行星架鑄造工藝設(shè)計(jì)【版本2】,版本2,行星,鑄造,工藝,設(shè)計(jì),版本 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目行星架學(xué) 院年 級(jí)專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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.11.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.11.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀.21.4 本領(lǐng)域存在的問(wèn)題.21.5 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想.21.6 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題.22 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案.42.1 零件的特點(diǎn)與工作環(huán)境分析.42.1.1 零件結(jié)構(gòu)工藝性特點(diǎn)分析.42.1.2 零件用途分析.62.1.2.1 零件工作環(huán)境分析.62.1.2.2 零件結(jié)構(gòu)分析.62.1.3 鑄件材質(zhì)特點(diǎn).72.2 造型材料選擇.82.2.1 造型材料的選擇要求.82.2.1.1 造型材料的選用.82.3 涂料的選擇.82.3.1 樹(shù)脂砂鑄型產(chǎn)生粘砂缺陷分析.82.3.2 樹(shù)脂砂涂料的選擇.92.4 造型方案.92.5 造芯方案.93 3 設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)說(shuō)明.103.1 鑄造工藝的選擇.103.1.1 澆注位置的確定.103.1.2 分型面的確定.113.2 鑄造工藝參數(shù)的確定.123.2.1 鑄件尺寸公差.123.2.2 鑄件的重量公差.123.2.3 機(jī)械加工余量.133.2.4 鑄造收縮率.133.2.5 起模斜度.14鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)II3.2.6 鑄件最小出孔.143.3 砂芯的設(shè)計(jì).143.3.1 砂芯方案.143.3.2 砂芯設(shè)計(jì).153.3.3 芯骨設(shè)計(jì).163.3.4 砂芯排氣.173.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).173.4.1 澆注系統(tǒng)類(lèi)型的選擇.173.4.2 澆注時(shí)間的確定.183.4.2.1 包孔直徑的選擇.183.4.2.2 計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬夜上升速度.183.4.3 阻流面面積的計(jì)算.183.4.4 內(nèi)澆道的確定.193.4.5 橫澆道的確定.193.4.6 直澆道的確定.193.4.7 直澆道窩的設(shè)計(jì).203.4.8 澆注系統(tǒng)的校核.203.4.8.1 澆注速度的校核.203.4.8.2 最小剩余壓頭 HM 校核.203.4.9 澆口杯的設(shè)計(jì).213.4.10 過(guò)濾網(wǎng)的設(shè)計(jì).213.4.11 冒口的設(shè)計(jì).223.4.11.1 冒口的種類(lèi).223.4.11.2 冒口的形狀.223.4.11.3 冒口的計(jì)算.233.4.12 冷鐵的初步設(shè)計(jì)與計(jì)算.233.4.12.1 冷鐵的選擇.233.4.12.2 冷鐵的位置設(shè)計(jì).233.4.12.3 冷鐵的尺寸計(jì)算.233.5 鑄造工藝裝備.253.5.1 砂箱設(shè)計(jì).253.5.1.1 砂箱壁的結(jié)構(gòu)形式和尺寸.253.5.1.2 砂箱箱帶的布置形式和尺寸.253.5.1.3 砂箱吊運(yùn)部分的結(jié)構(gòu)和尺寸.253.5.2 模樣.263.5.3 芯盒設(shè)計(jì).27鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)III3.5.4 下芯順序及合箱.284 4 結(jié)結(jié) 論論.29致致 謝謝.30參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn).31鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11 前 言1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義本次鑄造工藝為 B 件-行星架的鑄造工藝。行星架材質(zhì)為 ZG35GrMo，行星架是用于軸承行星輪并使用行星架得到公轉(zhuǎn)的構(gòu)件，工作原理通過(guò)三處立柱把上，下行星孔連接在一起，兩處軸承擋定位承重，由低速輸入輸入扭矩，高速輸出端輸出扭矩。1.1.1 本設(shè)計(jì)的目的確定工藝時(shí)，首先在零件圖基礎(chǔ)上確定鑄造工藝參數(shù)，繪制毛坯圖，并在毛坯基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。本次工藝采用樹(shù)脂砂造型，開(kāi)放式底注式澆注系統(tǒng)，使用中間分型。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)了立澆 2 種方案，使用華鑄 CAE 仿真模擬軟件分別對(duì)其進(jìn)行模擬，分析模擬結(jié)果的充型過(guò)程，缺陷分布及工藝改進(jìn)等方面，最終澆注系統(tǒng)選擇立澆底注式澆注系統(tǒng)，提高鑄件質(zhì)量。在工藝改進(jìn)中，通過(guò)調(diào)整冒口與冷鐵的位置，使鑄件產(chǎn)生有利于最終鑄件綜合性能的順序凝固方式，消除鑄件中的缺陷，并且保證鑄件有較高的工藝出品率，符合工廠生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)性的原則。合金熔煉時(shí)，采用淬火加回火進(jìn)行 T6 熱處理獲得最終交貨鑄件。1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求1.零件名稱:行星架2.材質(zhì)：ZG35CrMo3.技術(shù)要求：(1)鑄造尺寸公差和加工余量按照 GB/T 6414- 2007鑄件尺寸公差和機(jī)械加工余量t的要求執(zhí)行。(2)鑄件不允許有氣孔、夾砂、夾渣、疏松等影響使用功能的缺陷。(3)熱處理采用淬火加回火。4. 零件圖中有 6 各 80 大于鑄鋼最小鑄出孔直徑，而且零件圖上的槽也大與鑄鋼件最小鑄出槽的直徑，所以應(yīng)鑄出，而且孔壁不得有夾渣等缺陷；鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀行星架是用于支承行星輪并使其得到公轉(zhuǎn)的構(gòu)件，工作原理通過(guò)三處立柱把上，下行星孔面連接在一起,兩處軸承檔定位承重,由低速輸入端輸入扭矩,高速輸出口輸出扭矩。1.4 本領(lǐng)域存在的問(wèn)題（1） 行星架的裝配精度（2） 行星架的強(qiáng)度要求（3） 行星架的缺陷控制1.5 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想本次鑄造工藝為 B 件-行星架的鑄造工藝。行星架材質(zhì)為 ZG35GrMo，行星架是用于軸承行星輪并使用行星架得到公轉(zhuǎn)的構(gòu)件，工作原理通過(guò)三處立柱把上，下行星孔連接在一起，兩處軸承擋定位承重，由低速輸入輸入扭矩，高速輸出端輸出扭矩。確定工藝時(shí)，首先在零件圖基礎(chǔ)上確定鑄造工藝參數(shù)，繪制毛坯圖，并在毛坯基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。本次工藝采用樹(shù)脂砂造型，開(kāi)放式底注式澆注系統(tǒng)，使用中間分型。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)了立澆 2 種方案，使用華鑄 CAE 仿真模擬軟件分別對(duì)其進(jìn)行模擬，分析模擬結(jié)果的充型過(guò)程，缺陷分布及工藝改進(jìn)等方面，最終澆注系統(tǒng)選擇立澆底注式澆注系統(tǒng)，提高鑄件質(zhì)量。在工藝改進(jìn)中，通過(guò)調(diào)整冒口與冷鐵的位置，使鑄件產(chǎn)生有利于最終鑄件綜合性能的順序凝固方式，消除鑄件中的缺陷，并且保證鑄件有較高的工藝出品率，符合工廠生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)性的原則。合金熔煉時(shí)，采用淬火加回火進(jìn)行 T6 熱處理獲得最終交貨鑄件。1.6 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（1）分型面和澆注位置的確定（2）工藝參數(shù)的合理化（3）砂芯的設(shè)計(jì)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3（4）芯盒的設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)要求（5）澆注系統(tǒng)的合理優(yōu)化（6）冒口和冷鐵設(shè)計(jì)和位置的選擇鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)42 設(shè)計(jì)方案確定工藝時(shí)，首先在零件圖基礎(chǔ)上確定鑄造工藝參數(shù)，繪制毛坯圖，并在毛坯基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。本次工藝采用樹(shù)脂砂造型，開(kāi)放式底注式澆注系統(tǒng)，使用中間分型。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)了立澆 2 種方案，使用華鑄 CAE 仿真模擬軟件分別對(duì)其進(jìn)行模擬，分析模擬結(jié)果的充型過(guò)程，缺陷分布及工藝改進(jìn)等方面，最終澆注系統(tǒng)選擇立澆底注式澆注系統(tǒng)，提高鑄件質(zhì)量。在工藝改進(jìn)中，通過(guò)調(diào)整冒口與冷鐵的位置，使鑄件產(chǎn)生有利于最終鑄件綜合性能的順序凝固方式，消除鑄件中的缺陷，并且保證鑄件有較高的工藝出品率，符合工廠生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)性的原則。2.1 零件的特點(diǎn)與工作環(huán)境分析零件的特點(diǎn)與工作環(huán)境分析2.1.1 零件結(jié)構(gòu)工藝性特點(diǎn)分析1.零件名稱:行星架2.材質(zhì)：ZG35CrMo3.技術(shù)要求：(1)鑄造尺寸公差和加工余量按照 GB/T 6414- 2007鑄件尺寸公差和機(jī)械加工余量 t的要求執(zhí)行。(2)鑄件不允許有氣孔、夾砂、夾渣、疏松等影響使用功能的缺陷。(3)熱處理采用淬火加回火。4. 零件圖中有 6 各 80 大于鑄鋼最小鑄出孔直徑，而且零件圖上的槽也大與鑄鋼件最小鑄出槽的直徑，所以應(yīng)鑄出，而且孔壁不得有夾渣等缺陷；5.本次設(shè)計(jì)的零件圖和三維圖如圖 2-1，2.2 所示鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5圖 2.1 行星架零件圖圖 2.2 行星架三維圖對(duì)零件圖紙分析可知上冠鑄件最大徑上尺寸為 1260mm，高度尺寸 647mm，質(zhì)量為1350Kg。材質(zhì)要求 ZG35CrMo 低合金鋼，化學(xué)成分及力學(xué)性能如下表 2-1 所示。表 2-1 ZG35CrMo 化學(xué)成分及力學(xué)性能CSiMnPSCrMo0.30-0.370.30-0.500.50-0.800.0350.0350.80-1.200.20-0.25(1)鑄件應(yīng)有合適的壁厚每-種鑄造合金的鑄件，都有其合適的壁厚范圍，如果選擇得當(dāng)，即可保證鑄件的力學(xué)性能要求，又可方便鑄造生產(chǎn):同時(shí)還能節(jié)約金屬，減輕鑄件質(zhì)量。為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件壁不應(yīng)太薄，由零件圖可知鑄件最大壁厚為 91mm，最小壁厚為44mm，查鑄造工程師手冊(cè)表 6-6 知最大輪廓尺寸在 1250mm-2000mm 之間的不銹鋼鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)6鑄件的最小壁厚為 20mm-25mm，因此行星鑄件壁厚滿足最小壁厚的要求。(2)鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮阻礙注意壁厚過(guò)度和圓角，兩壁交接若成直角易形成熱節(jié)，鑄件收縮時(shí)阻力較大，在此處經(jīng)常出現(xiàn)熱裂。鑄件薄厚壁相接拐彎，等厚度的壁與壁的各種交接, 都應(yīng)采用逐漸過(guò)渡和轉(zhuǎn)變的形式，使用較大的圓角相連接，避免因應(yīng)力集中導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋缺陷。由零件圖可知，鑄件中成直角相接的兩壁薄厚壁相接都用圓角過(guò)度，且圓角半徑均滿足設(shè)計(jì)要求。2.1.2 零件用途分析2.1.2.1 零件工作環(huán)境分析零件工作環(huán)境分析行星架是用于支承行星輪并使其得到公轉(zhuǎn)的構(gòu)件，圖 2.3 為行星架安裝位置示意圖：圖 2-3 行星架安裝位置示意圖工作原理通過(guò)三處立柱把上，下行星孔面連接在一起,兩處軸承檔定位承重,由低速輸入端輸入扭矩,高速輸出口輸出扭矩。2.1.2.2 零件結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)分析行星輪系主要由行星輪 g、中心輪 k 及行星架 H 組成共同配合組成。其中行星輪的個(gè)數(shù)通常為 26 個(gè)。但在計(jì)算傳動(dòng)比時(shí)，只考慮 1 個(gè)行星輪的轉(zhuǎn)速，其余的行星輪計(jì)算時(shí)不用考慮，稱為虛約束。它們的作用是均勻地分布在中心輪的四周，既可使幾個(gè)行星輪共同承擔(dān)載荷，以減小齒輪尺寸；同時(shí)又可使各嚙合處的徑向分力和行星輪公轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力得以平衡，以減小主軸承內(nèi)的作用力，增加運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。行星架是用于支承行星輪并使其得到公轉(zhuǎn)的構(gòu)件。中心輪中，將外齒中心輪稱為太陽(yáng)輪，用符號(hào) a 表示，將內(nèi)齒中心輪稱為內(nèi)齒圈，用符號(hào) b 表示。二、行星輪系的分類(lèi)根據(jù)行星輪系基本構(gòu)件的組鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)7成情況，可分為三種類(lèi)型：2K-H 型、3K 型、K-H-V 型。2K-H 型具有構(gòu)件數(shù)量少，傳動(dòng)功率和傳動(dòng)比變化范圍大，設(shè)計(jì)容易等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用最廣泛。3K 型具有三個(gè)中心輪，其行星架不傳遞轉(zhuǎn)矩，只起支承行星輪的作用。行星輪系按嚙合方式命名有NGW、NW、NN 型等。N 表示內(nèi)嚙合，W 表示外嚙合，G 表示公用的行星輪 g。其中，本次行星架鑄件的主要部分位置如圖 2.4 與表 2.2 所示。圖 2-4 鑄件主要部位表 2-2 鑄件主要部位位置名稱數(shù)量1高速輸出12行星孔33軸承擋14低速輸入端15連接立柱32.1.3 鑄件材質(zhì)特點(diǎn)材質(zhì)為 ZG35CrMo，零件重量為 1350kg。ZG35CrMo 力學(xué)性能較高，往鉻鋼中加入鉬，可以減輕鋼中回火脆性傾向，提高了鋼的淬透性。 。其物理性能和化學(xué)成分分別如表2-3 和表 2-4 所示。在鋼中加入適量第三種合金元素，可以使鋼的強(qiáng)度和韌性進(jìn)一步提高，經(jīng)過(guò)淬火和回火熱處理工藝，得到高性能的低合金鑄件，ZG35CrMo 在淬火和回火處理后力學(xué)性能如表 2-5 所示。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8表 2-3 物理性能合金牌號(hào)密度/g.cm3液相線和固相線ZG35CrMo7.81520-1670表 2-4 化學(xué)成分CSiMnPSCrMo0.30-0.370.30-0.500.50-0.800.0350.0350.80-1.200.20-0.25表 2-5 在淬火和回火處理后的力學(xué)性能bs（MPa）5（%）HBS6905403.92.2 造型材料選擇造型材料選擇2.2.1 造型材料的選擇要求鑄件本身為低碳不銹鋼，鑄件的收縮率大，易氧化，對(duì)型砂性能要求較高。在綜合考慮表面質(zhì)量，尺寸精度，生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)濟(jì)性等因素決定2.2.1.1 造型材料的選用造型材料的選用面砂采用呋喃樹(shù)脂鉻鐵礦砂、背砂采用水玻璃石英砂、而芯砂也采用呋喃樹(shù)脂鉻鐵礦砂。造型用面砂、芯砂必須全用新砂，不得選用回用砂。新砂選用擦洗砂，Si02 含量不低于 98%，角形系數(shù)不大于 1.2， 樹(shù)脂選用無(wú)氮呋喃樹(shù)脂，加入量為型砂的 1. 0%，固化劑選用對(duì)甲苯磺酸類(lèi)固化劑加入量為樹(shù)脂的 45%, 型砂背砂可選用部分回用砂。呋喃樹(shù)脂鉻鐵礦砂常溫強(qiáng)度高，樹(shù)脂加入量少，耗砂量少:高溫強(qiáng)度高，型砂耐熱性好:樹(shù)脂粘度小便于混砂:樹(shù)脂穩(wěn)定性好，可存放 1-2 年:樹(shù)脂砂硬透性好:硬化性能好，在較低溫度下可固化:生產(chǎn)的鑄件具有毛坯尺寸精度高，鑄件表面粗糙度低，鑄造缺陷少等優(yōu)點(diǎn)。2.3 涂料的選擇涂料的選擇2.3.1 樹(shù)脂砂鑄型產(chǎn)生粘砂缺陷分析樹(shù)脂砂鑄型上產(chǎn)生粘砂缺陷與其他砂型產(chǎn)生的燒結(jié)型粘砂不同，是由于液態(tài)金屬浸入砂粒間隙而引起的。根據(jù)現(xiàn)在涂料及應(yīng)用2中試驗(yàn)可知，在空氣中 600能夠完全燃燒的樹(shù)脂，在非氧化氣氛中（氮?dú)猓┘词辜訜岬?900也不會(huì)完全燃燒，由于樹(shù)脂砂回收率高，故再生砂含有較多的殘留樹(shù)脂，所以再生砂的鑄型比用新砂的鑄型加熱時(shí)失重更多，澆注時(shí)產(chǎn)生更大的孔隙，造成了金屬容易滲透的條件?？梢钥闯龅恼成暗热毕菔怯捎陔S著加熱鑄型膨脹而擴(kuò)大砂粒間隙，并使鑄型產(chǎn)生了裂紋，以及由于粘合劑燃燒使砂鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)9粒間隙進(jìn)一步擴(kuò)大而引起的。2.3.2 樹(shù)脂砂涂料的選擇鑄件材質(zhì)為 ZG06Cr13Ni4Mo， 澆注溫度較高，且對(duì)表面質(zhì)量要求較高，須在接觸金屬液的部位全部刷涂涂料。根據(jù)有關(guān)資料結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，涂料的耐火骨料選用剛玉粉、載體選用醇。施涂方法采用噴涂或刷涂，涂層厚度 0.05-1.0 之間。鋯英粉的耐火度很高，樹(shù)脂不宜過(guò)燒，能有效的防止鑄件表面粘砂，氣孔、脈紋等缺陷。2.4 造型方案造型方案行星架鑄件體積和質(zhì)量都較大，屬于中大型鑄鋼件，結(jié)合樹(shù)脂砂流動(dòng)性好，硬化時(shí)間短，硬化方法簡(jiǎn)單，不需搗固機(jī)緊實(shí)，模樣強(qiáng)度高，表面穩(wěn)定性好，鑄件尺寸精度較高等鑄造生產(chǎn)實(shí)踐:經(jīng)本組人員分析確定造型方法選用手工造型，且型砂應(yīng)現(xiàn)混現(xiàn)用，不能一次性混制過(guò)多的型砂。2.5 造芯方案造芯方案根據(jù)行星架鑄件的結(jié)構(gòu)特征，其內(nèi)部空腔部分需用砂芯形成。造芯材料選用樹(shù)脂砂。為適應(yīng)造芯也選用手工木盒造芯鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)103 設(shè)計(jì)說(shuō)明3.1 鑄造工藝的選擇鑄造工藝的選擇3.1.1 澆注位置的確定方案一:將鑄件正放進(jìn)行澆注，法蘭盤(pán)朝平放，采用雨淋式中間式注澆注系統(tǒng)，4 個(gè)內(nèi)澆道，如圖 3-1 所示圖 3-1 分型面示意方案二：將鑄件正放進(jìn)行澆注，法蘭盤(pán)朝平放，采用雨淋式中間澆注系統(tǒng)，4 個(gè)內(nèi)澆道，如圖 3.2 所示。圖 3-2 分型面示意澆注位置是指澆注時(shí)未來(lái)鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)（姿態(tài)）和位置。澆注位置在很大程度上著眼于控制鑄件的凝固。實(shí)現(xiàn)順序凝固的鑄件，內(nèi)應(yīng)力小，變形小，金相組織鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11比較均勻一致，不用或很少采用冒口，節(jié)約金屬。減小熱裂傾向。根據(jù)合金凝固理論和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，綜合本次鑄件材料為低合金材料，澆注時(shí)易產(chǎn)生氧化膜夾層，從而形成針孔類(lèi)缺陷，因此澆注時(shí)力求金屬液流平穩(wěn)，故本次澆注采用底注式澆注系統(tǒng)，水平方式，故選擇方案二比較合適。3.1.2 分型面的確定各個(gè)分型面分析如表 3-1 所示。表 3-1 分型面的確定位置選擇方案優(yōu)缺點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)：方便起模，澆道位置開(kāi)設(shè)容易，下芯方便，鑄件尺寸精度提高缺點(diǎn)：鑄件整體在上箱，不方便造型2優(yōu)點(diǎn)：鑄件整體在下箱方便造型，方便起模，澆道位置開(kāi)設(shè)容易，下芯方便，鑄件尺寸精度提高3缺點(diǎn)：澆道位置不好開(kāi)設(shè)，取模不放便，砂箱太高容易錯(cuò)箱鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12根據(jù)箱體設(shè)計(jì)的基本三個(gè)要求以及對(duì)于相關(guān)廠家的了解，本次鑄件箱體裝配要求為恒溫室中，且精度達(dá)到了 0.1mm，最終我們選擇了方案一和方案二的分型方式，減少砂芯數(shù)量方便下芯，降低工藝難度，但在工藝中應(yīng)考慮避免錯(cuò)箱。箱體設(shè)計(jì)的基本三個(gè)要求：1.主要平面的形狀精度和表面粗糙度；2.孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度；3.主要孔和平面相對(duì)位置精度。為了配合澆鑄位置選擇方案一3.2 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定3.2.1 鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是指允許的鑄件尺寸變動(dòng)量。公差就是最大極限尺寸與最小極限尺寸代數(shù)和的絕對(duì)值。鑄件尺寸保持在兩個(gè)允許的極限尺寸之內(nèi)，就可以滿足加工、裝配和使用的要求。行星架的最大輪廓尺寸直徑為 1260mm 根據(jù)鑄件的技術(shù)和要求與機(jī)械加工余量選取相對(duì)應(yīng)，鑄件尺寸公差應(yīng)符合 GB/T6414 的 CT11-13 級(jí)規(guī)定，查詢手冊(cè)3得，如圖表 3-2所示。表 3-2 鑄件尺寸公差（mm)公差等級(jí)（CT）零件尺寸(mm)13141260mm1823根據(jù)零件的尺寸，鑄造等級(jí)選擇 CT13，鑄件尺寸公差取 18mm3.2.2 鑄件的重量公差鑄件的重量公差定義為以占鑄件公稱重量的百分率為單位的鑄件重量變動(dòng)的允許值。所謂公稱重量是包括加工余量和其他工藝余量，作為衡量被檢驗(yàn)鑄件輕重的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)鑄件的技術(shù)要求，重量公差按 GB/T6414-86 的同等級(jí)規(guī)定執(zhí)行，查詢手冊(cè)3得，如表 3-3所示。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)13表 3-3 鑄件重量公差值鑄件的公稱質(zhì)量/Kg質(zhì)量公差等級(jí) MT 為下列值大于至121000-400034選擇的重量重量公差為 4。3.2.3 機(jī)械加工余量機(jī)械加工余量由精到粗分為十個(gè)等級(jí)：A、B、C、D、E、F、G、H、J 和 K，如表 3.4所示為毛坯鑄件在不同鑄造方法時(shí)，采用的機(jī)械加工余量等級(jí)。由零件圖上顯示，需要加工的部位加工余量為：表 3-4 加工余量尺寸（mm)鑄件圖樣尺寸（mm）加工余量5206.33383.21603.22006.32106.33906.33.2.4 鑄造收縮率鑄造收縮率的定義為：%100*JJMLLLK式中LM -模樣（或芯盒）工作面的尺寸，LJ-鑄件尺寸;鑄造收縮率與鑄造合金種類(lèi)、澆冒口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型種類(lèi)（含砂型和砂芯的退讓性）等因素有關(guān)。鑄造合金從凝固狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)會(huì)產(chǎn)生收縮；合金的成分與其含量不同，其收縮率同樣會(huì)產(chǎn)生變化，這是鑄造合金的特性。澆冒口結(jié)構(gòu)阻礙收縮鑄件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，砂型和砂芯的退讓性差，都會(huì)阻礙到鑄件由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的收縮。由鑄造工程師手冊(cè)表 6-24 查得該鑄件的自由收縮率為 1.3%1.7%，但是聯(lián)系實(shí)際，工廠一般所用的縮尺型號(hào)，從而確定鑄造收縮率為 2%。3.2.5 起模斜度為了方便起模，在模樣和砂芯的出模方向留有一定的斜度，以免損壞砂型或砂芯。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)14這個(gè)斜度稱為起模斜度。起模斜度應(yīng)在鑄件上沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的垂直于分型面的表面上使用，其大小以模樣的起模高度表面粗糙度以及造型方法而定。由于鑄件在上下凸起的地方已經(jīng)有一定的斜度，為中間法蘭盤(pán)出留有斜度即可。查閱手冊(cè)3得，由于制芯所用的芯盒采用垂直對(duì)開(kāi)式木制芯盒，芯盒由左右兩片組成，砂芯無(wú)需設(shè)置起模斜度。查得數(shù)據(jù)如表 3-5 所示。表 3-5 起模斜度自硬砂造型時(shí)，模樣外表面的起模斜度測(cè)量面高度 h/mma/mm3370354.23.2.6 鑄件最小出孔鑄件最小出孔件上的孔和槽，究竟是直接注出還是由機(jī)械加工而出，應(yīng)從鑄鋼金液的充型能力，件的輪廓尺寸、鑄鋼金液態(tài)時(shí)的流動(dòng)性和鑄造工藝等所決定。為了盡量避免冷隔、縮松、縮孔等缺陷，必須要求鑄件的孔直徑不能小于最小鑄出孔。鑄鋼鑄件在砂型鑄造下的最小鑄孔如表 3-6 所示。表 3-6 鑄鋼鑄件在砂型鑄造中的最小鑄出孔直徑最小鑄出孔直徑 d/mm生產(chǎn)批量鑄鋼件單件，小批量生產(chǎn)50根據(jù)箱體的材質(zhì)，輪廓尺寸查閱相關(guān)資料可知，最小鑄出孔直徑為 50mm。而從零件圖中可以知道最小鑄出孔直徑為 80mm,應(yīng)鑄出。3.3 砂芯的設(shè)計(jì)砂芯的設(shè)計(jì)砂芯的功能是形成鑄件內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能鑄出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分，優(yōu)勢(shì)是也用砂芯。對(duì)砂芯的要求主要是：（1）砂芯的形狀、尺寸以及在砂型中的位置均應(yīng)保證鑄件的形狀和尺寸符合要求。（2）具有足夠的強(qiáng)度和剛度。（3）在鑄件形成過(guò)程中砂型所產(chǎn)生的氣體能及時(shí)排出型外。（4）鑄件收縮時(shí)的阻力小，容易 清砂。3.3.1 砂芯方案對(duì)于 B-件行星架，主要采用樹(shù)脂自硬砂制芯，采用兩種芯，1#和 2#都用來(lái)形成內(nèi)內(nèi)腔，如圖 3.4 所示，其中 2#芯較大且不好取芯采用組芯設(shè)計(jì)，放便取芯。砂芯位置圖如圖表 3-3 所示。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15圖 3-3 砂芯位置圖3.3.2 砂芯設(shè)計(jì)根據(jù)上述分析，設(shè)置砂芯形狀如表所示。為了下芯合箱準(zhǔn)確，根據(jù)每塊砂芯的結(jié)構(gòu)，在主要砂芯上設(shè)有芯頭。查工藝手冊(cè)得，芯頭尺寸如表 3-7，38 所示。砂芯形狀如圖 3-4所示。表 3-7 1#芯的芯頭上芯頭下芯頭芯頭高度/h（mm）3540芯頭斜度/a（。）63.5表 3-8 2#芯的芯頭芯頭高度/h（mm）芯頭斜度/a（。）砂芯高度/（mm）上芯頭下芯頭上芯頭下芯頭6476070116106253042.56520-3-50-25-2鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)161#砂芯 2#砂芯圖 3-4 砂芯示意圖3.3.3 芯骨設(shè)計(jì)為了保證砂芯在制造、運(yùn)輸、裝配和澆注過(guò)程中不變形、不開(kāi)裂或折斷，砂芯應(yīng)具有足夠的剛度與強(qiáng)度。生產(chǎn)中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其強(qiáng)度和剛度。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在鑄件凝固后方便取出芯骨，所以本鑄件芯骨材料白口鐵，芯骨各部分尺寸如表 3-9，3-10，3-11，3-12 所示，芯骨形狀如圖 3-5 所示。表 3-9 表芯骨吃砂量（mm）芯骨材料芯骨尺寸芯骨吃砂量鐵絲15001500-2000200040-60白口鑄鐵25002500-2500250050-703-10 表芯骨框架截面尺寸(c（a+b）/2）)（mm）砂芯高度下列各值時(shí)芯骨長(zhǎng)和寬100-200200-500500-1500500500-100010003025302545351000100015001500-453545354535表 3-11 表芯骨插齒直徑（mm）砂芯高度200-500500-150010001000-15001500121215001500-250025001215鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)17圖 3-5 芯骨根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在鑄件凝固后方便取出芯骨，所以本鑄件芯骨材料白口鑄鐵鐵，芯骨尺寸在25002500-25002500mm 之間，所以芯骨吃砂量選擇 55mm。因?yàn)樯靶镜拈L(zhǎng)和寬在10001000-15001500 中，砂芯高度在 500-800mm 之間，所以，芯骨框架截面尺寸為 4535，芯骨插齒直徑為 22mm。因?yàn)樯靶鹃L(zhǎng)和寬在15001500-25002500mm之間，砂芯高度在 500-1500mm 之間，所以吊環(huán)直徑選擇 15mm。3.3.4 砂芯排氣本鑄件采用樹(shù)脂自硬砂制芯，在澆注過(guò)程中，高溫金屬液使砂芯中的水分汽化，有機(jī)物揮發(fā)、分解和燃燒，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體。這些氣體一旦進(jìn)入金屬液中，就可能使鑄件產(chǎn)生氣孔。因此，在設(shè)計(jì)、制造砂芯及下芯、合箱的整個(gè)過(guò)程中，要注意砂芯的排氣，使砂芯中產(chǎn)生的氣體能夠及時(shí)的從芯頭排出。為保證砂芯排氣，制芯時(shí)在砂芯中開(kāi)設(shè)排氣道，是一個(gè)很重要的措施，通常采用蠟線或尼龍管開(kāi)設(shè)砂芯排氣道。下芯時(shí)應(yīng)注意不要堵塞芯頭出氣孔，在鑄型中與芯頭出氣孔對(duì)應(yīng)的位置應(yīng)開(kāi)設(shè)排氣通道，以便將砂芯中的氣體引出型外。3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.4.1 澆注系統(tǒng)類(lèi)型的選擇鑄鋼具有熔點(diǎn)高，流動(dòng)性差，收縮大，易氧化，而且?jiàn)A雜物對(duì)鑄件力學(xué)性能影響嚴(yán)重因而要求其澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單截面積大，使充型快而平穩(wěn)，金屬流不宜分散，有利于鑄件的順序凝固和冒口的補(bǔ)縮，不應(yīng)阻礙鑄件的收縮。澆注系統(tǒng)的分類(lèi)方式基本為兩種：一種是按照各組元的斷面積比例關(guān)系不同大致分為封閉式和開(kāi)放式等澆注系統(tǒng)。其開(kāi)放式澆注系統(tǒng)由于金屬液在澆注系統(tǒng)中呈無(wú)壓流動(dòng)狀態(tài)，充型平穩(wěn)，對(duì)型腔沖刷力小，金屬氧化輕，能夠減少鑄鋼低合金鑄件澆注時(shí)金屬液的氧化；然而其開(kāi)放比例大時(shí)，金屬液不易充滿澆注系統(tǒng)，但鑄鋼件流動(dòng)性能差，確定合適的澆注壓力即可避免。故本次澆注方案采用開(kāi)放式澆注系統(tǒng)。另一種是按照內(nèi)澆道在鑄件上的相對(duì)位置不同，分為頂注式、底注式、中間注入式和分層注入式等幾種澆注系統(tǒng)。頂注式由于內(nèi)澆道開(kāi)在鑄件頂部，澆注時(shí)液流對(duì)鑄型底鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18部的沖擊力較大，流股與空氣接觸面積大，金屬液會(huì)產(chǎn)生激濺、氧化，易造成砂眼、氣孔氧化夾渣等缺陷。底注式澆注系統(tǒng)充型時(shí)內(nèi)澆道基本在淹沒(méi)狀態(tài)下工作，充型平穩(wěn)，可避免金屬液發(fā)生激濺、氧化及由此形成的鑄造缺陷；且橫澆道基本處于充滿的狀態(tài)下，有利于擋渣底，型腔內(nèi)空氣容易順序排出。但內(nèi)澆道附近容易過(guò)熱，導(dǎo)致縮孔、縮松和晶粒粗大等缺陷，高大薄壁澆注時(shí)金屬液面在上升過(guò)程中容易結(jié)皮，形成澆不到，冷隔等缺陷。中間注入式澆注系統(tǒng)中，對(duì)內(nèi)澆道以上的型腔來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于頂注式澆注系統(tǒng)，對(duì)于內(nèi)澆道以下的型腔而言，澤相當(dāng)于底注式澆注系統(tǒng)。因此兼具兩種澆注系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)?？紤]到鑄鋼溶液易氧化，形成氧化膜，從而在充型冷卻過(guò)程中易產(chǎn)生氣孔針孔類(lèi)缺陷，故本次澆注方案采用底注式澆注系統(tǒng)。3.4.2 澆注時(shí)間的確定3.4.2.1 包孔直徑的選擇包孔直徑的選擇鋼包的容量是根據(jù)路子的容量確定的，而包孔需與剛爆的容量相應(yīng)。經(jīng)初步估算，鑄鋼所需鋼液重量約為 5t， 查鑄造工程師手冊(cè)表 6-91 可確定鋼包容量為 3t，包孔直徑取為 50mm，澆注溫度 1650C.包孔直徑和包內(nèi)液面高度決定了鋼液的質(zhì)量流率，如將包內(nèi)液面高度的影響簡(jiǎn)化，則包孔直徑與其對(duì)應(yīng)的鋼液質(zhì)量流率可查表 6-92 得Vc=55kg/s.3.4.2.2 計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬夜上升速度計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬夜上升速度液態(tài)金屬?gòu)拈_(kāi)始進(jìn)入鑄型到充滿鑄型所經(jīng)歷的時(shí)間為澆注時(shí)間。合適的澆注時(shí)間與鑄件的結(jié)構(gòu)、鑄型工藝條件、合金種類(lèi)和選用的澆注系統(tǒng)類(lèi)型等有關(guān)。鑄鋼件澆注時(shí)間可有下式計(jì)算:N.nVcG=式中:G鑄件質(zhì)量，kg;N同時(shí)澆注的澆包個(gè)數(shù)，一般 N=1；n每個(gè)澆包所用的塞座磚數(shù)，一般 n=1;Vc鋼液的質(zhì)量流率;將數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算澆注時(shí)間為 36.8s.取 37s3.4.3 阻流面面積的計(jì)算鑄件分型面設(shè)計(jì)在鑄件法蘭盤(pán)處，采用開(kāi)放式澆注系統(tǒng)，澆口比選擇F包:F直: F橫:F內(nèi) = 1:1.8:1.9:2.2 金屬液從底部水平進(jìn)入型腔。本次計(jì)算根據(jù)鑄造手冊(cè)中：2gHp阻mA 其中 G流經(jīng)阻流的金屬液總質(zhì)量； 金屬液密度；鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19 充型總時(shí)間； 充填全部型腔時(shí)，澆注系統(tǒng)阻流截面的流量系數(shù)； Hp充填全部型腔時(shí)的平均計(jì)算壓力頭。對(duì)于底注式澆注系統(tǒng)：20PHHp 其中：=0.38H0鑄件（型腔）總高度 647mm；P阻流以上的型腔高度 545mm。即方案一中 Hp 取 374.5mm。計(jì)算得：根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，鑄鋼鑄件在計(jì)算時(shí)，計(jì)算得阻流面 A阻為 20.6mm2從而得到F直=37.8 mm2,F橫=39.14 mm2，F(xiàn)內(nèi)=45.32mm23.4.4 內(nèi)澆道的確定內(nèi)澆道是引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)地流入型腔，控制充型速度和方向，調(diào)節(jié)鑄件各部位的溫差和凝固順序，對(duì)鑄件有較大影響。本次方案中F內(nèi)= 59.2mm2，且共開(kāi)設(shè) 4 個(gè)內(nèi)澆道，故 F內(nèi)=11.3mm2，37.8mm 取 38mm。如表所示3.4.5 橫澆道的確定橫澆道主要是向內(nèi)澆道分配金屬液，貯存最初澆入的含有氣體和夾雜物的低溫金屬液。橫澆道應(yīng)保證金屬液中夾雜物到達(dá)第一個(gè)內(nèi)澆道時(shí)浮到橫澆道頂部，且應(yīng)設(shè)計(jì)一段75mm150mm 的橫澆道延長(zhǎng)段來(lái)貯存初流液體，防止金屬液的回流。本次方案中F橫= 18cm2，且共開(kāi)設(shè) 1 條橫澆道，故 F橫=39.14mm2 因此選取 71mm 如圖表所示3.4.6 直澆道的確定直澆道主要起到引導(dǎo)澆口杯中的金屬液向下流動(dòng)，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直接導(dǎo)入型腔，并提供足夠的壓頭。直澆道多為圓形斷面，在手工造型和一般機(jī)器造型中，直澆道通常取斜度為 2%4%的上大下小的錐形圓棒。本次方案中F直=37.8mm2直澆道下端為阻流面，d1=51mm，d2=69mm。各澆道圖為表 3-13 所示。表 3-13 各澆道示意圖鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)201 內(nèi)澆道示意圖2橫澆道示意圖3直澆道示意圖3.4.7 直澆道窩的設(shè)計(jì)金屬液對(duì)直澆道底部有強(qiáng)烈的沖擊作用，并產(chǎn)生渦流和高度紊流區(qū)，常引起沖砂，渣孔和大量氧化夾雜物等鑄造缺陷。設(shè)置直澆道窩可改善金屬液的流動(dòng)情況。澆口窩做成半球形、圓錐臺(tái)等形狀。所以設(shè)置成半球形，澆口窩直徑為直澆道下端直徑的 1.4-2.0 倍，取 1.5 倍。3.4.8 澆注系統(tǒng)的校核3.4.8.1 澆注速度的校核澆注速度的校核金屬液在型內(nèi)的上升速度型內(nèi)金屬液面升速度 v 型用下式表示： CV型式中：C鑄件（或某段）高度（700mm） 澆注時(shí)間（或澆注某段時(shí)間)（37s）鋼液在型腔中的適當(dāng)上升速度如表 3-14 所示。表 3-14 表鋼液在型腔中的適當(dāng)上升速度鑄件厚度（mm）上升速度（mm/s）408-2030-4013-16對(duì)于本次澆注時(shí) v =18.9m/s，查表得在 8-20m/s 內(nèi)，符合要求3.4.8.2 最小剩余壓頭最小剩余壓頭 HM 校核校核鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21直澆道高度一般等于上砂箱高度，但應(yīng)檢驗(yàn)該高度是否足夠，其剩余壓力頭應(yīng)該滿足壓力角的要求：Ltan MH式中：HM最小剩余壓力頭；L直澆道中心到鑄件最高且最遠(yuǎn)點(diǎn)的水平投影距為 1014.5mm壓力角（根據(jù)鑄件壁厚與尺寸查閱手冊(cè)取 7） 。計(jì)算可得 Ltan=124.56HM符合要求3.4.9 澆口杯的設(shè)計(jì)澆口杯是承接來(lái)自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注；減輕液流對(duì)性強(qiáng)的沖擊，分離渣滓和氣泡，阻止其進(jìn)入型腔，增加充型的壓力頭澆口杯分為漏斗形和池型兩大類(lèi)，漏斗形澆口杯擋渣效果差，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗金屬少。池型澆口杯內(nèi)液體深度大，可組織水平漩渦的產(chǎn)生而形成垂直漩渦，從而有助于分離熔渣和氣泡，因?yàn)殍T鋼件容易產(chǎn)生氣孔，所以選擇池型澆口杯。經(jīng)鑄造工藝首次查的各部分尺寸如表 3-15 所示。澆口杯如圖 3-6 所示。表 3-15 交口杯尺寸ABlHH1daRR1H2尺寸（mm）800400200260308530603590圖 3-6 池形交口杯3.4.10 過(guò)濾網(wǎng)的設(shè)計(jì)鑄件工藝要求中對(duì)鑄件夾渣缺陷有嚴(yán)格要求，因此在澆注過(guò)程中應(yīng)該對(duì)金屬液進(jìn)行過(guò)濾處理，在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，主要使用的為纖維過(guò)濾網(wǎng)，與陶瓷過(guò)濾器（網(wǎng)格式與泡沫式） ，其中陶瓷過(guò)濾器，尤其是泡沫陶瓷過(guò)濾器，由于其孔隙率較高，可達(dá) 92%，去除夾渣及非金屬雜質(zhì)的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于纖維過(guò)濾網(wǎng)。泡沫過(guò)濾器是一種深層過(guò)濾器，它以陶鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)22瓷為網(wǎng)架，網(wǎng)架之間布滿了互相連通的立體小孔，澆注時(shí)，大的雜質(zhì)將在過(guò)濾器外表面被截留，微小雜質(zhì)將吸附在通道的壁面上。且使金屬液的流動(dòng)方式有湍流變?yōu)閷恿?，減少過(guò)濾后金屬進(jìn)一步氧化的可能，因此工藝中選取泡沫式陶瓷過(guò)濾器。圖 3-7 為泡沫陶瓷過(guò)濾器與過(guò)濾器放置位置示意圖圖 3-7 過(guò)濾網(wǎng)3.4.11 冒口的設(shè)計(jì)冒口的設(shè)計(jì)從模擬結(jié)果看，內(nèi)部出現(xiàn)集中縮松區(qū)域，故對(duì)澆注系統(tǒng)添加補(bǔ)縮系統(tǒng)，提高鑄件的致密性。冒口的主要作用是貯存金屬液，對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮，此外，還有出氣和集渣的作用。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，設(shè)計(jì)冒口應(yīng)遵照以下原則：1)冒口的凝固時(shí)間應(yīng)大于鑄件被補(bǔ)縮部位的凝固時(shí)間；2)冒口能提供足夠的補(bǔ)縮金屬液；3)在整個(gè)補(bǔ)縮過(guò)程中，冒口與鑄件被補(bǔ)縮部位存在補(bǔ)縮通道；4)有足夠的補(bǔ)縮壓力，使補(bǔ)縮金屬液能夠流到要求補(bǔ)縮的區(qū)域。冒口設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：選擇冒口形狀以及安放位置、確定冒口數(shù)量、計(jì)算冒口的尺寸、校核冒口的補(bǔ)縮能力。3.4.11.1 冒口的種類(lèi)冒口的種類(lèi)按照冒口在鑄件上的位置，普通冒口可以分為頂冒口和側(cè)冒口（邊冒口）兩類(lèi)；按 照冒口頂部是否與大氣相通，可以分為明冒口和暗冒口。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)，選擇暗頂冒口3.4.11.2 冒口的形狀冒口的形狀冒口形狀直接影響其補(bǔ)縮結(jié)果，為了降低冒口散熱速度，延長(zhǎng)冒口的凝固時(shí)間，應(yīng)盡量減少冒口的表面積，因此最理想的冒口形狀為球型，但因起模困難，且根據(jù)鑄件頂部呈長(zhǎng)矩形，故最終決定使用腰圓柱形暗頂冒口。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)233.4.11.3 冒口的計(jì)算冒口的計(jì)算冒口計(jì)算最經(jīng)常使用的方式為模數(shù)法設(shè)計(jì)，但考慮到本次工藝中冒口主要最作用為對(duì)鑄件頂部塌陷區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)縮，并非對(duì)熱節(jié)縮松縮孔缺陷的消除，因此，最終根據(jù)塌陷金屬量計(jì)算模數(shù) MR，查閱鑄鋼鑄件腰圓柱形明頂冒口尺寸，最終確定使用冒口尺寸如表3-16 所示，冒口圖如圖 3-8 所示表 3-16 冒口尺寸MRA(mm)B=h(mm)4.7210315圖 3-8 冒口示意圖3.4.12 冷鐵的初步設(shè)計(jì)與計(jì)算冷鐵的初步設(shè)計(jì)與計(jì)算3.4.12.1 冷鐵的選擇為了增加鑄件局部冷卻速度而置于鑄件表面或內(nèi)部的激冷材料通常簡(jiǎn)稱為冷鐵。冷鐵可以分為內(nèi)冷鐵和外冷鐵兩大類(lèi)：造型（制芯）時(shí)置于模樣（芯盒）表面、澆注時(shí)只作用于鑄件表面的激冷塊為外冷鐵；進(jìn)入鑄件內(nèi)部，稱為鑄件一部分的稱為內(nèi)冷鐵。由于內(nèi)冷鐵可能會(huì)帶來(lái)降低鑄件力學(xué)性能，甚至引起裂紋，因此，只有在外冷鐵激冷作用不足時(shí)才考慮使用，初步設(shè)計(jì)冷鐵僅設(shè)置外冷鐵。鑄鋼鑄件冷鐵材料常用的是鑄鐵，所以冷鐵材料選擇的鑄鐵。3.4.12.2 冷鐵的位置設(shè)計(jì)根據(jù)分析，冷鐵設(shè)計(jì)的位置主要為三處：首先為行星架配合法蘭處，該處在澆注時(shí)處于鑄件底部，此處設(shè)置冷鐵可以改善鑄件件的凝固順序，力求鑄件產(chǎn)生一個(gè)自下而上的順序凝固，使鑄件下部先凝固，在重力的作用下的到補(bǔ)縮，形成致密的組織，保證鑄件探傷部位的質(zhì)量；所以選擇在鑄件下部設(shè)計(jì)外冷鐵。3.4.12.3 冷鐵的尺寸計(jì)算冷鐵的尺寸計(jì)算鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)24設(shè)冷鐵部位鑄件體積為 V0，與設(shè)置冷鐵部位相鄰鑄件體積為 Vr，且 V0Vr。為使V0部位獲得致密組織，應(yīng)在 V0處設(shè)置冷鐵后，凝固時(shí)間不大于 Vr。由體積差（質(zhì)量差）引起的熱量差(V0-Vr)(L+H)應(yīng)由設(shè)置的冷鐵吸收，才能使 V0與 Vr的凝固時(shí)間相近或相等。冷鐵重量 Gch 計(jì)算公式：其中：Gch冷鐵重量（g） ，V0設(shè)置冷鐵部位的鑄件體積（cm3） ，Vr與設(shè)置冷鐵部位相鄰的之間體積（cm3） ，合金液的密度（g/ cm3） ，L凝固潛熱（J/kg） ，H金屬液過(guò)熱熱量（J/kg） ，T凝固結(jié)束時(shí)冷鐵的溫度（） ，C比熱容J/（kg）；為計(jì)算方便，做以下計(jì)算：帶回原式得：對(duì)于鑄鋼澆注：其中：M0設(shè)置冷鐵部位鑄件的模數(shù)（cm） ； Mr與設(shè)置冷鐵部位相鄰接的鑄件的模數(shù)（cm） 。則冷鐵厚度計(jì)算公式：其中：S設(shè)置冷鐵的面積（cm2） ；D設(shè)置冷鐵的厚度（cm） ；7.6鑄鐵冷鐵的密度（g/ cm3） 。該處鑄件 V0=14549221.4mm3；與其相鄰處鑄件模式 Vr=4835600mm3；鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)25冷鐵計(jì)算得重量 Gch=72Kg；冷鐵面積 S=16320mm2；冷鐵厚度 D=65cm。冷鐵的長(zhǎng)度為冷鑄件厚度的 24 倍，冷鐵的寬度約等于冷鐵的長(zhǎng)度，冷鐵之間的間距約等于冷鐵長(zhǎng)度的 1/22/3,或者冷鐵的長(zhǎng)寬尺寸各為 23Mo，間距約 1.52M。所以冷鐵長(zhǎng)設(shè)計(jì)為長(zhǎng) 652.5=162.5mm，取 162mm；寬等長(zhǎng)也為 162mm。根據(jù)補(bǔ)貼距離計(jì)算得到，冷鐵個(gè)數(shù)為 6 個(gè)。3.5 鑄造工藝裝備鑄造工藝裝備鑄造工藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過(guò)程中使用的模具和裝置的總稱，鑄造工裝設(shè)計(jì)對(duì)于保證鑄件質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)輕度起很大作用。設(shè)計(jì)工裝設(shè)備既要滿足工藝要求，又要便于加工制造。本節(jié)重點(diǎn)說(shuō)明模樣、砂箱與芯盒的設(shè)計(jì)。3.5.1 砂箱設(shè)計(jì)砂箱設(shè)計(jì)材料選用 HT150，定位銷(xiāo)等用 45 鋼，砂箱厚度 280mm，調(diào)用式大型砂箱。上砂箱尺寸為 2000mm2000mm1000mm；下砂箱尺寸為 2000mm2000mm650mm。查鑄造手冊(cè)第五卷得:a.鑄件距砂箱邊最小尺寸為 125mm;b.鑄件頂距上砂箱頂最小尺寸為 250mm;c.鑄件下端距下砂箱底的最小尺寸為 250mm; d.直澆道中心距鑄件的最小距離為 200mm。3.5.1.1 砂箱壁的結(jié)構(gòu)形式和尺寸砂箱壁的結(jié)構(gòu)形式和尺寸由于是單件手工生產(chǎn)用，且砂箱尺寸較大，故采用簡(jiǎn)易砂箱壁的斷面結(jié)構(gòu)并設(shè)置外凸緣，以增加砂箱的強(qiáng)度和剛度。查鑄造工藝手冊(cè)為:a=28mm,b=25mm,c=35mm,d=30mm。3.5.1.2 砂箱箱帶的布置形式和尺寸砂箱箱帶的布置形式和尺寸砂箱箱帶不但增加砂箱的強(qiáng)度和剛度，還能增加對(duì)型砂的承托力的粘附力，可以防止砂型的塌箱。砂箱箱帶采用十字交錯(cuò)布置，查工藝手冊(cè)得 a=280mm, b=300mm; a1=25， r=12mm。在砂箱壁上設(shè)計(jì)排氣孔，以方便排氣。但不應(yīng)影響砂箱強(qiáng)度，砂箱的箱帶、轉(zhuǎn)角及吊軸附近不設(shè)排氣孔。排氣孔形式- -般為圓形或腰圓形。D=30mm, d=35mm, c=80mm, b=150mm。3.5.1.3 砂箱吊運(yùn)部分的結(jié)構(gòu)和尺寸砂箱吊運(yùn)部分的結(jié)構(gòu)和尺寸本次設(shè)計(jì)中大型砂箱采用嵌入式吊軸。單個(gè)吊軸允許載荷為 34300N，故應(yīng)設(shè)有 2 個(gè)吊環(huán)。d=80mm,D=100mm,D=180mm, D2=195mm, L=250mm, L1=100mm,L2=115mm。在中大型砂箱的設(shè)計(jì)中，除了吊軸外，還經(jīng)常設(shè)置 46 個(gè)吊環(huán)。d=50mm,D=110mm, D1=120mm,L=300mm, L1=110mm, L2=l35mm, L2=200mm, t=25mm, t1=30mm, r=15mm, 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)26r1=10mm。砂箱的定位及緊固耳砂箱的定位單件生產(chǎn)的簡(jiǎn)易砂箱，可采用內(nèi)箱錐定位。位及緊固箱耳如圖，d2=35mm, h=50mm, A=160mm, A1=140mm, r=15mm, r1=10mm。3.5.2 模樣模樣用來(lái)形成鑄型的型腔，是砂型鑄造中不可缺少的工藝裝備。模樣的設(shè)計(jì)質(zhì)量，不僅關(guān)系著鑄件的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，而且直接地影響著模樣制造工藝、經(jīng)濟(jì)性、模樣的使用性能與壽命。因此，模樣材料的選擇與形狀尺寸的確定都極為重要。根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求及生產(chǎn)批量的不同，鑄造行業(yè)中使用的模樣材料也有所不用：在大批大量生產(chǎn)、機(jī)械造型的條件下，多采用金屬模樣；在單件小批量生產(chǎn)、手工造型條件下多采用木模樣；而泡沫塑料模樣則多用于消失模鑄造。因此，本次工藝中木較為復(fù)雜，故采用易加工、價(jià)格低的木模樣制造。模底板尺寸對(duì)應(yīng)砂箱。厚 100mm。經(jīng)在鑄造工藝手冊(cè)查得模底板的定位銷(xiāo)尺寸為 d2=35mm, h=102mm, A=160mm, A1=140mm, r=15mm, r1=10mm。上模樣圖如圖 3-9 所示，下模樣圖如圖 3-10 所示。圖 3-9 下模樣鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)27圖 3-10 上模樣3.5.3 芯盒設(shè)計(jì)芯盒設(shè)計(jì)芯盒是制造砂芯的專用工藝裝備。芯盒尺寸精度和結(jié)構(gòu)合理與否，將在很大程度上影響砂芯的質(zhì)量和造型效率。按制芯方法，芯盒可分為震動(dòng)制芯、擠壓制芯、射砂制芯、熱芯盒制芯、冷芯盒制芯以及自硬砂制芯等，本次采用自硬砂制芯。1#芯盒采用兩箱分型，2#大芯盒采用活塊組成。主要芯盒形狀匯總?cè)绫?3-17 所示。 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)28表 3-17 芯盒圖1#芯芯盒示意圖2#芯芯盒活塊圖2#芯芯盒圖3.5.4 下芯順序及合箱下芯順序及合箱合理的下芯順序能夠降低工人勞動(dòng)輕度，保證鑄造過(guò)程順利進(jìn)行，分別制出模樣、砂箱、砂型后，即可按如下順序進(jìn)行下芯、合箱、立箱、放上澆口杯等進(jìn)行澆注。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)294 結(jié)結(jié) 論論（1）本設(shè)計(jì)的情況和價(jià)值本設(shè)計(jì)是一套完整的工藝設(shè)計(jì)方案，能適用工不的生產(chǎn)和零件的使用，符合對(duì)客戶的使用要求（2）本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和特色本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，采用的樹(shù)脂砂造型和造芯，極本的控制了砂的成本，澆注位置在分型面上，便于開(kāi)設(shè)澆道，而且設(shè)計(jì)的補(bǔ)貼地方在加工面，更好的切除，而且冷鐵是使用的外冷鐵，不會(huì)影響鑄件的質(zhì)量，芯盒的優(yōu)秀在于能方便的取出大芯，而且設(shè)有芯骨，保證了砂芯的強(qiáng)度，澆注系統(tǒng)的合理化，保證了鑄件的質(zhì)量（3）存在的問(wèn)題和今后改進(jìn)的方向改進(jìn)的方向，是澆注系統(tǒng)冒口放置的位置，砂芯的優(yōu)化，和芯盒的優(yōu)化鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)30致 謝對(duì)導(dǎo)師和給予指導(dǎo)或協(xié)助完成研究工作的組織和個(gè)人表示感謝（與論文工作無(wú)直接關(guān)系的人不宜列入） 。文字要簡(jiǎn)潔、實(shí)事求是，切忌浮夸和庸俗之詞。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)31參 考 文 獻(xiàn) 1 中國(guó)鑄造協(xié)會(huì),鑄造工藝手冊(cè)編寫(xiě)組.鑄造工程師手冊(cè)M.機(jī)械工業(yè)出版社,20(10)32 尤瑞琳,行星減速器行星架的改造設(shè)計(jì)J.起重運(yùn)輸機(jī)械.2002.(97)32-333 宛喜革,采煤機(jī)行星輪架的加工工藝設(shè)計(jì)J.山東煤炭科技 2012.(1)-80-814 曹恒斌,王強(qiáng),曹蠑方等.一排行星框架精加工關(guān)鍵工序工藝設(shè)計(jì)J.新技術(shù)新工藝 2010.(6):95-975 鄭銳,韋民,趙永征等行星架鑄件生產(chǎn)工藝的改進(jìn)J.現(xiàn)代鑄鐵 2011,31(3):49-516 趙立鈞,趙燕燕.老式鏜床行星架工裝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用J.機(jī)械工程師,2013.(1):1057 張侗,李超,蘆文浩等.行星減速器行星架組件孔的一般加工步驟J.機(jī)械工程師,2013.(10):155-1568 采煤機(jī)行星減速器行星架的受力及疲勞強(qiáng)度分析J.9 趙書(shū)斐,馬立,穆潤(rùn)清,李國(guó)平.煤礦機(jī)械.2017(09)10 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)M.化學(xué)工業(yè)出版社,饒振綱編著,200311 斜齒行星齒輪系統(tǒng)自由振動(dòng)特性分析J.楊通強(qiáng),宋軼民,張策,王世宇.機(jī)械工程學(xué)報(bào).2005(07)12 行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展J.巫世晶,任輝,朱恩涌,王興,徐啟發(fā),潛波.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版).2010(03)13 Dynamic modelling of planetary gears of automatic transmissionsJ.Inalpolat, M,Kahraman,A.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers.2008(K3)14 復(fù)合行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)損傷建模與故障診斷技術(shù)研究.李國(guó)彥.山東大學(xué).201715 Dynamic modelling of planetary gears of automatictransmissions.Inalpolat M,Kahraman A.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,Part K:Journal ofMulti-body Dynamics .200816 行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)碰撞振動(dòng)特性研究J.周建星,孫文磊,曹莉,溫廣瑞.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào).2016(03)17 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