支座的鑄造工藝設(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)計題目支座鑄造工藝課程設(shè)計學(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、意義.11.1.1 本設(shè)計的目的.11.1.2 本設(shè)計的意義.11.2 本設(shè)計的技術(shù)要求.21.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀.21.3.1 國內(nèi)外鑄造工藝發(fā)展現(xiàn)狀.21.4 本領(lǐng)域存在的問題.21.5 本設(shè)計的指導(dǎo)思想.31.6 本設(shè)計擬解決的關(guān)鍵問題.32 2 設(shè)計方案設(shè)計方案.42.1 零件簡介.42.1.1 零件的技術(shù)要求.42.1.2 零件結(jié)構(gòu)特點分析.42.1.3 零件材質(zhì)特點分析.52.2 造型材料的選擇.52.2.1 造型、制芯方法的選擇.52.2.2 造芯方法及材料的選用.62.2.3 造型方法的選擇.62.2.4 造型制芯設(shè)備.62.2.5 型芯砂配方.62.2.6 混砂工藝.73 3 設(shè)計說明設(shè)計說明.83.1 澆注位置的選擇.83.1.1 分型面的選擇.93.2 鑄造工藝參數(shù)的確定.113.2.1 鑄件尺寸公差.113.2.2 鑄件質(zhì)量公差.113.2.3 鑄件的加工余量.113.2.4 鑄造收縮率.113.2.5 起模斜度.113.3 砂芯設(shè)計.123.3.1 砂芯的形狀.12鑄造工藝課程設(shè)計說明書II3.3.2 砂芯的固定.133.3.3 芯頭的設(shè)計.133.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計.133.4.1 澆注系統(tǒng)類型.143.5 決定直澆道的位置和高度.143.5.1 各澆道口截面積計算.153.6 各澆道口大小.163.6.1 直澆道大小.163.6.2 內(nèi)澆道截面積.163.6.3 橫澆道截面積.164 4 鑄造工藝裝備設(shè)計鑄造工藝裝備設(shè)計.184.1 模樣及模板.184.2 芯盒.195 5 總結(jié)總結(jié).21致致 謝謝.22參考文獻參考文獻.23鑄造工藝課程設(shè)計說明書11 前 言1.1 本設(shè)計的目的、意義1.1.1 本設(shè)計的目的鑄造業(yè)在我國發(fā)展起步較早，各種鑄造產(chǎn)品和工藝種類都很齊全,依然在當(dāng)今社會制造業(yè)起到舉足輕重的作用，為當(dāng)代國民經(jīng)濟的發(fā)展及國防力量的增強作出了杰出貢獻。我國自從改革開放以來大力發(fā)展鑄造業(yè)并取得了輝煌的成績。21 世紀以來，我國鑄造產(chǎn)品產(chǎn)量在世界連續(xù)位列第一，鑄件產(chǎn)量接近世界鑄件產(chǎn)量 1/3，在科技高速發(fā)展的今天，基于我國鑄造成型工藝獨有的優(yōu)勢，我國應(yīng)更充分地發(fā)揮鑄造資源優(yōu)勢，發(fā)展自己的鑄造工業(yè)。20 世紀以來，鑄造金屬熱加工技術(shù)發(fā)展速度飛快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進步要求鑄件機械性能更好，同時仍具有良好的機械性能；另一個原因是機械行業(yè)和其他行業(yè)的發(fā)展，為鑄造業(yè)打發(fā)展提供有利條件。如檢測技術(shù)的發(fā)展，使鑄件質(zhì)量的提高得到了保證；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們更加全面、深入地了解金屬的微觀世界，探索金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬液態(tài)成型的理論。1.1.2 本設(shè)計的意義鑄件在鑄造之前，首先需要進行鑄造工藝設(shè)計，使鑄件整個工藝過程實現(xiàn)科學(xué)操作，獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的鑄件。鑄造工藝設(shè)計就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定工工藝方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖、模板圖、芯盒圖等。本設(shè)計通過支座零件圖可知零件的技術(shù)要求、材料組成、結(jié)構(gòu)特點、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)批量以及性能要求。對零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性進行分析，找出可能存在的結(jié)構(gòu)問題并提出改進措施或預(yù)防缺陷的措施，選擇鑄造和造型方法，提出多種澆注和分型方案，綜合對比分析，選擇最為理想的澆注位置及分型面。選用適宜的工藝參數(shù)，設(shè)計鑄件的補鑄造工藝課程設(shè)計說明書2縮系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)并繪制出鑄造工藝圖。根據(jù)鑄造工藝設(shè)計模板和芯盒等鑄造工藝裝備，繪制出鑄造工藝圖。1.2 本設(shè)計的技術(shù)要求支座屬于小型鑄件，結(jié)構(gòu)較簡單，左右結(jié)構(gòu)對稱。因為支座的壁厚非均勻常，鑄造工藝比較簡單，質(zhì)量要求較高。由于鑄件的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所以在鑄造的過程中很容易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷，因此在確定鑄造工藝的時候，我們需要綜合考慮鑄件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各方面的因素。1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 國內(nèi)外鑄造工藝發(fā)展現(xiàn)狀國外鑄造技術(shù)先進、鑄件質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染小，產(chǎn)品普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化。具體表現(xiàn)在：在鑄件生產(chǎn)中對原材料和材質(zhì)要求高，采取先進的無損檢測技術(shù)有效控制質(zhì)量，鑄造生產(chǎn)全過程自動；普遍采用液態(tài)金屬過濾技術(shù)；廣泛應(yīng)用合金包芯線解決技術(shù)，使球磨鑄鐵工藝穩(wěn)定、合金元素收得率高、處理無污染，實現(xiàn)了微機自動化操作；重視開發(fā)使用互聯(lián)網(wǎng)，鑄造業(yè)的電子商務(wù)、遠程策劃與制造、虛擬鑄造廠等飛速成長。國內(nèi)鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平具體表現(xiàn)在：鑄造原輔料生產(chǎn)供應(yīng)的專業(yè)化、商品化差；工藝策劃多憑自己經(jīng)歷，計算機應(yīng)用少；鑄造技術(shù)裝備等基礎(chǔ)條件差；產(chǎn)品過程手工操縱比例高，現(xiàn)場工人能力低等。大部分企業(yè)質(zhì)量和市場意思不強，質(zhì)量管理研究十分薄弱，鑄件廢品率高。20 世紀以來，市場上對中小型電機的需要呈上漲趨勢。2009 年中國中小型電機年產(chǎn)值超過了 2 億 KW,遙居世界首位，成為世界上中小型電機的制造大國。但與國際先進水平相比，國內(nèi)中小型企業(yè)數(shù)量龐大，技術(shù)水平落后，技術(shù)裝備陳舊，勞動生產(chǎn)率較低；質(zhì)量參差不齊，廢品率高。鑄造工藝課程設(shè)計說明書31.4 本領(lǐng)域存在的問題雖然近年來國內(nèi)鑄造工藝技術(shù)得到了飛速發(fā)展但還是存在技術(shù)水平落后，技術(shù)裝備陳舊，勞動生產(chǎn)率較低；質(zhì)量參差不齊，廢品率高等問題。1.5 本設(shè)計的指導(dǎo)思想本設(shè)計的指導(dǎo)思想該鑄件所選用的材料為 QT400-10，灰鐵材料容易制造出含有內(nèi)腔、外形復(fù)雜的毛坯，其在鑄件生產(chǎn)過程中具有很高的靈活性，適用性廣泛，灰球磨鑄鐵材料在液態(tài)成型鑄件的尺寸大小方面限制比較小，其壁厚可由 0.5mm 到 1m 左右。對于塑性比較低的鑄件，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的唯一的方法。1.6 本設(shè)計擬解決的關(guān)鍵問題鑄件不允許存在裂紋。鑄件液態(tài)成型不允許存在氣孔、砂眼、縮松、縮孔等缺陷。使鑄件表面光潔無氣孔，表面質(zhì)量要求高。鑄造工藝課程設(shè)計說明書42 設(shè)計方案2.1 零件簡介(1) 零件名稱：支座(2) 材料：QT400-10(3) 零件尺寸：420mm910mm650mm(4) 質(zhì)量：245kg(5) 體積：69002.4cm3(6) 生產(chǎn)批量：多件大批量生產(chǎn)圖圖 2-1 零件三維圖零件三維圖2.1.1 零件的技術(shù)要求(1)鑄件材質(zhì)為 QT400-10，熱處理狀態(tài)為 T5。(2)化學(xué)成分：符合 GB/T 1173-1995 規(guī)定。(3)力學(xué)性能：試樣力學(xué)性能滿足 GB/T 1173-1995。鑄造工藝課程設(shè)計說明書5(4)鑄件尺寸公差等級符合 GB/T 6414-1999 CT10 要求。2.1.2 零件結(jié)構(gòu)特點分析支座屬于小型鑄件，結(jié)構(gòu)較簡單，左右結(jié)構(gòu)對稱。因為支座的壁厚非均勻常，鑄造工藝比較簡單，質(zhì)量要求較高。由于鑄件的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所以在鑄造的過程中很容易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷，因此在確定鑄造工藝的時候，我們需要綜合考慮鑄件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各方面的因素。該鑄件所選用的材料為 QT400-10，灰鐵材料容易制造出含有內(nèi)腔、外形復(fù)雜的毛坯，其在鑄件生產(chǎn)過程中具有很高的靈活性，適用性廣泛，灰球磨鑄鐵材料在液態(tài)成型鑄件的尺寸大小方面限制比較小，其壁厚可由 0.5mm 到 1m 左右。對于塑性比較低的鑄件，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的唯一的方法。2.1.3 零件材質(zhì)特點分析材料為 QT400-10，屬于易氧化的非鐵合金，澆注溫度比較低，所以在澆注和凝固的過程中容易產(chǎn)生澆不足、縮孔、縮松以及變形等缺陷。表 2-1 QT400-10 化學(xué)成分SiMgSZnMnJCu質(zhì)量分數(shù)6.5%7.5%0.25%0.45% 0.5%0.3%0.35% 0.9% 0.2%2.2 造型材料的選擇2.2.1 造型、制芯方法的選擇由于支座的輪廓尺寸較小，屬于小型球磨鑄鐵件，所以屬于多件大批量生產(chǎn)。根據(jù)現(xiàn)如今生產(chǎn)條件和成本等綜合因素的綜合考慮一般選擇使用樹脂砂造型制芯。1、樹脂砂在造型過程中具有以下優(yōu)點：(1）使用樹脂砂造型過程工藝比較簡單，有利于實現(xiàn)機械化和自動化造型；(2）型芯是硬化后取出，變形小，尺寸精度高，表面粗糙度低，提高了鑄件的尺寸精鑄造工藝課程設(shè)計說明書6確度，可以減少加工余量；(3) 型、芯砂可以在芯盒中在正常環(huán)境下逐漸硬化成型，可以極大地節(jié)約材料和人工成本，改善工人的作業(yè)環(huán)境；(4) 型、芯砂在正常工作中還具有良好的流動性，只需要給與非常小的緊實力，就可以在造型中進行較好地填充型腔、芯腔各個部位，操作方便、高效，可以有效地減少工人的工作量；(5) 樹脂砂還具有良好的潰散性，鑄件沖型完后，可以方便落砂、便與清理；(6) 相對于傳統(tǒng)的濕型砂等，可以改善車間工作環(huán)境，極大減少車間的粉塵，有利于工人的健康，并且可以明顯提高車間的單位面積產(chǎn)；2、對于可以制芯采用自硬樹脂砂，具有以下幾點好處：（1）造型和制芯都采用樹脂砂造型，因為都采用樹脂砂，可以防止不同種砂的造型而造成混砂，導(dǎo)致難以清理。（2）制芯與造型都采用樹脂砂造型，可用可以使用同一種新砂，可以方便進行組織生產(chǎn)，能夠極大增強生產(chǎn)效率，從而縮減生產(chǎn)成本；（3）型芯可以直接在芯盒里加熱硬化，不需要烘干，可以取消烘爐；2.2.2 造芯方法及材料的選用造芯的方法選擇和造芯用料的選擇時，粘土砂作為原料制作砂芯雖然成本較低，但是缺點卻很突出，其制作出的砂芯烘干后將會出現(xiàn)裂紋、變形等缺陷。所以隨著鑄造技術(shù)的提高，產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提升，粘土砂制芯逐漸被樹脂砂取代，支座是小型球磨鑄鐵件，為了實現(xiàn)生產(chǎn)高效，降低生產(chǎn)成本，所以采用批量生產(chǎn).2.2.3 造型方法的選擇因為支座是一小型球磨鑄鐵件，結(jié)構(gòu)相對簡單，可以成批量生產(chǎn)，所以采用機器造型的方法。機器造型有以下優(yōu)點，鑄件的尺寸精度相對較高，其加工表面光潔，而且生產(chǎn)效率高，勞動條件好，易實現(xiàn)自動化，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。鑄造工藝課程設(shè)計說明書72.2.4 造型制芯設(shè)備混砂設(shè)備：型砂采用雙臂水平連續(xù)混砂機混制，型號為 S2530，生產(chǎn)率為 25-30th。制芯采用單臂連續(xù)混砂機，型號 TYHD-05，生產(chǎn)率 3-6 th。緊實：可以通過利用震實臺對造型進行緊實。2.2.5 型芯砂配方原砂要求：SiO297；pH 值7；含泥量：0.2；粒度：50100；原砂粒形系數(shù)1.3；耗酸值：5；微粉含量0.5；再生砂的性能要求：含泥量0.2；耗酸值5；微粉含量0.5；型砂配方：采用 90的再生砂和 10的芯砂。使用大約占原砂總質(zhì)量的 1%呋喃型樹脂和原砂進行混合。并加入少量的對甲苯磺酸作為固化劑，對于甲苯磺酸的加入量隨著不同的季節(jié)需要適量的調(diào)整。如果是在春季時，甲苯磺酸的加入量大概需要占樹脂的40%；夏季加入量占樹脂的 35；秋季的加入量和冬季的差不多；冬季加入量占樹脂的45。還必須加入低含量的 KH550 作為偶聯(lián)劑，加入量占樹脂的 0.2左右；芯砂配方：全部采用新砂。主要成分使用呋喃型樹脂，大約 1.2%的呋喃型樹脂和原砂進行混合。通過適量的甲苯磺酸作為固化劑，甲苯磺酸加入量要根據(jù)季節(jié)變化進行適度調(diào)整。如果是在春季時，甲苯磺酸的加入量大概需要占樹脂的 40%；夏季加入量占樹脂的 35；秋季的加入量和冬季的差不多；冬季加入量占樹脂的 45。還必須要加入低含量的 KH550 作為偶聯(lián)劑，加入量占樹脂的 0.2左右。2.2.6 混砂工藝砂催化劑偶聯(lián)劑 加入樹脂砂 出砂 型砂性能要求：型砂抗拉強度為 0.8-1.0MPa；芯砂抗拉強度為 1.0-1.2MPa；鑄造工藝課程設(shè)計說明書83 設(shè)計說明3.1 澆注位置的選擇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） 、鑄件的重要加工面、主要工作面和受力面，應(yīng)盡量放在低部或側(cè)面，以防止這些表而上產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等鑄造缺陷。2） 、盡量使大平面朝下，并采取傾斜澆注，以避免夾砂、夾渣缺陷。3） 、保證鑄件有良好的液態(tài)金屬導(dǎo)入位置，保證鑄件充滿4） 、應(yīng)該有利于順序凝固和補縮。薄壁部分在下，厚大部分在上，以便安放冒口和發(fā)揮冒口的補縮效果。5） 、盡量減少砂芯數(shù)目， 使用砂芯時應(yīng)保證砂芯定位穩(wěn)固、排氣通暢和下芯及檢驗方便。6） 、在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)使鑄件的毛刺、飛邊 易于清除。7） 、要避免厚實鑄件冒口下面的主要工作面產(chǎn)生偏析。8） 、應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件的冷卻位置相一致。避免翻轉(zhuǎn)鑄型。由于支座是小型球磨鑄鐵件，質(zhì)量較輕。充型金屬液 QT400-10，澆注溫度較低冷卻較快，金屬凝固時沒有實現(xiàn)順序凝固的可能，所以設(shè)置澆注位置時盡量使金屬液同時凝固，而且澆注位置要設(shè)置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質(zhì)量與美觀。選定的澆注位置如下：鑄造工藝課程設(shè)計說明書9圖 3-1 澆注位置適宜圖3.1.1 分型面的選擇鑄造分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。充分分析零件的結(jié)構(gòu)從而選擇出最佳的分型面，可以極大的簡化鑄造工藝、節(jié)約勞動成本，增強生產(chǎn)的效率，在提升鑄件質(zhì)量方面起到關(guān)鍵作用。選擇分型面需要符合以下要求： (1)盡可能使鑄件全部或大部置于同一箱內(nèi)，以減少錯型帶來的尺寸偏差保證鑄件尺寸精度，便于造型和合型操作。(2)在合理的情況下，盡可能的的降低分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面， ，可以方便造型、合型等工藝。(3)分型面的選擇一般情況下應(yīng)該選擇平面，分型面選擇平面可以極大地簡化造型總作以及模底板的制作，可以確保鑄件的精度。鑄件結(jié)構(gòu)特殊的情況下，為了方便工藝設(shè)計可以選擇曲面。(4)應(yīng)盡量把鑄件加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，減少加工定位尺寸的偏差。(5)盡可能使鑄件澆筑后的清理工作能夠方便容易。鑄造工藝課程設(shè)計說明書10根據(jù)支座的結(jié)構(gòu)特點確定了以下兩種分型面分型方法。如下圖所示：分型面確圖 3-1-1 分型面確定方案一圖 3-1-2 分型面確定方案二鑄造工藝課程設(shè)計說明書11方案一：如圖 4-1 所示，支座從圖中可以看到具有二條對稱中心線，所以分型要做成階梯分型，分型面不是平面，這將會極大地增加造型過程的工作量和工作難度；方案二：如圖 4-2 所示，有以下幾個優(yōu)點：（1）分型面位于同一個平面且在鑄件最大斷面處，造型時相比階梯面更加的簡單方便；（2）在同一平面可以方便起模，保證鑄件質(zhì)量；以便于鑄件進行補縮。綜合上述二種方案的優(yōu)缺點比較，可以確定分型面依據(jù)上述方案二。3.2 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定3.2.1 鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個允許極限尺寸之差。公差就是最大極限尺寸與最小極限尺寸代數(shù)和的絕對值。鑄件尺寸保持在兩個允許的極限尺寸之內(nèi)，就可以滿足加工、裝配和使用的要求。支座是大批量生產(chǎn)砂型鑄造、機器造型，根據(jù)表 3-54，鑄件尺寸公差等級取 GB/T 6414-1999 CT10。3.2.2 鑄件質(zhì)量公差鑄件質(zhì)量公差鑄件重量公差是以占鑄件公稱重量的百分比表示的鑄件重量變動的允許范圍。查鑄造工程師手冊表 6-29 得到支座的重量公差等級為 10 級，重量公差數(shù)值 10%3.2.3 鑄件的加工余量鑄件的加工余量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(xué)性能降低。支座為小型球磨鑄鐵件，因為采用機器造型。根據(jù)表 3-60，支座為 GB/T6414-1999-CT9-RMA6.3(G).鑄造工藝課程設(shè)計說明書123.2.4 鑄造收縮率鑄造收縮率為了保證鑄件尺寸精度，需要通過對鑄件的結(jié)構(gòu)分析來選擇適合鑄件的收縮率。金屬液在凝固之后的冷卻過程中的收縮介于“自由收縮”和“受阻收縮”，所以選擇 QT400-10的收縮率為 1.0%。3.2.5 起模斜度起模斜度鑄件成型后，為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定的出模斜度。鑄件技術(shù)要求起模斜度為 5O。3.3 砂芯設(shè)計砂芯設(shè)計3.3.1 砂芯的形狀砂芯的形狀砂芯的工用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位。在制作砂芯時要認真分析鑄件的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，在設(shè)計時一般要符合以下幾個基本要求：砂芯的形狀和尺寸要根據(jù)鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)符合鑄件地一些技術(shù)要求，砂芯在沙箱中的放置也需要根據(jù)鑄件的技術(shù)要求，砂芯還需要有足夠的強度和剛度。要確保鑄件形成過程中由于砂芯產(chǎn)生的氣體可以及時排出型外。在對砂芯設(shè)計時需要符合下面幾個原則：(1)盡量減少砂芯的數(shù)量；(2)復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計；(3)設(shè)計砂芯時要根據(jù)鑄件型腔選擇合適的形狀，鑄型時方便填砂、排氣、安置芯骨等措施。(4)砂芯的分盒面應(yīng)盡量與砂型的分型面一致；(5)便于下芯和合型；(6)多個砂芯相連需要有良好的固定。對于本次設(shè)計的零件支座，采用樹脂自硬砂制芯，涉及不到砂芯的烘干。砂芯可以幫鑄造工藝課程設(shè)計說明書13助鑄件成型、確保鑄件精度的關(guān)鍵因素。分析鑄件的結(jié)構(gòu)，因為該鑄件為對稱結(jié)構(gòu)，鑄件的尺寸較小，需要做一個垂直砂芯和一個水平砂芯。圖 3-3-1 砂芯圖3.3.2 砂芯的固定砂芯的固定 砂芯放置在沙箱中需要固定在合理的位置，保證砂芯在金屬液的沖擊下不可以發(fā)生偏移和損壞，而且砂芯在金屬液體的浮力作用下不可以發(fā)生浮動。由于支座的砂芯使用樹脂自硬砂，所以制出的砂芯會有很高的強度，不容易發(fā)生損壞。砂芯在沙箱中發(fā)生偏移或者浮動，鑄件將會容易產(chǎn)生一些損壞、缺失甚至發(fā)生較嚴重的變形從而導(dǎo)致鑄件作廢，因此，必須保證鑄件的砂芯在砂型之中的位置足夠的牢固。砂芯有兩個水平芯頭和一個垂直芯頭可以確保砂芯在型砂中牢牢固定，不發(fā)生移動。因為鑄件的內(nèi)腔較簡單，在整個砂芯的固定中無需采用芯撐等結(jié)構(gòu)。3.3.3 芯頭的設(shè)計芯頭的設(shè)計芯頭是伸出鑄件型腔以外的砂芯一部分，它可以起到定位砂芯的作用。根據(jù)支座的型腔結(jié)構(gòu)，設(shè)置一個水平芯頭和兩個垂直芯頭。鑄造工藝課程設(shè)計說明書14水平芯頭：根據(jù)鑄造工藝手冊 5表（3-82）取間隙 S1=0.5,S2=1.5,S3=2.0因為支座 L=910mm，D=340mm,得水平芯頭長度 L水平=80mm。垂直芯頭：根據(jù)鑄造工藝手冊 5表（3-83）因為 L=370mm,D=210mm,取間隙 S=0.5，H垂直=80mm。3.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(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，如果澆注系統(tǒng)設(shè)計的不合理，可能造成鑄件夾砂、冷隔、澆不到等多種缺陷，從而使鑄件的質(zhì)量大大降低。所以澆注系統(tǒng)對鑄件的質(zhì)量影響非常大，容易引起各類鑄造缺陷。所以合理的澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足金屬液流動均勻平穩(wěn)，盡量消除紊流，在金屬中形成理想的溫度分布，分離金屬液中的非金屬夾雜或渣滓。澆注系統(tǒng)是包括四個基本組成部分，分別是澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和鑄件材料的特點，在設(shè)計時也可以適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p少組員。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括對澆注系統(tǒng)類型的選擇，內(nèi)澆道在鑄件位置上的選擇，對阻流截面、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的截面積計算，和通過各組員的界面劑對各組員大小的選擇。在對澆注系統(tǒng)的設(shè)計時需要遵循以下原則：（1）所確定的內(nèi)澆道的位置、方向和個數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補縮方法；（2）在所計算出的時間內(nèi)確保金屬液進入型腔到充型完畢；（3）具有良好的阻渣能力；（4）澆注系統(tǒng)設(shè)計時要保證適當(dāng)?shù)鼐彌_力，確保金屬液流入鑄型內(nèi)的線速度不能夠太快了，防止產(chǎn)生飛濺、沖刷型壁或砂芯的不良后果；（5）在澆注系統(tǒng)設(shè)計時要確保冷鐵和芯撐不被毀壞；（6）保證在澆注時最大限度減少對金屬液的消耗，并且在澆注完畢后方便進行清理。（7）盡可能地縮小型腔體積，使造型變得更加簡單，方便制出模樣；鑄造工藝課程設(shè)計說明書153.4.1 澆注系統(tǒng)類型澆注系統(tǒng)類型 澆注系統(tǒng)有不同的分類方式：按阻元截面積分類，可分為封閉式澆注系統(tǒng)、開放式澆注系統(tǒng)、半封閉半開放式澆注系統(tǒng)；由于支座是球磨鑄鐵件，根據(jù)鑄造工藝手冊表3-132 各類型澆注系統(tǒng)的特點和應(yīng)用,可以知道封閉式澆注系統(tǒng)適用于非鐵合金等易氧化金屬件，支座屬于球磨鑄鐵件，選擇封閉式澆注系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的位置，可以將澆注系統(tǒng)分成頂注式、中注式、底注式和階梯注入式。支座采用中注式澆注。 綜合上面幾點的分析可以確定支座應(yīng)該采用封閉式中注式澆注系統(tǒng)，封閉式澆注系統(tǒng)具備以下幾點優(yōu)點：封閉式澆注系統(tǒng)具有充型相對平穩(wěn)，而且對型腔沖刷能力小，發(fā)生卷氣可能性小，不容易發(fā)生氧化。中注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點：有助于進行自下而上的凝固，金屬液流入型腔比較平穩(wěn)并且?guī)椭懦颓粌?nèi)的空氣。3.5 決定直澆道的位置和高度決定直澆道的位置和高度實踐證明，直澆道過低使充型及液態(tài)補縮壓力不足，容易出現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮孔等缺陷。將直澆道高度設(shè)置為沙箱的高度為 600mm。但應(yīng)檢驗該高度是否足夠。鑄造工藝課程設(shè)計說明書16圖 3-5 壓力角由鑄造工藝學(xué)公式 3-4-31 得，剩余壓力頭需要符合壓力角的要求： 公式 6-1 LtgHm式中：Hm最小剩余壓力頭 L直澆道中心到鑄件最高且最遠點的水平投影距離 壓力角3.5.1 各澆道口截面積計算各澆道口截面積計算鑄造工藝手冊 5公式（3-13）： 公式 6-5)(7 . 45 .14981281. 34 . 0107 . 228. 3223cmgHtGAPLL阻因為是支座是鑄鐵件，選擇的是封閉式中注式澆注系統(tǒng)。根據(jù)鑄造工藝手冊 5表（3-178）選取：計算得：A阻：A橫澆道：A直澆道=1:1.11:1.15鑄造工藝課程設(shè)計說明書173.6 各澆道口大小各澆道口大小3.6.1 直澆道大小直澆道大小本次設(shè)計選取圓錐形直澆道，因為圓錐形直澆道模制造容易、造型方便，所以適用于中、小型鑄件。圖 3-6-1 直澆道截面3.6.2 內(nèi)澆道截面積內(nèi)澆道截面積通過上面計算可以知道整個澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道的截面積是 30cm2，由于整個澆注系統(tǒng)有一個內(nèi)澆道，所以得到內(nèi)澆道截面積為 15 cm2。小型球磨鑄鐵件一般選擇截面為扁平平面的內(nèi)澆道。因為扁平內(nèi)澆道可以有效地防止金屬液吸渣而進入型腔內(nèi)，扁平內(nèi)澆道還能夠通過分散分布、增減其數(shù)目的少來有效地調(diào)節(jié)溫差和凝固順序，內(nèi)澆道的入口處需要進行適當(dāng)?shù)牡箞A，向型腔口型腔方向逐漸加寬的擴張式引入方法。鑄造工藝課程設(shè)計說明書18根據(jù)鑄造手冊 5表 3-189，a=64m,b=52mm,h=24mm,圖 3-6-2 內(nèi)澆道截面3.6.3 橫澆道截面積橫澆道截面積根據(jù)鑄造手冊 5表（3-178） ，確定 A橫=33cm2。查鑄造工藝手冊 5表（3-187）,得 a=60mm,h=64mm,b=48mm。圖 3-6-3 橫澆道截面鑄造工藝課程設(shè)計說明書194 鑄造工藝裝備設(shè)計鑄造工藝裝備設(shè)計4.1 模樣及模板模樣及模板木質(zhì)模樣具有輕便、容易加工、來源廣、價格低廉等優(yōu)點，而且木模的傳熱系數(shù)小，有利于樹脂砂的硬化，適合于手工造型單件小批量生產(chǎn)的鑄件。在本次設(shè)計中采用多塊紅松木料合理拼接組合制成模樣。上、下模板如圖所示：鑄造工藝課程設(shè)計說明書20圖 4-1 上模板4.2 芯盒芯盒制作砂芯過程中必須用到芯盒，芯盒設(shè)計的合理與否對砂芯的質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，也會直接影響到鑄件的質(zhì)量。在對芯盒的設(shè)計制作過程中必須符合下面幾點要求：（1）在設(shè)計芯盒結(jié)構(gòu)時需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點，從而保證設(shè)計出的芯盒具有一定的使用壽命；（3）芯盒的類型選擇和尺寸要求要根據(jù)設(shè)計的砂芯形狀和尺寸進行合理設(shè)計；（4）在確保砂芯設(shè)計合理的情況下，可以通過減小芯盒尺寸等因素來降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動強度；鑄造工藝課程設(shè)計說明書21（5）設(shè)計的芯盒需要方便操作，在其制作過程盡量可以簡單，降低生產(chǎn)成本；綜合封閉開關(guān)所使用地造型方法，因為鑄件使用樹脂砂造芯，所以選用自硬芯盒法手工制芯。其優(yōu)點可以制作方便，降低制作成本。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 4-2 芯盒鑄造工藝課程設(shè)計說明書225 總結(jié)總結(jié)本次對支座的鑄造工藝課程設(shè)計中，我去圖書館借閱了許多相關(guān)書籍，仔細研究所做課題的設(shè)計過程和注意事項。通過一段時間的學(xué)習(xí)我對自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應(yīng)用方面也有了很大提升，在繪制支座零件圖時遇到復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在向老師請教后，成功解決了問題。我選用砂型鑄造是因為此鑄件壁薄且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還是小型零件單件成產(chǎn)。分型面的選擇非常合適，選在零件的對稱線上，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入封閉式澆注系統(tǒng)，其具有阻渣性能好，不易吸氣，內(nèi)澆道易清理，金屬消耗少，不易氧化，金屬澆注平穩(wěn)且不噴射等優(yōu)點。把直澆道放置于靠近砂箱內(nèi)壁處，便于澆注。由于選用的造型材料為脲醛樹脂砂，含氮量高，因此要仔細考慮砂芯的透氣性。設(shè)置出氣孔，其主要目的是降低型腔內(nèi)壓力，使整體砂芯和砂型有良好的排氣環(huán)境。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)合理，澆注系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)良和有可行性，可以在實際生活中使用。鑄造工藝課程設(shè)計說明書23致 謝在這次鑄造工藝課程設(shè)計中，得到了材料科學(xué)與工程學(xué)院李俊剛教授的具體指導(dǎo)，感謝老師的信心教導(dǎo)，對我自己有了很大的提高，并對鑄造研究有了更加深入的了解，同時對自己所學(xué)的專業(yè)有了更大的興趣。鑄造工藝課程設(shè)計說明書24鑄造工藝課程設(shè)計說明書25參考文獻參考文獻1 李魁盛主編. 鑄造工藝設(shè)計基礎(chǔ), 北京: 機械工業(yè)出版社, 19812 葉榮茂等.鑄造工藝課程設(shè)計手冊, 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 19953 鑄造手冊-鑄造工藝, 北京: 機械工業(yè)出版社.4王建國，安娜機械制圖M 內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社2011 年 1 月第四版：3-75砂型鑄造工藝設(shè)計及工裝設(shè)計M 北京：北京出版社 1980 年 8 月6 石德全造型材料M 北京：北京大學(xué)出版社 2009 年 9 月第一版：184-2227 陸文華，李隆盛，黃良余鑄造合金及熔煉M 北京：機械工業(yè)出版社2012年 8 月第一版：262-2788彭顯平， 機械工人熱加工2004 年第一 期淺談球墨鑄鐵廢品的控制9 湯酞則，周增文，吳安如， 材料成型工藝基礎(chǔ).長沙市華中印刷廠.中南大學(xué)出版社.2003 年 P1-P71.10 張亞男，李長明， 熱加工工藝2008 年第 37 卷第 23 期球化劑和澆注溫度對QT450-12 球鐵組織和性能的影響11 秦建林，陳品達，顧建明.工廠經(jīng)驗 論文題目樹脂砂生產(chǎn)鑄鐵件的工藝設(shè)計P21-26.12 蔣云峰，張香杰，劉通， 鑄造技術(shù)2004/6 論文題目提高澆注溫度解決球墨鑄鐵皮下氣孔問題P458.13 萬學(xué)樣影響球墨鑄鐵(QT40-10)機械性能因素的統(tǒng)計規(guī)律 中國知網(wǎng)。