【正文】 頭有如下 要求： 1）定位和固定砂芯，使砂芯在鑄造 過程 中有準(zhǔn)確的位置，并能承受砂芯 自身的 重力以及澆注時液體金屬對砂芯的浮力，以免破壞砂芯 ； 2）芯頭應(yīng)能 使 澆注后砂芯所產(chǎn)生的氣體 及時排出 至鑄型外； 3）上下芯頭及芯號容易識別，避免 下錯方向或芯號； 4）下芯、合型方便，芯頭要設(shè)置 適當(dāng)斜度和間隙。砂芯的示意圖如圖 41 所 示。 6）砂芯形狀適應(yīng)造型、制芯方法。 4） 應(yīng)盡量減少砂芯數(shù)目 ； 用砂胎或吊砂可減少砂芯。 2） 保證操作方便 ； 可將復(fù)雜的大砂芯、細(xì)而很長的砂芯分為幾個小而簡單的砂芯。 劉長福：閥缸鑄造工藝設(shè)計 20 選用砂 芯的總原則是：使制芯到下芯的整個過程方便，鑄件內(nèi)腔尺寸精確，避免 氣孔等缺陷 的產(chǎn)生 ，使芯盒結(jié)構(gòu)簡單 [15]。砂型局部要求特殊性能的部分，有時也設(shè)置 砂芯。因此，經(jīng)過工藝優(yōu)化之后， 可不考慮其它如“反變形量”、“砂芯負(fù)數(shù)”、“非加工壁厚的負(fù)余量”、“分芯負(fù)數(shù)”的影響。而此鑄件砂箱尺寸小于 2m，故不留分型負(fù)數(shù)。但由于該件在垂直分型面的立壁上都設(shè)有較大的拔模斜度，故不放工藝補正量。由支承刀架 零件圖 21 可知， 閥缸底板 上的 個 孔直徑均為 小于 60mm， 以及 兩側(cè) 側(cè) +板上的 4 個螺孔和兩 長條孔 ， 小于最小鑄出直徑 60mm，故可以 都 不鑄出 ， 所以該鑄件的所有孔皆采用機(jī)加工形式獲得。在確定零件上需要鑄出 的孔 時，必須既要考慮 能否 鑄出這些孔或槽，又要考慮 是否有必要 鑄出這些孔、槽 以及鑄造需要的經(jīng)濟(jì)成本 。但是，在許多情況下，孔和槽又不宜鑄出，如孔、槽尺寸太小。 30′,a= 最小鑄出孔及槽 機(jī)械零件上常常有很多孔、槽和臺階等，一般 情況下應(yīng)盡可能在鑄造時直接 鑄出，這樣既可以節(jié)約金屬、減少 機(jī)械加工的工作量，降低生產(chǎn)成本，又可以使鑄件的壁厚比較均勻，避免 縮孔、縮松等鑄造缺陷等 的產(chǎn)生 。 本設(shè)計采用木模樣，當(dāng)零件本身沒有足夠的結(jié)構(gòu)斜度，應(yīng)在鑄件設(shè)計或鑄造工藝設(shè)計時給出鑄件的起模斜度以保證鑄型的起模斜度，原則上不應(yīng)超過鑄件的壁厚公差。同一鑄件的起模斜度應(yīng)盡量只選擇一種或兩種斜度。這個斜度，稱為起模斜度，若鑄件本身沒有足夠的結(jié)構(gòu)斜度 使起膜方便，就要在鑄造工藝設(shè)計時設(shè)計 出鑄件的起模斜度。 根據(jù) 支承刀架 的結(jié)構(gòu)特點以及鑄造材料為 鑄鋼 ，查詢 《鑄造手冊 5》中 表 351 可知 ， 查劉長福：閥缸鑄造工藝設(shè)計 18 表得該鑄件的受阻收縮率為 %,自由收縮 %，綜合取 %。 對于大批 量生產(chǎn)的鑄件，應(yīng)通過生產(chǎn)測量鑄件的實際尺寸，求出鑄件各部位、各方向的實際收縮率，修正模樣。 先確定鑄件的尺寸公差等級和機(jī)械加工余量等級，查表（ GB/T 11350—— 89），得出用于大批量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量等級為 13J。 在本次設(shè)計中， 支承刀架 屬于單件或小批量生產(chǎn)、造型材料為 黏土砂 ， 尺寸公差等級遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 為 CT13， 本次設(shè)計零件 基本 尺寸為 290mm， 查詢 《鑄造手冊第 5 卷》 表 348 和表 347，最后選擇鑄件的機(jī)械 加工余量等級為 J 級 ， 單側(cè) 加工 的加工 余量 值 為 13mm，雙側(cè)加工的加工余量值為 10mm。 機(jī)械加工余量 機(jī)械加工余量是鑄件為了保證其加工面尺寸和 零件 精度，應(yīng)有加工余量，即在鑄造工藝設(shè)計時預(yù)先增加的，而在機(jī)械加工時又被切除的金屬層厚度。 鑄件重量公差 鑄件質(zhì)量公差定義為以占鑄件公稱質(zhì)量的百分率為單位的鑄件質(zhì)量變動的允許值。在本次設(shè)計中，零件的鑄造工藝為砂型鑄造， 考慮到 支承刀架 生產(chǎn)的實際情況和結(jié)構(gòu)特點它 屬于小批量生產(chǎn)的中小型鑄件 ， 查詢 《鑄造手冊 第 5 卷 》 表 340 和 361 可知 ：鑄件的尺寸公差等級為 CT13CT15，這里 取 CT13。 鑄件尺寸公差 鑄件尺寸公差是指鑄件各部分尺寸允許的極限偏差，它取決于鑄造工藝方法等多種因素 ， 鑄件的尺寸精度取決于工藝設(shè)計及工藝過程控制的嚴(yán)格程度，其主要影響因素有：鑄件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度；鑄件設(shè)計及鑄造工藝設(shè)計水平；造型、造芯設(shè)備及工藝裝備的精度和質(zhì)量；造型、造芯材料的性能及質(zhì)量；鑄造金屬和合金種類；鑄件熱處理工藝；鑄件清理質(zhì)量；鑄件表面粗糙度和表面質(zhì) 量；鑄造廠的管理水平等。 4 鑄造工藝參數(shù)的選擇及砂芯的設(shè)計 鑄造工藝參數(shù)的選擇 鑄造工藝設(shè)計參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計時需要確定的某些數(shù)據(jù)， 它包括了鑄造收劉長福：閥缸鑄造工藝設(shè)計 16 縮率（縮尺）、機(jī)械加工余量、起模斜度、最小鑄出孔的尺寸、工藝補正量、分型負(fù)數(shù)、反變形量、非加工壁厚的負(fù) 余 量、砂芯負(fù)數(shù)（砂芯減量）及分芯負(fù)數(shù)。 這樣的話， 有利于 支承刀架 的起膜， 便于下芯，只做內(nèi)腔中一個整體砂芯，從而減少了砂芯數(shù)量，并且其全部位于下半型中， 還可以防止吊芯。 7）注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工 。 5） 便于下芯、合型和檢查型腔尺寸。 3）分型面 應(yīng) 盡量 選用 平面 。 2） 應(yīng) 盡量減少分型面 的 數(shù) 目。在選擇時，應(yīng)注意以下原則： 1） 應(yīng)使 鑄件的全部或大部分 置于同一半型內(nèi) ，以 避免因 錯型和不便驗型 而 造成尺寸偏差 。分型面的 選擇是否合理 ， 直接 影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn) 效 率。 分型面的選擇 分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。 有利于 支承的起模 ，而且只做 中間一個整體砂芯，從而減少了砂芯數(shù)量，還可以防止吊芯。 根據(jù)對合金凝固理論的研究和 實際 生產(chǎn)經(jīng)驗，確定澆注位置時，應(yīng)考慮原則 如下 [14]： 1）澆注位置應(yīng)有利于所確定的凝固順序； 2） 鑄件的重要部位應(yīng)盡量置于下部； 3） 重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀； 4） 鑄件大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤類缺陷； 5） 應(yīng)保證鑄件能充滿； 6） 避免吊砂、吊芯或懸臂式砂； 7） 應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致 。 鑄件的澆注位置應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、鑄型合金 的特性、零件尺寸、重量及鑄造方法、車間條件等因素綜合考慮。 砂芯的材料選擇 黏土砂型 。芯盒造芯是用芯盒內(nèi)表面形成砂芯的形狀，砂芯尺寸準(zhǔn)確，可制造小而復(fù)雜的砂芯，各種形狀、尺寸和批量的砂芯均可采用；刮板造芯與刮板造型相似，用于單件小批生產(chǎn)，形狀簡單或回轉(zhuǎn)體砂芯。 造芯方法的選擇 總體上可分為手工制芯和機(jī)器制芯，本次采用的是手工制芯。 按砂型緊實成型方式分類 造型是砂型鑄造最基本的工序，通常按砂型緊實成型方式不同，可分為手工造型、機(jī)器造型兩大類。金屬模樣使用壽命長，表面光滑易起模，造型方便，鑄件尺寸精度高但成本高，用于大量、成批生產(chǎn)的大、中、小件；塑料模樣輕，造型方便，因有脆性修整不便 ，鑄件尺寸精度較高，使用壽命也較長，用于大量、成批生產(chǎn)的中、小簡單件；木模易吸潮變形，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短， 不易起模，鑄件尺寸精度不高，用于單件、小批生產(chǎn)。所以，本次 設(shè)計鑄件技術(shù)要求 不是很高 ，中和成本 ，故 采用的是 黏土砂 型 。盡管有諸多缺點，但其制造材料來源廣、適應(yīng)性強、見效快、成本低，生成的鑄件約占鑄劉長福：閥缸鑄造工藝設(shè)計 12 件總產(chǎn)量的 80%以上，因此到目前為止仍是生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的鑄造方法。 3 鑄造工藝方案的確定 造型方法的選擇 鑄型按其型體構(gòu)成材料可分為砂型、金屬型、熔模型、壓力型、陶瓷型和快速成形 RP技術(shù)等。這次設(shè)計的鑄件為小型鑄 鋁件，所以不需聯(lián)合鑄造。 7） 大型復(fù)雜件的分體鑄造和簡單小件的聯(lián)合鑄造。 單件、小批生產(chǎn)中， 鑄件成本中 模樣和芯盒的費用占 很大比例。這些操作勞動量大且環(huán)境惡劣，鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng) 使 清理的工作量 減少 。 5） 減少鑄件清理的工作量。 4） 減少和簡化分型面。 3） 有利于砂芯的固定和排氣。 鑄件內(nèi)腔的肋條，常是造成砂芯多、工藝復(fù)雜的重要原因。其主要改進(jìn)方法如下： 1） 改進(jìn)妨礙起模的凸臺、凸緣和肋板的結(jié)構(gòu)。 7） 避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。 5） 利于補縮和實現(xiàn)順序凝固。 4） 壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié) 薄厚不均的鑄件在冷卻過程中會有較大的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，在熱節(jié)處容易產(chǎn)生成縮孔、縮松和熱裂紋等缺陷，因此應(yīng)取消那些不必要的厚大部分。 3） 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。 鑄件薄、厚壁的相接，拐彎等壁厚的壁與壁的各種連接，都采用鑄件過渡轉(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。而 支承刀架 的最小壁厚為 15mm， 從零件的整體結(jié)果及尺寸看， 支承刀架 的設(shè)計壁厚 均勻，不易產(chǎn)生熱裂 ， 因此，該零件的結(jié)構(gòu)滿足鑄造工藝性要求。 支承刀架 的外形輪廓尺寸為 290mm200mm120mm，主要壁厚 15mm。 從避免鑄件缺陷方面確定鑄件的結(jié)構(gòu) 合理的零件結(jié)構(gòu)可以消除許多鑄造缺陷。鑄件結(jié)構(gòu)的合理性，直接影響鑄造合金的種類、 產(chǎn)量的多少、鑄造方法和生產(chǎn)條件等。除非在不能保證鑄件質(zhì)量時，或在使用性能不受影響的情況下又可簡化生產(chǎn)工藝時，但也要征得用戶同意，才能更改鑄件的結(jié)構(gòu)。 劉長福：閥缸鑄造工藝設(shè)計 8 圖 21 支承刀架 圖 Fig 21 Valve cylinder parts chart 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性指的是零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，有利于保證鑄件的質(zhì)量，進(jìn)而使鑄造工藝過程簡化和成本降低 [17]。 鑄鋼作為材料， 這種設(shè)計有與對鑄件形狀和大小有最大的選擇自由度，尤其是復(fù)雜的形狀和空心部分，而且鋼鑄件可以由核心鑄件的獨特工藝制造。它是車床的支撐部件之一，其中起支撐、刀具裝夾作用；同時它也是進(jìn)給系統(tǒng)的一部分。 支承刀架 中間有 伸出 的兩個小圓柱 ，鑄造時需要設(shè)置砂芯， 此位置 為 重要加工 處，而且在鑄造時有可能影響起膜 ，鑄造時需要考慮 如何放置才有利于保證質(zhì)量 ， 確定澆注位置時也需要 考慮。對工藝設(shè)計圖及設(shè)計方案進(jìn)行一定的改進(jìn)，使設(shè)計更合理規(guī)范，更符合實際生產(chǎn)條件，并減少和避免鑄件缺陷，從而提高鑄件質(zhì)量和工作性能。經(jīng)過查閱了相關(guān)論文和書籍后，分析設(shè)計任務(wù)，審視閥缸零件圖，對零件鑄造工 藝性進(jìn)行了分析，進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計以及鑄造工藝裝備設(shè)計。 鑄造業(yè)也將向著下面的方向發(fā)展 。 中國加入世界貿(mào)易組織后 ， 必將從中受益匪淺 ， 學(xué)到了先 進(jìn)的科學(xué)技術(shù) ， 管理方法等 。 一是是我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得我國各領(lǐng)域也都進(jìn)入高速發(fā)展?fàn)顟B(tài) 。 所以 ， 必須利用高新技術(shù)提升鑄件質(zhì)量 ,改變中國鑄件在國際市場上技術(shù)含量不高 ， 價格低廉的狀況 。除此之外，我國鑄造技術(shù)大大提高，已經(jīng)可以和國外發(fā)達(dá)國家相匹敵 .改革開放 以來，原來許多企業(yè)采用砂型鑄造工藝，而現(xiàn)在已經(jīng)開始向數(shù)控化、自動化、智能化、機(jī)械化的方向挺進(jìn)。主要表現(xiàn)在在鑄件生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢品相比以前下降了很多；然后是是很多種鑄件的精度 (幾何精度、尺寸精度 )表面粗糙、度力學(xué)性能等達(dá)到了國際水平。業(yè)內(nèi)相關(guān)專家表示，國內(nèi)鑄造產(chǎn)業(yè)必需要走向世界才能更好的發(fā)展，必須要加快實施鑄造產(chǎn)業(yè)走出去戰(zhàn)略。鑄造業(yè)的電子商務(wù)、遠(yuǎn)程設(shè)計與制造、虛擬鑄造工廠通過使用身臨其境的虛擬環(huán)境系統(tǒng)，可以學(xué)習(xí)通過多媒體先進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù)和體驗的技巧和訣竅通過虛擬技術(shù)實現(xiàn)，這些新 技術(shù) 都在飛速發(fā)展。鑄造生產(chǎn)全過程 中 從嚴(yán)執(zhí)行技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)，鑄件廢品率僅 為2%~5%；標(biāo)準(zhǔn)更新快（標(biāo)齡 4~5 年）；普遍進(jìn)行 ISO9000、 ISO14000 等認(rèn)證 [15]。 特種鑄鋼件用 差壓鑄造生產(chǎn)。熔模鑄造 的制殼工藝 普遍用硅溶膠和硅酸乙酯做粘結(jié)劑。 鋁基復(fù)合材料被廣泛重視并日益轉(zhuǎn)向工業(yè)規(guī)模 化應(yīng)用，其優(yōu)越性能可滿足 汽車驅(qū)動桿、缸體、缸套、活塞、連桿等各種重要部件 的 制作，并已在高級賽車上應(yīng)用；在汽車向輕量化發(fā)展的進(jìn)程中，用鎂合金材料制作各種重要汽車部件的量已僅次于鋁合金。過濾后可使 鋼鑄件射線探傷 A 級合格率提高 13%，鋁鎂合金經(jīng)過濾，抗拉強度提高 50%、伸長率提高 100%以上 [12]。 在重要 的 鑄件生產(chǎn)中，對材質(zhì)要求 很 高， 通過 采用先進(jìn)的無損檢測技術(shù) 來 有效控制鑄件 的質(zhì)量。生產(chǎn)普遍實現(xiàn) 了 機(jī)械化、自動化、智能化 (計算機(jī)控制、機(jī)器人操作 )。近年來由于鑄造環(huán)保要求高、能源消耗大、勞動力昂貴等因素 ， 導(dǎo)致 美國大型汽車公司生產(chǎn)普通汽車鑄件的鑄造廠紛紛關(guān)閉，逐步將鑄件的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向 發(fā)展中國家，如 中國、印度、墨西哥、巴西等。從需求上看，球鐵鑄件和鋁鑄件的需求 有所 增長。 自 2021 年以來， 美國鑄件產(chǎn)量 已經(jīng)退居到第 2 位。巴西鑄件產(chǎn)量增長最快，達(dá)到 %。要合理地購買技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品， 加強自主創(chuàng)新，生產(chǎn)更多滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防安全的高 質(zhì)量鑄件，并融入 新材料的研究，具有 國際競爭 力 。調(diào)整 鑄造企業(yè)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，實現(xiàn)地域化聚集， 發(fā)展 壯大龍頭企業(yè)，使中小企業(yè)圍繞 龍頭