1、 球墨鑄鐵模具支座一、 生產(chǎn)條件及技術(shù)要求1、生產(chǎn)性質(zhì) 試制研發(fā)。2、材質(zhì) 材質(zhì)為QT40015。3、零件圖4、主要技術(shù)要求 力學(xué)性能：b>400MPa；15%；130-180HBW。金屬組織：球化等級4級；石墨大小5.8級；（P）20%;(Fe3C)3%.二、造型、制芯1、造型 采用手工造型；砂箱尺寸600mm*620mm*250mm，每型4件。2、制芯設(shè)備 芯盒制芯。三、熔煉工藝1、鐵液的化學(xué)成分 (C)=3.6%-3.9%；(Si) 3.0%；(Mn)0.5%； (P) 0.07%；(S)0.03%；(Mg)殘=0.03%-0.05%； (Re)殘=0.01%-0.03%。2、球化

2、劑 稀土鎂硅鐵合金，加入量為鐵液質(zhì)量分數(shù)的1.5%-1.7%。3、出爐溫度 1420-1440。4、澆注溫度 1320-1380。5、孕育劑 75Si-Fe合金孕育，加入量為包內(nèi)鐵液質(zhì)量分數(shù)的0.3%-0.7%。6、熔煉設(shè)備 0.5t無芯工頻感應(yīng)電爐熔煉原鐵液；在100Kg鐵液包中進行球化處理；轉(zhuǎn)50Kg澆包進行澆注。四、主要工藝參數(shù)1、加工余量 2-3mm,模具支座面機械加工余量取3mm；模具支座底面及側(cè)面機械加工余量取2mm。2、收縮率 1%。3、拔模斜度 1°。4、砂型硬度 砂型硬度大于40（C型硬度計）。5、吃砂量 吃砂量為30-60mm。6、型砂性能 濕壓強度為0.12-0

3、.14MPa，透氣性100cm2/（Pa*s），緊實率為40%-48%（夏季），41%-47%（冬季）。7、鑄造圓角 鑄造圓角為R2。五、鑄造工藝方案1、澆注位置及分型面的選擇 由于本鑄件采用試制研發(fā)的方案進行設(shè)計，其可能的分型面的選取有如下圖所示的6種：但是，根據(jù)分析及鑄件實際分型面的選取原則，我們不難發(fā)現(xiàn)方案3、4、5是根本無法起模的，故應(yīng)舍棄；再由于方案2不能很好的保證鑄件孔的同軸度，且容易發(fā)生錯型、不易合箱，故也應(yīng)舍棄；方案1使得大部分鑄件都處在下型，且能很好的保證鑄件孔的同軸度及圓度；方案6下芯方便，上下模樣相同；故最終，確定方案1和方案6為本鑄件的可行分型面選擇方案。2、對于方案1

4、2.1 型芯設(shè)計 根據(jù)鑄件孔的基本尺寸及其加工余量，確定型芯的相關(guān)尺寸。砂型的實際工作長度L=101mm，垂直芯頭與芯座之間的間隙S=0.5mm，垂直芯頭與芯座之間的側(cè)隙s/2=0.25mm，垂直芯頭高度h=h1=30mm，垂直芯頭的斜度=9°，砂型直徑D=46mm，相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)如下圖所示： 2.2、工藝分析圖的確定 根據(jù)對零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化、分型面、加工余量、拔模斜度以及型芯的相關(guān)設(shè)計，作出鑄件的工藝分析圖如下所示：2.3、鑄件圖的確定 根據(jù)之鑄件的分型面選擇以及鑄件加工余量和拔模斜度的確定，作出連桿鑄件圖如下所示：2.4、冒口設(shè)計 根據(jù)球墨鑄鐵凝固特點，此件采用控制壓力冒口進行補縮。這

5、是因為當鑄件以液態(tài)收縮為主時，冒口內(nèi)鐵液補給鑄件以消除集中縮孔。共晶膨脹初期，由于砂型硬度高，鑄件內(nèi)部壓力大，多余鐵液倒回入冒口，以降低鑄件內(nèi)部膨脹壓力，防止鑄件膨脹。而當冒口頸凝固后，共晶膨脹造成內(nèi)壓力自補縮，克服縮松缺陷，因此冒口大小選擇以及冒口頸尺寸選擇尤為重要。（1） 鑄件相關(guān)參數(shù)計算通過運用三維設(shè)計軟件UG，測算出鑄件的體積V=2157.53進而計算出鑄件質(zhì)量m=V*=2157.5*7.3=15.75Kg（2） 鑄件關(guān)鍵模數(shù)的確定 對于62的熱節(jié)圓鑄件模數(shù) Mc1=Drb/2*(Dr+b)=62*101/2*(62+101)=19.2mm 對于40的熱節(jié)圓鑄件模數(shù)Mc2= Drb/2

6、*(Dr+b)=40*101/2*(40+101)=14.3mm根據(jù)以上分析，Mc1 > Mc2，Mc1是計算冒口時起決定性作用的模數(shù)，故選擇Mc1為鑄件的關(guān)鍵模數(shù)較合適。（3） 冒口模數(shù)及冒口頸模數(shù)的確定根據(jù)材料成型工藝圖4-35控制壓力冒口的模數(shù)和鑄件關(guān)鍵模數(shù)的關(guān)系，取冒口模數(shù)Mr=13.0mm。又冒口頸模數(shù)Mn=0.67Mr，故Mn=8.7mm，取Mn=9mm。（4） 冒口尺寸的確定查閱標注冒口系列尺寸關(guān)系，由Mr=0.189d得：d=68.8mm，取d=70mm。冒口高度h=1.5d=1.5*70=105mm；冒口質(zhì)量m=1.04d3=2.6Kg。選用矩形冒口頸，由Mn=ab/(

7、a+b),a為冒口頸寬度，b為冒口頸高度；取a=50mm，b=8mm。冒口形狀及冒口頸尺寸如下圖所示： （5） 冒口補縮能力較核冒口補縮距離 與傳統(tǒng)冒口的補縮概念不同，控制壓力冒口的補縮距離，不是表明冒口把鐵液輸送到鑄件的凝固部位，而是表明有凝固部位向冒口回填鐵液能輸送多大距離。該距離與鐵液冶金質(zhì)量和之間模數(shù)密切相關(guān)，由于該鑄件模數(shù)較大，顯然冒口補縮距離足夠。冒口的位置及數(shù)目 冒口應(yīng)安放在鑄件模數(shù)大的關(guān)鍵部位，該鑄件采用內(nèi)澆道通過側(cè)冒口的引入方式。經(jīng)分析，由于冒口內(nèi)金屬液體積足以補縮鑄件的液態(tài)收縮量，故此方案只用采用一個冒口即可。2.5、澆注系統(tǒng)設(shè)計 采用封閉式澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道阻流，擋渣作用較

8、好。（1）澆注時間 由經(jīng)驗公式確定 T=AMn式中 A-經(jīng)驗系數(shù)，取2.3； M-澆冒系統(tǒng)重量+鑄件重量，預(yù)設(shè)工藝出品率65%，每箱4件，則M可取96.9Kg； n-指數(shù)，球墨鑄鐵取0.33。代入上式，計算的t=10.8s，根據(jù)生產(chǎn)確定澆注時間為11s。（2）內(nèi)澆道A阻的計算 根據(jù)奧贊公式 A阻= m/*t*(2*g*Hp)1/2 式中 m-鑄型內(nèi)鐵液重量，由于每箱4件，故m=M/4= 24.2Kg； -流量系數(shù)，取0.4； t-澆注時間，取11s； g-重力加速度，取10m/s2 Hp-平均靜壓頭，取250mm。 代入計算得：A阻=390mm2=A內(nèi)。（3）澆道比 取澆道比 A內(nèi)：A橫：A直

9、=1:1.2:1.4 A內(nèi)=390 mm2，依澆道比計算得：A橫=468 mm2；A直=546 mm2。根據(jù)常用球墨鑄鐵件澆注系統(tǒng)尺寸，取A內(nèi)=400 mm2；A橫=480 mm2；A直=560mm2。 澆道截面如下圖所示： 2.6、工藝出品率校驗 最終，整箱中鑄件重量為：15.75Kg；澆冒系統(tǒng)總重量為：15.2Kg。故實際工藝出品率為：=（15.75*4）/（15.75*4+15.2）=80.6%，符合預(yù)期設(shè)計要求。 2.7、模樣設(shè)計 取鑄件的體收縮率為1%，則其模樣圖如下： 2.8、砂箱布置根據(jù)吃砂量及砂箱內(nèi)框尺寸，作出砂箱布置圖如下： 3、對于方案6 3.1、 型芯設(shè)計 根據(jù)鑄件孔的基

10、本尺寸及其加工余量，確定型芯的相關(guān)尺寸。砂型的實際工作長度L=101mm，水平芯頭與芯座之間的間隙S=0.5mm，水平芯頭長度l=35mm，砂型直徑D=46mm，相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)如下圖所示： 3.2、工藝分析圖的確定 根據(jù)對零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化、分型面、加工余量、拔模斜度以及型芯的相關(guān)設(shè)計，作出鑄件的工藝分析圖如下所示：3.3、鑄件圖的確定 根據(jù)之鑄件的分型面選擇以及鑄件加工余量和拔模斜度的確定，作出連桿鑄件圖如下所示： 3.4、冒口設(shè)計 根據(jù)球墨鑄鐵凝固特點，此件采用控制壓力冒口進行補縮。這是因為當鑄件以液態(tài)收縮為主時，冒口內(nèi)鐵液補給鑄件以消除集中縮孔。共晶膨脹初期，由于砂型硬度高，鑄件內(nèi)部壓力大，多余

11、鐵液倒回入冒口，以降低鑄件內(nèi)部膨脹壓力，防止鑄件膨脹。而當冒口頸凝固后，共晶膨脹造成內(nèi)壓力自補縮，克服縮松缺陷，因此冒口大小選擇以及冒口頸尺寸選擇尤為重要。（1）鑄件相關(guān)參數(shù)計算通過運用三維設(shè)計軟件UG，測算出鑄件的體積V=2152.13進而計算出鑄件質(zhì)量m=V*=2152.1*7.3=15.71Kg（2）鑄件關(guān)鍵模數(shù)的確定 對于80的熱節(jié)圓鑄件模數(shù) Mc1=Drb/2*(Dr+b)=80*101/2*(80+101)=22.3mm 對于47的熱節(jié)圓鑄件模數(shù)Mc2= Drb/2*(Dr+b)=47*101/2*(47+101)=16.0mm根據(jù)以上分析，Mc1 > Mc2，Mc1是計算冒

12、口時起決定性作用的模數(shù)，故選擇Mc1為鑄件的關(guān)鍵模數(shù)較合適。（3）冒口模數(shù)及冒口頸模數(shù)的確定根據(jù)材料成型工藝圖4-35控制壓力冒口的模數(shù)和鑄件關(guān)鍵模數(shù)的關(guān)系，取冒口模數(shù)Mr=13.9mm。又冒口頸模數(shù)Mn=0.67Mr，故Mn=9.3mm，取Mn=9.5mm。（4）冒口尺寸的確定查閱標注冒口系列尺寸關(guān)系，由Mr=0.189d得：d=73.5mm，取d=76mm。冒口高度h=1.5d=1.5*75=114mm，取h=115mm；冒口質(zhì)量m=1.04d3=3.33Kg。選用矩形冒口頸，由Mn=ab/(a+b),a為冒口頸寬度，b為冒口頸高度；取a=50mm，b=6mm。冒口形狀及冒口頸尺寸如下圖所

13、示： （5） 冒口補縮能力較核冒口補縮距離 與傳統(tǒng)冒口的補縮概念不同，控制壓力冒口的補縮距離，不是表明冒口把鐵液輸送到鑄件的凝固部位，而是表明有凝固部位向冒口回填鐵液能輸送多大距離。該距離與鐵液冶金質(zhì)量和之間模數(shù)密切相關(guān)，由于該鑄件模數(shù)較大，顯然冒口補縮距離足夠。冒口的位置及數(shù)目 冒口應(yīng)安放在鑄件模數(shù)大的關(guān)鍵部位，該鑄件采用內(nèi)澆道通過側(cè)冒口的引入方式。經(jīng)分析，由于冒口內(nèi)金屬液體積足以補縮鑄件的液態(tài)收縮量，故此方案只用采用一個冒口即可。3.5、澆注系統(tǒng)設(shè)計 采用封閉式澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道阻流，擋渣作用較好。（1）澆注時間 由經(jīng)驗公式確定 T=AMn式中 A-經(jīng)驗系數(shù)，取2.3； M-澆冒系統(tǒng)重量+鑄

14、件重量，預(yù)設(shè)工藝出品率65%，每箱4件，則M可取96.7Kg； n-指數(shù)，球墨鑄鐵取0.33。代入上式，計算的t=10.7s，根據(jù)生產(chǎn)確定澆注時間為11s。（2）內(nèi)澆道A阻的計算 根據(jù)奧贊公式 A阻= m/*t*(2*g*Hp)1/2 式中 m-鑄型內(nèi)鐵液重量，由于每箱4件，故m=M/4= 24.2Kg； -流量系數(shù)，取0.4； t-澆注時間，取11s； g-重力加速度，取10m/s2 Hp-平均靜壓頭，取250mm。 代入計算得：A阻=390mm2=A內(nèi)。（3）澆道比 取澆道比 A內(nèi)：A橫：A直=1:1.2:1.4 A內(nèi)=390 mm2，依澆道比計算得：A橫=468 mm2；A直=546 mm2。根據(jù)常用球墨鑄鐵件澆注系統(tǒng)尺寸，取A內(nèi)=400 mm2；A橫=480 mm2；A直=560mm2。 澆道截面如下圖所示： 3.6、工藝出品率校驗 最終，整箱中鑄件重量為：15.71Kg；澆冒系統(tǒng)總重量為：17.27Kg。故實際工藝出品率為：=（15.71*4）/（15.71*4+17.27）=78.4%，符合預(yù)期設(shè)計要求。3.7、模樣設(shè)計 取鑄件的體收縮率為1%，則其模樣圖如下：3.8、砂箱布置根據(jù)吃砂量及砂箱內(nèi)框尺寸，作出砂箱布置圖如下： 4、方案對比 方案1的鑄件大部分放在下砂箱，與方案6的中間分型相比，冒口的補縮效果更好一些，且經(jīng)