【正文】 鑄造生產(chǎn)過程中的鑄件缺陷是 不可難免的，如何盡量減少缺陷的產(chǎn)生，從而將鑄件的劉長福：閥缸鑄造工藝設(shè)計 42 廢品率品減小將受到我們高度關(guān)注 。 2) 砂箱側(cè)壁截面尺寸 根據(jù) 《鑄造手冊 5》表 487，查得壁厚 t=12~15mm，取 13mm，類型為 Ⅰ 型。 砂箱選擇的原則 一般來說，砂箱的選擇和設(shè)計與零件的鑄造工藝設(shè)計、生產(chǎn)綱領(lǐng)以及生產(chǎn)條件有關(guān)。形狀如圖 73所示： 圖 73 芯盒加強肋 Figure 73 Core box ribbed 本芯盒體積小，所以不設(shè)置手柄和吊軸，直接用芯盒邊緣實現(xiàn)搬運過程 。為了滿足此條件必須滿足下列等式： ? ? ??? 冒冒件 VVV ?? （ 61） 式中： v? — 金屬從澆完到凝固完畢的體收縮率， v? =3%； 件V — 鑄件的體積； 冒V — 冒口的總體積； ?— 冒口的補縮效率 ，為 14%； 將數(shù)據(jù)代入上式中，可得： ? ?冒件 VVv ?? = )123200(%3 ?? 310? = 310? ?冒V =123? 310? 14%=? 310? 即 ? ?冒件 VVv ?? ?冒V 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 由此可見，冒口的補縮能力足夠。根據(jù)滾 圓法計算出局部熱節(jié)圓直徑 dr=14 2 =，再將熱節(jié)圓直徑依次放大 倍，直至冒口補縮距離合理為止。 由于本次設(shè)計的 支承刀架 為小型鑄鋼 件，故采用漏斗形澆口杯較為適宜，并且在澆口杯底部設(shè)置過濾網(wǎng) ，可以更好的阻渣 。此外，還可以減輕金屬液對直澆道底部型砂的沖刷；改善內(nèi)澆道的流動分布，有直澆道窩的情況下，流量的分布比無直澆道窩的更為均勻；直澆道窩的設(shè)置可縮短直澆道拐彎處的高速紊 流，可減輕金屬液流入橫澆道的孔口壓縮現(xiàn)象，縮短高速紊流區(qū)，可以減輕金屬氧化等缺陷，減少卷氣；澆道窩還可減少直澆道拐彎處的局部阻力系數(shù)和水分損失，也有利于金屬液中的氣泡的浮動。對要求耐壓、防滲漏 的管類件，內(nèi)澆道通常開設(shè)在 法蘭處，以防止管壁處出現(xiàn)縮松 現(xiàn)象；如能使內(nèi)澆道開設(shè)在品質(zhì)要求較低的加工面上，更 有利于鑄件的外觀。即對每一個補縮區(qū)域按 順序凝固原則設(shè)置內(nèi)澆道，而對整個鑄件 則要同時凝固， 采用遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 多內(nèi)澆道分散充型。通過查 詢《鑄造手冊 5》 表 3225 得： a=20mm， b=15mm， c=23mm，作為橫澆道的尺寸進行設(shè)計工作。由 支承刀架 的平均壁厚為 15mm， L 為 315mm，查 詢 《鑄造工藝學(xué)》表 3136 可知， α應(yīng)取 9176。金屬液也成充滿式和非充滿式兩種。 2) 金屬液在型內(nèi)的上升速度： V= tC (52) 式中： C— 鑄件的高度； t— 澆注時間。它兼有頂注式和底注式的優(yōu)缺點 ，特別適用高度不大的中等壁厚的鑄件。充型的平穩(wěn)性及對型腔的沖刷力都優(yōu)于封閉式，適用于各類灰鑄鐵件及球墨鑄鐵件。一般地說， 消耗的 金屬液少且 容易清理 ，適用于鑄鐵的濕型小件及干型中、大件。 2）調(diào)節(jié)鑄件上各部分的溫度分布。 芯頭間隙 為了 使 下箱方便，通常 要 在芯頭和芯座之間留有 一定的間隙。 5） 填砂面應(yīng)寬敞，烘干支撐面是平面 ； 需要進爐烘干的大砂芯常被沿最大截面切分為兩半制作。 砂芯的設(shè)計 砂芯的功能是形成鑄件的內(nèi)腔、 孔和鑄件外形不能出砂的部位。 查詢 《鑄造手冊第 5 卷》（ 后面如不特殊指明，都默認參考此書） 表 359 可知， 本次設(shè)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 計 中鑄鋼 件 的最小鑄出孔直徑 為 60mm。起模斜度可以采用增加鑄件壁厚、增減鑄件壁厚或減小鑄件壁厚等三種形式。 各部位加工余量 加工方式 上法蘭的加工余量 雙側(cè)加工 上半管道內(nèi)圈的加工余量 雙側(cè)加工 側(cè)凸臺的加工余量 雙側(cè)加工 直徑 50mm的凸臺的加工余量 雙側(cè)加工 側(cè)法蘭的加工余量 雙側(cè)加工 鑄造收縮率 鑄造收縮率又稱鑄件收縮率 [12]，是鑄件從線收縮開始溫度（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固態(tài)性質(zhì)時的溫度）冷卻至室溫時的相對線收縮量，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示： %1001 21 ??? L LL? 式中： L1—— 模樣長度； L2—— 鑄件長度。零件基本尺寸 最大 為 290mm，查表得，允許最大偏差為 12mm。 綜合上述原則， 對于閥缸分型面的選擇 為 以下方案 ，如圖 32 所示 ： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 32 分型面選擇方案 Fig 32 type selection scheme 方案 ：如圖 32 所示， 鑄造 時將支承刀架翻轉(zhuǎn)放置 ， 分型面選在 支承刀架 的下表面 ，分型面為平面， 使 鑄件 下 箱中 。如果做不到上述要求，也應(yīng)盡可能把鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一半型內(nèi)。 綜合考慮以上原則，本次設(shè)計的 閥缸 的澆注位置 為 以下 方案： 圖 31 澆注位置確定方案一 Fig 31 Scheme to a pouring position 劉長福：閥缸鑄造工藝設(shè)計 14 方案一：如圖 31 所示，分析可知： 鑄件處于這種 澆注位置 時， 支承刀架旋轉(zhuǎn) 180 度 放置 ， 復(fù)雜部分放下面 。手工造芯還可分為：芯盒造芯和刮板造芯。 按鑄型種類分類 砂型按鑄型種類不同，可分為干型、濕型和水玻璃砂型、 黏土砂型 、表面烘干型、雙快水泥砂型和石灰石砂型等。為使 模具制造工時 減少 和 節(jié)約材料，應(yīng)將鑄件 設(shè)計成規(guī)則的、容易加工的形狀。 若鑄件必須采用不平分型面，增加了制造模樣和模板的工作量，盡量改進用一平直的分割面進行造型。 6）防止鑄件翹曲變形。 2） 鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴重的收縮阻礙，注意薄壁過渡和圓角 過度。鑄造零件的設(shè)計結(jié)構(gòu)除了使機器設(shè)備本身的遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 使用性能和機械加工的要求得到滿足外，還要滿足鑄造工藝的要求。 刀架作為數(shù)控車床的重要配置，在機床運行工作中起著至關(guān)重要的作用，一旦出現(xiàn)故障很可能造成工件報廢，甚至造成卡盤與刀架碰撞的事故。 這些機遇給中國鑄造行業(yè)實現(xiàn)由鑄造大國轉(zhuǎn)向鑄造強國的轉(zhuǎn)變提供了極好的機會 。鑄造企業(yè)已經(jīng)擁有能力在我國及外國展覽會上展出自己的鑄件 ,并獲得較高認可。所生產(chǎn)的各種口徑的離心球墨鑄鐵管占鑄鐵管總量 95%以上，球鐵管占球鐵年產(chǎn)量 30%~50%。大多 采用液 態(tài)金屬過濾技術(shù)，過濾器能 適應(yīng)鈷基、鎳基合金及不銹鋼液 的高溫的過濾。 2021 年美國鑄件總產(chǎn)量為 1231 萬 t，其中灰鐵件占 35%、球鐵件占 33%、鑄鋼件占 %、鋁合金件占 16%。 4）注重自主創(chuàng)新。要扶持一批能 帶動中國鑄件出口 的鑄造企業(yè) ，使之成為具有國際競爭力的龍頭企業(yè)。鑄件尺寸精度普遍低 1~2 級，表面粗糙度差 1~2 級，鑄件壁厚也厚得多。 我國鑄件總產(chǎn)量到 2021 年底已連續(xù) 10 年居世界首位。鑄造產(chǎn)品發(fā)展的趨勢是 使 鑄件 的質(zhì)量更好， 有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。 在確定好造型方法，準(zhǔn)備好造型材料后，根據(jù)鑄造工藝要求進行造型、造芯。 關(guān)鍵字 ： 砂型鑄造；工藝分析；鑄造工藝設(shè)計；澆注系統(tǒng) II Abstract The design of the valve cylinder casting blank process , according to the conditions of use of parts, structural characteristics and production volume, bined with the existing plant equipment for casting the casting process analysis, clear parts of the structure characteristics, identify possible structural , according to the structural characteristics of parts, technical requirements, production requirements, production volume, production conditions and modeling casting method the parts of the structure, this paper proposes a variety of casting and subtype scheme, prehensive parative analysis, select the most ideal location and casting parting, to develop a detailed casting , according to the casting process and the characteristics of the part, the choice of suitable process parameters, the design of the sand core casting, casting , sand box, core box, gating system, riser and cold iron, associated tooling and equipment design. Key words： sand casting； technology analysis； casting technology design； gating sy 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前言 在現(xiàn)代科技進步與鑄造業(yè)蓬勃發(fā)展 情況下 ，不同的鑄造方法需要做的鑄型準(zhǔn)備內(nèi)容也有所不同。Ⅰ 摘 要 本設(shè)計是對支承 刀架 進行鑄造毛坯工藝設(shè)計。當(dāng)下應(yīng)用最為廣泛的還是砂型鑄造，鑄型準(zhǔn)備工作主要有造型材料的準(zhǔn)備和造型、造芯兩大項。它決定鑄件的精度和生產(chǎn)過程的經(jīng)濟效果，在現(xiàn)代化的鑄造車間里，造型、造芯都已實現(xiàn)了機械化或自動化。此外， 還要開發(fā) 新的鑄造合金， 研究 冶煉新工藝和新設(shè)備 ，以實現(xiàn)節(jié)能減排和 恢復(fù)自然環(huán)境 ，減 少對大氣的污染 。從 2021 年到 2021 年的 10 年間，我國鑄件產(chǎn)量以平均每年 %的速度增加，我國 2021 年鑄件總產(chǎn)量已達 3530 萬噸，鑄造廠點近 3 萬家，從業(yè)人員約 200 萬人 [2]，在國際市場中 也具備了一定 的競爭 能力。中國的鑄件材料仍以灰鑄鐵為主，約占鑄件總產(chǎn)量的 %，球墨鑄鐵占 %，遠低于 世界平均值 20%，遠低于日本 (%)、美國 (%)。 1）大力支持企業(yè)、研究機構(gòu)或?qū)W校 研究 鑄造新工藝、新材料、新設(shè)備。調(diào)整 鑄造企業(yè)結(jié)構(gòu)，進行專業(yè)化生產(chǎn)，實現(xiàn)地域化聚集， 發(fā)展 壯大龍頭企業(yè)，使中小企業(yè)圍繞 龍頭企業(yè)形成 產(chǎn)業(yè)鏈。從需求上看，球鐵鑄件和鋁鑄件的需求 有所 增長。過濾后可使 鋼鑄件射線探傷 A 級合格率提高 13%，鋁鎂合金經(jīng)過濾，抗拉強度提高 50%、伸長率提高 100%以上 [12]。鑄造生產(chǎn)全過程 中 從嚴執(zhí)行技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)，鑄件廢品率僅 為2%~5%；標(biāo)準(zhǔn)更新快（標(biāo)齡 4~5 年）；普遍進行 ISO9000、 ISO14000 等認證 [15]。除此之外，我國鑄造技術(shù)大大提高，已經(jīng)可以和國外發(fā)達國家相匹敵 .改革開放 以來，原來許多企業(yè)采用砂型鑄造工藝，而現(xiàn)在已經(jīng)開始向數(shù)控化、自動化、智能化、機械化的方向挺進。 鑄造業(yè)也將向著下面的方向發(fā)展 。它是車床的支撐部件之一，其中起支撐、刀具裝夾作用；同時它也是進給系統(tǒng)的一部分。鑄件結(jié)構(gòu)的合理性，直接影響鑄造合金的種類、 產(chǎn)量的多少、鑄造方法和生產(chǎn)條件等。 鑄件薄、厚壁的相接，拐彎等壁厚的壁與壁的各種連接，都采用鑄件過渡轉(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。 7） 避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。 4） 減少和簡化分型面。 7） 大型復(fù)雜件的分體鑄造和簡單小件的聯(lián)合鑄造。所以，本次 設(shè)計鑄件技術(shù)要求 不是很高 ，中和成本 ，故 采用的是 黏土砂 型 。芯盒造芯是用芯盒內(nèi)表面形成砂芯的形狀，砂芯尺寸準(zhǔn)確，可制造小而復(fù)雜的砂芯，各種形狀、尺寸和批量的砂芯均可采用；刮