端蓋的鑄造工藝設(shè)計,鑄造,工藝,設(shè)計 佳木斯大學(xué)Jiamusi University學(xué)生姓名：詹萬順學(xué)生姓名：詹萬順學(xué)學(xué) 號：號：17080140222指導(dǎo)教師：李俊剛指導(dǎo)教師：李俊剛 教授教授端蓋鑄造工藝設(shè)計端蓋鑄造工藝設(shè)計20202020秋材料成型及控制工程專業(yè)秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝鑄造工藝設(shè)計答辯設(shè)計答辯目錄目錄佳木斯大學(xué) 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3 3 零件分析零件分析 1 1 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析 2 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 4 4 鑄造工藝圖鑄造工藝圖5 5目錄目錄佳木斯大學(xué) 工藝出品率工藝出品率 7 7 合箱圖合箱圖 8 8 1 1 零件分析零件分析佳木斯大學(xué) 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(zhǔn)在腰形端蓋端面，端蓋腰型內(nèi)側(cè)面與端面基準(zhǔn)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16，深度2mm；端蓋的頂面進(jìn)、出口為RC3/8管螺紋。圖1.1端蓋零件圖1.1零件結(jié)構(gòu)信息零件結(jié)構(gòu)信息 1 1 零件分析零件分析佳木斯大學(xué) 本次設(shè)計的端蓋零件材質(zhì)為HT150，最小抗拉強(qiáng)度為200MPa，布氏硬度為163241HBW，伸長率0.30.8%抗彎強(qiáng)度為400 MPa，抗壓強(qiáng)度為600800 MPa，抗剪強(qiáng)度為248 MPa，滿足大多數(shù)端蓋、端蓋零件的機(jī)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?；诣T鐵具有良好的鑄造性能，材質(zhì)為灰鐵的鑄件毛坯一般采用鑄造方式獲得，本次設(shè)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。1.2技術(shù)要求技術(shù)要求 1 1 零件分析零件分析佳木斯大學(xué) 1.2技術(shù)要求技術(shù)要求圖1.2.1端蓋三維零件圖2 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)2.1造型方法、造芯方法的選擇造型方法、造芯方法的選擇 根據(jù)手工造型和機(jī)器造型的特點，選擇手工造型。2.2鑄造方法的選擇鑄造方法的選擇 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鑄型種類的選擇鑄型種類的選擇 根據(jù)鑄型的特點和應(yīng)用情況選用自硬砂。2 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)2.4鑄件澆注位置的確定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：1）鑄件最重要的部分或交大平面朝下。2）鑄型的防止應(yīng)有利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐。3）當(dāng)鑄件需要冒口補(bǔ)縮時，最好使補(bǔ)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)2.5分型面的選擇分型面的選擇分型方案一：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(qiáng)度較大，而且端蓋上下箱落差比較大。2 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)2.5分型面的選擇分型面的選擇分型方案二：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)。2 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)2.5分型面的選擇分型面的選擇分型方案三： 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(shè)計分型方案選擇分型方案三進(jìn)行分型分模，采用底部澆注系統(tǒng)。3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.1收縮率確定收縮率確定 由表3.1灰鐵自由收縮率，可知支撐座材質(zhì)為HT150，對應(yīng)的收縮率為1%。佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.2灰鐵鑄出孔大小確定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9的螺栓過孔比較小，不鑄出。端蓋上頂面大端52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62深度2mm的槽部黑皮面不需加工，同樣需要鑄出。佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.3加工量確定加工量確定佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.3加工量確定加工量確定佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.3加工量確定加工量確定 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選用鑄件公差等級為CT11。 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(jī)械加工余量等級選取該端蓋的加工等級為G級。 端蓋的下端面該尺寸的加工量為：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(dāng)取大一點的值，本次設(shè)計取加工量為4.0mm 端蓋的上端面對應(yīng)公差等級CT11公差值為4.0，加工余量等級RMA(G)對應(yīng)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)面對應(yīng)公差等級CT11公差值為4.0，加工余量等級RMA(G)對應(yīng)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 端蓋的上端臺階面對應(yīng)公差等級CT11公差值為4.4，加工余量等級RMA(G)對應(yīng)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)让鎸?yīng)公差等級CT11公差值為4.4，加工余量等級RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為1.4，則加工量為：4.4/4+1.4=2.5mm佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.4起模斜度起模斜度 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)。佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.4起模斜度起模斜度 綜合比較，為了使脫模順利，在保證不超過40mm的CT11對應(yīng)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150,本次設(shè)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。佳木斯大學(xué)圖3.4.2端蓋鑄件圖3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.4起模斜度起模斜度 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。佳木斯大學(xué)圖3.4.2端蓋鑄件圖4 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.1澆注時間的確定澆注時間的確定 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1.26641.2=6.0768Kg。佳木斯大學(xué)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和鑄件壁厚的關(guān)系查出。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(dāng)取大值計算。澆注時間: =2.26.0768=5.423sLGSt4 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.2澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算澆注系統(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，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(shè)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(yīng)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： ： ： =1：1.1：1.15。 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。佳木斯大學(xué)內(nèi)A橫A直A5 鑄造工藝圖鑄造工藝圖 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5.1端蓋鑄造工藝圖所示。6 工藝出品率工藝出品率 澆口杯體積為：直澆道體積為：直澆道窩體積為：橫澆道體積為：內(nèi)澆道體積為：則澆冒質(zhì)量為：一箱四件，鑄件質(zhì)量為1.266X4=5.06Kg則工藝出品率為7 合箱圖合箱圖 圖7.1上模板7 合箱圖合箱圖 圖7.2下模板7 合箱圖合箱圖 圖7.3合箱圖佳木斯大學(xué) 佳木斯大學(xué)Jiamusi University