【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 紙上，通過(guò)課程設(shè)計(jì)我們學(xué)會(huì)了很多課本上沒(méi)有的知識(shí)。 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求工藝設(shè)計(jì)學(xué)生要在規(guī)定的時(shí)間（3 周）內(nèi)，必須完成一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的鑄造工藝設(shè)計(jì)，并完成采用機(jī)器造型的主要鑄造技術(shù)文件匯（編）制工作。采用 CAD 出圖，如有條件可以進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)模擬。華鑄 模擬軟件可以開(kāi)放使用。具體任務(wù)包括：零件圖 1 張（A4），鑄造工藝圖 1 張（A3 彩色），模板裝配圖 1 張（A4），芯盒圖（或裝配圖）1 張（A4），鑄型裝配圖 1 張（A4），鑄造工藝卡 1 張（A4），設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 份（A4） 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能所構(gòu)成的信息技術(shù)近年來(lái)在鑄造生產(chǎn)中得到更為廣泛的應(yīng)用，這正在改變著鑄造生產(chǎn)的面貌，可以說(shuō)現(xiàn)代鑄造技術(shù)的主要特征就是將傳統(tǒng)的鑄造工藝與信息技術(shù)融為一體。快速原型技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用也有了新的發(fā)展，它除了可應(yīng)用于制造新產(chǎn)品試制用的摸樣及熔模鑄造的蠟?zāi)Ｍ?，還可用于直接造出酚醛樹(shù)脂殼型、殼芯，他們可直接用來(lái)裝配成砂型。在德國(guó)震壓造型正在逐步被其它先進(jìn)的造型設(shè)備所取代，而到 1999 年垂直分型無(wú)箱射壓造型、氣流——?dú)鈮涸煨汀⒖諝鉀_壓造型這三類造型線的生產(chǎn)能力之和已占有 77%，居于主導(dǎo)地位。國(guó)外近年來(lái)在智能化型砂質(zhì)量控制方面有很大發(fā)展，特點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)輔助對(duì)型砂質(zhì)3 / 29量進(jìn)行預(yù)防性控制。 本領(lǐng)域存在的問(wèn)題由于技術(shù)水平和裝備條件等限制,我國(guó)鑄造業(yè)還不能完全生產(chǎn)出國(guó)內(nèi)各行業(yè)所急需的一些關(guān)鍵鑄件,特別是一些高難度、高要求的鑄件。要改變目前這種狀況,就必須加大鑄造企業(yè)的重組和結(jié)構(gòu)調(diào)整,發(fā)展專業(yè)化生產(chǎn),進(jìn)一步擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)企業(yè)的規(guī)模,提高企業(yè)的工藝和裝備水平，必須加大科技投入,建立企業(yè)的研發(fā)中心并實(shí)行產(chǎn)學(xué)研三結(jié)合的研發(fā)體制,推動(dòng)自主創(chuàng)新，必須把環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)保障當(dāng)作一件大事抓緊抓好，必須大力降低能耗和原材料消耗，必須進(jìn)一步培養(yǎng)鑄造方面的專業(yè)人才,加強(qiáng)職工隊(duì)伍的技術(shù)培訓(xùn),提高全行業(yè)職工的技術(shù)與勞動(dòng)素質(zhì)。 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想鑄造工藝課程設(shè)計(jì)總的程序是：根據(jù)已下達(dá)的課題任務(wù)－零件圖進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析后，繪制出鑄造工藝圖。以工藝圖為依據(jù)，設(shè)計(jì)出模板圖和芯合圖，再繪制鑄型裝配圖（合箱圖），最后編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和工藝卡。 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題通過(guò)閱讀圖紙，應(yīng)著重了解以下各點(diǎn)：（1）了解鑄造零件的結(jié)構(gòu)形狀及各投影間的關(guān)系，建立零件形狀的明確完整的立體概念，以保證工藝設(shè)計(jì)及各項(xiàng)設(shè)計(jì)制圖工作的順利進(jìn)行；（2）弄清零件圖的各項(xiàng)尺寸，并著重記錄鑄造零件的重量，主要壁厚及最大壁厚，零件最大尺寸（長(zhǎng)寬高輪廓尺寸），以供工藝設(shè)計(jì)使用；（3）零件各項(xiàng)公差要求，零件加工位置及零件各項(xiàng)加工要求（包括邊面光潔度），并對(duì)加工方法做初步了解；（4）零件材質(zhì)及性能要求，以及圖紙上指出的各項(xiàng)特殊技術(shù)要求。4 / 292 設(shè)計(jì)方案零件結(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(jiǎn)化鑄件工藝過(guò)程和降低成本。審查、分析應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面：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。鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮阻礙，注意薄壁過(guò)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，都應(yīng)采取逐漸過(guò)渡和轉(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。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。壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)。利于補(bǔ)縮和實(shí)現(xiàn)順序凝固。防止鑄件翹曲變形。避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。 零件的材質(zhì)分析鑄件成型材料為蠕墨鑄鐵，蠕墨鑄鐵是在鑄鐵材料方面介于球墨鑄鐵與灰鑄鐵之間的一種材科。蠕蟲(chóng)狀石墨是介于球伏與片狀之間的一種過(guò)渡型石墨，因而使這種鑄鐵的材質(zhì)性能也介于球墨鑄鐵與灰鑄鐵之間。簡(jiǎn)要地說(shuō)，蠕墨鑄鐵具有接近于球墨鑄鐵的強(qiáng)度、剛性，一定的韌性，良好的耐磨性；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(lái)愈引起人們的注意，并且巳開(kāi)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(pán)等方面應(yīng)用取得了良好的效果。其化學(xué)成分：（見(jiàn)下表 21），蠕鐵的碳當(dāng)量高，加稀土合金后又使鐵水得到凈化，因而使它具有較好的流動(dòng)性。在碳當(dāng)量相同的情況下，蠕鐵和灰鑄鐵的流動(dòng)性相似。蠕鐵的收縮也介于灰鑄鐵和球鐵5 / 29之間，澆注系統(tǒng)可按灰鑄鐵進(jìn)行設(shè)計(jì)。但對(duì)致密性要求較高，壁厚相差較大的復(fù)雜鑄件，要采用球鐵的澆注和補(bǔ)縮系統(tǒng)。蠕鐵兼有灰鑄鐵和球鐵的良好性能，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度高于灰鑄鐵，相當(dāng)于鐵素體球鐵。導(dǎo)熱性接近于灰鑄鐵，因而鑄造工藝方便、簡(jiǎn)單、成品率高。蠕鐵有較好的抗生長(zhǎng)和抗氧化性能，蠕鐵的耐磨性為中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) HT300的 倍以上，比高磷鑄鐵高 1 倍，而與磷銅鈦鑄鐵相近。表 21 ZG230450 的化學(xué)成分 (%)化學(xué)成分 C Si Mn S P含量 ~% ~% %~% % % 支座工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求產(chǎn)品生產(chǎn)性質(zhì)——大批量生產(chǎn),零件材質(zhì)——RuT300,零件的外型示意圖如圖 所示，支座的零件圖如圖 所示，支座的外形輪廓尺寸為 160mm135mm100mm，主要壁厚 18mm，最大壁厚 20mm，為一小型鑄件；鑄件除滿足幾何尺寸精度及材質(zhì)方面的要求外，無(wú)其他特殊技術(shù)要求。6 / 29圖 支座外型示意圖 圖 支座零件圖 支座結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析零件結(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(jiǎn)化鑄件工藝過(guò)程和降低成本。審查、分析應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面：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。鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮阻礙，注意薄壁過(guò)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，都應(yīng)采取逐漸過(guò)渡和轉(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。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。壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)。 利于補(bǔ)縮和實(shí)現(xiàn)順序凝固。防止鑄件翹曲變形。避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。對(duì)于支座的鑄造工藝性審查、分析如下：支座的輪廓尺寸為160mm135mm100mm。砂型鑄造條件下該輪廓尺寸允許的最小壁厚查《鑄造工藝學(xué)》7 / 29表 321 得：最小允許壁厚為 3～4 mm。而設(shè)計(jì)支座的最小壁厚為 10mm。符合要求。支座設(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)生熱裂。 造型造芯方法的選擇制造鑄型和型芯的工藝過(guò)程稱為造型和造芯。造型、造芯是砂型鑄造的最基本的工序，造型時(shí)用模樣形成砂型的型腔，澆注后形成鑄件外部輪廓。造芯時(shí)用芯盒制成型芯，置于鑄型中經(jīng)澆注后大多形成鑄件的內(nèi)部輪廓。通常分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)中依據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)條件和生產(chǎn)批量，在保證交貨期限的，質(zhì)量要求下選擇成本最低，生產(chǎn)組織最便捷的造型及制芯方法。支座的輪廓尺寸為 160mm135mm100mm，鑄件尺寸較小，屬于中小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)省烘干設(shè)備、燃料、電力等，還可延長(zhǎng)砂箱使用壽命。因此，采用濕型粘土砂機(jī)器造型，模樣采用金屬模是合理的。在造芯用料及方法選擇中，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)的條件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工藝所需的砂芯采用熱芯盒法生產(chǎn)砂芯，以增加其強(qiáng)度及保證鑄件質(zhì)量。選擇使用射芯工藝生產(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)劑和催化劑制成的一種芯砂，填入加熱到一定的芯盒內(nèi)，貼近芯盒表面的砂芯受熱，其粘結(jié)劑在很短的時(shí)間內(nèi)硬化。而且只要砂芯表層有數(shù)毫米的硬殼即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余熱可自行硬化。 澆注位置的選擇與分型面的選擇 澆注位置的選擇工藝設(shè)計(jì)鑄件的澆注位置是指鑄件在澆注時(shí)在鑄型中所處的位置?？紤]的原則:鑄8 / 29件的主要加工面、主要工作面和受力面應(yīng)盡量放在底部或側(cè)面，以防止產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷；對(duì)于凝固體收縮率較大的鑄造合金，應(yīng)滿足順序凝固的原則，鑄件厚實(shí)部分應(yīng)盡可能置于上方，利于設(shè)置冒口補(bǔ)縮；有利于砂芯的定位、固定和排氣，盡量避免吊芯和懸臂砂芯；大平面應(yīng)置于下部或傾斜位置，一方夾砂等缺陷。有時(shí)為了方便造型，可采用“橫做立澆”、“平做立澆”的方法；鑄件的薄壁部分應(yīng)置于鑄