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行星齒輪襯套的鑄造工藝設(shè)計
摘 要 分析零件的技術(shù)條件,要明確零件的材料組成以及性能要求。對零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝進(jìn)行分析,明確零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),找出可能存在的一些問題。提出改進(jìn)或預(yù)防缺陷的措施。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),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。制定出詳細(xì)的鑄造工藝方案。再次根據(jù)鑄造工藝方案和零件的特點(diǎn),選用適宜的工藝參數(shù),設(shè)計鑄件的補(bǔ)縮系統(tǒng),澆注系統(tǒng)。繪制出鑄造工藝圖。最后設(shè)計鑄造工藝裝備,包括造型、模樣和芯盒。
關(guān)鍵詞 鑄造工藝性 鑄造工藝方案 鑄造工藝參數(shù) 補(bǔ)縮系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)
鑄造工藝裝備
目 錄
1引言…………………………………………………………………………………1
1.1課題背景………………………………………………………………………… 1
2 論文任務(wù)……………………………………………………………………………5
3 鑄造工藝圖…………………………………………………………………………6
3.1零件材料性能分析………………………………………………………………7
3.2 澆注位置的確定…………………………………………………………………7
3.3 分型面的確定……………………………………………………………………8
3.4 工藝參數(shù)的選擇…………………………………………………………………9
3.4.1鑄造收縮率……………………………………………………………………10
3.4.2機(jī)械加工余量…………………………………………………………………10
3.4.3 最小鑄出孔……………………………………………………………………11
3.4.4 起模斜度………………………………………………………………………12
3.4.5鑄造圓角………………………………………………………………………13
3.5 砂芯設(shè)計…………………………………………………………………………14
3.5.1 砂芯的用途及對砂芯的要求…………………………………………………14
3.5.2芯撐……………………………………………………………………………14
3.5.3芯骨……………………………………………………………………………15
3.5.4芯頭……………………………………………………………………………15
4澆注系統(tǒng)……………………………………………………………………………18
5 鑄造工藝裝備設(shè)計…………………………………………………………………21
5.1造型選擇…………………………………………………………………………21
5.2模樣………………………………………………………………………………23
5.3芯盒………………………………………………………………………………24
6總結(jié)…………………………………………………………………………………24
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………26
致謝……………………………………………………………………………………27
行星齒輪襯套的鑄造工藝設(shè)計
1 引言
鑄造工藝設(shè)計就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),技術(shù)要求,生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等,確定鑄造工藝方案和工藝參數(shù),繪制鑄造工藝圖,編制工藝卡等技術(shù)文件的過程,在進(jìn)行鑄造工藝前,設(shè)計者應(yīng)掌握生產(chǎn)任務(wù)和要求,熟悉工廠和車間的生產(chǎn)條件。此外要求設(shè)計者有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗和設(shè)計經(jīng)驗,并應(yīng)對鑄造先進(jìn)技術(shù)有所了解具有經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和發(fā)展觀點(diǎn)。因為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,拓展了鑄造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,同時也提高了對金屬鑄件的要求,不僅要求鑄件具有高的力學(xué)性能,尺寸精度和低的表面粗糙度值;要求具有某些特殊性能,如耐熱,耐蝕,耐磨等,同時還要求生產(chǎn)周期短,成本低。
鑄造工藝設(shè)計人員在設(shè)計的過程中應(yīng)時刻關(guān)心鑄件成本,節(jié)約能量和環(huán)境保護(hù)問題。從零件結(jié)構(gòu)的鑄件工藝性的改進(jìn),鑄造,造型,造芯方法的選擇,鑄造方案的確定,澆注系統(tǒng)和冒口的設(shè)計,直至鑄件清理方法等,沒到工序都與上述問題有關(guān)。采用不同的工藝,對鑄造車間或工廠的金屬成本,熔煉金屬量,能源消耗,鑄件工藝出品率和成品率,工時費(fèi)用,鑄件成本和利潤率等都有顯著的影響。鑄件工藝設(shè)計應(yīng)該是追求以最少的成本和損耗生產(chǎn)出質(zhì)量質(zhì)量最好,競爭品質(zhì)最強(qiáng)的鑄件產(chǎn)品。
此次畢業(yè)設(shè)計目的是通過在鑄造工藝分析的過程中梳理大學(xué)四年中學(xué)到的專業(yè)知識,學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題并運(yùn)用所學(xué)的知識來解決實際問題。通過畢業(yè)設(shè)計鞏固和拓展自己的專業(yè)知識,熟悉鑄造工藝設(shè)計的流程,領(lǐng)略鑄造工藝設(shè)計的要領(lǐng),體驗鑄造工藝設(shè)計工作的內(nèi)涵,為即將步入社會,走向工作崗位做最后的準(zhǔn)備。
1.1課題背景
在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,由于鑄造成形工藝的特殊優(yōu)勢,有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)件目前尚無其他制造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經(jīng)濟(jì)且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化,在國際間的合作日益密切、競爭日趨激烈之時,中國汽車鑄造業(yè)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)。
在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,由于鑄造成形工藝的特殊優(yōu)勢,有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)件目前尚無其他制造工藝可替代。鑄造工藝仍是最經(jīng)濟(jì)且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化,在國際間的合作日益密切、競爭日趨激烈之時,中國汽車鑄造業(yè)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)。
1.1.1 中國鑄造業(yè)現(xiàn)狀
中國是當(dāng)今世界上最大的鑄件生產(chǎn)國家,據(jù)資料介紹,我國鑄造產(chǎn)品的產(chǎn)值在國民經(jīng)濟(jì)中約占1%左右。最近幾年,鑄件進(jìn)出口貿(mào)易增長較快,鑄件的產(chǎn)量已達(dá)到9%左右。我國鑄造廠點(diǎn)多達(dá)2萬多個,鑄造行業(yè)從業(yè)人員達(dá)120萬之多?!伴L三角”地區(qū)的鑄件產(chǎn)量占全國的1/3,該地區(qū)主要以民營企業(yè)為主,汽車和汽車零部件行業(yè)的發(fā)展有力地拉動了鑄造行業(yè)的發(fā)展。萬豐奧特是亞洲最大的鋁合金車輪企業(yè),年產(chǎn)值超過10億元,出口額達(dá)6 000美元。昆山富士和機(jī)械有限公司生產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)和制動系統(tǒng)的鑄件,年產(chǎn)量達(dá)4萬t,銷售收入5.5億元。華東泰克西是一個先進(jìn)的現(xiàn)代化氣缸體鑄件生產(chǎn)企業(yè),具有年產(chǎn)100萬件
轎車氣缸體鑄件能力。山西是鑄造資源大省,有豐富的生鐵、煤炭、鋁鎂、電力、勞力資源、使山西的鑄造產(chǎn)業(yè)有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢,具有500個鑄造企業(yè),80%為民營企業(yè)。山西國際、河津山聯(lián)、山西華翔年產(chǎn)量分別達(dá)4萬t、2萬t、12萬t。“東三省”有一汽集團(tuán)、哈飛集團(tuán)等骨干汽車企業(yè)帶動了汽車鑄件產(chǎn)量的增長。一汽集團(tuán)鑄造公司,已經(jīng)形成40萬噸鑄件的生產(chǎn)能力。遼寧北方曲軸有限公司,到“十一五”末將形成年產(chǎn)15萬臺發(fā)動機(jī)、100萬件曲軸、產(chǎn)值20億的曲軸生產(chǎn)基地?!爸榻侵蕖眽鸿T行業(yè)發(fā)達(dá),有700多個壓鑄企業(yè),年產(chǎn)量達(dá)20萬t。東風(fēng)日產(chǎn)、廣州本田、廣州豐田和零部件企業(yè)有力帶動了壓鑄業(yè)的發(fā)展,轎車氣缸體、氣缸蓋的壓鑄件產(chǎn)量逐年增長。
1.1.2 國外鑄造業(yè)現(xiàn)狀
近幾年來,全球鑄造業(yè)持續(xù)增長,2004年鑄件產(chǎn)量比上一年度增長8.4%,中國生產(chǎn)鑄件2242萬噸,全球排名第一,比上一年增長23.6%。全球十大鑄件生產(chǎn)國的產(chǎn)量與增長率見表1。從表1可見,2004年中國的鑄件產(chǎn)量約占全球鑄件產(chǎn)量的1/4。巴西鑄件產(chǎn)量增長最快,達(dá)到25.8%。2003年進(jìn)口鑄件占總需求的1 5%,進(jìn)口鑄件的價格比美國國內(nèi)低20%~50%。近年來因鑄造環(huán)保要求高、能源消耗大、勞動力昂貴等原因,美國大型汽車公司生產(chǎn)普通汽車鑄件的鑄造廠紛紛關(guān)閉,逐步將鑄件的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向中國、印度、墨西哥、巴西等發(fā)展中國家。日本的鑄造業(yè)不景氣,其從業(yè)人員在減少。2004年日本鑄件總產(chǎn)量為639萬噸,其中灰鐵件占42%、球鐵件占30%、鑄鋼件占4%、鋁合金件占21%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。日本鑄造界在技術(shù)創(chuàng)新方面作了大量工作,開發(fā)了球型低膨脹鑄造砂、高減振鑄鐵材料、中硅耐熱球鐵等材料。其真空壓鑄的鑄件能焊接和熱處理,半固態(tài)鑄造生產(chǎn)用于汽車鋁輪轂,提高了強(qiáng)度和伸長率。鎂合金壓鑄進(jìn)一步發(fā)展,并取代重力鑄造,其性能提高,成本降低。。增長率超過2位數(shù)的國家有巴西、中國、墨西哥、印度,都是發(fā)展中國家。而發(fā)達(dá)國家的鑄件增長率普遍較低。美國鑄件產(chǎn)量自2000年以來,已經(jīng)退居到第2位。2004年美國鑄件總產(chǎn)量為1231萬噸,其中灰鐵件占35%、球鐵件占33%、鑄鋼件占8.4%、鋁合金件占16%。從需求上看,球鐵鑄件和鋁鑄件的需求在增長。
1.1.3 砂型鑄造成形技術(shù)
潮模造型經(jīng)過手工緊實一震擊+壓實緊實→高壓+微震緊實→氣沖緊實→靜壓緊實幾個發(fā)展階段。靜壓造型技術(shù)的實質(zhì)是“氣中預(yù)緊實+壓實”,其有以下優(yōu)點(diǎn):鑄型輪廓清晰,表面硬度高且均勻,拔模斜度小,型板利用率高,工藝裝備磨損小,鑄型表面粗糙度低,鑄型型廢率低。因此,是目前最新、最先進(jìn)的造型工藝,并已成為當(dāng)今的主流緊實工藝。目前,高壓造型和單一氣沖造型已逐漸被靜壓造型所替代,原先高壓造型線和氣沖造型線的主機(jī)已逐漸更新為靜壓造型主機(jī),新建鑄造廠均首選采用靜壓造型技術(shù)。當(dāng)前,國外比較有名的制造靜壓造型設(shè)備的廠家有德國的KW公司、HWS公司和意大利薩威力公司。國內(nèi)汽車鑄造廠家大都選用 HWS公司或KW公司制造的設(shè)備,如一汽鑄造公司、東風(fēng)汽車鑄造廠、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、山西三聯(lián)、廣西玉柴、無錫柴油機(jī)廠等。
1.1.4 制芯技術(shù)
目前,國內(nèi)外汽車鑄造制芯有3種制芯工藝,在現(xiàn)代汽車鑄造中常并行采用的主要工藝有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等,傳統(tǒng)的合脂或油砂制芯已被淘汰。冷芯盒技術(shù)工藝有兩個特點(diǎn):一是硬化速度快,初始強(qiáng)度高,生產(chǎn)率高;二是砂芯尺寸精度高,可滿足生產(chǎn)薄壁高強(qiáng)度鑄件的砂芯。因此,制芯工藝技術(shù)有以冷芯盒技術(shù)為主的發(fā)展趨勢。一汽鑄造公司、東風(fēng)汽車鑄造廠、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、山西國際鑄造公司等均采用冷芯盒制芯技術(shù)。最先進(jìn)的制芯工藝是結(jié)合鎖芯(Key Core)和冷芯盒等技術(shù)的制芯中心,整個射芯、取芯、修整毛刺、多個芯子定位組合成一體、上涂料、烘干等工序,全部用一臺或多臺制芯機(jī)與機(jī)械手自動化完成。國外比較有名的制芯中心生產(chǎn)廠有西班牙LORMENDl公司、德國 Laempe公司和Hottinger公司、意大利的FA公司等。東風(fēng)汽車鑄造廠、一汽鑄造公司、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、上海柴油機(jī)、洛拖二鐵、濰柴、江西五十鈴等均采用冷芯盒制芯中心技術(shù)。
1.1.5 鑄鐵熔煉技術(shù)
目前,國內(nèi)外鑄鐵熔煉技術(shù)有兩種主要方式:一是采用大型熱風(fēng)除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯(lián)熔煉工藝;二是采用中頻感應(yīng)電爐熔煉工藝技術(shù)。美國因達(dá)公司和彼樂公司生產(chǎn)的中頻爐技術(shù)開始越來越受到重視,該技術(shù)日益成熟,其清潔、環(huán)保、節(jié)能、高效、安全的優(yōu)勢突出,是今后發(fā)展的方向。因此,鑄鐵則由過去用工頻爐熔煉逐步過渡到用高效省電的中頻電爐熔化。一、汽鑄造公司、東風(fēng)汽車公司采用因達(dá)公司和彼樂公司生產(chǎn)的中頻爐和保溫爐技術(shù),已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用球化劑、孕育劑、蠕化劑和其他各種添加劑產(chǎn)品,形成商品化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化。鑄鐵孕育多用帶光電控制的隨流孕育機(jī)。新開發(fā)出的喂絲球化方法及其與現(xiàn)代化檢測技術(shù)相結(jié)合的SINTER CASTZ藝是鑄鐵球化及蠕化處理的一種很有優(yōu)勢的工藝,應(yīng)用者日益增多。國外金屬爐料經(jīng)過破碎、凈化、稱量,大大提高熔化效率和鐵水質(zhì)量。國內(nèi)的天津豐田、天津勤美達(dá)、蘇州勤美達(dá)等鑄造廠已對爐料采用破碎處理工藝。
1.1.6 鑄造過程計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)
隨著汽車鑄造技術(shù)的快速發(fā)展,為縮短鑄件生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和降低新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險,采用快速原型技術(shù)、計算機(jī)仿真模擬、三維建模、數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣??焖僭图夹g(shù)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用有了很大的發(fā)展。它除了應(yīng)用開發(fā)新產(chǎn)品試制用的模具及熔模鑄造的蠟?zāi)M猓€可以制做酚醛樹脂殼型、殼芯,可以直接用來裝配成砂型。國外公司在接到客戶提供三維CAD數(shù)據(jù)后,根據(jù)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),最快可在3周時間內(nèi)為客戶提供鑄件。模擬造型過程正在成為國際汽車鑄造關(guān)注的前沿領(lǐng)域之一,清華大學(xué)、日本新東工業(yè)等對濕型砂緊實過程進(jìn)行模擬。值得注意的是,德國亞琛工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)正在對射芯過程進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬。國內(nèi)汽車鑄造業(yè)CAD-CAM-CAE一體化設(shè)計開發(fā)得到充分應(yīng)用,特別是CAE凝固模擬虛擬技術(shù),應(yīng)用Magma、華鑄軟件對新產(chǎn)品的鑄件充型、凝固的溫度場和流動場模擬分析處理,預(yù)測和分析鑄件的缺陷。鑄造專家系統(tǒng)得到進(jìn)一步應(yīng)用,如型砂質(zhì)量管理、鑄造缺陷分析、壓鑄工藝參數(shù)設(shè)計及缺陷診斷。
1.1.7 鑄造檢測技術(shù)
鑄造檢測技術(shù)是保證鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵手段。鑄件尺寸檢查,有常用的檢查卡具、卡板,有專用的檢測夾具。對于氣缸體、氣缸蓋等復(fù)雜件,采用三坐標(biāo)儀自動測量鑄件尺寸和超聲波儀檢測鑄件的壁厚。無損檢測技術(shù)的應(yīng)用越來越廣,對重要件時常采用熒光磁粉檢測表面裂紋;采用超聲波或音頻檢測球鐵的球化率;采用渦流檢測鑄件的基體組織(珠光體含量)。為滿足重要件的檢測要求,可將上述3項檢測儀器組合成一條自動檢測線。采用X射線檢測鑄件內(nèi)部的縮孔與縮松缺陷,日本本田對球鐵轉(zhuǎn)向節(jié)鑄件100%用X射線探傷:采用工業(yè)內(nèi)窺鏡檢測鑄件內(nèi)腔質(zhì)量,氣密性滲漏檢測?;瘜W(xué)成分檢測,真空直讀光譜儀和碳硫測定儀在爐前、爐后鐵水質(zhì)量上得到普遍應(yīng)用.微量元素和氣體元素N、O、H的分析得到重視:爐前快速熱分析得到推廣應(yīng)用,快速預(yù)報鑄鐵的碳硅當(dāng)量、孕育效果、基體組織和力學(xué)性能。
1.1.8 綠色鑄造技術(shù)
“綠色鑄造”是使鑄造產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報廢處理整個產(chǎn)品的生命周期中,對環(huán)境的負(fù)面影響最小,資源效率最高。鑄造行業(yè)歷來被認(rèn)為是高能耗、高污染的行業(yè),要不斷開發(fā)新的節(jié)能、清潔、低排放、低污染的鑄造材料以投入生產(chǎn)使用。對于樹脂,要想辦法降低游離甲醛和游離酚等有害物質(zhì)的含量;逐步加大冷芯盒技術(shù)應(yīng)用,以減少樹脂砂對環(huán)境的影響,實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放:降低熱芯盒、殼芯砂的固化溫度,制芯工藝由熱芯盒法向溫芯盒法轉(zhuǎn)變,以節(jié)約能源。我國汽車鑄造廠每年消耗新砂近千萬噸,舊砂排放的污染,以及新砂資源大量的耗費(fèi),不堪重負(fù),因此舊砂的再生利用技術(shù)勢在必行。先進(jìn)工業(yè)國家廢砂排放量降到10%以下,在歐洲、日本等地區(qū)舊砂的再生利用技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。哈爾濱東安汽車發(fā)動機(jī)公司引進(jìn)意大利的熱法再生設(shè)備,已在生產(chǎn)中應(yīng)用。一汽鑄造公司引進(jìn)日本技術(shù),熱法再生和機(jī)械再生結(jié)合,處理芯砂和型、芯砂混合砂已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。目前,東風(fēng)汽車公司也正在加速舊砂再生技術(shù)開發(fā)應(yīng)用工作。加大廢鋼及回爐料的利用,以減少新生鐵和鋁資源的耗費(fèi)。汽車鑄造業(yè)面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的鑄造技術(shù),要以循環(huán)經(jīng)濟(jì)3R為行業(yè)準(zhǔn)則,即以減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循環(huán)(Recycle)來開展工作。
2 論文任務(wù)
第一部分 根據(jù)襯套的材料性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件來確定鑄件的澆注位置和分型面位置。確定鑄件的鑄造收縮率、機(jī)械加工余量、起模斜度、最小鑄出孔和槽和鑄造圓角等工藝參數(shù)。確定砂芯種類,芯撐種類和尺寸,根據(jù)砂芯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定是否需要芯骨和芯骨的種類大小。確定芯頭形式計算出芯頭的高度、斜度和芯頭與芯座之間的間隙。畫出鑄造工藝圖。
第二部分 確定該鑄件澆注系統(tǒng)的類型,計算出澆口杯 直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道、冒口的各個尺寸和斷面積。畫出澆注系統(tǒng)圖
第三部分 分析鑄造工藝裝備設(shè)計,根據(jù)設(shè)計原則,選擇造型方法,確定型砂材料和比例,沙箱、模樣材料和尺寸。
3鑄造工藝圖
鑄造工藝圖是操作者在造型操作過程中具體的指導(dǎo)文件。鑄造工藝圖上規(guī)定了分型畫、分模面、澆冒系統(tǒng)位置及形狀大小、工藝余量、砂芯輪廓形狀和尺寸、鑄肋、造型方法及其他有關(guān)的技術(shù)要求。造型操作者可按照工藝圖制造砂型和砂芯,以及裝配鑄型和合型,同時鑄造工藝圖也是檢查人員進(jìn)行檢查驗收的依據(jù)。鑄造生產(chǎn)時,首先要根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特征、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件等因素,確定鑄造工藝方案。其主要內(nèi)容包括澆注位置、分型面、鑄造工藝參數(shù)(機(jī)械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率、芯頭等)的確定,然后用規(guī)定的工藝符號或文字繪制成鑄造工藝圖。鑄造工藝圖是指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)的技術(shù)文件,也是驗收鑄件的主要依據(jù)。
圖3-1 襯套零件圖
圖3-2 襯套三維視圖
3.1 零件的結(jié)構(gòu)材料性能分析
如圖3-1 圖3-2所示, 該襯套總體為圓柱型,總高度為170mm,頂部平面是直徑為160mm的圓,圓上有4個直徑為8mm的小孔。側(cè)面有寬為15mm、深為12mm的槽,中間孔直徑分別為36mm、48mm。
襯套原材料為HT200。由《鑄造合金及其熔煉》表6-2可知其化學(xué)成分如下:
C 3.2—3.5% ;Si 1.5-1.8% ;Mn 0.8-1.0% ;S ≤0.12 ;P ≤0.15。
HT200的抗拉強(qiáng)度為200MPa 彎曲應(yīng)力<29.40MPa 摩擦面間的單位面積壓力>0.49MPa,該襯套材料為HT200,是年生產(chǎn)量200件的小批量生產(chǎn),可以確定該襯套為手工砂型鑄造,襯套磨損了,可以方便更換。如果不用襯套,磨損后,更換的是零件?,F(xiàn)在更換的是襯套(設(shè)計時,就將襯套硬度降低,是其在摩擦副中成為承磨件。)。因其加工方便,更換成本低,也易換??估瓘?qiáng)度和塑性低,但鑄造性能和減震性能好,用HT200制作機(jī)器設(shè)備上的襯套時,能有效地吸收機(jī)器震動的能量;有良好的潤滑性能;還有良好的導(dǎo)熱性能,此外其熔煉也比較方便。其流動性能良好,線收縮率和體收縮率較小,鑄件不易產(chǎn)生縮孔。
3.2澆注位置的確定
澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計中重要的一環(huán),關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量、鑄件的尺寸精度及造型工藝過程的難易,因此往往須制定出幾種方案加以分析,對比擇優(yōu)選用。澆注位置與造型(合箱)位置、鑄件冷卻位置可以不同。
生產(chǎn)中常以澆注時分型面是處于水平‘垂直或傾斜位置,分別稱為水平澆注’垂直澆注或傾斜澆注,但這不代表鑄件的澆注位置的函義。澆注位置一般于選擇造型方法之后確定.根據(jù)合金種類,鑄件結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求,結(jié)合選定的造型方法,先確定出鑄件上質(zhì)量要求高的部位(如重要加工面,受力較大的部位,承受壓力的部位等).結(jié)合生產(chǎn)條件估計主要廢品傾向和容易發(fā)生缺陷的部位(如厚大部位容易出 現(xiàn)收縮缺陷.大平面上容易產(chǎn)生夾砂結(jié)疤。薄壁部位容易發(fā)生澆不到,冷隔.薄厚相差懸殊的部位應(yīng)力集中,容易發(fā)生裂紋等).這樣在確定澆注位置時,就應(yīng)使重要部位處于有利的狀態(tài),并針對容易出現(xiàn)的缺陷, 采取相應(yīng)的工藝措施予以防止。
根據(jù)對合金凝固理論的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗,確定澆注位置時應(yīng)考慮以下原則:
1)鑄件的重要工作面或主要加工面朝下或位于側(cè)面。
2)鑄件的厚大部分應(yīng)該放在頂部或在分型面的側(cè)面。
3)鑄件的大平面朝下。
4) 應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮.。
5) 應(yīng)使合箱位置,澆注位置和鑄件冷卻位置相一致。
根據(jù)以上原則最終確定襯套的澆注位置。這樣澆注位置便于起模和安放冒口而且有利于鑄件的填充和型腔內(nèi)氣體的排除。如圖3-3
圖3-3 鑄件的澆注位置
3.3分型面的確定
分型面為動模與靜模的分界面,是取出鑄件或澆注系統(tǒng)凝料的面,它的合理選擇是鑄件能完好成型的條件,不僅關(guān)系到鑄件的脫模。而卻涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本,合理的分型面不但能滿足鑄件各方面的性能要求,而且使模具結(jié)構(gòu)簡單,成本也令人滿意。確定分型面是模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié),選擇時應(yīng)考慮以下問題:
1.據(jù)塑件的某些技術(shù)要求,確定成型零件在動,定模上的配置。
2.塑件的生產(chǎn)批量。
3.澆注系統(tǒng)的形式和位置。
4.型腔的溢流和排氣條件。
5.模具加工的工藝性。
a b
圖3-4分型面的比較
圖3-4 a與b比較:分型面在最大截面處,而且鑄件在同一個沙箱內(nèi),這樣便于起模而且保證鑄件尺寸的精度,減少鑄件飛邊毛刺,利于排氣。由以上比較最終確定分型面如圖3-4 a所示。
3.4工藝參數(shù)的選擇
鑄件的工藝設(shè)計,除了根據(jù)鑄件的特點(diǎn)和具體的生產(chǎn)條件正確地選擇鑄造方法和確定鑄造工藝方案以外,還應(yīng)該正確得選擇合適的工藝參數(shù)。例如:由于鑄件澆注后要收縮,因此在做模樣和芯盒時必須在尺寸上放出收縮率;鑄件有的表面需要機(jī)械加工,在模樣和芯盒上要考慮鑄件的機(jī)械加工余量;為了便于起模和取芯,模樣和芯盒上應(yīng)該有起模斜度;以及其他在鑄造過程中或機(jī)械加工過程中所應(yīng)考慮的如鑄件的尺寸和重量的允許偏差、最小鑄出孔的尺寸、工藝補(bǔ)正量、分型負(fù)數(shù)、反變形量、砂芯負(fù)數(shù)以及非加工壁的負(fù)余量等。這些在進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計時需要確定的工藝數(shù)據(jù)稱為鑄造工藝參數(shù)。鑄造工藝參數(shù)的選擇是否合適同樣對鑄件的質(zhì)量(特別是鑄件的精確度),生產(chǎn)率和成本有很大的影響。
3.4.1鑄造收縮率
由于鑄件在凝固和冷卻過程中,體積一般要收縮。鑄件收縮率主要和鑄造合金的種類及成分有關(guān),同時也取決于鑄件在收縮時 所受的阻礙的大小,實際生產(chǎn)中影響鑄造收縮率的因素很多,與鑄件的結(jié)構(gòu)、大小、壁的厚薄、砂型、砂芯的退讓性、澆冒口系統(tǒng)的類型和開設(shè)位置、沙箱的結(jié)構(gòu)等有關(guān)。因此在決定鑄件的收縮率時,應(yīng)充分考慮到各種因素的影響,從而正確地決定鑄造收縮率的大小。由于鑄件的固態(tài)收縮將使鑄件各部分尺寸小于模樣原來的尺寸,因此,為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖尺寸一致,這需要在模樣或芯盒上加上其收縮的尺寸。對于襯套的單件小批量生產(chǎn),一般是根據(jù)生產(chǎn)中長期積累的經(jīng)驗來選取鑄造收縮率。鑄造收縮率K表達(dá)式為:K=L模-L件L件*100% ,由于該襯套是材料為HT200灰鑄鐵的小零件,一般收縮率為0.7%-1.0%。
式中 L模--------模樣或芯盒工作面的尺寸,單位為mm
L件--------鑄件的尺寸,單位為mm
最終卻定該襯套鑄造收縮率為0.8%
3.4.2機(jī)械加工余量
正確的確定加工余量是一項很重要的工作。因為過大的加工余量不僅會增加金屬材料的消耗和機(jī)械加工的工作量,而且由于鑄件表面層的金屬組織一般較為致密,故機(jī)械性能,耐壓和耐腐蝕性能都比較好,過大的加工余量就會使鑄件加工后的表面質(zhì)量下降。因此應(yīng)該使鑄件表面做到不加工或少加工。但機(jī)械加工余量也不能太小,因為普通砂型鑄造的鑄件精度比較低,這就需要加工余量來彌補(bǔ)。襯套加工面在澆注時的位置,一般上面比下面和側(cè)面的加工余量要大些,鑄面內(nèi)表面(孔)要比鑄件外表面的加工余量大些。由于該襯套是年產(chǎn)200件的小批量生產(chǎn),表面光潔度和尺寸要求比較低,所以屬于三級精度鑄件 根據(jù)《砂型鑄造工藝及工裝設(shè)計》表3-4三級精度灰鑄鐵件的機(jī)械加工余量(JZ67-62)查出襯套頂面加工余量為5.5mm 底面和側(cè)面為3.5 mm如圖3-5
圖3-5 鑄件的加工余量
3.4.3最小鑄出孔
機(jī)械零件上往往有許多孔、槽或者臺階,一般來說,應(yīng)盡可能在鑄造時鑄出。這樣可以節(jié)約金屬,減少機(jī)械加工工作量。但是,當(dāng)鑄件上的孔和槽的尺寸太小,而鑄件的壁厚又較厚,反而會使鑄件產(chǎn)生粘砂。而且需要采用復(fù)雜而且難度較大的工藝措施。最小鑄出孔和槽的尺寸和鑄件的生產(chǎn)批量、合金種類、鑄件大小,孔處鑄件、孔的長度以及孔的直徑有關(guān)。由《砂型鑄造工藝及工裝設(shè)計》表3-24、表3-25鑄件毛坯的最小鑄出孔 可知材料為灰鑄鐵且小批量生產(chǎn)的鑄件,最小鑄出孔直徑為30~50mm,于是襯套頂面上四個直徑為8mm孔,內(nèi)側(cè)兩個直徑相差12mm的軸孔的直徑差和側(cè)面寬為15mm的槽都不鑄出,由機(jī)加工成型。如圖3-6
表3-24 鑄件的最小鑄出孔 (mm)
生 產(chǎn) 批 量
最 小 鑄 出 孔 直 徑
灰 鑄 鐵 件
鑄 鋼 件
大 量 生 產(chǎn)
12~15
成 批 生 產(chǎn)
15~30
30~50
單件、小批量生產(chǎn)
30~50
50
表3-25 材料為灰鑄鐵鑄件的最小鑄出孔 (mm)
鑄件厚度
<50
50~100
100~200
>200
最小鑄出孔直徑
30
35
40
另行規(guī)定
圖3-6不需要鑄出的孔和槽
3.4.4起模斜度
為了在造型時便于起模而不致?lián)p壞砂型和砂芯,應(yīng)該在模樣或芯盒的出模方向帶有一定的斜度。 起模斜度的大小應(yīng)根據(jù)模樣的高度、尺寸和表面光潔度以及造型方法來確定。該襯套模樣采用金屬模,測量面高度H上=58mm H下=121mm由砂型鑄造用起模斜度(JZ68-63)得出上起模斜度α°=1°~1°30’, α=1.5~2.0mm。下起模斜度α°=0°45′~1°,α=2.0~2.5mm如圖3-7 考慮計算方便起模斜度都取1°。
表3-21 砂型鑄造用起模斜度(JZ68-63)
測 量 面 高 度(mm)
α(mm)
α°
≤20
0.5~1.0
1°30’~3°
20 ~50
0.5~1.5
0°30’~2°30’
50~100
1.5~2.0
1°~1°30′
100~200
2.0~2.5
0°45’~1°
圖3-7 起模斜度
3.4.5鑄造圓角
在鑄件毛坯各表面的相交處,都有鑄造圓角,這樣既能方便起模,又能防止?jié)沧㈣F水時將砂型轉(zhuǎn)角處沖壞還可以避免鑄件在冷卻時產(chǎn)生裂縫或縮孔。
一般內(nèi)圓角半徑可按相鄰兩壁平均厚度的1/3-l/5選??;外圓角半徑可取內(nèi)圓角半徑的一半。確定鑄造外圓角半徑為10mm,內(nèi)圓角半徑為5mm 如圖3-8
圖3-8 鑄造圓角
3.5砂芯設(shè)計
砂芯設(shè)計時鑄造工藝設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié),它對鑄件的質(zhì)量,鑄造工藝過程以及鑄造工藝裝備都有直接的影響。
3.5.1砂芯的用途及對砂芯的要求
砂芯主要用于形成鑄件的內(nèi)腔及孔。對于鑄件外形妨礙起模的地方以及鑄型中某些要求較高的部位,均可以采用砂芯。
對砂芯的要求是:
1) 形狀尺寸及其在砂型中的位置符合鑄件的要求。
2) 具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
3) 在鑄件的澆注凝固過程中,砂芯中產(chǎn)生的氣體能夠及時地排出鑄型。
4) 鑄件收縮時,砂芯的阻力要小。
5) 清砂容易。
因此砂芯除應(yīng)具有一般型砂的性能外,還要求有較高的強(qiáng)度、透氣性,退讓性和潰散性。砂芯按所用粘結(jié)劑不同分為粘土砂芯,水玻璃砂芯、油芯砂,合脂芯砂、樹脂芯砂等。該襯套的型芯結(jié)構(gòu)簡單,可用粘土芯砂制成。由分型方案可知,襯套鑄件的造型只需要一種砂芯。
3.5.2芯撐
砂芯在鑄造中主要由芯頭固定,有時芯頭固定還難以穩(wěn)固。因此,在生產(chǎn)中常采用芯撐來加固砂芯,起到輔助支撐的作用。芯撐的注意事項:芯撐材料的熔點(diǎn)應(yīng)比鑄件材質(zhì)熔點(diǎn)高,應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,芯撐表面應(yīng)干凈平整。以下是小型鑄件用的芯撐尺寸。
表3-52小型鑄件用的芯撐 (mm)
序列
1
2
3
4
5
H
d1
A
b
15
6
25
1.2
20
6
30
1.2
25
6
30
1.2
30
6
30
1.2
35
6
30
1.2
3.5.3芯骨
該襯套鑄件的砂芯長179mm,直徑為30mm。又砂芯的尺寸可以看出該砂芯很容易在制造、運(yùn)輸、下芯過程中,以及在金屬液體的浮力作用下變形、斷裂這就需要在制造砂芯時放入芯骨。該芯骨必須有足夠的強(qiáng)度和剛度而且不應(yīng)妨礙在砂芯中作出必要的通氣道。根據(jù)《砂型鑄造工藝及工裝設(shè)計》表4-11 可以查出該芯骨的吃砂量為10~20mm。
3.5.4芯頭
芯頭是指砂芯的外伸部分,芯頭的作用:定位、支撐和排氣。
定位作用:通過芯頭與芯座的配合,便于將砂芯準(zhǔn)確的安防在砂型中。
支撐作用:砂芯通過芯頭支撐在鑄型中,保證砂芯在它本身的重力及金屬液體的浮力作用下位置不變。
排氣作用:在澆注凝固過程中,砂芯中產(chǎn)生的大量氣體能夠及時地從芯頭排出鑄型。
芯頭在砂型中的位置,可分為垂直芯頭和水平芯頭兩種基本類型。由鑄件的澆注位置可以看出該襯套鑄造用垂直芯頭,如圖3-9所示。芯座是指鑄型中專為放置芯頭的空腔。芯頭和芯座尺寸主要有芯頭長度L(高度H)、芯頭斜度α、芯頭與芯座裝配縫隙S等。垂直芯頭高度由3-10和表3-1得出。
圖3-9型芯示意圖 圖3-10 型芯各尺寸
表3-1 垂直芯頭高度h和h1 (mm)
L
當(dāng)D為下列數(shù)值時的高度h
≤30
31~60
61~100
101~150
151~300
≤30
15
15~20
——
——
——
31~50
20~25
20~25
20~25
——
——
51~100
25~30
25~30
25~30
20~25
20~25
101~150
30~35
30~35
30~35
25~30
25~30
151~300
35~45
35~45
35~45
30~40
30~40
301~500
——
40~60
40~60
35~55
35~55
續(xù)表3-1 由 h 查 h1
下芯頭高度h
15
20
25
30
35
40
45
50
上芯頭高度h1
15
15
15
20
20
25
25
30
芯頭橫截面的尺寸,一般決定于鑄件相應(yīng)部位孔的尺寸,為了便于下芯合箱,芯頭應(yīng)有一定的斜度,芯頭與芯座之間應(yīng)該留一定的間隙。在實際生產(chǎn)中,芯頭的尺寸,斜度和間隙一般根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗查表決定。襯套鑄件的垂直芯頭高度和芯頭與芯座之間的間隙由圖3-10表3-1查出。
圖3-11 芯頭的斜度
表4-2 垂直芯頭的斜度α (mm)
芯頭高h(yuǎn)
15
20
25
30
35
40
α/h
α°
上芯頭
2
3
4
5
6
7
1/5
10°
下芯頭
1
1.5
2
2.5
3
3.5
1/10
5°
表4-3垂直芯頭與芯座之間的間隙S (mm)
型芯直徑D
≤50
51~100
101~150
151~200
201~300
301~400
間隙S
0.5
1.0
1.5
1.5
2.0
2.5
由襯套的鑄件圖可知型芯的直徑D為30mm,型芯(不含芯頭)長度為179mm。查以上表可知,上芯頭高度為20mm,下芯頭高度為35mm,上芯頭斜度為9°下芯頭斜度為5°芯頭與芯座之間的間隙S為1mm如圖3-12
圖3-12芯頭的各尺寸大小
圖3-13 襯套的鑄造工藝圖
4 澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是砂型中引導(dǎo)液態(tài)合金流入型腔的通道。生產(chǎn)襯套中常常因澆注系統(tǒng)設(shè)計安排不當(dāng),造成砂眼、夾砂、粘砂、夾渣、氣孔、鐵豆、抬箱、縮孔、松孔、縮松、冷隔、澆不足、變形、裂紋、偏折等鑄造缺陷。此外,澆注系統(tǒng)的好壞影響造型和清理工作的繁簡,砂型的體積大小和型砂的耗用運(yùn)輸量,非產(chǎn)生性消耗的液態(tài)合金用量等等。所以,澆注系統(tǒng)與獲得優(yōu)質(zhì)鑄件,提高生產(chǎn)效率和降低鑄件成本的關(guān)系是密切相聯(lián)的。因此對澆注系統(tǒng)的設(shè)計必須慎重認(rèn)真。
常用的澆注系統(tǒng)大多由澆口杯(外澆口)、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等部分組成。正確的澆注應(yīng)該:
1)使液態(tài)鑄鐵平穩(wěn)充滿砂型,不沖擊型壁和砂芯,不產(chǎn)生激濺和渦流,不卷入氣體,并順利的讓型腔內(nèi)的空氣和其他氣體排出型外,以防止金屬過渡氧化及產(chǎn)生砂眼、鐵豆、氣孔等缺陷。
2)阻擋夾雜物進(jìn)入型腔,以免在鑄件上形成渣孔。
3)調(diào)節(jié)砂型及鑄件上各部分溫差,控制鑄件的凝固順序,不阻礙鑄件的收縮,減少鑄件變形和開裂等缺陷。
4)起一定的補(bǔ)縮作用,一般是在內(nèi)澆道凝固前補(bǔ)給部分液態(tài)收縮。
5)讓液態(tài)合金以最短的距離,最合宜的時間充滿型腔,并有合適的型內(nèi)液面上升速度,得到輪廓完整清晰的鑄件。
6)在保證鑄件質(zhì)量的前提下,澆注系統(tǒng)要有利于減小冒口體積,結(jié)構(gòu)要簡單,在砂型中占據(jù)的面積和體積要小,以便工人操作、清除和澆注系統(tǒng)模樣的制造,節(jié)約金屬液和型砂的消耗量,提高砂型有效面積的利用。
7)設(shè)計澆注系統(tǒng)主要是在滿足上述各項要求的原則下,根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)條件、鑄件合金的特性、生產(chǎn)批量及具體的生產(chǎn)條件等,選擇澆注系統(tǒng)的類型和結(jié)構(gòu),合理的布置澆注系統(tǒng)的位置,確定內(nèi)澆道數(shù)目和澆注系統(tǒng)各組員的斷面尺寸、斷面比例等。
按澆注系統(tǒng)各組元的斷面比例關(guān)系,內(nèi)澆道對鑄件型腔的引注高度,澆道的結(jié)構(gòu)等.根據(jù)襯套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和可以確定澆口杯用漏斗形澆口杯,澆口在側(cè)面位置,液態(tài)鑄鐵沿鑄型壁導(dǎo)入,充型快而平穩(wěn),可防止沖砂。由于鑄鐵件其凝固過程中石墨析出的膨脹,實現(xiàn)自補(bǔ)縮,從而不需要再設(shè)置冒口。
澆注系統(tǒng)各尺寸的選取
鑄件用漏斗形澆口杯,采用開放式澆注系統(tǒng),以包孔截面積為基準(zhǔn),各組元截面積比如下:
S包:S直:S內(nèi)=1:(1.8~2.0):(2.0~2.5)
取S包:S直:S內(nèi)=1:1.8:2.5
鑄件重量可以算出約為17kg。澆注時間t=1.11S√G=8秒。根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)確定該澆注系統(tǒng)不需要橫澆道,澆注規(guī)格可根據(jù)《砂型鑄造工藝及工裝設(shè)計》表5-22
表5-22,鑄鐵件單面緩流式澆注系統(tǒng)
鑄件毛重(kg)
內(nèi)澆道
直澆道
內(nèi)澆道數(shù)量
每個斷面積(cm2)
總斷 面積 (cm2)
直徑(mm)
斷面積(cm2)
10~20
1
2.25
2.25
19
2.83
2
1.15
2.3
3
0.8
2.4
4
0.5
2.0
根據(jù)《砂型鑄造工藝及工裝設(shè)計》表5-23 得出以下數(shù)據(jù):
內(nèi)澆道斷面各尺寸a=17mm b=13mm c=15mm 斷面積2.25cm2取內(nèi)澆道長度為64mm
直澆道斷面直徑d=19mm 斷面積2.83cm2 取直澆道長度為71.5mm如圖4-1
內(nèi)澆道 直澆道
圖4-1鑄鐵件緩流式澆注系統(tǒng)斷面尺寸
漏斗形澆口杯尺寸根據(jù)《砂型鑄造工藝及工裝設(shè)計》 表5-16得D1=60mm,D2=56mm,h=44mm如圖4-2
圖4-2漏斗形澆口杯
由以上分析可以得出襯套的澆注系統(tǒng)如下圖4-3所示
圖4-3 澆注系統(tǒng)圖示
5 鑄造工藝裝備設(shè)計
鑄造工藝裝備的主要功能,在于與工藝設(shè)備緊密結(jié)合,以充分發(fā)揮工藝設(shè)備的技術(shù)性能,從而有效的進(jìn)行工藝操作,因此,鑄造工藝裝備對提高鑄造生產(chǎn)效率,發(fā)揮工藝設(shè)備及生產(chǎn)能力起著重要的作用。鑄造工藝裝備設(shè)計的原則:
1, 應(yīng)當(dāng)在經(jīng)濟(jì)合理的前提下,盡可能采用先進(jìn)的工裝技術(shù)、新材料和新工藝;
2, 必須滿足生產(chǎn)工藝要求,確保鑄件質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn),使鑄件成品率最高,成本最低;
3, 確保工藝裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,靈活耐用,操作安全可靠,減輕勞動強(qiáng)度;
4, 應(yīng)使工藝裝備易于加工制造,成本低廉,便于維修;
5.1 造型選擇
砂型造型工藝在鑄件生產(chǎn)過程中占有十分重要的地位,它直接影響鑄件的質(zhì)量水平、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率及環(huán)境污染程度,分為手工造型和機(jī)器造型,由于該襯套是單件小批量生產(chǎn),所以用手工造型,手工造型就是由人工用造型工具來進(jìn)行砂型制造。手工造型又分為沙箱造型、地坑造型和刮板造型等,為防止鑄造時金屬液沖垮砂型,且便于砂型的翻轉(zhuǎn)和搬運(yùn),所以鑄造襯套時使用沙箱造型,而沙箱造型又分為整模造型、分模造型、活塊模造型、挖沙造型、一箱多模造型等多種,由襯套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以看出該造型方法是整模造型,整模造型就是鑄件全部在一個沙箱內(nèi)這樣操作簡單,且不會錯箱,
5.1.1砂箱的材料尺寸確定
由于是年產(chǎn)200件的單件小批量生產(chǎn),為節(jié)約成本沙箱使用木質(zhì)沙箱。由鑄件的重量和尺寸和澆注系統(tǒng)得出內(nèi)框?qū)挾葹?00mm,上箱高度根據(jù)澆注系統(tǒng)澆口杯,直澆道的高度來確定為115mm。下箱高度根據(jù)鑄件高度可以確定為235mm
5.1.2 型砂的成分和比例
型砂的組成:型砂主要由原砂、粘結(jié)劑、水和煤粉等組成,具體材料成分如下:
一、舊砂
舊砂一般占80%~90%。從經(jīng)濟(jì)效益考慮,型砂必須回收使用,故稱為舊砂。由于型砂在使用過程中受高溫金屬液的熱作用,使砂粒彼裂,型砂中煤粉燃燒成灰分,部分粘土燒毀而失去粘結(jié)力,所以舊砂不能直接回用。必須經(jīng)過磁選(去除舊砂中的鐵塊、鐵釘?shù)龋?、破?破碎大砂團(tuán))、除塵、篩分等工藝過程,才能作為基本骨架材料使用。
二、新砂
新砂一般占型砂的10%一20%。由于舊砂回收使用后,有效粘土和煤粉減少,灰分增加,使型砂性能急劇下降,型砂量減少,所以每次混砂時都要附加一部分新砂(同時成比例加入粘土和煤粉),目的是詞整型砂性能。
三、粘土
在型砂中作為粘結(jié)劑的粘土分為普通粘土和膨潤土兩種。干型砂中常用普通粘土,濕型砂中常用膨潤土。由于膨潤土粘結(jié)力大,型砂濕壓強(qiáng)度高,加入量一級是5%-7%(包括舊砂中有效粘上量)。
四、水
水的作用是潤濕粘土,使粘土產(chǎn)生粘結(jié)力,加入量為4%~6%。一般要在混砂過程中,根據(jù)型砂性能和環(huán)境的溫度、濕度進(jìn)行調(diào)整。
五、煤粉
型砂中加人附加物的目的是為了使型砂具有某些特殊性能。鑄鐵件濕型砂中加入煤粉是為了防止鑄件產(chǎn)生粘砂,降低鑄件表面粗糙度,加入量為4%~6%。對于干型砂,常加人鋸末等,是為了提高型砂的退讓性。
在手工造型時,為了降低成本,保證襯套鑄件表面質(zhì)量,把型砂分為面砂和背砂。面砂是特殊配制的在造型時與模樣接觸的一層型砂,具有較好的性能,常加八較多的新砂配制;背砂是在模樣上覆蓋面砂后,填充砂箱用的型砂,用100%舊砂稍加處理即可。
5.2 模樣
模樣是造型工藝過程必須的工藝裝備,用來形成鑄型的型腔,關(guān)系著鑄件的形狀和尺寸精確度,要保證模樣具有足夠的強(qiáng)度和剛度,有一定的表面光潔度,還應(yīng)當(dāng)使用方便,制造簡單,成本低。模樣可分為木模、金屬模和塑料模等,根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求和生產(chǎn)批量的要求。該襯套的鑄造使用木模 由鑄件的收縮率為0.7%可知木模的尺寸如圖5-1
圖5-1 鑄件模樣
圖5-2模樣的三維視圖
5.3 芯盒
芯盒時制芯工藝過程中所必須的工藝裝備,其質(zhì)量的好壞直接影響到砂芯質(zhì)量及制芯生產(chǎn)率,芯盒材料使用東北紅松,木質(zhì)芯盒適用于單件、小批量生產(chǎn),且制造周期短,易于加工,成本低。木質(zhì)芯盒一般不用設(shè)計,只需選擇合理的結(jié)構(gòu)形式。芯盒的大致如圖5-3
圖5-3 芯盒
6 總結(jié)
經(jīng)過2個月的長時間努力,我的畢業(yè)設(shè)計終于順利完成,這是一次綜合學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計,材料力學(xué),鑄造工藝學(xué)的設(shè)計過程,我了解和掌握了鑄造的過程和應(yīng)當(dāng)注意的事項,同時培養(yǎng)了在正確的設(shè)計思想和分析問題解決問題的能力,特別是運(yùn)用了CAD、PROE等繪圖軟件學(xué)到了很多知識,我深深的體會到嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、仔細(xì)、有耐心是一個機(jī)械工程設(shè)計人員必須具備的素質(zhì)。
襯套磨損了,可以方便更換。如果不用襯套,磨損后,更換的是零件。襯套鑄造工藝方案采用手工兩箱整模造型,確定各工藝參數(shù)。共一個砂芯,一箱一件生產(chǎn),砂芯采用粘土芯砂,砂芯內(nèi)有鐵絲制成的芯骨,用芯撐支撐。型砂采用粘土型砂,鑄件毛重17kg,體積約為2329645.3mm3
由于鑄鐵件的流動性好,且尺寸不大,所以不需要設(shè)置冒口。采用搭邊澆注系統(tǒng),設(shè)一個直徑為19mm,高71.5mm的直叫道;一個橫截面積為2250mm2,長為64mm的內(nèi)澆道和一個高為44mm平均直徑為58mm的澆口杯。澆注時間約為8s。繪制了澆注系統(tǒng)示意圖
由于是年產(chǎn)200件的單件小批量生產(chǎn),為節(jié)約成本沙箱使用木質(zhì)沙箱。由鑄件的重量和尺寸和澆注系統(tǒng)得出內(nèi)框?qū)挾葹?00mm,上箱高度根據(jù)澆注系統(tǒng)澆口杯,直澆道的高度來確定為115mm。下箱高度根據(jù)鑄件高度可以確定為235mm。采用粘土型型砂,按一定比例添加材料保證了型砂的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和透氣性等。根據(jù)鑄件材料HT200的收縮率制作出了模樣,并繪出了三維視圖,由型芯的尺寸做出了芯盒。保障了鑄造工作的順利進(jìn)行。
本文主要確定了襯套的鑄造工藝方案,選擇了其中各種工藝參數(shù),設(shè)計出砂芯的形狀和尺寸,分析了澆注系統(tǒng)的各個組元,設(shè)計出鑄造襯套所需要的各個工藝裝備。
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致 謝
大學(xué)四年,臨近謝幕。四年大學(xué)生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴歷歷在目,給予我們幫助的是辛勤工作的各位老師。感謝各位老師的孜孜不倦的教育和無限的關(guān)懷因為你們的陪伴,使我從無知走向了睿智,從稚嫩走向了成熟。四年的無私奉獻(xiàn),讓我們接觸了一個新的領(lǐng)域,學(xué)習(xí)了一門新的知識,掌握了一種新的生存本領(lǐng)。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)課堂的最后一課,也是對我們挑戰(zhàn)最大的一課。對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的最終檢閱。在這兩個月里,我遇到了很多麻煩,也學(xué)到了很多東西。感謝張老師的辛勤指導(dǎo);感謝各位老師的無私培養(yǎng);感謝各位同學(xué)的熱情幫助。
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