【正文】 小型鑄鐵件、鑄鋼件及非鐵合金鑄件，在機(jī)器造型中廣泛應(yīng)用；池盆形澆口杯的效果 較好，底部設(shè)置堤壩有利于澆注操作，使金屬的澆注速度達(dá)到適宜后再流入直澆道，但澆口盆制作比較麻煩 ，本身消耗的金屬量較多，主要用于中、大型鑄鐵件。 由于本次設(shè)計(jì)的 支承刀架 為小型鑄鋼 件，故采用漏斗形澆口杯較為適宜，并且在澆口杯底部設(shè)置過(guò)濾網(wǎng) ，可以更好的阻渣 。 根據(jù)《鑄造手冊(cè) 5》 表 3217 選擇 澆口杯的形狀如圖 55 所示： 圖 55 澆口杯形狀示意圖 Gate cup shape of the diagram 通過(guò)查《鑄造手冊(cè) 5》表 3190 可知，澆口杯尺寸 為：上端直徑 D1=66mm， 下端直徑D2=62mm， 高度 h=50mm。 劉長(zhǎng)福：閥缸鑄造工藝設(shè)計(jì) 32 6 冒口的設(shè)計(jì) 冒口是 設(shè)置在鑄件厚大部位用于 儲(chǔ)存液 體 金屬的空腔， 當(dāng)液體金屬在冷凝過(guò)程中發(fā)生凝固收縮時(shí)，鑄件因凝固收縮所缺少的金屬液 可以從冒口內(nèi)的金屬液得到不斷補(bǔ)償 ，從而使遠(yuǎn)離冒口處先凝固，而后 再 逐漸凝固至冒口處，使縮孔轉(zhuǎn)移至冒口中，從而防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷 [18]。 冒口的分類 1）冒口按作用不同分為：出氣冒口和補(bǔ)縮冒口； 2）按位置部位不同分為：頂冒口、側(cè)冒口和特殊冒口； 3）按形狀不同可分為：圓形明冒口和暗冒口、腰圓形明冒口和暗冒口、球形暗冒口和壓邊冒口。 冒口的基本條件 1）冒口凝固時(shí)間大于或等于鑄件（被補(bǔ)縮部分）的凝固時(shí)間； 2）有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮，補(bǔ)償澆注后型腔擴(kuò)大的體積； 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 3）在凝固期間，冒口和被補(bǔ)縮部位之間存在補(bǔ)縮通道，擴(kuò)張角向著冒口。 選擇冒口位置的原則 1）冒口應(yīng) 設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁； 2）冒口 應(yīng)盡量設(shè)在鑄件最高、最厚的部位。對(duì)低處的熱節(jié)增設(shè)補(bǔ)貼或使用冷鐵，達(dá)到補(bǔ)縮的有效距離 ； 3）冒口不應(yīng)設(shè)在鑄件重要的、受力 大的部位， 防 止 組織粗大 ， 降低強(qiáng)度； 4）冒口位置不要設(shè)在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)使對(duì) 鑄件的收縮阻礙 減小，防止 裂紋 產(chǎn)生 ； 5）盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件； 6）冒口設(shè) 置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)， 有利于零件外觀 ； 7）不用高度上的冒口，應(yīng)用冷鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔開(kāi)。 冒口的尺寸確定 本設(shè)計(jì)是根據(jù)滾 圓法以及經(jīng)驗(yàn)冒口尺寸確定最終的冒口尺寸大小 。根據(jù)滾 圓法計(jì)算出局部熱節(jié)圓直徑 dr=14 2 =，再將熱節(jié)圓直徑依次放大 倍，直至冒口補(bǔ)縮距離合理為止。 結(jié)合鑄件結(jié)構(gòu)和實(shí)際情況，決定采用 一個(gè) 圓 形明冒口。根據(jù)熱節(jié)圓直徑以及 《鑄造手冊(cè) 5》 表 3326， 最終確定 冒口的形狀如圖 61 所示： 最終選擇尺寸為 DR=40mm， D1=40mm， D2=60mm， HR=88mm， h=7mm。 劉長(zhǎng)福：閥缸鑄造工藝設(shè)計(jì) 34 圖 61 標(biāo)準(zhǔn)圓柱形明冒口形狀 Fig 61 standard cylindrical Ming riser shape 冒口的校核 校核補(bǔ)縮距離 閥缸上端壁厚 T=7mm。 冒口橫向有效補(bǔ)縮距離 =9T+D1=103mm，大于鑄件橫向最大尺寸 100mm。 冒口縱向有效補(bǔ)縮距離 =9T=63mm，大于鑄件位于冒口以下高度 60mm。 故冒口補(bǔ)縮距離合理 。 校核冒口補(bǔ)縮體積 為了實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固，冒口必須能夠提供足夠的金屬液而且是最后凝固，以補(bǔ)償鑄件和冒口在凝固完畢前的體積收縮和因型壁移動(dòng)而擴(kuò)大的容積，使縮孔不至于深入鑄件內(nèi)部。為了滿足此條件必須滿足下列等式： ? ? ??? 冒冒件 VVV ?? （ 61） 式中： v? — 金屬?gòu)臐餐甑侥掏戤叺捏w收縮率， v? =3%； 件V — 鑄件的體積； 冒V — 冒口的總體積； ?— 冒口的補(bǔ)縮效率 ，為 14%； 將數(shù)據(jù)代入上式中，可得： ? ?冒件 VVv ?? = )123200(%3 ?? 310? = 310? ?冒V =123? 310? 14%=? 310? 即 ? ?冒件 VVv ?? ?冒V 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 由此可見(jiàn)，冒口的補(bǔ)縮能力足夠。 7 芯盒的設(shè)計(jì) 在本次閥缸的鑄造工藝設(shè)計(jì)中，需要芯盒制芯，正確選擇和設(shè)計(jì)芯盒是保證鑄件質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 芯盒的選擇 芯盒的類型有木質(zhì)芯盒、鋁合金芯盒等，本設(shè)計(jì)中采用鋁合金芯盒，它重量輕、尺寸精度高，適用手工造芯方法。 按照芯盒的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)砂芯的形狀初選選擇多向開(kāi)盒 式芯盒， 芯盒由多塊型壁組成。 芯盒的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 1） 材料的選擇 初選材料為 ZL104， 自由線收縮率 ~%，標(biāo)準(zhǔn)： GB117374 2） 分盒面的選擇 根據(jù)砂芯的形狀， 需選兩個(gè)分盒面 。位置如圖 71所示： 劉長(zhǎng)福：閥缸鑄造工藝設(shè)計(jì) 36 圖 71 分盒 面 Figure 71 Parting surface 3） 芯盒內(nèi)腔尺寸的計(jì)算 內(nèi)腔尺寸可按下式進(jìn)行計(jì)算： Ab=(Ac? At)(1+? l) （ 71） 式中： Ab— 芯盒內(nèi)腔尺寸（ mm） Ac— 產(chǎn)品零件尺寸（ mm） At— 鑄造工藝尺寸（加工余量、起模斜度、工藝補(bǔ)正量等）（ mm） ?l— 合金的鑄造線收縮率（ %） 零件材料為 ZL101，線收縮率取 %計(jì)算， 砂芯長(zhǎng)度 L=122（ 1+%） =，取 123mm。 砂芯總寬 B=90mm 砂芯總高 H=39mm 砂芯具體形狀如圖 72所示： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 72 砂芯形狀 Figure 72 Sand core shape 4) 金屬芯盒及其附具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)《鑄造手冊(cè) 5》表 440，根據(jù)所選材料及芯盒平均輪廓尺寸芯盒壁厚 t范圍是 6~8mm，初選 t=8mm。 為了增加芯盒的強(qiáng)度及剛度，芯盒外設(shè)置加強(qiáng)肋，根據(jù)《鑄造手冊(cè) 5》表 441，選擇a=100mm， b=75mm， R=5mm， t1=， t=。形狀如圖 73所示： 圖 73 芯盒加強(qiáng)肋 Figure 73 Core box ribbed 本芯盒體積小，所以不設(shè)置手柄和吊軸，直接用芯盒邊緣實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)過(guò)程 。 劉長(zhǎng)福：閥缸鑄造工藝設(shè)計(jì) 38 對(duì)開(kāi)分盒面需要設(shè)置定位裝置，采用蝶形螺母鉸鏈夾緊裝置簡(jiǎn)易可靠，形狀如圖 74所示： 圖 74 芯盒的定位裝置 Figure 74 Core box positioning device 查詢 《鑄造手冊(cè) 5》 表 448可知 ， H=20mm， A=12mm， B=40mm，活節(jié)螺栓 M1045，蝶形螺母 M10，墊片 40mm30mm，圓柱銷 8mm40mm，沉頭螺釘 M616，開(kāi)槽錐端緊定螺釘 M618。 ① 芯盒工作表面粗糙度為 ； ② 芯盒加工尺寸偏差按 IT10級(jí)制造。芯盒工作面尺寸偏差取負(fù)值，凸臺(tái)部分取正值； ③ 對(duì)開(kāi)式分盒面間隙 ≤； ④芯盒耐磨護(hù)板緊固螺釘應(yīng)低于工作表面； ⑤芯盒定位銷位置偏差 ? 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 8 砂箱的 設(shè)計(jì) 砂箱是鑄件生產(chǎn)中必備的工藝裝備之一。手工造型所用砂箱一般要求比較簡(jiǎn)單；半機(jī)械化造型機(jī)對(duì)砂箱要求要嚴(yán)格一些；近年來(lái)，隨著高壓、氣沖等高效率、高比壓造型設(shè)備的廣泛使用，對(duì)砂箱的要求也越來(lái)越高。正確地設(shè)計(jì)和選擇適合鑄造生產(chǎn)需要的砂箱，對(duì)日益發(fā)展的鑄造生產(chǎn)，具有很大的實(shí)用價(jià)值。砂箱的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇類型和材質(zhì)，確定砂箱尺寸，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定位及緊固等。 砂箱選擇的原則 一般來(lái)說(shuō)，砂箱的選擇和設(shè)計(jì)與零件的鑄造工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)綱領(lǐng)以及生產(chǎn)條件有關(guān)。在進(jìn)行砂箱的選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意如下的一些原則： 劉長(zhǎng)福：閥缸鑄造工藝設(shè)計(jì) 40 1）首先應(yīng)滿足鑄造 工藝流程中的生產(chǎn)要求，應(yīng)具備造型、定位、合型、搬運(yùn)等功能性結(jié)構(gòu)； 2）砂箱應(yīng)盡量標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化； 3）在砂箱滿足強(qiáng)度、剛度、方便使用的條件下，盡量要使 砂箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便； 4）依據(jù)不同的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)條件、零件本身的特點(diǎn)等，合理選擇箱壁、箱帶、排氣孔等結(jié)構(gòu)形式； 5）砂箱要保證必要的加工精度； 6）應(yīng)選擇耐用、經(jīng)濟(jì)來(lái)源廣泛的材料。 確定砂箱尺寸 1) 砂型輪廓尺寸 本次采用的砂箱是手工造型用砂箱，經(jīng)查《鑄造手冊(cè) 5》表 480 可知：砂箱選用的材料為 HT200，熱處理要求為進(jìn)行自然時(shí)效或退火處理。 砂箱的名義尺寸是指分型面上砂箱內(nèi)框尺寸（長(zhǎng)度寬度）乘砂箱高度。確定砂箱尺寸時(shí)，要考慮一箱內(nèi)放置鑄件的個(gè)數(shù)和吃砂量。根據(jù)鑄件的質(zhì)量為 ，查詢《鑄造手冊(cè) 5》 表 337 可知， 具體尺寸為：上側(cè)吃砂量 a=40mm，下側(cè)吃砂量 b=40mm，左右吃砂量 c=30mm，前后吃砂量 d=30mm。 閥缸的輪廓尺寸為 100mm102mm85mm， ，通過(guò)鑄件的尺寸和吃砂量各參數(shù)尺寸 的選擇進(jìn)行計(jì)算，砂箱的長(zhǎng)度 =鑄件的長(zhǎng)度 +2c+澆注系統(tǒng)寬度 =232mm， 砂箱的寬度 =鑄件的寬度 +2d+直澆道延長(zhǎng)段長(zhǎng)度 =312mm，上箱高度 =直澆道高度 =110mm，由于下箱部分鑄件的高度為 45mm。 根據(jù)《鑄造工藝學(xué)》中 對(duì)砂箱尺寸 規(guī)定，取上箱尺寸為 300350110mm，下箱尺寸為300350110mm。 2) 砂箱側(cè)壁截面尺寸 根據(jù) 《鑄造手冊(cè) 5》表 487，查得壁厚 t=12~15mm，取 13mm，類型為 Ⅰ 型。 3)砂箱排氣孔尺寸 根據(jù)《鑄造手冊(cè) 5》 表 495 查得排氣孔尺寸 a=5mm， b=25mm， a1=15mm， b1=30mm，h=110 mm。 4) 砂箱定位部分的結(jié)構(gòu)和尺寸 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 根據(jù)《鑄造手冊(cè)》第五卷表 4102 查得，砂箱定位部分中定位銷直徑 d=20mm，定位套孔取 B 型 d1=30 ? mm， d3=40mm，定向套孔 d1=30 ? mm， d3=40mm。箱耳部分中緊固孔 d=20mm， h=30mm， h1=4mm， h2=5mm， l=40mm， l1=30mm， a=100mm， a1=80mm， R=10mm， r=8mm， r1=5mm，類型選 Ⅰ 型。 9 結(jié)論 經(jīng)過(guò)了近一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)研究，畢業(yè)設(shè)計(jì)馬上完成了。 本次設(shè)計(jì)主要是研究鑄造 工藝中的砂型鑄造，其主要內(nèi)容是鑄造工藝性分析、澆注位置的選擇、 分型面的選擇、鑄造工藝參數(shù)選擇 及 砂芯的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及 冒口的設(shè)計(jì)， 砂箱、芯盒 等鑄造工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)。 完成閥缸的鑄造工藝設(shè)計(jì)，對(duì)鑄造技術(shù)有了更充分的認(rèn)識(shí)，更好的鞏固了本專業(yè)技術(shù)知識(shí)。同時(shí)，本次設(shè)計(jì)需要用 CAD 軟件繪制出鑄造工藝圖、鑄件圖、合箱圖以及芯盒圖，這也讓我更加熟練地 運(yùn)用 CAD 繪圖軟件，這些 為今后從事相關(guān)工作打下 了 更好的基礎(chǔ)。 鑄造生產(chǎn)過(guò)程中的鑄件缺陷是 不可難免的，如何盡量減少缺陷的產(chǎn)生，從而將鑄件的劉長(zhǎng)福：閥缸鑄造工藝設(shè)計(jì) 42 廢品率品減小將受到我們高度關(guān)注 。因此， 防止鑄件缺陷 的產(chǎn)生 一直是鑄造工作者所關(guān)心的話 題。在 李晨希著的《鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄件缺陷控制》 [19]以及日本鑄造工業(yè)學(xué)會(huì)著的《鑄造缺陷及其對(duì)策》 [20]中， 全書以圖表的 形式匯集了近 200 個(gè)不同的鑄造缺陷分析案例，在每個(gè)案例中都對(duì)鑄造缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并給出了 正確合理的 解決 對(duì)策。這些案例值得中國(guó)鑄造 技術(shù)人員 借鑒， 在解決生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題時(shí) 分析 學(xué)習(xí)。