2336 柴油機(jī)進(jìn)氣管鑄造設(shè)計(jì),柴油機(jī),氣管,鑄造,鍛造,設(shè)計(jì) 1柴 油 機(jī) 進(jìn) 氣 管 鑄 造 設(shè) 計(jì)題目：柴油機(jī)進(jìn)氣管鑄造設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 職 稱 日 期 2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 16×22 處，但由于是 HT15-33，碳當(dāng)量較高，故對(duì)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?。鸿T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砂型鑄造工藝、工裝設(shè)計(jì)P6 表 1-23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 參考資料面置于側(cè)面，對(duì)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500×400×150 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210×100mm，故一箱內(nèi)只能安放 4 個(gè)鑄件，即長度方向210×2＋30＝450、寬度方向 100×2＋30＝230。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(jí)、尺寸、重量及偏差：查表得鑄件尺寸精度是 5-6 級(jí)，選 6 級(jí)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(jí)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 0°45′~2°之間，去 0°45′~1.5°,均取增厚型的。6、砂芯設(shè)計(jì)：JB2854-80砂型鑄造工藝、工裝設(shè)計(jì)表 3-2441)砂芯數(shù)量及其分割面的確定：由于一箱四體件，管子（φ56—φ46）砂芯可采用拋擔(dān)砂芯，文字說明及設(shè)計(jì)步驟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)槿粝认峦馄ば荆瑢⑹构苄鞠虏蝗?，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 90×74 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 φ46 砂芯頭長度應(yīng)是 25-40mm，φ56 砂芯頭長度應(yīng)是 30-45mm，由于砂箱長度方向尺寸較緊，故將 φ46 芯頭長取 20mm，φ56 芯頭長取 30mm，為制芯方便芯頭斜度取 5°。驗(yàn)算 φ46 芯頭承壓面積砂芯重量 G（粗計(jì)）3.14×0.56 2/4×1.2×1.6≈0.48(kg)砂芯浮力 P（粗計(jì)） 3.14×0.562/4×1.2×7＝2.1(kg)實(shí)際芯頭面積 Sk＝1.5（P-G ）/2×0.6≈2(cm 2)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60mm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53#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 φ10 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：3.4×1.25%＝4.26(kg)b、單件澆注時(shí)間：按公式： t＝S √GS＝1.85 G＝4.26(kg)t＝3.8(秒) 取 t 為 4 秒c、 液面平均上升速度驗(yàn)算：v＝c/t＝120/4＝30(毫米/秒)查表允許上升速度為 20~30 毫米/秒，故上升速度符合要求。d、直澆道高度的驗(yàn)算：按 HM＝L×tgα查得 α＝120° L≈224mm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6HM＝47.62(mm), 鑄件一半高 60mm直澆口最小高度：60+47.62＝107.62 (mm)砂箱高度取 150mm，150＞107.62，故能滿足要求。e、 平均壓頭計(jì)算:HP＝ HO-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P87砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì) 參考資料F 內(nèi) =G/u.t.0.13√H p u 取 0.42=4.26/0.42×4×0.31×√13.5 =2.2(cm 2)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(duì)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(cm 2)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：2.15×1.5＝3.18(cm 2)一個(gè)直澆道澆 4 個(gè)件：2.22×2.5＝5.55(cm 2)經(jīng)系列化后直澆道取 φ28(6.15cm) ，橫澆道為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)P867（3.04 cm 2）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)步驟參考資料（0.42 cm 2） （1.53 cm 2）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) φ5、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 0.5~0.7kg/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 12~16kg/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：砂型鑄造工藝工裝設(shè)8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) φ12 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(duì) φ8 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：①1#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 500×800，一盒制造 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 4×4 條，考慮裝配方便改成 3×4 條。芯盒邊緣及耐磨片型式選用型，邊緣寬度取 30mm。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9② 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Ⅱ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：③3#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500×400×150,材料選用 QT42-10，砂壁結(jié)構(gòu)選用Ⅰ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。P127 表 5-126砂型鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)P1074~1101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)10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 P＜0.3 S＜0.15 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11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