支座鑄造的工藝設(shè)計,支座,鑄造,工藝,設(shè)計 鑄造工藝課程設(shè)計說明書設(shè)計題目A-支座（第十二屆鑄造工藝大賽參賽作品 A 件）學(xué) 院年 級專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師鑄造工藝課程設(shè)計說明書I目目 錄錄1 1 前前 言言 .11.1 本設(shè)計的目的.11.2 本設(shè)計的意義.11.3 零件特點及鑄造工藝分析.21.3.1 零件結(jié)構(gòu)特點分析 .21.3.2 QT500 材料性能及分析.22 2 設(shè)計方案設(shè)計方案 .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 樹脂砂鑄型產(chǎn)生粘砂缺陷分析 .52.2.2 樹脂砂涂料的選擇 .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)計選擇鑄造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計選擇 .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.113.2.1 砂芯的設(shè)計 .123.2.2 砂芯的安裝 .124 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 .134.1 澆注系統(tǒng)的類型.134.2 澆注時間的確定.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 .164.3.2 橫澆道的設(shè)計 .174.3.3 直澆道窩的設(shè)計 .17鑄造工藝課程設(shè)計說明書II4.3.4 內(nèi)澆道的設(shè)計 .184.3.5 澆口杯的設(shè)計 .184.4 頂注式澆注系統(tǒng)設(shè)計校核.194.4.1 型內(nèi)液面上升速度 .194.4.2 最小剩余壓頭高度 Hm的計算.205 5 冒口設(shè)計冒口設(shè)計 .215.1 冒口的類型和位置.225.2 鑄件和冒口的模數(shù)計算.225.3 冒口的尺寸計算.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 獻獻 .26鑄造工藝課程設(shè)計說明書11 前 言1.1 本設(shè)計的目的通過本次課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合運用鑄造工藝學(xué)課程理論與實際知識去分析和解決鑄造工藝設(shè)計問題的能力；學(xué)習(xí)鑄造工藝設(shè)計的一般方法，掌握設(shè)計的一般規(guī)律；通過鑄造工藝的設(shè)計，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，澆注時間、阻流基元面積、澆注系統(tǒng)各基元比例等相關(guān)計算方法；進行鑄造工藝設(shè)計基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，例如：計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊、CAD 和 Pro/E 軟件的運用等；培養(yǎng)獨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)計過程中，我們需要像真正在工廠工作一樣嚴格要求自己，必須以科學(xué)務(wù)實和誠信的態(tài)度對待自己所做的技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，培養(yǎng)良好的工作作風(fēng)。1.2 本設(shè)計的意義通過本次課程設(shè)計，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力，該課程設(shè)計是學(xué)完本課程之后的一項重要的實踐，是我們步入社會的一次深刻的鏈接，考察了我們獨立設(shè)計，計算，繪圖和分析的能力，同時提高了我們查閱各種設(shè)計手冊的能力，通過該課程設(shè)計我們了解鑄造工藝設(shè)計的一般步驟，需要用到的一些結(jié)構(gòu)都需要我們認真查閱后繪制到圖紙上，通過課程設(shè)計我們學(xué)會了很多課本上沒有的知識。通過鑄造工藝課程設(shè)計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；通過課程設(shè)計能較系統(tǒng)的掌握鑄造工藝及工裝的設(shè)計方法，鍛煉運用鑄造工藝手冊及其它技術(shù)資料的基本技能，以達到培養(yǎng)學(xué)生分析和解決鑄造生產(chǎn)實際問題的能力；通過課程設(shè)計使學(xué)生進一步提高圖紙、文字表達能力；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)計說明書21.3 零件特點及鑄造工藝分析1.3.1 零件結(jié)構(gòu)特點分析1.零件名稱：A-支座2.材質(zhì)：QT5003.技術(shù)要求：（1）樹脂砂造型;（2）公差按 GB/T 6414 CT12 級;（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)實體圖5.形狀特點：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，有一個直徑為 190 的圓孔，鑄件壁厚不均，在鑄造生產(chǎn)時容易形成多處熱節(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，強度與韌性中等，被切削性尚好。低溫時，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)計說明書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的允許值，其中鑄件工稱重量，包括機械加工余量和其他工藝余量作為衡量被檢驗鑄件輕重的基準(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 級鑄件尺寸公差數(shù)值/%10040012鑄造工藝課程設(shè)計說明書93.1.3 機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)計時預(yù)先增加的，而后在機械加工時又被切去的金屬層厚度。加工余量過大浪費金屬和加工工時；過小，不能完全去除鑄件表面缺陷，甚至達不到設(shè)計要求。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，采用樹脂砂手工造型，機械加工等級選 FH 級。表 3.3 要求的鑄件加工余量（mm） （GB/T 64141999）要求的機械加工余量等級最大尺寸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因為鑄件在冷卻過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)鑄件收縮來加大，加大的尺寸稱為縮尺。鑄造工藝課程設(shè)計說明書103.1.5 起模斜度當(dāng)零件圖樣沒有適合起模的結(jié)構(gòu)斜度，在鑄造工藝設(shè)計時，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 最小鑄出孔及槽機械零件上的孔、槽和臺階一般應(yīng)盡可能鑄出來，這樣既節(jié)省金屬、減少機械加工的工作量、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 190 的孔，根據(jù)鑄造工藝設(shè)計中的規(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，或者金屬壓頭較高時，直接機械加工反而更加方便。鑄件中存在凸臺，根據(jù)鑄造工藝設(shè)計中的規(guī)定，當(dāng)凸臺高度10mm 時不應(yīng)鑄出。本鑄件凸臺的零件尺寸為 8mm，按照規(guī)定不應(yīng)鑄出。鑄造工藝課程設(shè)計說明書11圖 3.1 零件頂視圖凸臺表 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，有時也用砂芯。對砂芯的要求主要是：（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）具有足夠的強度和剛度。（3）在鑄件形成過程中砂芯所產(chǎn)生的氣體能及時排出型外。（4）鑄件收縮時的阻力小，容易清砂。鑄造工藝課程設(shè)計說明書123.2.1 砂芯的設(shè)計對于 A-支座，采用的是樹脂砂自硬化制芯。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，設(shè)計砂芯方案。3.2.2 砂芯的安裝圖 3.2 砂芯的安裝鑄造工藝課程設(shè)計說明書134 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進入鑄型型腔的通道，澆注系統(tǒng)設(shè)計得合理與否，對鑄件的質(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)計包括澆注系統(tǒng)類型設(shè)計、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算。澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(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）充型過程中流動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，利于強化鑄件補縮、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，澆注溫度對流動性影響很大。此外，球墨鑄鐵件在結(jié)晶凝固過程中因析出石墨發(fā)生體積膨脹。澆注系統(tǒng)的特點：鐵液經(jīng)過球化、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，可分為開放式的澆注系統(tǒng)和封閉式的澆注系統(tǒng)。查鑄造手冊可知，本件采用頂注式開放澆注系統(tǒng)。因為封閉式澆注系統(tǒng)會使進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。而開放式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點是:進入型腔時金屬液流速小，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)計說明書144.2 澆注時間的確定澆注時間對鑄件質(zhì)量有重要影響，而合適的澆注時間與鑄件結(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)驗公式: =Amn （式 4-1） =Bpmn （式 4-2）式中 澆注時間（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合金來源2.00.330.33鑄鐵. . 本次工藝中澆注時間計算采用公式（1） ，系數(shù)來源選用 R.White，則澆注時間為12.36s，取 12s。鑄造工藝課程設(shè)計說明書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；充填型腔的總時間；充填全部型腔時，澆注系統(tǒng)阻流截面的流量系數(shù)；Hp充填型腔時的平均計算壓力頭；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”采用樹脂自硬砂造型及造芯，根據(jù)實際生產(chǎn)的經(jīng)驗和本件的外形特點，流量系數(shù)取 0.41。鑄造工藝課程設(shè)計說明書16由于本鑄件的澆注系統(tǒng)設(shè)計選用的斷面比設(shè)計法,則各單元的流動側(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計算得到內(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)計直澆道主要起到引導(dǎo)澆口杯中的金屬液向下流動，進入橫澆道、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)計說明書17圖 4.2 直澆道示意圖4.3.2 橫澆道的設(shè)計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，對金屬液的流動有較小的阻力。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)實踐中很常用。根據(jù)橫澆道的計算面積A橫=57cm2，與橫澆道相連的內(nèi)澆道的個數(shù)為 2，因而設(shè)計 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)計金屬液對直澆道底部有強烈的沖擊作用，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情況。澆口窩常做成半球形、圓錐臺等形狀。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)計說明書18圖 4.4 直澆道窩示意圖4.3.4 內(nèi)澆道的設(shè)計內(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)的金屬液通過內(nèi)澆道對鑄件有一定的補縮作用。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，并通過冒口，讓金屬液先流經(jīng)冒口再引入型腔。通過冒口是為了使鑄件順序凝固，更能提高冒口的補縮效果。內(nèi)澆道的數(shù)量為兩個，A內(nèi)=48cm2，A內(nèi)=24cm2，所以設(shè)計 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)計說明書194.3.5 澆口杯的設(shè)計澆口杯的作用是：接納來自澆包的金屬液，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；對一些高件、大件、重要件，當(dāng)砂箱高度不夠時，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，對于擋渣作用要求較高，漏斗形澆口杯結(jié)構(gòu)簡單，但擋渣作用差。鑄件工藝要求中對鑄件夾渣缺陷有嚴格要求，因此在澆注過程中應(yīng)該對金屬液進行過濾處理，本次工藝在直澆道下端設(shè)置泡沫陶瓷過濾器，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)計校核4.4.1 型內(nèi)液面上升速度澆注時間應(yīng)小于形成澆不到和冷隔缺陷的最大允許澆往時間，還應(yīng)短干形成夾砂結(jié)疤類缺陷的極限允許時間；澆注時間應(yīng)大于氣體從型內(nèi)逸出的最小允許時間；澆控時間應(yīng)大于型內(nèi)金屬液形成嚴重湍流程度的允許充型時間等。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，在澆筑時間確定后，需驗證型內(nèi)液面上升速度。型內(nèi)金屬液上升速度用下式計算：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)計說明書20澆注時間。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)計方案=28.3mms-1，所以驗算本設(shè)計方案符合要求。型4.4.2 最小剩余壓頭高度 Hm的計算為保證金屬液充滿全部鑄型，獲得結(jié)構(gòu)完整的鑄件，鑄件最高點到澆口杯液面高度必須有一個最小剩余壓力頭 Hm，其計算公式如下。 （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)計方案符合要求。鑄造工藝課程設(shè)計說明書215 冒口設(shè)計冒口的主要作用是貯存金屬液，對鑄件進行補縮，此外，還有出氣和集渣的作用。為了實現(xiàn)這樣的目的，設(shè)計冒口應(yīng)遵照以下原則：（1）冒口的凝固時間應(yīng)大于鑄件被補縮部位的凝固時間；（2）冒口能提供足夠的補縮金屬液；（3）在整個補縮過程中，冒口與鑄件被補縮部位存在補縮通道；（4）有足夠的補縮壓力，使補縮金屬液能夠流到要求補縮的區(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償時，就會在鑄件內(nèi)形成“縮孔”或“縮松”而使鑄件報廢。因此實際生產(chǎn)中通常采用冒口進行補縮以消除鑄件成型過程中出現(xiàn)的“縮孔”和“縮松”等缺陷。球墨鑄鐵在共晶轉(zhuǎn)變時石墨的析出會產(chǎn)生體積膨脹，由于球墨鑄鐵具有模糊凝固特性，在整個凝固期間它的外殼的堅實程度遠遠比不上灰鑄鐵，如果鑄型剛度不夠，會使石墨化產(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償而產(chǎn)生縮孔；同時由于球墨鑄鐵凝固時析出的石墨共晶團細而多，即使使用冒口進行補縮，當(dāng)冒口效率不高，保持液態(tài)時間不夠長或壓力不夠大時，效果常不理想。補縮系統(tǒng)設(shè)計的重點是冒口類型的選擇和尺寸的計算。冒口的主要作用是在鑄件成形過程中提供由于體積變化所需要補償?shù)慕饘僖海苑乐乖阼T件中出現(xiàn)的收縮類型缺陷。對于球墨鑄鐵件冒口尺寸的確定，可以采用“全壓力冒口”設(shè)計方法和“控制壓力冒口”設(shè)計方法。鑄造工藝課程設(shè)計說明書225.1 冒口的類型和位置由于本鑄件采用的是樹脂自硬砂造型，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)計采用“控制壓力冒口”。澆注時利用冒口進行液態(tài)補縮，澆注結(jié)束后通過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,從而獲得既無塑性變形又無縮孔、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)力強及其補縮力強的壓邊暗冒口為宜。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)計采用控制壓力冒口設(shè)計法，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)計算本“A-支座”采用臺式冒口，鑄件被補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)通過下面式子計算：鑄造工藝課程設(shè)計說明書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 冒口的尺寸計算鑄造工藝課程設(shè)計說明書246 鑄造工藝裝備6.1 模樣模樣用來形成鑄型的型腔、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。所以必須重視對模樣的設(shè)計，對模樣要求應(yīng)具有足夠的強度、剛度、尺寸精度和表面粗糙度，同時模樣應(yīng)滿足制造簡單、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，特點是重量輕、易加工，但強度低、尺寸精度低；鑄鐵模樣適用于大中型且大量生產(chǎn)的模樣，其特點是加工后強度及硬度高、耐用且價廉；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，特點是重量輕，制造工藝簡單，但較脆且不能受熱。本鑄件屬于用手工造型的方法進行單件小批量生產(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)計和選擇適合的鑄造生產(chǎn)需要的砂箱，對日益發(fā)展的鑄造生產(chǎn)，具有很大的實用價值。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)計上砂箱的名義尺寸為1200mm1000mm300mm，下砂箱的名義尺寸為 1200mm1000mm500mm(長度寬度砂箱高度)。鑄造工藝課程設(shè)計說明書25致 謝本課程設(shè)計在選題及進行過程中得到朱永長教授的悉心指導(dǎo)。在設(shè)計過程中，朱永長教授多次幫助我分析思路，開拓視角，在我遇到困難的時候給予我最大的支持和鼓勵，及時幫助我分析問題解決阻礙。此外，本次課程設(shè)計得以的順利完成，離不開朱永長教授的關(guān)心和幫助。在此期間內(nèi)，朱永長教授教會我的知識和治學(xué)的態(tài)度精神使我終身受益。再多華麗的言語也顯蒼白，向朱永長教授致以誠摯的謝意。鑄造工藝課程設(shè)計說明書26參 考 文 獻1王文清, 李魁盛. 鑄造工藝學(xué)M. 北京: 機械工業(yè)出版社. 2002.2李榮德, 米國發(fā), 榮守范, 等. 鑄造工藝學(xué)M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2013.7.3葉榮茂, 吳維岡等. 鑄造工藝課程設(shè)計手冊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)計實例M. 北京: 機械工業(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)計及優(yōu)化J. 現(xiàn)代鑄鐵, 2015, 35(1): 75-80.