第1章緒論1.1中國古代鑄造技術(shù)發(fā)展中華文明大致經(jīng)歷了石器時(shí)代、銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代三個(gè)歷史階段，這三種材質(zhì)的工具和技術(shù)的創(chuàng)造發(fā)明，隨著人類的繁衍，不斷推動(dòng)人類文明向高級(jí)階段發(fā)展，金屬的應(yīng)用使人類文明產(chǎn)生了根本性的飛躍，而鑄造技術(shù)的運(yùn)用和金屬的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。對(duì)古代很多務(wù)農(nóng)的人來說，鑄造技術(shù)是一門手藝。據(jù)歷史考證，我國鑄造技術(shù)開始于夏朝初期，迄今已有5000多年，到了晚商和西周初期，青銅的鑄造技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，形成了燦爛的青銅文化，遺留到今天的有一批鑄造工藝水平較高的鑄造產(chǎn)品[1]。砂型這種方法是伴隨泥型一起產(chǎn)生的[1]，中國古代鑄造中的精品有：滄州鐵獅，司母戊方鼎，四羊方尊，曾侯乙尊盤，永樂大銅鐘，大型銅編鐘，銅車馬儀仗隊(duì)等[1]。1.2中國鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀盡管近年來我國鑄造行業(yè)取得迅速的發(fā)展,但仍然存在許多問題。第一,專業(yè)化程度不高,生產(chǎn)規(guī)模小，我國每年每廠的平均生產(chǎn)量是815t,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國的4606t和日本的4878，第二,技術(shù)含量及附加值低，我國高精度、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、鑄造技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，第四,管理水平不高,有些企業(yè)盡管引進(jìn)了國外的先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù),但卻無法生產(chǎn)出高質(zhì)量鑄件,究其原因就是管理水平較低，第五,材料損耗及能耗高污染嚴(yán)重，中國鑄鐵件能耗比美國、日本高70%～120%，第六,研發(fā)投入低、企業(yè)技術(shù)自主創(chuàng)新體系尚未形成[2]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)速發(fā)展，相繼成功開發(fā)一系列專用的鑄造凝固模擬軟件，比較出名的模擬軟件有：德國Magma公司的MAGMASOFT軟件、英國的PHOENICS和英國Foseco公司的Solstar、法國AP公司的SIMULOR、日本小松制作所的Soldia和日立制作所的S-CAST、澳大利亞CISRO公司的CASTHERM、美國流體科學(xué)公司的FLOW3D和美國UES公司的Procast、清華大學(xué)研究開發(fā)的“鑄造之星FT-STAR”三維鑄件充型凝固過程數(shù)值模擬分析系統(tǒng)、華中科技大學(xué)的華鑄CAE等[3-5]。模擬技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于鑄件的日常生產(chǎn)之中，在分析鑄造缺陷、預(yù)測鑄件質(zhì)量、優(yōu)化鑄造工藝方面發(fā)揮著重要的作用[6]。1.3發(fā)達(dá)國家鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)達(dá)國家總體上鑄造技由于充型過程數(shù)值模擬計(jì)算涉及的控制方程多且復(fù)雜，需要對(duì)連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程聯(lián)立求解，并要進(jìn)行速度場、壓力場的反復(fù)迭代，計(jì)算量大且結(jié)果不易收斂，對(duì)自由表面邊界問題需要特殊處理，且由于鑄型是不透明的，鑄件的澆注過程又是在高溫下進(jìn)行，要對(duì)鑄造充型過程進(jìn)行直接觀察和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的代價(jià)十分昂貴，這一系列問題，致使充型過程數(shù)值模擬的難度很大[11-12]。目前，鑄造充型過程數(shù)值模擬技術(shù)的求解方法主要有三種方法[13]：SIMPLE法，即壓力連接方程半隱式方法(Semi-ImplicitMethodforPressureLinkedEquation)一方面是由于研究過程中新的數(shù)學(xué)模型的建立和多種判據(jù)的應(yīng)用，使模擬結(jié)果不斷趨于實(shí)測結(jié)果，這表明溫度場的數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，在此基礎(chǔ)上溫度場的研究正向廣度和深度發(fā)展，另一方面，在世界范圍內(nèi)對(duì)數(shù)值模擬的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)向了流動(dòng)場，建立了各種速度場計(jì)算方法,諸如MAC,SMAC,SOLA,SOLAVOF,COMMIX,SIMPLE和SIMPL等來求解NaviorStocks動(dòng)量方程，計(jì)算層流流動(dòng)時(shí)三維速度場，同時(shí)由于凝固基礎(chǔ)理論研究中所取得的新成果，使宏觀模擬計(jì)算與微觀的結(jié)晶過程有機(jī)結(jié)合起來成為可能[12]。。1.4我國鑄造未來發(fā)展趨勢(shì)自中國加入WTO以來,我國鑄造行業(yè)面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)。其未來發(fā)展將集中在以下幾方面，第一，鼓勵(lì)企業(yè)重組發(fā)展專業(yè)化生產(chǎn)，包括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)鑄件的精確化生產(chǎn)和數(shù)字化鑄造，第三，培養(yǎng)專業(yè)人才加強(qiáng)職工技術(shù)培訓(xùn)，第四，大力降低能耗抓好環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)清潔化鑄造[4]。1.5蠕墨鑄鐵另一方面，它又具有接近于灰鑄鐵的鑄造性能和熱傳導(dǎo)性能，因此這種鑄鐵材料愈來愈引起人們的注意，并且巳開始在生產(chǎn)上獲得了應(yīng)用，它具有獨(dú)特的性能，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣管、玻璃模具、柴油機(jī)缸蓋、制動(dòng)零、件剎車盤等方面應(yīng)用取得了良好的效果[9]。應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)分析熱應(yīng)力場的是德國的P.R.Sahm，他利用鑄造專用CASTS有限元軟件對(duì)機(jī)床工作臺(tái)在不同配筋形式下的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行了而為模擬，結(jié)果表明具有蜂窩狀配筋結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力最小，優(yōu)化了配筋工藝[14]第2章鑄造工藝方案的確定2.1支座的生產(chǎn)條件、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求工程圖，工程卡，其他技術(shù)文件的結(jié)構(gòu)特性，技術(shù)要求，生產(chǎn)批次，制造部件的制造條件等的工程。管理，鑄造接受的基礎(chǔ)，直接用于生產(chǎn)管理。因此，在鑄造工藝設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)者應(yīng)掌握生產(chǎn)任務(wù)，了解該項(xiàng)目對(duì)金屬材料的化學(xué)成分、金屬內(nèi)部微觀組織、機(jī)械加工性質(zhì)要求、鑄造的尺寸及其他特殊性質(zhì)要求所研究的鑄件。例如牌號(hào)200的灰鑄鐵的雙孔支座零件屬于薄壁高強(qiáng)度鑄件，在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足這些要求，最后根據(jù)HT200雙孔支座零件鑄造零件圖樣及零件的綜合技術(shù)要求，再結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)條件設(shè)計(jì)出最為經(jīng)濟(jì)的鑄造工藝。鑄造工藝人員應(yīng)始終牢記熔煉成本、能源效率和環(huán)境。大約30%的美國鑄造企業(yè)使用模具填充、凝固模擬軟件，一半以上的美國鑄造廠使用凝固模擬程序，日本東北大學(xué)和大阪大學(xué)的研究在世界上取得了進(jìn)步，但是日本的鑄件行業(yè)在軟件的使用上落后，在日本1500家鑄造廠中，僅使用150個(gè)已使用的凝固模擬軟件來優(yōu)化鑄造注水系統(tǒng)，金屬模具填充、凝固模擬在英國、德國、法國、芬蘭、瑞典等歐洲國家開發(fā)，德國的MAGMASoft軟件已在世界上許多鑄造企業(yè)中應(yīng)用，法國Pechiney公司的SIMULOR因使用方便，也已在歐美國家的鑄造廠家廣泛采用[19]。一般的有限元軟件發(fā)展迅速。許多大型有限元軟件，諸如NASTRAN、ANSYS、PATRAN3，有限元分析是物理現(xiàn)象的模擬，是真實(shí)情況的數(shù)值近似，通過對(duì)分析對(duì)象劃分網(wǎng)格，求解有限個(gè)數(shù)值來近似模擬真實(shí)環(huán)境的無限個(gè)未知量[20]。Asys有限元分析軟件非常強(qiáng)大，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，熱分析，聲學(xué)分析，流體分析和電磁分析，該軟件現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、科研模擬、工業(yè)生產(chǎn)、國防科技等行業(yè)[21]。環(huán)境與零件和部件的熔化、熔化、鑄造和核方法的選擇以及熔化技術(shù)、熔化系統(tǒng)的確定有關(guān)的所有程序，激光膠囊的結(jié)構(gòu)和熔化裝置的清洗方法都存在這些問題上一個(gè)。由于熔體的設(shè)計(jì)和使用對(duì)金屬的成本、熔化金屬的數(shù)量和能源消耗。是啊。熔煉速度，熔煉成本，工業(yè)艙。。圖2-1支座外型示意圖圖2-2支座零件圖2.2支座結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性（1）要有適當(dāng)?shù)暮穸?。為了避免鑄造不良或冷絕緣等缺陷，鑄件的厚度不能變薄。（2）鑄造結(jié)構(gòu)不會(huì)明顯收縮。必須注意薄肉變換和焊盤鑄造薄壁的連接。墻壁和墻壁的連接采用轉(zhuǎn)向等厚度和變形形態(tài)。較大的焊盤用于通過應(yīng)力集中避免裂紋缺陷的連接。（3）鑄造的內(nèi)壁必須比外壁的并進(jìn)行了如下分析。軸承的邊界尺寸為640mm×460mm×400mm。根據(jù)鑄造技術(shù)表3-2-1，最小容許壁厚為30-40mm。設(shè)計(jì)的軸承最厚度為40mm。滿足條件軸承的設(shè)計(jì)厚度相對(duì)均勻，兩個(gè)壁的連接使用增強(qiáng)肋條，可以有效地形成熱接頭，不容易產(chǎn)生熱量。2.3造型，造芯方法的選擇支承體的外形尺寸為640mm×460mm×400mm，鑄造尺寸小。小型、中型零件需要大規(guī)模生產(chǎn)濕黏土砂路的柔軟性，電等，延長沙箱的使用年限也可以。因此，采用濕粘土機(jī)械模型和圖案模具是合理的。在核心制作的材料和方法的選擇中，例如，用粘土砂制作沙子的成本低，但是干燥后容易破裂變形。在大量生產(chǎn)的條件下，有必要提高核心的制造效率，提高核心的高維精度，因此該工程所需的核心由熱箱法制造，提高其強(qiáng)度，確保鑄造質(zhì)量。選擇核心拍攝過程以生成砂芯。熱箱芯制造工序是由液態(tài)固體樹脂結(jié)合劑和觸媒組成的一種核心三明治。填充到芯盒中，加熱到一定程度。加熱靠近鐵芯盒表面的鐵芯，在短時(shí)間內(nèi)使其粘合劑硬化。另外，如果砂芯的表面層為數(shù)mm，則可以從芯中取出硬殼，利用余熱可以使中央部的芯自我硬化。2.4澆注位置的確定鑄造的尺寸精度，成型工序的難度有關(guān)的重要環(huán)節(jié)。支撐體的注湯位置的初步?jīng)Q定如下。圖2-4中所示的方案I、圖2-4中所示的方案II圖2-3澆注位置確定方案一圖2-4澆注位置確定方案二注釋決定位置時(shí)，應(yīng)注意以下原則。（1）角色分配的重要部分應(yīng)盡量放在下方（2）重要的加工面必須朝下或直立（3）為了避免混入砂粒或鎖環(huán)造成的內(nèi)部缺陷，將鑄造面的表面朝下（4）完全填充鑄造（5）有利于鑄件的供應(yīng)（6）避免吊裝砂、吊掛芯或懸臂夾心，便于內(nèi)容降低、（2）鑄造的重要部分并非全部在下部。SchemeII的綜合分析在圖2.4中如下所示。3）鑄件的重要部分放在下部，下部的重要部分在上部金屬的靜壓下凝固，并且可以以濃密的結(jié)構(gòu)獲得進(jìn)給收縮。（4）鑄件的重要加工面的表面A、B（參照?qǐng)D2～圖4）比較平滑且清潔，2.5分型面的確定軸承的備用種類如下。如圖2-7所示，如圖2-7所示，圖2-6所示的Scheme圖2-5分型面確定方案一圖2-6分型面確定方案二放置在同一圖案上（2）使剝離面的數(shù)量最小化。（3）剝離面必須盡可能平面（4）簡單檢測低芯、關(guān)閉盒（5）請(qǐng)勿將三明治盒抬高（6）選定應(yīng)力部分的剝離面圖2-5所示方案I的綜合分析如下。（1）因?yàn)椴荒茉谀＞呦嗤话氲奈恢描T造，所以根據(jù)封閉箱子的對(duì)準(zhǔn)誤差來偏置鑄造。另外，還可以加大由于緩慢封閉而造成的垂直鑄造尺寸。（2）模具的下半部分不能全部使用砂芯。（3）加載時(shí)很難取出形狀。SchemeII的綜合分析如圖2-6所示。因?yàn)殍T造不能達(dá)到模具的一半，所以鑄造會(huì)因封大家好好看房耗費(fèi)好地方海景房好幾十個(gè)規(guī)范化感受到法國金固股份給水管道交付給覺得還是個(gè)法國紅酒施工方回家感受到對(duì)方過后告訴大家法規(guī)環(huán)境股份黃金時(shí)代改佛共和國是否貴繩股份好幾十個(gè)規(guī)范化就是個(gè)黃金時(shí)代改佛宏輝果蔬法規(guī)三個(gè)好幾十公分好幾十和及時(shí)改過聚劃算廣告費(fèi)價(jià)格合適的回復(fù)貴金屬的股份環(huán)境股份覺得高房價(jià)工商局股份就是個(gè)鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生過金鳳凰工商局股份好幾十房間號(hào)工商分局根深蒂固發(fā)貨就是個(gè)符合各說各話發(fā)給誰剛復(fù)活符呃呃回復(fù)我文化服務(wù)ifhi維護(hù)覅華為uuhfweuif無回復(fù)即可和健康危害放假看看娃哈哈開完會(huì)款進(jìn)口貨物金科文化和空間海景房客戶和我盡快恢復(fù)很快維護(hù)費(fèi)金科文化副科級(jí)紀(jì)委和金科文化發(fā)卡會(huì)務(wù)費(fèi)和物流發(fā)貨文件了恢復(fù)王嘉爾很豐富路客文化耗費(fèi)閉箱子的對(duì)準(zhǔn)誤差而產(chǎn)生偏差。另外，還可以加大由于緩慢封閉而造成的垂直鑄造尺寸。SchemeIII的綜合分析如圖2-7所示。此方案較之方案一與方案二更加科學(xué)可行。2.6砂箱中鑄件數(shù)量及排列方式確定查《鑄造手冊(cè)》表3-55，由公式(3-1)得查《鑄造手冊(cè)》表3-55得a=50~70mmb=c=70~90mm由此算得砂箱長A=588+2×(50~70)=688~728mm，寬B=412+2×(80~240)=572~892mm，高H=160+(70~90)=230~250mm。查《鑄造手冊(cè)》表4-99，選取規(guī)格為的砂箱，由此初步確定直澆道高度為250mm。圖2-8砂箱中鑄件排列示意圖第3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)確定鑄造過程設(shè)計(jì)參數(shù)通常參考需要由類型的過程設(shè)計(jì)確定的一些數(shù)據(jù)。這些過程數(shù)據(jù)通常與模式和芯盒的大小密切相關(guān)，即鑄造的精度、核心形成、核心降低和箱蓋過程。這些工程設(shè)計(jì)參數(shù)僅限于精確且適當(dāng)?shù)剡x擇工藝參數(shù)，如鑄造收縮、加工津貼、起始角度、最小鑄造孔徑、工程修正量、截?cái)嘭?fù)數(shù)、反變形量、非加工肉厚的負(fù)容許量、砂芯負(fù)數(shù)（砂鐵心減少）和芯分離負(fù)數(shù)等。能夠正確確保鑄造的尺寸（形狀），成形、芯制造、芯下降、箱閉等變得便利，提高生產(chǎn)性，降低成本。。3.1.1鑄件尺寸公差鑄件為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造、機(jī)器造型，查《鑄造手冊(cè)》表3-60，選取本鑄件的尺寸公差等級(jí)為CT12，毛坯鑄件尺寸為。3.1.2機(jī)械加工余量為了確保鑄面的尺寸和鑄造精度，在鑄造工序設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先追加。加工時(shí)切斷的金屬厚度是加工補(bǔ)貼。GB/T1130-89指定加工津貼的值、確定方法、檢查和評(píng)估規(guī)則，并與鑄件的GB6414尺寸公差組合使用。圖3-4表示各自的加法工面示意圖。3.1.3鑄造收縮率鑄造收縮也被稱為線性收縮，其由圖案長度的百分比所分割的圖案與鑄造長度的差異所表示。ε=[(l1-l2)/l1]×100%鑄造收縮。圖案長度鑄造長度在鑄造廠的設(shè)計(jì)中，軸承塊收縮為0.9%3.1.4起模斜度為了便于模具的提升，為了不損傷砂子和鐵芯，在圖案和芯盒的方向上確保一定的梯度。這個(gè)斜坡叫做出發(fā)斜坡。升力角適用于與設(shè)置面垂直的面。預(yù)備設(shè)計(jì)的草稿角度如下。根據(jù)噴墨處理設(shè)計(jì)中的表1-15，可獲得表面A（如圖3.1所示高度15mm）的剝離角度粘土砂成形的表面傾斜為A＝1°在鑄造機(jī)工藝設(shè)計(jì)中，根據(jù)表1～15，可獲得外部模具表面B的115mm高度的提升角（如圖3.1所示）粘土砂成形的表面傾斜為a＝0°25’，a＝1.2mm但是，同樣的鑄造，為了避免模具加工過程中頻繁更換工具，盡量選擇凹模的傾斜。因此，相同凹模的斜率為A＝1°因?yàn)槊鍭和面B（如圖3所示）都是非加工面，所以選擇鑄造尺寸的增減方法作為抬高角度的形狀。圖3-1外型模起模斜度示意圖3.1.5最小鑄出孔和槽術(shù)表3-3-8，最小鑄造孔直徑為15-30mm，因此有兩個(gè)孔要鑄造，其余部分不能鑄造。圖3-2最小鑄出孔示意圖3.1.6鑄件在砂型內(nèi)的冷卻時(shí)間在鑄造工程的設(shè)計(jì)中，軸承的冷卻時(shí)間是30-60分鐘。3.1.7鑄件重量公差鑄造重量和名義重量的比值是鑄造重量變化的容許范圍。軸承的標(biāo)稱重量約4kg，尺寸公差為ct9。根據(jù)鑄造設(shè)計(jì)表1～57，軸承的耐負(fù)荷性為等級(jí)MT14。3.1.8工藝補(bǔ)正量矛盾，一些加工鑄件的壁厚會(huì)比所需尺寸小，嚴(yán)重時(shí)會(huì)被淘汰為弱和強(qiáng)。因此，需要加厚被稱為工程修正量的鑄造品的厚度層。但是，在量產(chǎn)前的小規(guī)模試作工序中，由于需要調(diào)整軸承，所以沒有考慮設(shè)計(jì)修正。3.1.9分型負(fù)數(shù)在干燥砂型、表面干燥型、大型濕法型的情況下，由于燒結(jié)面、加工面等原因，剝離面一般不光滑，上下接觸面不嚴(yán)格。為了防止注水時(shí)發(fā)生火災(zāi)，需要在關(guān)閉盒子之前將石棉吸管和泥土片填充在剝離面之間，因此在離模面上鑄造的大小明顯增加。為了保證角色分配大小的正確性，為了抵消提案過程中角色分配增加的尺寸，它被稱為負(fù)打擊號(hào)，以從圖案中減去相應(yīng)的大小。由于是濕式和小型鑄造的支持，所以不考慮隔壁的負(fù)數(shù)。3.1.10反變形量由于冷卻速度不均勻，鑄件往往在冷卻后變形。為了解決這樣的撓度變形的問題，通過基于制造圖案時(shí)可變形的變形的逆方向形成逆變形圖案，將圖案上的變形稱為逆變形。但是，由于支撐體沒有大的平板，所以無需設(shè)定逆變形。3.1.11非加工壁厚負(fù)余量在手制砂砂成形和制作鐵芯的工序中，為了取出木材模具，為了打倒金屬模具，需要敲擊金屬模具，潮濕時(shí)木材模量會(huì)膨脹，空腔尺寸增大，增加非加工肉厚度，從而允許鑄件的大小和重量超量為了確保鑄造尺寸的精度，需要減小木材模制和芯盒的肋條板厚度，以形成未加工的厚度。厚度尺寸的減少被稱為未加工過的壁厚的負(fù)容許值。軸承砂芯屬于機(jī)械爐心制作，成型屬于機(jī)械建模。因此，無需為非加工壁厚設(shè)定負(fù)余量。3.2砂芯設(shè)計(jì)砂芯的功能是形成外腔的鑄造，不能產(chǎn)生孔和砂的鑄造部分。在需要特殊性質(zhì)的模具部分，有時(shí)會(huì)使用砂芯。圖3.3中示出軸承鐵心的形狀。圖3-3砂芯外型示意圖3.2.1芯頭的設(shè)計(jì)砂芯主要由芯頭固定為砂型。在垂直芯頭中，該軸垂直且牢固地固定，并且為了固定成砂型，芯尺寸必須足夠。請(qǐng)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)測量來計(jì)算砂芯的高度核心直徑：（a+b）/2=（80+64）/2=72mm根據(jù)鑄造工程設(shè)計(jì)表1～31，芯長度的初始選擇為H＝25～30mm，H＝30mm?？紤]到選擇諸如擊球面等，選擇垂直芯頭，并且不能形成上部芯頭。只設(shè)計(jì)下芯頭，下芯頭增加。下部核心頭部的長度的設(shè)計(jì)如下所修改。根據(jù)鑄造工程設(shè)計(jì)表1～31，芯頭間隙的初始選擇為S＝0.3mm但是，考慮到沙芯是一個(gè)小的垂直濕沙芯，上芯頭沒有設(shè)置，核心頭干擾為0.2mm根據(jù)鑄造機(jī)工藝設(shè)計(jì)表1-32，芯頭傾斜如下確定。3.2.2砂芯的定位結(jié)構(gòu)查《鑄造手冊(cè)》表3-243選擇；查《鑄造手冊(cè)》表3-241選擇；查《鑄造手冊(cè)》表3-240選擇。校核澆口比：。同理，對(duì)于方案二、三：，，。查《鑄造手冊(cè)》表3-243選擇，橫、直澆道與方案一相同。校核澆口比：校核值與所選值比例相近，確定方案一：，，；方案二、三：，，。3-4所示圖3-4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)e=2mmf=3mmr=2mm3.2.4芯骨設(shè)計(jì)。3.2.5砂芯的排氣出氣體，砂芯中的殘余水分受熱蒸發(fā)放出氣體，如果這些氣體排不出型外，則要引起鑄件產(chǎn)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)在沙子的過程中，大的粘土砂芯向所有一側(cè)膨脹，砂芯周圍的尺寸隨著干燥過程中的涂層和變形而增加。為了確保鑄造尺寸的精度，芯盒的長度和寬度被減去一定量，稱為砂芯的負(fù)數(shù)。由于沙芯的負(fù)數(shù)只用于大的粘土砂芯，所以沙芯是沙子芯的負(fù)數(shù)小的沙子核。第4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)的設(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)類型據(jù)已確定的分型面、澆注位置，結(jié)合鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸特點(diǎn)，選擇中間注入式澆注系統(tǒng)。4.1.2確定內(nèi)澆道在鑄件上的位置、數(shù)目、金屬引入方向初步確定三個(gè)方案，方案一使用兩個(gè)內(nèi)澆道，這兩個(gè)內(nèi)澆道到鑄件最遠(yuǎn)處的距離相等，如圖3-6所示；方案二使用四個(gè)內(nèi)澆道，內(nèi)澆道比較靠近熱節(jié)位置，如圖3-7所示；方案三使用四個(gè)內(nèi)澆道，內(nèi)澆道最靠近熱節(jié)位置，如圖3-8所示。圖4-1內(nèi)澆道位置示意圖4.1.3決定直澆道的位置和高度(3-2)式中為最小剩余壓力頭；；為壓力角，其大小可依《鑄造工藝學(xué)》表3-4-11的要求而定。查《鑄造工藝學(xué)》表3-4-11得則mm，mm。所以直澆道滿足要求。4.1.4計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度根據(jù)公式(3-3)利用Solidworks測量鑄件質(zhì)量，設(shè)置鑄件密度為，工藝處品率按80%估算，則澆注金屬質(zhì)量。查《鑄造工藝學(xué)》表3-4-4得A=1.63~2.2n=0.5由此可算出s校核：鑄件壁厚10~40mm，查《鑄造工藝學(xué)》表3-4-6得取20mm/s，則。校核后確定澆注時(shí)間為16s。4.1.5最小鑄出孔和槽根據(jù)奧贊公式(3-4)式中為金屬液密度，鑄件材質(zhì)為灰鑄鐵，密度為；為流量系數(shù)，查《鑄造工藝學(xué)》表3-4-8得；為澆注時(shí)間，；為平均計(jì)算壓力頭，；m為流經(jīng)阻流的金屬總質(zhì)量，m=128kg。代入奧贊公式得4.1.6確定澆口比澆口比由《鑄造實(shí)用手冊(cè)》查表1.4-58得：4.1.7計(jì)算內(nèi)澆道截面積圖4-2內(nèi)澆道截面示意圖4.1.8計(jì)算橫澆道截面積圖4-3橫澆道截面示意圖4.1.9計(jì)算直澆道截面積圖4-4直澆道截面示意圖：D1=25-(1/50)×150=22mm4.1.10澆口窩的設(shè)計(jì)D=2×25=50mmh=2×16=32mm澆口窩底部放置耐火磚防止充型。4.1.11澆口杯的設(shè)計(jì)澆圖4-5澆口杯截面示意圖鑄件為中、小型灰鐵件砂型鑄造，查《鑄造手冊(cè)》表3-137得又由此算出則對(duì)于方案一，，查《鑄造手冊(cè)》表3-243選擇；查《鑄造手冊(cè)》表3-241選擇；查《鑄造手冊(cè)》表3-240選擇。校核澆口比：。同理，對(duì)于方案二、三：，，。查《鑄造手冊(cè)》表3-243選擇，橫、直澆道與方案一相同。校核澆口比：校核值與所選值比例相近，確定方案一：，，；方案二、三：，，。得：D1=68mm,D2=64mm,H=52mm4.2冒口的設(shè)計(jì)(1)熱節(jié)位置如圖3-12所示。位置一：管與法蘭相交，查《鑄造工藝學(xué)》表3-5-8作出熱節(jié)圓直徑D=7.1cm根據(jù)公式：(3-5)得鑄件模數(shù)查《鑄造手冊(cè)》表3-268，選用標(biāo)準(zhǔn)腰形明冒口，如圖3-14所示:圖3-14標(biāo)準(zhǔn)腰形明冒口冒口安全系數(shù)取1.2，冒口1：模數(shù)，基本尺寸。位置二：可視為T型桿相交查《鑄造手冊(cè)》表3-263，當(dāng)時(shí)，鑄件模數(shù)，為模數(shù)最大的一根桿的模數(shù)。則選用標(biāo)準(zhǔn)腰形明冒口，如圖3-14所示。冒口模數(shù)冒口基本尺寸計(jì)算所得冒口安置困難，所以按需補(bǔ)縮位置最大能放置的冒口設(shè)置，查《鑄造手冊(cè)》表3-265，選擇標(biāo)準(zhǔn)圓柱形明冒口：位置一：冒口尺寸位置二：冒口尺寸圖4-6冒口截面示意圖4.3冷鐵的設(shè)置析上述模擬結(jié)果，方案二與方案一對(duì)比，方案一充型過程中，部分金屬液會(huì)沖到肋板上先凝固，最終形成冷隔；方案二與方案三對(duì)比，方案三的橫澆道太長，一方面會(huì)造成金屬液的浪費(fèi)，另一方面溫度損失較多。所以最終選擇方案二繼續(xù)優(yōu)化。本次優(yōu)化是在改進(jìn)后的方案二的基礎(chǔ)上加一塊120°的弧形冷鐵，冷鐵的厚度根據(jù)《鑄造工藝學(xué)》表3-5-14外冷鐵的厚度（經(jīng)驗(yàn)法）設(shè)定，外冷鐵厚度，長度，如圖3-26所示，冷鐵放置如圖3-27所示。4.4出氣孔的設(shè)計(jì)分型面如圖4-1所示，這樣選擇的好處是分型面是平面，處于鑄件最大截面處，易于保證鑄件精度，還有利于起模和造型。4.5鑄件工藝出品率的校核=15500+0.7×0.5×7×4×7.1+[(1.5+1)×1.6]/2×32×7.1+[(3.1×1.252+3.1×1.12)×15]/2×7.1+[(3.14×3.42+3.14×3.22)×5.2]/2×7.1+3.14×2.52×3.2×7.1+3.14×(1.0/2)2×4×20*7.1≈15500+70+455+469+1264+446+445=18649g=18.649kg在計(jì)算澆注系統(tǒng)時(shí)估計(jì)工藝出品率為85%，基本符合事實(shí)。4.6鑄造模擬結(jié)果分析整個(gè)型腔呈充滿狀態(tài)，不存在澆不足現(xiàn)象。(a)充型15%時(shí)(b)充型45%時(shí)(c)充型75%時(shí)(d)充型100%時(shí)圖4-7模擬充型過程從圖中分析可知，鑄件的縮孔位于圖中圈出的鑄件上部大平面以及突出的固定座處，缺陷主要位于鑄件最高處。圖4-8模擬凝固過程第5章鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備是造型、造芯及合箱過程中所使用的模具和裝置的總稱。5.1模樣的設(shè)計(jì)5.1.1模樣材料的選用鑄造工藝設(shè)計(jì)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)，即與鑄件的精度有密切關(guān)系同時(shí)也與造型、制芯、下核心和關(guān)閉箱的過程是相關(guān)的。這些工程設(shè)計(jì)參數(shù)確保了鑄造精度，包括鑄造收縮、加工補(bǔ)貼、起始角度、最小鑄造孔徑、工程修正量、截?cái)嘭?fù)數(shù)、反變形量、非加工肉厚的負(fù)容積、砂芯負(fù)數(shù)（砂鐵心減少）和芯分離負(fù)數(shù)等工藝參數(shù)的精度和適當(dāng)性?？桑ㄐ螤睿?、成型、制芯、方便芯盒關(guān)閉、提高生產(chǎn)效率、降低成本。5.1.2金屬圖案尺寸的確定模式大小=角色分配大小（1＋K），（模樣尺寸精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位）注：K——鑄件線收縮率支座的收縮率K=0.9%5.1.3壁厚與加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)Sadness我uahdkjahsdjkhasjdj阿森松島啊。阿薩德很快就暗黑地牢那算了擴(kuò)大馬德里克按揭貸款拉斯強(qiáng)筋。5.1.4金屬模樣的技術(shù)要求大手大腳按時(shí)；領(lǐng)導(dǎo)愛上了大哈哈哈駕駛室的健康化生寺空間的很快就深深地愛傻傻的；5.1.5金屬模樣的生產(chǎn)方法為了確保鑄面的尺寸和鑄造精度，在鑄造工序設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先追加。加工時(shí)切斷的金屬厚度是加工補(bǔ)貼。GB/T1130-89指定加工津貼的值、確定方法、檢查和評(píng)估規(guī)則，并與鑄件的GB6414尺寸公差組合使用。圖3-4是各個(gè)處理面的電路圖。。5.2模板的設(shè)計(jì)模板也稱為格雷鑄鐵。大量生產(chǎn)根據(jù)鑄造技術(shù)表3-3-8，最小鑄造孔直徑為15-30mm，因此有兩個(gè)孔要鑄造，其余部分沒有鑄造5.2.1模底板材料的選用鑄造表面（板）高度及鑄造手冊(cè)檢查表A=2.0mm;請(qǐng)測量表面（曲面）的高度A=1.6mm。5.2.2模底板尺寸的確定模底板長度＝砂箱長度+2×砂箱墊表面端厚恩斯450×2×25＝500mm模具底板寬度＝砂箱寬度+砂箱分隔面緣2×厚度恩斯350×2×25在實(shí)際的鑄造手冊(cè)中，凹模底板的厚度為12mm5.2.3模底板與砂箱的定位5.4砂箱的設(shè)計(jì)5.4.1砂箱的材質(zhì)及尺寸軸承零件的機(jī)械建模沙箱材料等級(jí)可以在鑄造過程的設(shè)計(jì)手冊(cè)中找到：HT15-33、HT20-40、QT45-5、QT60-2、QT40-10、ZG15-AZG45。HT200被選定為沙箱材料，需要人工老化或退火處理。根據(jù)一般的沙箱規(guī)格和尺寸，沙箱尺寸：，450×350×200mm，450×350×200mm5.4.2砂箱型壁尺寸及圓角尺寸一般的機(jī)械式砂箱通常有向下延伸的傾斜壁，為了防止凸緣破壞箱體而設(shè)定在底部，確保剛性，促進(jìn)砂的掉落，使氣孔流出箱體的墻壁。根據(jù)實(shí)際鑄造手冊(cè)表1.5-47，箱子的厚度為T＝10mm、B1＝25mm、H1＝10mm、H2＝15mm框壁的類型如圖5-1所示。圖5-1箱壁形式示意圖砂箱過渡圓角示意圖如圖5.2。其中R=20mm,R1=40mm圖5-2砂箱過渡圓角示意圖5.4.3砂箱排氣孔尺寸第6章蠕墨鑄鐵（HT250）的配料及熔煉計(jì)算6.1蠕墨鑄鐵（HT250）的配料計(jì)算C.3.4％～3.8％,Si。2.5％～2.9％,Mn。0.1％～0.3％,S。＜0.02％,P。＜0.1％，Mn0.015％～0.025％表1.3-9爐料名爐料成分（%）CSiMnPS天津Q10生鐵4.30.880.10.040.036回爐料3.612.70.310.04＜0.01廢鋼0.210.240.520.03-75#硅鐵-7765#錳鐵--67--沖天爐燒損率5-15-200+50首根據(jù)公式(3-3)式中為澆注時(shí)間；m為鑄件或澆注金屬質(zhì)量；A、n為系數(shù)。利用Solidworks測量鑄件質(zhì)量，設(shè)置鑄件密度為，工藝處品率按80%估算，則澆注金屬質(zhì)量。查《鑄造工藝學(xué)》表3-4-4得A=1.63~2.2n=0.5由此可算出s校核：鑄件壁厚10~40mm，查《鑄造工藝學(xué)》表3-4-6得取20mm/s，則。根據(jù)奧贊公式(3-4)式中為金屬液密度，鑄件材質(zhì)為灰鑄鐵，密度為；為流量系數(shù)，查《鑄造工藝學(xué)》表3-4-8得；為澆注時(shí)間，；為平均計(jì)算壓力頭，；m為流經(jīng)阻流的金屬總質(zhì)量，m=128kg。代入奧贊公式得又由此算出則對(duì)于方案一，，查《鑄造手冊(cè)》表3-243選擇；查《鑄造手冊(cè)》表3-241選擇；查《鑄造手冊(cè)》表3-240選擇。校核澆口比：。同理，對(duì)于方案二、三：，，6.2蠕墨鑄鐵生產(chǎn)控制6.2.1蠕化劑及蠕化處理選，使柱狀化率為50%，稀土苯基硅合金（RE30）的柱狀圓化反應(yīng)穩(wěn)定。柱狀圖處理的方法是通過使流孔均勻，在抽頭孔中添加粒狀合金，每個(gè)封裝以0.8-1T處理。6.2.2孕育化處理由于柱狀體處理后熔融鐵中鎂和稀土的影響，熔鐵傾向于結(jié)構(gòu)上具有過結(jié)晶冷卻和游離硒鐵礦。因此，接種處理也是生產(chǎn)柱狀體石墨鑄鐵所必需的環(huán)節(jié)。接種劑是含75%硅的苯基硅。接種處理的方法是在抽頭罐內(nèi)添加苯基硅入。第7章砂型鑄造設(shè)備選用7.1造型工部設(shè)備選用的微振動(dòng)緊固成型線，制作軸承。為了組織成型生產(chǎn)，選擇該成型生產(chǎn)線在技術(shù)上是合理的，是經(jīng)濟(jì)的。成形用半自動(dòng)空氣微振動(dòng)緊固成型機(jī)（模型ZB148B）。7.2制芯工部設(shè)備選用為了提供成型的高強(qiáng)度和準(zhǔn)確尺寸的砂芯，樹脂砂芯是由熱盒噴漆制成的。這個(gè)部分的沙芯屬于小沙芯。根據(jù)所需的核心形狀和生產(chǎn)效率，選擇2ZZ8612熱箱噴漆機(jī)。7.3溶化工部設(shè)備選用根據(jù)制造程序、設(shè)備資源、投資、研討會(huì)等因素。7.4砂處理工部設(shè)備選用選擇車輪混合器作為混合機(jī)，這種混合器的混合質(zhì)量良好。鑄型（芯）砂制備所需的新砂、煤粉、粘土等原材料一般在干燥后使用，大型批量鑄造機(jī)中多使用水平干燥輥。松軟的沙子是非常重要的過程。大型生產(chǎn)批量鑄件車間雙砂砂砂砂松機(jī)。7.5清理工部設(shè)備選用為了降低清洗部的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善加工條件，提高清洗品質(zhì)和鑄造速度，使用雙沖程連續(xù)噴涂室和Q118噴涂器進(jìn)行設(shè)計(jì)，以清潔鑄件表面的清潔鑄造的閃光毛刺?？梢?。被洗滌的鑄件被電泳浸漆涂在遠(yuǎn)紅外線干燥線上以防銹。廢砂通過傳送帶和水桶電梯輸送到廢砂熱線，并定期用車運(yùn)輸?？偨Y(jié)本文通過對(duì)HT250支座進(jìn)行了鑄造工藝設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論：1.模擬充型分析可得：金屬液充型較快且液面上升較為平穩(wěn)。充型開始時(shí)，橫澆道、內(nèi)澆道均處于充滿狀態(tài)，避免了金屬液的激濺。當(dāng)充型達(dá)100%時(shí)，整個(gè)型腔呈充滿狀態(tài)，不存在澆不足現(xiàn)象。4.工藝出品率=15.5/18.649≈83%。

致謝本論文是在指導(dǎo)教師安勇良老師的精心指導(dǎo)下完成的。安老師在繁忙的教學(xué)與科研工作中仍不懈地花費(fèi)大量心血和寶貴時(shí)間來指導(dǎo)我們，幫助我把握課題的方向、確定課題研究的內(nèi)容以及論文撰寫工作等，在此，謹(jǐn)向安老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！此外，在論文寫作期間，同班以及同寢室的同學(xué)給予了關(guān)心、支持與幫助，在此向他們表示誠摯的謝意！最后，向所有在大學(xué)四年中給予過我關(guān)心、支持和幫助的老師和同學(xué)們表示誠摯的感謝，并祝愿大家有一個(gè)美好的明天。

參考文獻(xiàn)施延藻,鑄造實(shí)用手冊(cè)[M].沈陽:東北大學(xué)出版社.1994.李宏英,趙成志,鑄造工藝設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.王文清,李魁盛,鑄造工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.陳琦,彭兆弟,鑄造合金配料速查手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004．中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造專業(yè)學(xué)會(huì).鑄造手