【正文】 足這些要求。 3 ③ 藝裝備盡可能產(chǎn)品批量及生產(chǎn)期限。 根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量可劃分為三種生產(chǎn) 類型：即大量生產(chǎn)，成批生產(chǎn)和單件小批量生產(chǎn)。對于批量大的產(chǎn)品，應(yīng)盡可能的采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，以保證質(zhì)量，滿足時限要求。對于應(yīng)急的單件產(chǎn)品，則應(yīng)考慮是工簡單，以便縮短生產(chǎn)周期，并獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益 。 分析鑄件圖 圖 3— 1 端蓋的零件圖 該鑄件為端蓋，其材料為 HT150,灰鑄鐵的特征有斷口呈暗灰色，碳主要以石墨形式存在，為片狀石墨，少量溶于基體中，部分以碳化鐵形式組成珠光體。 HT150 的性能特點：強(qiáng)度低、好的減震性和鑄造性能。 生產(chǎn)類型：批量生產(chǎn)； 造型材料：粘土砂造型，一箱一件； 應(yīng)用 :力學(xué)性能 要求不高的零件。 最大尺寸 348 ㎜ 72㎜ 最大壁厚 ㎜ 最小壁厚 7㎜ ① 鑄件的力學(xué)性能。 4 表 3— 1 鑄件力學(xué)性能 牌號 鑄件壁厚／㎜ 抗拉強(qiáng)度σ b/MPa ﹥ ≦ HT150 10 175 10 20 145 20 30 130 ② 鑄件的化學(xué)成分。 表 3— 2 鑄件化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %） 牌號 鑄件壁厚∕㎜ C Si Mn P≦ S≦ HT150 20 ～ ～ ～ 20～ 30 ～ ～ 鑄件的結(jié)構(gòu)工藝分析 ① 端蓋結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性和生產(chǎn)條件，結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求。 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)，簡化鑄件工藝過程和降低成本。審查、分析應(yīng)考慮如下幾個方面： 1）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。 2）鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮阻礙，注意薄壁過渡和圓角 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。 3）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。 4）壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)。 5）利于補(bǔ)縮和實現(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的大平面結(jié)構(gòu)。 ② 鑄造工藝參數(shù) 1）鑄造收縮率 鑄造收縮率又稱為鑄件線收縮率或鑄件縮尺，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示： e=(Ll)/L 100% (31) 5 式中 e— 鑄造收縮率 L— 模樣長度 l— 鑄件長度 模樣的選擇 木模：輕便，容易加工，價格低廉，但強(qiáng)度低，易吸潮變形，只適合于單件、小批量生產(chǎn)的各種鑄件，通常采用實心結(jié)構(gòu)。 金屬模：金屬制作摸樣的材料有鋁合金、銅合金、鑄鐵等。銅合金輕便、加工性能好、表面光潔、不易生銹，但耐磨性較差，主要用于大批量生產(chǎn)的模樣及模板；銅合金易加工、表面光滑、耐蝕、耐磨但成本高，重量大，主要用于精度要求較高的薄、小鑄件和活塊；鑄鐵強(qiáng)度強(qiáng)度、硬度較高，耐磨且價低，表面光滑，但重量大、易生銹且不易加工，主要用 于大批量生產(chǎn)的模底板及少數(shù)情況下的模樣。 由于本次設(shè)計單件小批量生產(chǎn)，設(shè)計原則以簡單、方便、器材簡單、效率高，所以選木模。 表 3— 3 鑄鐵件鑄造收縮率 該鑄件的收縮率為 。 2）機(jī)械加工余量 查《鑄造工手冊》得，該鑄件機(jī)械加工余量為 8 ㎜。 3）起模斜度 灰鑄鐵鑄件種類 收縮率／ % 阻礙收縮 自由收縮 中小型鑄件 ～ ～ 中大型鑄件 ～ ～ 特大型鑄件 ～ ～ 6 圖 3— 2 起模斜度的形式 表 3— 4 起模斜度及應(yīng)用 該鑄件選用增加壁厚法。 表 3— 5 砂型鑄造用起模斜度 測量高度∕㎜ 金屬模 木模 a∕㎜ a a∕㎜ a 50～ 100 ～ 0176。 45′～1176。 ～ 1176。 1176。～30′ 4）工藝補(bǔ)正量 查《鑄造工手冊》得，該工藝補(bǔ)正量為 ㎜。 5）分型負(fù)數(shù) 查《鑄造工手冊》得，該分型負(fù)數(shù)為 ㎜。 造型方 法的選擇 手工造型和制芯應(yīng)用面廣，適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)組織靈活，生產(chǎn)周期短；工藝裝備簡單，制造容易。因此，對單件、小批量、多品種鑄件的生產(chǎn)具有明顯優(yōu)勢。手工生產(chǎn)還是某些復(fù)雜鑄件、大型鑄件以及重型鑄件的最基本生產(chǎn)方法。 與手工造型、制芯方法相比，在中小型鑄件的大批量生產(chǎn)方面，機(jī)器造型和制芯，尤其是采用自動化生產(chǎn)方式，更能夠滿足現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)的鑄件需求。無論是鑄件質(zhì)量還是產(chǎn)品質(zhì)量，都是手工生產(chǎn)無法比擬的。因此 ，在可能條件下，應(yīng)盡量選用機(jī)器造型和制芯。 類型 增加壁厚法 加減壁厚法 減小壁厚法 應(yīng)用 用于和其它零件配合的加工面 用于不與其它零件配合的加工面 用于和其它零件配合的非加工面 7 該鑄件選用手工造型。 鑄型種類的選擇 ① 濕型。 一般情況下， 中小型鑄鐵件應(yīng)盡量選用濕型鑄造。濕型生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短；砂型無需烘干，勞動條件好；砂型成形性好，鑄件尺寸精度高；鑄型的落砂性好，砂箱使用壽命長。因此，機(jī)械化造型以及自動高壓造型線均采用濕型鑄造。 濕型也存在某些不足之處：鑄型強(qiáng)度低，在鐵水的沖擊或烘烤作用下，容易產(chǎn)生砂眼、夾砂缺陷；砂型含有較多水分，鑄件容易嗆火，產(chǎn)生氣孔。對于厚大、形狀復(fù)雜以及技術(shù)要求高的鑄件，往往也不能采用濕型。 ② 干型。 干型是將砂型和砂芯刷上涂料后，進(jìn)入烘爐里烘干，使整個砂型和砂芯都得到干燥。干型水分少，強(qiáng)度高，透氣性好，鑄件質(zhì)量 能夠得到保證。但使用干型占地面積大，工時長，消耗能源，污染環(huán)境。 ③ 表干型。 指將鑄型表層烘干一定深度，是介于濕型和干型之間的一種改良鑄型。它與濕型相比，砂型表面層水分少，澆注大件就不容易產(chǎn)生氣孔、粘砂、夾砂和沖砂等缺陷。與干型相比，節(jié)約能源，縮短了生產(chǎn)周期。因此，適合于輪廓尺寸較大或地坑中生產(chǎn)的鑄件。 在此選用濕型。 確定鑄件澆注位置 確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計中重要的一環(huán)，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的難易程度。確定鑄件澆注位置在很大程度上取決于控制的凝固。實現(xiàn)順序凝固的鑄件， 可消除縮孔、縮松、保證獲得致密的鑄件，確定澆注位置應(yīng)遵循“三下一上”的原則。 ① 重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)。 ② 盡可能使鑄件大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤類缺陷。 ③ 薄壁部位應(yīng)盡量朝下。 ④ 厚大部分應(yīng)放在上部，以利于鑄件的補(bǔ)縮。 ⑤ 盡量避免用吊砂、吊芯或懸臂芯，便于下芯、合箱及檢驗。 8 ⑥ 應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致。 鑄型分型面的選擇 分型面的選擇在很大程度上影響著鑄件的質(zhì)量、成本和生產(chǎn)率。因此，分型面要仔細(xì)分析對比、慎重加以選擇的。分型面的選擇要根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點，生產(chǎn)類型和車間生產(chǎn)條 件來確定。選擇分型面應(yīng)注意如下幾項原則： ① 要保證起模方便，盡量不用或少用活塊。 ② 應(yīng)盡量減少分型面數(shù)目。 ③ 盡量選用平直分型面。 ④ 應(yīng)盡量使鑄件整個或大部分置于同一半型內(nèi)。 ⑤ 應(yīng)盡量使砂芯數(shù)量少，芯頭穩(wěn)固可靠，下芯方便，便于合箱及檢驗壁厚。 ⑥ 應(yīng)盡量降低鑄型總高度。 ⑦ 分型面的選擇，應(yīng)盡量減少鑄件毛刺飛邊。 ⑧ 分型面的選擇應(yīng)盡量避免鑄型合箱后再翻轉(zhuǎn)鑄型。 初步對端蓋進(jìn)行分型有：方案一如圖 a、方案二如圖 b； 圖 3— 3a 分型面方案一 圖 3— 3b 分型面方案二 對方案一 進(jìn)行綜合分析如下： ① 鑄件位于同一 半型內(nèi)，合箱對準(zhǔn)卻誤差??； ② 砂胎全部位于上 半型內(nèi)，呈吊砂狀態(tài)； ③ 澆注類型為頂注式，壓頭壓力小，較易充型； ④ 凝固順序為由下至上，端蓋重要部分先凝固； 對方案二進(jìn)行綜合分析如下： 9 ① 鑄件位于同一 半型內(nèi)，合箱對準(zhǔn)卻誤差小； ② 澆注類型為底注式，壓頭壓力大，易沖型； ③ 凝固順序為由上至下，端蓋重要部分最后凝固； 考慮鑄件的重要部分與缺陷產(chǎn)生條件，選擇方案一。 澆注系統(tǒng)設(shè)計及其選擇 ① 澆注系統(tǒng)的特點及其應(yīng)用 澆注系統(tǒng)按內(nèi)澆道在鑄件上的注入位置，可分為頂注式、中間注入式 、底注式以及階梯注入式。 1）頂注式。 此類澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于造型，節(jié)約鐵水。頂注式鑄件中所形成的溫差，符合順序凝固原則，有利于冒口補(bǔ)縮。缺點是鐵水對鑄型底部有沖擊，鐵水飛落激濺，易造成砂眼、鐵豆、氣孔和氧化夾渣等缺陷。 頂注式澆注系統(tǒng)適宜于結(jié)構(gòu)比較簡單且高度不大的薄壁鑄件，或致密性要求較高，需用冒口補(bǔ)縮的中、小型厚壁鑄件。 2）中間注入式 它對于鑄件在分型面一下部分相當(dāng)于頂澆，對于上半部分則是底澆，故兼有頂澆和底澆兩方面特點。 中間注入式澆注系統(tǒng)，適宜于壁厚均勻，高度不很大的各類中、小型鑄件。機(jī)器 造型中應(yīng)用普遍。 3）底注式。 底注式?jīng)_型平穩(wěn)，不會沖壞型腔和產(chǎn)生鐵水激濺，型腔內(nèi)的氣體易于排除，擋渣效果較好。由于高溫鐵水從底部引入型腔，對鑄件補(bǔ)縮不利。此外，沖型速度比較慢。底注式澆注系統(tǒng)，適用于技術(shù)要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄鐵件。 4）階梯注入式。 這種澆注方式鐵水沖擊力小，沖型平穩(wěn)，高溫鐵水集中在型腔上部，有利于補(bǔ)縮和排氣，內(nèi)澆道分散，減輕了鑄型局部過熱程度。但是這種澆注系統(tǒng)鐵水消耗多，造型比較麻煩。 階梯式澆注系統(tǒng)，適用于形狀復(fù)雜和高大的鑄件。 該鑄件選用頂注式澆注系統(tǒng)。 10 澆注系統(tǒng)按各組員截面比例，可分 為封閉式、開放式、半封閉式以及封閉 —— 開放式四種類型。 表 3— 6 澆注系統(tǒng)按各組員截面比例分類 型 式 特 點 應(yīng) 用 封閉式 Az﹥ Ah﹥ An 充型迅速，呈有壓流動狀態(tài)，有一定擋渣作用 灰鑄鐵大、中、小件 開放式 Az﹤ Ah﹤ An 沖型平穩(wěn)，沖刷力小，但易帶入熔渣和氣體 1t 以上灰鑄鐵 半封閉式 Ah﹥ Az﹥ An 系統(tǒng)中呈充滿狀態(tài)，撇渣能力強(qiáng)，對鑄型沖刷力小 灰鑄鐵件，表干型，薄壁球鐵件，底注式 封閉 — 開放式 Az﹥ Azu﹤ Ah﹤ An 或Az﹥ Azu﹤ An﹤ Ah