端蓋的鑄造工藝設(shè)計,鑄造,工藝,設(shè)計 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University學(xué)生姓名：詹萬順學(xué)生姓名：詹萬順學(xué)學(xué) 號：號：17080140222指導(dǎo)教師：李俊剛指導(dǎo)教師：李俊剛 教授教授端蓋鑄造工藝設(shè)計端蓋鑄造工藝設(shè)計20202020秋材料成型及控制工程專業(yè)秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝設(shè)計答辯鑄造工藝設(shè)計答辯目錄目錄佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3 3 零件分析零件分析 1 1 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析 2 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 4 4 鑄造工藝圖鑄造工藝圖5 5目錄目錄佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 工藝出品率工藝出品率 7 7 合箱圖合箱圖 8 8 1 1 零件分析零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)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1.1零件結(jié)構(gòu)信息零件結(jié)構(gòu)信息 1 1 零件分析零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)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400MPa，抗壓強度為600800MPa，抗剪強度為248MPa，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。灰鑄鐵具有良好的鑄造性能，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。1.2技術(shù)要求技術(shù)要求 1 1 零件分析零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)1.2技術(shù)要求技術(shù)要求圖1.2.1端蓋三維零件圖2 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.1造型方法、造芯方法的選擇造型方法、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 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.4鑄件澆注位置的確定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：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。7）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 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.5分型面的選擇分型面的選擇分型方案一：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。2 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.5分型面的選擇分型面的選擇分型方案二：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)。2 2 鑄造工藝方案分析鑄造工藝方案分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.5分型面的選擇分型面的選擇分型方案三：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)。3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.1收縮率確定收縮率確定由表3.1灰鐵自由收縮率，可知支撐座材質(zhì)為HT150，對應(yīng)的收縮率為1%。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.2灰鐵鑄出孔大小確定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。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.3加工量確定加工量確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.3加工量確定加工量確定佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.3加工量確定加工量確定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選用鑄件公差等級為CT11。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。端蓋的下端面該尺寸的加工量為：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端蓋的上端面對應(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)让鎸?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佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.4起模斜度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)。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.4起模斜度起模斜度綜合比較，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。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)圖3.4.2端蓋鑄件圖3 3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù) 3.4起模斜度起模斜度根據(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)佳木斯大學(xué)圖3.4.2端蓋鑄件圖4 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.1澆注時間的確定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1.26641.2=6.0768Kg。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)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。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:=2.26.0768=5.423s4 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.2澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算澆注系統(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，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。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。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)5 鑄造工藝圖鑄造工藝圖 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5.1端蓋鑄造工藝圖所示。6 工藝出品率工藝出品率 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7 合箱圖合箱圖 圖7.1上模板7 合箱圖合箱圖 圖7.2下模板7 合箱圖合箱圖 圖7.3合箱圖佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University