【文章內(nèi)容簡介】 確定 鑄造工藝參數(shù)是指鑄造工業(yè)設(shè)計時需要確定的工藝參數(shù)，工藝參數(shù)的選擇是鑄造工藝設(shè)計的重要內(nèi)容。對指導(dǎo)鑄造工藝設(shè)計與鑄造生產(chǎn)具有重要作用，主要包括以下內(nèi)容： 鑄件最小鑄出壁厚 軸承座的最小壁厚為 25mm，由《鑄造工藝設(shè)計》表 31知該零件符合要求。 表 31 砂型鑄件最小壁厚 單位（ mm） 鑄件輪廓尺寸 鑄件材質(zhì) 鑄鋼 灰鑄鐵 球鐵 可鍛鑄鐵 鋁合金 鎂合金 ≤200200 8 ≈6 6 5 3 — 200200500500 1012 610 12 8 4 3 500500 1520 1520 — — 6 — 最小鑄出的孔和槽 鑄件上的孔和槽是否鑄出，要根據(jù)具體情況而定，一般較大的孔和槽直接鑄出來，以節(jié)約金屬減少機械加工，較小的孔和槽則不宜鑄出。 表 32 最小鑄出的孔 由表 3— 2可知：軸承座上直徑為 18mm的孔不應(yīng)鑄出。 鑄件的尺寸公差 鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的兩個允許極限尺寸之差。在這兩個允許極限尺寸之內(nèi)，鑄件可滿足機械加工、裝配和使用要求。 影響鑄件尺寸精度的主要原因有：鑄造合金，鑄件的結(jié)構(gòu)，鑄造方法，鑄造工藝設(shè)計水平，操作水平，造型、造芯設(shè)備及工裝的精度，造型、造芯材料的性能，鑄件的精整和表面質(zhì)量，生產(chǎn)技術(shù)管理和質(zhì)量控制手段等等。 鑄件尺寸精度要求越高，對上述影響因素的要求和控制應(yīng)越嚴，但鑄件的成本也越高。 因此，產(chǎn)品設(shè)計，必須用價值工程的理念考慮鑄件的尺寸公差等級；生產(chǎn)批量 最小鑄出孔的直徑 d 灰鑄鐵件 鑄鋼件 大批量生產(chǎn) 12 ~15 — 成批量生產(chǎn) 15~30 30~50 單件 ,小批量生產(chǎn) 30~50 50 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 10 生產(chǎn)廠家必須從實際出發(fā)綜合考慮各種因素，達到既保證鑄件質(zhì)量又不過多的增加生產(chǎn)成本的目的?？偟膩碚f，提高鑄件尺寸精度是一項系統(tǒng)工程，要有計劃的去做逐步提高，只有提高了產(chǎn)品質(zhì)量，只有性價比合理的產(chǎn)品，在市場上才有競爭力。 鑄件尺寸公差代號 CT，所規(guī)定的公差等級由精到粗 16級，即 CT1— CT16，查《鑄造工藝設(shè)計》知：鑄鋼的公差等級為 1114，選 CT10，鑄件的基本尺寸為36 23 16 14 13 75的孔公差數(shù)值分別為 、 、 、 、 。 機械加工余量 機械加工余量是指為了保證鑄件加工面尺寸和零件精度，工藝設(shè)計時，在鑄件代加工面上預(yù)先增加的而在機械加工時切削掉的厚度。機械加工余量值由精到粗分為 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 J和 K共十個等級。 軸承座的輪廓尺寸為： 350mm 350mm 175mm,查《鑄造工藝學(xué)》知：該軸承座的機械加工余量等級為 G－ K,上面的加工余量等級取 H，加工余量為 5mm,下面和側(cè)面的加工余量等級取 G，加工余量為 。 鑄造收縮率 鑄造收縮率又稱鑄件的線收縮率，用模樣與鑄件的長度之差除以模樣長度的百分比表示： ε=【（ L1L2） /L1】 100% 式中 ε是鑄造收縮率（ %） L1 是模樣長度（ mm) L2 是鑄件長度（ mm) 鑄造收縮率與鑄造的合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)、澆冒口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、鑄型的種類等因素有關(guān)。鑄造合金由凝固態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)要產(chǎn)生收縮；合金成分與其含量不同，其收縮率也不同，這是鑄造合金的特性。鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，澆冒口結(jié)構(gòu)阻礙收縮，砂型和砂芯的退讓性差，都要阻礙鑄件由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的收縮。簡單厚實的鑄件，其鑄造收 縮率比結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件大。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型鑄件，其立體三維方向上的線收縮率各不相同。因此，鑄造收縮率是綜合了各種因素之后，形成的鑄件尺寸的實際收縮率。做模樣時，稱它為縮尺或放縮。 為了獲得尺寸精確的鑄件，必須選擇適宜的鑄造收縮率。根據(jù)工廠里的鑄造工程師的經(jīng)驗知鑄鋼的收縮率為 %。 起模斜度 為了方便起模，在模樣，芯盒的出模方向留一定斜度，以免損壞砂型或砂芯。這個斜度，稱為起模斜度。起模斜度應(yīng)設(shè)計在鑄件沒有結(jié)構(gòu)斜度，并垂直于分型面的表面上，其大小依起模高度。模樣表面粗糙度值以及造型、芯的方法而定 。 在平行于起模方向的模樣壁上所增加的斜度，用角度ɑ或?qū)挾?a表示。查《鑄造工藝學(xué)》可知： A、 B兩面的起模斜度均為 a= α =0176。 40′，采用增加軸承座鑄造工藝設(shè)計 11 鑄件法 。如圖 31 所示： 圖 31 起模斜度 澆注溫度和冷卻時間 鑄鋼 230450的出爐溫度一般為 1580℃，澆注溫度一般為 15301550℃ . 從《鑄造工藝學(xué)》中可得此軸承座的的冷卻時間為 4050分鐘。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 12 4 砂芯設(shè)計 砂芯的基本知識 型芯是鑄型的一個重要組成部分，型芯的作用是形成鑄型的內(nèi)腔， 孔洞，阻礙起模部分的外形 以及鑄型中有特殊要求的部分。 型芯應(yīng)滿足以下要求：型芯的形狀，尺寸以及在鑄型中的位置應(yīng)符合鑄件的要求，具有足夠的強度和剛度；在鑄件形成過程中型芯所產(chǎn)生的氣體能及時排出型外；鑄件收縮時阻力??；造芯，烘干，組合裝配和鑄件清理等工序操作簡單。 砂芯的設(shè)計，主要包括芯頭的設(shè)計、芯骨的設(shè)計、砂芯排氣設(shè)計。必要時，仍有選用及安置芯撐的的設(shè)計。 砂芯數(shù)目的選擇 在鑄件的澆注位置和分型面等工藝方案確定后，就可根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)來確定砂芯如何分塊和各個分塊砂芯的結(jié)構(gòu)形態(tài)，確定時的總準則是： （ 1）保證鑄件內(nèi)腔尺寸精確； （ 2）應(yīng)使操作簡單； （ 3）應(yīng)使芯盒搗砂面敞開且砂芯烘干支持面最好為平面； （ 4）使造芯和下芯過程方便，鑄件內(nèi)腔尺寸精確，不致造成氣孔等缺陷，芯盒結(jié)構(gòu)簡單。 芯頭設(shè)計 芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬液接觸的砂芯部分。它本身不形成鑄件的輪廓。芯頭的作用是固定，支撐和排氣，芯頭可以分為垂直芯頭和水平芯頭，由前面的澆注位置的選擇可知：應(yīng)該是選擇垂直芯頭。 芯頭尺寸的確定 砂芯主要靠芯頭固定在砂型上，對于垂直芯頭為了保證其軸線垂直，牢固地固定在型上 ，必須有足夠的芯頭尺寸。 軸承座采用的是垂直砂芯，需確定砂芯的高度和芯頭于芯座的間隙。查《鑄造工藝學(xué)》得：軸承座砂芯上芯頭高 h1=40mm，下芯頭高 h=40mm；芯頭于芯座的間隙 S= ， S2=。其芯頭的結(jié)構(gòu)如圖 4— 1所示： 軸承座鑄造工藝設(shè)計 13 圖 4— 1 芯頭的結(jié)構(gòu) 砂芯的定位結(jié)構(gòu) 砂芯要求定位準確，不允許沿芯頭軸向移動或繞芯頭軸向轉(zhuǎn)動，對于形狀不對稱的砂芯，為了定位準確必須做出定位芯頭。由于此砂芯對稱所以沒必要做出定位芯頭。 芯骨 放在砂芯中以強化砂芯整體強度并具有一定形狀的金屬構(gòu)件稱為芯骨。軸承座的砂芯較小，烘干后能滿足其強度要求不需要增設(shè)芯骨。 芯撐 砂芯在砂型中主要靠芯頭固定，但有時砂芯只靠心頭難于穩(wěn)固，因此在生產(chǎn)中場采用芯撐加固，以起到輔助支撐的作用。軸承座砂芯尺寸較小，砂芯結(jié)構(gòu)簡單，烘干后芯頭的穩(wěn)固性能滿足要求，不需再設(shè)芯撐。 砂芯的排氣 砂芯在高溫金屬作用下，其粘接劑和砂芯中的有機物要燃燒放出氣體，砂芯中的殘余水分受熱蒸發(fā)放出氣體，如果這些氣體不排除型外，則會產(chǎn)生氣孔等缺陷。軸承座的砂芯較小不 宜開設(shè)排氣通道，可在鑄型上增設(shè)排氣孔加以補償。 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 14 5 澆注系統(tǒng)及冒口、冷鐵、出氣孔的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的組成及其應(yīng)用 澆注系統(tǒng)是鑄型中引導(dǎo)液態(tài)金屬進入型腔的通道，它由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖 51 所示： 圖 51 澆注系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 澆口杯的作用是承接金屬液，并將其導(dǎo)入直澆道。澆口杯分漏斗形和盆形兩大類。漏斗形澆口杯又分成兩類，一類是中小型鑄鐵件和非鐵合金鑄件用的漏斗形澆口杯；一類是鑄鋼件用的漏斗形澆口杯。中、小型鑄鐵件和非鐵合金鑄件用的漏斗形澆口杯，通常采用在澆口杯箱 內(nèi)用型砂制成。供中、小型鑄鋼件用的澆口杯，用水玻璃砂舂制而成；供中、大型鑄鋼件用的漏斗形澆口杯是用耐火材料制作并經(jīng)過燒結(jié)的漏斗磚砌成。澆口盆用于中、大型鑄鐵件和中大型非鐵合金件。 直澆道是引導(dǎo)澆口杯中的金屬液進入橫澆道，建立起足夠的壓力頭，將金屬液在重力作用下克服流動阻力，及時充滿型腔和防止鑄件產(chǎn)生侵入性氣孔。澆口窩對來自直澆道的金屬液有緩沖作用，能縮短直 橫澆道拐角處的紊流區(qū)，改善橫澆道內(nèi)的壓力分布。其底部宜放干砂芯片或耐火磚塊，可防止沖砂。比較合適的尺寸是：澆口窩直徑為直澆道下端直徑的 ~2倍，高度 為橫澆道 2倍，將型砂舂實緊，與直澆道和橫澆道的過渡區(qū)避免有尖角。 橫澆道的作用除了將金屬液引入內(nèi)澆道外，主要是撇渣（澆口杯往往起不到很好的撇渣作用）。因此，它應(yīng)有一定的長度和高度。封閉式澆注系統(tǒng)，一般要求橫澆道為窄、高形的橫截面，它的高度應(yīng)為內(nèi)澆道高度的 4~6倍，以使橫澆道的吸動作用達不到橫澆道的頂面，避免將浮渣吸入鑄件。橫澆道的末端長度應(yīng)距最后一道內(nèi)澆道的距離不少于 75mm。必要時，橫澆道末端可設(shè)一個集渣包。在軸承座鑄造工藝設(shè)計 15 澆注系統(tǒng)設(shè)計中，將橫澆道設(shè)計成平穩(wěn)、緩速、近似層流地輸送金屬液，對捕渣是非常重要的。 內(nèi)澆道的用 途是控制金屬液流入型腔的速度和方向，調(diào)節(jié)鑄件各部分的熱差。封閉式澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道應(yīng)位于橫澆道的下部，且和橫澆道具有同一底面。讓最初進入橫澆道的污冷金屬液靠慣性力流過內(nèi)澆道，集于末端延長段或集渣包，而不進入型腔內(nèi)。開放式澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道應(yīng)位于橫澆道的頂部，內(nèi)澆道的頂面不能和橫澆道的頂面在同一水平面上，而要位于橫澆道的頂上，以防橫澆道還未充滿時，浮渣就進入內(nèi)澆道而不滯留在橫澆道頂面。橫澆道的橫截面可做的矮些、寬些。內(nèi)澆道的橫截面有多種形式，視各種鑄造廠家的生產(chǎn)習(xí)慣和鑄件的結(jié)構(gòu)而選擇，其中扁平梯形截面內(nèi)澆道的吸動 區(qū)域小，有利于橫澆道捕渣，還利于清除，應(yīng)用最廣。與直澆道相鄰的第一個內(nèi)澆道與直澆道的距離應(yīng)大于橫澆道高度的 5倍，避開紊流區(qū)。 內(nèi)澆道位置設(shè)置的通則如下： （ 1）凝固體收縮率大的、且壁厚差大的鑄件，內(nèi)澆道開設(shè)在設(shè)有冒口的厚壁處，最好進入冒口，以形成順序凝固。對特殊結(jié)構(gòu)件，為避免造成應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋，冒口中心往往不與熱節(jié)中心重疊，離開熱節(jié)一定距離設(shè)置冒口，此時，內(nèi)澆道仍要開到設(shè)置冒口的鑄件部位或進冒口。對凝固收縮率大的合金，內(nèi)澆道的位置應(yīng)有助于冒口對鑄件形成定向補縮，例如鑄鋼件、鋁合金鑄件、無錫青銅鑄件 、黃銅鑄件。 （ 2）凝固體收縮率小的、壁厚差大的鑄件，內(nèi)澆道應(yīng)分散的開設(shè)在薄壁處和次薄壁處，不開設(shè)在鑄件的熱節(jié)和冒口的根部。以有利于鑄件的凝固，如鑄鐵件和錫青銅鑄件。 （ 3）壁厚差不大的鑄件，為造成同時凝固，內(nèi)澆道開在薄壁處，且數(shù)量不多，分散布置，特別是對鑄鐵件和錫青銅鑄件。但對凝固體收縮率大的合金，內(nèi)澆道仍是以開設(shè)在設(shè)有冒口的部位為原則。 （ 4）凝固體收縮率大的中、大型鑄件，若內(nèi)澆道開設(shè)在沒有設(shè)置冒口的部位，內(nèi)澆道處會產(chǎn)生過熱，可引起鑄件局部產(chǎn)生縮孔、縮松；對重要鑄件，為消除這類缺陷，必 須對其增設(shè)補貼，以形成順序凝固，將縮孔、縮松引入冒口中。 （ 5）內(nèi)澆道不應(yīng)開設(shè)在靠近有芯撐或有冷鐵的部位。即使需要開在有外冷鐵的，也需要加厚冷鐵和采用鋼、銅或石墨冷鐵。