【正文】 作用及設(shè)置原則 出氣孔用于排出型腔中的氣體，改善金屬液充填能力、排除先充填到型腔中的過冷金屬液與浮渣，還可以作為觀察充滿型腔的標(biāo)志。 ，為了制造簡單及防6澆冒口系統(tǒng)設(shè)計 機(jī)械工程學(xué)院 15 止內(nèi)澆口處發(fā)生沖砂現(xiàn)象， 一 個澆口選用Ⅱ型內(nèi)澆口，其形狀如 圖： 圖 61 內(nèi)澆道橫截面 表 9 灰鑄鐵件內(nèi)澆道總截面積∑ Ag 鑄件重量 G/kg 鑄件壁厚 /mm 5 5～ 10 10～ 15 15～ 25 25～ 40 40～ 60 60～ 100 ∑ Ag/mm2 1～ 3 ～ —— —— —— —— 3～ 5 ～ ～ ～ —— —— 5～ 10 ～ ～ ～ ～ —— —— 10～ 15 ～ 2～ 3 2～ ～ —— —— 15～ 20 ～ ～ 3～ ～ —— —— 20～ 40 ～ 4～ 5 ～ ～ —— —— 40～ 60 ～ ～ ～ ～ —— —— 60～ 100 —— 7～ 8 ～ ～ 5～ 6 —— —— 100～ 150 —— 8～ 12 8～ 10 8～ 6～ 6 —— 150～ 200 —— 10～ 15 9～ 12 9～ 10 7～ —— 200～ 250 —— 13～ 18 12～ 14 10～ 11 ～ 10 8 —— 300～ 400 —— 15～ 23 13～ 12～ 13 10～ 12 9 —— 青海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計：機(jī)床鑄件工藝設(shè)計 —— 立柱鑄件鑄造工藝設(shè)計 16 機(jī)械工程學(xué)院 2021～ 3000 —— —— 54～ 60 34～ 50 30～ 34 28～ 32 24～ 28 橫澆道總面積為： ∑ Aru＝ ∑ Ag= 表 10 橫澆道尺寸 ah? ah ? ah ? mma/ mmb/ 2/ruAcm mma/ mmb/ mmh/ 2/ruAcm mma/ mmb/ mmh/ 2/ruAcm ?? 36 38 40 44 ?? 29 32 35 ?? 13 ?? 36 38 40 45 ?? 29 32 36 ?? 43 48 54 ?? 14 ?? 35 36 38 40 ?? 28 29 32 ? 54 57 60 ? 已知： ∑ Aru＝ cm2與 cm2 接近，所以 根據(jù)表 10 選取橫澆道尺寸如下圖所示 ： 圖 62 橫澆道的形狀 圖 63 橫澆道橫截面 直澆道總面積為：∑ As＝ ∑ Ag= 6澆冒口系統(tǒng)設(shè)計 機(jī)械工程學(xué)院 17 表 11 直澆 道尺寸 D 端面積 As∕ cm2 D∕ mm mmD/1 mml/ 直澆道每厘米長重量∕㎏ 35 40 45 50 43 45 47 48 50 52 53 55 57 58 60 62 400 500 600 400 500 600 400 500 600 400 500 600 已知：直澆道 ∑ As＝ cm2，且鑄件高度的一半為 ,所以選用 D端面積 As＝ cm2的 D＝ 40mm, 1D ＝ 50mm， l ＝ 500mm 類型的直澆道。本方案設(shè)有 一 個內(nèi)澆道和兩個陶管內(nèi)徑φ 20（見工藝圖）。根據(jù)表 9可查得 當(dāng)鑄件壁厚為 40～ 60cm2。 用鑄件重量，壁厚確定內(nèi)澆道的總截面積：∑ Ag。 f）內(nèi)澆道與鑄件的接合處的厚度，對凝固體收縮率大的合金，一般應(yīng)不厚于鑄件壁厚的 1/2，最多不超過 2/3。 d）內(nèi)澆道應(yīng)有利于平穩(wěn)、快速充型和排氣、排渣，不嚴(yán)重沖刷砂型和砂芯，能盡量縮短金 屬液在型腔中的流程。 c）內(nèi)澆道不應(yīng)開設(shè)在靠近有芯撐或冷鐵的部位。 青海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計：機(jī)床鑄件工藝設(shè)計 —— 立柱鑄件鑄造工藝設(shè)計 14 機(jī)械工程學(xué)院 內(nèi)澆道位置設(shè)置的通則： a）凝固體收縮率大的、且壁厚差大的鑄件，內(nèi)澆道開設(shè)在設(shè)有冒口的厚壁處，最好進(jìn)入冒口，以形成順序凝固。對金屬液具有緩沖作用，能縮短直 —— 橫澆道拐角處的紊流區(qū)，改善 橫澆道內(nèi)的壓力分布。 內(nèi)澆道：控制金屬液流入型腔的速度和方向，調(diào)節(jié)鑄件各部分的溫差。封閉式澆注系統(tǒng)一般要求橫澆道為窄、高形的橫截面，它的高度應(yīng)為內(nèi)澆道高度的 4— 6倍，以使內(nèi)澆道的吸動作用達(dá)不到橫澆道的頂面，避免將浮渣吸入鑄件。 橫澆道：除了將金屬液引入內(nèi)澆道外，主要是撇渣（澆口杯往往起不到很好的撇渣作用）。一般澆口杯容積較大，當(dāng)儲存有足夠的金屬液量時，還可以減少或消除在直澆道頂面產(chǎn)生水平旋渦，防止熔渣、夾雜物和氣體卷入直澆道的危險。 澆注系統(tǒng)的組成及其各自作用 常用的澆注系統(tǒng)大多由澆口杯（澆口盆或外澆口）、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等部分組成。 d）讓液態(tài)合金以最短的距離，最合宜的時間充滿型腔，并有合適的型內(nèi)液面上升速度，得到輪廓完整清晰的鑄件。 b）阻礙夾雜物進(jìn)入型腔，以免在鑄件上形成渣孔。因此對澆注系統(tǒng)的設(shè)計必須慎重認(rèn)真。此外，澆注系統(tǒng)的好壞還影響造型和清理工作的繁簡，砂型的體積大小和型砂的耗用運輸量，非生產(chǎn)性消耗的液態(tài)合金用量等等。6澆冒口系統(tǒng)設(shè)計 機(jī)械工程學(xué)院 13 6 澆 冒口 系統(tǒng) 設(shè)計 澆注系統(tǒng)的概述和作用 澆注系統(tǒng)是砂型中引導(dǎo)液態(tài)合金流入型腔的通道。即在下箱形成一個比 X3芯頭大的空隙，使其繞過 X1的凸出部位下進(jìn)去，然后將多余的空間用型 砂 填上?？刹捎玫跣緦ζ?固定，芯子和外模引尼龍管導(dǎo)氣。下箱 間隙 為 1，上箱 間隙 為 2，主要防止合箱時將 砂 子碰 落 ，最后造成缺陷。 分芯方案 根據(jù)已確定的工藝方案及分芯原則，砂芯設(shè)計情況具體如下 : ① X1(見工藝圖標(biāo)示 )是形成立柱中部空腔的芯子，立柱兩側(cè)兩個 φ 60 的 孔 由 X1 直接帶出，立柱后面 10個 φ 80的 孔 也由 X1直接帶出。 f）重要面不得以要用芯撐 ,只能用鑄鐵芯撐 ,最好設(shè)計成不用芯撐。 d）應(yīng)盡量將芯撐放置在鑄件的非加工面上或不重要的表面上。使用時，芯撐表面應(yīng)無銹、無油、無水、無空氣。因此芯撐的重量不能過小或過大。因此，對于鑄鐵件用低碳鋼或鑄鐵芯撐；有色金屬鑄件用與鑄件相同的合金材料做芯撐。因此，在生產(chǎn)中常采用芯撐來加固，以起到輔助支撐作用。 另外，關(guān)于芯撐要求如下： 砂芯在鑄型中主要靠芯頭固定。 f) 尺寸過大的砂芯，為了方便制芯下芯或者為了解決車間起重量不夠的困難，可將大砂芯分成數(shù)個較小的砂芯。 d) 便于下芯合箱，保證鑄件的精度。 c) 一個砂芯分成兩半時，應(yīng)盡量沿著砂型的分型面分開。 其次，分芯的一般原則： a) 砂芯的填砂面應(yīng)寬敞，以便于造芯時填砂，舂砂，安放芯骨，及有利于采取排氣措施。芯子分三類，即普通芯子（用 X1 等編號表示），置于砂芯中的 NX，及預(yù)先粘到砂型上的 SX 三類。最終從芯頭排出；若芯子沒有出芯頭，則可在芯子與鑄型分芯處，擺放一圈防火泥通過排氣孔引出。一定要讓澆注時砂芯中產(chǎn)生的氣體能夠及時地從芯頭排出鑄型外。如果這些氣體不能及時排出型外，一旦鉆入金屬液體，就很可能留在里面而使鑄件產(chǎn)生氣孔。芯頭與芯座之間應(yīng)有 適宜的間隙，以使砂型與砂芯的裝配方便，但又能確保金屬件的尺寸、精度；當(dāng)芯子有方向性要求時，應(yīng)在芯頭上做定位角。對于垂直砂芯，為了保證其軸線垂直、牢固地固定在砂型上，必須有足夠的芯頭長度或者采用摽芯的方式。本方案共有三 個 砂 芯，分別為 X X X3，需分別對其進(jìn)行設(shè)計。5砂芯及砂型設(shè)計 機(jī)械工程學(xué)院 11 5 砂芯及砂型設(shè)計 砂芯設(shè)計 砂芯設(shè)計，主要包含芯頭設(shè)計、砂芯排氣設(shè)計等。 鑄件在砂箱內(nèi)冷卻時間 青海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計：機(jī)床鑄件工藝設(shè)計 —— 立柱鑄件鑄造工藝設(shè)計 10 機(jī)械工程學(xué)院 表 7 中小型鑄鐵在砂型中內(nèi)的冷卻時間 鑄件的重量 /kg 5 510 1030 3050 50100 100250 250500 5001000 鑄件的壁厚 /mm 8 12 18 25 30 40 50 60 冷卻時間/min 2030 2540 3060 50100 80160 120300 240600 480720 鑄件重量為 ,主要壁厚為 44mm，由表 7查得此鑄件在砂型內(nèi)的冷卻時間為 240～ 600min，即 4h～ 10h。 模樣的 起 模斜度，應(yīng)不致 使鑄件超出尺寸公差。 拔模斜度 為了在造型和制芯時便于起模而不致?lián)p壞砂型和砂芯，應(yīng)該在模樣或芯 盒 的出模方向帶有一定的斜度。 表 6 模樣的分型負(fù)數(shù) （單位： mm） 砂箱長度 分型負(fù)數(shù) a 干 型 表干型 ? 1000 2 1 1001～ 2021 3 2 2021～ 3500 4 3 3501～ 5000 5 4 5000 7 6 —— —— —— 根據(jù)后續(xù)設(shè)計的砂箱長度 2021mm，且型 砂 為自硬型樹脂 砂 ，屬表干型，由表 6查的分型負(fù)數(shù)為 2。 c）自硬砂型和濕型一般不放分型負(fù)數(shù)，但是砂型平面大于 時，也放分型負(fù)數(shù)，其值小于表中的數(shù)值。 確定分 型負(fù)數(shù)，應(yīng)該注意下述幾點 [2]： a）若模樣分成對稱的上、下兩半，則上、下半模各取分型負(fù)數(shù)的一半，否則，分型負(fù) 數(shù) 放在 上半模樣。為防止?jié)沧r從分型面跑火，合型時應(yīng)在分型面上放耐火泥條或石棉繩 [1]，這就增高了型腔高度。 冷鐵尺寸 =粗大部位尺寸（ ～ ） 該工藝中導(dǎo)軌為粗大部位，應(yīng)放置冷鐵，根據(jù)導(dǎo)軌尺寸得： 冷鐵尺寸 =44mm (～ )=11～ 17mm 取中間尺寸 15mm，選取 15 40 100mm 規(guī)格的 石墨 冷鐵。收縮率應(yīng)該確定為 1% 。根據(jù)實際需要，可做成 %， 1%， %， %??等各種比例的收縮尺，以供選用。 在制造模樣時，為了方便起見，常用特別的“收縮尺”或“鑄模尺”。由于鑄件的固態(tài)收縮（線收縮）將使鑄件各部分尺寸小于模樣原來的尺寸，因此為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖示一致，則需要在模樣或芯盒上加上其收縮的尺寸。金屬在液態(tài)和凝固過程中的收縮量以體積的改變量表示，成為體收縮。 不鑄出 面 如 立柱底座處的 小凹槽。 表 4 鑄鐵件和非鐵合金鑄件最小鑄孔尺寸 （單 位： mm） 鑄件材質(zhì) 壁厚 最小孔徑 鑄鐵 8～ 10 6～ 10 20～ 25 10～ 15 40～ 50 15～ 30 50～ 100 35～ 50 鋁合金、鎂合金 —— 20 銅合金 —— 25 因該工件材料為 HT250，基本壁厚為 15mm， 導(dǎo)軌處壁厚為 44mm，所以選取壁厚 處在 40～ 50mm之間，由表 4 可得，最小鑄出孔直徑選 15mm。但是，當(dāng)鑄件上的孔、槽的尺寸太小，而鑄件的壁厚又較厚和金屬壓力頭較高時，反而會使鑄件產(chǎn)生粘砂，造成清鏟和機(jī)械加工困難；有的孔、槽，為了把它們鑄出，必須采用復(fù)雜而且難度較大的工藝措施，而實現(xiàn)這些措施還不如用機(jī)械加工的方法制出更為方便和經(jīng)濟(jì)；有時由于孔距要求很精