 2.5。根據(jù)鑄造工藝學(xué) ，內(nèi)澆道截面積計(jì)算公式為: （式 4-3）pgH2mA內(nèi) （式 4-4）CPHHp2/20式中 m流經(jīng)阻流的金屬總質(zhì)量；金屬液密度；充填型腔的總時(shí)間；充填全部型腔時(shí)，澆注系統(tǒng)阻流截面的流量系數(shù)；Hp充填型腔時(shí)的平均計(jì)算壓力頭；H0阻流以上金屬液的總壓頭；P阻流以上的型腔高度；C鑄型（型腔）總高度。對(duì)于頂注式澆注系統(tǒng)：P=0,故 Hp=H0表 4.3 鑄鐵件流量系數(shù) 值鑄型阻力大小鑄型大中小濕型0.350.420.5干型0.410.480.6本件“A-支座”采用樹(shù)脂自硬砂造型及造芯，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)和本件的外形特點(diǎn)，流量系數(shù)取 0.41。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)16由于本鑄件的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用的斷面比設(shè)計(jì)法,則各單元的流動(dòng)側(cè)壓力高度取決于的澆注系統(tǒng)的單元間斷面比和澆注系統(tǒng)總壓力高度,即平均靜壓頭的高度。根據(jù)鑄件分型面的選擇，鑄件全部位于下砂型，且澆注方式為頂部注入。根據(jù)鑄造工藝手冊(cè)和鑄造工藝學(xué) ，本鑄件高度為 340.5mm，上砂型高度為 300mm，則平均靜壓頭Hp=300mm=30cm，Hp=H0=30cm，示意圖如圖 4.1 所示圖 4.1 平均靜壓頭示意圖通過(guò)計(jì)算得到內(nèi)澆道最小處的總斷面積A阻=18.83cm2，根據(jù)澆口比從而得到A直=19cm2，A橫=57cm2，A內(nèi)=48cm2。4.3.1 直澆道的設(shè)計(jì)直澆道主要起到引導(dǎo)澆口杯中的金屬液向下流動(dòng)，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直接導(dǎo)入型腔，并提供足夠的壓頭。直澆道多為圓形斷面，在手工造型和一般機(jī)器造型中，直澆道通常取斜度為 2%4%的上大下小的錐形圓棒。本次方案中A直=19cm2，直澆道下端為阻流面，下端 d1=50mm，上端 d2=72mm。如圖 4.2 所示：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)17圖 4.2 直澆道示意圖4.3.2 橫澆道的設(shè)計(jì)橫澆道是指從直澆道的末端到內(nèi)澆口前端之間的通道。橫澆道需要提供穩(wěn)定的金屬液流，對(duì)金屬液的流動(dòng)有較小的阻力。本鑄件采用梯形截面的橫澆道，有利于橫澆道余量順利脫出，在生產(chǎn)實(shí)踐中很常用。根據(jù)橫澆道的計(jì)算面積A橫=57cm2，與橫澆道相連的內(nèi)澆道的個(gè)數(shù)為 2，因而設(shè)計(jì) a=70mm，b=120mm，c=60mm。橫澆道的示意圖如圖 4.3所示。圖 4.3 橫澆道窩示意圖4.3.3 直澆道窩的設(shè)計(jì)金屬液對(duì)直澆道底部有強(qiáng)烈的沖擊作用，并產(chǎn)生渦流和高度紊流區(qū)，常引起沖砂，渣孔和大量氧化夾雜物等鑄造缺陷。為了減輕對(duì)直澆道底部的沖刷，減少金屬氧化和氣體卷入，提高阻渣效果，設(shè)置直澆道窩可改善金屬液的流動(dòng)情況。澆口窩常做成半球形、圓錐臺(tái)等形狀。澆口窩直徑為直澆道下端直徑的 1.42.0 倍，高度為橫澆道直徑的兩倍。直澆道窩的示意圖如圖 4.4 所示鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18圖 4.4 直澆道窩示意圖4.3.4 內(nèi)澆道的設(shè)計(jì)內(nèi)澆道的功能是控制充型速度和方向，分配金屬液，調(diào)節(jié)鑄件各部位的溫度和凝固順序，澆注系統(tǒng)的金屬液通過(guò)內(nèi)澆道對(duì)鑄件有一定的補(bǔ)縮作用。內(nèi)澆道在鑄件上的位置和數(shù)目的確定應(yīng)服從所選定的凝固順序或補(bǔ)縮方法。本鑄件的內(nèi)澆道設(shè)在厚壁處從頂部注入，并通過(guò)冒口，讓金屬液先流經(jīng)冒口再引入型腔。通過(guò)冒口是為了使鑄件順序凝固，更能提高冒口的補(bǔ)縮效果。內(nèi)澆道的數(shù)量為兩個(gè)，A內(nèi)=48cm2，A內(nèi)=24cm2，所以設(shè)計(jì) a=100mm，b=140mm，c=20mm。其示意圖如圖 4.5 所示：圖 4.5 內(nèi)澆道示意圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)194.3.5 澆口杯的設(shè)計(jì)澆口杯的作用是：接納來(lái)自澆包的金屬液，便于澆注；緩和金屬液的沖擊，把金屬液較平穩(wěn)地引入直澆道;阻擋金屬液中溶渣和防止氣體卷入直澆道；對(duì)一些高件、大件、重要件，當(dāng)砂箱高度不夠時(shí)，可起到提高壓力頭作用。澆口杯的結(jié)構(gòu)形狀分類：漏斗形、池形。本鑄件屬于小型鑄件，對(duì)于擋渣作用要求較高，漏斗形澆口杯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但擋渣作用差。鑄件工藝要求中對(duì)鑄件夾渣缺陷有嚴(yán)格要求，因此在澆注過(guò)程中應(yīng)該對(duì)金屬液進(jìn)行過(guò)濾處理，本次工藝在直澆道下端設(shè)置泡沫陶瓷過(guò)濾器，去除金屬液中的夾渣及非金屬雜質(zhì)。圖 4.6 為澆口杯的示意圖。圖 4.6 澆口杯示意圖4.4 頂注式澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核4.4.1 型內(nèi)液面上升速度澆注時(shí)間應(yīng)小于形成澆不到和冷隔缺陷的最大允許澆往時(shí)間，還應(yīng)短干形成夾砂結(jié)疤類缺陷的極限允許時(shí)間；澆注時(shí)間應(yīng)大于氣體從型內(nèi)逸出的最小允許時(shí)間；澆控時(shí)間應(yīng)大于型內(nèi)金屬液形成嚴(yán)重湍流程度的允許充型時(shí)間等。顯然，這些都和型內(nèi)金屬液的上升速度密切相關(guān)。校核結(jié)構(gòu)復(fù)雜及大型鑄件，在澆筑時(shí)間確定后，需驗(yàn)證型內(nèi)液面上升速度。型內(nèi)金屬液上升速度用下式計(jì)算：型 （式 4-5）C型式中 C鑄件（或某段）的高度；鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20澆注時(shí)間。表 4.4 鑄鐵件的型內(nèi)液面最小上升速度鑄件壁厚/mm/mms-1min型40，水平澆筑大平板81040，上型有大平面20301040102041020301.5430100根據(jù)本設(shè)計(jì)方案=28.3mms-1，所以驗(yàn)算本設(shè)計(jì)方案符合要求。型4.4.2 最小剩余壓頭高度 Hm的計(jì)算為保證金屬液充滿全部鑄型，獲得結(jié)構(gòu)完整的鑄件，鑄件最高點(diǎn)到澆口杯液面高度必須有一個(gè)最小剩余壓力頭 Hm，其計(jì)算公式如下。 （式 4-6）tanLHm式中 L為液體金屬的流程；為壓力角（） 。其中 Hm=300mm，L= 660mm，=7，則 Hm Ltan，證明本設(shè)計(jì)方案符合要求。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)215 冒口設(shè)計(jì)冒口的主要作用是貯存金屬液，對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮，此外，還有出氣和集渣的作用。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，設(shè)計(jì)冒口應(yīng)遵照以下原則：（1）冒口的凝固時(shí)間應(yīng)大于鑄件被補(bǔ)縮部位的凝固時(shí)間；（2）冒口能提供足夠的補(bǔ)縮金屬液；（3）在整個(gè)補(bǔ)縮過(guò)程中，冒口與鑄件被補(bǔ)縮部位存在補(bǔ)縮通道；（4）有足夠的補(bǔ)縮壓力，使補(bǔ)縮金屬液能夠流到要求補(bǔ)縮的區(qū)域。由于本件“A-支座”采用球墨鑄鐵，而球墨鑄鐵在冷卻、凝固過(guò)程中，既有液態(tài)收縮，又有凝固收縮。當(dāng)鑄件在液態(tài)和凝固期間收縮得不到補(bǔ)償時(shí)，就會(huì)在鑄件內(nèi)形成“縮孔”或“縮松”而使鑄件報(bào)廢。因此實(shí)際生產(chǎn)中通常采用冒口進(jìn)行補(bǔ)縮以消除鑄件成型過(guò)程中出現(xiàn)的“縮孔”和“縮松”等缺陷。球墨鑄鐵在共晶轉(zhuǎn)變時(shí)石墨的析出會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，由于球墨鑄鐵具有模糊凝固特性，在整個(gè)凝固期間它的外殼的堅(jiān)實(shí)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上灰鑄鐵，如果鑄型剛度不夠，會(huì)使石墨化產(chǎn)生的體積膨脹的大部分消耗于外殼膨脹，結(jié)果使鑄件內(nèi)部的液態(tài)收縮和凝固收縮得不到補(bǔ)償而產(chǎn)生縮孔；同時(shí)由于球墨鑄鐵凝固時(shí)析出的石墨共晶團(tuán)細(xì)而多，即使使用冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，當(dāng)冒口效率不高，保持液態(tài)時(shí)間不夠長(zhǎng)或壓力不夠大時(shí)，效果常不理想。補(bǔ)縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是冒口類型的選擇和尺寸的計(jì)算。冒口的主要作用是在鑄件成形過(guò)程中提供由于體積變化所需要補(bǔ)償?shù)慕饘僖?，以防止在鑄件中出現(xiàn)的收縮類型缺陷。對(duì)于球墨鑄鐵件冒口尺寸的確定，可以采用“全壓力冒口”設(shè)計(jì)方法和“控制壓力冒口”設(shè)計(jì)方法。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)225.1 冒口的類型和位置由于本鑄件采用的是樹(shù)脂自硬砂造型，砂型的剛度高，所以能夠抵制球墨鑄鐵共晶膨脹的壓力，保證鑄型不發(fā)生塑性變形。為了充分利用球墨鑄鐵的體積膨脹和砂型的剛度條件，本設(shè)計(jì)采用“控制壓力冒口”。澆注時(shí)利用冒口進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮，澆注結(jié)束后通過(guò)金屬液回填冒口釋放初期共晶膨脹的壓力，在冒口頸凝固后，利用部分共晶膨脹在鑄件內(nèi)部形成的內(nèi)壓力抵消鑄件的二次收縮缺陷,從而獲得既無(wú)塑性變形又無(wú)縮孔、縮松缺陷的高品質(zhì)鑄件。由于大型球墨鑄鐵件的鐵液澆注量大，鐵液的液態(tài)冷卻收縮量及其需要補(bǔ)縮的量也相應(yīng)較大,故其冒口系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用其自適應(yīng)力強(qiáng)及其補(bǔ)縮力強(qiáng)的壓邊暗冒口為宜。根據(jù)其位置不同分為壓邊澆冒口和壓邊冒口，冒口的設(shè)置位置位于鑄件加工面，有利于后期冒口的清理以及鑄件的再加工。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用控制壓力冒口設(shè)計(jì)法，冒口類型為壓邊暗冒口，冒口的設(shè)置位置如圖 5.1 所示：圖 5.1 冒口示意圖5.2 鑄件和冒口的模數(shù)計(jì)算本“A-支座”采用臺(tái)式冒口，鑄件被補(bǔ)縮部位得體積與散熱表面積得比值稱為模數(shù)，鑄件模數(shù)通過(guò)下面式子計(jì)算：鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)23 Mr=Vr/Sr （式 5-1） Mr=Vr/Sr （式 5-2） （式 5-3）22)()(rcrrKMKM式中 Mr、Mc分別為冒口模數(shù)和鑄件模數(shù)；Kr、Kc分別為冒口和鑄件的凝固系數(shù)。5.3 冒口的尺寸計(jì)算鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)246 鑄造工藝裝備6.1 模樣模樣用來(lái)形成鑄型的型腔、芯頭座等結(jié)構(gòu)，直接影響鑄件的形狀、尺寸精度和表面粗糙度。所以必須重視對(duì)模樣的設(shè)計(jì)，對(duì)模樣要求應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、尺寸精度和表面粗糙度，同時(shí)模樣應(yīng)滿足制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉等要求。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。本鑄件屬于用手工造型的方法進(jìn)行單件小批量生產(chǎn)，所以本鑄件選擇木模制作模樣。6.2 砂箱砂箱是鑄件生產(chǎn)中的必備的工藝裝備之一。正確的設(shè)計(jì)和選擇適合的鑄造生產(chǎn)需要的砂箱，對(duì)日益發(fā)展的鑄造生產(chǎn)，具有很大的實(shí)用價(jià)值。6.2.1 砂箱類型的選擇本鑄件采用整鑄式砂箱，材料選擇為灰鑄鐵。鑄鐵砂箱應(yīng)用最廣，材料成本低，制造方便，強(qiáng)度、剛度較高。砂箱造型為手工造型用砂箱。6.2.2 砂箱結(jié)構(gòu)根據(jù)鑄件和澆注系統(tǒng)在砂箱中的位置，設(shè)計(jì)上砂箱的名義尺寸為1200mm1000mm300mm，下砂箱的名義尺寸為 1200mm1000mm500mm(長(zhǎng)度寬度砂箱高度)。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)25致 謝本課程設(shè)計(jì)在選題及進(jìn)行過(guò)程中得到朱永長(zhǎng)教授的悉心指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，朱永長(zhǎng)教授多次幫助我分析思路，開(kāi)拓視角，在我遇到困難的時(shí)候給予我最大的支持和鼓勵(lì)，及時(shí)幫助我分析問(wèn)題解決阻礙。此外，本次課程設(shè)計(jì)得以的順利完成，離不開(kāi)朱永長(zhǎng)教授的關(guān)心和幫助。在此期間內(nèi)，朱永長(zhǎng)教授教會(huì)我的知識(shí)和治學(xué)的態(tài)度精神使我終身受益。再多華麗的言語(yǔ)也顯蒼白，向朱永長(zhǎng)教授致以誠(chéng)摯的謝意。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)26參 考 文 獻(xiàn)1王文清, 李魁盛. 鑄造工藝學(xué)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社. 2002.2李榮德, 米國(guó)發(fā), 榮守范, 等. 鑄造工藝學(xué)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2013.7.3葉榮茂, 吳維岡等. 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.4 李魁盛. 典型鑄件工藝設(shè)計(jì)實(shí)例M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.15 張江城. 復(fù)雜球墨鑄鐵底座的鑄造工藝設(shè)計(jì)J. 熱加工工藝, 2016, 045(019): 90-93.6 曹海. 球墨鑄鐵軸承座的鑄造工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化J. 現(xiàn)代鑄鐵, 2015, 35(1): 75-80.