1、PAGE I工學(xué)碩士學(xué)位論文PAGE II鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目蝴蝶閥鑄造工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院年 級(jí)專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師 DATE yy-M-d 21-11-4 DATE yy-M-d 21-11-4鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PAGE 27工學(xué)碩士學(xué)位論文PAGE II目 錄 TOC o h z HYPERLINK l _Toc1853 1 前 言 PAGEREF _Toc1853 1 HYPERLINK l _Toc2750 1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義 PAGEREF _Toc2750 1 HYPERLINK l _Toc1198 1.1.1 本設(shè)計(jì)的目的 PAGEREF _Toc11

2、98 1 HYPERLINK l _Toc22201 1.1.2 本設(shè)計(jì)的意義 PAGEREF _Toc22201 1 HYPERLINK l _Toc31094 1.2 零件特點(diǎn)技術(shù)要求與分析 PAGEREF _Toc31094 2 HYPERLINK l _Toc32085 1.2.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) PAGEREF _Toc32085 2 HYPERLINK l _Toc18790 1.3 鑄件生產(chǎn)分析 PAGEREF _Toc18790 2 HYPERLINK l _Toc19034 2 設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc19034 5 HYPERLINK l _Toc4983 2.1

3、鑄件的最小壁厚 PAGEREF _Toc4983 5 HYPERLINK l _Toc8679 2.2 鑄件的臨界壁厚 PAGEREF _Toc8679 5 HYPERLINK l _Toc4139 2.3 鑄造工藝與零件結(jié)構(gòu)的要求 PAGEREF _Toc4139 6 HYPERLINK l _Toc13265 3 澆注位置與分型面 PAGEREF _Toc13265 7 HYPERLINK l _Toc3070 3.1 澆注位置確定 PAGEREF _Toc3070 7 HYPERLINK l _Toc20174 3.2 分型面的確定 PAGEREF _Toc20174 8 HYPERLI

4、NK l _Toc9798 4 工藝參數(shù) PAGEREF _Toc9798 10 HYPERLINK l _Toc31317 4.1 機(jī)械加工余量 PAGEREF _Toc31317 10 HYPERLINK l _Toc55 4.2 起模斜度 PAGEREF _Toc55 12 HYPERLINK l _Toc29715 4.3 鑄造收縮率 PAGEREF _Toc29715 13 HYPERLINK l _Toc9447 5 砂芯的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc9447 14 HYPERLINK l _Toc22112 5.1 砂芯的形狀 PAGEREF _Toc22112 14 HYPE

5、RLINK l _Toc31362 5.2 芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸 PAGEREF _Toc31362 14 HYPERLINK l _Toc5926 6 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5926 17 HYPERLINK l _Toc19983 6.1 澆注方式 PAGEREF _Toc19983 17 HYPERLINK l _Toc19207 6.2 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc19207 18 HYPERLINK l _Toc22135 6.3 澆注系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc22135 18 HYPERLINK l _Toc12461 7 鑄造工藝裝備 PAGERE

6、F _Toc12461 21 HYPERLINK l _Toc18823 7.1 模樣 PAGEREF _Toc18823 21 HYPERLINK l _Toc9767 7.2 砂箱類型的選擇 PAGEREF _Toc9767 21 HYPERLINK l _Toc11119 7.3 砂箱結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc11119 22 HYPERLINK l _Toc22536 7.4 芯盒 PAGEREF _Toc22536 22 HYPERLINK l _Toc13088 8 結(jié) 論 PAGEREF _Toc13088 23 HYPERLINK l _Toc31909 致 謝 PAGER

7、EF _Toc31909 24 HYPERLINK l _Toc22362 參 考 文 獻(xiàn) PAGEREF _Toc22362 25 前 言 本設(shè)計(jì)的目的、意義鑄造具有十分悠久的發(fā)展歷史，是現(xiàn)代裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)共性技術(shù)之一，在現(xiàn)今制造技術(shù)中占有重要地位。在改革開(kāi)放后的 30 多年，我國(guó)的鑄造技術(shù)有了很大的發(fā)展，突出地表現(xiàn)在三個(gè)方面：造型、制芯機(jī)械化、自動(dòng)化程度明顯提高，取代干型樹(shù)脂砂和油砂的化學(xué)硬化砂的廣泛應(yīng)用；伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，鑄造工藝由憑經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)化。這些對(duì)于提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善鑄件的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量，節(jié)省原材料和能源，起了重大作用。 本設(shè)計(jì)的目的蝶閥也叫蝴蝶閥，顧名

8、思義它的關(guān)鍵性部件好似蝴蝶迎風(fēng)，自由回旋。蝴蝶閥具有輕巧的特點(diǎn)，比其他閥門要節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)閉迅速，切斷和節(jié)流都能用，流體阻力小，操作省力。蝴蝶閥可以做成很大口徑。能夠使用蝶閥的地方，最好不要使閘閥，因?yàn)榈y比閘閥經(jīng)濟(jì)，而且調(diào)節(jié)性好。目前，蝶閥在熱水管路得到廣泛的使用。本設(shè)計(jì)在對(duì)蝴蝶閥設(shè)計(jì)過(guò)程中，便緊隨鑄造工藝的發(fā)展趨勢(shì)，采用濕型樹(shù)脂砂砂造型，摒棄手工制圖等傳統(tǒng)方法，熟練運(yùn)用AutoCAD2020、Croe6.0、等軟件進(jìn)行鑄造工藝的設(shè)計(jì)與改善。 本設(shè)計(jì)的意義本設(shè)計(jì)對(duì)蝴蝶閥采用樹(shù)脂砂濕型鑄造，是因?yàn)殍T件質(zhì)量、尺寸較小并且鑄造材質(zhì)選擇灰鑄鐵200。用Croe6.0創(chuàng)建模型，通過(guò)對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)、

9、形狀和尺寸的詳細(xì)分析設(shè)計(jì)了鑄造生產(chǎn)時(shí)的“澆注位置”、“分型面”，設(shè)計(jì)了砂芯的形狀和數(shù)量等鑄造工藝方案內(nèi)容以及鑄造生產(chǎn)所涉及到的“加工余量”、“拔模斜度”、“鑄造收縮率”等工藝參數(shù)。零件特點(diǎn)技術(shù)要求與分析 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)閥體最大寬度64mm，最大長(zhǎng)度122mm，最大高度100mm，體積為269162.2mm3，質(zhì)量為1.938kg； 零件技術(shù)要求如下：灰鑄鐵符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T1348-2009，必須保證機(jī)械性能；凡有加工符號(hào)的表面留有加工余量；鑄件不得有砂眼、氣孔、裂紋等缺陷；未注鑄造圓角為R10-R15；鑄造公差等級(jí)為ISO8602，CT12級(jí)；去毛刺，銳邊銳角倒鈍。 鑄件生產(chǎn)分析工藝設(shè)計(jì)零件閥體

10、凈重分別為1.94kg，零件尺寸分別為64mm122mm100mm，屬于小型鑄件。本次鑄件工藝設(shè)計(jì)采用樹(shù)脂砂型鑄造。型砂和芯砂均采用樹(shù)脂砂砂制作，另外，由于采用大批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)使用造型機(jī)器造型并采用震實(shí)造型機(jī)進(jìn)行緊實(shí)，手工制芯。樹(shù)脂砂在造型過(guò)程中具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1）使用樹(shù)脂砂造型過(guò)程工藝比較簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化造型；(2）型芯是硬化后取出，變形小，尺寸精度高，表面粗糙度低，提高了鑄件的尺寸精確度，可以減少加工余量；(3) 型、芯砂可以在芯盒中在正常環(huán)境下逐漸硬化成型，可以極大地節(jié)約材料和人工成本，改善工人的作業(yè)環(huán)境；(4) 型、芯砂在正常工作中還具有良好的流動(dòng)性，只需要給與非常小的緊

11、實(shí)力，就可以在造型中進(jìn)行較好地填充型腔、芯腔各個(gè)部位，操作方便、高效，可以有效地減少工人的工作量；(5) 樹(shù)脂砂還具有良好的潰散性，鑄件沖型完后，可以方便落砂、便與清理；(6) 相對(duì)于傳統(tǒng)的濕型砂等，可以改善車間工作環(huán)境，極大減少車間的粉塵，有利于工人的健康，并且可以明顯提高車間的單位面積產(chǎn)；樹(shù)脂砂混制工藝：原材料要求：原砂一般采用硅砂，粒度40/150；SiO2含量90；含泥量0.20.3；含水量0.10.2；微粉量0.51；耗酸值5；灼減度0.5；PH值6.5-7.5?；焐肮に嚕阂话阈律罢?0%，再生砂占90%；樹(shù)脂加入量根據(jù)新砂和再生砂的質(zhì)量來(lái)確定，一般為砂重的0.61.5%，新砂可加到

12、2.0%左右，加入硅烷可以減少樹(shù)脂用量；固化劑加入量一般為樹(shù)脂量的3070%,用連續(xù)式混砂機(jī)先將砂子和固化劑混勻，然后加入樹(shù)脂混勻，混砂時(shí)間一般為12分鐘，混勻后立即出砂使用。加料順序：先將砂子，再加固化劑充分混均勻，再加入樹(shù)脂充分混均勻，再出砂。樹(shù)脂砂需要控制的性能主要是可使用時(shí)間和脫模時(shí)間。脫模時(shí)間的控制：一般為1040分鐘，脫模過(guò)早會(huì)產(chǎn)生粘模甚至壞型、芯或塌箱；脫模過(guò)晚則脫模困難甚至?xí)p壞型、芯或模型。固化速度控制：一般為1040分鐘，固化速度過(guò)慢，適當(dāng)增加固化劑的加入量（一般不宜超過(guò)70%）或更換固化速度更快的固化劑；固化速度過(guò)快，適當(dāng)減少固化劑的加入量（一般不宜低于30%）或更換固化

13、速度更慢的固化劑。車間環(huán)境條件控制：樹(shù)脂自硬砂的硬化速度和硬化后的強(qiáng)度受工作環(huán)境的影響較大，最適宜的環(huán)境條件是2025，相對(duì)濕度為5070%，在冬季，車間溫度也應(yīng)該保持10以上。砂芯制作采用熱芯盒法生產(chǎn)砂芯，以保證制作出的砂芯確保其精度符合標(biāo)準(zhǔn)。熱芯盒法制芯，將液態(tài)固性樹(shù)脂粘結(jié)劑和催化劑制混合在一起而制作成芯砂，將混合制作成的的芯砂加熱于芯盒之中，采用熱芯盒制芯當(dāng)砂芯表層出現(xiàn)硬化成殼時(shí)就可以自芯盒取出，內(nèi)部砂芯可以通過(guò)余熱自行硬化。使用熱芯盒法制芯的一些原材料配比如下表所示：表1.1 樹(shù)脂砂的配比配比（質(zhì)量比）抗拉強(qiáng)度/MPa混砂時(shí)間/min原砂樹(shù)脂固化劑附加物型號(hào)用量類別占樹(shù)重（%）氧化鐵粉

14、水干混濕混100呋喃型2.5氯化銨尿素水溶液50.250.150.302.812設(shè)計(jì)方案合理的金屬零件鑄造結(jié)構(gòu)可以消除許多鑄造缺陷。零件的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖2.1所示。零件整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，壁厚均勻，最大孔徑為55mm。圖2.1鑄件結(jié)構(gòu)圖 鑄件的最小壁厚從保證金屬液充型能力來(lái)看，在設(shè)計(jì)鑄件壁厚時(shí)，要考慮金屬液的流動(dòng)性和鑄件的輪廓尺寸。在一定的鑄造條件下，鑄造合金夜充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄件的最小壁厚。為了避免鑄件產(chǎn)生澆不到和冷隔等缺陷，應(yīng)使鑄件的設(shè)計(jì)壁厚不小于最小壁厚。 鑄件的臨界壁厚確定鑄件壁厚時(shí)，必須考慮鑄造合金的力學(xué)性能對(duì)鑄件壁厚的敏感性。各種鑄件合金都存在一個(gè)臨界壁厚，超過(guò)

15、鑄件臨界壁厚的鑄件中心部分晶粒粗大，常出現(xiàn)縮孔，縮松等缺陷，導(dǎo)致力學(xué)性能下降。當(dāng)鑄件壁厚超過(guò)其臨界壁厚時(shí)，鑄件強(qiáng)度并不是按比例低隨鑄件壁厚的增加而增加，而是顯著降低。砂型鑄造的各種合金鑄件的臨界壁厚可按鑄件最小壁厚3倍來(lái)考慮。鑄件閥體與閥蓋壁厚滿足設(shè)計(jì)要求。 鑄造工藝與零件結(jié)構(gòu)的要求鑄件的結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)有利于保證鑄件的質(zhì)量，而且應(yīng)考慮到模樣制造、造型、制芯和清理等操作的方便，以利簡(jiǎn)化制造工藝過(guò)程，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本。該零件外部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且總體對(duì)稱，因此鑄件的分型面容易選取，起模也方便；而內(nèi)部結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，所以砂芯的制作也不是很困難。 澆注位置與分型面 澆注位置確定澆注位置是指澆

16、注金屬液時(shí)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(diǎn)、尺寸、重量、技術(shù)要求、鑄造合金特性、鑄造方法和鑄造生產(chǎn)車間的條件決定。正確的澆注位置應(yīng)該能保證獲得健全的鑄件，病史造型、制芯和清理方便。選擇澆注位置主要考慮以下幾個(gè)方面：鑄件的重要加工面、主要工作面和受力面應(yīng)盡量放在底部或側(cè)面；有利于鑄件凝固順序和補(bǔ)縮；有利于砂芯的固定、定位及氣體的排出；注意大平面水平澆注；有利于鑄件的充型對(duì)于閥體與閥蓋，整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，澆注位置有以下幾種，如圖3-1所示： （B）圖3-1閥體澆注位置如圖3-1所示A、B為閥體的澆注位置，可以看出A、B均滿足大平面水平放置，精度有保證，砂芯制作簡(jiǎn)單，但是A方案的

17、砂芯固定麻煩，B方案砂芯的放置更方便。綜上所述，采用B方案方澆注位置。 分型面的確定分型面時(shí)砂型組元之間相互接觸的表面。砂型分型面一般在確定澆注位置后確定。砂型分型面確定是否合理，對(duì)于能否簡(jiǎn)化鑄造工藝、提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高鑄件質(zhì)量等有直接關(guān)系。通常分型面與澆注位置應(yīng)盡量一致，以避免合型后翻轉(zhuǎn)。分型面的選擇原則可參考如下：便于起模，故分型面應(yīng)選擇在鑄件最大截面處。（手工造型時(shí)，局部阻礙起模的凸起可做活塊）。應(yīng)盡量減少分型面和活塊數(shù)量（中小件）。應(yīng)盡量使鑄件的重要加工面或大部分加工面和加工基準(zhǔn)面位于同一砂型中。盡量采用平直分型面，以簡(jiǎn)化操作及模型制造。盡量減少型芯和便于下芯，合型及檢驗(yàn)位置

18、。對(duì)于閥蓋，綜合以上原則。分型面選擇分別如圖3-2所示。方案1 方案2圖3-2位置方案方案1是將閥體水平放置（中心孔垂直放置），采用兩箱造型，外模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接將整個(gè)鑄件放置上砂箱造型，砂芯采用垂直放置，同時(shí)方便了鑄件的起模。這種方案，即將鑄件的重要面放置在下砂箱，為保證閥體上部重要工作部位鑄件質(zhì)量需要通過(guò)設(shè)置頂部冒口對(duì)閥體進(jìn)行補(bǔ)縮。方案2是將閥體豎立放置，采用兩箱造型，砂芯水平放置，不好取出。分型面選擇中間對(duì)稱平面，其缺點(diǎn)是砂箱定位要求高，不能有錯(cuò)位。綜合分析，閥體的澆注位置選擇方案1。 工藝參數(shù) 機(jī)械加工余量根據(jù)資料（15）ISO8062鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量規(guī)定，機(jī)械加工余量應(yīng)適用于

19、整個(gè)毛坯鑄件，且該值應(yīng)根據(jù)最終機(jī)械加工成品后鑄件的最大輪廓尺寸和相應(yīng)的尺寸范圍選取。鑄件的某一部位在鑄態(tài)下的最大尺寸應(yīng)不超過(guò)成品尺寸要求的加工余量及鑄造總公差之和，有斜度時(shí)斜度另外考慮。要求的機(jī)械加工余量等級(jí)等級(jí)共有10級(jí),稱之為A、B、C、D、E、F、G、H、J和K級(jí)共10個(gè)等級(jí)。根據(jù)GB/T6414-1999要求，灰鑄鐵手工造型砂型澆鑄應(yīng)選公差等級(jí)為EG級(jí)。處于澆注位置“底部”和“側(cè)面”的選用“高”的等級(jí)，本次設(shè)計(jì)對(duì)于底面采用E級(jí),側(cè)面選擇F級(jí)；處于澆注位置“頂部”的選用“低”的等級(jí)，本次設(shè)計(jì)對(duì)于頂面和鑄孔選擇G級(jí)； 引用GB/T6414-1999要求的各等級(jí)加工余量數(shù)值如下表4-1：表4

20、-1加工余量數(shù)值最大尺寸要求的機(jī)械加工余量等級(jí)DEFGH40630.30.40.50.71631000.50.711.421001600.81.11.52.23根據(jù)鑄件的尺寸公差等級(jí)、要求的機(jī)械加工余量級(jí)鑄件的最大輪廓尺寸確定加工余量的數(shù)值。鑄件需要加工的表面如下圖4-1：圖4.1機(jī)械需要加工的表面單側(cè)加工鑄件單側(cè)加工編號(hào)為2、3、5、6、7、8：?jiǎn)蝹?cè)加工面尺寸計(jì)算公式為： （4-1）式中：加工余量（mm）RMA要求的鑄件加工余量（mm）CT鑄件尺寸公差（mm）雙側(cè)加工面：1、5：雙側(cè)加工面尺寸計(jì)算公式為： （4-2）內(nèi)測(cè)加工面鑄件有四個(gè)鑄造孔，內(nèi)部加工的加工余量公式為： （4-3）鑄造尺寸公

21、差是指鑄件公稱尺寸的兩個(gè)允許極限尺寸之差。在兩個(gè)允許極限尺寸之內(nèi)，鑄件可以滿足加工、裝配和使用要求。根據(jù)零件技術(shù)要求，鑄件公差等級(jí)應(yīng)滿足GB/T6414-1999的規(guī)定。鑄件尺寸公差等級(jí)分為16級(jí)，表示為CT1CT16。如表4-2。鑄件需滿足CT12級(jí)要求，具體公差數(shù)值見(jiàn)表4-3：表4-2大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級(jí)GB/T6414-1999鑄造方法鑄造材料鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵砂型手工造型111411141114砂型機(jī)造型器812812812表4-3鑄件尺寸公差數(shù)值鑄件基本尺寸(mm)鑄件尺寸公差數(shù)值789101112131425400.91.31.82.63.65.07940631.01.4

22、2.02.84.05.6810631001.11.62.23.24.469111001601.21.82.53.65.071012綜上所述，將各個(gè)表面加工余量計(jì)算出來(lái)。根據(jù)零件圖，考慮以上機(jī)械加工余量后，將后續(xù)加工結(jié)構(gòu)去掉，即可得到鑄件圖。 起模斜度當(dāng)鑄件本身沒(méi)有足夠的結(jié)構(gòu)斜度時(shí)，應(yīng)在鑄件設(shè)計(jì)或鑄造工藝時(shí)給出鑄件的起模斜度，以保證鑄件的起模。起模斜度可以采取增加鑄件壁厚、增減鑄件壁厚、減少鑄件壁厚的方式來(lái)形成。在鑄件上添加起模斜度時(shí)，原則上不得超出鑄件的壁厚公差要求。圖6.1需要加起模斜度的面本次設(shè)計(jì)采用金屬模樣造型腔，根據(jù)鑄造手冊(cè)表2-11，金屬模樣的起模斜度與測(cè)量面高度有關(guān)，不同高度的測(cè)量

23、面應(yīng)具有的起模斜度如下表4-4和4-5：表4-4金屬模樣起模斜度樹(shù)脂砂造型時(shí)金屬模樣外表面的起模斜度測(cè)量面高度h/mm10104040100100160起模斜度(mm)0.40.81.01.2根據(jù)表中的數(shù)據(jù)選擇不同的面的起模斜度，各面起模斜度如下表6.2：表4-5各面起模斜度面編號(hào)1234起模斜度(mm)1.00.80.80.4 鑄造收縮率為了獲得尺寸精度較高的鑄件，必須選取符合實(shí)際的適宜的鑄件收縮率根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)，金屬液在凝固之后的冷卻過(guò)程中的收縮介于“自由收縮”與“阻礙收縮”之間，因此按照材料鑄造手冊(cè)中“鑄造收縮率”的設(shè)計(jì)依據(jù)（表4-6）選擇該鑄件的鑄造收縮率為1%。表4-6灰鑄鐵件的鑄

24、造收縮率鑄件的種類收縮率阻礙收縮自由收縮灰鑄鐵中小型鑄件0.81.00.91.1大中型鑄件0.70.90.81.0特大型鑄件0.60.80.70.9 砂芯的設(shè)計(jì)砂芯用來(lái)形成鑄件的內(nèi)腔、各種成型孔及外形不易起模的部分。砂芯要滿足的基本要求是：砂芯的形狀、尺寸和在砂芯中的位置應(yīng)與鑄件的要求向適應(yīng)，有足夠的強(qiáng)度和剛度，在澆注后鑄件凝固過(guò)程中砂芯所生產(chǎn)的氣體能及時(shí)排查型外，鑄件收縮時(shí)砂芯不給予大的阻力，已于清砂。砂芯設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：確定砂芯的形狀和個(gè)數(shù)、下芯順序、芯頭結(jié)構(gòu)、核算芯頭大小等。本鑄件采用樹(shù)脂砂造芯。 砂芯的形狀砂芯的設(shè)置應(yīng)滿足一下幾個(gè)基本原則：盡量減少砂芯的數(shù)量；復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計(jì)；選擇合

25、適的砂芯形狀，便于填砂、舂砂、安放芯骨和采取排氣措施；砂芯的分盒面應(yīng)盡量與型砂的分型面一致；便于下芯和合型；被分開(kāi)的砂芯每段要有良好的固定條件；如圖5-1砂芯。圖5-1 砂芯芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸砂芯主要靠芯頭固定在砂型中。對(duì)于垂直芯頭，必須要有足夠的尺寸，以保證其軸線垂直、牢固地固定在砂型上。對(duì)于水平砂芯，必須要有足夠的芯頭長(zhǎng)度，以承受砂芯的重力和金屬液的浮力。芯頭與芯座之間有適宜的間隙，以使砂芯與砂型技能保證裝配，又能確保鑄件的尺寸精度。對(duì)于垂直芯頭，各型的型面間隙及芯頭斜度設(shè)置參照資料鑄造工藝學(xué)，數(shù)值列入下表。對(duì)于垂直芯頭間隙，機(jī)器造型通常間隙為0.51mm，這里選擇0.5mm。圖5.4垂直芯頭

26、示意圖表5.4垂直芯頭的斜度(mm)芯頭高152025303540上芯頭234567下芯頭11.522.533.5表5.5垂直芯頭的高度h和h1L當(dāng)D或(A+B)/2為下列數(shù)值時(shí)的高度h3031606110030151520315020352025202551100253025302530由h查h1下芯頭高度h152025303540上芯頭高度h1151515202025由上表可知，垂直芯頭的參數(shù)設(shè)置，列入下表。表5.6垂直芯頭的參數(shù)設(shè)置芯頭標(biāo)號(hào)34下芯頭高度3515下芯頭斜度32上芯頭高度15上芯頭斜度1芯頭間隙0.50.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是砂型中引導(dǎo)金屬液進(jìn)入型腔的通道。合理的澆注系

27、統(tǒng)是成功的澆注工藝的前提。澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，又可以分為頂注式澆注系統(tǒng)、 底注式澆注系統(tǒng)、中間注入式澆注系統(tǒng)和階梯式澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的引入位置影響到澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型的確定，同時(shí)對(duì)液態(tài)金屬充型方式、鑄型溫度分布鑄件質(zhì)量影響很大。合理的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)條件，選擇澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型、確定引入位置、計(jì)算斷面尺寸等。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：（1）引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)地充滿型腔，避免由于湍流過(guò)度強(qiáng)烈而造成夾卷空氣、產(chǎn)生金屬氧化物夾雜和沖刷分流塞。（2）充型過(guò)程中流動(dòng)的方向和速度可以控制，保證對(duì)鋼軌截面的沖刷均勻、砂型輪廓清晰、完整。（3）在合適的時(shí)間內(nèi)充滿型腔，

28、避免形成夾砂、冷隔、皺皮等缺陷。（4）調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強(qiáng)化鑄件補(bǔ)縮、防止鑄件變形、裂紋等缺陷。（5）具有擋渣、溢渣能力，凈化金屬液。（6）澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠，減少金屬液消耗。 澆注方式澆注系統(tǒng)的引入位置影響到澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型的確定，同時(shí)對(duì)液態(tài)金屬充型方式、鑄型溫度分布鑄件質(zhì)量影響很大。澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，可分為頂注式澆注系統(tǒng)、底注式澆注系統(tǒng)、中間注入式澆注系統(tǒng)和階梯式澆注系統(tǒng)。對(duì)于中小鑄件多采用將內(nèi)澆口開(kāi)設(shè)在鑄型的分型面處,可以采用頂注式、底注式和中間注入式的澆注系統(tǒng),對(duì)于大型鑄件可以采用階梯式澆注系統(tǒng)。頂注式澆注系統(tǒng)的充型能力強(qiáng),有利于冒口的補(bǔ)縮，但對(duì)鑄型底部的

29、沖擊較大，金屬液在充型過(guò)程中容易二次氧化；底注式澆注系統(tǒng)充型過(guò)程平穩(wěn)，金屬液不容易氧化，缺點(diǎn)是不利于頂部冒口的補(bǔ)縮，金屬液的充型能力相對(duì)較差；中間注入式澆鑄系統(tǒng)同時(shí)具有頂注式澆注系統(tǒng)和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；階梯式澆注系統(tǒng)具有充型能力強(qiáng)、充型平穩(wěn)、金屬液不易氧化、補(bǔ)縮能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消耗的金屬液量多。根據(jù)本題目鑄造工藝方案的設(shè)計(jì)，采用中間注入式澆注系統(tǒng)。根據(jù)資料鑄造工藝學(xué)對(duì)于鑄鐵濕型小件采用封閉式澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)各組元的截面比例如下： A內(nèi)：A橫：A直=1:1.1:1.5。同時(shí)，由于鑄件尺寸較小，所以對(duì)閥體皆采用一箱四件。 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將內(nèi)澆道開(kāi)設(shè)在下砂箱內(nèi)，由于封閉式

30、澆注系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擋渣能力，所以不進(jìn)行過(guò)濾網(wǎng)的設(shè)置。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和尺寸等因素，將澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖6-1 所示。圖6-1閥體澆注系統(tǒng)與砂芯示意圖 澆注系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算鑄件質(zhì)量：閥體為1.938kg。阻流截面計(jì)算：用奧贊公式（6-1）求得鑄件澆注系統(tǒng)最小截面積： （6-1）式中G流過(guò)澆注系統(tǒng)最小橫截面積的鑄鐵金屬液總質(zhì)量（kg）各個(gè)參數(shù)的確定方法如下：屬液總質(zhì)量G：根據(jù)鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)類型，一個(gè)砂箱內(nèi)共布置4鑄件則：閥體中G=1.938424=8kg澆注時(shí)間t：t=G+3G=4.83s 澆注速度： 8kg4.83s=1.65kg/s流量因數(shù)：根據(jù)鑄型種類和阻力大小，取0.5；均靜壓頭Hp： （6

31、-3） （6-4）其中： 鑄件高度100mm、65.5mm，且處于分型面注入，澆口杯高度取40mm，其平均靜壓頭高度Hp分別為67.5mm=6.75cm將上述數(shù)值帶入得：Agmin=8該澆注系統(tǒng)采用4個(gè)內(nèi)澆道對(duì)稱布置，此澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)。取Agmin=12.04cm2，可采用4個(gè)內(nèi)澆道，2個(gè)橫澆道，各組元截面積之比A內(nèi)：A橫：A直=1:1.1:1.5，所以可得到橫澆道面積為13.222cm2，直澆道面積為18.03cm2。單個(gè)內(nèi)澆道面積為3.01cm2。查表得閥體的內(nèi)澆道、橫澆道和直澆道的尺寸如下表6-1表6-1閥體澆道尺寸閥體澆道截面積cm2abc內(nèi)澆道3.01171315橫澆道6.

32、611151310直澆道18.0319圖7.2.1閥體內(nèi)澆道截面尺寸 圖7.2.2閥體橫澆道截面尺寸 圖7.2.3閥體直澆道截面尺寸 鑄造工藝裝備 模樣模樣用來(lái)形成鑄型的型腔、芯頭座等結(jié)構(gòu)，直接影響鑄件的形狀、尺寸精度 和表面粗糙度。所以必須重視對(duì)模樣的設(shè)計(jì)，對(duì)模樣要求應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛 度、尺寸精度和表面粗糙度，同時(shí)模樣應(yīng)滿足制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉等 要求。模樣的材質(zhì)有多種。木模樣適用于單件、小批量或成批生產(chǎn)的模樣，特點(diǎn)是重量輕、易加工，但強(qiáng)度低、尺寸精度低；鑄鐵模樣適用于大中型且大量生產(chǎn)的 模樣，其特點(diǎn)是加工后強(qiáng)度及硬度高、耐用且價(jià)廉；塑料模樣適用于成批及大量 生產(chǎn)鑄件，特別適合于

33、形狀復(fù)雜難以加工的模樣，特點(diǎn)是重量輕、制造工藝簡(jiǎn)單， 但較脆且不能受熱。本鑄件屬于用機(jī)器造型的方法進(jìn)行小件大批量生產(chǎn)，所以本 鑄件選擇木模制作模樣，如圖 7-1 所示。圖 7-1 模樣圖 砂箱類型的選擇本鑄件采用整鑄式砂箱，材料選擇為灰鑄鐵。鑄鐵砂箱應(yīng)用最廣，材料成本低，制造方便，強(qiáng)度、剛度較高。砂箱造型為手工造型用砂箱，砂箱按重量和尺寸選擇大型吊運(yùn)式砂箱。 砂箱結(jié)構(gòu)根據(jù)鑄件和澆注系統(tǒng)在砂箱中的位置，設(shè)計(jì)上砂箱的名義尺寸為 450mm 450mm100mm，下砂箱的名義尺寸為 450mm450mm100mm（長(zhǎng)度寬度砂箱高度）。（1）箱壁本鑄件為機(jī)器造型砂箱，且體積較小。對(duì)于中型砂箱，通常做成較厚的直箱壁，不帶內(nèi)外突緣，這樣可以減少砂箱制造困難，并便于脫箱，容易落砂。確定砂箱斷面壁厚為10mm。（2）箱帶一般中小型砂箱都不設(shè)置箱帶，但尺寸超過(guò) 1.2 米時(shí)，則需要考慮加設(shè)箱帶。 箱帶不但能增加砂箱的整體強(qiáng)度和剛度，而且還能增加型砂對(duì)砂箱的附著力，保證鑄型在翻轉(zhuǎn)、合箱、澆注