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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，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，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，選用適宜的工藝參數(shù)，設(shè)計鑄件的補縮系統(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，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)濟觀點和發(fā)展觀點。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)濟且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經(jīng)濟一體化，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)濟且便捷的金屬成形工藝。隨著全球經(jīng)濟一體化，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。昆山富士和機械有限公司生產(chǎn)汽車發(fā)動機和制動系統(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?！皷|三省”有一汽集團、哈飛集團等骨干汽車企業(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、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：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已逐漸更新為靜壓造型主機，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：一是硬化速度快，初始強度高，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與機械手自動化完成。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、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。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)、計算機仿真模擬、三維建模、數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣。快速原型技術(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?，還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，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。汽車鑄造業(yè)面向循環(huán)經(jīng)濟的鑄造技術(shù)，要以循環(huán)經(jīng)濟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、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?？估瓘姸群退苄缘?，但鑄造性能和減震性能好，用HT200制作機器設(shè)備上的襯套時，能有效地吸收機器震動的能量；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械加工，在模樣和芯盒上要考慮鑄件的機械加工余量；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。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選取；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：芯撐材料的熔點應(yīng)比鑄件材質(zhì)熔點高，應(yīng)有足夠的強度，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）起一定的補縮作用，一般是在內(nèi)澆道凝固前補給部分液態(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、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，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）、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)生活的點點滴滴歷歷在目，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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