【文章內(nèi)容簡介】 ， 加工余量為 3mm及 兩個 凹臺需加工 。 ⑸ 鑄造圓角 鑄件的鑄造圓角可根據(jù)公式： ? ???? SR 51~31 可取 R為 5mm 式中 S、δ為鑄件連接處壁厚 澆注 系統(tǒng) 8 ⑴ 澆注系統(tǒng)作用和要求 1）把液體金屬引入型腔。 2）補充液體金屬凝固時的體積 收縮。 3）在阻焊和制殼時起支撐易熔模和型殼的作用。因此要有足夠的強度，以防止制殼過程中易熔模脫落。 4）在熔失易熔模時起液體模料流出的通道作用。因此澆注系統(tǒng)應(yīng)能保證排除模料通暢。 5）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡化壓型結(jié)構(gòu)，并使制模、組焊、制殼、切割等工序操作簡便。 6）在保證鑄件質(zhì)量前提下，應(yīng)盡可能提高鑄件工藝出品率。 ⑵ 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點，我們選用的是橫澆道 — 內(nèi)澆道式的單一橫澆道澆注系統(tǒng)，如圖 24. 根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、重量及材質(zhì)特點，確定合金液從鑄件熱節(jié)處注入，采用澆口杯補縮鑄件的頂注法澆 注系統(tǒng)。 此圖改 ⑶ 澆注系統(tǒng)的計算 本鑄件質(zhì)量為 ，熱節(jié)圓直徑為 cD =21mm，熱節(jié)截面面積 cF =314mm。 FC=? r2 Fc= 22cD = 100=314mm 圖 24 澆注系統(tǒng) 9 1）內(nèi)澆道的計算 比例系數(shù)法是依據(jù)鑄件上熱節(jié)圓直徑或熱節(jié)截面面積，由式（ 2— 4）確定相應(yīng)內(nèi)澆道的直徑或截面面積。 ???????CgCg FkF Dkd21 (2— 4) 式中 gd 、 gF —— 分別為內(nèi)澆道直徑和內(nèi)澆道截面積； 1k 、 2k —— 比例系數(shù)， 1k 一般取 — 1， 2k 一般取 — 。 在上式中根據(jù)鑄件質(zhì)量 1k 取 ， 2k 取 。 經(jīng)計算得內(nèi)澆道直徑 gd =， ,內(nèi)澆道截面積 gF =?？紤]到組焊后內(nèi)澆道的強度問題，我們將內(nèi)澆道熱節(jié)圓直徑取為 20mm,并且我們選擇易割長方形內(nèi)澆道，并且將其一邊設(shè)計為圓弧形，隨鑄件熱節(jié)圓處形狀，這樣可以提高內(nèi)澆道的強度。其橫截面形狀如圖所示 2）橫澆道尺寸的確定 采用梯形截面橫澆道 橫澆道的節(jié)圓尺寸應(yīng)大于內(nèi)澆道，并且兩端伸出部分一般取 8~20mm，因此橫澆道參數(shù)為： a=30mm, b=24mm, R=4mm 3） 直澆道和澆口杯 根據(jù)內(nèi)澆道尺寸選擇直澆道和澆口杯，根據(jù)經(jīng)驗公式直澆道的直徑一般取內(nèi)澆道的 倍，所以直澆道的直徑為 30mm,澆口杯選用的尺寸為 80mm。 4）澆注系統(tǒng)模具圖 10 圖 25 澆注系統(tǒng)模具圖 1活塊 2 鎖緊環(huán) 3模體 4 擋板 5底座 繪制 鑄造 工藝圖 鑄造工藝圖見圖 26所示 圖 26 鑄造工藝圖 11 三、壓型設(shè)計 裝配圖 如圖 31所示 圖 31 鑄型裝配 圖 壓型分類 12 （ 1）常用壓型的分類 1）機械加工壓型 2）鑄造壓型 3）塑料壓型和塑料鍍銅壓型 4)石膏壓型 （ 2） 由于機械加工壓型具有以下特點 1）材料：鋼、銅合金、鋁合金； 2）尺寸精度可以充分滿足設(shè)計要求，型腔表面粗糙度細； 3）使用壽命可達十萬次以上； 由于本次設(shè)計的鑄造合金種類為銅合金，所以選用機械加工壓型。 （ 3）設(shè)計機械加工壓型應(yīng)滿足的要求 1）裝拆方便，輕巧耐用，取模容易； 2）保證制出的易熔模能達到要求的尺寸精度和表面粗糙度； 3）壓型的各個零件均應(yīng)符合 機械加工要求，機械加工方便，經(jīng)濟合理； 4）小件用一型多腔，以提高易熔模生產(chǎn)率； （ 4）機械加工壓型結(jié)構(gòu) 機械加工壓型的機構(gòu)主要由型體、型芯、抽芯機構(gòu)、起模機構(gòu)、定為導(dǎo)向機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)以及排氣機構(gòu)等組成。 由于本鑄件為一回轉(zhuǎn)體對稱結(jié)構(gòu)，所以選有水平分型二開型。 分型面選擇 分型面是指壓型型體之間的界面，選擇不同的分型面會導(dǎo)致壓型結(jié)構(gòu)不同，并直接影響到壓型加工的方便程度、使用性以及易熔模的生產(chǎn)率，因此分型面選擇是壓型設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。通過對閥體鑄件的分析，我們可以輕易確定分型面，設(shè)置這個分 型面，觀察鑄件圖我們可以發(fā)現(xiàn)上下型體的內(nèi)腔是對稱的，在型體和型芯設(shè)計加工中就會大大地提高效率。因此我們選擇中心線處為分型面。如圖 32 所示 。 13 圖 32 分型面 型體設(shè)計 （ 1）形體壁厚 在保證強度和剛度的前提下，為了減輕重量，便于操作，壓型型體壁厚盡可能小 ，如圖 3 34所示 圖 33 上壓型 14 圖 34 下壓型 （ 2） 型體定位 上下型體之間的定位面一般需要設(shè)置兩個以上定位銷才能限制其自由度，但過多的定位銷會引起過定位 。定位銷之間的間距越大，定位精度越高。在本設(shè)計中，采用 M8 的定位銷，如圖 34，其一在壓型左上方，另一個在其的右下方，才有對角線布置距離兩側(cè)邊緣分別為 25mm 和 20mm。具體的請見設(shè)計圖壓型裝備配。兩型體與圓柱銷的配合原則是，上型體與圓柱銷采用間隙配合，下型體與圓柱銷采用過盈配合。本設(shè)計中上型體與圓柱銷采用 H8/f7 的配合 [6]，下型體與圓柱銷采用 H8/s7 的配合，如圖 35所示。 圖 35 圖 4 下型體剖面圖 15 ⑶ 型體鎖緊 型體鎖緊機構(gòu)是為了在壓蠟前，將壓型所有組成塊牢固的鎖緊成一體，保證壓蠟時不漲開，不錯位，不跑蠟。型體 鎖緊有固定式和活動式兩種，其中中最常見的活節(jié)螺栓鎖緊。 本設(shè)計中采用碟形螺母活節(jié)螺栓鎖緊，選擇 M10 的活節(jié)螺栓和碟形螺母 [2]，活節(jié)螺栓的長度為 218mm，螺紋長度為 26mm。圖 5 為設(shè)計圖中的活節(jié)螺栓鎖緊圖，在整個模具中共有 2副此鎖緊機構(gòu)。采用直徑為Φ 8mm 的圓柱銷，將活節(jié)螺栓固定在型體上，其中圓柱銷與凸耳的配合采用過盈配合 H7/s6[6]。 圖 36活結(jié)螺栓鎖緊機構(gòu) ⑷ 型芯設(shè)計 構(gòu)成熔模內(nèi)部 形狀的構(gòu)件叫做型芯，型芯的成型部位的形狀隨易熔模熔模內(nèi)腔形狀而定，但型芯的定位部位應(yīng)盡可能的有規(guī)則。懸臂型芯由于受磨料壓力作用可能產(chǎn)生浮動或移動因此要保持較長的定位長度，對于兩端支承的型芯，每端定位段的長度可以小至 10mm。 冷卻過程中收縮時，會把型芯緊緊的抱住，因此開型前要首先將型芯拔出。為了拔芯方便，型芯上均作出手柄部分。型芯可分為金屬型芯、尿素型芯、陶瓷型芯和石英玻璃型芯 [2]。本設(shè)計采用金屬型芯。型芯 1 為型腔主芯，芯二為鑄造通孔芯，如圖 37所示。 圖 3– 7 芯 1 16 圖 37 芯 2 1)型芯的定 位 固定金屬型芯的方法很多，在本設(shè)計中采用芯銷定位，芯銷結(jié)構(gòu)如圖 38 所示 圖 38 芯銷 壓型排氣 模料注入壓型時如果型腔內(nèi)的氣體來不及排除或者在型腔深處形成氣袋，往往會造成易熔模成形不良，因此壓型應(yīng)該具有良好的排氣條件。設(shè)計中我們采用型芯間隙排氣，排氣部位在型芯與型體的相配處。 圖 39 型芯間隙排氣 17 壓型冷卻 由于熔模鑄造的模料的導(dǎo)熱性一般都較差，導(dǎo)致在制模過程中冷卻比較慢，因此壓鑄模料后易熔模在壓型中的冷卻時間較長，成了影響易熔模生產(chǎn)率的關(guān)鍵之一，壓型的冷卻方法有： 壓型工作圖設(shè)計 （ 1）型腔尺寸計算 壓型的型腔工作尺寸要兼顧到鑄件的綜合收縮率、鑄件的尺寸精度等因素。 1）綜合線收縮率 K的確定： 在熔模鑄造中影響鑄件總收縮率的因素有三個方面，即合金收縮率、模料收縮、型殼的膨脹和變形。曾有人將這三方面的影響分別考慮，然后疊加并用下式表示： [3] 321 KKKK ??? 式中 K—— 總收縮率； K1—— 合金的收縮率； K2—— 模料的收縮率； K1—— 型殼的膨脹和變形 但是，實踐證明這種計算方法不全面。因為這三方面的因素都首先與鑄件結(jié)構(gòu)有關(guān)，同時它們之間也相互制約，而且每個因素都受具體的工藝操作過程的影響，當壓型和模料確定后，他們還取決于壓注工藝參數(shù)以及取模后的環(huán)境和處置情況等 [4] 。 在本閥體設(shè)計中，采用低溫模料，涂料為水玻璃硅石粉，多層型殼。對于本鑄件，由于其最小壁厚為 10mm,而其它大部分的壁厚都要大于 10mm，故選用鑄件壁厚大于 10~20mm 的線收縮率，選定蠟?zāi)Ｊ湛s為 1%，錫青銅的收縮為 %[3]。在設(shè)計 中，型體內(nèi)腔所有尺寸都要進行收縮補償，其補償量為： ??? la 其中： a—— 補償量 L—— 內(nèi)腔尺寸；在設(shè)計過程中，為求計算簡便，將補償量進行簡化計算： ??la ，其結(jié)果與上式結(jié)構(gòu)并沒有多大區(qū)別 。 （ 2）壓型的精度和表面粗糙度 壓型的精度和表面粗糙度視逐漸的技術(shù)要求而定。一般型腔尺寸的制造公差為鑄件公差的 1/4~1/6。型腔的表面粗糙度應(yīng)比鑄件表面粗糙度細 3~4 級。壓型的加工精度和表面粗糙度見表 31和 32取 . 18 表 31 壓型加工精度 壓型部位 尺寸精度 型腔及型芯的成形部位 IT6～ IT10 活塊、鑲塊頂干等的配合部位 IT6～ IT9 影響鑄件尺寸的自有尺寸 12～ IT14 表 32 壓型各部分的表面粗糙度 壓型部位 表面粗糙度 Rα (181。m) 型腔表面 ～ 芯銷、活塊、鑲塊的配合面、定位面 ～ 分型面 ～ 澆注系統(tǒng)表面 ～ 非工作部分表面 ～ （ 3) 組和件的配合 壓型由許多部件組合而成，這些組合件相互間的配合，應(yīng)根據(jù)易熔模的動作要求確定 ，見裝配圖。 （ 4）壓型材料 表 44所示為壓型常用材料及熱處理要求 表 3— 3 壓型常用材料 零件名稱 材料 熱處理 型體、型芯 ZL102 — 定位銷、芯銷 45鋼 淬火 35～ 40HRC 澆注系統(tǒng)模具 ZL102 — 19 注蠟孔的設(shè)計 熔模鑄造中，注蠟孔的位置對蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量有極大影響。在本設(shè)計中，將孔放置在 110? 110方體的外側(cè)面的中間部分。圖 39是注蠟孔的示意圖。 圖 39注模料 口 20 四 、熔模的制造 熔模 熔模的制造： 熔模是用來形成耐火型殼中型腔的模型，所以要獲得尺寸精度和表面光潔度高的鑄件 。 首先熔模本身就應(yīng)該具有高的尺寸精度和表面光潔度。 此外熔模本身的性能還應(yīng)盡可能使隨后的制型殼等工序簡單易行。 為得到上述高質(zhì)量要求的熔模， 除了應(yīng)有好的壓型（壓制熔模的模具）外，還必須選擇合適的制模材料 。 模料的選取和配制 制模材料的性能不單應(yīng)保證方便地制得尺寸精確和表面光潔度高，強度好，重量輕的熔模，它還應(yīng)為型殼的制造和獲得良 好鑄件創(chuàng)造條件。模料一般用蠟料、天然樹脂和塑料（合成樹脂）配制。 （ 1）按原材料的配制不同，模料可以分為： 1） 蠟基模料 2） 松香基模料 3） 系列模料 4） 其它模料 （ 2）模料分類及應(yīng)用 表 41 模料分類及應(yīng)用 類型 特點 應(yīng)用范圍 蠟基模料 制模和熔失熔模方便 適用于大批量小件和尺寸精度，表面粗 糙度要求不高的普通鑄件。 松香基模料 強度高，熱穩(wěn)定性好，但配制 生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，成本較高 適用于制作生產(chǎn)精度要求很高的復(fù) 雜的中，小型鑄件。 21 系列模料 具有良好的流動性，在凝固后具有較強的黏結(jié)力和較好 的韌性，熔點低，塑性好 適用于修補和填充熔模鑄件表面的缺陷 其他模料 具有良好的熱穩(wěn)定性，存放時不易變形，剛性大，脫模時不需加熱 適用于提高熔模的尺寸精度和表面質(zhì)量，但模料的回收困難。 由于本次設(shè)計屬于小件大批量和尺寸精度 要求不高，表面粗糙度要求不細 的普通鑄件，所以選擇蠟基模料。 ⑶ 模料的選取和配制 1）配制模料的目的： 將組成模料的各種原材料混合成均勻的一體，并使模料的狀態(tài)符合壓制熔模的要求。 2） 模料的 選用原則性能要求 ： ①熔點適中，熱穩(wěn)定性好，收縮率小。 ②具有良好的流動性。 ③具有一定的強度和 塑性。 ④具有良好的涂掛性和化學(xué)穩(wěn)定性。 ⑤資源豐富，價格便宜。 3）選用的原材料 ①石蠟：加入模料后，有較好的強度，塑性，來源廣，是蠟基模料的主體之一。 ②硬脂酸：與石蠟并用，能提高模料的流動性，涂掛性，和軟化性。 ③模料的配比 見表 42 表 42 模料的配比表（質(zhì)量分數(shù) %） 模料名稱 石蠟 硬脂酸 質(zhì)量分數(shù)（％） 50%