回轉盤鑄造工藝設計,回轉,鑄造,工藝,設計 鑄造工藝課程設計 說明書 設計題目 回轉盤鑄造工藝設計 學 院 年 級 專 業(yè) 學生姓名 學 號 指導教師 I 鑄造工藝課程設計說明書 目 錄 1 零件分析 1 1.1 零件結構信息 1 1.2 技術要求 1 2 鑄造工藝方案分析 3 2.1 造型方法、造芯方法的選擇 3 2.2 鑄造方法的選擇 3 2.3 型砂種類的選擇 3 2.4 鑄件澆注位置的確定 4 2.5 分型面的選擇 4 3 鑄造工藝參數(shù) 6 3.1 收縮率確定 6 3.2 灰鐵鑄出孔大小確定 6 3.3 加工余量確定 7 3.4 起模斜度 10 3.5 砂芯設計 12 3.6 吃沙量確定 16 4 澆注系統(tǒng)設計 18 4.1 澆注時間的確定 18 4.2 澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算 18 4.3 工藝出品率 22 5 冒口與冷鐵設計 23 5.1 冒口與冷鐵設計 23 5.2 鑄造工藝圖 24 6 剩余壓頭校核 25 7 鑄造工藝裝備設計 27 7.1 上板設計 27 7.2 下模板設計 29 7.3 砂箱設計 29 8 結 論 34 致 謝 35 參 考 文 獻 36 II 鑄造工藝課程設計說明書 1 零件分析 1.1 零件結構信息 回轉盤零件的結構如下圖1-1回轉盤零件圖所示。 圖1-1回轉盤零件圖 1.2 技術要求 本次設計的回轉盤零件材質為HT250，最小抗拉強度為200MPa，布氏硬度為163～241HBW，伸長率0.3～0.8%抗彎強度為400 MPa，抗壓強度為600～800 MPa，抗剪強度為248 MPa[1]，滿足大多數(shù)回轉盤、回轉盤零件的機械性能要求。 技術要求：技術要求 （1） 鑄件應符合OEA.640.133-2000的各項要求，不得有鑄造缺陷。 （2） UT探傷檢查按CCH70-3III級執(zhí)行，精加工后MT按CCH70-3II執(zhí)行。 （3） 未注圓角工藝自定。 （4） 機械加工尺寸未注公差按OEA.640.133-2000m級。 灰鑄鐵具有良好的鑄造性能[2]，材質為灰鐵的鑄件毛坯一般采用鑄造方式獲得，本次設計采用砂型鑄造，手工造型，一箱一件生產該零件。 為了便于分析直觀，依據回轉盤的零件二維圖紙，建立回轉盤的三維零件如下圖1-2回轉盤三視圖所示。 圖1-2 回轉盤三視圖 2 鑄造工藝方案分析? 2.1 造型方法、造芯方法的選擇 生產中有手工造型和機器造型。手工造型操作靈活，但生產率低，適于單件小批量生產。機型造型生產率高，生產鑄件的質量好，適于批量生產，但對復雜造型處理不好。根據手工造型和機器造型的特點，結合回轉盤本身復雜程度，選擇手工造型。 2.2 鑄造方法的選擇 常用的鑄造方法有以下幾種： （1） 砂型鑄造：指在砂型中生產鑄件的鑄造方法； （2） 殼型鑄造：用薄殼鑄型生產鑄件的鑄造方法； （3） 壓鑄：利用模具內腔對融化的金屬施加高壓； （4） 離心鑄造：將液體金屬注入高速旋轉的鑄型內，使金屬液做離心運動充滿鑄型和形成鑄件的技術和方法； （5） 真空鑄造：金屬在真空室中進行熔煉、澆注和結晶的鑄造過程。 根據零件的各參數(shù)，對照表格中的項目比較，選擇砂型鑄造，優(yōu)點如下： （1） 粘土的資源豐富、價格便宜：使用過的粘土濕砂經適當?shù)纳疤幚砗?，絕大部分均可回收再用; （2） 制造鑄型的周期短、工效高; （3） 混好的型砂可使用的時間長; （4） 適應性很廣：小件、大件，簡單件、復雜件，單件、大批量都可采用。 2.3 型砂種類的選擇 （1） 粘土砂 以粘土上（包括膨潤土和普通粘土）為粘結劑的型砂。其用量約占整個鑄造用砂量的（70～80）％。其中濕型砂使用最為廣泛，因為濕型鑄造不用烘干，可節(jié)省烘干設備和燃料，降低成本；工序簡單，生產率高；便于組織流水生產，實現(xiàn)鑄造機械化和自動化。濕型砂強度不高，多用于中小鑄件生產。 （2） 水玻璃砂 由水玻璃（硅酸鈉的水溶液）為粘結劑配制而成的型砂。水玻璃加入量為砂子質量的（6～8）％。水玻璃砂型澆注前需進行硬化，以提高強度。硬化方法有：通CO2氣化學硬化和加熱表面烘干，還可以在型砂中先加入硬化劑，起模后砂型自行硬化。由于取消或大大縮短了烘干工序，水玻璃砂的出現(xiàn)使大件造型工藝大為簡化。但水玻璃砂的潰散性差，落砂、清砂及舊砂回用都很困難。在澆注鑄鐵件時粘砂嚴重，故不適于做鑄鐵件，主要應用在鑄鋼件生產中。 （3） 樹脂砂 以合成樹脂（酚醛樹脂和呋喃樹脂等）為粘結劑的型砂。樹脂加入量約為砂子質量的3～6％。樹脂砂加熱后1～2min可快速硬化，且干強度很高，做出的鑄件尺寸精確、表面光潔；潰散性極好，落砂時只要輕輕敲打鑄件，舊砂就會自動潰散落下。由于有快干自硬特點，使造型過程易于實現(xiàn)機械化和自動化。樹脂砂是一種有發(fā)展前途的新型造型材料，目前主要用于制造復雜的砂芯。 根據鑄型的特點和應用情況，結合鑄件情況選用樹脂砂。 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。澆注位置是根據鑄件的結構特點、尺寸、重量、技術要求、鑄造合金特鑄造方法以及生產車間的條件決定的。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[3]： （1） 鑄件最重要的部分或交大平面朝下。 （2） 鑄型的防止應有利于砂芯的定位與穩(wěn)固支撐。 （3） 當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） 應使下芯，合箱方便，便于檢查型腔尺寸。 綜合上述原則，考慮到回轉盤零件結構特點，本次設計采用中間澆注。 2.5 分型面的選擇 鑄造分型面是指鑄型組元間的接合面，分型面的選擇應盡量與澆注位置一致，盡量使兩者協(xié)調起來，使鑄造工藝簡單，并易于保證鑄件質量[4]。 澆注位置往往同分型面的選擇密切相關，所以二者相互影響，為了便于充分考慮二者的相互關聯(lián)的關系，回轉盤零件可有以下兩種分型方案： 方案一：頂注式分型 方案二：底注式分型 頂注式澆注系統(tǒng)： 優(yōu)點： （1）易充滿型腔，可避免澆不足和冷隔等缺陷； （2）頂部溫度高，底部溫度低，有利于實現(xiàn)順序凝固和冒口補縮； （3）結構簡單，造型方便； （4）金屬消耗少。 缺點： （1）金屬液的沖擊力大，易飛濺; （2）鑄件易產生砂眼、冷豆、氣孔等; （3）擋渣能力差。 底注式澆注系統(tǒng)： 優(yōu)點： （1）充型平穩(wěn)，金屬氧化輕 （2）對型、芯沖擊小，利于排氣； 缺點： （1）不利于順序凝固； （2）造型麻煩，金屬消耗大； （3）易產生氧化渣，產生冷隔、澆不足等缺陷。 3 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 ε=L1?L2L1×100% （3-1） 式中：L1—模樣長度； L2—鑄件長度。 由表3-1灰鐵自由收縮率，可知回轉盤材質為HT250，對應的收縮率為1%。 表3-1 灰鐵收縮率 灰鑄鐵牌號 HT100,HT150,HT200 HT250 HT300 HT350 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（%）） 0.9~1.1 0.8~1.0 0.8~1.0 0.7~0.9 0.7~0.9 0.6~0.8 0.9~1.1 0.7~0.9 1.5 1.0 3.2 灰鐵鑄出孔大小確定 該回轉盤為大批量生產，依據表3.2灰鑄鐵不鑄出孔直徑可知零件圖中M24的螺絲過孔比較小，不鑄出；沿周直徑40個通孔為后續(xù)機械加工孔，均不鑄出。 表3-2 灰鑄鐵件不鑄出孔直徑 （單位mm） 生產批量 不鑄出孔直徑 大量生產 ≤12～15 成批生產 ≤15～30 單件或小批生產 ≤30～50 3.3 加工余量確定 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。尺寸公差等級分為16級。單件和小批量生產的鑄件尺寸公差等級見表3.3成批和大批量生產鑄件的尺寸公差等級（摘自GB/T6414-1999）。回轉盤為砂型鑄造手工造型批量生生產故，依據表3.3.1 成批和大批量生產鑄件的尺寸公差等級（摘自GB/T6414-1999）選用鑄件公差等級為CT12（GB/T 6414-1999-CT12）。 表3-3 成批和大批量生產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 11~14 11~14 11~14 11~14 10~13 10~13 9~12 11~14 11~14 砂型鑄造機器造型和殼型 8~12 8~12 8~12 8~10 8~10 8~10 7~9 8~12 8~12 金屬型鑄造（重力鑄造或者低壓鑄造） — 8~10 8~10 8~10 8~10 7~9 7~9 — — 壓力鑄造 — — — — 6~8 4~6 4~7 — — 熔模鑄造 水玻璃 7~9 7~9 7~9 — 5~8 — 5~8 7~9 7~9 硅溶膠 4~6 4~6 4~6 — 4~6 — 4~6 4~6 4~6 注 1表中所列處的公差等級時至在大批量生產、且影響鑄件尺寸精度的生產因素已得到充分改進時鑄件通常能夠達到的公差等級。 2本標準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。單件和小批量生產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回轉盤的加工等級為G級。 表3-4 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 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 G~K F~H F~H F~H F~H F~H F~H G~K G~K 砂型鑄造機器造型和殼型 E~H E~G E~G E~G E~G E~G E~G F~H F~H 壓力鑄造 — D~F D~F D~F D~F D~F D~F — — 熔模鑄造 E E E — E — E E E 查表3.3.2毛坯鑄件典型的機械加工余量等級，回轉盤最大的加工尺寸為Φ970X200的兩個上、下面以及側面，基本尺寸為970，查表3.3.3鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-1999）CT12公差值為11，位于澆注位置的底面，查3.3.4要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999）加工余量等級為RMA(F)對應數(shù)值為3.5；位于澆注位置的頂面，查3.3.4要求的鑄件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999）加工余量等級為RMA(G)對應數(shù)值為5，上、下表面都加工，即上下面雙側加工，側面雙側加工，下表面以及側面的加工量為：11/4+3.5=6.25mm，取整數(shù)為6.5mm；上表面的加工量為：11/4+5=7.75mm，取整數(shù)為8.0mm。 表3-5 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 132） 142） 152） 162）3） — 10 0.09 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.74 1 1.5 2 2.8 4.2 — — — — 10 16 0.1 0.14 0.2 0.28 0.38 0.54 0.78 1.1 1.6 2.2 3.0 4.4 — — — — 16 25 0.11 0.15 0.22 0.30 0.42 0.58 0.82 1.2 1.7 2.4 3.2 4.6 6 8 10 12 25 40 0.12 0.17 0.24 0.32 0.46 0.64 0.9 1.3 1.8 2.6 3.6 5 7 9 11 14 40 63 0.13 0.17 0.24 0.36 0.50 0.70 1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 10 12 16 63 100 0.14 0.18 0.26 0.40 0.56 0.78 1.1 1.6 2.2 3.2 4.4 6 9 11 14 18 100 160 0.15 0.20 0.28 0.44 0.62 0.88 1.2 1.8 2.5 3.6 5 7 10 12 16 20 160 250 — 0.22 0.30 0.50 0.72 1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11 14 18 22 250 400 — 0.24 0.34 0.56 0.78 1.1 1.6 2.2 3.2 4.4 6.2 9 12 16 20 25 400 630 — — 0.40 0.64 0.9 1.2 1.8 2.6 3.6 5 7 10 14 18 22 28 630 1000 — — — 0.72 1 1.4 2 2.8 4 6 8 11 16 20 25 32 1000 1600 — — — 0.80 1.1 1.6 2.2 3.2 4.6 7 9 13 18 23 29 37 1600 2500 — — — — — — 2.6 3.8 5.4 8 10 15 21 26 33 42 2500 4000 — — — — — — — 4.4 6.2 9 12 17 24 30 38 49 4000 6300 — — — — — — — — 7 10 14 20 28 35 44 56 6300 10000 — — — — — — — — — 11 16 23 32 40 50 64 1）在等級CT1~CT15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CT13~CT16的一般公差，對于這些尺寸應標注個別公差。 3）等級CT16僅適用于一般公差規(guī)定為CT15的壁厚。 3-6 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 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 40 63 0.1 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.7 1 1.4 2 63 100 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 1 1.4 2 2.8 4 100 160 0.3 0.4 0.5 0.8 1.1 1.5 2.2 3 4 6 160 250 0.3 0.5 0.7 1 1.4 2 2.8 4 5.5 8 250 400 0.4 0.7 0.9 1.3 1.4 2.5 3.5 5 7 10 400 630 0.5 0.8 1.1 1.5 2.2 3 4 6 9 12 630 1000 0.6 0.9 1.2 1.8 2.5 3.5 5 7 10 14 1000 1600 0.7 1 1.4 2 2.8 4 5.5 8 11 16 1600 2500 0.8 1.1 1.6 2.2 3.2 4.5 6 9 14 18 2500 4000 0.9 1.3 1.8 2.5 3.5 5 7 10 14 20 4000 6300 1 1.4 2 2.8 4 5.5 8 11 16 22 6300 10000 1.1 1.5 2.2 3 4.5 6 9 12 17 24 1）最終機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸。 2）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目標商定模樣裝備、鑄造工藝和機械工藝的成批上產情況下。 同樣計算回轉盤的其余加工面的加工量如圖3-7所示。 3-7 轉盤的其余加工面的加工量 加工部位尺寸 基本尺寸 CT12 RMA 加工量計算 1040X65導軌 1040底面及側面 13 RMA(4)=3.5 13/4+3.5=6.75圓整取7 212X120底面 212 8 RMA(F)=2 底面:8/4+2=4 Φ320X3 320頂面 9 RMA(G)=3.5 頂面:9/4+3.5=5.75圓整取6 Φ153X10 150側面 7 RMA(F)=1.5 7/4+1.5=3.25圓整取3.5 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，起模斜度可采取圖3-1起模斜度的三種形式方法來形成。 圖3-1起模斜度的三種形式 a）增加鑄件尺寸法b）增加和減少鑄件尺寸法c）減少鑄件尺寸法 在鑄件上添加起模斜度，原則上不應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3.8 起模斜度 （摘自JB/T 5015-1991） 測量面 高度H mm 起模斜度≤ 金屬模樣、塑料模樣 木模樣 A A mm A A mm ≤10 3?30‘ 0.6 4?00‘ 0.8 >10~40 1?50‘ 1.4 2?05‘ 1.6 >40~100 0?50‘ 1.6 0?55‘ 1.6 >100~160 0?35‘ 1.6 0?40‘ 2.0 >160~250 0?30‘ 2.2 0?35‘ 2.6 >250~400 0?30‘ 3.6 0?35‘ 4.2 >400~630 0?25‘ 4.6 0?30‘ 5.6 >630~1000 0?20‘ 5.8 0?25‘ 7.4 >1000~1600 — — 0?25‘ 11.6 >1600~2500 — — 0?25‘ 18.2 >2500 — — 0?25‘ — 該回轉盤零件垂直分型面需加起模斜度高度分別為9 mm、70 mm、87 mm、162mm，對于不超過40mm，采用金屬模樣造型，依據表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CT12對應的公差值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1°50’,本次設計側面高度40以內的起模斜度為1.5°，70、87的高度查表選擇0?50‘斜度，則該高度本次設計選擇0.5 ?；162的高度查表選擇0?35‘斜度，則該高度本次設計選擇0.5 ?，最終繪制回轉盤零件的鑄件圖如圖3.4.2回轉盤鑄件圖所示。 圖3-2 回轉盤鑄件圖 根據以上結果，最終確定回轉盤鑄件三維圖如圖3.4.3回轉盤鑄件三維圖所示，通過軟件計算該回轉盤鑄件質量為268kg。 圖3-3 回轉盤鑄件三維圖 3.5 砂芯設計 水平砂芯尺寸為335mm′142mm，長度1054mm，查表表3-9 水平芯頭的長度l，取水平芯頭長度為120mm。 表3-9 水平芯頭的長度l （單位：mm） L D或者（A+B）/2 ≤25 26~ 50 51~ 100 101~ 150 151~ 200 201~ 300 301~ 400 401~ 500 501~ 700 701~ 1000 1001~ 1500 1501~ 2000 >2000 ≤100 20 25~ 35 30~ 40 35~ 45 40~ 50 50~ 70 60~80 — — — — — — 101~ 200 25~35 30~ 40 35~ 45 45~ 55 50~ 70 60~ 80 70~ 90 80~ 100 — — — — — 201~ 400 — 35~ 45 40~ 60 50~ 70 60~ 80 70~ 90 80~ 100 90~ 100 — — — — 401~ 600 — 40~ 60 50~ 70 60~ 80 70~ 90 80~ 100 90~ 110 100~ 120 120~ 140 130~ 150 — — — 601~ 800 — — 60~ 80 70~ 90 80~ 100 90~ 110 100~ 120 110~ 130 130~ 150 140~ 160 150~ 170 801~ 1000 — — — 80~ 100 90~ 110 100~ 120 110~ 130 120~ 140 130~ 150 150~ 170 160~ 180 180~ 200 1001~ 1500 — — — 90~ 110 100~ 120 110~ 130 120~ 140 130~ 150 140~ 160 160~ 180 180~ 200 200~ 220 220~ 260 1501~ 2000 — — — — 110~ 130 120~ 140 140~ 160 150~ 170 160~ 180 180~ 200 200~ 220 220~ 240 260~ 300 2001~ 2500 — — — — 130~ 150 150~ 170 160~ 180 180~ 200 200~ 220 220~ 240 240~ 260 260~ 300 300~ 360 >2500 — — — — — 180~ 200 200~ 220 220~ 240 240~ 260 260~ 280 280~ 320 320~ 360 360~ 400 間隙查表S1=1.5，S2=2.0. 表3-10 水平芯頭的斜度及間隙 （單位：mm） D或者（A+B）/2 ≤50 51~100 101~150 151~200 201~300 301~400 401~500 501~700 701~1000 1001~1500 1501~2000 >2000 濕型 S1 0.5 0.5 1.0 1.0 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 2.5 3.0 3.0 S2 1.0 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 3.0 3.0 4.0 4.0 4.5 4.5 S3 1.5 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0 4.0 4.0 5.0 5.0 6.0 6.0 干型 S1 1.0 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 2.5 3.0 3.0 4.0 5.0 S2 1.5 2.0 2.0 3.0 3.0 4.0 4.0 5.0 5.0 6.0 8.0 10.0 S3 20. 3.0 3.0 4.0 4.0 6.0 6.0 8.0 8.0 9.0 10.0 12.0 參照表3-10，設計下箱砂芯芯頭高度為120mm，斜度為5°。 表3-11 垂直芯頭的高度h和h1 (單位mm) L 當D或者（A+B）/2為下列數(shù)值時的高度h ≤30 30~ 60 61~ 100 101~ 150 151~ 300 301~ 500 501~ 700 701~1000 1001~2000 >2000 ≤30 15 15~ 20 — — — — — — — — 31~ 50 20~ 25 >20~ 25 20~25 — — — — — — — 51~ 100 >25~ 30 >25~ 30 >25~ 30 20~ 25 20~ 25 30~ 40 40~ 60 — — — 101~ 150 >30~ 35 >30~ 35 >30~ 35 >25~ 30 25~ 30 >40~ 60 40~ 60 50~ 70 50~ 70 — 151~ 300 >35~ 45 >35~ 45 >35~ 45 30~ 40 30~ 40 >40~ 60 50~ 70 50~ 70 60~ 80 60~ 80 301~ 500 — 40~ 60 40~ 60 35~ 55 35~ 55 >40~ 60 50~ 70 50~ 70 80~ 100 >80~100 501~ 700 — >60~ 80 >60~ 80 45~ 65 45~ 65 50~ 70 60~ 80 60~ 80 80~ 100 >80~100 701~ 1000 — — — 70~ 90 70~ 90 60~ 80 60~ 80 80~ 100 80~ 100 >100~150 1001~ 2000 — — — — 100~ 120 100~ 120 >80~ 100 80~ 100 80~ 120 >100~150 >2000 — — — — — — — 80~ 120 80~ 120 >100~150 由h查h1 上芯頭高度h 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 80 90 100 120 150 下芯頭高度h1 15 15 15 20 20 25 25 30 30 35 35 40 45 50 55 65 80 根據表3.12 壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽尺寸選擇下芯頭座集砂槽尺寸為e=4，f=5 表3.12 壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽尺寸 (單位mm) 芯頭直徑D 水平芯頭 垂直芯頭 a b c r e f r1 30~50 5 0.5 15 1.5 1.5 3 1.5 51~100 5 1.0 15 2 2 3 2 101~200 8 1.5 20 3 3 4 3 201~400 10 1.5 25 5 4 5 5 >400 12 2 40 5 5 6 6 回轉盤的芯盒圖如圖3-4所示，回轉盤砂芯三維圖如圖3-5所示，芯盒三維圖如圖3-6所示。 圖3-4 回轉盤芯盒圖 3-5 回轉盤砂芯三維圖 3-6 芯盒三維圖 3.6 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。由前文可知回轉盤單件重量為245Kg，依據表3.6.1按重量確定吃砂量表，可確定吃沙量最小尺寸為a=100mm，b=100mm，c=60mm，d=70mm，f=60mm。實際選取數(shù)值略比該值大，可充分考慮現(xiàn)有模板及砂箱標準尺寸。 表3.12 按鑄件重量確定的吃沙量 （單位mm） a b c d e f <5 40 40 30 30 30 30 5~10 50 50 40 40 40 30 11~20 21~50 60 70 60 70 40 50 50 50 50 60 30 40 51~100 90 90 50 60 70 50 101~250 100 100 60 70 100 60 251~500 120 120 70 80 — 70 501~1000 150 150 90 90 — 120 1001~2000 200 200 100 100 — 150 2001~3000 250 250 125 125 — 200 3001~4000 275 275 150 150 — 225 250 4001~5000 300 300 175 175 — 5001~10000 350 350 200 200 — 250 >10000 400 400 250 250 — 250 4 澆注系統(tǒng)設計 4.1 澆注時間的確定 回轉盤鑄件單件重量為268.5kg。由于該件為一箱一件生產的砂型鑄造生產形式，依據表3.2.1鑄鐵件工藝出品率參照單件大批量生產，確定澆注過程中的總體金屬液重量，澆冒重量25.2kg，則澆注時所需金屬液總質量為245′1.2=294kg。 澆注時間可按經驗公式（4-1）計算： τ≈AGn (4-1) 式中：τ—澆注時間（s）； G—鑄件或者澆注金屬質量（kg）； A、n—系數(shù)，見表4-1； 表4-1 公式4-1中的系數(shù) 因為回轉盤鑄件的斜度依據增加壁厚方式來形成，故壁厚適當取大值計算。 澆注時間：τ≈1.87X294=32S 4.2 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：根據澆注系統(tǒng)個單元斷面的比例關系，可分為封閉式、半封閉式、開放式、封閉開放式等4種類型；根據內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)設計采用封閉澆注系統(tǒng)、頂注式，查表4-2澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應用，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)的斷面比關系為： A內：A橫：A直=1：1.5：2 （4-2） 表4-2 澆注系統(tǒng)各單元斷面比例及其應用 截面比例 應用 A直 A橫 A內 2 1.5 1 大型灰鑄鐵砂型鑄造 1.4 1.2 1 中、大型灰鑄鐵件砂型鑄造 1.15 1.1 1 中、小型灰鑄鐵件砂型鑄造 1.11 1.06 1 薄壁灰鑄鐵件砂型鑄造 1.5 1.1 1 可鍛鑄鐵 1.1~1.2 1.3~1.5 1 表面干燥型中、小型鑄鐵件 1.2 1.4 1 表面干燥型重型機械鑄鐵件 1.1~1.25 1.1~1.5 1 干型中、小型鑄鐵件 1.2 1.1 1 干型中型鑄鐵件 1 2~4 1.5~4 球墨鑄鐵件 1 2 4 鋁合金、鎂合金鑄件 1.2~3 1.2~2 1 青銅合金鑄件 1 1~2 1~2 鑄鋼件漏包澆注 1.5 0.8~1 1 薄壁球墨鑄鐵小件底注 以下僅以頂注方案進行詳細澆注系統(tǒng)計算，前文分析過，頂注方案的上鑄型高度25mm，縮尺為1%，，依據吃沙量前文查表選取為a=b=150mm，則上砂箱最小高度為25′1.01/2+150=175.25mm，取上砂箱高度250mm（下砂箱取350mm）。 確定靜壓頭高度，依據表4.3.1池形澆口杯尺寸，依據鑄件質量294kg，初步選擇澆口杯高度尺寸，暫定澆口杯高度為150mm。 選擇漏斗形澆口杯，高度為150mm。 定注方案設計采用鑄件大部分在下砂箱的形式，則計算靜壓頭高為:HP=15+15=30cm 則依據截面比的關系公式4-2。 內澆道采用截面比設計法，則內澆道計算公式為： hp=k221+k12+k22Hp （4-3） A內=GLρ?μ?t2g?p （4-4） 其中本次設計澆注系統(tǒng)為澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道4個部分的四單元澆注系統(tǒng)，則有： hp=221+21.52+22x30=17.70492cm A內=2450007.85X0.5X32X2X981X17.70492=12.6cm2 本次設計為一箱一件，通過前文計算總內澆道斷面面積為A內=12.6 cm2,選擇24 cm2，設計三個內澆道，依據表4.2.2內澆道尺寸，選取每個內澆口面積為5cm2，則設計的內澆道斷面面積為15 cm2，每個內澆道對應的尺寸為：a=23mm，b=17mm，c=25mm 表4.2.2內澆道尺寸（單位：mm） 序號 內澆道斷面積A內/cm2 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ a b c a b c a b c a b c d a 1 0.3 11 9 3 6 4 6 4 3 9 9 5 3 6.5 8.5 2 0.4 11 9 4 7 5 7 5 3 10 9 6 4 7 9.5 3 0.5 11 9 5 8 6 7 6 4 10 10 7 4 8 10.5 4 0.6 11 9 6 8.6 6.5 8 6.5 4.5 11 11 7 5 9 12 5 0.8 14 12 6 10 8 9 8 5 12 12 8 6 10 13.5 6 1.0 15 13 7 11 9 10 9 5 14 14 9 7 11.5 15 7 1.2 18 14 7.5 12 10 11 10 6 15 16 10 7 12.5 16.5 8 1.5 20 18 8 14 11 12 11 7 17 18 11 8 14 18.5 9 1.8 21 19 9 16 12 13 12 8 18 20 12 9 15 20.5 10 2.2 23 21 10 17 13 15 13 19 20 22 14 9 17 23 11 2.6 25 23 11 17.5 13.5 17 13 9 24 24 15 10 18.5 24.5 12 3.0 28 24 12 18 14 19 14 10 26 27 16 11 20 26 13 3.4 32 25 12 19 15 20 15 10 28 28 17 12 21 28 14 4.0 38 30 12 21 15 22 16 10 30 30 18 13 22 30.5 15 4.5 40 36 12 22 16 24 17 11 32 30 20 14 24 32.5 16 5.0 42 38 12.5 23 17 25 18 11 34 35 20 15 25.5 34 17 5.4 44 40 13 24 18 25.5 19 12 35 35 21 15 26 35 18 6.0 45 41 14 25 21 26 20 12 37 36 22 16 27.5 37 19 9.0 56 50 17 30 23 34 24 16 45 42 28 19 34 45.5 20 12.0 58 52 22 37 28 36 28 20 50 48 32 22 39 50 計算出橫澆道總斷面面積為A橫=1.5X15=22.5cm2，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11.25cm2，查表4.2.3澆注系統(tǒng)截面面尺寸，依據橫澆道面積11.0 cm2，近似設計面積為11.25cm2的橫澆道尺寸為：A=36mm，B=24mm，C=27mm。 表4.2.3澆注系統(tǒng)截面面尺寸 橫澆道 直澆道 Ⅰ Ⅱ 序號 斷面積A橫/cm2 A /mm B /mm C /mm A /mm B /mm C /mm 序號 斷面積A橫/cm2 D/mm 1 1.0 11 9 10 18 10 6 1 1.8 Φ15 2 2.0 15 10 16 20 13 8 2 3.1 Φ20 3 2.4 16 11 18 22 14 10 3 4.9 Φ25 4 3.0 17 13 20 24 15 11 4 7.1 Φ30 5 3.6 19 14 22 28 17 12 5 9.6 Φ35 6 4.0 20 15 23 30 18 13 6 12.6 Φ40 7 5.0 24 16 25 35 20 15 7 15.9 Φ45 8 6.0 27 17 28 36 22 16 8 19.6 Φ50 9 7.0 28 18 30 38 24 17 9 23.7 Φ55 10 8.0 30 20 32 40 26 18 10 28.2 Φ60 11 9.0 32 22 34 42 28 19 11 33.2 Φ65 12 11.0 36 24 37 45 30 21 12 38 Φ70 13 13.0 38 27 40 52 32 24 13 44 Φ75 14 13.8 38 28 42 55 33 25 14 50.3 Φ80 15 17 44 30 46 60 36 28 15 56.7 Φ85 16 19.5 46 32 50 65 39 30 16 63.7 Φ90 17 24 52 36 54 72 43 33 17 71 Φ95 18 28 56 40 58 78 46 36 18 78.5 Φ100 19 34 60 44 66 86 51 40 19 86.5 Φ105 20 38.5 65 45 70 90 54 43 20 95.2 Φ110 21 48 65 55 80 102 60 48 21 104 Φ115 計算出直澆道總斷面面積為A直=2X15 =30cm2,故查表4.2.3澆注系統(tǒng)截面面尺寸，按直澆道截面面積取33.2cm2，近似設計端面面積為30cm2的直澆道直徑為Φ62mm。 4.3 工藝出品率 鑄鐵件工藝出品率如圖5.1鑄鐵件工藝出品率（%） 表5.1鑄鐵件工藝出品率（%） 鑄件重量/Kg 大量流水生產 成批量生產 單件小批生產 <100 75~80 70~80 65~75 100~1000 80~85 80~85 75~80 >1000 — 85~90 80~90 工藝出品率=鑄件重量鑄件重量+澆冒口重量×100% （4-5） 由公式4-5可以算得，工藝出品率為91%。 5 冒口與冷鐵設計 5.1 冒口與冷鐵設計 如圖5-1冒口種類圖所示，鑄鐵件應為實用冒口。 圖5-1冒口種類圖 鑄鐵件可采用四種實用冒口。 壓力冒口：要求鑄型強度高，模數(shù)小于2.5，嚴格控制澆注溫度范圍； 澆注系統(tǒng)當冒口：鑄型強度低，模數(shù)小于0.48，薄壁的鑄鐵件，冒口頸很小，可用澆注系統(tǒng)兼起直接實用冒口的作用。 控制壓力冒口：鑄型強度低，Mc=0.48~2.5cm的球墨鑄鐵件。 無冒口補縮法：要求鐵液冶金質量好、球鐵件平均模數(shù)在2.5以上、使用強度高、剛性大的鑄型、要求低溫快速澆注、采用小的扁薄內澆道，分散引入金屬、設明出氣孔。 鑄件模數(shù)公式 Mr=Vr/Sr （5-1） 通過計算 Mr=24671352/2042791=12.08 本次回轉盤不設計冒口。 5.2 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，因為一箱一件生產該回轉盤，可確定鑄造工藝排布圖，回轉盤的鑄造工藝圖如圖5-1回轉盤鑄造工藝圖所示。 圖5-1 回轉盤鑄造工藝圖 6 剩余壓頭校核 直澆道中心到鑄件最遠端距離大約為130mm，查表6-1 計算最小剩余壓頭高度用的壓力角，取壓力角α=10°，則有 ?M=Ltanα (6-1） 式中：?M—最小剩余壓頭高度（mm）； L—金屬液的流程，即鑄件最高、最遠點至直澆道中心的水平距離（mm）； α—壓力角（°）。 由公式6-1可得：?M=130tan10=22.923mm 通過鑄造工藝圖可知，設計剩余壓頭為112.5mm，大于最小剩余壓頭22.923mm，故設計合理。 表6-1 計算最小剩余壓頭高度用的壓力角 L/mm 鑄件壁厚α/mm 使用范圍 3～5 5～8 8～15 15～20 20～25 25～35 35～45 壓力角α/° 4000 根據具體情況確定 6～7 5～6 5～6 5～6 4～5 4～5 用兩個或更多的直澆道澆注金屬液 3500 6～7 5～6 5～6 5～6 4～5 4～5 3000 6～7 6～7 5～6 5～6 4～5 4～5 2800 6～7 6～7 6～7 6～7 5～6 4～5 2600 7～8 6～7 6～7 6～7 5～6 4～5 2400 7～8 6～7 6～7 6～7 5～6 5～6 2200 8～9 7～8 6～7 6～7 5～6 5～6 2000 8～9 7～8 6～7 6～7 5～6 5～6 用一個直澆道澆注金屬 1800 8～9 7～8 7～8 7～8 6～7 6～7 1600 8～9 7～8 7～8 7～8 6～7 6～7 1400 8～9 8～9 7～8 7～8 6～7 6～7 1200 10～11 9～10 8～9 7～8 7～8 6～7 6～7 1000 11～12 9～10 9～10 7～8 7～8 6～7 6～7 800 12～13 9～10 9～10 8～9 7～8 7～8 6～7 600 13～14 10～11 9～10 9～10 8～9 7～8 6～7 7 鑄造工藝裝備設計 本次設計選擇砂箱內框尺寸上砂箱內框尺寸為：1500mm′800mm′300mm，下砂箱內框尺寸為：1500mm′800mm′400mm。 鑄造藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過程中使用的模具和裝置的總稱。模板是由模底板、模樣（包括鑄件的本體模樣、芯頭模樣和澆冒口模樣）和定位銷等組合而成。 7.1 上板設計 上模板上設計回轉盤零件的主體部分，依據前文，將回轉盤零件的上模樣，安裝固定在上模板上；澆注系統(tǒng)、補縮冒口，依據鑄造工藝分析及排布，設計在上模板上。 砂箱內框尺寸為1500mm′800mm，模板厚度定為25mm，加強筋寬度為18-20， 表7-1 模板壁厚、加強筋厚度及連接圓角半徑（單位：mm） 模底板平均輪廓尺寸 （A0+B0）/2 鑄 鋁 鑄 鐵 鑄 鋼 δ δ1 δ2 r δ δ1 δ2 r δ δ1 δ2 r ≤500 10~12 12~14 8 3 10~12 12~14 10 3 8~10 10 8 3 501~750 12~14 14~16 10 3 12~14 14~16 12 3 10~12 12 10 3 751~1000 14~16 16~18 12 4 14~16 16~18 14 4 12~14 14 12 4 1001~1500 16~20 18~22 14 5 16~18 18~20 16 4 14~16 16 14 4 1501~2000 — — — — 18~22 20~24 20 5 18 20 16 5 2001~2500 — — — — 22~25 24~28 22 5 22 24 20 5