設(shè)計(jì)闡明書題目:砂型鍛造壓工藝及模具設(shè)計(jì)年級(jí)、專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：目錄第一章、簡(jiǎn)介 41.1.國(guó)內(nèi)鍛造技術(shù)發(fā)呈現(xiàn)狀 41.2.國(guó)內(nèi)鍛造將來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 4第二章、鍛造工藝方案擬定 52.1.產(chǎn)品生產(chǎn)條件、構(gòu)造及技術(shù)規(guī)定 52.2.零件鍛造工藝性 52.3.造型，造芯辦法選取 62.4.澆注位置擬定 72.5.分型面擬定 82.6.砂箱中鑄件數(shù)量及排列方式擬定 8第三章、鍛造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì) 103.1.工藝設(shè)計(jì)參數(shù)擬定 103.1.1.鑄件尺寸公差 103.1.2.機(jī)械加工余量 103.1.3.鍛造收縮率 113.1.4.起模斜度 113.1.5.最小鑄出孔和槽 113.1.6.鑄件在砂型內(nèi)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) 123.2.砂芯設(shè)計(jì) 123.2.1.芯頭設(shè)計(jì) 143.2.2.砂芯定位構(gòu)造 153.2.3.芯骨設(shè)計(jì) 163.2.4.砂芯排氣 16第四章、澆注系統(tǒng)及冒口、出氣孔等設(shè)計(jì) 174.1.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 174.1.1.選取澆注系統(tǒng)類型 174.1.2.擬定內(nèi)澆道在鑄件上位置、數(shù)目、金屬引入方向 174.1.3.決定直澆道位置和高度 184.1.4計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度 194.1.5.計(jì)算阻流截面積 194.1.6.計(jì)算直澆道截面積 194.1.7.澆口窩設(shè)計(jì) 204.2.冒口設(shè)計(jì) 214.3.出氣孔設(shè)計(jì) 21第五章、鍛造工藝裝備設(shè)計(jì) 225.1.模樣設(shè)計(jì) 225.1.1.模樣材料選用 225.1.2.金屬模樣尺寸擬定 225.1.3.壁厚與加強(qiáng)筋設(shè)計(jì) 225.1.4.金屬模樣技術(shù)規(guī)定 225.1.5.金屬模樣生產(chǎn)辦法 235.2.模板設(shè)計(jì) 235.2.1.模底板材料選用 235.2.2.模底板尺寸擬定 235.2.3.模底板與砂箱定位 235.3.芯盒設(shè)計(jì) 245.3.1.芯盒類型和材質(zhì) 245.3.2.芯盒構(gòu)造設(shè)計(jì) 245.4.砂箱設(shè)計(jì) 245.4.1.砂箱材質(zhì)及尺寸 245.4.2.砂箱型壁尺寸及圓角尺寸 245.4.3.砂箱排氣孔尺寸 25第六章、砂型鍛造設(shè)備選用 266.1.造型工部設(shè)備選用 266.2.制芯工部設(shè)備選用 266.3.溶化工部設(shè)備選用 266.4.砂解決工部設(shè)備選用 266.5.清理工部設(shè)備選用 26總結(jié) 27參照文獻(xiàn) 28第一章、簡(jiǎn)介1.1.國(guó)內(nèi)鍛造技術(shù)發(fā)呈現(xiàn)狀盡管近年來(lái)國(guó)內(nèi)鍛造行業(yè)獲得迅速發(fā)展,但依然存在許多問(wèn)題。第一,專業(yè)化限度不高,生產(chǎn)規(guī)模小。國(guó)內(nèi)每年每廠平均生產(chǎn)量是815t,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)4606t和日本4878t。第二,技術(shù)含量及附加值低。國(guó)內(nèi)高精度、高性能鑄件比例比日本低約20個(gè)百分點(diǎn)。第三,產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠緊密、鍛造技術(shù)基本薄弱。第四,管理水平不高,有些公司盡管引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)設(shè)備和技術(shù),但卻無(wú)法生產(chǎn)出高質(zhì)量鑄件,究其因素就是管理水平較低。第五,材料損耗及能耗高污染嚴(yán)重。中華人民共和國(guó)鑄鐵件能耗比美國(guó)、日本高70%～120%。第六,研發(fā)投入低、公司技術(shù)自主創(chuàng)新體系尚未形成。1.2.國(guó)內(nèi)鍛造將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)自中華人民共和國(guó)加入WTO以來(lái),國(guó)內(nèi)鍛造行業(yè)面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)。其將來(lái)發(fā)展將集中在如下幾方面。第一,勉勵(lì)公司重組發(fā)展專業(yè)化生產(chǎn),涉及鑄件大型化和輕量化生產(chǎn)。第二,加大科技投入切實(shí)推動(dòng)自主創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)鑄件精準(zhǔn)化生產(chǎn)和數(shù)字化鍛造。第三,培養(yǎng)專業(yè)人才加強(qiáng)職工技術(shù)培訓(xùn)。第四,大力減少能耗抓好環(huán)保,實(shí)現(xiàn)清潔化鍛造。第二章、鍛造工藝方案擬定2.1.產(chǎn)品生產(chǎn)條件、構(gòu)造及技術(shù)規(guī)定產(chǎn)品生產(chǎn)性質(zhì)——中批量生產(chǎn)零件材質(zhì)——HT20-40零件外型示意圖如圖2.1所示，外形輪廓尺寸為234×178×225mm，重要壁厚10-22mm，最大壁厚22mm，為一小型鑄件；鑄件除滿足幾何尺寸精度及材質(zhì)方面規(guī)定外，無(wú)其她特殊技術(shù)規(guī)定。圖2.1.零件圖2.2.零件鍛造工藝性零件構(gòu)造鍛造工藝性是指零件構(gòu)造應(yīng)符合鍛造生產(chǎn)規(guī)定，易于保證鑄件品質(zhì)，簡(jiǎn)化鑄件工藝過(guò)程和減少成本。審查、分析應(yīng)考慮如下幾種方面：1.鑄件應(yīng)有適當(dāng)壁厚，為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應(yīng)太薄。2.鑄件構(gòu)造不應(yīng)導(dǎo)致嚴(yán)重收縮阻礙，注意薄壁過(guò)渡和圓角，鑄件薄厚壁相接拐彎等厚度壁與壁各種交接，都應(yīng)采用逐漸過(guò)渡和轉(zhuǎn)變形式，并應(yīng)使用較大圓角相連接，避免因應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋缺陷。3.鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁，鑄件內(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。4.壁厚力求均勻，減少肥厚某些，防止形成熱節(jié)。5.利于補(bǔ)縮和實(shí)現(xiàn)順序凝固。6.防止鑄件翹曲變形。7.避免澆注位置上有水平大平面構(gòu)造。對(duì)于該產(chǎn)品鍛造工藝性審查、分析如下：產(chǎn)品輪廓尺寸為234×178×225mm。砂型鍛造條件下該輪廓尺寸容許最小壁厚查《鍛造工藝學(xué)》表3-2-1得：最小容許壁厚為6～8mm。而本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品最小壁厚為10mm。符合規(guī)定。產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚較為均勻，兩壁相連初采用了加強(qiáng)肋，可以有效構(gòu)成熱節(jié)，不易產(chǎn)生熱烈。2.3.造型，造芯辦法選取產(chǎn)品輪廓尺寸為234×178×225mm，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)約烘干設(shè)備、燃料、電力等，還可延長(zhǎng)砂箱使用壽命。因而，采用濕型粘土砂機(jī)器造型，模樣采用金屬模是合理。在造芯用料及辦法選取中，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)條件下，由于需要提高造芯效率，且常規(guī)定砂芯具備高尺寸精度，此工藝所需砂芯采用熱芯盒法生產(chǎn)砂芯，以增長(zhǎng)其強(qiáng)度及保證鑄件質(zhì)量。選取使用射芯工藝生產(chǎn)砂芯。采用熱芯盒制芯工藝熱芯盒法制芯，是用液態(tài)固性樹(shù)脂粘結(jié)劑和催化劑制成一種芯砂，填入加熱到一定芯盒內(nèi)，貼近芯盒表面砂芯受熱，其粘結(jié)劑在很短時(shí)間內(nèi)硬化。并且只要砂芯表層有數(shù)毫米硬殼即可自芯取出，中心某些砂芯運(yùn)用余熱可自行硬化。2.4.澆注位置擬定鑄件澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在型內(nèi)所處狀態(tài)和位置。擬定澆注位置是鍛造工藝設(shè)計(jì)中重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到鑄件內(nèi)在質(zhì)量，鑄件尺寸精度及造型工藝過(guò)程難易限度。初步對(duì)本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品澆注位置擬定有：方案如圖2.2圖2.2澆注位置擬定方案擬定澆注位置應(yīng)注意如下原則：1.鑄件重要某些應(yīng)盡量置于下部2.重要加工面應(yīng)朝下或直立狀態(tài)3.使鑄件答平面朝下，避免夾砂結(jié)疤內(nèi)缺陷4.應(yīng)保證鑄件能布滿5.應(yīng)有助于鑄件補(bǔ)縮6.避免用吊砂，吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯，合箱及檢查綜合以上原則，本設(shè)計(jì)中方案合理，科學(xué)，可行。2.5.分型面擬定分型面是指兩半鑄型互相接觸表面。分型面優(yōu)劣在很大限度上影響鑄件尺寸精度、成本和生產(chǎn)率。初步對(duì)產(chǎn)品圖進(jìn)行分型有：方案如圖2.3：圖2.3分型面擬定方案一而選取分型面時(shí)應(yīng)注意一下原則：應(yīng)使鑄件所有或大某些置于同一半型內(nèi)應(yīng)盡量減少分型面數(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)高受力件分型面選取不應(yīng)削弱鑄件構(gòu)造強(qiáng)度注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量2.6.砂箱中鑄件數(shù)量及排列方式擬定產(chǎn)品單件質(zhì)量約為16.5kg，因而看鑄件為中小型簡(jiǎn)樸件?？紤]到年產(chǎn)量不是很高，因而采用一箱一件構(gòu)造，減少模具成本。初步選用砂箱尺寸由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.5-45得：上箱為500×400×357mm下箱為500×400×347mm鑄件在砂箱中排列最佳放模具中心，這樣金屬液作用于上砂型抬芯力均勻，也有助于澆注系統(tǒng)安排，在結(jié)合已經(jīng)擬定分型面及澆注位置以及砂箱尺寸，基本擬定鑄件在砂箱內(nèi)位置。第三章、鍛造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)3.1.工藝設(shè)計(jì)參數(shù)擬定鍛造工藝設(shè)計(jì)參數(shù)普通是指鑄型工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要擬定某些數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)普通都與模樣及芯盒尺寸關(guān)于，及與鑄件精度有密切關(guān)系，同步也與造型、制芯、下芯及合箱工藝過(guò)程關(guān)于。這些工藝數(shù)據(jù)重要是指加工余量、起模斜度、鍛造收縮率、最小鑄出孔、型芯頭尺寸、鍛造圓角等。工藝參數(shù)選用精確、適當(dāng)，才干保證鑄件尺寸精準(zhǔn)，使造型、制芯、下芯及合箱以便，提高生產(chǎn)率，減少成本。3.1.1.鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸兩個(gè)容許極限尺寸之差。在兩個(gè)容許極限尺寸之內(nèi)，鑄件可滿足機(jī)械加工，裝配，和使用規(guī)定。本次產(chǎn)品為砂型鍛造機(jī)器造型中批量生產(chǎn)，由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-10得：尺寸公差為CT8～12級(jí)，取CT9級(jí)。輪廓尺寸為234×178×225mmmm，由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-9得：尺寸公差數(shù)值為2mm。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)先增長(zhǎng)，而后在機(jī)械加工時(shí)又被切去金屬層厚度。由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-13得：加工余量為E～G級(jí)，取G級(jí)。輪廓尺寸為φ234×178×225mm，由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-12得：加工余量數(shù)值為2-2.25m，取2mm。但在分型面及澆注系統(tǒng)設(shè)立中，不得已將重要加工面底面朝上放置，這樣使其容易產(chǎn)氣憤孔、非金屬夾雜物等缺陷，因此將采用恰當(dāng)加大加工余量辦法使其在加工后不浮現(xiàn)缺陷。將底面加工余量調(diào)節(jié)為0.5mm，可以忽視不計(jì)。3.1.3.鍛造收縮率鍛造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件長(zhǎng)度差除以模樣長(zhǎng)度比例表達(dá)：ε=[（L1-L2）/L1]*100％ε—鍛造收縮率L1—模樣長(zhǎng)度L2—鑄件長(zhǎng)度產(chǎn)品受阻收縮率由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-14得：受阻收縮率為0.9-0.95％。3.1.4.起模斜度為了以便起模，在模樣、芯盒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)有構(gòu)造斜度，垂直于分型面表面上應(yīng)用。初步設(shè)計(jì)起模斜度如下：外型模邊高357mm起模斜度由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-15得：粘土砂造型外表面起模斜度為а=0°15＇,a=1.2mm3.1.5.最小鑄出孔和槽零件上孔、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)當(dāng)從品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)角度等方面考慮。普通來(lái)說(shuō)，較大孔、槽等應(yīng)當(dāng)鑄出來(lái)，以便節(jié)約金屬和加工工時(shí)，同步還可以避免鑄件局部過(guò)厚所導(dǎo)致熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小孔、槽或則鑄件壁很厚則不易鑄出孔，直接依托加工反而以便。依照產(chǎn)品輪廓尺寸，由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-5得：最小鑄出孔約為15mm產(chǎn)品最小孔Φ36，考慮加工余量后直徑為40mm，厚度為22mm。該孔直徑比較大，高徑比也不大，則應(yīng)當(dāng)鑄出。同樣，Φ52，Φ47孔，都可以直接鑄出。并且能保證精度。3.1.6.鑄件在砂型內(nèi)冷卻時(shí)間鑄件在砂型內(nèi)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)有足夠強(qiáng)度和韌性，鑄件在砂型內(nèi)應(yīng)有足夠冷卻時(shí)間。由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-25得：本次產(chǎn)品鍛造冷卻時(shí)間為50～80min。3.1.7.鑄件重量公差鑄件重量公差是以占鑄件公稱重量比例表達(dá)鑄件重量變動(dòng)容許范疇。本次產(chǎn)品公稱重量約為16.5kg，尺寸公差為CT9級(jí)。由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-57得：重量公差為MT14級(jí)。3.1.8.工藝補(bǔ)正量在單件小批量生產(chǎn)中，由于選用縮尺與鑄件實(shí)際收縮率不符，或由于鑄件產(chǎn)生了變形等因素，使得加工后鑄件某些某些壁厚不大于圖樣規(guī)定尺寸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因強(qiáng)度太弱而報(bào)廢。因而工藝需要在鑄件相應(yīng)非加工壁厚上增長(zhǎng)層厚度稱為工藝補(bǔ)正量。但本次設(shè)計(jì)零件在大批量生產(chǎn)前小批量試產(chǎn)過(guò)程中將進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此設(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、表面烘干型以及尺寸較大濕砂型，分型面由于烘烤，修整等因素普通都不很平整，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長(zhǎng)了鑄件尺寸。為了保證鑄件尺寸精準(zhǔn)，在擬定工藝時(shí)為抵掉鑄件增長(zhǎng)尺寸而在模樣上減去相應(yīng)尺寸稱為分型負(fù)數(shù)。而本次設(shè)計(jì)零件是濕型且是中小型鑄件，故不予考慮分型負(fù)數(shù)。3.2.砂芯設(shè)計(jì)砂芯功用是形成鑄件內(nèi)腔、孔和鑄件外型不能出砂某些。砂型局部規(guī)定特殊性能某些有時(shí)也用砂芯。砂芯外型如圖3.3所示。圖3.3砂芯外型示意圖3.2.1.芯頭設(shè)計(jì)砂芯重要靠芯頭固定在砂型上。對(duì)于垂直芯頭為了保證其軸線垂直、牢固地固定在砂型上，必要有足夠芯頭尺寸。依照實(shí)際設(shè)計(jì)量取計(jì)算砂芯高度：L=70mm芯頭長(zhǎng)度初步選用由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-31得：h=20～35mm取h=30mm出于考慮分型面選用等因素綜合芯頭選用垂直芯頭并且不能做出上芯頭，只設(shè)計(jì)下芯頭并且加大下芯頭。下芯頭長(zhǎng)度設(shè)計(jì)修正為：h=70×(1+10%)=77mm芯頭間隙初步選用由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-31得：s=0.3mm但考慮砂芯為垂直濕型小砂芯且不設(shè)立上芯頭，因此使用過(guò)盈芯頭，過(guò)盈量為0.2mm芯頭斜度選用由《鍛造工藝設(shè)計(jì)》查表1-32得：а≤7取а=73.2.2.砂芯定位構(gòu)造砂芯規(guī)定定位精確，不容許沿芯頭軸向移動(dòng)或繞芯頭軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于形狀不對(duì)稱砂芯，為了定位精確，需要做出定位芯頭。定位芯頭構(gòu)造如圖3.4圖3.4定位芯頭構(gòu)造圖3.2.3.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(kāi)裂、不變形、不被金屬液沖擊折斷，生產(chǎn)中普通在砂芯中埋置芯骨，以提高其剛度和強(qiáng)度。由于砂芯尺寸中檔，并且采用樹(shù)脂砂，故砂芯強(qiáng)度較好，砂芯內(nèi)不用放置芯骨。3.2.4.砂芯排氣砂芯在澆注過(guò)程中，其粘結(jié)劑及砂芯中有機(jī)物要燃燒（氧化反映）放出氣體，砂芯中殘存水分受熱蒸發(fā)放出氣體，如果這些氣體排不出型外，則要引起鑄件產(chǎn)氣憤孔。本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品砂芯采用熱芯盒造芯，故不用故意設(shè)立排氣道、排氣孔等排氣。第四章、澆注系統(tǒng)及冒口、出氣孔等設(shè)計(jì)4.1.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是鑄型中引導(dǎo)液體金屬進(jìn)入型腔通道，它由澆口杯，直澆道，橫澆道和內(nèi)澆道構(gòu)成。4.1.1.選取澆注系統(tǒng)類型澆注系統(tǒng)分為封閉式澆注系統(tǒng)，開(kāi)放式澆注系統(tǒng)，半封閉式澆注系統(tǒng)和封閉-開(kāi)放式澆注系統(tǒng)。由于封閉式澆注系統(tǒng)控流截面積在內(nèi)澆道，澆注開(kāi)始后，金屬液容易布滿澆注系統(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。合用于濕型鑄件小件。本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品是采用濕型鑄件，因此選取封閉式澆注系統(tǒng)。4.1.2.擬定內(nèi)澆道在鑄件上位置、數(shù)目、金屬引入方向零件構(gòu)造較為簡(jiǎn)樸且是中檔型件，鍛造時(shí)采用一箱一件，故只需要一種澆道。為了以便造型，澆道開(kāi)設(shè)在分型面上。由于鑄件采用底座朝上且鑄件所有位于下箱方式進(jìn)行鍛造，這樣鑄件凝固順序?yàn)橛上轮辽夏蹋@樣有助于產(chǎn)品重要某些先凝固并得到補(bǔ)縮，如此內(nèi)澆道則設(shè)立在底部側(cè)面引入金屬液，如圖4.1所示。圖4.1內(nèi)澆道位置示意圖4.1.3.決定直澆道位置和高度實(shí)踐證明，直澆道過(guò)低使充型及液態(tài)補(bǔ)縮壓力局限性，容易浮現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮凹等缺陷。初步設(shè)計(jì)直澆道高度等于上沙箱高度357mm。但應(yīng)檢查該高度與否足夠。檢查根據(jù)為，剩余壓力頭應(yīng)滿足壓力角規(guī)定，如下式所列：HM≥Ltgа式中HM——最小剩余壓力頭L——直澆道中心到鑄件最高且最遠(yuǎn)點(diǎn)水平投影距離а——壓力角由《鍛造工藝學(xué)》查表3-4-11得：а為9～10取10Ltgа=90×tg10≈15.87mm由于鑄件所有位于下箱，因此剩余壓力頭HM等于上箱高度100mm通過(guò)驗(yàn)證剩余壓力頭滿足壓力角規(guī)定。4.1.4計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度依照鑄件圖計(jì)算單個(gè)鑄件體積V≈2.10212cm3儒墨鑄鐵密度由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.1-90得：7.5～7.9取密度為7.85一箱一件質(zhì)量為m=2.10212×7.85=16501.642g≈16.5kg零件大批量生產(chǎn)工藝出品率約為85%，可預(yù)計(jì)鑄型中鐵水總重量GG=16.5/85%≈19.412kg初步計(jì)算澆注時(shí)間由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.4-61得：T=S√G=2.5√19.41≈12.8s計(jì)算鐵水液面上升速度v=C/t=2.10/12.8=16.4mm/s校核鐵水上升速度，普通容許鐵水最小上升速度范疇由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.4-62得：上升速度v=10～30s通過(guò)比對(duì)16.4mm/s上升速度符合實(shí)際，不必調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。4.1.5.計(jì)算阻流截面積 依照水力學(xué)近似計(jì)算公式：F內(nèi)=m/[ρtμ(2gHp)0.5]cm2式中m—流經(jīng)阻流金屬質(zhì)量kgt—布滿行腔總時(shí)間sρ—金屬液密度kg/cm3μ—澆注系統(tǒng)阻流截面流量系數(shù)Hp—充填型腔時(shí)平均計(jì)算壓力頭cmF內(nèi)=19.41/[0.00785*11*0.5*(2*1000*20)0.5]≈2.5cm24.1.6.計(jì)算直澆道截面積直澆道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)直澆口有一種，因而S直=3*2.8=8.4cm2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《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.4-75得：D=10mm為了以便取模直澆道做成上小下大倒圓錐形，（普通錐度取1/10）。因而直澆道上端是直徑約為：D1=10-（1/10）×50=5mm4.1.7.澆口窩設(shè)計(jì)澆口窩對(duì)于來(lái)自直澆道金屬有緩沖作用，能縮短直——橫澆道拐彎處紊流區(qū)，改進(jìn)橫澆道內(nèi)壓力分布，并能浮出金屬液中氣泡。澆口窩直徑為直澆道下端直徑兩倍，因而D=2×5=10mm4.2.冒口設(shè)計(jì)冒口是鑄型內(nèi)用于儲(chǔ)存金屬液空腔，在鑄件形成時(shí)補(bǔ)給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣、集渣作用。本次零件灰口鑄鐵在凝固時(shí)其體積變化狀況與某些工業(yè)上慣用金屬及合金不同，其特點(diǎn)是在液態(tài)冷卻時(shí)發(fā)生收縮，冷卻至共晶溫度時(shí)停止收縮，由于析出石墨而發(fā)生膨脹，在接近凝固終了時(shí)余下液態(tài)金屬凝固時(shí)又開(kāi)始收縮，直至凝固結(jié)束。因此其凝固時(shí)膨脹和液態(tài)收縮趨于互相補(bǔ)償。故補(bǔ)縮時(shí)需要鐵水量少，并且本次設(shè)計(jì)零件壁厚不均勻，但相差也不是諸多，因此可運(yùn)用澆注系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)縮不設(shè)立冒口。4.3.出氣孔設(shè)計(jì)出氣孔用于排出型腔內(nèi)氣體，改進(jìn)金屬液充填能力、排除先沖到型腔中過(guò)冷金屬液與浮渣，還可作為觀測(cè)金屬液布滿型腔標(biāo)志。出氣孔設(shè)立位置詳見(jiàn)工藝圖。防止出氣孔過(guò)大導(dǎo)致鑄件形成熱節(jié)，以至產(chǎn)生縮孔，出氣孔根部直徑，不應(yīng)不不大于設(shè)立處鑄件壁厚0.5倍。即出氣孔直徑應(yīng)不大于6mm(0.5×12mm)。防止出氣孔過(guò)小導(dǎo)致型內(nèi)氣壓過(guò)份增大，出氣孔根部總截面接應(yīng)不不大于內(nèi)澆口總截面積3cm2。因而設(shè)計(jì)出氣孔根部直徑為5mm，一箱1件共2個(gè)出氣孔。為以便取模采用上小下大錐形，斜度為起模斜度а=1°10＇第五章、鍛造工藝裝備設(shè)計(jì)鍛造工藝裝備是造型、造芯及合箱過(guò)程中所使用模具和裝置總稱。5.1.模樣設(shè)計(jì)5.1.1.模樣材料選用模樣是造型工藝過(guò)程必要工藝裝備，用來(lái)形成鑄型型腔，因而直接關(guān)系著鑄件形狀和尺寸精準(zhǔn)度。鑄件為大批量生產(chǎn)，因此用金屬模樣，該金屬模樣材料選用如下：模樣：鋁合金（質(zhì)輕、不生銹，加工性能好，加工后表面光滑，并有一定耐磨性，但耐磨性較差）上，下模座：HT200鑲塊，緊固件：45號(hào)鋼5.1.2.金屬模樣尺寸擬定模樣尺寸＝鑄件尺寸（1＋K），（模樣尺寸精準(zhǔn)到小數(shù)點(diǎn)后兩位）注：K鑄件線收縮率收縮率K=0.05-0.08%，基本按零件圖尺寸設(shè)計(jì)模具。5.1.3.壁厚與加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)模樣壁厚由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.5－2得：模型壁厚10-22mm。內(nèi)部不用設(shè)立加強(qiáng)筋。5.1.4.金屬模樣技術(shù)規(guī)定模樣尺寸精度、表面光潔度是影響鑄件質(zhì)量一種重要因素，因而對(duì)其表面光潔度和尺寸偏差應(yīng)嚴(yán)格控制。由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.5－5得：模樣表面粗糙度為3.2，模樣與模板接觸面粗糙度為6.3。5.1.5.金屬模樣生產(chǎn)辦法為增長(zhǎng)材料澆注后致密度，現(xiàn)將材料制作成與該模樣形狀類似腔體，然后進(jìn)行熱解決，以增長(zhǎng)其硬度，增長(zhǎng)抗磨損能力，然后在用機(jī)器按模樣尺寸加工成模樣形狀。5.2.模板設(shè)計(jì)模板也稱型板，是由摸底板和模樣、澆口系統(tǒng)及定位銷等裝配而成。模底板用來(lái)連接與支承模樣、澆注系統(tǒng)、定位銷等。本設(shè)計(jì)采用單面模底板，其工作面是平面。5.2.1.模底板材料選用對(duì)模底板材料規(guī)定是有足夠強(qiáng)度，有良好耐磨性，抗震耐壓，鍛造和加工性。依照模樣構(gòu)造及生產(chǎn)規(guī)定，選用鑄鐵作為模底板材料。5.2.2.模底板尺寸擬定模底板長(zhǎng)＝砂箱長(zhǎng)＋2×砂箱分型面出邊沿厚度＝244＋2×50=344mm模底板寬＝砂箱寬＋2×砂箱分型面出邊沿厚度＝178＋2×50＝278mm由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.5－34得：模底板壁厚取為50mm5.2.3.模底板與砂箱定位模底板與砂箱之間采用定位銷與銷套定位。5.3.芯盒設(shè)計(jì)5.3.1.芯盒類型和材質(zhì)采用熱芯盒，芯盒材料為鋁合金。5.3.2.芯盒構(gòu)造設(shè)計(jì)芯盒壁厚由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》查表1.5－11得：6～8mm，取7mm5.4.砂箱設(shè)計(jì)砂箱設(shè)計(jì)內(nèi)容有：選取類型和材質(zhì)，擬定砂箱尺寸。構(gòu)造設(shè)計(jì)，定位及緊固等。5.4.1.砂箱材質(zhì)及尺寸鑄件機(jī)械造型用砂箱可選用材料牌號(hào)由《鍛造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得有：HT15-33,HT20-40,QT45-5,QT60-2,QT40-10,ZG15～ZG45。選取HT250為砂箱材料，需進(jìn)行人工時(shí)效或退火解決。依照通用砂箱規(guī)格尺寸選砂箱尺寸：上箱為500×400*×357mm下箱為500×400×357mm5.4.2.砂箱型壁尺寸及圓角尺寸 普通機(jī)械造型砂箱慣用向下擴(kuò)大傾斜壁，底部設(shè)突緣，防止塌箱，保證剛性，便于落砂，箱壁上流出氣孔。砂箱過(guò)渡圓角示意圖如圖5.2。其中R=5mm,R1=10mm圖5.2砂箱過(guò)渡圓角示意圖5.4.3.砂箱排氣孔尺寸由《鍛造實(shí)用手冊(cè)》表1.5-49查得：C=40mm,c1=50mm,c2=20mm,d=10mm上箱通氣孔共2排，下箱通氣孔共2排第六章、砂型鍛造設(shè)備選用6.1.造型工部設(shè)備選用工藝分析擬定采用砂箱內(nèi)尺寸為980×1000×400/500mm微振壓實(shí)造型線生產(chǎn)本次設(shè)計(jì)鑄件。選取這種造型線組織造型生產(chǎn)，在技術(shù)上是先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上是合理。選用半自動(dòng)氣動(dòng)微震壓實(shí)造型機(jī)（型號(hào)ZB148B）進(jìn)行造型。6.2.制芯工部設(shè)備選用為了提供造型用強(qiáng)度高、尺寸精準(zhǔn)砂芯，采用熱芯盒射砂生產(chǎn)樹(shù)脂砂芯，此零件砂芯屬于小砂芯，依照所需型芯形狀及生產(chǎn)效率，選用2ZZ8612熱芯盒射芯機(jī)。6.3.溶化工部設(shè)備選用依照車間生產(chǎn)大綱、設(shè)備資源狀況、投資等因素，擬定采用沖天爐融化鑄鐵。6.4.砂解決工部設(shè)備選用混砂裝備選用碾輪式混砂機(jī)，該型混砂機(jī)混砂質(zhì)量較好。制備型（芯）砂所需要各種原材料、如新砂、煤粉、粘土等普通都通過(guò)烘干后使用，在批量較大鍛造車間多采用臥式烘干滾筒。松砂是很重要工藝環(huán)節(jié)。生產(chǎn)批量較大鍛造車間，采用雙輪松砂