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鑄造工藝設計說明書
設計題目： “泵體”砂型鑄造工藝設計
目錄
一、 澆注位置與分型面-------------------------------------------3
二、 加工余量、拔模斜度、收縮率和鑄造圓角--------------------3
三、 型芯和芯頭確定----------------------------------------------5
四、 澆注系統(tǒng)設計------------------------------------------------7
五、 參考文獻-----------------------------------------------------8
六、 課程總結(jié)---------------------------------------------------- 9
一、 澆注位置與分型面
I、鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性分析
本零件是泵體，屬于中小型鑄件，因為是單件、小批量生產(chǎn)，所以采用砂型鑄造。鑄件的壁厚要力求均勻，在保證能澆注成型的條件下盡量采用最小壁厚; 根據(jù)泵體的零件圖所示，壁厚基本均勻，其中最小壁厚為6mm，滿足HT200砂型鑄造中的最小允許壁厚為6mm。
1．選擇澆注位置原則：
1）重要加工面或要求高的面，置于鑄型下部或側(cè)立；
2）將大平面朝下，以免出現(xiàn)氣孔和夾砂。
3）大面積薄壁件，將薄壁放在下部或處于側(cè)立
２．選擇分型面原則：
1）將重要加工面或大部分加工或加工基準面置于同一砂箱以保證尺寸精度。
2）方便起模和簡化造型工序。
---減少分型面和活塊的數(shù)目；
---盡可能采用平直分型面；
3）盡可能減少芯子數(shù)目。
4）分型面位置應便于下芯、扣箱及檢查型腔。
根據(jù)鑄件的形狀，擬定了兩種方案，如鑄造工藝圖所示①和②。
方案①將分型面選在零件對稱軸線處，雖然可以保證內(nèi)腔及鑄出孔結(jié)構(gòu)完整，但是上箱鑄出質(zhì)量要明顯低于下箱，導致對稱位置鑄出質(zhì)量不一致，甚至出現(xiàn)偏心，同時還會由于上下箱錯位，導致孔的圓柱度和圓度不符合零件工作的要求，故方案①不太合理；方案②根據(jù)重要加工面或要求高的面，置于鑄型下部
將大平面朝下，以免出現(xiàn)氣孔和夾砂的要求，將分型面選在零件最大截面處即零件底面，既可以保證內(nèi)腔及鑄出孔結(jié)構(gòu)完整，又可以保證對稱位置鑄出質(zhì)量一致性，且符合工藝要求，故選擇方案②
二、 加工余量、拔模斜度、收縮率和鑄造圓角的確定：
加工余量：
根據(jù)表
1）公稱尺寸是指兩個相對加工面之間的最大距離，或從基準面或中心線到加工面之間的距離。
2）不帶括號值為手工造型。鑄件尺寸愈大，機械加工余量也隨之加大；上表面比底面和側(cè)面易產(chǎn)生缺陷，故加工余量大。
3）較大的孔和槽應鑄出。鑄鐵：30 mm；
泵體的公稱尺寸為156，總件數(shù)為1；是單件、小批量加工，故選擇手工造型，應用不帶括號值。因為上表面比底面和側(cè)面易產(chǎn)生缺陷，故加工余量大。綜上，選擇上表面的加工余量為4.5 mm，其它加工表面為3.5 mm。
灰鑄鐵鑄件中，直徑大于30mm的孔應該鑄出。直徑小于30mm的孔可以不用鑄出。所以在泵體鑄件中， M6、M10、M14、?7、?14、?15、?22的孔不用鑄出，通過機加工獲得。
拔模斜度：
在垂直于起模表面的方向上需要有拔模斜度。通過查表：
在加工表面拔模斜度為0.5°，在非加工表面，拔模斜度為1°。由于?50、 ?30、?54、?42的孔是由砂芯形成的，且砂芯是通過木盒形成，砂芯不需要拔模斜度，所以孔的內(nèi)表面沒有拔模斜度。詳細要求見鑄造工藝圖
收縮率：
金屬的收縮性取決于合金的種類、澆鑄溫度、鑄型條件與鑄件結(jié)構(gòu)等因素。合金種類不同，收縮率也不同，見下表。
通常澆鑄溫度每提高100℃，體積收縮增加約1.6%。但是灰鑄鐵由于析出比體積較大的石墨所能產(chǎn)生的體積膨脹（每析出1%石墨，體積膨脹約為2%），而能抵消部分體積收縮，所以灰鑄鐵收縮率最小，且隨著含碳量的增加而收縮率減小。
泵體的材料是HT200，鑄件的收縮率為0.9%。詳細要求見鑄造工藝圖
鑄造圓角：
為防止在鑄件相鄰兩壁上產(chǎn)生縮孔、因沖砂而缺角、應力集中而開裂等缺陷，應設計鑄造圓角。鑄造圓角一般為兩相交壁平均厚度的1/3~1/2，因為泵體的最小壁厚為6mm，鑄件的所有的最小鑄造圓角為R2。如下圖所示，詳細要求見鑄造工藝圖。
三、 型芯和芯頭確定
根據(jù)泵體的結(jié)構(gòu)，只需要一個垂直和水平砂芯才能滿足要求。
砂芯的高度相對較高，故設計需要上下芯頭。
L=62mm，取h=25mm。根據(jù)鑄造設計手冊上，h1=（0.6~0.7）h，取h1 = 20mm。根據(jù)表：
上芯頭α=7°，下芯頭α=8° 。
芯頭的間隙、和定位等其它參數(shù)可通過設計手冊查到。
下芯頭與芯座的間隙s1=1.2mm
水平芯頭的L=156mm， h1 = 13.5mm。
四、 澆注系統(tǒng)設計
按內(nèi)澆道在鑄型中的位置有：頂注式、中注式、底注式及階梯式。鑄件的高度不大和壁厚較小，選擇中注式。這樣可以避免金屬液對鑄型沖擊大，易產(chǎn)生飛濺、氧化和卷入空氣。同時，橫澆道和內(nèi)澆道開設在分型面上，易于操作，并便于控制金屬液的流量分布。
為了使?jié)茶T系統(tǒng)擋渣好，防止卷入氣體，易清理，故澆鑄系統(tǒng)采用封閉式，即內(nèi)澆道處的截面積最小，F(xiàn)直>ΣF橫>ΣF內(nèi)。一般比例： F直：ΣF橫：ΣF內(nèi) =1.15:1.1:1。
采用1個橫澆道，8個內(nèi)澆道，如上圖所示。采用同時凝固原則，將內(nèi)澆道開在如圖的位置。這樣是為了讓內(nèi)澆道避開鑄件的重要部位，不沖刷芯子、鑄型，讓內(nèi)澆道在鑄件易清理的部位同時增加冷鐵。澆鑄后，內(nèi)澆道和毛坯相連，將澆鑄系統(tǒng)切去或者拍去后，會產(chǎn)生一定的缺陷。如果將內(nèi)澆道設計在圓柱表面，而圓柱表面本來是不加工表面，這樣會多出加工工序。而平面壁是需要加工的表面。通過機加工可以除去切除澆鑄系統(tǒng)時產(chǎn)生的缺陷，避免額外的工序。
澆鑄系統(tǒng)的長度和高度如果過大，會照成沙箱過大，不利于手工造型。但是長度太短，距離鑄型太近，對鑄型的冷卻順序會產(chǎn)生影響；高度太小，金屬液沒有足夠的壓力，不利于金屬液的充填。根據(jù)鑄件的大小和經(jīng)驗，設計澆鑄口比鑄型高35mm，距離鑄型36mm。
根據(jù)經(jīng)驗，確定直澆道的直徑為20mm，故F直 = 314mm2。根據(jù)F直：ΣF橫：ΣF內(nèi) =1.15:1.1:1。故ΣF橫 = 300mm2，ΣF內(nèi) = 273mm2。有8個內(nèi)澆道，F(xiàn)內(nèi) = 34mm2。設計橫澆道的上底為12 mm，下底為17 mm，高為20.5 mm。計算得面積為297 mm2。設計內(nèi)澆道高為橫澆道高的1/3，為7mm，根據(jù)F內(nèi) = 34mm2，得內(nèi)澆道的上底加下底為9.7 mm，故設計內(nèi)澆道的尺寸為，上底 = 4mm，下底 = 6 mm，高 = 7 mm。F內(nèi) = 35mm2。
ΣF內(nèi) = 280mm2，ΣF橫 = 300mm2，F(xiàn)直 = 314mm2。F直：ΣF橫：ΣF內(nèi) = 1.12:1.05:1，符合要求。
冒口設計
1）冒口設在厚壁上方，防止縮孔。
形狀多用圓柱形。
2）冒口種類：
按與外界相通與否有
明冒口和暗冒口
3）按冒口在鑄型中的位置分為頂冒口和側(cè)冒口
頂冒口：補縮能力較強。
根據(jù)泵體的結(jié)構(gòu)采用頂冒口，增強補縮能力。
冷鐵
如下圖所示，采用環(huán)形冷鐵實現(xiàn)同時凝固。
五、 參考文獻
【1】 張萬昌. 工程材料及機械制造基礎（II）—熱加工工藝基礎【M】. 北京：高等教育出版社，1995.
【2】楊慧智. 工程材料及成型工藝基礎【M】. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.
【3】工程材料及成形工藝/王愛珍編著【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2010.9
【4】機械課程設計手冊/吳宗澤等主編【M】.北京：高等教育出版社，2012.5
六、 課程總結(jié)
這次課程設計，自己被安排到所有鑄造題目中最難一個，開始設計零件圖時很是抱怨，經(jīng)過思想斗爭，自己說服自己，既來之，則安之，就把這次課設當做自己的畢設的前奏來做吧。通過設計零件圖、鑄件圖，確定澆注位置與分型面加工余量、拔模斜度、收縮率和鑄造圓角、型芯、冷鐵和芯頭等基本參數(shù)，最后畫出鑄造工藝圖。此次課程設計，通過查閱各種資料，讓我增進了鑄造的相關知識，同時提高了繪圖操作能力，也進一步了解鑄造工藝方面的專業(yè)知識。
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