端蓋的鑄造工藝設計,鑄造,工藝,設計 目 錄 一、 零件分析 2 1.1零件結(jié)構(gòu)信息 2 1.2技術(shù)要求 2 二、 鑄造工藝方案分析 3 2.1造型方法、造芯方法的選擇 3 2.2鑄造方法的選擇 3 2.3鑄型種類的選擇 3 2.4鑄件澆注位置的確定 4 2.5分型面的選擇 4 三、 鑄造工藝參數(shù) 6 3.1 收縮率確定 6 3.2 灰鐵鑄出孔大小確定 7 3.3 加工量確定 7 3.4 起模斜度 10 3.5吃沙量確定 12 四、澆注系統(tǒng)設計 13 4.1澆注時間的確定 13 4.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算 14 五、冒口與冷鐵設計 18 六、鑄造工藝圖 19 七、工藝出品率 20 八、合箱圖 20 總結(jié) 24 參考文獻 25 一、 零件分析 1.1零件結(jié)構(gòu)信息 端蓋零件的結(jié)構(gòu)如下圖1.1端蓋零件圖所示，端蓋結(jié)構(gòu)為腰形端蓋主體與方形底座組成。主要工作面位于端蓋腰形內(nèi)側(cè)面及七端面，裝配基準在腰形端蓋端面，端蓋腰型內(nèi)側(cè)面與端面基準面有垂直度要求；端面有與安裝端蓋的緊固螺絲孔（M10通絲孔）；端蓋的底座有4個M10螺栓安裝的過孔與沉頭孔，沉頭孔孔徑為Φ16，深度2mm；端蓋的頂面進、出口為RC3/8管螺紋。 圖1.1端蓋零件圖 1.2技術(shù)要求 本次設計的端蓋零件材質(zhì)為HT150，最小抗拉強度為200MPa，布氏硬度為163～241HBW，伸長率0.3～0.8%抗彎強度為400 MPa，抗壓強度為600～800 MPa，抗剪強度為248 MPa[1]，滿足大多數(shù)端蓋、端蓋零件的機械性能要求。 技術(shù)要求：1.鑄件不許有氣孔、砂眼、夾渣等缺陷；2.未注鑄造圓角R2。 灰鑄鐵具有良好的鑄造性能[1]，材質(zhì)為灰鐵的鑄件毛坯一般采用鑄造方式獲得，本次設計采用砂型鑄造，手工造型，一箱四件生產(chǎn)該座零件。 為了便于分析直觀，依據(jù)端蓋的零件二維圖紙，建立端蓋的三維零件如下圖1.2.1端蓋三維零件圖所示。 圖1.2.1端蓋三維零件圖 二、 鑄造工藝方案分析? 鑄造工藝包括：造型方法、造芯方法、鑄造方法及鑄型種類的選擇。 2.1造型方法、造芯方法的選擇 根據(jù)手工造型和機器造型的特點，選擇手工造型。 2.2鑄造方法的選擇? 根據(jù)零件的各參數(shù)，對照表格中的項目比較，選擇砂型鑄造。 2.3鑄型種類的選擇 根據(jù)鑄型的特點和應用情況選用自硬砂。 2.4鑄件澆注位置的確定 鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。澆注位置是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點、尺寸、重量、技術(shù)要求、鑄造合金特鑄造方法以及生產(chǎn)車間的條件決定的。正確的澆注位置能保證獲得健全的鑄件，并使造型、制芯和清理方便。澆注位置選擇一般遵循以下原則[2]： 1） 鑄件最重要的部分或交大平面朝下。 2） 鑄型的防止應有利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐。 3） 當鑄件需要冒口補縮時，最好使補縮部位處于鑄件的上部。 4） 為避免鑄件薄壁部分澆不足，澆注使，薄壁部分營放在下邊或立放或斜放。 5） 鑄型的放置應有利于在澆注時，砂型和砂芯排氣。 6） 對于平板類鑄件，為了防止夾砂，可以傾斜放置，同時也有利于排氣，也可減少鐵水對鑄型的沖刷力。 7） 應盡量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并盡量少用吊芯。 8） 應使下芯，合箱方便，便于檢查型腔尺寸。 綜合上述原則，考慮到端蓋零件結(jié)構(gòu)特點，本次端蓋適合采用頂部、底部和中間澆注。 2.5分型面的選擇 鑄造分型面是指鑄型組元間的接合面，分型面的選擇應盡量與澆注位置一致，盡量使兩者協(xié)調(diào)起來，使鑄造工藝簡單，并易于保證鑄件質(zhì)量[2]。澆注位置往往同分型面的選擇密切相關(guān)，所以二者相互影響，為了便于充分考慮二者的相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，端蓋零件可有以下三種分型方案。 分型方案一：將以端蓋零件的對稱中心做分型面，將該零件分為上、下兩部分，選擇中間澆注系統(tǒng)適合此分型方案，該分型方案如圖2.5.1分型方案一。 圖2.5.1分型方案一 分型方案一的優(yōu)點是分型面平直。缺點是端蓋腰形內(nèi)部需做水平芯子，該方案增加工裝，生產(chǎn)勞動強度較大，而且端蓋上下箱落差比較大。 分型方案二：選擇頂澆注形式方案，該分型方案如圖2.5.2分型方案二所示。 圖2.5.2分型方案二 分型方案二的優(yōu)點分型面簡單。該方案的缺點是，整個鑄件都在下箱，澆注落差較大，澆注不平穩(wěn)。 分型方案三：分型方案二與分型方案二類似，該方案將端蓋全部置于上箱，該方案適合底部澆注系統(tǒng)，該分型方案如圖3.3分型方案三所示。 圖3.2分型方案三 分型方案三的優(yōu)點是分型面簡單平直，將端蓋的重要端面至于底部，保證鑄造質(zhì)量，易于大批量生產(chǎn)，且澆注平穩(wěn)，易于充型。 綜合比較，方案三最為合理，優(yōu)點符合批量生產(chǎn)條件。故本次設計分型方案選擇分型方案三進行分型分模，采用底部澆注系統(tǒng)。 三、 鑄造工藝參數(shù) 3.1 收縮率確定 鑄件線收縮率又稱鑄件收縮率或者鑄造收縮率，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態(tài)性質(zhì)時的溫度）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，即 ε=L1-L2L1×100% 式中L1—摸樣長度，L2—鑄件長度。 由表3.1灰鐵自由收縮率[1]，可知支撐座材質(zhì)為HT150，對應的收縮率為1%。 表3.1灰鐵收縮率 灰鑄鐵牌號 HT100,HT150,HT200 HT250 HT300 HT350 小中件 中大件 特大件 自由線收縮率（%） 鑄造收縮率（受阻收縮率（%）） 0.9~1.1 0.8~1.0 0.8~1.0 0.7~0.9 0.7~0.9 0.6~0.8 0.9~1.1 0.7~0.9 1.5 1.0 3.2 灰鐵鑄出孔大小確定 該端蓋為大批量生產(chǎn)，依據(jù)表3.2灰鑄鐵不鑄出孔直徑可知零件圖中Φ9的螺栓過孔比較小，不鑄出。端蓋上頂面大端Φ52斜度1：10的槽部黑皮面不需要加工，依據(jù)表3.2灰鑄鐵不鑄出孔直徑可知該槽部需要鑄出。端蓋底面上Φ62深度2mm的槽部黑皮面不需加工，同樣需要鑄出。 表3.2 灰鑄鐵件不鑄出孔直徑 （單位mm） 生產(chǎn)批量 不鑄出孔直徑 大量生產(chǎn) ≤12～15 成批生產(chǎn) ≤15～30 單件或小批生產(chǎn) ≤30～50 3.3 加工量確定 鑄件上的機械加工余量是鑄件上要用機械加工的方法切去的金屬層厚度。加工余量不足，會使鑄件因加工表面上殘存黑皮和表層缺陷而報廢；加工余量太大，會增加機械加工的工作量，且浪費金屬材料，從而增加了生產(chǎn)成本，有時還會因截面變厚，熱節(jié)變大，使鑄件晶粒粗大，力學性能降低。 鑄件的機械加工余量可以用查表的方法確定。鑄件切削加工余量等級常常和鑄件尺寸公差等級配套確定。鑄件尺寸公差的代號用字母CT表示[2]。尺寸公差等級分為16級。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件尺寸公差等級見表3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自GB/T6414-1999）。端蓋為砂型鑄造手工造型批量生生產(chǎn)故，依據(jù)表3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自GB/T6414-1999）選用鑄件公差等級為CT11（GB/T 6414-1999-CT11）。 表3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自GB/T6414-1999） ·方法 公差等級CT 鑄 件 材 料 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 11~14 11~14 11~14 11~14 10~13 10~13 9~12 11~14 11~14 砂型鑄造機器造型和殼型 8~12 8~12 8~12 8~10 8~10 8~10 7~9 8~12 8~12 金屬型鑄造（重力鑄造或者低壓鑄造） — 8~10 8~10 8~10 8~10 7~9 7~9 — — 壓力鑄造 — — — — 6~8 4~6 4~7 — — 熔模鑄造 水玻璃 7~9 7~9 7~9 — 5~8 — 5~8 7~9 7~9 硅溶膠 4~6 4~6 4~6 — 4~6 — 4~6 4~6 4~6 注 1表中所列處的公差等級時至在大批量生產(chǎn)、且影響鑄件尺寸精度的生產(chǎn)因素已得到充分改進時鑄件通常能夠達到的公差等級。 2本標準還適用于本表未列出的由鑄造廠和采購方之間協(xié)議商定的工藝和材料。 鑄件切削加工余量的代號用字母MA表示。切削加工余量等級由精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H、J共9個等級[2]。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件加工余量等級按表表3.3.2毛坯鑄件典型的機械加工余量等級選取該端蓋的加工等級為G級。 表3.3.2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 G~K F~H F~H F~H F~H F~H F~H G~K G~K 砂型鑄造機器造型和殼型 E~H E~G E~G E~G E~G E~G E~G F~H F~H 壓力鑄造 — D~F D~F D~F D~F D~F D~F — — 熔模鑄造 E E E — E — E E E 端蓋的下端面尺寸為：Φ100X28，基本尺寸100，查表3.3.3鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-1999）CT11公差值為4.4，位于分型面頂面，查3.3.4要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999）加工余量等級降一級即為RMA(H)對應數(shù)值為2.0，端蓋端面雙側(cè)加工，位于澆注位置的頂面，則該尺寸的加工量為：4.4/4+2.0=3.3mm，取整數(shù)為3.5mm。因為該該端面位于澆注位置的頂面，所以加工量適當取大一點的值，本次設計取加工量為4.0mm 表3.3.3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CT1） 大于 至 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 132） 142） 152） 162）3） — 10 0.09 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.74 1 1.5 2 2.8 4.2 — — — — 10 16 0.1 0.14 0.2 0.28 0.38 0.54 0.78 1.1 1.6 2.2 3.0 4.4 — — — — 16 25 0.11 0.15 0.22 0.30 0.42 0.58 0.82 1.2 1.7 2.4 3.2 4.6 6 8 10 12 25 40 0.12 0.17 0.24 0.32 0.46 0.64 0.9 1.3 1.8 2.6 3.6 5 7 9 11 14 40 63 0.13 0.17 0.24 0.36 0.50 0.70 1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 10 12 16 63 100 0.14 0.18 0.26 0.40 0.56 0.78 1.1 1.6 2.2 3.2 4.4 6 9 11 14 18 100 160 0.15 0.20 0.28 0.44 0.62 0.88 1.2 1.8 2.5 3.6 5 7 10 12 16 20 160 250 — 0.22 0.30 0.50 0.72 1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11 14 18 22 250 400 — 0.24 0.34 0.56 0.78 1.1 1.6 2.2 3.2 4.4 6.2 9 12 16 20 25 400 630 — — 0.40 0.64 0.9 1.2 1.8 2.6 3.6 5 7 10 14 18 22 28 630 1000 — — — 0.72 1 1.4 2 2.8 4 6 8 11 16 20 25 32 1000 1600 — — — 0.80 1.1 1.6 2.2 3.2 4.6 7 9 13 18 23 29 37 1600 2500 — — — — — — 2.6 3.8 5.4 8 10 15 21 26 33 42 2500 4000 — — — — — — — 4.4 6.2 9 12 17 24 30 38 49 4000 6300 — — — — — — — — 7 10 14 20 28 35 44 56 6300 10000 — — — — — — — — — 11 16 23 32 40 50 64 1）在等級CT1~CT15中對壁厚采用粗一級公差（見第7章） 2）對于不超過16mm的尺寸，不采用CT13~CT16的一般公差，對于這些尺寸應標注個別公差。 3）等級CT16僅適用于一般公差規(guī)定為CT15的壁厚。 端蓋的上端面加工部分尺寸Φ62X16，基本尺寸為Φ62，端面雙側(cè)加工，位于澆注位置的底面，對應公差等級CT11公差值為4.0，加工余量等級RMA(G)對應數(shù)值為0.7，則加工量為：4.0/4+0.7=1.7mm，圓整取加工量為2.0mm 端蓋的上端側(cè)面加工部分尺寸Φ62X16，基本尺寸為Φ62，側(cè)面雙側(cè)加工，位于澆注位置的側(cè)面，對應公差等級CT11公差值為4.0，加工余量等級RMA(G)對應數(shù)值為0.7，則加工量為：4.0/4+0.7=1.7mm，圓整取加工量為2.0mm 端蓋的上端臺階面加工部分尺寸Φ100X12，基本尺寸為Φ100，端面雙側(cè)，位于澆注位置的底面，對應公差等級CT11公差值為4.4，加工余量等級RMA(G)對應數(shù)值為1.4，則加工量為：4.4/4+1.4=2.5mm。 端蓋的上端臺階面?zhèn)让婕庸げ糠殖叽绂?00X12，基本尺寸為Φ100，側(cè)面雙側(cè)，位于澆注位置的側(cè)面，對應公差等級CT11公差值為4.4，加工余量等級RMA(G)對應數(shù)值為1.4，則加工量為：4.4/4+1.4=2.5mm。 3.3.4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 A B C D E F G H J K — 40 0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 0.7 1 1.4 40 63 0.1 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.7 1 1.4 2 63 100 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 1 1.4 2 2.8 4 100 160 0.3 0.4 0.5 0.8 1.1 1.5 2.2 3 4 6 160 250 0.3 0.5 0.7 1 1.4 2 2.8 4 5.5 8 250 400 0.4 0.7 0.9 1.3 1.4 2.5 3.5 5 7 10 400 630 0.5 0.8 1.1 1.5 2.2 3 4 6 9 12 630 1000 0.6 0.9 1.2 1.8 2.5 3.5 5 7 10 14 1000 1600 0.7 1 1.4 2 2.8 4 5.5 8 11 16 1600 2500 0.8 1.1 1.6 2.2 3.2 4.5 6 9 14 18 2500 4000 0.9 1.3 1.8 2.5 3.5 5 7 10 14 20 4000 6300 1 1.4 2 2.8 4 5.5 8 11 16 22 6300 10000 1.1 1.5 2.2 3 4.5 6 9 12 17 24 1）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。 3.4 起模斜度 為了使模樣(或芯)易于從砂型(或芯盒)中取出(砂型鑄造)，或者從鑄型中取出鑄件(金屬型鑄造)，鑄件垂直分型面的表面要留有起模斜度(也稱拔模斜度)。鑄造斜度可以用不同的方法形成，起模斜度可采取增加鑄件壁厚（如圖3.4.1中圖1）、增減鑄件壁厚（如圖3.4.1中圖2）或者減小鑄件壁厚（如圖3.4.1中圖3）的方法來形成。 圖3.4.1 在鑄件上添加起模斜度，原則上不應超過鑄件的壁厚工差要求。鑄件的起模斜度值參考表3.4.1起模斜度（JB/T 5105-1991）。 表3.4.1 起模斜度 （摘自JB/T 5015-1991） 測量面 高度H mm 起模斜度≤ 金屬模樣、塑料模樣 木模樣 A A mm A A mm ≤10 3?30‘ 0.6 4?00‘ 0.8 >10~40 1?50‘ 1.4 2?05‘ 1.6 >40~100 0?50‘ 1.6 0?55‘ 1.6 >100~160 0?35‘ 1.6 0?40‘ 2.0 >160~250 0?30‘ 2.2 0?35‘ 2.6 >250~400 0?30‘ 3.6 0?35‘ 4.2 >400~630 0?25‘ 4.6 0?30‘ 5.6 >630~1000 0?20‘ 5.8 0?25‘ 7.4 >1000~1600 — — 0?25‘ 11.6 >1600~2500 — — 0?25‘ 18.2 >2500 — — 0?25‘ — 該端蓋零件垂直分型面的總高度為28mm，采用金屬模樣造型頂部澆注，分型面在端蓋端面的大平面上，鑄型每層臺階的高度均不超過40mm，依據(jù)表3.4.1起模斜度（JB/T 5105-1991）以及表3.3.3鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-1999），綜合比較，為了使脫模順利，在保證不超過40mm的CT11對應的公差值3.6mm情況下，增大起模斜度，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為1°50’,本次設計側(cè)面起模斜度為1.5°，最終繪制端蓋零件的鑄件圖如圖3.4.2端蓋鑄件圖所示。 圖3.4.2端蓋鑄件圖 根據(jù)以上結(jié)果，最終確定端蓋鑄件三維圖如圖3.4.2端蓋鑄件三維圖，通過軟件計算該端蓋鑄件質(zhì)量為1.266kg。 圖3.4.3端蓋鑄件三維圖 3.5吃沙量確定 模樣與砂箱、箱頂、箱底和箱帶之間的距離稱為吃沙量。由前文可知端蓋單件重量為1.266Kg，依據(jù)表3.6.1按重量確定吃砂量表，可確定吃沙量最小尺寸為a=40mm，b=40mm，c=30mm，d=30mm，e=30mm， f=30mm。實際選取數(shù)值略比該值大，可充分考慮現(xiàn)有模板及砂箱標準尺寸。 表3.6.1 按鑄件重量確定的吃沙量 （單位mm） 鑄件重量/kg a b c d e f <5 5~10 11~20 21~50 51~100 101~250 251~500 501~1000 1001~2000 2001~3000 3001~4000 4001~5000 5001~10000 >10000 40 50 60 70 90 100 120 150 200 250 275 300 350 400 40 50 60 70 90 100 120 150 200 250 275 300 350 400 30 40 40 50 50 60 70 90 100 125 150 175 200 250 30 40 50 50 60 70 80 90 100 125 150 175 200 250 30 40 50 60 70 100 — — — — — — — — 30 30 30 40 50 60 70 120 150 200 225 250 250 250 四、 澆注系統(tǒng)設計 4.1澆注時間的確定 端蓋鑄件單件重量為1.266Kg。由于該件為一箱四件生產(chǎn)的砂型鑄造生產(chǎn)形式，依據(jù)表3.2.1鑄鐵件工藝出品率參照單件大批量生產(chǎn)，確定澆注過程中的總體金屬液重量，澆冒占比為20%，則澆注時所需金屬液總質(zhì)量為1.266X4X1.2=6.0768Kg。 工藝出品率=鑄件重量鑄件重量+澆冒口重量×100% 表4.1.1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 對于重量小于450Kg的形狀復雜的薄壁鑄鐵件，其澆注時間可按經(jīng)驗公式（4-1）計算 t=SGL （4-1） 式中 t — 澆注時間（s）； GL— 型內(nèi)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4.1.2系數(shù)S 和鑄件壁厚δ 的關(guān)系查出。 表中壁厚δ指鑄件的主要壁厚，對實心體鑄件取壁厚δ=2δE（δE 為鑄件的當量厚度）δE=鑄件的體積/鑄件的面積。 表4.1.2 系數(shù)S 和鑄件壁厚δ 的關(guān)系 鑄件壁厚δ mm 2.5~3.5 >3.5~8 >8.0~15 系數(shù)S 1.63 1.85 2.2 因為端蓋鑄件的斜度依據(jù)增加壁厚方式來形成，故壁厚適當取大值計算。 澆注時間: t=SGL=2.2X6.0768=5.423S 4.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算 澆注系統(tǒng)常用的分類有兩種：根據(jù)澆注系統(tǒng)個單元斷面的比例關(guān)系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等4種類型；根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的相對位置（引入位置），可分為頂注式、中注式、底注式和階梯注入式等4種類型。 本次支撐座澆注系統(tǒng)設計采用封閉澆注系統(tǒng)、頂注式，查表4.2.1澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應用，因為該支撐座為中、小型灰鐵件砂型鑄造，故選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系為：A內(nèi)：A橫：A直=1：1.1：1.15。 表4.2.1 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應用 截面比例 應用 A直 A橫 A內(nèi) 2 1.5 1 大型灰鑄鐵砂型鑄造 1.4 1.2 1 中、大型灰鑄鐵件砂型鑄造 1.15 1.1 1 中、小型灰鑄鐵件砂型鑄造 1.11 1.06 1 薄壁灰鑄鐵件砂型鑄造 1.5 1.1 1 可鍛鑄鐵 1.1~1.2 1.3~1.5 1 表面干燥型中、小型鑄鐵件 1.2 1.4 1 表面干燥型重型機械鑄鐵件 1.1~1.25 1.1~1.5 1 干型中、小型鑄鐵件 1.2 1.1 1 干型中型鑄鐵件 1 2~4 1.5~4 球墨鑄鐵件 1 2 4 鋁合金、鎂合金鑄件 1.2~3 1.2~2 1 青銅合金鑄件 1 1~2 1~2 鑄鋼件漏包澆注 1.5 0.8~1 1 薄壁球墨鑄鐵小件底注 前文計算的鑄件高度34.5mm，縮尺為1%，，依據(jù)吃沙量前文查表選取為a=b=40mm，則上砂箱最小高度為34.5X1.01+40=74.845mm，取上砂箱高度80mm（下砂箱取80mm）。 確定靜壓頭高度，依據(jù)表4.3.1普通漏斗形外澆口尺寸，初步澆口杯高度尺寸，暫定澆口杯高度為50mm。 表4.2.1普通漏斗形外澆口尺寸 直澆道下端直徑d/mm D1/mm D2/mm h/mm 鐵液容量/Kg ≤16 Φ56 Φ52 40 0.5 >16～18 Φ58 Φ54 42 0.6 >18～20 Φ60 Φ56 44 0.7 >20～22 Φ62 Φ58 46 0.8 >22～24 Φ64 Φ60 48 0.9 >24～26 Φ66 Φ62 50 1.0 >26～28 Φ68 Φ64 52 1.2 >28～30 Φ70 Φ66 54 1.3 本次設計采用鑄型在上箱的底部澆注形式， 則計算靜壓頭高度為:HP=8.0+5.0-3.45X1.1/2=11.25765cm 則依據(jù)截面比的關(guān)系A內(nèi)：A橫：A直=1：1.1：1.15。內(nèi)澆道采用 截面比設計法，則內(nèi)澆道計算公式為： A內(nèi)=GLρ?μ?t2ghp 其中本次設計澆注系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、內(nèi)澆道4個部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有： hp=k221+k12+k22Hp=1.1521+1.151.12+1.152x11.25765=4.359cm A內(nèi)=GLρ?μ?t2ghp=6.07680.00785X0.5X5.423X2X981X4.359=3.09cm2 依據(jù)表4.2.2內(nèi)澆道尺寸，選取的內(nèi)澆道最小斷面面積為A內(nèi)=3.09cm2面積，本次設計選取內(nèi)澆口面積為3.2cm2，一箱四件，每個鑄件設計為1個內(nèi)澆口，則需4個內(nèi)澆口，每個內(nèi)澆口面積為0.8cm2，對應的內(nèi)澆口尺寸a=10mm，b=8mm，c=9mm。 表4.2.2內(nèi)澆道尺寸（單位：mm） 序號 內(nèi)澆道斷面積A內(nèi)/cm2 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ a b c a b c a b c a b c d a 1 0.3 11 9 3 6 4 6 4 3 9 9 5 3 6.5 8.5 2 0.4 11 9 4 7 5 7 5 3 10 9 6 4 7 9.5 3 0.5 11 9 5 8 6 7 6 4 10 10 7 4 8 10.5 4 0.6 11 9 6 8.6 6.5 8 6.5 4.5 11 11 7 5 9 12 5 0.8 14 12 6 10 8 9 8 5 12 12 8 6 10 13.5 6 1.0 15 13 7 11 9 10 9 5 14 14 9 7 11.5 15 7 1.2 18 14 7.5 12 10 11 10 6 15 16 10 7 12.5 16.5 8 1.5 20 18 8 14 11 12 11 7 17 18 11 8 14 18.5 9 1.8 21 19 9 16 12 13 12 8 18 20 12 9 15 20.5 10 2.2 23 21 10 17 13 15 13 19 20 22 14 9 17 23 11 2.6 25 23 11 17.5 13.5 17 13 9 24 24 15 10 18.5 24.5 12 3.0 28 24 12 18 14 19 14 10 26 27 16 11 20 26 13 3.4 32 25 12 19 15 20 15 10 28 28 17 12 21 28 14 4.0 38 30 12 21 15 22 16 10 30 30 18 13 22 30.5 15 4.5 40 36 12 22 16 24 17 11 32 30 20 14 24 32.5 16 5.0 42 38 12.5 23 17 25 18 11 34 35 20 15 25.5 34 17 5.4 44 40 13 24 18 25.5 19 12 35 35 21 15 26 35 18 6.0 45 41 14 25 21 26 20 12 37 36 22 16 27.5 37 19 9.0 56 50 17 30 23 34 24 16 45 42 28 19 34 45.5 20 12.0 58 52 22 37 28 36 28 20 50 48 32 22 39 50 計算出橫澆道總斷面面積為A橫=1.1X3.2=3.52cm2,取橫澆道斷面面積為4.0 cm2，因為直澆道位于橫澆道中間位置，則橫澆道為兩段，每段橫截面面積取值為2.0cm2，每個橫澆道截面面積為2.4 cm2，查表4.2.3澆注系統(tǒng)截面面尺寸，取對應的橫澆道尺寸為：A=15mm，B=10mm，H=16mm。 表4.2.3澆注系統(tǒng)截面面尺寸 橫澆道 直澆道 Ⅰ Ⅱ 序號 斷面積A橫/cm2 A /mm B /mm C /mm A /mm B /mm C /mm 序號 斷面積A橫/cm2 D/mm 1 1.0 11 9 10 18 10 6 1 1.8 Φ15 2 2.0 15 10 16 20 13 8 2 3.1 Φ20 3 2.4 16 11 18 22 14 10 3 4.9 Φ25 4 3.0 17 13 20 24 15 11 4 7.1 Φ30 5 3.6 19 14 22 28 17 12 5 9.6 Φ35 6 4.0 20 15 23 30 18 13 6 12.6 Φ40 7 5.0 24 16 25 35 20 15 7 15.9 Φ45 8 6.0 27 17 28 36 22 16 8 19.6 Φ50 9 7.0 28 18 30 38 24 17 9 23.7 Φ55 10 8.0 30 20 32 40 26 18 10 28.2 Φ60 11 9.0 32 22 34 42 28 19 11 33.2 Φ65 12 11.0 36 24 37 45 30 21 12 38 Φ70 13 13.0 38 27 40 52 32 24 13 44 Φ75 14 13.8 38 28 42 55 33 25 14 50.3 Φ80 15 17 44 30 46 60 36 28 15 56.7 Φ85 16 19.5 46 32 50 65 39 30 16 63.7 Φ90 17 24 52 36 54 72 43 33 17 71 Φ95 18 28 56 40 58 78 46 36 18 78.5 Φ100 19 34 60 44 66 86 51 40 19 86.5 Φ105 20 38.5 65 45 70 90 54 43 20 95.2 Φ110 21 48 65 55 80 102 60 48 21 104 Φ115 計算出直澆道總斷面面積為A直=1.15X3.2 =3.68cm2,又因為A直：A直橫=1.15：1.1，故查表4.2.3澆注系統(tǒng)截面面尺寸，直澆道截面面積取4.9cm2，直徑為Φ25mm。 最終確定各澆道截面尺寸如下圖4.3澆道截面尺寸所示。 圖4.3澆道截面尺寸 五、 冒口與冷鐵設計 灰鑄鐵和球磨鑄鐵在凝固過程中都析出石墨并伴隨相變膨脹，有一定的自補縮能力，因而縮松、縮孔的傾向小性較鑄鋼件小。鑄鐵件的補縮應以澆注系統(tǒng)后補縮（澆注系統(tǒng)在完成教主以后，對鑄件的補縮，稱為后補縮）和石墨化膨脹自補縮為基礎，只是由于鑄件本身結(jié)構(gòu)、合金成分、冷卻條件等原因，不能建立足夠的后補縮和自補縮的情況下才應用冒口，一個需要設置冒口補縮的鑄件，也必須利用后補縮和自補縮，冒口僅是補充后補和自補不足的差額。 本次端蓋不設計冒口。 六、 鑄造工藝圖 由前文鑄造工藝參數(shù)選取以及吃砂量的確定，因為一箱四件生產(chǎn)該端蓋，可確定鑄造工藝排布圖，端蓋的鑄造工藝圖如圖6.1端蓋鑄造工藝圖所示。 圖6.1端蓋鑄造工藝圖 最終確定端蓋鑄件圖見附錄一；一箱四件鑄造工藝布置圖，見附錄二；鑄造工藝卡，見附錄三。 七、 工藝出品率 澆口杯體積為： V澆=4022+402×252+2522×3.14×503=42193.75mm3 直澆道體積為： V直=2522×3.14×80=39250mm3 直澆道窩體積為： V窩=2×25233×3.14=4088.542mm3 橫澆道體積為： V橫=15+10×162×237=47400mm3 內(nèi)澆道體積為： V內(nèi)=10+9×82×24.5×4=7448mm3 則澆冒質(zhì)量為： M澆冒=42193.75+39250+4088.542+47400+74481000000000×7.85=1.01985Kg 一箱四件，鑄件質(zhì)量為1.266X4=5.06Kg 則工藝出品率為：5.0645.064+1.02×100%=83% 八、 合箱圖 由前文計算選取的吃沙量以及鑄造工藝排布，選擇砂箱內(nèi)框尺寸，上砂箱內(nèi)框尺寸為：350X320X80，下砂箱內(nèi)框尺寸為：350X320X80。 根據(jù)表8.1.1常用造型機所用砂箱的最佳尺寸，依據(jù)本次設計數(shù)據(jù)，選擇500X400砂箱尺寸對應的造型機為Z145。 表8.1.1 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸 表1 砂箱尺寸 （mm） 400×300 500×400 600×500 800×600 造型機 Z114A，Z124 Z145，ZZ415 Z146，ZB326 ZB148A，3ZZ318 砂箱尺寸 800×700 1000×800 1100×900 1600×1200 造型機 Z148A，Z158 Z2310，Z2410 ZB1410 ZB1416 一般內(nèi)框平均尺寸小于500mm的手工砂箱，砂箱把手可采用圖8.1.1砂箱把手所示把手。 圖8.1.1砂箱把手 選擇導向銷結(jié)構(gòu)，如圖8.1.2導向銷結(jié)構(gòu)所示，尺寸選直徑為Φ16mm的導向銷。 圖8.1.2導向銷結(jié)構(gòu) 選擇插銷結(jié)構(gòu)，如圖8.1.2導插銷結(jié)構(gòu)所示，尺寸選直徑為Φ16mm的導向銷。 圖8.1.2導插銷結(jié)構(gòu) 上模板上設計端蓋零件的主體部分，依據(jù)前文，將端蓋零件的上模樣，安裝固定在上模板上；澆筑系統(tǒng)，依據(jù)鑄造工藝分析及排布，設計在上模板上；上模板的基板按照手冊參考設計定位耳以及定位銷；依據(jù)手冊設計合適的板厚以及筋條厚度與位置。具體上模板尺寸與安裝定位詳見上模板的二維圖8.1.3上模板圖所示。 圖8.1.3上模板 下模板上有四個成型凹槽，一個冒口窩，下模板定位銷同上模板設計，具體下模板安裝定位見下模板的二維圖8.1.4下模板圖所示。 圖8.1.4下模板 最終確定端蓋的合箱圖如下圖8.1.4合箱圖所示。 圖8.1.4合箱圖 參考文獻 [1] 中國鑄造協(xié)會.鑄造工程師手冊(第三版) 北京：機械工業(yè)出版社，2010. [2] 機械工程學會鑄造學會編.鑄造手冊（第5卷：鑄造工藝）（M）.北京：機械工業(yè)出版社，2006. [3] 葉榮茂、吳維岡、高景燕.鑄造工藝課程設計手冊（M）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1989. 36