【正文】 中座 的鑄造 工藝設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱： 材 料 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 08 模具 Z 學(xué) 號(hào)： 08321420 姓 名： 宋抒桓 指導(dǎo)教師姓名： 于赟 指導(dǎo)教師職稱： 副 教 授 二零一二 年 六 月 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 2 中座的鑄造工藝設(shè)計(jì) 摘 要 ： 本文通過對(duì)中座的結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)要求等的分析， 在此基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)出符合該零件的 樹脂砂 砂型鑄造工藝方案。 根據(jù)鑄造工藝手冊(cè)和相關(guān)資料，確定加工余量、澆注位置、分型面、分模面和鑄造縮率等相關(guān)參數(shù)，并確定采用無冒口澆注方案；根據(jù)初步的鑄造工藝設(shè)計(jì)，確定型芯結(jié)構(gòu)、大小和位置；采用鑄造 CAE，模擬凝固過程中鑄件的熱節(jié)和縮松傾向，設(shè)計(jì)冷鐵的位置和大小以及冒口類型和大??；根據(jù)鑄造工藝手冊(cè)，設(shè)計(jì)鑄件的澆注系統(tǒng)，基 于半封閉半開放澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)內(nèi)澆口、橫澆道和內(nèi)澆口的尺寸和布置；最后對(duì)鑄件的凝固過程和流動(dòng)過程進(jìn)行計(jì)算分析，可視化觀察了鑄件的充型過程，驗(yàn)證了澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)分析，工藝設(shè)計(jì)，模擬分析，工裝設(shè)計(jì) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 3 Of the seat in the casting process design Abstract: This article through to in the structure of the bridge, the material, the technical requirements for analysis, based on this design meets the ponents of the resin sand sand casting process scheme. According to the casting process manual and related material, sure machining allowance, pouring position, parting surface, parting surface and casting shrinkage and related parameters, and sure to use without rising head pouring scheme, According to preliminary casting process design, fixed type core structure, size and position。進(jìn)入 20 世紀(jì)，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步 ，要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好，同時(shí)仍具有良好的機(jī)械加工性能；另一個(gè)原因是機(jī)械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。通過 本環(huán)節(jié)的鍛煉一方面可以把以前所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，從而達(dá)到溫故而知新的目的，提高解決實(shí)際工程課題的能力；另一方面，可以把理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，從而學(xué)會(huì)真正的應(yīng)用。通過對(duì)該零件的工藝設(shè)計(jì)， 鍛煉 機(jī)械制造模具專業(yè)畢業(yè)生綜合實(shí)踐的能力 和綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力 ，并為 就業(yè) 后的發(fā)展打下基礎(chǔ) 。 我的研究思路是首先根據(jù)零件圖對(duì)它 做出詳盡的分析，接著對(duì)零件的工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對(duì)該工藝進(jìn)行鑄造 CAE 模擬，其次設(shè)計(jì)零件的工裝。根據(jù)《 A件 — 中座》圖紙和技術(shù)要求，對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)和技術(shù)特性進(jìn)行分析，為該鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)依據(jù)。采用 UG 軟件進(jìn)行三維造型，圖 11和圖 12分別為鑄件的不同視角的三維效果 圖。 鑄件單重為 912kg。 工藝性能分析 試棒直徑 30mm 的機(jī)械性能見表 [1]， HT250 的抗拉強(qiáng)度和塑性較低。 表 HT250 化學(xué)成分 鑄件主要壁 厚 /mm C Si Mn P S 50 = HT250 須孕育處理，獲得中等大小的 A 型石墨；增加共晶團(tuán)數(shù)，促進(jìn)珠光體形成；減少白口傾向，改善斷面均勻性。商品 FeSi75 的化學(xué)成分如下見表 [4]。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 共 40 頁 第二 章 鑄造工藝設(shè)計(jì) 根據(jù)以上對(duì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)條件的分析，進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)。 加工余量 《 A件 — 中座》圖紙規(guī)定了鑄件的尺寸公差為 CT12，根據(jù) GB641486和 GB/T 1135 [5]，灰鑄鐵樹脂砂造型屬于手工造型，無論是大批量還是小批量，鑄件加工余量等級(jí)為 H [6]，確定鑄件加工面的加工余量，兩端面間尺寸 250mm，雙側(cè)加工，加工余量選 11，上端面直徑 551mm 沉孔和 兩側(cè)的四個(gè)直徑 150mm 的圓柱孔，加工余量選為 5mm 和 。 圖 21 加工余量圖 根據(jù)圖 21，模型上， 上下兩端面實(shí)際尺寸為 261mm，上端面直徑 551mm 沉孔尺寸為541mm，兩側(cè)的四個(gè)圓柱孔的尺寸為 140mm，兩側(cè)直徑為 70 的端面銑平面的尺寸為 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 40 頁 分型面 根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)分析和圖 21，所給資料中的標(biāo)注鑄件的其它加工面都與底部的操作端有關(guān)，根據(jù)有關(guān)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。這樣分型的優(yōu)點(diǎn)是：分型面數(shù)量只有一個(gè)（分型面最少）；雖然鑄件分在兩個(gè)鑄型內(nèi)，但因?yàn)槭菢渲霸煨?，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。我們采用單一模面和吊砂的方案，如圖 23 所示。 根據(jù) 我們確定的鑄件的澆注位置和分型面，為減少砂芯數(shù)量，我們采用 A分模方案，在本方案中，內(nèi)腔與四周圓孔通過自來芯形成，上砂型 4 個(gè)圓孔吊砂高度為 100mm，圓形凹面周圍 8 個(gè)內(nèi)腔的吊砂高度為 190mm，鑄件中心部位凹面 4 個(gè)內(nèi)腔和 2 個(gè)凹槽的吊砂高度分別為 180mm 和 90mm。因此，采用本方案分模面設(shè)計(jì)，只要一只通孔型芯，通孔型芯為 1型芯。 A方案 B方案 圖 23 分模面 型芯設(shè)計(jì) 根據(jù)以上的分型面和分模面設(shè)計(jì)，型芯設(shè)計(jì)有兩個(gè)方案，一個(gè)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(gè)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(gè)通孔型芯，共需要 5 個(gè)型芯。由于我們假定生產(chǎn)數(shù)量為10 件，屬于小批量生產(chǎn)，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(shè)計(jì)如圖 24所示，有二個(gè)活塊。本方案中 1 號(hào)型芯放置位置如圖 25所示。 有兩個(gè)型芯頭，拔模斜度為 3176。型芯在上砂型的 位置 如圖 27 所示。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 40 頁 第 三 章 冷鐵冒口設(shè)計(jì) 鑄件的凝固模擬 根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)，樹脂砂的強(qiáng)度，本工藝方案采用同時(shí)凝固原則，中座鑄件的模數(shù)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(bǔ)縮功能，結(jié)合鑄造CAE 的結(jié)果，進(jìn)行鑄件的冒口和冷鐵設(shè)計(jì)。采用的工藝參數(shù)如下：澆注溫度 1360℃ ，型砂溫度為 20℃ ，型砂與鑄件熱交換系數(shù)為 900。其余參數(shù)為軟件提供的典型值。因?yàn)槲覀儾捎猛瑫r(shí)凝固的原則，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，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(xiàn)。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 40 頁 圖 32 鑄件的縮松縮孔預(yù)測 因此，在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取工藝措施，對(duì)鑄件補(bǔ)縮，常用冒口進(jìn)行補(bǔ)縮；但對(duì)鑄鐵來說，可充分利用鑄鐵的石墨自膨脹來減少冒口的補(bǔ)縮量。我們采用收縮模數(shù)法進(jìn)行冒口設(shè)計(jì)。 Pc 和 Fc 與鑄件模數(shù) Mc 和質(zhì)量商周界 Qm的回歸統(tǒng)計(jì)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(shí)間分?jǐn)?shù)為鑄件收縮時(shí)間與鑄件凝固時(shí)間的比值， Pc 越小，鑄件就越不需要的補(bǔ)縮，鑄件的補(bǔ)縮率為外部補(bǔ)縮體積與鑄件總體積的比率， Fc 越小，鑄件需要的補(bǔ)縮冒口越小。 f3為冒口壓力系數(shù)， f2 與鐵件 的收縮時(shí)間分?jǐn)?shù)有關(guān)。 2 cfP? （