端蓋的鑄造工藝設(shè)計,鑄造,工藝,設(shè)計 鑄造工藝課程設(shè)計說明書設(shè)計題目端蓋的鑄造工藝設(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 零件分析零件分析 .11.1 零件結(jié)構(gòu)信息.11.2 技術(shù)要求.12 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析 .32.1 造型方法、造芯方法的選擇.32.2 鑄造方法的選擇 .32.3 鑄型種類的選擇.32.4 鑄件澆注位置的確定.32.5 分型面的選擇.43 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) .63.1 收縮率確定.63.2 灰鐵鑄出孔大小確定.63.3 加工量確定.73.4 起模斜度.113.5 吃沙量確定.134 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 .144.1 澆注時間的確定.144.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算.155 5 冒口與冷鐵設(shè)計冒口與冷鐵設(shè)計 .206 6 鑄造工藝圖鑄造工藝圖 .217 7 工藝出品率工藝出品率 .228 8 合箱圖合箱圖 .239 9 結(jié)結(jié) 論論 .27致致 謝謝 .28參參 考考 文文 獻獻 .29鑄造工藝課程設(shè)計說明書11 零件分析1.1 零件結(jié)構(gòu)信息端蓋零件的結(jié)構(gòu)如下圖 1.1 端蓋零件圖所示，端蓋結(jié)構(gòu)為腰形端蓋主體與方形底座組成。主要工作面位于端蓋腰形內(nèi)側(cè)面及七端面，裝配基準(zhǔn)在腰形端蓋端面，端蓋腰型內(nèi)側(cè)面與端面基準(zhǔn)面有垂直度要求；端面有與安裝端蓋的緊固螺絲孔（M10 通絲孔） ；端蓋的底座有 4 個 M10 螺栓安裝的過孔與沉頭孔，沉頭孔孔徑為 16，深度 2mm；端蓋的頂面進、出口為 RC3/8 管螺紋。圖 1.1 端蓋零件圖1.2 技術(shù)要求本次設(shè)計的端蓋零件材質(zhì)為 HT150，最小抗拉強度為 200MPa，布氏硬度為163241HBW，伸長率 0.30.8%抗彎強度為 400 MPa，抗壓強度為 600800 MPa，抗剪強度為 248 MPa1，滿足大多數(shù)端蓋、端蓋零件的機械性能要求。技術(shù)要求：1.鑄件不許有氣孔、砂眼、夾渣等缺陷；2.未注鑄造圓角 R2。鑄造工藝課程設(shè)計說明書2灰鑄鐵具有良好的鑄造性能1，材質(zhì)為灰鐵的鑄件毛坯一般采用鑄造方式獲得，本次設(shè)計采用砂型鑄造，手工造型，一箱四件生產(chǎn)該座零件。為了便于分析直觀，依據(jù)端蓋的零件二維圖紙，建立端蓋的三維零件如下圖 1.2.1 端蓋三維零件圖所示。 圖 1.2.1 端蓋三維零件圖鑄造工藝課程設(shè)計說明書32 鑄造工藝方案分析鑄造工藝包括：造型方法、造芯方法、鑄造方法及鑄型種類的選擇。2.1 造型方法、造芯方法的選擇根據(jù)手工造型和機器造型的特點，選擇手工造型。2.2 鑄造方法的選擇 根據(jù)零件的各參數(shù)，對照表格中的項目比較，選擇砂型鑄造。2.3 鑄型種類的選擇根據(jù)鑄型的特點和應(yīng)用情況選用自硬砂。2.4 鑄件澆注位置的確定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2：1）鑄件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)鑄件需要冒口補縮時，最好使補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，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，同時也有利于排氣，也可減少鐵水對鑄型的沖刷力。鑄造工藝課程設(shè)計說明書47）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，考慮到端蓋零件結(jié)構(gòu)特點，本次端蓋適合采用頂部、底部和中間澆注。2.5 分型面的選擇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2。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，端蓋零件可有以下三種分型方案。分型方案一：將以端蓋零件的對稱中心做分型面，將該零件分為上、下兩部分，選擇中間澆注系統(tǒng)適合此分型方案，該分型方案如圖 2.5.1 分型方案一。圖 2.5.1 分型方案一分型方案一的優(yōu)點是分型面平直。缺點是端蓋腰形內(nèi)部需做水平芯子，該方案增加工裝，生產(chǎn)勞動強度較大，而且端蓋上下箱落差比較大。分型方案二：選擇頂澆注形式方案，該分型方案如圖 2.5.2 分型方案二所示。鑄造工藝課程設(shè)計說明書5圖 2.5.2 分型方案二分型方案二的優(yōu)點分型面簡單。該方案的缺點是，整個鑄件都在下箱，澆注落差較大，澆注不平穩(wěn)。分型方案三：分型方案二與分型方案二類似，該方案將端蓋全部置于上箱，該方案適合底部澆注系統(tǒng)，該分型方案如圖 3.3 分型方案三所示。圖 3.2 分型方案三分型方案三的優(yōu)點是分型面簡單平直，將端蓋的重要端面至于底部，保證鑄造質(zhì)量，易于大批量生產(chǎn)，且澆注平穩(wěn)，易于充型。綜合比較，方案三最為合理，優(yōu)點符合批量生產(chǎn)條件。故本次設(shè)計分型方案選擇分型方案三進行分型分模，采用底部澆注系統(tǒng)。鑄造工藝課程設(shè)計說明書63 鑄造工藝參數(shù)3.1 收縮率確定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（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固態(tài)性質(zhì)時的溫度）冷卻到室溫時的相對線收縮量，以模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示，即 =1 21 100%式中 L1摸樣長度，L2鑄件長度。由表 3.1 灰鐵自由收縮率1，可知支撐座材質(zhì)為 HT150，對應(yīng)的收縮率為 1%。 表 3.1 灰鐵收縮率HT100,HT150,HT200灰鑄鐵牌號小中件中大件特大件HT250HT300HT350自由線收縮率（%）鑄造收縮率（受阻收縮率（%） ）0.91.10.81.00.81.00.70.90.70.90.60.80.91.10.70.91.51.03.2 灰鐵鑄出孔大小確定該端蓋為大批量生產(chǎn)，依據(jù)表 3.2 灰鑄鐵不鑄出孔直徑可知零件圖中 9 的螺栓過孔比較小，不鑄出。端蓋上頂面大端 52 斜度 1：10 的槽部黑皮面不需要加工，依據(jù)表 3.2灰鑄鐵不鑄出孔直徑可知該槽部需要鑄出。端蓋底面上 62 深度 2mm 的槽部黑皮面不需加工，同樣需要鑄出。表 3.2 灰鑄鐵件不鑄出孔直徑 （單位 mm）生產(chǎn)批量不鑄出孔直徑大量生產(chǎn)1215成批生產(chǎn)1530鑄造工藝課程設(shè)計說明書7單件或小批生產(chǎn)30503.3 加工量確定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。鑄件的機械加工余量可以用查表的方法確定。鑄件切削加工余量等級常常和鑄件尺寸公差等級配套確定。鑄件尺寸公差的代號用字母 CT 表示2。尺寸公差等級分為 16 級。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件尺寸公差等級見表 3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999） 。端蓋為砂型鑄造手工造型批量生生產(chǎn)故，依據(jù)表 3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999）選用鑄件公差等級為CT11（GB/T 6414-1999-CT11） 。表 3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999）公差等級 CT鑄 件 材 料方法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鈷基合金砂型鑄造手工造型11141114111411141013101391211141114砂型鑄造機器造型和殼型81281281281081081079812812金屬型鑄造（重力鑄造或者低壓鑄造）8108108108107979壓力鑄造684647水玻璃79797958587979熔模鑄造硅溶膠46464646464646注鑄造工藝課程設(shè)計說明書81 表中所列處的公差等級時至在大批量生產(chǎn)、且影響鑄件尺寸精度的生產(chǎn)因素已得到充分改進時鑄件通常能夠達到的公差等級。2 本標(biāo)準(zhǔn)還適用于本表未列出的由鑄造廠和采購方之間協(xié)議商定的工藝和材料。鑄件切削加工余量的代號用字母 MA 表示。切削加工余量等級由精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H、J 共 9 個等級2。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件加工余量等級按表表 3.3.2 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級選取該端蓋的加工等級為 G 級。表 3.3.2 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級要求的機械加工余量等級鑄件材質(zhì)方法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鈷基合金砂型鑄造手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型鑄造機器造型和殼型EHEGEGEGEGEGEGFHFH壓力鑄造DFDFDFDFDFDF熔模鑄造EEEEEEE端蓋的下端面尺寸為：100X28，基本尺寸 100，查表 3.3.3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999）CT11 公差值為 4.4，位于分型面頂面，查 3.3.4 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自 GB/T6414-1999）加工余量等級降一級即為 RMA(H)對應(yīng)數(shù)值為 2.0，端蓋端面雙側(cè)加工，位于澆注位置的頂面，則該尺寸的加工量為：4.4/4+2.0=3.3mm，取整數(shù)為 3.5mm。因為該該端面位于澆注位置的頂面，所以加工量適當(dāng)取大一點的值，本次設(shè)計取加工量為 4.0mm表 3.3.3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999） （單位：mm）毛坯鑄件基本尺寸鑄件尺寸公差等級 CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）鑄造工藝課程設(shè)計說明書9100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.657101216201602500.220.300.500.7211.422.845.68111418222504000.240.340.560.781.11.62.23.24.46.29121620254006300.400.640.91.21.82.63.657101418222863010000.7211.422.84681116202532100016000.801.11.62.23.24.6791318232937160025002.63.85.48101521263342250040004.46.2912172430384940006300710142028354456630010000111623324050641）在等級 CT1CT15 中對壁厚采用粗一級公差（見第 7 章）2）對于不超過 16mm 的尺寸，不采用 CT13CT16 的一般公差，對于這些尺寸應(yīng)標(biāo)注個別公差。3）等級 CT16 僅適用于一般公差規(guī)定為 CT15 的壁厚。鑄造工藝課程設(shè)計說明書10端蓋的上端面加工部分尺寸 62X16，基本尺寸為 62，端面雙側(cè)加工，位于澆注位置的底面，對應(yīng)公差等級 CT11 公差值為 4.0，加工余量等級 RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為 0.7，則加工量為：4.0/4+0.7=1.7mm，圓整取加工量為 2.0mm端蓋的上端側(cè)面加工部分尺寸 62X16，基本尺寸為 62，側(cè)面雙側(cè)加工，位于澆注位置的側(cè)面，對應(yīng)公差等級 CT11 公差值為 4.0，加工余量等級 RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為 0.7，則加工量為：4.0/4+0.7=1.7mm，圓整取加工量為 2.0mm端蓋的上端臺階面加工部分尺寸 100X12，基本尺寸為 100，端面雙側(cè)，位于澆注位置的底面，對應(yīng)公差等級 CT11 公差值為 4.4，加工余量等級 RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為 1.4，則加工量為：4.4/4+1.4=2.5mm。端蓋的上端臺階面?zhèn)让婕庸げ糠殖叽?100X12，基本尺寸為 100，側(cè)面雙側(cè)，位于澆注位置的側(cè)面，對應(yīng)公差等級 CT11 公差值為 4.4，加工余量等級 RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為1.4，則加工量為：4.4/4+1.4=2.5mm。3.3.4 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自 GB/T6414-1999） (單位：mm)最大尺寸1）要求的機械加工余量等級大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217241）最終機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸。鑄造工藝課程設(shè)計說明書112）等級 A 和 B 僅用于特殊場合，例如，在采購方與鑄造廠已就加持面或者基準(zhǔn)目標(biāo)商定模樣裝備、鑄造工藝和機械工藝的成批上產(chǎn)情況下。3.4 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 3.4.1 中圖 1） 、增減鑄件壁厚（如圖3.4.1 中圖 2）或者減小鑄件壁厚（如圖 3.4.1 中圖 3）的方法來形成。圖 3.4.1 壁厚尺寸在鑄件上添加起模斜度，原則上不應(yīng)超過鑄件的壁厚工差要求。鑄件的起模斜度值參考表 3.4.1 起模斜度（JB/T 5105-1991） 。表 3.4.1 起模斜度 （摘自 JB/T 5015-1991）起模斜度金屬模樣、塑料模樣木模樣測量面高度 HmmAA mmAA mm103300.64000.810401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.01602500302.20352.6鑄造工藝課程設(shè)計說明書122504000303.60354.24006300254.60305.663010000205.80257.41000160002511.61600250002518.22500025該端蓋零件垂直分型面的總高度為 28mm，采用金屬模樣造型頂部澆注，分型面在端蓋端面的大平面上，鑄型每層臺階的高度均不超過 40mm，依據(jù)表 3.4.1 起模斜度（JB/T 5105-1991）以及表 3.3.3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999） ，綜合比較，為了使脫模順利，在保證不超過 40mm 的 CT11 對應(yīng)的公差值 3.6mm 情況下，增大起模斜度，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為 150,本次設(shè)計側(cè)面起模斜度為 1.5，最終繪制端蓋零件的鑄件圖如圖 3.4.2 端蓋鑄件圖所示。圖 3.4.2 端蓋鑄件圖根據(jù)以上結(jié)果，最終確定端蓋鑄件三維圖如圖 3.4.2 端蓋鑄件三維圖，通過軟件計算鑄造工藝課程設(shè)計說明書13該端蓋鑄件質(zhì)量為 1.266kg。圖 3.4.3 端蓋鑄件三維圖3.5 吃沙量確定模樣與砂箱、箱頂、箱底和箱帶之間的距離稱為吃沙量。由前文可知端蓋單件重量為 1.266Kg，依據(jù)表 3.6.1 按重量確定吃砂量表，可確定吃沙量最小尺寸為a=40mm，b=40mm，c=30mm，d=30mm，e=30mm， f=30mm。實際選取數(shù)值略比該值大，可充分考慮現(xiàn)有模板及砂箱標(biāo)準(zhǔn)尺寸。表 3.6.1 按鑄件重量確定的吃沙量 （單位 mm）鑄件重量/kgabcdef10000鑄造工藝課程設(shè)計說明書154 澆注系統(tǒng)設(shè)計4.1 澆注時間的確定端蓋鑄件單件重量為 1.266Kg。由于該件為一箱四件生產(chǎn)的砂型鑄造生產(chǎn)形式，依據(jù)表 3.2.1 鑄鐵件工藝出品率參照單件大批量生產(chǎn)，確定澆注過程中的總體金屬液重量，澆冒占比為 20%，則澆注時所需金屬液總質(zhì)量為 1.266X4X1.2=6.0768Kg。工藝出品率 =鑄件重量鑄件重量 + 澆冒口重量 100%表 4.1.1 鑄鐵件工藝出品率（%）鑄件重量/Kg大量流水生產(chǎn)成批量生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)100085908090對于重量小于 450Kg 的形狀復(fù)雜的薄壁鑄鐵件，其澆注時間可按經(jīng)驗公式（4-1）計算式中 = t 澆注時間（s） ；Gl 型內(nèi)金屬液總重量，包含澆冒口系統(tǒng)重量（Kg） ；S系數(shù)，取決于逐漸壁厚，可由表 4.1.2 系數(shù) S 和鑄件壁厚 的關(guān)系查出。 表中壁厚 指鑄件的主要壁厚，對實心體鑄件取壁厚（為鑄件的當(dāng)量厚度） = 2 =鑄件的體積/鑄件的面積。 表 4.1.2 系數(shù)和鑄件壁厚的關(guān)系 鑄件壁厚 mm2.53.53.588.015系數(shù)1.631.852.2因為端蓋鑄件的斜度依據(jù)增加壁厚方式來形成，故壁厚適當(dāng)取大值計算。鑄造工藝課程設(shè)計說明書16澆注時間: =2.2X=5.423S = 6.07684.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算澆注系統(tǒng)常用的分類有兩種：根據(jù)澆注系統(tǒng)個單元斷面的比例關(guān)系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等 4 種類型；根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的相對位置（引入位置） ，可分為頂注式、中注式、底注式和階梯注入式等 4 種類型。本次支撐座澆注系統(tǒng)設(shè)計采用封閉澆注系統(tǒng)、頂注式，查表 4.2.1 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應(yīng)用，因為該支撐座為中、小型灰鐵件砂型鑄造，故選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系為：=1：1.1：1.15。內(nèi)橫直表 4.2.1 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應(yīng)用截面比例直橫內(nèi)應(yīng)用21.51大型灰鑄鐵砂型鑄造1.41.21中、大型灰鑄鐵件砂型鑄造1.151.11中、小型灰鑄鐵件砂型鑄造1.111.061薄壁灰鑄鐵件砂型鑄造1.51.11可鍛鑄鐵1.11.21.31.51表面干燥型中、小型鑄鐵件1.21.41表面干燥型重型機械鑄鐵件1.11.251.11.51干型中、小型鑄鐵件1.21.11干型中型鑄鐵件1241.54球墨鑄鐵件124鋁合金、鎂合金鑄件1.231.221青銅合金鑄件11212鑄鋼件漏包澆注1.50.811薄壁球墨鑄鐵小件底注前文計算的鑄件高度 34.5mm，縮尺為 1%， ，依據(jù)吃沙量前文查表選取為鑄造工藝課程設(shè)計說明書17a=b=40mm，則上砂箱最小高度為 34.5X1.01+40=74.845mm，取上砂箱高度 80mm（下砂箱取 80mm） 。確定靜壓頭高度，依據(jù)表 4.3.1 普通漏斗形外澆口尺寸，初步澆口杯高度尺寸，暫定澆口杯高度為 50mm。表 4.2.1 普通漏斗形外澆口尺寸直澆道下端直徑d/mm/m1m/m2mh/mm鐵液容量/Kg165652400.516185854420.618206056440.720226258460.822246460480.924266662501.026286864521.228307066541.3本次設(shè)計采用鑄型在上箱的底部澆注形式， 則計算靜壓頭高度為:8.0+5.0-=3.45X1.1/2=11.25765cm則依據(jù)截面比的關(guān)系：=1：1.1：1.15。內(nèi)澆道采用內(nèi)橫直截面比設(shè)計法，則內(nèi)澆道計算公式為：pgh2t 內(nèi)LGA 其中本次設(shè)計澆注系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、內(nèi)澆道 4 個部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有：x11.257654.359cm =(221 + 21+ 22)=1.152(1 +(1.151.1)2+ 1.152)=3.09cm2內(nèi)= 2=6.07680.007850.55.423 29814.359依據(jù)表 4.2.2 內(nèi)澆道尺寸，選取的內(nèi)澆道最小斷面面積為 A內(nèi)=3.09cm2面積，本次鑄造工藝課程設(shè)計說明書18設(shè)計選取內(nèi)澆口面積為 3.2cm2，一箱四件，每個鑄件設(shè)計為 1 個內(nèi)澆口，則需 4 個內(nèi)澆口，每個內(nèi)澆口面積為 0.8cm2，對應(yīng)的內(nèi)澆口尺寸 a=10mm，b=8mm，c=9mm。表 4.2.2 內(nèi)澆道尺寸（單位：mm）序號內(nèi)澆道斷面積/內(nèi)2abcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.52012.05852223728362820504832223950計算出橫澆道總斷面面積為=1.1X3.2=3.52cm2,取橫澆道斷面面積為 4.0 cm2，橫因為直澆道位于橫澆道中間位置，則橫澆道為兩段，每段橫截面面積取值為 2.0cm2，每個橫澆道截面面積為 2.4 cm2，查表 4.2.3 澆注系統(tǒng)截面面尺寸，取對應(yīng)的橫澆道尺寸為：A=15mm，B=10mm，H=16mm。表 4.2.3 澆注系統(tǒng)截面面尺寸鑄造工藝課程設(shè)計說明書19橫澆道直澆道序號斷面積/橫2A /mmB /mmC /mmA /mmB /mmC /mm序號斷面積/橫2D/mm11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612.64075.0241625352015715.94586.0271728362216819.65097.0281830382417923.755108.03020324026181028.260119.03222344228191133.2651211.03624374530211238701313.03827405232241344751413.83828425533251450.38015174430466036281556.7851619.54632506539301663.790172452365472433317719518285640587846361878.510019346044668651401986.51052038.56545709054432095.21102148655580102604821104115計算出直澆道總斷面面積為=1.15X3.2 =3.68cm2,又因為直鑄造工藝課程設(shè)計說明書20故查表 4.2.3 澆注系統(tǒng)截面面尺寸，直澆道截面面積取直：直橫= 1.15：1.1，4.9cm2，直徑為 25mm。最終確定各澆道截面尺寸如下圖 4.3 澆道截面尺寸所示。圖 4.3 澆道截面尺寸鑄造工藝課程設(shè)計說明書215 冒口與冷鐵設(shè)計灰鑄鐵和球磨鑄鐵在凝固過程中都析出石墨并伴隨相變膨脹，有一定的自補縮能力，因而縮松、縮孔的傾向小性較鑄鋼件小。鑄鐵件的補縮應(yīng)以澆注系統(tǒng)后補縮（澆注系統(tǒng)在完成教主以后，對鑄件的補縮，稱為后補縮）和石墨化膨脹自補縮為基礎(chǔ)，只是由于鑄件本身結(jié)構(gòu)、合金成分、冷卻條件等原因，不能建立足夠的后補縮和自補縮的情況下才應(yīng)用冒口，一個需要設(shè)置冒口補縮的鑄件，也必須利用后補縮和自補縮，冒口僅是補充后補和自補不足的差額。本次端蓋不設(shè)計冒口。鑄造工藝課程設(shè)計說明書226 鑄造工藝圖由前文鑄造工藝參數(shù)選取以及吃砂量的確定，因為一箱四件生產(chǎn)該端蓋，可確定鑄造工藝排布圖，端蓋的鑄造工藝圖如圖 6.1 端蓋鑄造工藝圖所示。圖 6.1 端蓋鑄造工藝圖最終確定端蓋鑄件圖見附錄一；一箱四件鑄造工藝布置圖，見附錄二；鑄造工藝卡，見附錄三。鑄造工藝課程設(shè)計說明書237 工藝出品率澆口杯體積為：澆=(402)2+(402)(252)+(252)2 3.14 503= 42193.753直澆道體積為：直=(252)2 3.14 80 = 392503直澆道窩體積為：窩=2 (252)33 3.14 = 4088.5423橫澆道體積為：橫=(15 + 10) 162 237 = 474003內(nèi)澆道體積為：內(nèi)=(10 + 9) 82 24.5 4 = 74483則澆冒質(zhì)量為：澆冒=(42193.75 + 39250 + 4088.542 + 47400 + 7448)1000000000 7.85 = 1.01985一箱四件，鑄件質(zhì)量為 1.266X4=5.06Kg則工藝出品率為：5.0645.064 + 1.02 100% = 83%鑄造工藝課程設(shè)計說明書248 合箱圖由前文計算選取的吃沙量以及鑄造工藝排布，選擇砂箱內(nèi)框尺寸，上砂箱內(nèi)框尺寸為：350X320X80，下砂箱內(nèi)框尺寸為：350X320X80。根據(jù)表 8.1.1 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸，依據(jù)本次設(shè)計數(shù)據(jù)，選擇 500X400 砂箱尺寸對應(yīng)的造型機為 Z145。 表 8.1.1 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸砂箱尺寸（mm）400300500400600500800600造型機Z114A，Z124Z145，ZZ415Z146，ZB326ZB148A，3ZZ318砂箱尺寸8007001000800110090016001200造型機Z148A，Z158Z2310，Z2410ZB1410ZB1416一般內(nèi)框平均尺寸小于 500mm 的手工砂箱，砂箱把手可采用圖 8.1.1 砂箱把手所示把手。圖 8.1.1 砂箱把手選擇導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu)，如圖 8.1.2 導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu)所示，尺寸選直徑為 16mm 的導(dǎo)向銷。圖 8.1.2 導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu)選擇插銷結(jié)構(gòu)，如圖 8.1.2 導(dǎo)插銷結(jié)構(gòu)所示，尺寸選直徑為 16mm 的導(dǎo)向銷。鑄造工藝課程設(shè)計說明書25圖 8.1.2 導(dǎo)插銷結(jié)構(gòu)上模板上設(shè)計端蓋零件的主體部分，依據(jù)前文，將端蓋零件的上模樣，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)計在上模板上；上模板的基板按照手冊參考設(shè)計定位耳以及定位銷；依據(jù)手冊設(shè)計合適的板厚以及筋條厚度與位置。具體上模板尺寸與安裝定位詳見上模板的二維圖 8.1.3 上模板圖所示。 圖 8.1.3 上模板 下模板上有四個成型凹槽，一個冒口窩，下模板定位銷同上模板設(shè)計，具體下模板鑄造工藝課程設(shè)計說明書26安裝定位見下模板的二維圖 8.1.4 下模板圖所示。圖 8.1.4 下模板鑄造工藝課程設(shè)計說明書27最終確定端蓋的合箱圖如下圖 8.1.4 合箱圖所示。圖 8.1.4 合箱圖鑄造工藝課程設(shè)計說明書289 結(jié)結(jié) 論論本次設(shè)計的鑄造工藝端蓋的用途很廣泛，相信在以后可以應(yīng)用的范圍很多。通過本次設(shè)計讓我學(xué)習(xí)到了很多關(guān)于注塑模具的知識，以及可以很好的將其應(yīng)用出來，能成功設(shè)計出一個零件模具也讓我倍感高興，同時自己也擁有了很大的成就感，我會將這次的設(shè)計銘記在心里。關(guān)于對計算機的一些相關(guān)知識以及運用也是能夠熟練的進行掌握 ，比如對一些計算機軟件的相關(guān)運用 ，如 Microsoft Word，CAD，CREO。在最初開始進行計算機相關(guān)軟件操作的課程設(shè)計時候 ，因為沒有完備的計算機知識 ，所以 ，進行的不是特別順利 ，在后期 ，經(jīng)過查閱了相關(guān)的論文設(shè)計資料 ，掌握了設(shè)計的具體操作流程以及順序 ，才真的開始對此論文設(shè)計有了一定的認(rèn)識以及了解 ，而且 ，為了更為深入的進行了解 ，我先后進行了多次論文設(shè)計資料的收集以及查閱 ，對于一些難以完全理解的設(shè)計問題 ，針對性的向老師進行請教。鑄造工藝課程設(shè)計說明書29致 謝這次的課程設(shè)計也算圓滿完成，也后悔過為什么不在課堂上聽懂老師講的知識點，以至于如今深夜挑燈斟酌用詞選句。當(dāng)然在這個過程中，很多專業(yè)相關(guān)的知識也在反復(fù)思索中開始被我理解讀懂，一些以前在課堂學(xué)到的知識也在本次設(shè)計里面得到選用，當(dāng)我全身心投入到課程設(shè)計的創(chuàng)造中，我感慨時間流逝是如此之快，但是有種充實而踏實的感觸，特別是在自己的思想與同學(xué)老師法師發(fā)生碰撞，心底產(chǎn)生一種滿足之感，慢慢開始享受到這種共同完成一項事業(yè)的參與感。在此還要感謝我的指導(dǎo)老師，在本次設(shè)計的過程中，從開題報告到初稿以及多次修改后的定稿，都離不開我的指導(dǎo)老師的指導(dǎo)與幫助，在疫情期間仍然一絲不茍逐字逐句審閱批注多次為我指正缺處。分別在即，天各一方，難能聚首，這些年我們一起走過的歲月，是我的寶貴記憶之一。感謝老師指導(dǎo)，學(xué)校教育，同學(xué)陪伴。鑄造工藝課程設(shè)計說明書30參 考 文 獻1 中國鑄造協(xié)會.鑄造工程師手冊(第三版) 北京：機械工業(yè)出版社，2010.2 機械工程學(xué)會鑄造學(xué)會編.鑄造手冊（第 5 卷：鑄造工藝） （M）.北京：機械工業(yè)出版社，2006.3 葉榮茂、吳維岡、高景燕.鑄造工藝課程設(shè)計手冊（M）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1989.鑄造工藝課程設(shè)計說明書設(shè)計題目端蓋的鑄造工藝設(shè)計學(xué)院材料科學(xué)與工程年級2017 級專業(yè)材料成型及控制工程學(xué)生姓名詹萬順學(xué)號17080140222指導(dǎo)教師李俊剛 教授佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書I目目錄錄1 1 零件分析零件分析. 11.1 零件結(jié)構(gòu)信息.11.2 技術(shù)要求.12 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析. 32.1 造型方法、造芯方法的選擇.32.2 鑄造方法的選擇 .32.3 鑄型種類的選擇.32.4 鑄件澆注位置的確定.32.5 分型面的選擇.43 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù). 63.1 收縮率確定.63.2 灰鐵鑄出孔大小確定.63.3 加工量確定.73.4 起模斜度.113.5 吃沙量確定.134 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計. 144.1 澆注時間的確定.144.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算.155 5 冒口與冷鐵設(shè)計冒口與冷鐵設(shè)計. 206 6 鑄造工藝圖鑄造工藝圖. 217 7 工藝出品率工藝出品率. 228 8 合箱圖合箱圖. 239 9 結(jié)結(jié)論論. 27致致謝謝. 28參參 考考 文文 獻獻. 29佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書11零件分析1.1 零件結(jié)構(gòu)信息端蓋零件的結(jié)構(gòu)如下圖 1.1 端蓋零件圖所示，端蓋結(jié)構(gòu)為腰形端蓋主體與方形底座組成。主要工作面位于端蓋腰形內(nèi)側(cè)面及七端面，裝配基準(zhǔn)在腰形端蓋端面，端蓋腰型內(nèi)側(cè)面與端面基準(zhǔn)面有垂直度要求；端面有與安裝端蓋的緊固螺絲孔（M10 通絲孔） ；端蓋的底座有 4 個 M10 螺栓安裝的過孔與沉頭孔，沉頭孔孔徑為16，深度 2mm；端蓋的頂面進、出口為 RC3/8 管螺紋。圖 1.1 端蓋零件圖1.2 技術(shù)要求本次設(shè)計的端蓋零件材質(zhì)為 HT150，最小抗拉強度為 200MPa，布氏硬度為 163241HBW，伸長率 0.30.8%抗彎強度為 400 MPa，抗壓強度為 600800 MPa，抗剪強度為 248 MPa1，滿足大多數(shù)端蓋、端蓋零件的機械性能要求。技術(shù)要求：1.鑄件不許有氣孔、砂眼、夾渣等缺陷；2.未注鑄造圓角 R2。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書2灰鑄鐵具有良好的鑄造性能1，材質(zhì)為灰鐵的鑄件毛坯一般采用鑄造方式獲得，本次設(shè)計采用砂型鑄造，手工造型，一箱四件生產(chǎn)該座零件。為了便于分析直觀，依據(jù)端蓋的零件二維圖紙，建立端蓋的三維零件如下圖 1.2.1 端蓋三維零件圖所示。圖 1.2.1 端蓋三維零件圖佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書32鑄造工藝方案分析鑄造工藝包括：造型方法、造芯方法、鑄造方法及鑄型種類的選擇。2.1 造型方法、造芯方法的選擇根據(jù)手工造型和機器造型的特點，選擇手工造型。2.2 鑄造方法的選擇根據(jù)零件的各參數(shù)，對照表格中的項目比較，選擇砂型鑄造。2.3 鑄型種類的選擇根據(jù)鑄型的特點和應(yīng)用情況選用自硬砂。2.4 鑄件澆注位置的確定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2：1）鑄件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)鑄件需要冒口補縮時，最好使補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，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，同時也有利于排氣，也可減少鐵水對鑄型的沖刷力。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書47）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，考慮到端蓋零件結(jié)構(gòu)特點，本次端蓋適合采用頂部、底部和中間澆注。2.5 分型面的選擇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2。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，端蓋零件可有以下三種分型方案。分型方案一：將以端蓋零件的對稱中心做分型面，將該零件分為上、下兩部分，選擇中間澆注系統(tǒng)適合此分型方案，該分型方案如圖 2.5.1 分型方案一。圖 2.5.1 分型方案一分型方案一的優(yōu)點是分型面平直。缺點是端蓋腰形內(nèi)部需做水平芯子，該方案增加工裝，生產(chǎn)勞動強度較大，而且端蓋上下箱落差比較大。分型方案二：選擇頂澆注形式方案，該分型方案如圖 2.5.2 分型方案二所示。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書5圖 2.5.2 分型方案二分型方案二的優(yōu)點分型面簡單。該方案的缺點是，整個鑄件都在下箱，澆注落差較大，澆注不平穩(wěn)。分型方案三：分型方案二與分型方案二類似，該方案將端蓋全部置于上箱，該方案適合底部澆注系統(tǒng)，該分型方案如圖 3.3 分型方案三所示。圖 3.2 分型方案三分型方案三的優(yōu)點是分型面簡單平直，將端蓋的重要端面至于底部，保證鑄造質(zhì)量，易于大批量生產(chǎn)，且澆注平穩(wěn)，易于充型。綜合比較，方案三最為合理，優(yōu)點符合批量生產(chǎn)條件。故本次設(shè)計分型方案選擇分型方案三進行分型分模，采用底部澆注系統(tǒng)。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書63鑄造工藝參數(shù)3.1 收縮率確定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（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固態(tài)性質(zhì)時的溫度）冷卻到室溫時的相對線收縮量，以模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示，即式中 L1摸樣長度，L2鑄件長度。由表 3.1 灰鐵自由收縮率1，可知支撐座材質(zhì)為 HT150，對應(yīng)的收縮率為 1%。表 3.1 灰鐵收縮率灰鑄鐵牌號HT100,HT150,HT200HT250HT300HT350小中件中大件特大件自由線收縮率（%）鑄造收縮率（受阻收縮率（%） ）0.91.10.81.00.81.00.70.90.70.90.60.80.91.10.70.91.51.03.2 灰鐵鑄出孔大小確定該端蓋為大批量生產(chǎn)，依據(jù)表 3.2 灰鑄鐵不鑄出孔直徑可知零件圖中9 的螺栓過孔比較小，不鑄出。端蓋上頂面大端52 斜度 1：10 的槽部黑皮面不需要加工，依據(jù)表 3.2灰鑄鐵不鑄出孔直徑可知該槽部需要鑄出。端蓋底面上62 深度 2mm 的槽部黑皮面不需加工，同樣需要鑄出。表 3.2 灰鑄鐵件不鑄出孔直徑 （單位 mm）生產(chǎn)批量不鑄出孔直徑大量生產(chǎn)1215成批生產(chǎn)1530佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書7單件或小批生產(chǎn)30503.3 加工量確定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。鑄件的機械加工余量可以用查表的方法確定。鑄件切削加工余量等級常常和鑄件尺寸公差等級配套確定。鑄件尺寸公差的代號用字母 CT 表示2。尺寸公差等級分為 16 級。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件尺寸公差等級見表 3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999） 。端蓋為砂型鑄造手工造型批量生生產(chǎn)故，依據(jù)表 3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999）選用鑄件公差等級為 CT11（GB/T 6414-1999-CT11） 。表 3.3.1 成批和大批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級（摘自 GB/T6414-1999）方法公差等級 CT鑄 件 材 料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鈷基合金砂型鑄造手工造型11141114111411141013101391211141114砂型鑄造機器造型和殼型81281281281081081079812812金屬型鑄造（重力鑄造或者低壓鑄造）8108108108107979壓力鑄造684647熔模鑄造水玻璃79797958587979硅溶膠46464646464646注佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書81 表中所列處的公差等級時至在大批量生產(chǎn)、且影響鑄件尺寸精度的生產(chǎn)因素已得到充分改進時鑄件通常能夠達到的公差等級。2 本標(biāo)準(zhǔn)還適用于本表未列出的由鑄造廠和采購方之間協(xié)議商定的工藝和材料。鑄件切削加工余量的代號用字母 MA 表示。切削加工余量等級由精到粗分為 A、B、C、D、E、F、G、H、J 共 9 個等級2。單件和小批量生產(chǎn)的鑄件加工余量等級按表表3.3.2 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級選取該端蓋的加工等級為 G 級。表 3.3.2 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級方法要求的機械加工余量等級鑄件材質(zhì)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鈷基合金砂型鑄造手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型鑄造機器造型和殼型EHEGEGEGEGEGEGFHFH壓力鑄造DFDFDFDFDFDF熔模鑄造EEEEEEE端蓋的下端面尺寸為：100X28，基本尺寸 100，查表 3.3.3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999）CT11 公差值為 4.4，位于分型面頂面，查 3.3.4 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自 GB/T6414-1999）加工余量等級降一級即為 RMA(H)對應(yīng)數(shù)值為 2.0，端蓋端面雙側(cè)加工，位于澆注位置的頂面，則該尺寸的加工量為：4.4/4+2.0=3.3mm，取整數(shù)為 3.5mm。因為該該端面位于澆注位置的頂面，所以加工量適當(dāng)取大一點的值，本次設(shè)計取加工量為 4.0mm表 3.3.3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999）（單位：mm）毛坯鑄件基本尺寸鑄件尺寸公差等級 CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書9100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.657101216201602500.220.300.500.7211.422.845.68111418222504000.240.340.560.781.11.62.23.24.46.29121620254006300.400.640.91.21.82.63.657101418222863010000.7211.422.84681116202532100016000.801.11.62.23.24.6791318232937160025002.63.85.48101521263342250040004.46.2912172430384940006300710142028354456630010000111623324050641）在等級 CT1CT15 中對壁厚采用粗一級公差（見第 7 章）2）對于不超過 16mm 的尺寸，不采用 CT13CT16 的一般公差，對于這些尺寸應(yīng)標(biāo)注個別公差。3）等級 CT16 僅適用于一般公差規(guī)定為 CT15 的壁厚。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書10端蓋的上端面加工部分尺寸62X16，基本尺寸為62，端面雙側(cè)加工，位于澆注位置的底面，對應(yīng)公差等級 CT11 公差值為 4.0，加工余量等級 RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為 0.7，則加工量為：4.0/4+0.7=1.7mm，圓整取加工量為 2.0mm端蓋的上端側(cè)面加工部分尺寸62X16，基本尺寸為62，側(cè)面雙側(cè)加工，位于澆注位置的側(cè)面，對應(yīng)公差等級 CT11 公差值為 4.0，加工余量等級 RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為 0.7，則加工量為：4.0/4+0.7=1.7mm，圓整取加工量為 2.0mm端蓋的上端臺階面加工部分尺寸100X12，基本尺寸為100，端面雙側(cè)，位于澆注位置的底面，對應(yīng)公差等級 CT11 公差值為 4.4，加工余量等級 RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為 1.4，則加工量為：4.4/4+1.4=2.5mm。端蓋的上端臺階面?zhèn)让婕庸げ糠殖叽?00X12，基本尺寸為100，側(cè)面雙側(cè)，位于澆注位置的側(cè)面，對應(yīng)公差等級 CT11 公差值為 4.4，加工余量等級 RMA(G)對應(yīng)數(shù)值為1.4，則加工量為：4.4/4+1.4=2.5mm。3.3.4 要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自 GB/T6414-1999）(單位：mm)最大尺寸1）要求的機械加工余量等級大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217241）最終機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書112）等級 A 和 B 僅用于特殊場合，例如，在采購方與鑄造廠已就加持面或者基準(zhǔn)目標(biāo)商定模樣裝備、鑄造工藝和機械工藝的成批上產(chǎn)情況下。3.4 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 3.4.1 中圖 1） 、增減鑄件壁厚（如圖3.4.1 中圖 2）或者減小鑄件壁厚（如圖 3.4.1 中圖 3）的方法來形成。圖 3.4.1 壁厚尺寸在鑄件上添加起模斜度，原則上不應(yīng)超過鑄件的壁厚工差要求。鑄件的起模斜度值參考表 3.4.1 起模斜度（JB/T 5105-1991） 。表 3.4.1 起模斜度 （摘自 JB/T 5015-1991）測量面高度 Hmm起模斜度金屬模樣、塑料模樣木模樣AAmmAAmm103300.64000.810401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.01602500302.20352.62504000303.60354.24006300254.60305.6佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書1263010000205.80257.41000160002511.61600250002518.22500025該端蓋零件垂直分型面的總高度為 28mm，采用金屬模樣造型頂部澆注，分型面在端蓋端面的大平面上，鑄型每層臺階的高度均不超過 40mm，依據(jù)表 3.4.1 起模斜度（JB/T5105-1991）以及表 3.3.3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自 GB/T6414-1999） ，綜合比較，為了使脫模順利，在保證不超過 40mm 的 CT11 對應(yīng)的公差值 3.6mm 情況下，增大起模斜度，采用增減壁厚方式，選取金屬模樣的起模角度為 150,本次設(shè)計側(cè)面起模斜度為 1.5，最終繪制端蓋零件的鑄件圖如圖 3.4.2 端蓋鑄件圖所示。圖 3.4.2 端蓋鑄件圖根據(jù)以上結(jié)果，最終確定端蓋鑄件三維圖如圖 3.4.2 端蓋鑄件三維圖，通過軟件計算該端蓋鑄件質(zhì)量為 1.266kg。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書13圖 3.4.3 端蓋鑄件三維圖3.5 吃沙量確定模樣與砂箱、箱頂、箱底和箱帶之間的距離稱為吃沙量。由前文可知端蓋單件重量為 1.266Kg，依據(jù)表 3.6.1 按重量確定吃砂量表，可確定吃沙量最小尺寸為 a=40mm，b=40mm，c=30mm，d=30mm，e=30mm， f=30mm。實際選取數(shù)值略比該值大，可充分考慮現(xiàn)有模板及砂箱標(biāo)準(zhǔn)尺寸。表 3.6.1按鑄件重量確定的吃沙量（單位 mm）鑄件重量/kgabcdef100004050607090100120150200250275300350400405060709010012015020025027530035040030404050506070901001251501752002503040505060708090100125150175200250304050607010030303040506070120150200225250250250佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書144澆注系統(tǒng)設(shè)計4.1 澆注時間的確定端蓋鑄件單件重量為 1.266Kg。由于該件為一箱四件生產(chǎn)的砂型鑄造生產(chǎn)形式，依據(jù)表 3.2.1 鑄鐵件工藝出品率參照單件大批量生產(chǎn)，確定澆注過程中的總體金屬液重量，澆冒占比為 20%，則澆注時所需金屬液總質(zhì)量為 1.266X4X1.2=6.0768Kg。表 4.1.1 鑄鐵件工藝出品率（%）鑄件重量/Kg大量流水生產(chǎn)成批量生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)100085908090對于重量小于 450Kg 的形狀復(fù)雜的薄壁鑄鐵件，其澆注時間可按經(jīng)驗公式（4-1）計算式中t 澆注時間（s） ；Gl 型內(nèi)金屬液總重量，包含澆冒口系統(tǒng)重量（Kg） ；S系數(shù)，取決于逐漸壁厚，可由表 4.1.2 系數(shù) S 和鑄件壁厚 的關(guān)系查出。表中壁厚 指鑄件的主要壁厚，對實心體鑄件取壁厚（為鑄件的當(dāng)量厚度）=鑄件的體積/鑄件的面積。表 4.1.2系數(shù)和鑄件壁厚的關(guān)系鑄件壁厚mm2.53.53.588.015系數(shù)1.631.852.2佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書15因為端蓋鑄件的斜度依據(jù)增加壁厚方式來形成，故壁厚適當(dāng)取大值計算。澆注時間:=2.2X=5.423S4.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算澆注系統(tǒng)常用的分類有兩種：根據(jù)澆注系統(tǒng)個單元斷面的比例關(guān)系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等 4 種類型；根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的相對位置（引入位置） ，可分為頂注式、中注式、底注式和階梯注入式等 4 種類型。本次支撐座澆注系統(tǒng)設(shè)計采用封閉澆注系統(tǒng)、頂注式，查表 4.2.1 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應(yīng)用，因為該支撐座為中、小型灰鐵件砂型鑄造，故選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系為：=1：1.1：1.15。表 4.2.1 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應(yīng)用截面比例應(yīng)用21.51大型灰鑄鐵砂型鑄造1.41.21中、大型灰鑄鐵件砂型鑄造1.151.11中、小型灰鑄鐵件砂型鑄造1.111.061薄壁灰鑄鐵件砂型鑄造1.51.11可鍛鑄鐵1.11.21.31.51表面干燥型中、小型鑄鐵件1.21.41表面干燥型重型機械鑄鐵件1.11.251.11.51干型中、小型鑄鐵件1.21.11干型中型鑄鐵件1241.54球墨鑄鐵件124鋁合金、鎂合金鑄件1.231.221青銅合金鑄件11212鑄鋼件漏包澆注1.50.811薄壁球墨鑄鐵小件底注佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書16前文計算的鑄件高度 34.5mm，縮尺為 1%， ，依據(jù)吃沙量前文查表選取為a=b=40mm，則上砂箱最小高度為 34.5X1.01+40=74.845mm，取上砂箱高度 80mm（下砂箱取 80mm） 。確定靜壓頭高度，依據(jù)表 4.3.1 普通漏斗形外澆口尺寸，初步澆口杯高度尺寸，暫定澆口杯高度為 50mm。表 4.2.1 普通漏斗形外澆口尺寸直澆道下端直徑d/mm/mm/mmh/mm鐵液容量/Kg165652400.516185854420.618206056440.720226258460.822246460480.924266662501.026286864521.228307066541.3本次設(shè)計采用鑄型在上箱的底部澆注形式， 則計算靜壓頭高度為:8.0+5.0-3.45X1.1/2=11.25765cm則依據(jù)截面比的關(guān)系：=1：1.1：1.15。內(nèi)澆道采用截面比設(shè)計法，則內(nèi)澆道計算公式為：pgh2t 內(nèi)LGA 其中本次設(shè)計澆注系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、內(nèi)澆道 4 個部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有：x11.257654.359cm=3.09cm2佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書17依據(jù)表 4.2.2 內(nèi)澆道尺寸，選取的內(nèi)澆道最小斷面面積為 A內(nèi)=3.09cm2面積，本次設(shè)計選取內(nèi)澆口面積為 3.2cm2，一箱四件，每個鑄件設(shè)計為 1 個內(nèi)澆口，則需 4 個內(nèi)澆口，每個內(nèi)澆口面積為 0.8cm2，對應(yīng)的內(nèi)澆口尺寸 a=10mm，b=8mm，c=9mm。表 4.2.2 內(nèi)澆道尺寸（單位：mm）序號內(nèi)澆道斷面積/abcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.52012.05852223728362820504832223950計算出橫澆道總斷面面積為=1.1X3.2=3.52cm2,取橫澆道斷面面積為 4.0 cm2，因為直澆道位于橫澆道中間位置，則橫澆道為兩段，每段橫截面面積取值為 2.0cm2，每個橫澆道截面面積為 2.4 cm2，查表 4.2.3 澆注系統(tǒng)截面面尺寸，取對應(yīng)的橫澆道尺寸為：A=15mm，B=10mm，H=16mm。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書18表 4.2.3 澆注系統(tǒng)截面面尺寸橫澆道直澆道序號斷面積/A/mmB/mmC/mmA/mmB/mmC/mm序號斷面積/D/mm11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612.64075.0241625352015715.94586.0271728362216819.65097.0281830382417923.755108.03020324026181028.260119.03222344228191133.2651211.03624374530211238701313.03827405232241344751413.83828425533251450.38015174430466036281556.7851619.54632506539301663.790172452365472433317719518285640587846361878.510019346044668651401986.51052038.56545709054432095.21102148655580102604821104115佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書19計算出直澆道總斷面面積為=1.15X3.2 =3.68cm2,又因為故查表 4.2.3 澆注系統(tǒng)截面面尺寸，直澆道截面面積取 4.9cm2，直徑為25mm。最終確定各澆道截面尺寸如下圖 4.3 澆道截面尺寸所示。圖 4.3 澆道截面尺寸佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書205 冒口與冷鐵設(shè)計灰鑄鐵和球磨鑄鐵在凝固過程中都析出石墨并伴隨相變膨脹，有一定的自補縮能力，因而縮松、縮孔的傾向小性較鑄鋼件小。鑄鐵件的補縮應(yīng)以澆注系統(tǒng)后補縮（澆注系統(tǒng)在完成教主以后，對鑄件的補縮，稱為后補縮）和石墨化膨脹自補縮為基礎(chǔ)，只是由于鑄件本身結(jié)構(gòu)、合金成分、冷卻條件等原因，不能建立足夠的后補縮和自補縮的情況下才應(yīng)用冒口，一個需要設(shè)置冒口補縮的鑄件，也必須利用后補縮和自補縮，冒口僅是補充后補和自補不足的差額。本次端蓋不設(shè)計冒口。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書216 鑄造工藝圖由前文鑄造工藝參數(shù)選取以及吃砂量的確定，因為一箱四件生產(chǎn)該端蓋，可確定鑄造工藝排布圖，端蓋的鑄造工藝圖如圖 6.1 端蓋鑄造工藝圖所示。圖 6.1 端蓋鑄造工藝圖最終確定端蓋鑄件圖見附錄一；一箱四件鑄造工藝布置圖，見附錄二；鑄造工藝卡，見附錄三。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書227 工藝出品率澆口杯體積為：直澆道體積為：直澆道窩體積為：橫澆道體積為：內(nèi)澆道體積為：則澆冒質(zhì)量為：一箱四件，鑄件質(zhì)量為 1.266X4=5.06Kg則工藝出品率為佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書238 合箱圖由前文計算選取的吃沙量以及鑄造工藝排布，選擇砂箱內(nèi)框尺寸，上砂箱內(nèi)框尺寸為：350X320X80，下砂箱內(nèi)框尺寸為：350X320X80。根據(jù)表 8.1.1 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸，依據(jù)本次設(shè)計數(shù)據(jù)，選擇 500X400 砂箱尺寸對應(yīng)的造型機為 Z145。表 8.1.1 常用造型機所用砂箱的最佳尺寸砂箱尺寸（mm）400300500400600500800600造型機Z114A，Z124Z145，ZZ415Z146，ZB326ZB148A，3ZZ318砂箱尺寸8007001000800110090016001200造型機Z148A，Z158Z2310，Z2410ZB1410ZB1416一般內(nèi)框平均尺寸小于 500mm 的手工砂箱，砂箱把手可采用圖 8.1.1 砂箱把手所示把手。圖 8.1.1 砂箱把手選擇導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu)，如圖 8.1.2 導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu)所示，尺寸選直徑為16mm 的導(dǎo)向銷。圖 8.1.2 導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu)選擇插銷結(jié)構(gòu)，如圖 8.1.2 導(dǎo)插銷結(jié)構(gòu)所示，尺寸選直徑為16mm 的導(dǎo)向銷。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書24圖 8.1.2 導(dǎo)插銷結(jié)構(gòu)上模板上設(shè)計端蓋零件的主體部分，依據(jù)前文，將端蓋零件的上模樣，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)計在上模板上；上模板的基板按照手冊參考設(shè)計定位耳以及定位銷；依據(jù)手冊設(shè)計合適的板厚以及筋條厚度與位置。具體上模板尺寸與安裝定位詳見上模板的二維圖 8.1.3 上模板圖所示。圖 8.1.3 上模板下模板上有四個成型凹槽，一個冒口窩，下模板定位銷同上模板設(shè)計，具體下模板佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書25安裝定位見下模板的二維圖 8.1.4 下模板圖所示。圖 8.1.4 下模板佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書26最終確定端蓋的合箱圖如下圖 8.1.4 合箱圖所示。圖 8.1.4 合箱圖佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書279結(jié)結(jié)論論本次設(shè)計的鑄造工藝端蓋的用途很廣泛，相信在以后可以應(yīng)用的范圍很多。通過本次設(shè)計讓我學(xué)習(xí)到了很多關(guān)于注塑模具的知識，以及可以很好的將其應(yīng)用出來，能成功設(shè)計出一個零件模具也讓我倍感高興，同時自己也擁有了很大的成就感，我會將這次的設(shè)計銘記在心里。關(guān)于對計算機的一些相關(guān)知識以及運用也是能夠熟練的進行掌握 ，比如對一些計算機軟件的相關(guān)運用 ，如 Microsoft Word，CAD，CREO。在最初開始進行計算機相關(guān)軟件操作的課程設(shè)計時候 ，因為沒有完備的計算機知識 ，所以 ，進行的不是特別順利 ，在后期 ，經(jīng)過查閱了相關(guān)的論文設(shè)計資料 ，掌握了設(shè)計的具體操作流程以及順序 ，才真的開始對此論文設(shè)計有了一定的認(rèn)識以及了解 ，而且 ，為了更為深入的進行了解 ，我先后進行了多次論文設(shè)計資料的收集以及查閱 ，對于一些難以完全理解的設(shè)計問題 ，針對性的向老師進行請教。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書28致謝這次的課程設(shè)計也算圓滿完成，也后悔過為什么不在課堂上聽懂老師講的知識點，以至于如今深夜挑燈斟酌用詞選句。當(dāng)然在這個過程中，很多專業(yè)相關(guān)的知識也在反復(fù)思索中開始被我理解讀懂，一些以前在課堂學(xué)到的知識也在本次設(shè)計里面得到選用，當(dāng)我全身心投入到課程設(shè)計的創(chuàng)造中，我感慨時間流逝是如此之快，但是有種充實而踏實的感觸，特別是在自己的思想與同學(xué)老師法師發(fā)生碰撞，心底產(chǎn)生一種滿足之感，慢慢開始享受到這種共同完成一項事業(yè)的參與感。在此還要感謝我的指導(dǎo)老師，在本次設(shè)計的過程中，從開題報告到初稿以及多次修改后的定稿，都離不開我的指導(dǎo)老師的指導(dǎo)與幫助，在疫情期間仍然一絲不茍逐字逐句審閱批注多次為我指正缺處。分別在即，天各一方，難能聚首，這些年我們一起走過的歲月，是我的寶貴記憶之一。感謝老師指導(dǎo)，學(xué)校教育，同學(xué)陪伴。佳木斯大學(xué)鑄造工藝課程設(shè)計說明書29參 考 文 獻1 中國鑄造協(xié)會.鑄造工程師手冊(第三版) 北京：機械工業(yè)出版社，2010.2 機械工程學(xué)會鑄造學(xué)會編.鑄造手冊（第 5 卷：鑄造工藝） （M）.北京：機械工業(yè)出版社，2006.3 葉榮茂、吳維岡、高景燕.鑄造工藝課程設(shè)計手冊（M）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1989.