砂輪機(jī)體鑄造工藝設(shè)計(jì),砂輪,機(jī)體,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 砂輪機(jī)體2020秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)答辯學(xué)生姓名：胡佳欣學(xué) 號(hào)：17080140233指導(dǎo)教師：李俊剛 教授目錄 01前 言 06鑄造工藝圖02設(shè)計(jì)方案07鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)030804 05鑄造工藝參數(shù)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)冒口與冷鐵設(shè)計(jì)工藝出品率芯盒設(shè)計(jì)09 01前 言零件結(jié)構(gòu)信息砂輪機(jī)體零的結(jié)構(gòu)如圖所示，砂輪機(jī)體除了安裝法蘭為非回轉(zhuǎn)體外，其余結(jié)構(gòu)為臺(tái)階圓柱回轉(zhuǎn)體組合。02設(shè)計(jì)方案造型方法、造芯方法，鑄造方法的選擇1.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。根據(jù)手工造型和機(jī)器造型的特點(diǎn)，選擇手工造型，本次設(shè)計(jì)選擇Z148E型造型機(jī)對砂輪機(jī)體鑄型造型，芯子為冷芯盒手工芯盒制芯。2.根據(jù)零件的各參數(shù)，分析砂輪機(jī)體零部件材質(zhì)特點(diǎn)，以及Al-Si合金的鑄造性能，選擇砂型鑄造3.鑄型種類的選擇4.鑄造工藝參數(shù)的選擇4.鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)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(diǎn)、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）逐漸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(shí)，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(shí)，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(shí)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，考慮到砂輪機(jī)體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用底部澆注。3.根據(jù)鑄型的特點(diǎn)和應(yīng)用情況選用自硬砂。分型方案一：分型方案二分型方案三：將以砂輪機(jī)體零件安裝法蘭端面做分型面，將該零件分為上、中、下三部分，使鑄件位于上、中、下砂箱，可采用中間澆注、底部澆注、頂部澆注從砂輪機(jī)體中軸處做分型面，采用中間澆注系統(tǒng)與分型方案二類似，區(qū)別在于將砂輪機(jī)體的安裝法蘭厚實(shí)部分放在上型，采用中間澆注系統(tǒng) 鑄造分型面是指鑄型組元間的接合面，分型面的選擇應(yīng)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，砂輪機(jī)體零件可有以下三種分型方案。分型方案一的優(yōu)點(diǎn)是：分型簡單，每一箱造型起模順暢。缺點(diǎn)是：三箱造型，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，而且容易造成錯(cuò)箱，影響鑄件質(zhì)量外觀。分型方案二的優(yōu)點(diǎn)是：分型面簡單，兩箱造。該方案的缺點(diǎn)是：砂輪機(jī)體的法蘭厚實(shí)部分位于分型面附近，無法靈活解決后續(xù)的鑄造缺陷問題，比如在厚實(shí)部分假冒口補(bǔ)縮不方便。分型方案三的優(yōu)點(diǎn)是：分型面平直簡單，中間為水平砂芯。將零件厚大部分置于上型，可以靈活的選擇補(bǔ)縮冒口或者增加冷鐵減少熱節(jié)的鑄造缺陷。缺點(diǎn)是：水平芯子有些長。綜合比較，所有的分型方案均采用中間澆注形式，分型方案三在后續(xù)處理鑄造缺陷問題比較靈活，故本次設(shè)計(jì)分型方案選擇分型方案三進(jìn)行分型分模，采用將鑄型放在上、下砂箱之間的中間澆注形式。分型面分型面選擇03鑄造工藝參數(shù)收縮率確定，砂輪機(jī)體鑄出孔確定1.分型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，冷卻到室溫時(shí)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，即本次設(shè)計(jì)取收縮率為1.1%。2.砂輪機(jī)體兩頭分別有18H8孔，依據(jù)分型方案的選擇，便于分型及補(bǔ)縮，此處兩孔不鑄出，帶后續(xù)機(jī)械加工；兩側(cè)斷面的3個(gè)M10螺絲孔為后續(xù)機(jī)械加工，也不鑄出；砂輪機(jī)體中間部位的2個(gè)6H9孔，由于孔徑太小，也不鑄出，后續(xù)機(jī)械加工；砂輪機(jī)體中軸孔29與28，需要鑄出，后續(xù)需設(shè)計(jì)砂芯，鑄出中軸孔。加工量確定鑄件上的機(jī)械加工余量是鑄件上要用機(jī)械加工的方法切去的金屬層厚度。加工余量不足，會(huì)使鑄件因加工表面上殘存黑皮和表層缺陷而報(bào)廢；加工余量太大，會(huì)增加機(jī)械加工的工作量，且浪費(fèi)金屬材料，從而增加了生產(chǎn)成本，有時(shí)還會(huì)因截面變厚，熱節(jié)變大，使鑄件晶粒粗大，力學(xué)性能降低。紅色為放加工量的鑄件輪廓，綠色為零件輪廓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1）、增減鑄件壁厚（如圖2）或者減小鑄件壁厚（如圖3）的方法來形成。如圖所示，采用金屬模樣造型，該砂輪機(jī)體零件垂直分型面的總高度小于40mm，采用增加壁厚添加起模角度為11.5。依據(jù)表起模斜度（JB/T5105-1991）以及表鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-1999），超過40mm高，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為0.5。砂芯設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體上、下模樣與砂芯三維剖面圖砂輪機(jī)體砂芯二維圖砂輪機(jī)體在中軸處需設(shè)計(jì)砂芯，依據(jù)加工量數(shù)值計(jì)算此處砂芯長度為148，砂芯最小端直徑為25最大端直徑為34.5，查表表水平芯頭長度，選擇芯頭長度l=30mm。為了便于下芯，芯頭座與砂芯應(yīng)留適合的間隙，查表水平芯頭的斜度及間隙，選取間隙值S1=0.5mm，S2=1.0mm，S3=1.5mm。04澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)非鐵合金鑄件澆注系統(tǒng)的尺寸可按照鑄鐵、鑄鋼澆注系統(tǒng)的計(jì)算方法確定。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立的表格建立的各種表格進(jìn)行查找。可按照鑄件重量與直澆道斷面關(guān)系選擇或根據(jù)鑄件重鑄件水平斷面積與內(nèi)澆道斷面積關(guān)系建立的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來選擇，最終確定各澆道截面尺寸如圖所示05冒口與冷鐵設(shè)計(jì)冒口與冷鐵設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體兩熱節(jié)軸處，壁厚為21、24mm，采用如圖形式冒口，暫定dc=20,則DR=24mm，DN=18mm，h=5mm，斜度取5，冒口延伸到上砂箱頂面，做明冒口，即方便造型又可以觀察澆注時(shí)液面狀況，最終設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體冒口。如圖所示砂輪機(jī)體冒口圖示由于鑄件本身結(jié)構(gòu)、合金成分、冷卻條件等原因，不能建立足夠的后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮的情況下才應(yīng)用冒口，一個(gè)需要設(shè)置冒口補(bǔ)縮的鑄件，也必須利用后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮，冒口僅是補(bǔ)充后補(bǔ)和自補(bǔ)不足的差額，本次砂輪機(jī)體參照典型熱節(jié)冒口尺寸設(shè)計(jì)冒口。h冒口根部的切割量，一般取h=58mm冒口向上有5傾斜06鑄造工藝圖由鑄造工藝參數(shù)選取以及吃砂量的確定，因?yàn)橐幌鋬杉a(chǎn)該砂輪機(jī)體，可確定鑄造工藝排布圖，砂輪機(jī)體的鑄造工藝圖如圖所示07工藝出品率工藝出品率工藝出品率工藝出品率08鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)1.工藝出品率校核依據(jù)造型設(shè)備參數(shù)以及鑄造工藝排布，設(shè)計(jì)砂輪機(jī)體的上、下模板。由三維分析校核澆注系統(tǒng)和冒口質(zhì)量為0.54Kg，兩個(gè)鑄件總質(zhì)量為1.15Kg，則實(shí)際工藝出品率為 砂輪機(jī)體鑄件及澆注系統(tǒng)2.上、下模板設(shè)計(jì)模板一般使用模底板和模樣、澆冒口系統(tǒng)及定位銷等裝配而成，通常模底板的工作平面形成鑄件的分型面，模樣及澆冒口系統(tǒng)形成鑄件的外輪廓及澆冒口系統(tǒng)型腔，依據(jù)表，選擇螺栓將模樣與模底板固定模板上設(shè)計(jì)閥蓋零件的主體部分，將閥蓋零件的上模樣，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(shè)計(jì)在上模板上；上模板的基板按照手冊參考設(shè)計(jì)定位耳以及定位銷；依據(jù)手冊設(shè)計(jì)合適的板厚以及筋條厚度與位置，上模樣選擇M10內(nèi)六角螺栓裝配，具體如圖所示1定位銷，2M8X30L螺釘，3上模樣，4直澆道+橫澆道+內(nèi)澆道，5M8X45L螺釘，6上模底板，7導(dǎo)向銷，86定位銷，9補(bǔ)縮冒口09 芯盒設(shè)計(jì)芯盒設(shè)計(jì)芯盒是制芯過程中所必須的工藝裝備，本次閥蓋中間的水平芯子采用金屬材質(zhì)的鑄鋁芯盒，因?yàn)樾咀訛閳A柱回轉(zhuǎn)體，設(shè)計(jì)采用對半開鑄鋁芯盒，根據(jù)芯子尺寸大小，采用25mm厚鑄鋁版設(shè)計(jì)芯盒。定位銷套采用過盈配合式定位銷和定位銷套，具體結(jié)構(gòu)與尺寸如圖I型（螺母緊固式）定位銷II型（過盈配合式）定位銷閥蓋芯盒設(shè)計(jì)為1次制芯制4個(gè)砂芯，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示1-下芯盒，2-上芯盒，3-定位銷套，4-定位銷，5-蝶形螺母，6-活節(jié)螺栓芯盒裝配圖結(jié) 論此次砂輪機(jī)體的鑄造工藝設(shè)計(jì)，首先分析了零件的大小、重量、材料、生產(chǎn)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及技術(shù)要求等方面，綜合考慮之后確定了適宜的鑄造方法。通過查閱大量文獻(xiàn)，相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研，結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了零件的鑄造工藝方案。但是，由于零件的實(shí)際鑄造生產(chǎn)過程中，會(huì)受各種因素的影響，結(jié)果僅僅具有指導(dǎo)意義,所以很多時(shí)候需要實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也需要結(jié)合工廠的實(shí)際情況。謝謝