【文章內(nèi)容簡介】 。模樣是利用金屬模具制作出來的，然后為了形成平滑的型腔表面我們要涂上涂料，運(yùn)用特殊方法熔出里面的蠟?zāi)?，從而最大限度減少了其它鑄造工藝中拿出模具和閉合型腔時對精度的影響。 特點二，鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜。蠟?zāi)Ｄ苤苯淤x予鑄件的形狀，尤其要制作具有復(fù)雜內(nèi)腔的鑄件時，陶瓷型芯的使用能輕松實現(xiàn)。 特點三，適用合金廣?？梢赃x用分層殼，在涂料層采用惰性強(qiáng)的材料完成活性高金屬的澆注。 特點四，批量靈活。整體過程是屬于通用性強(qiáng)的，易熔 模有許多種類的制成方法，可以選用像快速成形技術(shù)，進(jìn)而使單件小批量鑄件模樣更合理。 中國熔模鑄造現(xiàn)狀調(diào)查與發(fā)展研究 在中國，熔模鑄造技術(shù)方面的發(fā)展以及進(jìn)步是與很多航空業(yè)聯(lián)系十分密切。1951 年 4 月新中國的航空工業(yè)正式成立，經(jīng)過幾年的發(fā)展，航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展推動著鑄造工藝工業(yè)化的發(fā)展。通過進(jìn)品，借鑒，利用和再改變，航空精密鑄造系統(tǒng)更加完備，真正做到了模料、型殼材料等國產(chǎn)化以及工藝技能水準(zhǔn)的提高，同一時間也對國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)作出了的重要貢獻(xiàn)。緊接著我們國家建造大型飛機(jī)規(guī)劃的執(zhí)行，面對不間斷高漲的對航空發(fā) 動機(jī)在性能方面的需求，在技術(shù)方面熔模鑄造行業(yè)將迎來嶄新局面，形狀更為繁瑣、精度要求高，并要求可靠性，非凡的尺寸，特別的合金鑄件已經(jīng)供不應(yīng)求，擴(kuò)大技術(shù)研發(fā)的投資提高技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力系統(tǒng)成為行業(yè)當(dāng)前的問題需要特殊的解決方案。 航空件精密鑄造工藝是鑄造行業(yè)的一個重要組成結(jié)構(gòu)，僅管現(xiàn)在在中國的整體份額仍然較小，但它是技術(shù)進(jìn)步的重要源頭和動力來源。鑄造高溫合金，鈦合金，鋁合金的技術(shù)已經(jīng)于其他領(lǐng)域使用中，相對商業(yè)投資鑄件鑄造，技能水平要求高，增值，分為高附加值的鑄件，也叫高端鑄件。據(jù)統(tǒng)計，這種在中國內(nèi)地企業(yè)約有 60，產(chǎn) 量保持穩(wěn)定，近年來較快增長。 國外熔模鑄造研究趨勢 美國密歇根會議與 AFS2020 會議體現(xiàn)出了國外在熔模鑄造上嶄新成果，德國帕德博恩會議體現(xiàn)了新世紀(jì)以來德國、新加坡等國外熔模鑄造的總體水準(zhǔn)。美機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 國，德國和意大利等發(fā)達(dá)國家與部分汽車企業(yè)通力合作，全身心投入研究 EPC，經(jīng)過長期技術(shù)累積后，批量生產(chǎn)鋁和各種合金鑄件的技術(shù)逐漸成熟。 熔模鑄造市場面很大，西方國家主要在軍事產(chǎn)品、高新技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)上進(jìn)行運(yùn)用。失蠟鑄造業(yè)在美國和歐洲的軍工和航空方面占有一定的市場，航天方面占銷售額的 50%到 70%。 本次論 文的主要內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是搖臂座的模具設(shè)計及工藝，本課題中的零件，如圖11 所示。給定搖臂座零件，畫出零件 CAD\Solidworks 圖，確定其鑄造工藝，并分析設(shè)計其鑄造壓型模具。 圖 11 零件圖 緊跟著著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，并且對熔模鑄造的材料部分，類型結(jié)構(gòu)與所具備性能的進(jìn)一步探索，經(jīng)濟(jì)價值高，利用價值高，高新技術(shù)產(chǎn)品的高技術(shù)含量的失蠟鑄造層不會做。然而，由于認(rèn)識不足，失蠟鑄造材料，工藝條件，工藝粗糙，產(chǎn)品的性能和更大的用戶的要求。 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第二章 熔模鑄件工藝設(shè)計 零件的主要說明 此次設(shè)計的搖臂座 零件，查得所用材料為灰口鑄鐵，其牌號為 HT200，優(yōu)點是鑄造性能優(yōu)異，如圖 21 所示。 圖 2— 1 鑄件圖 鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 熔模鑄造的結(jié)構(gòu)工藝，要從投資的角度出發(fā)，鑄造，生產(chǎn)，零部件的要求。即在達(dá)到工件的完整性的條件下，期望部分結(jié)構(gòu)也可以考慮投資鑄造特點，熔模鑄造工藝條件盡可能符合。 促使鑄件結(jié)構(gòu)合理性達(dá)不到要求的因素多種多樣，有最終質(zhì)量、選擇的生產(chǎn)工藝和難易程度以及生產(chǎn)資本。我們需要做的是充分利用熔模鑄造的生產(chǎn)優(yōu)勢進(jìn)行設(shè)計熔模鑄件的結(jié)構(gòu)。 鑄件壁厚 因為在熔模鑄造中，型殼表層光滑 ，而且工業(yè)上通常采用熱型殼澆注的方法，機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 所以更薄一點的熔模鑄件壁厚可以實現(xiàn)。針對零件部分細(xì)小突起的部分，能夠接受鑄出再薄一點的壁厚，能夠極限值小 40％ ,具體數(shù)值見 表 21。 表 21 熔模鑄件壁厚尺寸（單位 mm） 鑄件外形尺寸 10～ 50 50～ 100 100～ 200 200～ 300 〉 350 壁厚 一般 ～ ～ ～ ～ ～ 最小 此外，設(shè)計最好選取均勻的鑄件壁厚，縮短熱節(jié)；壁交界處做圓角，過渡不同的 壁厚，以防止模具和鑄件變形和開裂。 由圖 21 與表 21 結(jié)合可知，搖臂座的外形尺寸在 100～ 200 之間，要求的最小壁厚為 ，符合要求。 由于大平面上比較易發(fā)夾砂，凹陷等缺陷。熔模精鑄件要盡可能避免大平面，平面長寬一般都不大于 200mm。 鑄件結(jié)構(gòu) 對孔和槽的要求：熔模精鑄法可鑄出比其他任何鑄造法都復(fù)雜的孔和內(nèi)腔，如彎管，管接頭等零件，但應(yīng)避免盲孔，以防涂料，撒沙不便。對于鑄槽的寬度與深度兩者都相互有一定的限制。通常對黑色金屬： 槽寬： ()Wmm? 、 1 24 最大深度： ()hmm? 3 4 80、 1 150 確定工藝方案及工藝參數(shù) 鑄孔 熔模鑄件將會有很長的，又細(xì)的孔時，由于對內(nèi)部殼體孔的油漆和打磨是很困難的，所以一般不鑄孔徑 d 小于 ～ 、 h/d 大于 ～ 的不通孔。設(shè)計上我們常會遇到小孔且多層次的特別加工要求，選擇使用陶瓷或石英玻璃管芯鑄造。在正常工藝操作下允許鑄出孔的孔徑以及孔深，見表 22。 表 22 最小鑄出孔的 孔徑與深度（ mm） 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 孔的直徑 最大的孔深 通孔 不通孔 ＞ 3～ 5 ＞ 5～ 10 ＞ 5 ＞ 5～ 10 ＞ 10～ 30 ＞ 5～ 15 ＞ 10～ 20 ＞ 30～ 60 ＞ 15～ 25 ＞ 20～ 40 ＞ 60～ 120 ＞ 25～ 50 ＞ 40～ 60 ＞ 120～ 200 ＞ 50～ 80 ＞ 60～ 100 ＞ 200～ 300 ＞ 80～ 100 ＞ 100 ＞ 300～ 350 ＞ 100～ 120 本次鑄件設(shè)計的鑄孔：直徑 248。37mm，孔深 12mm與直徑 248。10mm，孔深為 18mm 的疊加孔。 基準(zhǔn)面的選擇 此搖臂座零件形狀比較規(guī) 則，外形簡單，只是內(nèi)孔比較復(fù)雜。綜合考慮，以零件的上平面和孔的中心線作為基準(zhǔn)平面。 鑄件精度和表面粗糙度 ， 有許多因素會對鑄件的尺寸造成影響，大致是熔模、型殼和鑄件的尺寸發(fā)生改變，這些改變相對是固定的，少數(shù)是變動的，導(dǎo)致鑄件尺寸上下起伏在一段區(qū)間里，起伏差值越小，尺寸就越精準(zhǔn)。 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差按表 23 進(jìn)行選用。 表 23 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 CT 鑄造種類 灰鑄鐵 鋅合金 銅合金 鑄鋼 型砂手工造型 11~13 —— 10~12 11~13 金屬型 7~9 7~9 7~9 —— 低壓鑄造 7~9 7~9 7~9 —— 壓力鑄造 —— 4~6 6~8 —— 熔模鑄造 —— —— 4~6 5~7 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 加工余量 表 24 鑄件單面加工余量 （單位： mm） 鑄件最大尺寸 ＜ 50 ＞ 50~120 ＞ 120~250 ＞ 250~400 ＞ 400~630 單面加工余量 ~ ~ ~ ~ 澆口面加工余量 ~ 整個鑄件基本是不需要磨削的，留處理余量 3mm。 鑄造圓角 鑄件的鑄造圓角可根據(jù) 公式： 錯誤 ! 未找到引用源。 （ 21） 可取 R 為 5mm，出現(xiàn)在此公式上的 S、 δ 都表示鑄件恰接處的壁厚。 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)的作用和要求 把液體金屬引入型腔；金屬液在熱脹冷縮的原理下形成的；將融化的蠟液流出通道模具材料；結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能的澆注系統(tǒng)和模具結(jié)構(gòu)更簡化；裝配和焊接，外殼，切削過程易操作；保證零件品質(zhì)的前提之下，盡最大努力提高產(chǎn)量。 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 依照本零件結(jié)構(gòu)上的特點，選 擇使用直澆道 — 內(nèi)澆道式，如圖 22 所示。 圖 22 綜合考慮鑄件外形、材料及質(zhì)量特點，決定采用頂注法，其特點是澆口杯能夠補(bǔ)償收縮。 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第三章 壓型設(shè)計 裝配圖 零件的裝配圖，如圖 31 所示。 圖 31 鑄型裝配圖 壓型的分類 （ 1）常用壓型的分類： 機(jī)械加工壓型、鑄造壓型、塑料壓型、石膏壓型。 （ 2）機(jī)械加工壓型特點 材料：鋼、銅合金、鋁合金；能夠盡最大努力滿足設(shè)計所要求能達(dá)到的尺寸精度；使用壽命可達(dá)十萬次以上。 本次搖臂座我們選擇采用的材料是灰口鑄鐵，選擇使用鋁合金壓型。 （ 3）機(jī)械加工壓型 整體設(shè)計需要保證做到的條件 便于拆裝，使用期限長，開模簡易；這種壓型各種部件都有必要滿足加工處理的需求，操作要簡易，成本合適；使用一型多腔，提高小件產(chǎn)品的生產(chǎn)效率； 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 （ 4）機(jī)械加工壓型的結(jié)構(gòu) 常用壓型的結(jié)構(gòu)不外乎由五個部分組成：成型部分包括上、下壓型、型芯等構(gòu)件，定位機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、起模裝置、注蠟口與封蠟板。 壓型的形式很多，觀察鑄件，可以看得出零件形體是上下對稱的，經(jīng)過考慮采用二開型。 分型面的選擇 為使熔模能從壓型中順利得取出，將封閉的壓型分成若干個型塊，這些型塊的接合面稱為分型面。決定采用的分型 面不同將引起壓型結(jié)構(gòu)不同，也較直接影響壓型加工是否方便、是否好用以及生產(chǎn)效率，因此涉及壓型設(shè)計的一個主要問題就是分型面的選擇。 經(jīng)過對搖臂座鑄件的簡單分析，可以選定鑄件分型面，觀察鑄件可以發(fā)現(xiàn)鑄件外形是上下對稱的。本次分型面為鑄件縱向視圖的中心線，如圖 32 所示。 圖 32 分型面 型體的設(shè)計 型體壁厚 在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，我們首要的任務(wù)是完成鑄件的外型，根據(jù)鑄件采用上下對稱的壓型，簡單，易取模。如圖 3 34 所示。 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 33 上壓型 圖 34 下壓型 型體定位 上下壓型肯定是要在相對固定的情況相愛才能使用，因此我們需要設(shè)置定位銷，一個定位銷不能固定模具，最少要使用兩個，但同時也要注意采用過多的定位銷會導(dǎo)致過定位。本次搖臂座壓型設(shè)計，使用 M6 的定位銷，如圖 3 34，機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 兩個定位銷在上下壓型中對稱。 型體鎖緊 型體鎖緊機(jī)構(gòu)，壓蠟前會把所有壓型組塊整合鎖緊成一個整體，確保壓蠟時壓型不會錯位，不會漲開。型體鎖緊分為固定式與活動式，通常比較常用的還是活節(jié)螺栓鎖緊。本次采用碟形螺母與 M10 的活節(jié)螺栓，螺栓長 35mm，螺紋長14mm。設(shè)計圖如圖 35 所示，整個 模具中用到了 2 副這種鎖緊機(jī)構(gòu)。需要將螺栓底部固定到下型體，采用直徑為 3mm 的圓柱銷，并且與凸槽需要形成過盈配合。 圖 35 型芯設(shè)計 型芯是構(gòu)成熔模內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，熔模內(nèi)部結(jié)構(gòu)樣子決定了型芯成型部位的結(jié)構(gòu)樣子，型芯需要定位，定位部分需盡量有規(guī)則，本次設(shè)計多采用圓形。 在冷卻過程中蠟?zāi)Ｈ菀桩a(chǎn)