【文章內容簡介】 正模具。 分型面 根據鑄件的結構分析和圖 21，所給資料中的標注鑄件的其它加工面都與底部的操作端有關，根據有關理論，鑄件重要加工面放在鑄件下方，因此，把底部操作端放在澆注位置下方，即圖 21所示的鑄件位置為鑄件的澆注位置。 根據分型面選擇的原則 [8]，并根據鑄件的特點，選擇如圖 22所示的分型面。這樣分型的優(yōu)點是：分型面數量只有一個（分型面最少）；雖然鑄件分在兩個鑄型內，但因為是樹脂砂造型，采用 型板和定位銷，可以保證鑄件的精度，便于下芯、合箱和檢查型腔尺寸；上下部砂箱高度可以降低（分型面是鑄件的最大截面）砂鐵比也可減少。 圖 22 分型面 分模面 采用圖 22 分型面造成鑄件被上下分開，利用造型可獲得中間型腔的自然型芯，免去造型芯帶來的時間和經濟的消耗。我們采用單一模面和吊砂的方案，如圖 23 所示。我們擬定兩種分模方案：采用 A方案分模，上下砂型脫模容易，且砂箱高度適合：采用 B方案分模，上下砂型脫模容易，但 拔模 時存在困難和材料的多余消耗 ，上下砂箱的高度相差太大，吊砂高度高。 根據我們確定的鑄件的澆注位置和分型面，為減少砂芯數量，我們采用 A分模方案，在本方案中，內腔與四周圓孔通過自來芯形成，上砂型 4 個圓孔吊砂高度為 100mm，圓形凹面周圍 8 個內腔的吊砂高度為 190mm，鑄件中心部位凹面 4 個內腔和 2 個凹槽的吊砂高度分別為 180mm 和 90mm。工藝上可行；底部大平面兩個端面我們采用活塊，不用外模砂芯，通孔砂芯可直接定位在上砂型中，采用吊鉤固定在上砂型中。因此，采用本方案分模面設計，只要一只通孔型芯，通孔型芯為 1型芯。不需要其他型芯， 減少模具成本，簡化生產工藝。 A方案 B方案 圖 23 分模面 型芯設計 根據以上的分型面和分模面設計，型芯設計有兩個方案，一個是通過模具扯活，把鑄件底部影響鑄件起模的部分做成活塊，就只需一個通孔型芯；另一種方案就是做一圈外型芯，模具不扯活，還需一個通孔型芯，共需要 5 個型芯。在鑄件批量小的時候，優(yōu)選第一種方案，在鑄件批量大的時候，優(yōu)先考慮第二種方案。由于我們假定生產數量為10 件，屬于小批量生產，如果采用第二種方案，需要至少三副型芯盒，增加成本和操作工序，也影響鑄件精度，所以我們采用 A方案模具活塊設計如圖 24所示，有二個活塊。 圖 24活塊 造型時，把活塊按圖 27 所示的位置和模型組合，放砂，當型砂硬化后，取出下模，再取出這兩個活塊。本方案中 1 號型芯放置位置如圖 25所示。 圖 25 1號型芯的位置 圖 26 1型芯立體圖 1 號芯用來形成下方直徑為 90mm的通孔，利用兩端芯頭起固定作用，芯骨采用直徑為20mm的鋼筋， 1 號芯幾乎全部被鐵水包圍，因此制芯時要注意砂芯的強度和透氣性。 有兩個型芯頭，拔模斜度為 3176。 ， 整個砂芯吊在上砂模，因此在制芯時，兩個型芯頭的上端面引出連接構， 用鐵絲把砂芯吊在上砂芯上。型芯在上砂型的 位置如圖 27 所示。 圖 27 1型芯在上砂型中的位置與固定方式 其他參數 除了上述主要的工藝參數外，還有起模斜度、分型負數、工藝補正量和反變形量等，由于零件不大，加上樹脂砂造型，可不考慮分型負數、工藝補正量和反變形量，只規(guī)定起模斜度為 1 度 [9]。 第 三 章 冷鐵冒口設計 鑄件的凝固模擬 根據鑄件結構，樹脂砂的強度，本工藝方案采用同時凝固原則，中座鑄件的模數為26mm，灰鑄鐵在凝固過程中析出石墨并伴隨相變膨脹，有一定的自補縮功能，結合鑄造CAE 的結果，進行鑄件的冒口和冷鐵設計。 采用 MAGMA 對鑄件凝固進行模擬，預測鑄件的熱節(jié)、縮松。采用的工藝參數如下：澆注溫度 1360℃ ，型砂溫度為 20℃ ，型砂與鑄件熱交換系數為 900。由于任務書沒有說明鑄鐵處理資料，根據相關資料，鑄鐵成分?。?ωc=%ωSi=% ， ωMn=%，ωS≤%， ωP≤%。其余參數為軟件提供的典型值。 在瞬態(tài)充型時，鑄造 CAE 模擬的鑄件熱節(jié)如圖 所示，鑄件熱節(jié)位于鑄件底部，鑄件最長的凝固時間為 10101s，約為 3小時。因為我們采用同時凝固的 原則，在進行工藝設計時，考慮在鑄件底部放置冷鐵，減少鑄件熱節(jié)，防止熱節(jié)部位組織粗大和缺陷出現。 圖 31 鑄件的熱節(jié)分布 在沒有設置澆冒口的情況下，鑄造 CAE 的縮孔縮松如圖 32 所示，鑄件上平面有縮松，縮孔，而且都出現在鑄件的最高點。 圖 32 鑄件的縮松縮孔預測 因此，在鑄造工藝設計時應采取工藝措施，對鑄件補縮，常用冒口進行補縮；但對鑄鐵來說，可充分利用鑄鐵的石墨自膨脹來減少冒口的補縮量。 鑄件的冒口 設計 鑄鐵的冒口設計比其他鑄件復雜，不僅考慮鑄件的化學成分，還要考慮如孕育方式孕育量等 生產條件，此外，還要考慮型砂強度等，灰鑄鐵件冒口設計采用兩種方法，收縮模數法和經驗比例法。我們采用收縮模數法進行冒口設計。 收縮模數法在進行補縮冒口設計時需采用兩個關鍵的參數：灰鑄鐵件的收縮時間分數和鑄件的補縮率，分別用 Pc 和 Fc 表示。 Pc 和 Fc 與鑄件模數 Mc 和質量商周界 Qm的回歸統(tǒng)計模型 [10]為： 0 . 5 0 . 0 11 . 0cmc MQP e ?? （ 31） 0 .2 5 0 .0 16 . 5cmc MQP e ?? （ 32） 灰鑄鐵件的收縮時間分數為鑄件收縮時間與鑄件凝固時間的比值， Pc 越小，鑄件就越不需要的補縮，鑄件的補縮率為外部補縮體積與鑄件總體積的比率， Fc 越小，鑄件需要的補縮冒口越小。 冒口體模數 MR 的計算公式為： 1 2 1 2 3R s cM f f M f f f M?? （ 33 ） 式中， f1 為冒口平衡系數，一般取 1 ? 。 f3為冒口壓力系數， f2 與鐵件 的收縮時間分數 有關。 f2 與鐵件的收縮時間分數的關系見公式 34， cM 為鑄件的模數。 2 cfP? （ 34 ） 3f 冒口壓力系數與鑄件的形狀有關，鑄件形狀可用鑄件的質量商周界 mQ 來表示，3f 與 mQ 的關系見表 [11] 表 冒口壓力系數 3f 取值推薦表 Qm/kg cm3 2 25 510 2050 50 3f 現在來計算中座鑄件的補縮冒口模數，把鑄件體積 127244cm3 和鑄件的表面積49060cm2 代人相關以上公式得到： 32. 59 。 54 .7 / 。 0. 15 8 。 1. 96 o oc m c cM c m Q k g c m P F? ? ? ? 由公式 43 可得到冒口模數為： 0. 15 8 1. 2 1. 5 2. 59 1. 85RM c m? ? ? ? ? 我們采用 耳 冒口，模數超過 標準 耳 冒口的重要尺寸見表 [12]。 表 模數超過 的標準的 耳 冒口的重要尺寸 耳冒口 DR HR D1 D2 l L b G/㎏ MR/㎝ MN/㎝ 耳 8 120 180 105 35 85 210 14 耳 9 140 200 125 40 95 240 15 我們可選擇 耳 8冒口和 耳 9冒口，為安全起見，我們選 耳 9冒口。根據鑄件的形狀，我們選擇把冒口壓在中座柱孔的中間，如圖 33 所示。由于還沒有確定澆注系統(tǒng) ，我們直接采用計算機模擬凝固來觀察加入冒口后的鑄件的縮孔情況。 圖 33 鑄件壓邊冒口的布置圖 圖 34 加入耳冒口的縮孔分布圖 由圖 34 可知，加入壓邊冒口之后，鑄件上的縮孔全部移到壓邊冒口里面，我們先按這一工藝初步確定冒口。 鑄件冷鐵的設計 由圖 31可知，鑄件中心下部，有一熱節(jié)區(qū)，熱節(jié)區(qū)不僅影響 冒口的補縮，而且組織粗大，為實現同時凝固，我們采用冷鐵來縮小鑄件的熱節(jié)。 為計算冷鐵的厚度和冷卻面積，我們把鑄件中心部分單獨分割出來，獨立計算該部