【正文】 論和系統(tǒng)知識生產(chǎn)鑄件的技術(shù)和方法 。 重力鑄造是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝，也稱澆鑄。 壓力鑄造是指金屬液在其他外力（不含重力）的作用下注入鑄型的工藝。這幾種鑄造工藝是目前有色金屬鑄造中最常用的、也是相對價格最低的 。砂型一般采用重力鑄造，有特殊要求時也可采用低壓鑄造、離心鑄造等工藝。砂型鑄造用的模具，以前多用木材制作，通稱木模。雖然價格有所提高，但仍比金屬型鑄造用的模具便宜得多，在小批量 及大件生產(chǎn)中，價格優(yōu)勢尤為突出。但是， 提供全套設(shè)計(jì)圖紙 2609116541 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)代做 5 砂型鑄造也有一些不足之處：因?yàn)槊總€砂質(zhì)鑄型只能澆注一次，獲得鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低；又因?yàn)樯暗恼w性質(zhì)軟而多孔，所以砂型鑄造的鑄件尺寸精度較低，表面也較粗糙。 鑄造金屬指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金， 習(xí)慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。為此，在熔煉過程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測試，液態(tài)金屬在達(dá)到各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐、反射爐等。 以應(yīng)用最 廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準(zhǔn)備包括造型材料準(zhǔn)備和造型造芯兩大項(xiàng)工作。 造型材料準(zhǔn)備的任務(wù)是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì)，選擇合適的原砂、粘結(jié)劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。造型、造芯是根據(jù)鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在很多現(xiàn)代化的 鑄造車間里，造型、造芯都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動化。 常用的混砂設(shè)備有碾輪式混砂機(jī)、逆流式混砂機(jī)和葉片溝槽式混砂機(jī)。 鑄件處理主要包括鑄件的落砂、清理及后處理，它基本處于鑄造生產(chǎn)的最后一道工序，包括 熱處理﹑整形﹑防銹處理和粗加工 等 過程 ，主要是為了發(fā)現(xiàn)變形、內(nèi)應(yīng)力等缺陷并加以解決。進(jìn)行這種工作的設(shè)備有拋丸機(jī)、澆口冒口切割機(jī)等。 在鑄造 過程 中，鑄造工藝的設(shè)計(jì)對鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大 。 其中 澆注系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)尤為重要 。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括澆注系統(tǒng)類型的選擇、 內(nèi)澆口位置的選擇及澆注系統(tǒng)各組元截面尺寸的確定。液態(tài)金屬在澆注過程中難免會包含有一定的“熔渣”，為了提高澆注系統(tǒng)的擋渣能力，適合于采用“封閉式”澆注系統(tǒng) 。 鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法 ，對于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。有些難以切削的零件 ，如燃汽輪機(jī)的鎳基合金零件不用鑄造方法無法成形。因此在機(jī)器制造業(yè)中用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯零件，在數(shù)量和噸位上迄今仍是最多的。 鑄造生產(chǎn)經(jīng)常要用的材料有各種金屬、電力、焦炭、木材、 塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。還有供特種鑄造用的機(jī)器和設(shè)備以及許多運(yùn)輸和物料處理的設(shè)備。鑄造生產(chǎn)會產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲對環(huán)境的污染，比起其他機(jī)械制造工藝來更為嚴(yán)重，需要采取措施進(jìn)行控制。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會得到優(yōu)先發(fā)展，少產(chǎn)生或不產(chǎn)生污染的新工藝新設(shè)備將首先受到重視。 一 緒論 提供全套設(shè)計(jì)圖紙 2609116541 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)代做 7 概述 鑄造是指將熔煉好的金屬澆入鑄型，待其凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法。鑄造的方法很多，主要有砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造以及熔模鑄造等，其中以砂型鑄造應(yīng)用最廣泛。 鑄造具有十分悠久的歷史，作為機(jī)械零件成形的主要工藝之一，進(jìn)入工業(yè)化時代以來，伴隨著現(xiàn)代技術(shù)融入，傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)始終充滿著生機(jī)，不斷在創(chuàng)新中發(fā)展。 鑄造具有很多特點(diǎn)，與其他成形工藝相比，它幾乎不受零件的重量、尺寸和形狀的限制，重量從幾克到幾百噸，形狀十分復(fù)雜，用機(jī)械加工十分困難，甚至難以制得零件，都可以用鑄造方法獲得。 鑄造的優(yōu)點(diǎn)是可以鑄出各種大小規(guī)格或形狀復(fù)雜的鑄件，且成本低，材料來源廣，所以鑄造是機(jī)械制造中生產(chǎn)零件或毛坯的主要方法之一。但在機(jī)器設(shè)備中，鑄件所占的比重還是很大的，如機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、軋鋼機(jī)等機(jī)械中，鑄件的重量約占機(jī)器總重量的 75％以上，可見鑄造生產(chǎn)在機(jī)器制造中的重要性。鑄造生產(chǎn)會產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲對環(huán)境的污染，比起其他機(jī)械制造工藝來更為嚴(yán)重，需要采取措施進(jìn)行控制。 鑄造工藝（造芯、制芯、澆注、落砂及其后處理等）是鑄造生產(chǎn)的核心，是保證鑄件宏觀質(zhì)量的關(guān)鍵，古今中外都把提高和發(fā)展鑄造工藝水平，視為推動鑄造技術(shù)進(jìn)步，滿足裝備制造發(fā)展需要一個重要組成部分。中國約在公元前 1700～前 1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具或用具，藝術(shù)色彩濃厚。 中國在公元前 513年，鑄出了世界上最早見于文字記載的鑄鐵件晉國鑄型鼎，重約 270公斤。 鑄鐵件的出現(xiàn)，擴(kuò)大了鑄件的應(yīng)用范圍。 18世紀(jì)的工業(yè)革命以后，蒸汽機(jī)、紡織機(jī)和鐵路等工業(yè)興起，鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時期，鑄造技術(shù)開始有了大的發(fā)展。如檢測手段的發(fā)展，保證了鑄件質(zhì)量的提高和穩(wěn)定，并給鑄造理論的發(fā)展提供 了條件；電子顯微鏡等的發(fā)明，幫助人們深入到金屬的微觀世界，探查金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)。 50年代以后，出現(xiàn)了濕砂高壓造型，化學(xué)硬化砂造型和造芯，負(fù)壓造型以及其他特種鑄造、拋丸清理等新工藝，使鑄件具有很高的形狀、尺寸精度和良好的表面光潔度，鑄造車間的勞動條件和環(huán)境衛(wèi)生也大為改善。這兩項(xiàng)發(fā)明，沖破了延續(xù)幾千年的傳統(tǒng)方法，給鑄造工藝開辟了新的領(lǐng)域，對提高鑄件的競爭能力產(chǎn)生了重大的影響。由于中國封建社會的歷史過于漫長，進(jìn)入近代后，中國鑄造技術(shù)長期處于停滯狀態(tài)。這些對于提高生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，改善鑄件的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量，節(jié)約原材料和能源，起了重大作用。材料和能源的投人之比可占到產(chǎn)值的 55%到 70%。我國是鑄造大國，在十五期間，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國鑄件年產(chǎn)量一直居世界鑄件生產(chǎn)大國榜首。我國的鑄件質(zhì)量與國外先進(jìn)水平相比有較大差距。中國的鑄件材料仍以灰鑄鐵為主，約占鑄件總產(chǎn)量的 %（其中 HT250 以下牌號約占 70%），球墨鑄鐵占 %，比世界平均值 20%低，遠(yuǎn)低于日本(%)、美國 (29. 6%)。有色金屬鑄件，中國為 %，國外先進(jìn)水平為 11% 20%。 （技術(shù)）發(fā)展展望 20世紀(jì)末到 21世紀(jì)以來，伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國鑄造業(yè)業(yè)迅猛發(fā)展， 2020年，我國鑄件年產(chǎn)量達(dá) 3400多萬噸 ，與居其后 25位的美國、印度、俄羅斯、日本的總和相當(dāng)，約占世界總產(chǎn)量的 1/3，鑄造廠點(diǎn)近 3萬多個，從業(yè)人員 300多萬人。我國雖已是一個鑄造大國，但還不是鑄造強(qiáng)國，表現(xiàn)在許多重要工業(yè)鑄件，如發(fā)動機(jī)缸體缸蓋、電站大型鑄件、輕合金壓鑄件還要進(jìn)口；鑄件質(zhì)量大多數(shù)比國外差，廢品率高；勞動生產(chǎn)率低，機(jī)械化、自動化 水平低；生產(chǎn)單位鑄件等的能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等。 我國未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，把節(jié)約資源作為基本國策，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。鑄造工藝技術(shù)是鑄造業(yè)的核心技術(shù)，是推動整個鑄造業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)要素，所以鑄造工藝技術(shù)的 發(fā)展方向必須與我國經(jīng)濟(jì)的 提供全套設(shè)計(jì)圖紙 2609116541 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)代做 10 發(fā)展思路保持一致，與此同時， 節(jié)能的要求和社會對恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來越高 ， 為適應(yīng)這些要求，新的鑄造合金將得到開發(fā)，冶煉新工藝和新設(shè)備將相應(yīng)出現(xiàn)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是： HT150 閥蓋的鑄造工藝設(shè)計(jì)。這個過程看似一目了然，但具體工作卻十分繁瑣，首先，我們要 確定這個零件是否適合鑄造工藝性的要求；其次，我們還要確定澆注位置，分型面以及造型、造芯的方法；然后，開始鑄造工藝參數(shù)的選擇以及砂芯的設(shè)計(jì)；再然后，我們要進(jìn)行澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；最后，要對鑄造工藝裝備進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。 二 鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性 生產(chǎn)鑄件，不僅需要采用先進(jìn)合理的鑄造工藝和設(shè)備，而且還要使零件結(jié)構(gòu)本身符合鑄造生產(chǎn)的要求。 鑄件的結(jié)構(gòu)是否合理，和鑄 造合金的種類和性能，對鑄件的質(zhì)量要求和產(chǎn)量的多少、鑄造工藝方法和生產(chǎn)條件等均有密切的關(guān)系。 零件的設(shè)計(jì) 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，易于保證鑄件品質(zhì)，簡化鑄造工藝過程，降低生產(chǎn)成本。分析鑄件的零件圖，有助于判斷鑄件是否具有合適的壁 厚。為了避免鑄件的澆不足和冷隔等缺陷，鑄件的設(shè)計(jì)壁厚應(yīng)不小于最小壁厚。 本次設(shè)計(jì)的閥蓋使用的材料是 HT150，為灰鑄鐵。屈服強(qiáng)度為 150Mpa，抗拉強(qiáng)度為 150Mpa。 表 1砂型鑄造鑄鐵件的最小壁厚（ mm） 由于本次設(shè)計(jì)的零件整體最大輪廓尺寸小于 200mm，而且為灰鑄鐵件。由零件圖知，本次設(shè)計(jì)閥蓋的最小壁厚為 5mm。 在確定鑄件壁厚時，為了充分發(fā)揮金屬的強(qiáng)度潛力，必須考慮鑄造合金的力學(xué)性能對鑄件壁厚的敏感性。砂型鑄 造各種鑄造合金鑄件的臨界壁厚可按其最小壁厚的三倍來考慮。=179。,所以其重量（質(zhì)量）： M= ρ 179。 (2)鑄造結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮障礙，注意壁厚和圓角； (3)鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁； (4)壁 厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)； (5)利于實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮和順序凝固； (6)防止鑄件翹曲變形； (7)避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)閥蓋采用圓角過渡，避免了因應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋缺陷。因此要求： (1)簡化或減少分型面； (2)減少型芯數(shù)量； (3)方便起模； (4)有利于型芯的固定和出氣； (5)設(shè)計(jì)出鑄造工藝孔，用以支撐型芯和型芯出氣，方便吊運(yùn) 和清砂等； (6)有利于鑄件的清砂和精整； (7)有利于控制鑄件尺寸公差。 采用濕型時應(yīng)注意以下幾種情況： (1)鑄件過高，一旦金屬靜壓力超過濕型的抗壓強(qiáng)度時，會造成塌箱或者型壁移動。 (3)濕型放置過久會風(fēng)干，使表面強(qiáng)度降低，易出現(xiàn)沖砂缺陷。表干砂型，只進(jìn)行表面烘干，根據(jù)鑄件大小及壁厚，烘干深度在 15mm80mm。多用于手工或機(jī)器造型的中大件。用樹脂自硬砂型可以獲得尺寸精確、表面光潔的鑄件，但成本較高。對于小型鑄件，可采用水平分型或垂直分型的無箱高壓造型機(jī)生產(chǎn)線、實(shí)型造 型線，生產(chǎn)效率高，占地面積也少；對于中件可選用各種有箱高壓造型機(jī)生產(chǎn)線、氣沖造型線。 中等批量的大型鑄件可以考慮應(yīng)用樹脂自硬砂造型和造芯、拋砂造型等。可以應(yīng)用各種水玻璃砂型、黏土干砂型、樹脂自硬砂型及水泥砂型等；對于單件生產(chǎn)的重型鑄件，采用地坑造型法成本低，投產(chǎn)快。雖然模具、砂箱等開始投資高，但可從節(jié)約造型工時、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面得到補(bǔ)償。著重考慮設(shè)計(jì)、制造芯盒的通用化問題，不制作模樣和砂箱，在地坑中組芯；而另外的工廠則采用砂箱造型法，制作模樣。如果車間內(nèi)吊車的噸 提供全套設(shè)計(jì)圖紙 2609116541 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)代做 14 位小、烘干爐也小，而需要制作大件時，用組芯造型法是行之有效的。因此，應(yīng)當(dāng)兼顧到各個方面。 本次設(shè)計(jì)的鑄鐵件閥蓋為小型鑄件，大批量生產(chǎn)，鑄件不高，無需長時間等待，也無需放置冷鐵，故選用濕型砂。雖然成本高，但由于是大批量生產(chǎn)，故合理。澆注位置是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、重量、技術(shù)要求、鑄造合金特性 、鑄造方法以及生產(chǎn)車間的條件決定的。根據(jù)對合金凝固理論的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定澆注位置時，應(yīng)考慮以下原則： (1)鑄件的重要部位應(yīng)盡量置于下部； (2)重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀； (3)鑄件大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤類缺陷； (4)應(yīng)保證鑄件能充滿； (5)應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮； (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 綜合考慮以上原則，本次設(shè)計(jì)的閥 蓋的澆注位置應(yīng)選在法蘭盤朝上的大平面位置上。合理的選擇分型面，對于簡化鑄造工藝、提高生產(chǎn)率、降低成本、提高鑄件質(zhì)量等都有直接關(guān)系。在選擇時，應(yīng)該注意以下原則： (1)盡量將鑄件的全部或大部分放在同一箱內(nèi)，以減少錯型和不便驗(yàn)型造成的尺寸偏差； (2)盡量將加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，以減少加工定位的尺寸偏差； (3