蝸輪箱鑄造工藝設(shè)計(jì),蝸輪,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目蝸輪箱工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院年 級專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書I目目 錄錄1 1 前前 言言.11.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義.11.1.1 本設(shè)計(jì)的目的.11.1.2 本設(shè)計(jì)的意義.11.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.11.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀.11.4 本領(lǐng)域存在的問題.21.5 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題.22 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案.32.1 蝸輪箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求.32.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn).32.2 零件技術(shù)與質(zhì)量要求.42.2.1 技術(shù)要求.42.2.2 化學(xué)成分.42.2.3 質(zhì)量要求.52.3 造型方法.52.4 澆注位置的選擇.52.5 分型面的選擇.63 3 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì).83.1 鑄造工藝參數(shù)的確定.83.1.1 鑄件尺寸公差.83.1.2 鑄件重量公差.83.1.3 鑄造收縮率.83.1.4 機(jī)械加工余量.93.1.5 起模斜度.103.1.6 鑄造收縮率.103.1.7 最小鑄出孔及槽.103.2 砂芯設(shè)計(jì).113.2.1 砂芯的確定.113.2.2 砂芯的固定.123.2.3 芯頭的設(shè)計(jì).124 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì).13鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書II4.1 澆注系統(tǒng)的類型.134.2 澆注時(shí)間.144.3 澆注系統(tǒng)尺寸的確定.144.3.1 平均壓力頭的計(jì)算.144.3.2 核算剩余壓力頭.15MH4.3.3 各澆道口截面積計(jì)算.154.4 各澆道口大小.154.4.1 直澆道.154.4.2 橫澆道.164.4.3 內(nèi)澆道.164.5 冒口的設(shè)計(jì).164.5.1 冒口模數(shù)的計(jì)算.174.5.2 冒口尺寸的確定.175 5 模樣、芯盒及砂箱設(shè)計(jì)模樣、芯盒及砂箱設(shè)計(jì).185.1 模樣及模板.185.2 砂箱的選擇.195.3 芯盒.196 6 結(jié)結(jié) 論論.21致致 謝謝.22參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn).23鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書11 前 言1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義1.1.1 本設(shè)計(jì)的目的本設(shè)計(jì)的目的是對灰鑄鐵件蝸輪箱的鑄造生產(chǎn)過程進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，并對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，通過鑄造工藝的設(shè)計(jì)最終能夠獲得合格的鑄件，讓鑄件能夠有更好的性能，從而提高使用壽命等。1.1.2 本設(shè)計(jì)的意義通過設(shè)計(jì)這一實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考力，熟悉并系統(tǒng)地掌握鑄造工藝與工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)能力；學(xué)會并掌握液態(tài)成型工藝設(shè)計(jì)過程；通過所學(xué)專業(yè)知識，提高運(yùn)算、設(shè)計(jì)繪圖能力及查閱技術(shù)資料的技能；培養(yǎng)學(xué)生分析、解決液態(tài)成型工藝問題的能力。1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求（1）鑄件材質(zhì)為 HT200。（2）化學(xué)成分：符合 GB/T 1173-1995 規(guī)定。（3）鑄件尺寸公差等級符合 GB/T 6414-1999 CT10 要求。1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，鑄造是基礎(chǔ)工藝之一，因此鑄造業(yè)的發(fā)展是一個(gè)國家的生產(chǎn)實(shí)力的重要標(biāo)志?？梢哉f，在“十五”期間，我國的鑄造機(jī)械行業(yè)有了很快的發(fā)展。 “十二五”期間，乃至今后一個(gè)歷史時(shí)期，在國際、國內(nèi)這兩個(gè)巨大市場需求的刺激下，鑄造仍然可以以較高的速度發(fā)展1。因?yàn)榕c市場需求相比，鑄造機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)水平仍然存在較大的差距，所以鑄造行業(yè)仍然存在巨大的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間，這也是鑄造行業(yè)快速增鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書2長難得的機(jī)遇2。1.4 本領(lǐng)域存在的問題面對全球，信息、技術(shù)飛速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)尤其是裝備制造業(yè)的現(xiàn)代化水平高速提升，中國鑄造業(yè)當(dāng)清醒認(rèn)識自己的歷史重任和與發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)實(shí)差距，大膽利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及管理的最新成果，認(rèn)清“只有實(shí)現(xiàn)高新技術(shù)化才能跟上時(shí)代步伐”的道理2，把握現(xiàn)代鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢，采用先進(jìn)適用技術(shù)，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，立足現(xiàn)實(shí)又高瞻遠(yuǎn)矚，以振興和發(fā)展中國鑄造業(yè)的累累碩果來奠定中國現(xiàn)代工業(yè)文明進(jìn)程的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。1.5 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題（1）通過讀圖，進(jìn)行蝸輪箱的結(jié)構(gòu)分析（2）確定蝸輪箱的澆注位置和分型面的選擇（3）進(jìn)行鑄件的砂芯設(shè)計(jì)（4）蝸輪箱的鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書32 設(shè)計(jì)方案2.1 蝸輪箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求2.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蝸輪箱屬于中小型鑄件，結(jié)構(gòu)較簡單，左右結(jié)構(gòu)對稱。因?yàn)槲佪喯涞谋诤穹蔷鶆虺?，鑄造工藝比較簡單，質(zhì)量要求較高。由于鑄件的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所以在鑄造的過程中很容易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷，因此在確定鑄造工藝的時(shí)候，我們需要綜合考慮鑄件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等各方面的因素。該鑄件所選用的材料為 HT200，鑄鐵材料容易制造出含有內(nèi)腔、外形復(fù)雜的毛坯，其在鑄件生產(chǎn)過程中具有很高的靈活性，適用性廣泛，鑄鐵材料在液態(tài)成型鑄件的尺寸大小方面限制比較大。對于塑性比較低的鑄件，液態(tài)成型是生產(chǎn)其毛坯或零件的一種方法。(1) 零件名稱：蝸輪箱(2) 材料：HT200(3) 零件尺寸：504mm549mm520.5mm(4) 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)三維模型及零件圖如下圖所示。圖 2-1 蝸輪箱三維圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書4圖 2-2 蝸輪箱零件圖2.2 零件技術(shù)與質(zhì)量要求2.2.1 技術(shù)要求（1）鑄件材質(zhì)為 HT200。（2）化學(xué)成分：符合 GB/T 1173-1995 規(guī)定。（3）鑄件尺寸公差等級符合 GB/T 6414-1999 CT10 要求。2.2.2 化學(xué)成分表 2-1 HT200 化學(xué)成分SiMgSZnMnCu7.5%0.35%0.5%0.3%0.35%0.2%鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書52.2.3 質(zhì)量要求（1）鑄件不允許存在裂紋。鑄件液態(tài)成型不允許存在氣孔、砂眼、縮松、縮孔等缺陷。（2）鑄件表面應(yīng)平整，澆口、毛刺、粘砂等應(yīng)清除干凈。（3）鑄件上的型砂、芯砂、粘沙等應(yīng)鏟磨平整，清理干凈。（4）非加工表面上的澆冒口殘留量要鏟平、磨光，達(dá)到表面質(zhì)量要求。2.3 造型方法因?yàn)槲佪喯涫且恢行⌒丸T鐵件，結(jié)構(gòu)相對簡單，成批量生產(chǎn)，所以采用機(jī)器造型的方法。機(jī)器造型有以下優(yōu)點(diǎn)，鑄件的尺寸精度相對較高，其加工表面光潔，而且生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。在造型材料方面用的是樹脂砂。2.4 澆注位置的選擇鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。由于蝸輪箱是中小型鑄鐵件，充型金屬液 HT200，澆注溫度較低冷卻較快，而且澆注位置要設(shè)置到零件的加工面上，易于清理，保證鑄件的表面質(zhì)量與美觀。選定的澆注位置如下：圖 2-3 澆注位置示意圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書62.5 分型面的選擇鑄造分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。充分分析零件的結(jié)構(gòu)從而選擇出最佳的分型面，可以極大的簡化鑄造工藝、節(jié)約勞動(dòng)成本，增強(qiáng)生產(chǎn)的效率，在提升鑄件質(zhì)量方面起到關(guān)鍵作用。選擇分型面需要符合以下要求： （1）盡可能使鑄件全部或大部置于同一箱內(nèi)，以減少錯(cuò)型帶來的尺寸偏差保證鑄件尺寸精度，便于造型和合型操作。（2）在合理的情況下，盡可能的的降低分型面的數(shù)目，最好只有一個(gè)分型面，可以方便造型、合型等工藝。（3）分型面的選擇一般情況下應(yīng)該選擇平面，分型面選擇平面可以極大地簡化造型總作以及模底板的制作，可以確保鑄件的精度。鑄件結(jié)構(gòu)特殊的情況下，為了方便工藝設(shè)計(jì)可以選擇曲面。（4）應(yīng)盡量把鑄件加工定位面和主要加工面放在同一箱內(nèi)，減少加工定位尺寸的偏差。（5）盡可能使鑄件澆筑后的清理工作能夠方便容易。根據(jù)蝸輪箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定了以下兩種分型面分型方法。圖 2-4 分型面的選擇方案一方案一：如圖 2-4 所示，蝸輪箱從圖中可以看到?jīng)]有盡可能使鑄件全部或大部置于同鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書7一箱內(nèi)，不便于造型和合型操作。圖 2-5 分型面的選擇方案二方案二：如圖 2-5 所示，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）分型面位于同一個(gè)平面且在鑄件最大斷面處，造型時(shí)更加的簡單方便；（2）在同一平面可以方便起模，保證鑄件質(zhì)量；綜合上述二種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，可以確定分型面依據(jù)上述方案二。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書83 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)3.1 鑄造工藝參數(shù)的確定3.1.1 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，蝸輪箱是大批量生產(chǎn)砂型鑄造、機(jī)器造型，根據(jù)鑄件尺寸大小，鑄件尺寸公差等級取 GB/T 6414-1999 CT10，尺寸公差數(shù)值為 5mm。鑄件尺寸公差數(shù)值參照如表 3-1 所示。表 3-1 鑄件尺寸公差數(shù)值（mm）鑄件基本尺寸公差等級大于到567891011121001600.620.881.21.82.53.65.07.01602500.701.01.42.02.84.05.68.02504000.781.11.62.23.24.46.29.04006300.901.21.82.63.65.07.0103.1.2 鑄件重量公差鑄件重量公差是以占鑄件公稱質(zhì)量的百分率為單位的鑄件質(zhì)量變動(dòng)的允許值。蝸輪箱質(zhì)量為 95Kg，查鑄造工藝學(xué)表 6-4 得到蝸輪箱的重量公差等級為 10 級，重量公差數(shù)值為 10%。3.1.3 鑄造收縮率為了保證鑄件尺寸精度，需要通過對鑄件的結(jié)構(gòu)分析來選擇適合鑄件的收縮率。金屬液在凝固之后的冷卻過程中的收縮介于“自由收縮”和“受阻收縮” ，鑄造收縮率計(jì)算公式如 3-1 所示。%100JJMLLLK（3-1）式中 K鑄造收縮率；鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書9 LM 模樣主要工作面的尺寸；LJ 鑄件尺寸。查鑄造工藝學(xué)表 6-10 得自由收縮率為 0.91.1%，受阻收縮率為 0.81.0%。蝸輪箱為 HT200 的材料，計(jì)算出收縮率為 1.0%。3.1.4 機(jī)械加工余量蝸輪箱為中小型鑄鐵件，因?yàn)椴捎脵C(jī)器造型。根據(jù)鑄造工藝學(xué)表 6-7 查得，蝸輪箱的機(jī)械加工余量等級為 G，表 3-2 為鑄件機(jī)械加工余量等級表，根據(jù)鑄件尺寸得機(jī)械加工余量為 6mm。 。表 3-2 鑄件的機(jī)加工余量列表圖 3-1 鑄件加工余量簡圖序號基本尺寸/mm加工余量等級加工余量數(shù)值/mm說明1204J7.5上表面降一級雙側(cè)加工2450G6.0側(cè)面、雙側(cè)加工397.5J4.5孔、降一級雙側(cè)加工4390G5.0底面雙側(cè)加工5180J7.5孔、降一級雙側(cè)加工鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書103.1.5 起模斜度鑄件成型后，為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定的出模斜度。根據(jù)鑄造工藝學(xué)表 6-11 得鑄件起模斜度為 2。3.1.6 鑄造收縮率鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)鑄造收縮率 K 可以決定模樣和芯盒的尺寸，所以要正確的選擇鑄件收縮率，鑄造收縮率 K 的定義如公式 3-1 所示： （3-1）%100JJMLLLK式中 K鑄造收縮率； LM模樣主要工作面的尺寸； LJ鑄件的尺寸。本次設(shè)計(jì)蝸輪箱材料為 HT200，屬于中小型鑄件，查下表 3-3 可得蝸輪箱的自由收縮率為 0.91.1%，受阻收縮率為 0.81.0%。收縮率均取平均值，即自由收縮率為 1%，受阻收縮率為 0.9%。表 3-3 灰鑄鐵收縮率（%）收縮率（%）鑄件種類自由收縮受阻收縮中小型鑄件0.91.10.81.0大中型鑄件0.81.00.70.93.1.7 最小鑄出孔及槽最小鑄出孔或槽的尺寸與鑄件的生產(chǎn)產(chǎn)量、合金種類、鑄件大小、孔或槽處鑄件的壁厚、孔的長度及直徑等有關(guān)。查下表 3-4 鑄件的最小鑄出孔尺寸，本設(shè)計(jì)鑄件側(cè)邊孔直徑為 24mm，比較小，選擇不鑄出。表 3-4 鑄件的最小鑄出孔尺寸（mm）鑄件材質(zhì)壁厚最小鑄出孔直徑8106102025101525351520鑄鐵40501530鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書113.2 砂芯設(shè)計(jì)砂芯的工用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位。在制作砂芯時(shí)要認(rèn)真分析鑄件的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)一般要符合以下幾個(gè)基本要求：砂芯的形狀和尺寸要根據(jù)鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)符合鑄件地一些技術(shù)要求，砂芯在沙箱中的放置也需要根據(jù)鑄件的技術(shù)要求，砂芯還需要有足夠的強(qiáng)度和剛度。要確保鑄件形成過程中由于砂芯產(chǎn)生的氣體可以及時(shí)排出型外。3.2.1 砂芯的確定在對砂芯設(shè)計(jì)時(shí)需要符合下面幾個(gè)原則：（1）盡量減少砂芯的數(shù)量；（2）復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計(jì)；（3）設(shè)計(jì)砂芯時(shí)要根據(jù)鑄件型腔選擇合適的形狀，鑄型時(shí)方便填砂、排氣、安置芯骨等措施。（4）砂芯的分盒面應(yīng)盡量與砂型的分型面一致；（5）便于下芯和合型；（6）多個(gè)砂芯相連需要有良好的固定。對于本次設(shè)計(jì)的零件蝸輪箱，采用樹脂自硬砂制芯，涉及不到砂芯的烘干。砂芯可以幫助鑄件成型、確保鑄件精度的關(guān)鍵因素。分析鑄件的結(jié)構(gòu)，鑄件的尺寸較大，需要做一個(gè)砂芯，如圖 3-2 所示。圖 3-2 砂芯圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書123.2.2 砂芯的固定砂芯放置在沙箱中需要固定在合理的位置，保證砂芯在金屬液的沖擊下不可以發(fā)生偏移和損壞，而且砂芯在金屬液體的浮力作用下不可以發(fā)生浮動(dòng)。由于蝸輪箱的砂芯使用樹脂自硬砂，所以制出的砂芯會有很高的強(qiáng)度，不容易發(fā)生損壞。砂芯在沙箱中發(fā)生偏移或者浮動(dòng)，鑄件將會容易產(chǎn)生一些損壞、缺失甚至發(fā)生較嚴(yán)重的變形從而導(dǎo)致鑄件作廢，因此，必須保證鑄件的砂芯在砂型之中的位置足夠的牢固。砂芯有一個(gè)垂直芯頭可以確保砂芯在型砂中牢牢固定，不發(fā)生移動(dòng)。因?yàn)殍T件的內(nèi)腔較簡單，在整個(gè)砂芯的固定中無需采用芯撐等結(jié)構(gòu)。3.2.3 芯頭的設(shè)計(jì)芯頭是伸出鑄件型腔以外的砂芯一部分，它可以起到定位砂芯的作用。根據(jù)蝸輪箱的型腔結(jié)構(gòu)，設(shè)置一個(gè)垂直芯頭和兩個(gè)水平芯頭。因?yàn)?L=520.5mm，D=126mm，根據(jù)鑄造工藝學(xué)表 6-17 可得到取間隙 S=0.5，H=45mm。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書134 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型型腔的通道，如果澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理，可能造成鑄件夾砂、冷隔、澆不到等多種缺陷，從而使鑄件的質(zhì)量大大降低。所以澆注系統(tǒng)對鑄件的質(zhì)量影響非常大，容易引起各類鑄造缺陷。所以合理的澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足金屬液流動(dòng)均勻平穩(wěn)，盡量消除紊流，在金屬中形成理想的溫度分布，分離金屬液中的非金屬夾雜或渣滓。澆注系統(tǒng)是包括四個(gè)基本組成部分，分別是澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和鑄件材料的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)也可以適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p少組員。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括對澆注系統(tǒng)類型的選擇，內(nèi)澆道在鑄件位置上的選擇，對阻流截面、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的截面積計(jì)算，和通過各組員的界面劑對各組員大小的選擇。在對澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循以下原則：（1）所確定的內(nèi)澆道的位置、方向和個(gè)數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補(bǔ)縮方法；（2）在所計(jì)算出的時(shí)間內(nèi)確保金屬液進(jìn)入型腔到充型完畢；（3）具有良好的阻渣能力；（4）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要保證適當(dāng)?shù)鼐彌_力，確保金屬液流入鑄型內(nèi)的線速度不能夠太快了，防止產(chǎn)生飛濺、沖刷型壁或砂芯的不良后果；（5）在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要確保冷鐵和芯撐不被毀壞；（6）保證在澆注時(shí)最大限度減少對金屬液的消耗，并且在澆注完畢后方便進(jìn)行清理。（7）盡可能地縮中型腔體積，使造型變得更加簡單，方便制出模樣。4.1 澆注系統(tǒng)的類型澆注系統(tǒng)有不同的分類方式：按阻元截面積分類，可分為封閉式澆注系統(tǒng)、開放式澆注系統(tǒng)、半封閉半開放式澆注系統(tǒng)；由于蝸輪箱是鑄鐵件，根據(jù)鑄造工藝學(xué)表 7-3和 7-4 各類型澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用,可以知道封閉式澆注系統(tǒng)適用于非鐵合金等易氧化鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書14金屬件，蝸輪箱屬于鑄鐵件，選擇封閉式澆注系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)澆道在鑄件上的位置，可以將澆注系統(tǒng)分成頂注式、中注式、底注式和階梯注入式。本次蝸輪箱設(shè)計(jì)采用中注式澆注。 綜合上面幾點(diǎn)的分析可以確定蝸輪箱應(yīng)該采用封閉式中注式澆注系統(tǒng)，封閉式澆注系統(tǒng)具備以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：封閉式澆注系統(tǒng)具有充型相對平穩(wěn)，而且對型腔沖刷能力小，發(fā)生卷氣可能性小，不容易發(fā)生氧化。中注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：有助于進(jìn)行自下而上的凝固，金屬液流入型腔比較平穩(wěn)并且?guī)椭懦颓粌?nèi)的空氣。4.2 澆注時(shí)間合適的繞注時(shí)間與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型工藝條件、合金種類及選用的澆注系統(tǒng)類型等有關(guān)。每種鑄件，在已確定的鑄造工藝條件下，都對應(yīng)有適宜的澆注時(shí)間范圍。由于近年來普遍認(rèn)識到快速澆注對鑄件的益處，因此澆注時(shí)間比過去普遍縮短，特別是灰鑄鐵和球墨鑄鐵件更是如此。依據(jù)公式： (4-1)nAm式中 澆注時(shí)間；m鑄件或澆注金屬質(zhì)量，算上澆注系統(tǒng)后和加工余量等；A系數(shù)；n系數(shù)；和鑄造工藝學(xué)表 7-5 鑄鐵、鑄鋼件的澆注時(shí)間，結(jié)合鑄件尺寸，計(jì)算澆注時(shí)間為12s。4.3 澆注系統(tǒng)尺寸的確定4.3.1 平均壓力頭的計(jì)算根據(jù)平均壓力頭計(jì)算公式計(jì)算平均壓力頭， 依據(jù)公式4-2：Hp=H0 (4-2)式中 Hp平均壓力頭；H0阻流截面以上的金屬壓力頭， 鑄件平均壓力頭H0=150mm鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書15則平均壓力頭Hp為15cm。4.3.2 核算剩余壓力頭MH計(jì)算核算剩余壓力頭用到（4-3）公式： (4-3)LtgHM式中 最小剩余壓力頭；MHL直澆道中心到鑄件最高且最遠(yuǎn)點(diǎn)的水平投影距離，L 取 700.5mm；壓力角的大小按照鑄造工藝學(xué)表 3-4-11 中的要求選擇，取12。則最小剩余壓力頭=60mmLtgHM由于HP=150mm，所以直澆道高度大于 60mm 即可。MH4.3.3 各澆道口截面積計(jì)算因?yàn)槭俏佪喯涫氰T鐵件，選擇的是封閉式中注式澆注系統(tǒng)。根據(jù)鑄造工藝手冊表 3-178 選?。?(4-2)(7 . 45 .14981281. 34 . 0107 . 228. 3223cmgHtGAPLL阻計(jì)算得：A阻：A橫澆道：A直澆道=1:1.11:1.154.4 各澆道口大小4.4.1 直澆道本次設(shè)計(jì)選取圓錐形直澆道，直澆道直徑為 60mm 因?yàn)閳A錐形直澆道模制造容易、造型方便，適用于中、小型鑄件。圖 4-1 直澆道截面鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書164.4.2 橫澆道根據(jù)鑄造工藝手冊表 3-178，確定 A橫=5.2cm2。查鑄造工藝手冊表 3-187，得 a=54mm,h=54mm,b=45mm。圖 4-2 橫澆道截面4.4.3 內(nèi)澆道通過上面計(jì)算可以知道整個(gè)澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道的截面積是 4.7cm2，由于整個(gè)澆注系統(tǒng)有兩個(gè)內(nèi)澆道，所以得到內(nèi)澆道截面積為 2.35 cm2。中型鑄鐵件一般選擇截面為扁平平面的內(nèi)澆道。因?yàn)楸馄絻?nèi)澆道可以有效地防止金屬液吸渣而進(jìn)入型腔內(nèi)，扁平內(nèi)澆道還能夠通過分散分布、增減其數(shù)目的少來有效地調(diào)節(jié)溫差和凝固順序，內(nèi)澆道的入口處需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡箞A，向型腔口型腔方向逐漸加寬的擴(kuò)張式引入方法。根據(jù)鑄造工藝手冊表 3-189，a=36mm，b=27mm，h=30mm。圖 4-3 內(nèi)澆道截面4.5 冒口的設(shè)計(jì)冒口作為鑄型中設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的用以儲存金屬液的型腔，具有很強(qiáng)的補(bǔ)縮效果，可以避免鑄件產(chǎn)生縮松、縮孔，并兼有排氣、集渣、引導(dǎo)充型的作用。本設(shè)計(jì)采用暗冒口，控制壓力暗冒口的體積為鑄件體積的 5%，冒口模數(shù)要大于（1.2 倍）鑄件厚實(shí)部分的模數(shù)。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書174.5.1 冒口模數(shù)的計(jì)算冒口被補(bǔ)縮部位的體積與散熱表面積的比值稱為模數(shù)。不管鑄件的形狀如何，只要鑄件的模數(shù)相等，其凝固時(shí)間就相等或接近。冒口模數(shù)為鑄件模數(shù)的 1.2 倍，由下列鑄件模數(shù)計(jì)算公式： Mr=1.2 (4-3)cm(/ AVM 式中 Mr冒口模數(shù)M鑄件模數(shù)；V鑄件體積；A鑄件表面積；計(jì)算得到冒口模數(shù)Mr為1.14。4.5.2 冒口尺寸的確定確定冒口尺寸的方法有模數(shù)法、三次方程法、補(bǔ)縮液量法、比例法、形狀因素法、熱節(jié)圓法及縮管法等。選擇模數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。已知冒口模數(shù) Mr=1.14，根據(jù)圓柱形模數(shù)的計(jì)算公式，Mr=D/6，所以有 D=6Mr=5.8cm。得到的冒口如圖 4-4 所示。圖 4-4 冒口示意圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書185 模樣、芯盒及砂箱設(shè)計(jì)5.1 模樣及模板模樣分為上模和下模，由于蝸輪箱為大批量生產(chǎn)，根據(jù)鑄造工藝學(xué)表 9-1（模樣的分類）和表 9-2（常用金屬模材料、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍）選擇金屬模。金屬模具有表面光潔，尺寸精確，強(qiáng)度高，剛度大和使用壽命長等特點(diǎn)。適用于大量、成批生產(chǎn)的各種鑄件。模板由模底板、模樣、澆胃口系統(tǒng)模、加熱元件、定位元件等組成。在組合快換模板系統(tǒng)中，還包括有模板框及其定位、固定元件。模板尺寸應(yīng)符合造型機(jī)的要求。模底板和砂箱、各模樣之間應(yīng)有雅確的定位，模板應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性，制作容易，使用方便，盡量標(biāo)準(zhǔn)化。圖 5-1 為造型模板示意圖。圖 5-1 造型模板示意圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書195.2 砂箱的選擇按砂箱尺寸大小和重量不同分類，分為小型砂箱（內(nèi)框尺寸 300mm250mm-500mm400mm，質(zhì)量不超過 25kg)、中型砂箱（內(nèi)框尺寸 500mm350mm1200mm900mm，質(zhì)量不超過 65kg）和大型砂箱（內(nèi)框尺寸大于 1200mm900mm）三類，各類砂箱各有特點(diǎn)和使用范圍，蝸輪箱單件重量為 95Kg，大批量生產(chǎn)，采用一箱四件的方式生產(chǎn)，單件尺寸為 504mm549mm520.5mm，上下箱高度一致，收縮率為 1%。結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)，此蝸輪箱選用大型砂箱 1800mm900mm900mm。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 5-2 所示：圖 5-2 砂型示意圖5.3 芯盒制作砂芯過程中必須用到芯盒，芯盒設(shè)計(jì)的合理與否對砂芯的質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，也會直接影響到鑄件的質(zhì)量。在對芯盒的設(shè)計(jì)制作過程中必須符合下面幾點(diǎn)要求：（1）在設(shè)計(jì)芯盒結(jié)構(gòu)時(shí)需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進(jìn)行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強(qiáng)度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點(diǎn)，從而保證設(shè)計(jì)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書20出的芯盒具有一定的使用壽命；（3）芯盒的類型選擇和尺寸要求要根據(jù)設(shè)計(jì)的砂芯形狀和尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；（4）在確保砂芯設(shè)計(jì)合理的情況下，可以通過減小芯盒尺寸等因素來降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動(dòng)強(qiáng)度；（5）設(shè)計(jì)的芯盒需要方便操作，在其制作過程盡量可以簡單，降低生產(chǎn)成本；綜合封閉開關(guān)所使用地造型方法，因?yàn)殍T件使用樹脂砂造芯，所以選用自硬芯盒法手工制芯。其優(yōu)點(diǎn)可以制作方便，降低制作成本。芯盒圖結(jié)構(gòu)如下圖 5-3 所示：圖 5-3 芯盒圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書216 結(jié)結(jié) 論論本次對蝸輪箱的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，借閱了許多相關(guān)書籍，仔細(xì)研究所做課題的設(shè)計(jì)過程和注意事項(xiàng)。通過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)我對自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應(yīng)用方面也有了很大提升，在繪制蝸輪箱零件圖時(shí)遇到復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在聽老師講解后，成功解決了問題。分型面的選擇非常合適，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入封閉式澆注系統(tǒng)，其具有阻渣性能好，不易吸氣，內(nèi)澆道易清理，金屬消耗少，不易氧化，金屬澆注平穩(wěn)且不噴射等優(yōu)點(diǎn)。把直澆道放置于靠近砂箱內(nèi)壁處，便于澆注。設(shè)置出氣孔，其主要目的是降低型腔內(nèi)壓力，使整體砂芯和砂型有良好的排氣環(huán)境。經(jīng)分析此方案選用的參數(shù)合理，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)良和有可行性。整個(gè)設(shè)計(jì)總結(jié)為以下工序。（1）設(shè)計(jì)方案（2）工藝設(shè)計(jì)參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)（3）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)（4）模樣、芯盒及砂型設(shè)計(jì)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書22致 謝在本次鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，得到了材料科學(xué)與工程學(xué)院朱永長教授的具體指導(dǎo)，解決了在設(shè)計(jì)過程中遇到的主要困難工作。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說明書23參 考 文 獻(xiàn)1 王文清, 李魁盛. 鑄造工藝學(xué)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社. 2002.2 李魁盛主編. 鑄造工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1981.3 沈永華,潘東杰,黃列群.高強(qiáng)度灰鑄鐵的研究進(jìn)展J.材料科學(xué)與工程,2000:138-142.4 葉榮茂. 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊M. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 1995.5 石德全造型材料M北京：北京大學(xué)出版社. 2009, 9: 184-222.6陸文華，李隆盛，黃良余鑄造合金及熔煉M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2012, 8: 262-278.蝸輪箱 鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄 造 工 藝 卡 111 HT200 共1頁 第1頁 產(chǎn)品名稱 蝸輪箱 每臺件數(shù) 2 澆冒口重 25kg 零件圖號 A3 每型件數(shù) 2 每型金屬液 240.2kg 零件名稱 蝸輪箱 凈 重 95kg 活塊數(shù) 0 材 質(zhì) HT200 毛 重 120.1kg 芯 盒 數(shù) 2 準(zhǔn) 備 　砂　　　 箱 砂芯數(shù)量 2個(gè) 上箱 1800mm×900mm×450mm 1#芯盒 780mm×750mm×150mm 下箱 1800mm×900mm×450mm 2#芯盒 690mm×750mm×150mm 備 砂 型 砂 樹脂砂 芯 砂 650樹脂砂 涂料 樹脂砂 造 芯 設(shè) 備 混砂機(jī) 硬化方法 CO2 造 型 設(shè) 備 震實(shí)臺 硬化方法 自硬 易割冒口數(shù) 0 直澆道尺寸 Φ60 橫澆道尺寸 Φ54 內(nèi)澆道尺寸 Φ32 直澆道數(shù)量 1 橫澆道數(shù)量 2 內(nèi)澆道數(shù)量 4 合 箱 合箱至澆注時(shí)間 ≤ 24h 澆注溫度 1380℃ 開箱時(shí)間 1.5h 工藝要求要求及操作要點(diǎn)： 1. 鑄造收縮率為1%； 2. 未注拔模斜度均為2°； 3. 上下面加工余量4.5-7.5mm； 4. 下箱芯頭四周均向內(nèi)斜15mm； 5. 鑄件單向澆注。