1、 湖 南 科 技 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程設(shè)計(jì)名稱： 長(zhǎng)方支座鑄造工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)及班級(jí)： 材料成型及控制工程1班 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2016年7月5日鑄造工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、 任務(wù)與要求1完成產(chǎn)品零件圖一張。(2D，3D圖)2鑄件鑄造工藝圖一張。(2D，3D圖)3完成芯盒裝配圖一張。(2D，3D圖)4完成鑄型裝配圖一張。(2D，3D圖)5. 上述四張圖紙均用A3紙打印，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份(1530頁(yè))，并將任務(wù)書及任務(wù)圖放置首頁(yè)。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及時(shí)間分配（2周）1. 繪制產(chǎn)品零件圖。(1天)2. 鑄造工藝方案設(shè)計(jì)：確定澆注位置及分型面，確定加工

2、余量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率，確定 型芯、芯頭間隙尺寸。(2天)。1. 繪制鑄造工藝圖。(1天)3. 繪制芯盒裝配圖。(1天)4. 繪制鑄型裝配圖、即合箱圖。(包括流道計(jì)算共1天)5. 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書。(4天)三、主要參考資料1. 張亮峰主編，材料成形技術(shù)基礎(chǔ)M，高等教育出版社，2011.2. 丁根寶主編， 鑄造工藝學(xué) 上冊(cè) M ，機(jī)械工業(yè)出版社，1985.3. 鑄造手冊(cè)編委會(huì)，鑄造手冊(cè)：第五卷M ，機(jī)械工業(yè)出版社，1996.4. 沈其文主編, 材料成形工藝基礎(chǔ)(第三版)M，華中科技大學(xué)出版社，2003. 設(shè)計(jì)摘要課程設(shè)計(jì)是高等院校學(xué)生在學(xué)完了大學(xué)所有科目，進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的一

3、項(xiàng)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)分析處理生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固大學(xué)期間所學(xué)的有關(guān)理論知識(shí)，掌握設(shè)計(jì)方法，提高獨(dú)立工作的能力，為將來(lái)從事專業(yè)技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。另外，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)期間最后一項(xiàng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)使學(xué)生在下述各方面得到鍛煉：熟練的運(yùn)用機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)和其他有關(guān)課程中的基本理論，以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確的分析和解決某一個(gè)零件在加工中基準(zhǔn)的選擇、工藝路線的擬訂以及工件的定位、夾緊，工藝尺寸確定等問(wèn)題，從而保證零件制造的質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。目錄第一章：零件簡(jiǎn)介1.1零件介紹.21.2灰鑄鐵.2第

4、二章 ：鑄造工藝方案的確定.22.1支座的生產(chǎn)條件、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求.32.2支座結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性.42.3造型造芯方.52.4澆注位置的確定.52. 5分型面的確定.8第三章：鑄造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì).93. 1 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)確定.93.1.1鑄件尺寸公差.93.1.2機(jī)械加工余量.93.1.3鑄造收縮率.103.1.4起模斜度.103.1.5最小鑄出孔和槽.113.1.6鑄件在砂型內(nèi)的冷卻時(shí)間.123.1.7鑄件重量公差.123.1.8工藝補(bǔ)正量.123.1.9分型負(fù)數(shù).123.1.10反變形量 . .12 3.1.11非加工壁厚負(fù)余量.123. 2砂芯設(shè)計(jì).123.2.1芯頭的設(shè)計(jì).133.

5、2.2砂芯的定位結(jié)構(gòu).133.2.3壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽芯頭結(jié)構(gòu) .133.2.4芯骨設(shè)計(jì).143.2.5砂芯的排氣.143.2.6砂芯負(fù)數(shù).14第四章： 澆注系統(tǒng)及冒口、冷鐵、出氣孔等設(shè)計(jì)4.1澆注系統(tǒng).154.1.1選擇澆注系統(tǒng)類型.154.1.2計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度.154.1.3計(jì)算阻流截面積.154.1.4確定澆口比.154.1.5計(jì)算內(nèi)澆道截面積.154.1.6計(jì)算橫澆道截面積.164.1.7計(jì)算直澆道截面積.164.1.8澆口窩的設(shè)計(jì).174.1.9澆口杯的設(shè)計(jì).174.2冒口的設(shè)計(jì).184.3冷鐵的設(shè)計(jì).18.4.4出氣孔的設(shè)計(jì).18第五章 砂型鑄造設(shè)備選用.195.

6、1 造型工部設(shè)備選用.195.2 制芯工部設(shè)備選用.195.3 清理工部設(shè)備選用.19第六章 設(shè)計(jì)心得.19參考文獻(xiàn).19 第一章：零件簡(jiǎn)介 1.1零件 支座是指用以支承容器或設(shè)備的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。還要承受操作時(shí)的振動(dòng)與地震載荷。如室外的塔器還要承受風(fēng)載荷。支座的結(jié)構(gòu)型式主要由容器自身的型式和支座的形狀來(lái)決定，通常分為立式支座、臥式支座和球形容器支座三類。立式支座又分為懸掛式支座、支承式支座、支承式支腳，支承式支腿、裙式支座等；臥式支座分鞍式支座、圈座和支腿式支座等；球形容器支座分支柱式、裙式、半埋式和V形支承等。 12灰鑄鐵灰鑄鐵的組織和性能 組織：可看成是碳鋼的基體加

7、片狀石墨。按基體組織的不同灰鑄鐵分為三類：鐵素體基體灰鑄鐵；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵；珠光體基體灰鑄鐵。 力學(xué)性能：灰鑄鐵的力學(xué)性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關(guān)?；诣T鐵中的片狀石墨對(duì)基體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，也是常用鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵。同時(shí)，基體組織對(duì)灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強(qiáng)度和硬度最低，故應(yīng)用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細(xì)小，有較高的強(qiáng)度和硬度，主要用來(lái)制造較重要鑄件；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業(yè)上較多使用的是珠

8、光體基體的灰鑄鐵。 其他性能：良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。 第二章 鑄造工藝方案的確定21支座的生產(chǎn)條件、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求產(chǎn)品生產(chǎn)性質(zhì)大批量生產(chǎn)零件材質(zhì)HT300零件的外型示意圖如下圖所示，支座的零件圖如圖2.2所示，支座的外形輪廓尺寸為260mm*160mm*170mm，主要壁厚20mm，。鑄件除滿足幾何尺寸精度及材質(zhì)方面的要求外，無(wú)其他特殊技術(shù)要求。圖2.1 支座外型示意圖圖2.2 支座零件圖 22長(zhǎng)方支座結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性是指零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，易于保證鑄件品質(zhì)，簡(jiǎn)化鑄件工藝過(guò)程和降低成本。審查、分析應(yīng)考

9、慮如下幾個(gè)方面：鑄件應(yīng)有合適的壁厚，為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應(yīng)太薄。鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮阻礙，注意薄壁過(guò)渡和圓角 鑄件薄厚壁的相接拐彎等厚度的壁與壁的各種交接，都應(yīng)采取逐漸過(guò)渡和轉(zhuǎn)變的形式，并應(yīng)使用較大的圓角相連接，避免因應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋缺陷。鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁 鑄件的內(nèi)壁和肋等，散熱條件較差，應(yīng)薄于外壁，以使內(nèi)、外壁能均勻地冷卻，減輕內(nèi)應(yīng)力和防止裂紋。壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)。 利于補(bǔ)縮和實(shí)現(xiàn)順序凝固。防止鑄件翹曲變形。避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。 對(duì)于支座的鑄造工藝性審查、分析如下：支座質(zhì)量的估算經(jīng)計(jì)算零件的V=0.25*3.14*（0.26*0.26

10、*0.1+0.16*0.16*0.14-0.1*0.1*0.24）約為0.006236M3.灰鑄鐵的密度為7.25一箱一件質(zhì)量為m=V*7250=20.58kg查鑄造技術(shù)與應(yīng)用案例PAGE172表5.3-2得該鑄件為一中型鑄件。支座大批量生產(chǎn)的工藝出品率約為85%，可估計(jì)鑄型中鐵水總重量GG=20.58/85%35.621kg.支座鑄件的輪廓尺寸為170mm*160mm*260mm。砂型鑄造條件下該輪廓尺寸允許的最小壁厚查鑄工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)PAGE30表2.1-1得：最小允許壁厚為45 mm。而設(shè)計(jì)支座的最小壁厚為20mm。符合要求。支座設(shè)計(jì)壁厚較為均勻，壁厚為20mm，但該處距離較短，筆者在此

11、用明頂冒口來(lái)補(bǔ)縮。2. 3造型，造芯方法的選擇 支座的輪廓尺寸為260mm*160mm*170，鑄件尺寸較小，屬于中型零件且要大批量生產(chǎn)。采用濕型粘土砂造型靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，材料成本低，節(jié)省烘干設(shè)備、燃料、電力等，還可延長(zhǎng)砂箱使用壽命。因此，采用濕型粘土砂機(jī)器造型，模樣采用木模是合理的。 在造芯用料及方法選擇中，如用粘土砂制作砂芯原料成本較低，但是烘干后容易產(chǎn)生裂紋，容易變形。在大批量生產(chǎn)的條件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，以增加其強(qiáng)度及保證鑄件質(zhì)量。選擇使用射芯工藝生產(chǎn)砂芯。采用熱芯盒制芯工藝熱芯盒法制芯，是用

12、液態(tài)固性樹脂粘結(jié)劑和催化劑制成的一種芯砂，填入加熱到一定的芯盒內(nèi)，貼近芯盒表面的砂芯受熱，其粘結(jié)劑在很短的時(shí)間內(nèi)硬化。而且只要砂芯表層有數(shù)毫米的硬殼即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余熱可自行硬化。2. 4澆注位置的確定 鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)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(jì)及鑄件缺陷控制中重要的環(huán)節(jié)，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(guò)程的難易程度。初步對(duì)支座對(duì)澆注位置的確定有：方案一如圖2.3、方案二圖2.4圖2.3 澆注位置確定方案一示意圖圖2.4 澆注位置確定方案二示意圖確定澆注位置應(yīng)注意以下原則：1.鑄件的重要部分應(yīng)盡量置于下部2.重要加工面應(yīng)朝下或

13、直立狀態(tài)3.使鑄件的答平面朝下，避免夾砂結(jié)疤內(nèi)缺陷4.應(yīng)保證鑄件能充滿5.應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮6.避免用吊砂，吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯，合箱及檢驗(yàn)對(duì)于方案一如圖2.3進(jìn)行綜合分析如下： 鑄件的內(nèi)表面（如圖2.3所示）為重要加工面，而該鑄件較高沖擊力較大，充型不平穩(wěn)，容易發(fā)生飛濺，氧化和卷入氣體的現(xiàn)象，使鑄件產(chǎn)生砂眼，冷豆，氣孔和夾渣等缺陷。對(duì)于方案二如圖2.4進(jìn)行綜合分析如下：方案二采用底注式澆注系統(tǒng)是內(nèi)澆道開設(shè)在型腔底部的澆注系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是金屬液充型平穩(wěn)，避免了金屬液沖擊型芯，飛濺和氧化及由此引起的鑄件缺陷；型內(nèi)氣體易于逐漸排除，整個(gè)澆注系統(tǒng)充滿較快。利于橫澆道撇渣。鑄件的重要加工面?zhèn)让嫖挥?/p>

14、側(cè)立面，比較光潔，產(chǎn)生氣孔、非金屬夾雜物等缺陷的可能性小。綜合比較，方案二更加科學(xué)可行。2. 5分型面的確定 分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。分型面的優(yōu)劣在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn)率。初步對(duì)支座進(jìn)行分型有：方案一，二，如下圖所示圖2.5 分型面確定方案而選擇分型面時(shí)應(yīng)注意一下原則：應(yīng)使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi)應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目分型面應(yīng)盡量選用平面便于下芯、合箱和檢測(cè)不使砂箱過(guò)高受力件的分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量對(duì)方案三如圖2.5進(jìn)行綜合分析如下：1.鑄件位于同一半型內(nèi)，這樣不會(huì)因?yàn)楹舷鋵?duì)準(zhǔn)誤差使鑄件產(chǎn)生偏錯(cuò)。也不會(huì)因?yàn)楹舷洳粐?yán)在垂直

15、面上增加鑄件尺寸。砂芯全部位于下半型內(nèi)。上箱易于于取出模樣。此方案較之方案一與方案二更加科學(xué)可行。第三章 鑄造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)3. 1 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)確定 鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與模樣及芯盒尺寸有關(guān)，及與鑄件的精度有密切關(guān)系，同時(shí)也與造型、制芯、下芯及合箱的工藝過(guò)程有關(guān)。這些工藝數(shù)據(jù)主要是指加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、最小鑄出孔、型芯頭尺寸、鑄造圓角等。工藝參數(shù)選取的準(zhǔn)確、合適，才能保證鑄件尺寸精確，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生產(chǎn)率，降低成本。3.1.1鑄件尺寸公差 鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個(gè)允許的極限尺寸

16、之差。在兩個(gè)允許極限尺寸之內(nèi)，鑄件可滿足機(jī)械加工，裝配，和使用要求。支座為砂型鑄造機(jī)器造型大批量生產(chǎn)，由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表3-5得：支座的尺寸公差為CT812級(jí)，取CT9級(jí)。支座的輪廓尺寸為260mm*160mm*170，由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表3-4得：支座尺寸公差數(shù)值為2.8mm。3.1.2機(jī)械加工余量 機(jī)械加工余量是鑄件為了保證其加工面尺寸和零件精度，應(yīng)有加工余量，即在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加的，而后在機(jī)械加工時(shí)又被切去的金屬層厚度。支座為砂型鑄造機(jī)器造型大批量生產(chǎn)，由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表3-8得： 支座的加工余量為EG級(jí)，取F級(jí)。支座的輪廓尺寸為260mm*

17、160mm*170，由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表3-7得： 支座加工余量數(shù)值為2.5mm.但在分型面及澆注系統(tǒng)設(shè)置中，不得已將重要加工面底面朝上放置，這樣使其容易產(chǎn)生氣孔、非金屬夾雜物等缺陷，所以將采取適當(dāng)加大加工余量的方法使其在加工后不出現(xiàn)缺陷。將側(cè)面的加工余量調(diào)整為4mm，將頂面和底面的加工余量調(diào)整為5mm。如下圖所示鑄件及其加工余量圖3.1.3鑄造收縮率 鑄造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長(zhǎng)度差除以模樣長(zhǎng)度的百分比表示：=（L1-L2）/L1*100鑄造收縮率L1模樣長(zhǎng)度L2鑄件長(zhǎng)度支座受阻收縮率由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表3-1得：取受阻收縮率為0.9。3.1.4起模斜

18、度 為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免損壞砂型或砂芯。這個(gè)斜度，稱為起模斜度。起模斜度應(yīng)在鑄件上沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的，垂直于分型面的表面上應(yīng)用。初步設(shè)計(jì)的起模斜度如下：外型模的高100的起模斜度由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表3-13得：粘土砂造型外表面起模斜度為=0°30,a=1.4mm。外型模的高140mm的起模斜度由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表3-13得：粘土砂造型外表面起模斜度為=0°25,a=1.8mm。木模圖如下圖所示木模圖3.1.5最小鑄出孔和槽 零件上的孔、槽、臺(tái)階等，究竟是鑄出來(lái)好還是靠機(jī)械加工出來(lái)好，這應(yīng)該從品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)角度等方面考慮。一般

19、來(lái)說(shuō)，較大的孔、槽等應(yīng)該鑄出來(lái)，以便節(jié)約金屬和加工工時(shí)，同時(shí)還可以避免鑄件局部過(guò)厚所造成熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、槽或則鑄件壁很厚則不易鑄出孔，直接依靠加工反而方便。根據(jù)支座的輪廓尺寸260mm*260mm*240由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表3-11得：最小鑄出孔約為15-30mm支座的孔60X140如圖3.2所示）考慮加工余量后為55x135mm，厚度為20mm。該孔比較大，高徑比也不大，則應(yīng)該鑄出。3.1.6鑄件在砂型內(nèi)的冷卻時(shí)間 鑄件在砂型內(nèi)的冷卻時(shí)間短，容易產(chǎn)生變形，裂紋等缺陷。為使鑄件在出型時(shí)有足夠的強(qiáng)度和韌性，鑄件在砂型內(nèi)應(yīng)有足夠的冷卻時(shí)間。支座的冷卻時(shí)間由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄

20、件缺陷控制查表1-25得：冷卻時(shí)間為3060min。3.1.7鑄件重量公差 鑄件重量公差是以占鑄件公稱重量的百分比表示的鑄件重量變動(dòng)的允許范圍。尺寸公差為CT9級(jí)。查表4-3鑄造技術(shù)與應(yīng)用案由例得：支座的重量公差為MT9級(jí)。得重量公差為8kg。3.1.8工藝補(bǔ)正量 在單件小批量生產(chǎn)中，由于選用的縮尺與鑄件的實(shí)際收縮率不符，或由于鑄件產(chǎn)生了變形等原因，使得加工后的鑄件某些部分的壁厚小于圖樣要求尺寸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因強(qiáng)度太弱而報(bào)廢。因此工藝需要在鑄件相應(yīng)的非加工壁厚上增加層厚度稱為工藝補(bǔ)正量。但支座在大批量生產(chǎn)前的小批量試產(chǎn)過(guò)程中將進(jìn)行調(diào)整，所以設(shè)計(jì)中不考慮工藝補(bǔ)正量。3.1.9分型負(fù)數(shù) 干砂型、表面烘

21、干型以及尺寸較大的濕砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接觸面很不嚴(yán)。為了防止?jié)沧r(shí)炮火，合箱前需要在分型面之間墊以石棉繩、泥條等，這樣在分型面處明顯增加了鑄件的尺寸。為了保證鑄件尺寸精確，在擬定工藝時(shí)為抵掉鑄件增加的尺寸而在模樣上減去相應(yīng)的尺寸稱為分型負(fù)數(shù)。而支座是濕型且是小型鑄件故不予考慮分型負(fù)數(shù)。3.1.10反變形量 鑄造較大的平板類、床身類等鑄件時(shí)，由于冷卻速度的不均勻性，鑄件冷卻后常出現(xiàn)變形。為了解決撓曲變形問(wèn)題，在制造模樣時(shí)，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向做出反變形模樣，使其于變形量抵消，這樣在模樣上做出的預(yù)變形量稱為反變形量。而支座沒(méi)有較大平板故基本不會(huì)產(chǎn)生撓曲變

22、形，所以不用設(shè)置反變形量。3.1.11非加工壁厚負(fù)余量 在手工粘土砂造型、制芯過(guò)程中，為了取出木模，要進(jìn)行敲模，木模受潮時(shí)將發(fā)生膨脹，這些情況均會(huì)使型腔尺寸擴(kuò)大，從而造成非加工壁厚的增加，使鑄件尺寸和重量超過(guò)公差要求。為了保證鑄件尺寸的準(zhǔn)確性，凡形成非加工壁厚的木模或芯盒內(nèi)的肋板厚度尺寸應(yīng)該減少，即小于圖樣尺寸。為減少的厚度尺寸稱為非加工壁厚的負(fù)余量。支座砂芯屬于機(jī)器造芯，造型屬于機(jī)器造型。故不用設(shè)置非加工壁厚負(fù)余量。3. 2砂芯設(shè)計(jì) 砂芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外型不能出砂的部分。砂型局部要求特殊性能的部分有時(shí)也用砂芯。3.2.1芯頭的設(shè)計(jì) 砂芯主要靠芯頭固定在砂型上。對(duì)于垂直芯頭為

23、了保證其軸線垂直、牢固地固定在砂型上，必須有足夠的芯頭尺寸。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)量取計(jì)算砂芯高度： L=218.5mm 砂芯直徑： （A+B）/2=(200+240)/2=220mm 芯頭長(zhǎng)度初步選取由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查PAGE表4-1得：h=2025mm 取h=20mm芯頭間隙初步選取由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表4-5得：s=0.8mm3.2.2砂芯的定位結(jié)構(gòu) 砂芯要求定位準(zhǔn)確，不允許沿芯頭軸向移動(dòng)或繞芯頭軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于形狀不對(duì)稱的砂芯，為了定位準(zhǔn)確，需要做出定位芯頭。定位芯頭結(jié)構(gòu)如圖3.4經(jīng)查表4-5得取S=0.8,h1=20,h=35,上芯頭的斜度取0.2,下芯頭斜度取0.1。圖3

24、.4 定位芯頭結(jié)構(gòu)圖 3.2.3壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽芯頭結(jié)構(gòu) 在濕型大批量生產(chǎn)中，為了加速下芯、合芯及保證鑄件質(zhì)量，在芯頭的模樣上常常做出壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽。壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽尺寸由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制PAGE64查表4-6得：e=4mm f=5mm r=5mm3.2.4芯骨設(shè)計(jì) 為了保證砂芯在制芯、搬運(yùn)、配芯和澆注過(guò)程中不開裂、不變形、不被金屬液沖擊折斷，生產(chǎn)中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其剛度和強(qiáng)度。因?yàn)樯靶境叽巛^小，而且采用樹脂砂，故砂芯強(qiáng)度較好，砂芯內(nèi)不用放置芯骨。3.2.5砂芯的排氣 砂芯在澆注過(guò)程中，其粘結(jié)劑及砂芯中的有機(jī)物要燃燒（氧化反應(yīng)）放出氣體，砂芯中的殘余水分受熱

25、蒸發(fā)放出氣體，如果這些氣體排不出型外，則要引起鑄件產(chǎn)生氣孔。而支座的砂芯采用熱芯盒造芯，故不用有意設(shè)置排氣道、排氣孔等排氣。3.2.6砂芯負(fù)數(shù) 大型粘土砂芯在春砂過(guò)程中砂芯向四周漲開，刷涂料以及在烘干過(guò)程中發(fā)生的變形，使砂芯四周尺寸增大。為了保證鑄件尺寸準(zhǔn)確，將芯盒的長(zhǎng)、寬尺寸減去一定量，這個(gè)被減去的量叫做砂芯負(fù)數(shù)。因?yàn)樯靶矩?fù)數(shù)只用于大型粘土砂芯，本設(shè)計(jì)中的砂芯為小型砂芯不設(shè)計(jì)砂芯負(fù)數(shù)。第四章 澆注系統(tǒng)及冒口、冷鐵、出氣孔等設(shè)計(jì)4.1澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是鑄型中引導(dǎo)液體金屬進(jìn)入型腔的通道，它由澆口杯，直澆道，橫澆道和內(nèi)澆道組成。4.1.1選擇澆注系統(tǒng)類型 澆注系統(tǒng)分為封閉式澆注系統(tǒng)，開放式澆注系

26、統(tǒng)，半封閉式澆注系統(tǒng)和封閉-開放式澆注系統(tǒng)。因?yàn)榉忾]式澆注系統(tǒng)控流截面積在內(nèi)澆道，澆注開始后，金屬液容易充滿澆注系統(tǒng)，呈有壓流動(dòng)狀態(tài)。擋渣能力強(qiáng)，但充型速度快，沖刷力大，易產(chǎn)生噴濺，金屬液易氧化。適用于濕型鑄件小件。半封閉式澆注系統(tǒng)中阻流截面在內(nèi)澆道上，橫澆道截面積最大；澆注中，澆注系統(tǒng)能充滿，但較封閉式澆注系統(tǒng)晚，具有一定的擋渣能力；適用于中型的各類灰鑄鐵件及球鐵件。而支座就是采用濕型的鑄件中件，所以選擇半封閉式澆注系統(tǒng)。4.1.2計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度 根據(jù)前面計(jì)算的鑄件的體積，質(zhì)量小于450kg,所以由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查表5-11得：取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)S1=2.5則T=SG=2

27、.5*50.615s計(jì)算鐵水液面上升速度 v=C/t=250/15=16.6mm/s校核鐵水上升速度，一般允許鐵水的最小上升速度范圍由鑄造實(shí)用技術(shù)手冊(cè)查表1.4-62得：上升速度v在1020mm/s這個(gè)區(qū)間之中所以16.6mm/s的上升速度符合實(shí)際，不必調(diào)整經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。4.1.3計(jì)算阻流截面積 根據(jù)水力學(xué)近似計(jì)算公式：S阻= m/0.31tHp cm²式中 m流經(jīng)阻流的金屬質(zhì)量 kgt充滿行腔總時(shí)間 s 澆注系統(tǒng)阻流截面的流量系數(shù)Hp充填型腔時(shí)的平均計(jì)算壓力頭 cm取 =0.45，t=16.6s,=0.0069 kg/cm³,Hp取45F內(nèi)=18/0.0071*9*0.5*(

28、2*1000*20)0.5 3.5cm²4.1.4確定澆口比 半封閉式澆注系統(tǒng)一般取：S直：S阻：S橫：S內(nèi)=1.6：1：1.8：1.44.1.5計(jì)算內(nèi)澆道截面積 內(nèi)澆道是控制充型速度和方向，分配金屬液，調(diào)節(jié)鑄件各部位的溫度和凝固順序，澆注系統(tǒng)的金屬液通過(guò)內(nèi)澆道對(duì)鑄件有一定補(bǔ)縮作用。由于設(shè)計(jì)內(nèi)澆口有兩個(gè)，因此S內(nèi)2.45cm²查鑄造實(shí)用技術(shù)手冊(cè)PAGE143表2.7-19內(nèi)澆道形狀取梯形斷面形狀如圖4.2圖4.2 內(nèi)澆道截面示意圖 梯形斷面大小由鑄造實(shí)用技術(shù)手冊(cè)查表2.7-10得：a=26mm b=20mm c=15mm4.1.6計(jì)算橫澆道截面積 橫澆道的功用是向內(nèi)澆道分配

29、潔凈的金屬液，儲(chǔ)留最初澆入的含氣和渣污的低溫金屬液并阻留渣滓，使金屬液流平穩(wěn)和減少產(chǎn)生氧化夾雜物。由于設(shè)計(jì)橫澆口有一個(gè)，因此S橫=6.3cm²橫澆道形狀取梯形斷面形狀如圖4.3圖4.3 橫澆道截面示意圖 梯形斷面大小由鑄工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)查表1.4-75得：A=32mm B=26m H=15mm4.1.7計(jì)算直澆道截面積 直澆道的功用是從澆口杯引導(dǎo)金屬液向下，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直接進(jìn)入型腔。并提供足夠的壓力頭，使金屬液在重力作用下能克服各種流動(dòng)阻力充型。由于設(shè)計(jì)直澆口有一個(gè)，因此S直=3.5*1.6=5.6cm²查鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制表5-6澆口杯高度為60mm，、延長(zhǎng)

30、距離取100mm，橫澆道長(zhǎng)120mm，H0取605mm，上砂箱高取180mm。直澆道形狀取圓形截面形狀如圖4.4圖4.4 直澆道截面示意圖 圓形斷面大小由鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制查GAGE124表2.7-7得：D=25mm 4.1.8澆口窩的設(shè)計(jì) 澆口窩對(duì)于來(lái)自直澆道的金屬有緩沖作用，能縮短直橫澆道拐彎處的紊流區(qū)，改善橫澆道內(nèi)的壓力分布，并能浮出金屬液中的氣泡。 澆口窩直徑為直澆道下端直徑兩倍，因此D=2*25=50mm 澆口窩高度為橫澆道高度兩倍，因此h=2*33=66mm 澆口窩底部放置耐火磚防止充型。4.1.9澆口杯的設(shè)計(jì) 澆口杯是用來(lái)承接來(lái)自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注，并可以減輕金屬液對(duì)型腔的沖擊，還可分離渣滓和氣泡，阻止其進(jìn)入型腔。澆口杯選用普通漏斗形澆口