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1、 機(jī)械技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 車床撥叉零件毛坯鑄造工藝 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師姓名： 所在班級(jí) 材料10731 在專業(yè) 材料成型與控制技術(shù) 論文提交日期 2011年12月 1日 論文答辯日期 2011年12月 9日 答辯委員會(huì)主任 主答辯人 馬海波 機(jī) 械 技 術(shù) 系 2011 年 12月 1日

2、 目錄 1.概述………………………………………………………………………………………….3 2.零件毛坯分析…………………………………………………………………………….....4 2.1 零件圖…………………………………………………………………………………4 2.2 零件的技術(shù)要求……………………………………………………………………....5 2.3 零件材料的選擇…………………………………………………………………….....5 2.4 HT250合金的熔煉和化學(xué)成分……………………………………………………….6 2.5 確定毛坯制造的方法………………………

3、………………………………………….7 3.鑄造工藝方案的確定…………………………………………………………………..…..8 3.1鑄造工藝方法……………………………………………………………………. ……8 3.2 造型方法的選擇……………………………………………………………………....8 3.3 澆位置的確定.................................................................................................................9 3.4 分型面的選擇………………………………

4、…………………………………….…...10 3.5 凝固方法的確定………………………………………………………………….…..10 4.砂芯設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………….….11 5.鑄件工藝參數(shù)…... ………………………………………………………………….……..13 5.1 最小鑄孔 …………………………………………………………………………...13 5.2鑄件尺寸公差…………………………………………………………………….…...14 5.3機(jī)械加工余量 ………………………………………………………………………15 5.4鑄件工藝補(bǔ)貼（

5、余量）…………………………………………………………..…..16 5.5起模斜度………………………………………………………………………………16 5.6鑄造收縮率……………………………………………………………………………17 5.7澆注溫度………………………………………………………………………………17 6.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………...…17 7.冒口及其冷鐵設(shè)計(jì)…………………………………………………………………...…...19 7.1冒口…………………………………………………………………………………....19 7.2 冷鐵………

6、………………………………………………………………………..….19 8.鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)…………………………………………………………………...........21 8.1. 模樣………………………………………………………………………………..…21 8.2模板…………………………………………………………………………………...22 8.3砂箱………………………………………………………………………………..….23 8.4芯盒………………………………………………………………………………..….24 9.鑄型裝配………………………………………………………………………………..…24

7、 9.1下芯原則…………………………………………………………………………..…24 9.2合型及定位…………………………………………………………………………..25 9.3砂型、砂芯的烘干……………………………………………………………..…....25 9.4鑄型裝配圖………………………………………………………………………......25 10.小結(jié)…………………………………………………………………………………..…...26 結(jié)論參考文獻(xiàn)

8、 28 車床撥叉零件毛坯鑄造工藝 摘要：國(guó)家的綜合國(guó)力是看這個(gè)國(guó)家的制造業(yè)發(fā)展水平。其中鑄造、鍛造的生產(chǎn)水平，標(biāo)志著這個(gè)國(guó)家制造業(yè)能力的水平，影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)。這次設(shè)計(jì)，是對(duì)撥叉零件毛坯鑄造工藝的設(shè)計(jì)，通過這次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)了使用和查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。并對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練。由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，懇請(qǐng)老師給予批評(píng)和指導(dǎo)。 關(guān)鍵詞：鑄造 撥叉 鑄造工藝 1．概述 機(jī)床是人類進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)的重要工具，也是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 普通機(jī)床經(jīng)歷了近兩百年的歷史。隨著電子技

9、術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)化，精密機(jī)械與測(cè)量等技術(shù)的發(fā)展與綜合應(yīng)用，生產(chǎn)了機(jī)電一體化的新型機(jī)床（數(shù)控機(jī)床），數(shù)控機(jī)床一經(jīng)使用就顯示出了它獨(dú)特的優(yōu)越性和強(qiáng)大生命力，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已是現(xiàn)代制造業(yè)的重要標(biāo)志之一?，F(xiàn)在車床是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。在車床中主軸箱是關(guān)鍵部分，它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱，進(jìn)給箱

10、中裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)，調(diào)整其變速機(jī)構(gòu)，可得到所需的進(jìn)給量或螺距，通過光杠或絲杠將運(yùn)動(dòng)傳至刀架以進(jìn)行切削。由于主軸箱和進(jìn)給箱的傳遞是靠變速機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力的，在變速機(jī)構(gòu)中，撥叉是重要的零件之一，它位于機(jī)床變速箱內(nèi)：主要作用是機(jī)床的變速換擋，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作。撥叉在推動(dòng)滑動(dòng)齒輪時(shí)，滑動(dòng)齒輪上有一個(gè)環(huán)槽，撥叉就騎在這個(gè)環(huán)槽里，當(dāng)工作者推動(dòng)操縱桿時(shí)變速桿帶動(dòng)撥叉軸，撥叉軸帶動(dòng)撥叉，撥叉又推動(dòng)齒輪從而達(dá)到變速，撥叉最容易磨損的地方就是撥叉和齒輪環(huán)槽接觸的部位，因?yàn)辇X輪在高速旋轉(zhuǎn)而撥叉不轉(zhuǎn)，撥叉受磨損，如果強(qiáng)度不夠，可能導(dǎo)致齒輪掛不到位，或撥叉斷掉。所以在生產(chǎn)零件時(shí)，其性能要求要滿足零件

11、在工作中受拉應(yīng)力和沖擊力的作用，使零件更加耐用。 2. 零件毛坯分析 2.1零件圖 圖1（零件圖和三維截圖） 圖 2 技術(shù)要求 1.未注明鑄造圓角R4～R5 2.鑄造后滾拋毛刺

12、 3.材料為HT250 零件圖樣分析 1）撥叉右端兩側(cè)面，對(duì)基準(zhǔn)孔軸線A的垂直度公差為0.15mm。 2）撥叉右端R20mm為少半圓孔，其端面與孔中心相距2mm。 3）零件最大壁厚10mm，最小壁厚5mm。 2.2零件的技術(shù)要求 1）技術(shù)要求：1、鑄造圓角半徑不得超過1mm；2、鑄件應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理；3、鑄件應(yīng)進(jìn)行清理，保證表面平整；4、零件加工完后所有棱邊應(yīng)去除毛刺；5、不加工表面先涂以防銹漆，再涂以綠色油漆。 2）作力學(xué)性能分析：根據(jù)撥叉零件在工作中受拉應(yīng)力和沖擊力作用，要求最大抗拉強(qiáng)度硬度為HBS210～241。 2.3零件材料的選擇

13、 撥叉工作條件：撥叉工作時(shí)主要承受拉應(yīng)力和沖擊力作用，且工作頻繁。要求撥叉強(qiáng)度、硬度設(shè)計(jì)值為：HBS210～241 ，根據(jù)撥叉零件在工作中受拉應(yīng)力和沖擊力作用，要求最大抗拉強(qiáng)度硬度為HBS210～241。查表1得知：宜選用HT250，但必須經(jīng)過孕育處理，孕育處理后，它的強(qiáng)度和硬度顯著提高（=250～350MPa，硬度=170～270HBS）都可以滿足該零件的機(jī)械性能。

14、 表1材料的牌號(hào)及應(yīng)用 牌號(hào) 鑄件壁厚 /mm /MPa 不小于 特性及應(yīng)用舉例 HT150 2.5～10 10～20 20～30 30～50 175 145 130 120 鑄造性能好，工藝簡(jiǎn)便，鑄造應(yīng)力小，不需要人工時(shí)效處理適用于負(fù)荷小，對(duì)摩擦磨損無特殊要求的簡(jiǎn)單零件。如：普通機(jī)床上的支柱、刀架，軸承座：發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣管，泵殼，法蘭等。 HT200 2.5

15、～10 10～20 20～30 30～50 220 195 170 160 強(qiáng)度較高，耐磨耐熱性較好，減震性好：鑄造性能較好，但但需要人工時(shí)效處理。適用于承受較大負(fù)荷和要求一定的氣密性或耐蝕性的零件。例如：一般機(jī)械制造中較為重要的鑄件（如氣缸、村套、棘輪、鏈輪、齒輪、撥叉等）：汽車、拖拉機(jī)的汽缸體、汽缸蓋、活塞環(huán)聯(lián)軸器等；具有測(cè)量平面的檢驗(yàn)工件（如劃線平板、V形鐵、平尺、水平框架等）；承受壓力小于785XMPa的油缸、閥體；圓周速為12~20m/s的帶輪等。 HT250 2.5～10 10～20 20～30 30～50 270 240 220 200 HT3

16、00 10～20 20～30 30～50 290 250 230 屬于高強(qiáng)度、高耐磨性的灰鑄鐵，其強(qiáng)度和耐磨性均優(yōu)于以上牌號(hào)的鑄鐵，但白口傾向大，鑄造性能差，需要人工時(shí)效處理。適用于承受高負(fù)荷和保持高度氣密性的零件，例如機(jī)械制造中的某些重要零件，如剪床、壓力機(jī)、自動(dòng)車床及其他重型車床的床身、機(jī)座、機(jī)架、主軸箱、卡盤及受力較大的齒輪等。 HT350 10～20 20～30 30～50 340 290 260 2.4 HT250合金的熔煉和化學(xué)成分 1）合金液化學(xué)成分的控制 a)如對(duì)250HT鑄鐵件的熔煉鐵水技術(shù)的研究： 石墨是決定灰鑄鐵性能的主導(dǎo)因素。石墨

17、本身的力學(xué)性能極差，它好似空洞和缺口存在于金屬基體中，因此石墨數(shù)量愈多，形態(tài)愈粗大，分布愈不均勻，對(duì)金屬基體的割裂就愈嚴(yán)重，灰鐵的抗拉強(qiáng)度底，塑性差，但卻有良好的吸震性減磨性和底得缺口敏感性，易于鑄造和切削加工。 b)對(duì)化學(xué)成分的研究： 碳和硅。碳是石墨化元素，含碳愈多，可能析出的石墨就愈多，但這種可能性還取決于硅的含量，硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素（孕育劑）。含硅愈多，石墨化的可能性就愈大，反之碳含量高而硅含量少時(shí)，，容易得到白口鑄鐵。 硫和錳。硫是強(qiáng)烈的反石墨化元素，硫含量高，易促使鑄鐵形成白口組織。同時(shí)，硫還是形成低熔點(diǎn)（985C）的、分布于晶界上的FeS-Fe共晶體，造成鑄鐵的熱脆性

18、。硫是鑄鐵中的有害元素，一般將硫控制在0.1%～0.15%之間。錳也是阻礙石墨化，具有穩(wěn)定珠光體的作用，能提高鑄鐵的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)，錳對(duì)硫的親和力大，易形成熔點(diǎn)高（1600C）、密度小的MnS,MnS上浮隨熔渣排除爐外，故錳是有益元素，一般控制在0.6%～1.2%之間。 磷。 磷對(duì)石墨化的影響不顯著，但當(dāng)磷的含量超過0.3%時(shí)，便形成呈網(wǎng)狀分布于晶界的低熔點(diǎn)、高硬度（390HBS～520HBW）的Fe3P共晶體。這有益于增加鑄鐵的耐磨性，但過高會(huì)增加鑄鐵的冷脆性，所以，高強(qiáng)的的鑄鐵件一般將磷限制在0.2%～0.3%之間。 結(jié)論：鑄件化學(xué)成分和壁厚的一般范圍，如表2所示 表2 鑄件化學(xué)成

19、分和壁厚范圍 鑄鐵 牌號(hào) 鑄件壁厚/ 化學(xué)成分（%） 250 5～25 3.5～4.0 2.5～3.0 0.7～0.9 <0.3 <0.12 2）是否須進(jìn)行孕育處理，以保證鑄件要求的力學(xué)性能呢？粗大的石墨對(duì)灰鑄鐵金屬的基體割裂作用，灰鑄鐵的力學(xué)性能偏低（=100～200MPa）。提高灰鑄鐵性能的途徑是改善其基體組織，減少石墨數(shù)量及減小石墨尺寸、并使石墨分布均勻。孕育處理是提高灰鑄鐵性能的有效方法。孕育處理的原理是：先熔煉出相當(dāng)于白口或麻口組織的低碳、含硅量（ω

20、（C）=2.7%～3.3%、ω（Si）1.0%～2.0%）的高溫（1400～1450℃）鐵液，然后向鐵液中沖入少量細(xì)粒狀或粉末狀的孕育劑。孕育劑在鐵液中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心，使石墨化作用驟然加強(qiáng)，從而得到細(xì)晶粒珠光體和分布均勻的細(xì)片狀石墨組織。處理后強(qiáng)度和硬度都得到明顯的加強(qiáng)（=250～350MPa，硬度=170～270HBS）。由表1不難得知，光是HT250本身的性能是不足以滿足機(jī)床撥叉零件的機(jī)械性能的，必須經(jīng)過孕育處理后，才能滿足其所需要的強(qiáng)度和硬度（最大抗拉度硬度為HBS210～241。） 2.2.1確定毛坯制造的方法 主要有鑄造、塑性體積成形和焊接。因?yàn)槭桥可a(chǎn)，經(jīng)過初步分

21、析，本機(jī)床撥叉零件毛坯的生產(chǎn)有兩種方式：可選用鑄造和鍛造，首先，對(duì)于鍛造來說，鍛出的鍛件的質(zhì)量往往比鑄件質(zhì)量要好，但是，由于鍛造的模具設(shè)計(jì)過于復(fù)雜以及在設(shè)計(jì)成本上往往高出很多，而且對(duì)于設(shè)備的要求也相當(dāng)高一些，而對(duì)于機(jī)床的撥叉零件，經(jīng)過合理的選用鑄造合金和相應(yīng)合理的設(shè)計(jì)要求，是可以達(dá)到零件所需的工作性能的，而且對(duì)于設(shè)備的要求沒有鍛件的高，而且成本也會(huì)大大降低，所以鑒于設(shè)備和成本要求分析、機(jī)床的撥叉零件選用鑄造最為合適。 結(jié)論：該零件一般屬于小批量生產(chǎn)，形狀比較簡(jiǎn)單、壁厚比較均勻，且該材料為灰鑄鐵，所以確定毛坯的生產(chǎn)方法為砂型鑄造

22、 3. 鑄造工藝方案的確定 3.1 鑄造工藝方法 可供選擇砂型鑄造方法的種類 （1）干型和表干型： 干型的主要特點(diǎn)是水分少，強(qiáng)度高，透氣性好，成本高，勞動(dòng)條件差，不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 （2）實(shí)型鑄造： 實(shí)型鑄造應(yīng)用范圍較廣，幾乎不受鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、批量的限制，特別適用于高精度、小余量、復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)。 （3）負(fù)壓鑄造： 鑄件清理方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，澆注過程中有有害氣體，既適用于單件小批量生產(chǎn)，特別適用于大中型精密鑄件、薄壁鑄件生產(chǎn)。 （4）砂型鑄造和

23、特種鑄造： 鑄造成型工藝依鑄形材料，造型工藝和澆注方式不同，可分為砂形鑄造和特種鑄造兩大類。砂形鑄造適用于金屬材料，大小形狀和批量不同的各種鑄件，成本低廉，有砂形鑄造生產(chǎn)的鑄件占鑄件總產(chǎn)量的90%以上，而砂形鑄造的機(jī)器造型按成形機(jī)理分類又分為：震擊，壓實(shí)，射壓，拋砂，氣流緊實(shí)。 （5）手工鑄造： 可分為兩箱、三箱、疊箱和劈箱造型，適用于小型鑄件的批量生產(chǎn)。 兩箱造型按其模樣分，可分為整體模樣、分開模樣和刮板模樣造型。本設(shè)計(jì)的零件為軸支座類零件，根據(jù)圖2，可以看出它的下表面為基準(zhǔn)面，￠14孔位裝配孔，屬于重要加工面，要保證它的質(zhì)量。如圖，可以看出零件的頂面也為重要加工面，也要保證它的質(zhì)量

24、。為了綜合考慮兩者的重要加工面的質(zhì)量，采用上下聯(lián)辦模樣進(jìn)行鑄造生產(chǎn)，并在頂面位置加大加工余量，以保證鑄件質(zhì)量。 結(jié)論：由于小批量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尺寸不大，故選擇手工鑄造。 3.2 造型方法的選擇 撥叉鑄件帶有側(cè)凹結(jié)構(gòu)，考慮為方便取模，是否采用活塊造型、挖砂造型；考慮為使鑄件上的重要面朝下澆注，可能要采用假箱造型等。 結(jié)論：砂箱中逐漸數(shù)量的確定原則：砂箱中的鑄件數(shù)量一般要根據(jù)工藝要求和生產(chǎn)條件來確定，因本零件生產(chǎn)的屬于小批量生產(chǎn)，因此采用一個(gè)砂箱生產(chǎn)一個(gè)鑄件，一箱一鑄。 3．3鑄件澆注位置的確定 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)、技術(shù)要求，鑄件

25、合金特性，鑄造方法以及生產(chǎn)車間的各種條件決定的如圖3。 澆注位置確定的一般原則： （1）鑄件的重要加工面、主要工作面和受力面應(yīng)盡量放在底部或側(cè)面， 以防止這些表面上產(chǎn)生沙眼、氣孔和夾渣等缺陷。 （2）澆注位置應(yīng)有利于所確定的凝固順序。對(duì)于體收縮較大的合金，澆 注位置應(yīng)盡量滿足順序凝固的原則。鑄件厚實(shí)部分一般應(yīng)置于澆注位置的上方， 以利于設(shè)置冒口補(bǔ)縮。 （3）澆注位置應(yīng)有利于砂芯的定位和穩(wěn)固支撐，使排氣通暢。盡量避免 吊芯、懸臂砂芯。 （4）鑄件上的大平面應(yīng)置于下部或傾斜放置，以防止夾砂等缺陷。有時(shí) 為了方便造型，采用“橫做立澆”、“平做斜澆”的辦法。 （5）鑄件的薄壁部位

26、應(yīng)置于澆注位置的下部或側(cè)面，以防止?jié)膊坏健⒗? 隔等缺陷。 （6）在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)使鑄件的毛刺、飛翅易于清理。 （7）要避免厚實(shí)鑄件的冒口下面的主要工作面產(chǎn)生偏析。 圖3 澆注位置 綜上確定澆注位置. 3.4 分型面的選擇 澆注位置確定后，即可確定分型面。鑄造分型面是指鑄型組元間的結(jié)合面，分型面確定的合理與否，關(guān)系到模樣制造的難易程度。同時(shí)合理選擇分形面，對(duì)于簡(jiǎn)單化鑄造工藝，提高生產(chǎn)率，降低成本，提高鑄件質(zhì)量等有直接關(guān)系。 根據(jù)分型面確定的原則，重點(diǎn)考慮應(yīng)盡量把鑄件的加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，以減少加工定位的尺寸偏差。為方便起模，分型面應(yīng)選在鑄件的最大

27、截面處。對(duì)于較高的鑄件，盡量不使鑄件在一箱內(nèi)過高。在考慮造型、澆注、置芯的基礎(chǔ)上，分型面的選擇還有利于清理。選擇分型面是應(yīng)考慮到造型方法，所以選用方案一，如圖4。 方案一 方案二 圖4分型面的選擇示意圖 3.5凝固方式的確定 控制鑄件凝固的措施很多，但指導(dǎo)運(yùn)用這些措施的基本原則只有兩個(gè)，即定向凝固和同時(shí)凝固。 （1）定向凝固原則：鑄件的定向凝固，采取各種工藝措施，保證鑄件各部分按照遠(yuǎn)離冒口的部分最先凝固，然后向著冒口方向逐步凝固，最后才是冒口本身凝固的順序進(jìn)行

28、。鑄件按照定向凝固原則進(jìn)行凝固，就能保證縮孔集中在冒口中，以獲得致密的鑄件。它的優(yōu)點(diǎn)為：冒口補(bǔ)縮作用好，鑄件內(nèi)部致密。缺點(diǎn)為：在凝固期間容易使鑄件各部分存在著較大的溫度差。在鑄件過渡部分產(chǎn)生熱裂。凝固后也容易使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力和變形。定向凝固需加冒口、冷鐵。 （2）同時(shí)凝固原則：采取各種工藝措施，保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分同時(shí)凝固，鑄件各部分之間幾乎沒有溫度差。它的優(yōu)點(diǎn)為：不宜產(chǎn)生熱裂，凝固后也不易產(chǎn)生熱裂和變形。缺點(diǎn)為：在鑄件的中心區(qū)域往往有縮松，鑄件不致密[2]。 結(jié)論:對(duì)灰鑄鐵來說，由于灰鑄鐵在澆注時(shí)的流動(dòng)性比較好，在冷卻過程中，其塑性較差，不易補(bǔ)縮，所以該鑄件選用同時(shí)凝固原則。 4. 型

29、芯設(shè)計(jì) 4.1．型芯種類的選擇 砂芯的種類有： （1）按尺寸大小分：大、中、小。 （2）按干濕程度分類：濕芯用于中小薄壁件；干芯用于大中小件均可。 （3）按粘結(jié)劑分類：粘土砂芯，水玻璃砂芯，水泥砂芯，油脂砂芯，樹脂砂芯等。 （4）按制芯工藝分類：常規(guī)砂芯，自硬砂芯，熱芯盒砂芯，冷芯盒砂芯，殼芯等。 （5）按砂芯復(fù)雜程度分類：可分為5級(jí)。 結(jié)論：根據(jù)以上的種類的分析比較，確定選用干芯。 4.2砂芯順序設(shè)計(jì) 砂芯設(shè)置的基本原則： （1）盡量減少砂芯數(shù)量：為了減少制造工時(shí)，降低鑄件成本和提高其尺寸精度，對(duì)于不太復(fù)雜的鑄件，應(yīng)盡量減少砂芯數(shù)量，且采用合并砂芯減少砂芯數(shù)量，提高鑄件

30、尺寸精度。 （2）復(fù)雜砂芯可分塊制造：因尺寸太大，制芯和下芯操作困難而分成幾塊制造，砂芯是為了操作方便而分塊制造的。 （3）選擇合適的砂芯形狀：砂芯形狀的選擇，應(yīng)使芯盒有寬闊的搗砂面，便于填砂、舂砂、安放芯骨和采取排氣措施。 （4）砂芯烘干支撐面最好是平面：這一點(diǎn)對(duì)于需要烘干硬化的砂芯尤其重要。 （5）砂芯得分盒面應(yīng)盡量與砂型得分型面一致：起芯與起模斜度的大小與方向應(yīng)盡量一致，以保證由砂芯和砂型之間所形成的壁厚均勻，減少披縫，同時(shí)也有利于砂芯中氣體的排出。 （6）便于下芯、合型：將砂型分成兩塊后，便于下芯時(shí)檢驗(yàn)窗口型腔的尺寸，以避免整體砂芯移動(dòng)的影響，從而保證窗口位置的準(zhǔn)確。 （7

31、）沿高度方向的分層砂芯：選擇砂芯的劃分面時(shí)，應(yīng)力求使同層砂芯組合后的上面為平面。 （8）被分開的砂芯每段要有良好的定位條件，要盡量避免靠芯撐支撐，尤其是壓力容器鑄件，防止因芯撐溶合不好造成鑄件滲漏。 4.3．型芯的形狀、數(shù)量 結(jié)論：根據(jù)以上原則，為了提高本鑄件的尺寸精度，采用合并砂芯減少砂芯數(shù)量且方便下芯，采用一個(gè)砂芯。如圖5所示。 圖 5砂芯示意圖 4．4芯頭設(shè)計(jì) 砂芯的定位 砂芯在砂型中的位置一般是靠芯頭來固定的，也有用芯撐或鐵絲來固定。因本鑄件只有一個(gè)孔需要安防芯頭，壁厚不均，屬結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的零件，圖所示。因此采用芯頭固定。 砂芯定位要準(zhǔn)確，不允許沿芯頭方向移動(dòng)或繞芯頭

32、轉(zhuǎn)動(dòng)。芯頭需要有一定的定位結(jié)構(gòu)，根據(jù)砂芯在砂型中放置的位置，定位芯頭通常分為以下三種形式： 1）垂直定位芯頭 2）水平定位芯頭 3）特殊定位芯頭 結(jié)論：由于上面用了垂直芯頭，故選用垂直定位芯頭。 4．5 砂芯的排氣方案確定 由于本鑄件只有一個(gè)砂芯，而砂芯在高溫金屬液的作用下，由于水分蒸發(fā)及有機(jī)物的揮發(fā)，分解和燃燒，在澆注后很短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量氣體，當(dāng)砂芯排氣不良時(shí)，這些氣體會(huì)侵入金屬液中，使鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。因此，在砂芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造方式，以及在下芯、合型操作中，都要采取必要的措施，使?jié)沧r(shí)在砂芯中產(chǎn)生的氣體能順利地通過芯頭及時(shí)排出。 5. 鑄造工藝參數(shù)的確定 5.1最小鑄

33、孔 在機(jī)械零件上往往有很多孔和槽，一般應(yīng)盡可能在鑄造時(shí)鑄出。這樣既可以節(jié)約金屬，減少機(jī)械加工的工作量、降低成本，又可使鑄件壁厚比較均勻，減少形成縮孔、縮松等鑄造缺陷的傾向。但在鑄件上的孔和槽尺寸太小，而鑄件的壁厚又較厚和金屬壓力較高時(shí)，，反而會(huì)使鑄件產(chǎn)生粘砂，造成清理和機(jī)械加工困難。有的孔必須反復(fù)采用復(fù)雜而且難度較大的工藝措施才能鑄出，而實(shí)現(xiàn)這些措施還不如用機(jī)械加工的方法制出更為方便和經(jīng)濟(jì)。本題中隊(duì)孔距的要求很精確，鑄出的孔如有偏心，就很難保證加工精度。因此在確定孔零件上的孔和槽是否鑄出時(shí)，又要考慮到鑄出這些孔和槽的必要性和經(jīng)濟(jì)性。 最小鑄出孔和槽的尺寸，和鑄件的生產(chǎn)批量、合金種類、逐漸大

34、小、孔處鑄件壁厚、孔的長(zhǎng)度和直徑有關(guān)。表 列出灰鑄鐵鑄件不鑄出孔直徑的最小鑄出孔（槽）尺寸，見表3 表3 灰鑄鐵不鑄出孔直徑 生產(chǎn)批量 不鑄出孔直徑≤ 大量生產(chǎn) 12~15 成批生產(chǎn) 15~30 單件或小批量生產(chǎn) 30~50 灰鑄鐵和球墨鑄鐵的最小鑄出孔和槽的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值取下表4： 表4 鑄件的最小鑄出孔 鑄件厚壁 <50 50~100 101~200 >200 應(yīng)鑄出的最小孔徑 灰鑄鐵 30 35 40 另行規(guī)定 球墨鑄鐵 35 40 45 另行規(guī)定 但是考慮到本鑄件，Φ14如果不鑄出，就使得壁厚懸

35、殊太大，在鑄件冷卻時(shí)造成的應(yīng)力就很大，加上灰鑄鐵的流動(dòng)性很差，在澆注冷卻時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，就容易造成裂紋，是鑄件質(zhì)量難以保證，所以得出一結(jié)論：該零件的孔要鑄出。 5.1鑄件尺寸公差 鑄件的尺寸公差是指鑄件的公稱尺寸的兩個(gè)允許極限尺寸之差。在這兩個(gè)允許極限尺寸之內(nèi)可滿足加工、裝配和使用的要求。鑄件的尺寸精度取決于工藝設(shè)計(jì)過程控制的嚴(yán)格程度，鑄件的尺寸精度越高，對(duì)工藝的控制就越嚴(yán)格，但鑄件的生產(chǎn)成本相應(yīng)的就越高。因此在規(guī)定鑄件的尺寸公差時(shí)，必須從實(shí)際出發(fā)，綜合考慮各種因素，達(dá)到既保證鑄件的質(zhì)量，又不過多的增加生產(chǎn)成本的目的。 按照GB/T6414—1999《鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量》的規(guī)

36、定，鑄件尺寸公差分為16級(jí)，表示為CT1-CT16。參見表5： 表 5 摘自（GB/T6414—1999）單位：mm 毛皮鑄件 基本尺寸 鑄件尺寸公差等級(jí)CT 大于 至 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 - 10 16 10 16 25 0.09 0.1 0.11 0.13 0.14 0.15 0.18 0.2 0.22 0.26 0.28 0.30 0.36 0.38 0.42 0.52 0.54 0.58 0.74 0.78 0.82 1 1

37、.1 1.2 1.5 1.6 1.7 2 2.2 2.4 2.8 3.0 3.2 4.2 4.44.4 - - 6 - - 8 - - 10 - - 12 考慮到是小批生產(chǎn)，該鑄件的最大壁厚為10mm，綜上因素考慮。該鑄件選用公差等級(jí)14級(jí)。如表6 表6小批生產(chǎn)鑄鐵的尺寸公差等級(jí)（ GB/T6414—1999） 方 法 公 差 等 級(jí)CT 鑄 件 材 料 鑄鋼 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 銅合金 輕金屬合金 鎳基合金 砂型鑄造手工造型 13~15 13~15

38、13~15 13~15 13~15 11~13 13~15 砂型鑄造機(jī)器造型和殼型 12~14 11~13 11~13 11~13 10~12 10~12 12~14 5．2機(jī)械加工余量 GB/T1614—1999《鑄件 尺寸公差與機(jī)械加工余量》中規(guī)定，要求的機(jī)械加工余量適用于整個(gè)毛坯零件，且該值尺寸應(yīng)根據(jù)最終機(jī)械加工后成品鑄件的最大輪廓尺寸和相應(yīng)的尺寸范圍選取。 要求的機(jī)械加工余量等級(jí)有10級(jí)，稱之為A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共10個(gè)等級(jí)。參見表7、表8。 表7要求的鑄件機(jī)械加工余量（RMA）（GB/T6414—1999）單位：mm

39、最大尺寸 要求機(jī)械加工余量等級(jí) 大于 至 A B C D E F G H J K _ 40 0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 0.7 1 1.4 表8 毛坯鑄件典型的機(jī)械加工余量等級(jí) 方 法 要求的機(jī)械加工余量等級(jí) 鑄 件 材 料 鑄鋼 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 銅合金 鋅合金 輕金屬合金 鎳基合金 砂型鑄造手工鑄造 G~K F~H F~H F~H F~H F~H G~K G~K 砂型鑄造機(jī)器造型和殼型 E~H E~G E~G E~G E~G E~G F

40、~H F~H 在這里，我們選用機(jī)械加工余量等級(jí)為F級(jí)。 凸臺(tái)外面的機(jī)械加工： R=F+2RMA+CT/2=F+2.1； 內(nèi)腔作機(jī)械加工： R=F-(2RMA+CT/2)=F-4.2； RF-鑄件毛坯的基本尺寸。 F-最終加工后的尺寸。 RMA-要求的機(jī)械加工余量。 CT-鑄件公差。 5.3鑄件工藝補(bǔ)貼（余量） 在手工造型和制芯時(shí)，為了起模和起芯的方便。需要敲動(dòng)模樣和芯盒內(nèi)的肋板，以及由于木模和肋板吸潮而引起的膨脹，這都會(huì)造成鑄件非加工壁的的厚度增加，致使鑄件尺寸超差和重量超重。為了保證鑄件尺寸準(zhǔn)確，對(duì)形成鑄件非加工面壁厚的木質(zhì)模樣，肋板的尺寸應(yīng)予以減小，即小于圖樣上

41、尺寸，所減少的尺寸稱為非加工壁厚的負(fù)余量。在確定鑄件線收縮率時(shí)，如果已經(jīng)考慮負(fù)余量的因素，就不用另作考慮了。 5.4起模斜度 當(dāng)鑄件本身沒有足夠的結(jié)構(gòu)斜度，應(yīng)在鑄件設(shè)計(jì)或鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)給出鑄件的起模斜度，以保證鑄型的起模。起模斜度可采取增加壁厚或減少鑄件壁厚的方式來形成。在鑄件上加起模斜度原則上不應(yīng)超出鑄件壁厚公差要求。這里采用木模，查閱《鑄造手冊(cè) 鑄造工藝》得知:參見表9： 表9模樣的起模斜度 模樣外表面的起模斜度 測(cè)量高度 起模斜度 金屬模樣、塑料模樣 木模樣 /mm /mm 〉10—40 110 0.8 125 0.6 模樣凹處內(nèi)表面的起模斜

42、度 〉10—40 220 1.6 250 2.0 結(jié)論 采用木模，模樣外表面的拔模斜度為：a=125；內(nèi)表面的拔模斜度為：a=250。 5.4鑄造收縮率 鑄件線收縮率又稱鑄件收縮率或鑄造收縮率，是指鑄件從線收縮開始溫度（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固態(tài)性質(zhì)的溫度）冷卻到室溫時(shí) 的相對(duì)線收縮量，以模樣與鑄件的長(zhǎng)度差處以模樣長(zhǎng)度的百分比表示： = (L1-L2)/L1100/％ 式中 L1表示——模樣長(zhǎng)度; L2表示——鑄件長(zhǎng)度 表 10各種鑄鐵件的收縮率 鑄件的種類 線收縮率 受阻收縮 自由收縮 灰鑄鐵 中小型鑄件 0.8～1.0 0

43、.9～1.1 線收縮率?是考慮各種影響因素后的鑄件實(shí)際收縮率，它不僅與鑄造金屬的收縮率和線收縮起始溫度有關(guān)，而且還與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型種類、澆冒口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、砂型和砂芯的退讓性因素有關(guān)。見表10。 見表10 得出鑄造收縮率：受阻收縮率為0.9%，自由收縮率為1.0%。 5.5澆注溫度 澆注溫度對(duì)鑄件的影響是非常關(guān)鍵的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）在澆注時(shí)，金屬液溫度越高，實(shí)際結(jié)晶溫度就越低，過冷度就越大，形核就越多，得到的鑄件需要孕育處理。 （2）保證澆注溫度，防止鑄件產(chǎn)生冷隔，澆不到等缺陷。 （3）鐵水要求有一定的過熱度，澆注溫度取熔點(diǎn)+1500C，這里一般取1450℃～1470

44、℃ 6. 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 生產(chǎn)中常用的幾種澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)按照各單元的比例分類分為：封閉式，開放式，半封閉式，封閉-開放式。 按內(nèi)澆道在鑄件上的注入位置分類，又分為：頂部澆注，中間澆注底部注入，和分層注入。 6.1 鑄件采用的澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是砂型中引導(dǎo)液態(tài)金屬進(jìn)入型腔的通道。合理的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)條件、合金種類，選擇澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型，確定引入位置，計(jì)算節(jié)目尺寸等。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則如下： （1）引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)的充型，避免由于端流過度強(qiáng)烈而造成夾卷空氣，產(chǎn)生金屬氧化物夾雜和沖刷型芯。 （2）充型過程中流動(dòng)的方向和速度可以控制，保證鑄件

45、輪廓清晰、完整。 （3）在合適的時(shí)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，有利于強(qiáng)化鑄件補(bǔ)縮，減少鑄造應(yīng)力，防止鑄件出現(xiàn)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)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單、可靠，減少金屬液消耗，便于清理。 一般鑄件的澆注系統(tǒng)由以下4部分組成：外澆口、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道。 據(jù)鑄件合金的種類，鑄造性能特點(diǎn)，鑄件的高度尺寸，結(jié)合所采用的鑄造工藝，確定采用普通砂型鑄造。 6.2 內(nèi)澆道在鑄件上開設(shè)位置、內(nèi)澆口引入方向的設(shè)計(jì)及內(nèi)澆道數(shù)量 A、頂部注入：基本形式、雨淋式、壓邊式、楔形式、搭邊式。 B、中間注入：基

46、本形式、阻流式、穩(wěn)流式、鋸齒式、過濾網(wǎng)式。 C、底部注入：基本形式、底雨淋式、牛角式、階梯式、垂直縫隙式。 結(jié)論：根據(jù)以上各種澆注系統(tǒng)的比較，并結(jié)合本鑄件的結(jié)構(gòu)特征，選用C、底部注入。 6.3選擇直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道的截面形狀，確定其幾何尺寸如圖6： 圖 6 澆道設(shè)計(jì) 7. 冒口及其冷鐵設(shè)計(jì) 7.1冒口 7．1.1冒口的作用 冒口是在鑄型內(nèi)設(shè)置的儲(chǔ)存金屬液的空腔，用以補(bǔ)償鑄件形成過程中可能產(chǎn)生的收縮，起防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松并兼有排氣、集渣、引導(dǎo)充型的作用。 冒口設(shè)計(jì)的基本原則如下：

47、 （1）冒口的凝固時(shí)間應(yīng)不小于鑄件被補(bǔ)縮部分在凝固過程中的收縮時(shí)間。 （2）冒口所能提供的補(bǔ)縮液量應(yīng)不小于鑄件的液態(tài)收縮，凝固收縮和型腔擴(kuò)大量之和。 （3）冒口和鑄件需要補(bǔ)縮部分之間在整個(gè)補(bǔ)縮過程中應(yīng)存在通道。 （4）冒口體內(nèi)要有足夠的補(bǔ)縮壓力，使補(bǔ)縮金屬液能夠定向流動(dòng)到補(bǔ)縮對(duì)象區(qū)域，以克服流動(dòng)阻力，保證鑄件在凝固過程中一直處于正壓狀態(tài)，即補(bǔ)縮過程終止時(shí)，冒口中還有一定高度的殘余金屬液壓頭。 7.1．1本鑄件冒口位置設(shè)計(jì)分析 孕育可提高灰鑄鐵的力學(xué)性能，但影響凝固方式，使糊狀凝固特性增強(qiáng)，高牌號(hào)灰鑄鐵的共晶度低，結(jié)晶溫度范圍寬，因而冒口相應(yīng)補(bǔ)縮距離有縮短趨向。 灰鑄鐵

48、件冒口與尺寸設(shè)計(jì)可以采用兩種方法：（1）收縮模數(shù)法（2）經(jīng)驗(yàn)比例法，這我們采用經(jīng)驗(yàn)比例法。 根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特征，綜合HT250金屬液良好的流動(dòng)性能，直澆道能達(dá)到補(bǔ)縮作用，故無需再增設(shè)冒口。 7.2冷鐵 7.2.1冷鐵的作用 冷鐵是控制鑄件凝固最常用的一種激冷物。各種鑄造合金均可使用冷鐵。冷鐵的作用是： （1）與冒口配合使用，加強(qiáng)鑄件的定向凝固，擴(kuò)大冒口的有效補(bǔ)縮距離，防止鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松缺陷。 （2）加快鑄件局部的冷卻速度，使鑄件傾向于同時(shí)凝固，以防鑄件產(chǎn)生變形或裂紋。 （3）加快鑄件某些特殊部位的冷卻速度，以達(dá)到細(xì)化晶粒，提高鑄件表面硬度和耐磨性。 冷鐵分為外冷鐵和內(nèi)冷鐵

49、兩種。前者作為鑄型一部分，不與鑄件熔合，可回收復(fù)使用；后者和鑄件熔合在一起最后作為鑄件壁厚的一部分。 7．2.2冷鐵設(shè)計(jì) 灰鑄鐵件的縮孔、縮松傾向性小，線收縮也小，因此很少采用冷鐵控制其凝固過程；但當(dāng)相鄰鑄壁的厚度相差懸殊時(shí)，也常在厚壁處及厚薄壁的過渡轉(zhuǎn)角處采用冷鐵進(jìn)行均衡凝固控制，以減少鑄造缺陷。對(duì)表面層要求有一定的致密度或硬度的鑄件，也常采用冷鐵進(jìn)行控制。本題目對(duì)鑄件提出質(zhì)量要求，如鑄件上重要工作面，規(guī)定了工作硬度，耐磨性要求等，在鑄造生產(chǎn)理論上，要求鑄件該部位組織致密、晶粒度細(xì)小。為此，在工藝上對(duì)鑄件重要的部位采用：1）放置激冷物，以加快局部冷卻速度。再有鑄件結(jié)構(gòu)上有熱節(jié)，而采用定向

50、凝固方式，為控制鑄件的凝固過程，需設(shè)置冷鐵，與澆注系統(tǒng)、冒口配合使用，以獲得合格鑄件。2）直接外冷鐵易引起灰鑄鐵件表面產(chǎn)生白口層或過冷石墨層，有時(shí)又由于激冷過大可能引起鑄件產(chǎn)生裂紋，用蓄熱系數(shù)較大的材料，如鉻鎂砂、鉻砂、鎂砂等做局部激冷材料。 7.2.3冷鐵位置及種類的確定 1）鑄件需按自下而上的順序凝固，應(yīng)將冷鐵放在鑄型下部。注意，即使鑄件底部不厚大，但為加強(qiáng)鑄件自下而上的順序凝固，增加凝固過程的溫度梯度，也要在鑄型底部放置冷鐵。 2）特別強(qiáng)調(diào)，根據(jù)該題目鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重要的面和厚大部位，須保證鑄造質(zhì)量，應(yīng)放置冷鐵。 7.2.4外冷鐵、內(nèi)冷鐵尺寸和重量的確定 參考鑄造工藝設(shè)計(jì)，鑄鐵

51、件冷鐵的厚度σch=0.8～1.2σ(σ是鑄件的壁厚)；長(zhǎng)度L=0.8-1.2b(b為鑄件冷鐵安放面的長(zhǎng)度)；寬度為S=0.8b(b為鑄鐵安放面得寬度，若采用兩排冷鐵則寬度減半 7.3 至此，就可以做出機(jī)床撥叉零件的鑄造工藝圖了，如圖7所示： 圖7鑄造工藝圖 8. 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì) 8．1 模樣 8.1.1模樣設(shè)及模樣的種類 模樣的按其材質(zhì)可分為木模模樣、金屬模模樣、塑模模樣。 木模：質(zhì)輕、易加工，價(jià)格低廉，但強(qiáng)度低，易吸潮變形和損傷，尺寸精度低。適用范圍：用于單件、小批量或成批生產(chǎn)的各種模樣。 金屬模:包括鋁合金、銅合金，鑄鐵模樣。特點(diǎn)：易加

52、工、表面光滑、耐蝕耐磨，強(qiáng)度高，精度高、多次運(yùn)用。適用范圍：用于制造精度要求高、批量大的薄壁，小鑄件及肋板活塊等。 泡沫塑料模樣：質(zhì)輕、制作簡(jiǎn)便，但成本高，表面不光滑，壓力下不變形，只能用一次。適用范圍:用于制造單件小批量的各種模樣，制造用普通鑄造難于生產(chǎn)的鑄件，特別是不易起模的部分。 8.1.2模樣材質(zhì)的選擇及制造步驟 A.選擇木模樣，它的特點(diǎn)是：質(zhì)輕、易加工、價(jià)廉，但強(qiáng)度低，易吸潮變形和損傷，尺寸精度低。 適用范圍：用于單件、小批量或成批生產(chǎn)的各種模樣。 木模式用木材制成的模樣。木材隨著水分的蒸發(fā)發(fā)生干縮，且木模各個(gè)方向干縮的程度相差較大，所以制造木模的木材，應(yīng)經(jīng)干燥處理。 木

53、模制造時(shí)采用多塊木料，經(jīng)過合理組合拼接的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅能提高木模的強(qiáng)度，減少變形量，還能充分利用小塊木料，節(jié)約材料。 B.制造木模的步驟如下 （1）畫放樣圖：在制造較復(fù)雜的木模時(shí)，為了便于取料和計(jì)算尺寸，根據(jù)鑄造工藝要求繪制的木模制造圖，稱為放樣圖。 （2）確定木模結(jié)構(gòu)：木模工應(yīng)根據(jù)放樣，確定木模的具體結(jié)構(gòu)。 （3）整體分析：任何一個(gè)復(fù)雜鑄件的木模，都是由許多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的通用部件。 （4）檢驗(yàn)、著色和涂漆：木模做好后，按鑄造工藝進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后表面涂漆，用線條或顏色表示出芯頭、活塊等。 8.1.3模樣尺寸的計(jì)算 模樣的工作尺寸是模樣所用尺寸中最重要的尺寸，其正確與否直接影響鑄件

54、的尺寸精度，模樣的工作 AM=(AC+At)(1+) 式中 AM——模樣工作尺寸（mm）； AC——產(chǎn)品的鑄件尺寸（mm）； At——零件鑄造工藝尺寸（加工余量+起模斜度+其它工藝余量）(mm)； ——鑄造的線收縮率（%）。 8.2模板 8.2.1模板的選擇 根據(jù)本鑄件的材料250，選用鑄鐵模板。 5.2.2模板結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)及尺寸的計(jì)算 （1）模底板的平面尺寸：模底板的平面尺寸與已定的砂箱內(nèi)框尺寸和所選造型機(jī)有關(guān)。模底板如圖8所示。 模底板的平面尺寸按下式確定： =A+2b =B+2b 式中：—砂箱內(nèi)框長(zhǎng)度

55、尺寸(mm)； —砂箱內(nèi)框?qū)挾瘸叽纾╩m）； —模底板長(zhǎng)度尺寸（mm）； —模底板寬度尺寸（mm）； —砂箱分型面外凸緣的寬度（mm）。 圖 8模底板圖 （2）模底板的高度：模底板的高度h必須根據(jù)使用要求和選用的造型機(jī)來確定。 普通平面式模底板：=80~150mm （3）模底板定位銷孔中心距：模底板定位銷孔中心距應(yīng)與所配用砂箱的定位孔中心距相一致。 8.2.2模底板的壁厚和加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)與確定 （1）壁厚和加強(qiáng)肋厚度及連接圓角半徑r可根據(jù)模底板平均輪廓尺寸和選用材料

56、，選用： ，，，。 （2）加強(qiáng)肋的布置：加強(qiáng)肋之間的距離為。 （3）模底板和砂箱的定位裝置：模底板與砂箱之間用定位銷與銷套定位。 結(jié)論：根據(jù)以上的敘述，模板在滿足以上的基礎(chǔ)上確定為，模底板的長(zhǎng)為120、寬為80。 8.3砂箱 8.3.1砂箱選擇和設(shè)計(jì)原則 按砂箱外形一般有木質(zhì)、鋁合金、灰鑄鐵、球墨鑄鐵及鑄鋼五種；按搬運(yùn)方式不同有手抬、吊運(yùn)和滑道三種；按砂型外形一般有方形、矩形和圓形三種；按制造方法不同有整鑄、鑄接和拼合三種。根據(jù)前面的分析和選用，這選擇灰鑄鐵整鑄式砂箱，它的特點(diǎn)是鑄鐵砂箱應(yīng)用廣泛，材料成本低，制造方便，強(qiáng)度、剛度較高。 8.3.2砂箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 砂箱內(nèi)框輪廓尺

57、寸的確定，主要根據(jù)模樣的大小和數(shù)量，澆冒口尺寸和位置，在四周加上適當(dāng)?shù)某陨傲?，便可初步確定砂箱的結(jié)構(gòu)。如圖9所示。 圖9 砂箱示意圖 8.4芯盒： 8.4.1芯盒材料種類 木質(zhì)芯盒，鋁合金芯盒，金木結(jié)構(gòu)芯盒，塑料芯盒，會(huì)鑄鐵芯盒。根據(jù)它們的應(yīng)用范圍，由于本鑄件為小批量生產(chǎn)，所以選用木質(zhì)芯盒，它的應(yīng)用范圍是適用于手工制芯、振動(dòng)臺(tái)制芯、蛇砂制芯及自硬砂制芯，單件或小批量生產(chǎn)。 8.4.2芯盒設(shè)計(jì)的一般原則 （1）芯盒材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)。 （2）芯盒必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度

58、和耐磨性，在正常操作下，達(dá)到要求的使用壽命。 （3）確保芯盒的幾何形狀和尺寸精度達(dá)到工藝要求。 （4）盡可能減輕芯盒的重量，以降低能耗和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 （5）使用方便、制造簡(jiǎn)單，降低成本。 （6）應(yīng)滿足選用的制芯設(shè)備的裝配和操作要求[2]。 手工芯盒的設(shè)計(jì)分為金屬芯盒的設(shè)計(jì)和非金屬芯盒的設(shè)計(jì)兩類。根據(jù)本鑄件的特點(diǎn)和生產(chǎn)形式選用非金屬芯盒設(shè)計(jì)的木質(zhì)芯盒設(shè)計(jì)。木質(zhì)芯盒一般由多塊木料，根據(jù)芯盒的幾何形狀、尺寸以及分盒形式拼接組合而成。 9. 鑄型裝配 9.1下芯原則 9.1.1熟悉工藝圖 下芯前必須熟悉鑄造工藝圖和工藝要求，了解鑄件的基本結(jié)構(gòu)，砂芯間及砂芯與砂型的相對(duì)位置，砂芯數(shù)

59、量等，防止下芯位置和方向發(fā)生錯(cuò)誤或漏放砂芯。不能使用破損、吸潮、表面粉化等不合格的砂芯。 9.1.2下芯后檢查 下芯后的檢查項(xiàng)目有：砂芯的數(shù)量和位置；砂芯建的相對(duì)位置；砂芯和砂型的配合間隙；砂芯的排氣通道是否暢通。 結(jié)論：為了保證本鑄件的尺寸、結(jié)構(gòu)，采用1：1的方法，畫出和砂芯相同大小的圖紙，以確定下芯的準(zhǔn)確。 9.2合型及定位 9.2.1合型： 合型是造型的最后一道工序，如果合型不符合工藝要求，會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生缺陷，甚至報(bào)廢。合型過程： A、為防止跑火，可根據(jù)情況再分型面四周放置封火泥條或石棉繩。 B、合型時(shí)，上型要呈水平狀態(tài)，緩慢下落，準(zhǔn)確定位合型。 C、檢查分型面處，是否

60、合嚴(yán)，如有間隙，應(yīng)采取杜絕跑火的措施。 D、檢查直澆道與下型橫澆道位置，砂芯有無卡砂的可能。 E、放好壓鐵或緊固好砂型。 9.2.2定位 為了保證鑄件的尺寸精度，防止卡砂、錯(cuò)型等，砂箱上應(yīng)設(shè)有定位裝置，根據(jù)生產(chǎn)條件，使用的定位方法很多，常用的砂箱定位方法有：劃泥號(hào)定位、楔定位、定位銷定位、箱垛定位、止口定位，本鑄件選用箱垛定位。 9.3砂型、砂芯的烘干 干型和表干砂型很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是烘干工藝的控制。表干砂型在每刷一次水基石墨涂料后，要經(jīng)過噴烘才可刷下一遍涂料。厚大鑄鐵件往往要刷2～3遍涂料。砂型的烘干溫度見表。烘干后的砂型，砂芯的干燥層深度更大一些。幾種砂型（芯）烘干保溫溫度（℃

61、）一般砂型，加木屑的砂型，加有機(jī)粘結(jié)劑的砂芯烘干溫度 在350－400℃ ，和濕型砂一樣，干型砂及表干型砂需要定期對(duì)舊砂的總含混量和有效膨潤(rùn)上含量及pH值進(jìn)行監(jiān)測(cè)相應(yīng)調(diào)整新砂和舊砂的比例，以求得型砂和芯砂性能的穩(wěn)定?？偤炝恐燎罂刂圃?6～18％以下。 9.4鑄型裝配圖 至此，鑄型裝配圖如圖10所示： 圖10鑄型裝配圖 10.小結(jié) 該論文是完成車床撥叉零件鑄造成形工藝，根據(jù)本設(shè)計(jì)題目生產(chǎn)性質(zhì)、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用途，確定采用鑄造成形工藝方法做出該零件的毛坯。其具體內(nèi)容包括了鑄造毛坯工藝分析，鑄造工藝方案的設(shè)計(jì)，鑄造工藝參數(shù)的確定，砂芯設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

62、，冒口、冷鐵和出氣孔設(shè)計(jì)等，又對(duì)鑄造工藝裝配進(jìn)行了設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括模樣、模板、砂箱和芯盒等的設(shè)計(jì)。展望本題目也可以對(duì)金屬液在充型、結(jié)晶、凝固和冷卻過程中發(fā)生的一系列物理、化學(xué)的變化及鑄件內(nèi)部的變化進(jìn)行了理論研究和分析。對(duì)如何保證鑄件的質(zhì)量和在合金液的成分上進(jìn)行研究和探討，對(duì)工藝上采取的相應(yīng)措施也可進(jìn)行研究和探討。針對(duì)本題目，如何運(yùn)用灰鑄鐵(HT250)鑄造出所要求的零件的鑄造成型工藝作了詳細(xì)闡述，對(duì)運(yùn)用砂型鑄造設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)做出了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并做出了零件圖、鑄造工藝圖和鑄型裝配圖。 參考文獻(xiàn) [1]徐允長(zhǎng)，鑄造工技術(shù)（高級(jí)），化學(xué)工業(yè)出版社； [2]沈其文，材料成型工藝基礎(chǔ)，華中科技大學(xué)出版社； [3]張代東，機(jī)械工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社； [4] 曹渝強(qiáng)， 鑄造工藝及設(shè)備(第二版) ，機(jī)械工程出版社； [5]姜敏鳳，工程材料及熱成型工藝(第二版) ，高等教育出版社 [6] 廖景娛 ，金屬構(gòu)件失效分析，機(jī)械工業(yè)出版社廖景娛； [7]鑄造手冊(cè)—鑄造工藝/中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)鑄造分會(huì)編， 機(jī)械工業(yè)出版社； [8]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì)，鑄造手冊(cè)， 機(jī)械工業(yè)出版社。