年5月29日機械課設工藝流程說明書文檔僅供參考摘要本設計題目的任務是研究銑床箱體零件成形工藝及砂型鑄造模具設計,根據零件結構特點和用途,確定采用鑄造成形工藝方法制造該零件的毛坯。首先,根據零件的結構特征、技術要求、生產條件、生產批量等選擇造型方法和砂芯結構,再由零件的尺寸和形狀來確定最佳的工藝方案.其具體內容包括選擇理想的分型面和澆注位置,根據箱體尺寸選擇工藝參數,設計模樣零件圖及砂芯立體結構圖,設計造型模板.其次,根據<材料成形工藝基礎>和<工藝裝備設計基礎>手冊計算出阻流截面積.采用封閉式澆注系統,確定澆口比,計算直澆道、橫澆道的橫截面積,繪制鑄造工藝圖.再次,根據零件圖繪制出模樣圖,根據造型機選擇模底板,由零件的尺寸確定砂箱的尺寸.最后繪制出上、下模底板圖;上、下模板裝配圖;上、砂箱裝配圖.在零件鑄造成型設計中確定共有5個砂芯,均采用熱芯盒的方法制造.關鍵詞:鑄造工藝圖;工藝參數;鑄型工裝設計AbstractThisdesigntopictaskistostudythemillingmachinepartsformingprocessandsandcastingmoulddesign,structurefeaturesanduseaccordingtotheparts,determinationbycastingpartsformingprocessmethodofthemanufacturingblank.Firstofall,accordingtothefeaturesofthestructureofparts,technicalrequirementsandproductionconditions,suchasproductionbatchchoicemodelmethodandsandcorestructure,againbythesizeandshapeofthepartstodeterminethebestofcraftproject.Theconcretecontentsincludethechoiceoftheidealpartingsurfaceandpouringposition,accordingtosizeselectionboxprocessparameters,thedesigndrawingandsandcorelikethree-dimensionalstructure,designmodelingtemplate.Second,accordingtothematerialformingtechnologyfoundation"and"thecraftequipmentdesignbasis"manualcalculatedresistanceflowcross-sectionalarea.Usingclosegatingsystem,surethangate,calculation,therunnerstraightrunnercrosssectionalarea,drawcastingprocessmap.Again,accordingtothechartdrawingpartslikechart,accordingtoZaoXingJichoicemodelthebottom,bythesizeofthepartstodeterminethesizeofthesandbox.Finallydrawtheupperandlowerdiebottomgraph;on,undertemplateassemblydrawing;Sandbox,theassembly.Inpartsinthedesignofcastingmoldingsuretherewerefivesandcores,allusehotcoreboxesmethodofmanufacturing.Keywords:castingprocessdiagram;Processparameters;Castingtoolingdesign

目錄1緒論 11.1國內外發展現狀 11.1.1發達國家鑄造技術發展現狀 11.1.2中國鑄造技術發展現狀 21.2鑄造工藝設計的目的及意義 31.3鑄造工藝設計的概念 41.4設計依據 41.5設計內容 52

鑄造工藝設計 72.1造型和制芯方法及鑄型種類選擇 72.2澆注位置和分型面的確定 92.2.1澆注位置的確定 92.2.2分型面的選擇 102.3砂箱中鑄件數量及排列 122.4工藝參數的選擇 122.4.1鑄件線收縮率 122.4.2機械加工余量 132.4.3鑄件的尺寸和重量偏差 152.4.4最小鑄出孔 162.5砂芯設計 172.5.1砂芯設計基本原則 172.5.2鑄件中的砂芯 172.5.3砂芯的固定和定位 182.5.4芯頭的尺寸和間隙 192.5.5芯撐 202.6澆注系統的設計 212.6.1澆注系統類型及特點 212.6.2澆注系統引入位置的確定 222.6.3澆注系統結構尺寸的設計 232.7鑄造工藝圖 263模樣和砂箱設計 273.1模樣圖 273.2模底板的設計 303.2.1模底板材料 303.2.2模底板平面尺寸的確定 313.2.3模底板高度 313.2.4模底板的壁厚和加強筋 323.2.5模底板和砂箱的定位 333.2.6模底板的搬運結構 343.2.7模底板在造型機上的安裝 353.3模板裝配圖 363.4造型機的選擇 383.5砂箱選擇 383.5.1砂箱本體設計 393.5.2砂箱定位裝置 413.5.3砂箱夾緊裝置 433.5.4砂箱的搬運裝置 444結論 475致謝 48參考文獻 49附錄A 50附錄B 611緒論1.1國內外發展現狀1.1.1發達國家鑄造技術發展現狀發達國家總體上鑄造技術先進、產品質量好、生產效率高、環境污染少、原輔材料已形成商品化系列化供應,如在歐洲已建立跨國服務系統。生產普遍實現機械化、自動化、智能化(計算機控制、機器人操作)。

鑄鐵熔煉使用大型、高效、除塵、微機測控、外熱送風無爐襯水冷連續作業沖天爐,普遍使用鑄造焦,沖天爐或電爐與沖天爐雙聯熔煉,采用氮氣連續脫硫或搖包脫硫使鐵液中硫含量達0.01%以下;熔煉合金鋼精煉多用AOD、VOD等設備,使鋼液中H、O、N達到幾個或幾十個10-6的水平。普遍采用液態金屬過濾技術,過濾器可適應高溫諸如鈷基、鎳基合金及不銹鋼液的過濾。過濾后的鋼鑄件射線探傷A級合格率提高13個百分點,鋁鎂合金經過濾,抗拉強度提高50%、伸長率提高100%以上。廣泛應用合金包芯線處理技術,使球鐵、蠕鐵和孕育鑄鐵工藝穩定、合金元素收得率高、處理過程無污染,實現了微機自動化控制。鋁基復合材料以其優越性能被廣泛重視并日益轉向工業規模應用,如汽車驅動桿、缸體、缸套、活塞、連桿等各種重要部件都可用鋁基復合材料制作,并已在高級賽車上應用;在汽車向輕量化發展的進程中,用鎂合金材料制作各種重要汽車部件的量已僅次于鋁合金。

在大批量中小鑄件的生產中,大多采用微機控制的高密度靜壓、射壓或氣沖造型機械化、自動化高效流水線濕型砂造型工藝。砂處理采用高效連續混砂機、人工智能型砂在線控制專家系統,制芯工藝普遍采用樹脂砂熱、溫芯盒法和冷芯盒法。熔模鑄造普遍用硅溶膠和硅酸乙酯做粘結劑的制殼工藝。

用自動化壓鑄機生產鑄鋁缸體、缸蓋;已經建成多條鐵基合金低壓鑄造生產線。用差壓鑄造生產特種鑄鋼件。所生產的各種口徑的離心球墨鑄鐵管占鑄鐵管總量95%以上,球鐵管占球鐵年產量30%-50%。重視開發使用互聯網技術,紛紛建立自己的主頁、站點。鑄造業的電子商務、遠程設計與制造、虛擬鑄造工廠等飛速發展。1.1.2中國鑄造技術發展現狀總體上,中國鑄造領域的學術研究并不落后,很多研究成果居國際先進水平,但轉化為現實生產力的少。國內鑄造生產技術水平高的僅限于少數骨干企業,行業整體技術水平落后,鑄件質量低,材料、能源消耗高,經濟效益差,勞動條件惡劣,污染嚴重。具體表現在,模樣仍以手工或簡單機械進行模具加工;鑄造原輔材料生產供應的社會化、專業化、商品化差距大,在品種質量等方面遠不能滿足新工藝新技術發展的需要;鑄造合金材料的生產水平、質量低;生產管理落后;工藝設計多憑個人經驗,計算機技術應用少;鑄造技術裝備等基礎條件差;生產過程手工操作比例高,現場工人技術素質低;僅少數大型汽車、內燃機集團鑄造廠采用先進的造型制芯工藝,大多鑄造企業仍用震壓造型機甚至手工造型,制芯以桐油、合脂和粘土等粘結劑砂為主。大多熔模鑄造廠以水玻璃制殼為主;低壓鑄造只能生產非鐵或鑄鐵中小件,不能生產鑄鋼件;用EPC技術穩定投入生產的僅限于排氣管、殼體等鑄件,生產率在30型/小時以下,鑄件尺寸精度和表面粗糙度水平低;雖然建成了較完整的鑄造行業標準體系,但多數企業被動執行標準,企業標準多低于GB(國標)和ISO(國際標準),有的企業廢品率高達30%;質量和市場意識不強,僅少數專業化鑄造企業經過了ISO9000認證。結合鑄造企業特點的質量管理研究十分薄弱。近年開發推廣了一些先進熔煉設備,提高了金屬液溫度和綜合質量,如外熱式熱風沖天爐開始應用,但為數少,使用鑄造焦的僅占1%。一些鑄造非鐵合金廠仍使用燃油、焦炭坩堝爐等落后熔煉技術。沖天爐-電爐雙聯工藝僅在少數批量生產的流水線上得以應用。少數大、中型電弧爐采用超高功率(600-700kVA/t)技術。廣泛應用國內富有稀土資源,如稀土鎂處理的球墨鑄鐵在汽車、柴油機等產品上應用;稀土中碳低合金鑄鋼、稀土耐熱鋼在機械和冶金設備中得到應用;初步形成國產系列孕育劑、球化劑和蠕化劑,推動了鑄鐵件質量提高。高強度、高彈性模量灰鑄鐵用于機床鑄件,高強度薄壁灰鑄鐵件鑄造技術的應用,使最薄壁厚達4-6mm的缸體、缸蓋鑄件本體斷面硬度差小于HB30,組織均勻致密。灰鑄鐵表面激光強化技術用于生產。人工智能技術在灰鑄鐵性能預測中應用。蠕墨鑄鐵已在汽車排氣管和大馬力柴油機缸蓋上應用,汽車排氣管使用壽命提高4~5倍。釩鈦耐磨鑄鐵在機床導軌、缸套和活塞環上應用,壽命提高1-2倍。高、中、低鉻耐磨鑄鐵在磨球、襯板、雜質泵、雙金屬復合軋輥上使用,壽命提高。應用過濾技術于缸體、缸蓋等高強度薄壁鑄件流水線生產中,減少了夾渣、氣孔缺陷,改進了鑄件內在質量。金屬基復合材料研究有進步,短纖維、外加顆粒增強、原位顆粒增強研究都有成果,但較少實現工業應用。鑄造業互聯網發展快速,部分鑄造企業某些重點行業的骨干鑄造廠采用了直讀光譜儀和熱分析儀,爐前有效控制了金屬液成分,采用超聲波等檢測方法控制鑄件質量。環保執法力度日漸加強,迫使鑄造業開始重視環保技術。沈陽鑄造研究所等開發了大排距雙層送風沖天爐和沖天爐除濕送風技術;中國初建鑄造焦生產基地,形成批量規模。鑄造塵毒治理、污水凈化、廢渣利用等取得系列成果,并開發出多種鑄造環保設備(如震動落砂機除塵罩、移動式吸塵器、煙塵凈化裝置、污水凈化循環回用系統,鑄造舊砂干濕法再生技術及設備、鑄造廢砂爐渣廢塑料制作復合材料技術和設備等)。1.2鑄造工藝設計的目的及意義 為了保證鑄件質量,對于鑄造過程中各個主要工序:如配砂、熔煉、造型和造芯、合箱澆注等,都要訂出工藝守則,它規定了各個工序中共同遵守和執行的一般的工藝操作方法。可是僅僅有了工藝守則還不夠,由于鑄件的結構、技術要求等各不相同,它們的鑄造工藝還有其本身的特殊要求,因此必須根據鑄件的具體要求來編制各自的鑄造工藝。工藝守則和鑄造工藝設計是保證鑄件質量的兩項重要的技術管理措施。在鑄造生產中,工藝—工裝設備室一套不可分割的系統,好的工藝設計靠鑄造工裝來體現。在現代經濟社會高速發展時期,新產品層出不窮,產品更新周期短,這就要求制造業的發展與之相適應,作為制造業基礎的鑄造行業,也必須隨之進行相應發展。 1.3鑄造工藝設計的概念現代科學技術的發展,要求金屬鑄件具有高的力學性能、尺寸精度和低的表面粗糙度值;要求具有某些特殊性能,如耐熱、耐蝕、耐磨等,同時還要求生產周期短,成本低。因此,鑄件在生產之前,首先應進行鑄造工藝設計,使鑄件的整個工藝過程都能實現科學操作,才能有效地控制鑄件的形成過程,達到優質高產的效果。鑄造工藝設計就是根據鑄造零件的結構特點、技術要求、生產批量和生產條件等,確定鑄造方案和工藝參數,繪制鑄造工藝圖,編制工藝卡等技術文件的過程。鑄造工藝設計的有關文件,是生產準備、管理和鑄件驗收的依據,并用于直接指導生產操作。因此,鑄造工藝設計的好壞,對鑄件品質、生產率和成本起著重要作用。1.4設計依據在進行鑄造工藝設計前,設計者應掌握生產任務和要求,熟悉工廠和車間的生產條件,這些是鑄造工藝設計的基本依據。另外,要求設計者有一定的生產經驗和設計經驗,并應對鑄造先進技術有所了解。具有經濟觀點和發展觀點,才能很好地完成設計任務。生產任務(1)鑄造零件圖樣提供的圖樣必須清晰無誤,有完整的尺寸和各種標記。設計者應仔細審查圖樣。注意零件的結構是否符合鑄造工藝性,若認為有必要修改圖樣時,須與原設計單位或訂貨單位共同研究,取得一致意見后以修改后的圖樣作為設計依據。(2)零件的技術要求金屬材質牌號、金相組織、力學性能要求、鑄件尺寸及重量公差及其它特殊性能要求,如是否經水壓、氣壓試驗,零件在機器上的工作條件等。在鑄造工藝設計時應注意滿足這些要求。(3)產品數量及生產期限

產品數量是指批量大小。生產期限是指交貨日期的長短。對于批量大的產品,應盡可能采用先進技術。對于應急的單件產品,則應考慮使工藝裝備盡可能簡單,以便縮短生產周期,并獲得較大的經濟效益。2、生產條件(1)設備能力包括起重運輸機的噸位和最大起重高度、熔爐的形式、噸位和生產率、造型和制芯機種類、機械化程度、烘干爐和熱處理爐的能力、地坑尺寸、廠房高度和大門尺寸等。(2)車間原材料的應用情況和供應情況。(3)工人技術水平和生產經驗。(4)模具等工藝裝備制造車間的加工能力和生產經驗。3、考慮經濟性對各種原材料、爐料等的價格、每噸金屬液的成本、各級工種工時費用、設備每小時費用等,都應有所了解,以便考核該項工藝的經濟性。

1.5設計內容由于每個鑄件的生產任務和要求不同,生產條件不同,因此,鑄造工藝及工裝設計的內容也不同。一般情況下,鑄造工藝設計包括以下幾種主要技術文件。1、鑄造工藝圖

鑄造工藝圖是鑄造生產所特有的一種圖紙,它規定了鑄件的形狀和尺寸及鑄件的生產方法和主要工藝過程。鑄造工藝圖是鑄造工藝設計最根本的指導性文件,是設計和編制其它技術的基本依據。2、鑄造工藝卡

說明造型、造芯、澆注、開箱、清理等工藝操作過程及要求

,用于生產管理和經濟核算。依據批量大小,填寫必要內容

3、鑄型裝配圖

表示出澆注位置,分型面、砂芯數目,固定和下芯順序,澆注系統、冒口和冷鐵布置,砂箱結構和尺寸等

,是生產準備、合箱、檢驗、工藝調整的依據。4、鑄件圖反映鑄件實際形狀、尺寸和技術要求。用標準規定符號和文字標注,反映內容:加工余量,工藝余量,不鑄出的孔槽,鑄件尺寸公差,加工基準,鑄件金屬牌號,熱處理規范,鑄件驗收技術條件等,是鑄件檢驗和驗收、機械加工夾具設計的依據。

5、模樣圖當使用模板造型法時,表示模樣的全部結構尺寸和加工要求的圖形。6、砂箱圖表示出砂箱的材料、結構、緊固和定位方式及有關尺寸的圖紙。7、模板圖表示模板上各種模樣安裝情況。

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鑄造工藝設計2.1造型和制芯方法及鑄型種類選擇砂型鑄造一般不受零件形狀、大小以及復雜程度的限制,而且原材料來源廣,見效快、成本低,當前它所生產的鑄件約占總產量的80%以上。鑄造生產可分為手工和機器兩大類。手工造型因其操作靈活、適應性強,工藝裝備簡單,無需造型設備等特點,被廣泛應用于單件小批量生產。但手工造型生產率低,勞動強度較大,質量不易穩定。機器造型和制芯生產率高,質量穩定,勞動強度低;但費用較高,生產準備時間長,適用于大批量生產。造型和造芯還能夠按制作過程中的主要特點來分類。現將其特點和應用情況列入下表2.1和表2.2[1]。表2.1造型的各種方法造型方法主要特點應用情況砂箱造型在沙箱內造型,操作方便,勞動量小大、中、小鑄件,大量成批和單件生產劈箱造型將模板和砂箱分成相應的幾塊,分別造型,然后組裝起來,使造型、烘干、搬運、合箱、檢驗等工序操作方便,但制造模樣、砂箱的工作量大常見于成批生產的大型復雜鑄件,如機床床身、大型柴油機體等疊箱造型將幾個甚至十幾個鑄型重疊起來澆注,可節約金屬,充分利用生產面積可用于成批生產的中小件(特別使小型鑄鋼件)脫箱造型造型后將砂箱取走,在無箱或加套箱的情況下澆注用于大量成批或單件生產的小件地坑造型在車間的地坑中造型,不用砂箱或只用蓋箱,操作較麻煩,勞動量大,生產周期長在何時砂箱時單件生產的中大型鑄件才采用刮車板造型用專用的刮板刮制鑄型可節省制造模樣的材料和工時,操作麻煩,生產率低多用于單件小批量的外形簡單的或回轉體的鑄件組芯造型鑄型由多塊砂芯組裝而成,可在砂箱、地坑中或用夾具組裝用于單件或成批生產的結構復雜的鑄件表2.2造芯的各種方法造芯方法主要特點應用情況芯盒造芯用芯盒內表面形成砂芯的形狀,砂芯尺寸準確,可制造小而復雜的砂芯各種形狀、尺寸和批量的砂芯均可采用刮車板造芯與刮車板造型相似用于單件小批生產、形狀簡單的或回轉體砂芯機器造型,可按其緊砂方式進行分類,其特點和應用如表2.3。表2.3機器造型分類及特點造型方法主要特點應用情況震實式靠震擊來緊實鑄型。機器結構簡單,制造成本低。但噪音大,生產率低,對廠房基礎要求高;鑄型出現上松下緊現象,常需人工補實上表面,勞動強度大可用于成批大量上產的中小件做上半鑄型,但應用較少壓實式用較低的比壓壓實鑄型。機器結構簡單,噪音小,生產率較高。但鑄型上下部位緊實度差別較大,因此鑄件高度不可太高適用于成批大量生產的矮小鑄件震壓式在震擊后加壓緊實鑄型,克服震擊后鑄型上部疏松的缺點。機器結構簡單,上產率較高,但噪音仍大用于成批大量生產的中小件,常見于脫箱造型微震壓實式在微震的同時加壓緊實鑄型。生產率較高,但機器結構復雜,仍有噪音用于成批大量生產的中小件高壓造型用較高的比壓壓實鑄型。生產率高,鑄件尺寸準確,易于實現自動化。但機器結構復雜,制造成本高用于大量生產的中小件射壓式用射砂法填砂,水平分型,再用高壓比壓壓實鑄型。生產率高,易于實現自動化。能夠是有箱或無箱造型法用于大量生產的中小件擠壓式是垂直分型的射壓式造型,不用砂箱,自動化程度高,生產率高,占地面積小主要用于成批大量生產的小件拋砂造型用拋砂的方法填砂和緊實鑄型。機器的制造成本較高用于各種批量的大型鑄件真空密封造型利用極薄而富有彈性的塑料薄膜,將砂箱內無粘結劑的干砂密封,利用真空負壓,使型砂形成鑄型和緊實,生產率高,表面光潔,特別容易落砂,成本低,但設備復雜適用于成批大量生產的中小件砂型鑄造常見的鑄型有干型、表面干燥型、濕型、自硬型和鐵模復砂型。一般情況下,中小型鑄件應盡量可能的選用濕型,因為大批大量機械化的流水線生產中不可能采用干型。大中型結構復雜、質量要求較高的鑄件,可考慮用表面干燥型或干型。中大的鑄型和砂芯可考慮用自硬性鑄型,特別是對于大件鑄型和砂芯更為合適。厚大的球鐵件,如曲軸等,當批量較大時,可考慮應用鐵模復砂型。根據特點,本設計采用砂箱造型、震壓式機器造型和芯盒造芯的方法。2.2澆注位置和分型面的確定澆注位置是指澆注時,機床鑄件所處的位置,分型面是指兩半個鑄型相互接觸的表面。2.2.1澆注位置的確定澆注位置要符合于鑄件的凝固方式,保證鑄型的充填,注意以下幾個原則:1、機床鑄件上對質量要求較高的部位,如重要的加工面或主要受力面應朝下。在工藝上若有困難,也應盡量使這些面處在側立面或斜面的位置。這是由于金屬液中的渣、氣泡等易上浮,使機床鑄件上部的缺陷比下部多,組織不如下部致密。例如機床床身,導軌面是關鍵部分,不允許有鑄造缺陷,并要求組織致密和均勻。其澆注位置應當是將導軌面朝下。

機床鑄件上的寬大平面也應盡量朝下,這不但減少大平面上的夾渣、氣孔等缺陷,還可防止砂型表面長時間受烘烤而產生夾砂等缺陷。2、對于易產生縮孔的機床鑄件,如璧厚不均勻的鑄鋼件、球墨鑄鐵件,應盡量將機床鑄件的厚大部分放在上部或側面,以保證機床鑄件由下而上順序凝固,使處于上部或側面的督口能充分地進行補縮。如鑄鋼雙排鏈搶采用這種澆注位咒容易保證質量。3、應選擇有利于液態金屬充滿鑄型的澆注位置。如薄壁機床鑄件應將薄而大的平面放在下部、側面或傾斜位置,以防止產生澆不足、冷隔等缺陷。對于流動性差的鑄造合金,特別要注意這一點。是鋁合金的曲軸箱,采用的澆注位置時,薄壁部分在上部,金屬液是最后由底下慢慢上升來的,流動性差,容易產生澆不足、冷隔等缺陷,采用的澆注位置較合理。4.確定有型芯的機床鑄件的澆注位置時,應考慮型芯的定位、穩固和檢驗方便。澆注位置如圖2.1所示。圖2.1澆注位置示意圖2.2.2分型面的選擇分型面確定原則:1、為了起模方便,分型面一般選取在鑄件的最大截面上,但注意不要使模樣在一箱內過高。2、盡可能使鑄件全部或主要部分置于同一砂箱中,以避免錯型而造成尺寸偏差,而且盡可能放在下箱。3、為了簡化操作過程,保證鑄件尺寸精度應盡量減少分型面的數目,減少活塊的數目。4、盡可能使分型面為一平面。5、分型面的選擇應盡量減少砂芯的數目。6、盡可能考慮到內澆口的引入位置,并使合箱后澆注位置一致,以避免合箱后再翻動鑄型。分型面的確定如圖2.2所示,由于(b)方案不利于拔模,(c)方案使上下砂箱過高,因此最終確定分型面的選擇為(a)方案。(a)(b)(c)圖2.2分型面的確定示意圖2.3砂箱中鑄件數量及排列當鑄件的造型方法、澆注位置和分型面確定后,應當初步確定一箱中放幾個鑄件,作為進行澆冒口設計等的依據。一箱中的鑄件數目,應該是在保證鑄件質量的前提下越多越好。確定這個數目時有兩種情況:1、在大批量生產的條件下,在同一條流水線上,砂箱的種類不宜太多,一般都是一種到兩種,這時就根據所設計鑄件尺寸的大小考慮澆注系統的位置和必要的吃砂量,大致確定選用哪種砂箱和一箱中鑄件的數目即可。但要考慮到機器造型流水線生產的特點,如一箱中砂芯的數量不宜太多以免影響各工序間的平衡。若是人工脫箱造型要考慮到砂箱選擇不可太大,以便降低人工勞動強度。2、在單件小批生產中,當車間已有的砂箱滿足不了要求,需設計新沙箱時,應根據造型方法,鑄件尺寸大小,車間起吊能力、吃砂量,大致確定砂箱尺寸。若是采用機器造型還應根據選用的造型機,所允許的最大砂箱內尺寸來確定砂箱尺寸。根據這個尺寸來考慮砂箱中的鑄件數目。應指出的是上面確定的砂箱尺寸只是一個參考值,確定地設計砂箱尺寸還應考慮到芯頭、澆冒口、模樣在模底板上的布置等因素。本設計鑄件重公斤,根據分型面的確定,最終確定為一箱一件造型。2.4工藝參數的選擇2.4.1鑄件線收縮率鑄件在凝固和冷卻過程中,體積一般要收縮。金屬在液態和凝固過程中的收縮量以體積的該變量表示,稱為體收縮。在固態下的收縮量常以長度表示,稱為線收縮。由于鑄件的固態收縮將使鑄件各部分尺寸小于模樣原來的尺寸,因此,為了使鑄件冷卻后的尺寸與鑄件圖尺寸一致,則需要在模樣或芯盒上加上其收縮的尺寸。加大的這部分尺寸為鑄件的收縮量,一般用鑄造收縮率表示,可用下式求出鑄造收縮率K:K=eq\f((L模樣-L鑄件),L鑄件)×100%(2.1)式中:L模樣——模樣尺寸;L鑄件——鑄件尺寸。表2.4為砂型鑄造時各種鑄造合金的鑄造收縮率的經驗數據。表2.4幾種合金的鑄造收縮率合金種類鑄造收縮率%自由收縮受阻收縮灰鑄鐵中小型鑄件1.00.9中大型鑄件0.90.8特大型鑄件0.80.7白口鐵1.751.5一般簡單厚實鑄件的收縮率可視為自由收縮,本設計收縮率采用0.9%。2.4.2機械加工余量機械加工余量是指在鑄件加工表面上留出的、準備用機械加工方法切去的金屬層的厚度。目的是獲得精確的尺寸和光潔的表面,以符合設計的要求。過大的加工余量不但會增加金屬材料的消耗和機械加工的工作量,而且由于鑄件表面層的金屬組織一般較為致密,故機械性能,耐壓和耐腐蝕性能都比較好,過大的加工余量就會使鑄件加工后的表面質量下降。但機械加工余量也不能太小,這是因為一方面當前普通砂型鑄造的鑄件精度還比較低,而且有時鑄件還會產生變形和表面缺陷,這就要靠加工余量來彌補,另外鑄件表面上常粘有或多或少的砂粒,特別是鑄鋼件因澆注溫度高,更為常見。而鑄鐵件的表面則常因冷卻速度較快而形成白口組織。因此,過小的加工余量將影響機加工時刀具的壽命。GB/T6414—1999<鑄件尺寸公差與機械加工余量>中規定,要求的機械加工余量適用于整個毛坯鑄件,且該值應該根據最終機械加工后成品鑄件的最大輪廓尺寸和相應的尺寸范圍選取,如圖2.3所示。圖2.3最終機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸灰鑄鐵的機械加工余量可按表2.5選取。表2.5二級精度鑄鐵件的機械加工余量(JZ67-62)(mm)鑄件最大尺寸澆注位置公稱尺寸>800～1250>1250～>～3150>800～1250頂面8.5——地面、側面6.5——>1250～頂面9.010.0—地面、側面6.57.5—>～3150頂面10.011.012.0地面、側面7.08.09.0根據鑄件最大尺寸1430mm和澆注位置的確定,機械加工余量為10.0mm。鑄件個別部位的加工余量如圖2.4所示。此時鑄件受阻收縮,受阻收縮率取0.8%,由公式(2.1)計算出模樣與鑄件的尺寸差為1mm,為了保證工件的精度因此機械加工余量選取9mm。圖2.4個別部位的加工余量2.4.3鑄件的尺寸和重量偏差在實際生產中,鑄件的實際尺寸和重量與設計圖紙所規定的尺寸和重量相比,總會有一些偏差,這種偏差愈小,鑄件的精度也愈高。但鑄造過程中影響鑄件精度的因素很多,如果其中某個或多個因素處理不當,就會降低鑄件的精度。因此不應該不顧鑄件的要求和具體生產條件,盲目提高對鑄件的精度要求,否則會導致鑄件成本的提高和使工藝復雜化,造成不必要的浪費。根據第一機械工業部的指導性技術文件(JZ67-62),灰鑄鐵鑄件的尺寸偏差和重量偏差見表2.6,表2.7[1]。表2.6二級精度灰鑄鐵件的尺寸偏差(JZ67-62)(mm)鑄件最大尺寸公稱尺寸800～12501250～～3150500～1250±2.5±3.0—1250～3150±3.0±4.0±5.03150～6300±4.0±5.0±6.0取偏差為±4.0mm。表2.7灰鑄鐵件重量偏差鑄件公稱重量(公斤)精度等級ⅠⅡⅢ偏差%≤8057880～500467＞500356取偏差為5%。2.4.4最小鑄出孔鑄件上常有各種孔,如螺栓孔、減重孔、觀察孔、油孔、氣道、工藝孔等等。為鑄造出這些孔,一般都得使用型芯。型芯由于受到高溫金屬液的包圍,工作條件比鑄型惡劣,它很易過熱而在孔的表面產生熱枯砂,在孔的周圍產生縮孔和縮松缺陷。如果型芯透氣性不良,還易產生氣孔。另外,由于型芯受到金屬液的浮力作用很易變形,甚至斷裂。如果鑄造盲孔(不通孔>,由于型芯只能從一頭支承固定,比鑄造通孔更困難.由此可見,尺寸太小的孔或又細又長的孔,若不采取特殊的工藝措施是難以鑄造的。因此,在鑄造工藝上有最小鑄孔的限制,小于最小鑄孔尺寸的孔,一般就不直接鑄出,而用切削加工方法來獲得,.這樣較經濟合理。灰鑄鐵的最小鑄出孔經驗取值如表2.8所示:表2.8鑄件最小鑄出孔(mm)鑄件壁厚<5050～100101～200>200應鑄出的最小孔徑灰鑄鐵303540另行規定球墨鑄鐵354045另行規定鑄件上有24個不鑄出孔,由于孔的直徑過小(直徑17.5、直徑16和直徑8(mm)等),是鑄出后加工獲得。2.5砂芯設計2.5.1砂芯設計基本原則1.、盡量減少砂芯數量為了減少制造工時,降低鑄件成本和提高其尺寸精度,對于不太大復雜的鑄件,應該盡量減少砂芯的數量。2、復雜砂芯能夠分塊制造。3、選擇合適的砂芯形狀砂芯形狀的選擇,便于填砂、安放芯骨和采取排氣措施。4、砂芯烘干支撐面最好是平面。5、砂芯的分盒面應盡量與砂型的分型面一致。6、便于下芯、合箱。7、沿高度方向的分層砂芯。8、被分開的砂芯每段要有好的定位條件要盡量避免靠芯撐支撐。2.5.2鑄件中的砂芯鑄件上一共有5個芯子,2#芯子是懸臂芯,需要使用芯撐。1#砂芯為圓柱形,由于比較大,因此分成大小相等的8塊,生產之后粘在一起,組合成1#砂芯。如圖2.5所示砂芯。1#柱砂芯eq\f(1,8)角2#懸臂芯3#復雜芯4#芯5#芯圖2.5所示為各個砂芯立體圖2.5.3砂芯的固定和定位1.砂芯的固定砂芯在砂型中的位置一般是靠心頭來固定的,也能夠用芯撐或鐵絲來固定。對于某些要求較高的鑄件,盡可能不用芯撐;對于懸臂砂芯可用加大芯頭的尺寸或者采用芯撐。以便于對砂芯的穩定。2.砂芯的定位砂芯定位要準確,不允許沿芯頭方向移動或繞芯頭轉動。對于形狀不對稱的的砂芯或用一砂型中數種砂芯,其芯頭形狀和尺寸相同時,為了定位準確和不至于弄錯方向,均采用定位芯頭。如圖2.3所示為1#圓柱砂芯圖。圖2.31#圓柱砂芯及芯頭如圖2.4所示為3#復雜砂芯形狀及芯頭。圖2.43#復雜砂芯及芯頭2.5.4芯頭的尺寸和間隙芯頭的尺寸與采用的鑄造工藝有關,一般決定于鑄件相應部位孔、槽的尺寸。為了下芯和合型的方便,芯頭應有一定的斜度,芯頭與芯座之間應有一定的間隙。在實際生產中,芯頭的尺寸、斜度和間隙可根據生產經驗來確定。一般來說,上芯頭的高度比下芯頭低,上芯頭的斜度比下芯頭大。如圖2.5所示1#芯子與下砂箱之間的裝配截面圖,圖中所指空隙為芯頭間隙。圖2.51#芯子與下砂箱裝配截面圖2.5.5芯撐砂芯在鑄型中主要靠芯頭固定,可是有時砂芯無法設置芯頭或者只靠芯頭來固定難以穩定。因此,實際生產中要采用芯撐加以固定砂芯,以起到輔助支撐的作用。使用芯撐需要注意以下幾點:1、芯撐材料的熔點應該比鑄件材質的熔點高,至少相同。2、金屬液體未凝固之前,芯撐應有足夠的強度,不得過早熔化而喪失支撐作用;在鑄件凝固過程中,芯撐須與鑄件很好的焊合。3、芯撐表面最好無鍍錫。4、應盡量將芯撐放置在鑄件的非加工面上或不重要的表面上。5、為了防止芯撐陷入砂型、砂芯而造成鑄件壁厚不均,必要時可在芯撐端面墊以面積較大的鐵片、干砂芯或耐火磚。砂箱裝配如圖2.6所示,由于2#芯子過長,大部分懸在砂箱里。為了保證芯子的穩定,充型時不被澆倒采用芯撐。圖2.6芯撐的使用2.6澆注系統的設計澆注系統是為將液態金屬引入鑄型型腔而在鑄型內開設的通道。成功的澆注系統工藝取決于金屬本身的性質、鑄型的性質和澆注系統的結構。合理的澆注系統設計,應該根據鑄件的結構特點、技術要求、合金種類,選擇澆注系統結構類型、確定引入位置、計算截面尺寸等。澆注系統設計得正確與否對鑄件品質影響很大,鑄件廢品中約有30%是因為澆注系統設計不當引起的。2.6.1澆注系統類型及特點對澆注系統的基本要求是:1、所確定的內澆道的位置、方向和個數應該符合鑄件的凝固順序或補縮方法。2、在規定的時間內充滿型腔。3、提供必要的充型壓力頭,保證鑄件輪廓、棱角清晰。4、使金屬流動平穩,避免嚴重紊亂。防止卷入、吸氣和金屬過度氧化。5、具有良好的阻渣能力。6、金屬液進入型腔時線速度不可過高,避免飛濺、沖刷砂芯等。7、保證型腔內金屬液面具有足夠的上升高度,以免產生缺陷等。8、不破壞芯撐的作用。9、澆注系統的金屬消耗小,而且容易清理。10、減小砂型體積,造型簡單,模樣容易制造容易。圖2.7為本鑄件采用的封閉式澆注系統的示意圖。圖2.7封閉式澆注系統示意圖圖2.7為封閉式澆注系統,其截面積比例關系A杯>A直>A橫>A內,其中特點及應用是:阻流截面在內澆道上。澆注開始后,金屬液容易充滿澆注系統,擋渣能力較強,可是速度快,沖刷力大,容易產生噴濺。一般適用于鑄鐵的濕型小件及干性中大件等。2.6.2澆注系統引入位置的確定澆注系統的引入位置影響到澆注系統結構類型的確定,同時對液態金屬充型方式、鑄型溫度分布、鑄件質量影響很大,因此,在澆注系統設計中,對于內澆道的引入位置,要給予充分考慮。1、有利于鑄件的補縮凝固。2、有利于改進鑄件鑄態組織。3、有利于提高鑄件外觀質量。4、有利于金屬液平穩地充滿鑄型。5、有利于減少鑄件收縮力和防止裂紋的產生。6、有利于鑄件的清理。7、內澆道應該盡量設置在分型面上,便于造型操作。8、在滿足澆注的前提下,應盡量減少澆注系統的金屬消耗。圖2.8所示為該鑄件選擇的澆注位置。圖2.8引入澆注位置2.6.3澆注系統結構尺寸的設計當確定了澆注系統的類型、形式及布置之后,需要計算澆注系統各個單位的尺寸,一般先確定澆注系統的最小截面積尺寸,對于封閉式澆注系統最小的截面積是內澆道然后在按照經驗比例在確定其它單元的截面積。應用中的澆注系統尺寸隨著鑄件材質、結構及具體生產條件的不同而變化。生產中常見的各種確定澆注系統尺寸的計算公式和圖表大都是流體力學原理為基礎,與實際鑄造條件下的充型過程存在一定差異。以內澆道為阻流,根據奧贊公式計算鑄件內澆道截面積S內:S內=eq\f(m,μ?ρ?τeq\r(2gHp))(2.2)式中:m——一個鑄件質量;kg;μ——內澆道的流量系數;ρ——金屬液密度;ρ=6.9×10-6kg/mm3;τ——充型一個型腔的時間;s;g——重力加速度;9.81×103m/s2;Hp——每個鑄件的平均計算壓力頭;mm。表2.9不同澆注形式平均靜壓力高度計算公式(mm)澆注形式圖例公式頂部注入P=0Hp=H0μ值經修訂后為0.6,澆注時間為40秒,Hp為上砂箱高位250毫米,因此由公式(2.2)有:S阻=eq\f(,6.9×10-6×40×0.6×eq\r(2×981×250))=54cm2根據經驗澆口比為1:1.5:2,因此橫澆道的截面積為82.5cm2,直澆道截面積為110cm2。本次設計的直澆道等于上砂箱高度,直澆道的剩余壓力角應該大于7°。由公式(2.3)所示:HM≥Ltanа(2.3)式中:HM——最小剩余壓力角;L——直澆道中心到鑄件最高且最遠的水平投影距離;а——壓力角。HM≥1570tan7=193上砂箱為250遠遠大于193,因此剩余壓力都滿足壓力角的要求。圖2.9所示為各個澆道的截面尺寸(mm)。1——直澆道截面積2——內澆道截面積3——橫澆道截面積圖2.9各個澆道的截面積尺寸2.7鑄造工藝圖在零件上,用規定的紅、藍色符號表示出:澆注位置和分型面,加工余量,鑄造收縮率。砂芯數量和形狀,芯頭大小等。鑄造收縮率為0.9%,芯頭高為50毫米,芯頭拔模角為10°。鑄件的工藝圖,如圖2.10所示。圖2.10鑄件工藝圖3模樣和砂箱設計3.1模樣圖模樣分為木模樣、鋁合金模樣、銅合金模樣、鑄鐵模樣、塑料模樣、泡沫模樣、組合模樣等。模樣的工作尺寸非常重要,會直接影響鑄件的尺寸精度,本次設計的模樣為灰鑄鐵模樣,適用于成批大量生產。下模樣如圖3.1所示。圖3.1下模樣下模樣上的定位銷如圖3.2所示。圖3.2定位銷的尺寸和形狀模樣上的螺紋孔如圖3.3所示。 圖3.3螺紋孔尺寸由于鑄件全部在下砂箱,因此上模樣只有直澆道和部分橫澆道。其結構、形狀、尺寸和位置如圖3.4所示。圖3.4上模樣形狀及尺寸上模樣直澆道定位銷,如圖3.5所示。圖3.5直澆道定位銷在下模板上還有一部分橫澆道,內澆道和直澆道窩。如圖3.6所示。圖3.6澆注系統的下模樣3.2模底板的設計模板也稱型板,是由模底板和模樣、澆冒口系統及定位銷等裝配而成,模板的作用主要是在鑄型中形成鑄件外輪廓及芯頭等部分的型腔和分型面。采用模板造型不但能夠簡化工序,而且鑄件尺寸準確。因此,不但在成批大量生產中使用,就是在小批件生產的手工造型中,為了提高鑄件質量,也使用模板造型。設計模板主要依據是:以確定的鑄件工藝圖;選用的造型機;一箱中鑄件的數目以及模板本身加工制造的可能性。在模板設計中,模底板是決定模板性質的主要方面之一。3.2.1模底板材料模底板材料是根據模底板尺寸大小,使用的場合,鑄件的生產批量以及本廠車間的加工能力等來決定。對模底板材料的要求是:有足夠的強度,有良好的耐磨性,抗震耐壓,鑄造和加工性能好。常見的材料有:鑄鋁合金,鑄鐵,球鐵,鑄鋼等。成批大量生產中的小件鑄鋁。大件一般見鑄鐵模底板。本次設計的材料為鑄鐵。3.2.2模底板平面尺寸的確定一般模底板平面尺寸A0和B0分別等于砂箱內廓尺寸A和B各加上分型面上砂箱兩邊緣的寬度b。根據吃砂量和鑄件尺寸的確定出模底板的平面尺寸為:A0=A+2b=1800+2×185=2170(mm)B0=B+2b=1800+2×185=2170(mm)即2170×2170毫米,如圖3.7所示。圖3.7模底板和砂箱尺寸的關系3.2.3模底板高度普通平面式模底板高度H,鑄鐵的一般控制在80～150毫米。鑄鋁的控制在30～90毫米之間。本次設計所選的材料為鑄鐵其高度為150毫米。其模底板高度如圖3.8所示。圖3.8模底板高度3.2.4模底板的壁厚和加強筋1、壁厚δ和筋條厚度t、t1根據模板平均輪廓尺寸和模底板所選用的材料,參考表3.1確定。表3.1模底板壁厚和加強筋厚度(mm)模板平均輪廓尺寸eq\f((A0+B0),2)鑄鋁鑄鐵鑄鋼δtt1δtt1δtt11501～———222420182016～2500———2528222224202501～3000———283024252723＞3000———303226283026在保證模底板有足夠強度和剛度的條件下,應盡量減少壁厚。加強筋的高度H,根據模底板高度、材料和使用要求決定,一般情況下取H≤50毫米,大型模底板要求大剛度,可適當增加高度。本設計模底板的平面尺寸為2170×2170mm,因此取δ=25,t=28,t1=22,H=50。2、加強筋的布置要盡可能的做到:(1)保持筋條有規則的排列。(2)在有足夠剛度的條件下,盡量減少筋條的數量。(3)應方便模樣的安裝,避免在模樣裝配時,螺釘碰著加強筋。3.加強筋的間距 加強筋之間的距離,參考表3.決定。模板平均輪廓尺寸eq\f((A0+B0),2)1001～15001501～～25002501～3000K鑄鐵350400450450鑄鋼400450500500表3.2加強筋間距(mm)加強筋間距為450毫米。3.2.5模底板和砂箱的定位模底板與砂箱之間常見定位銷與銷套定位。為了防止砂箱在造型或合箱時被卡死,因而一端用圓形定位銷和圓形定位套相配作為定位端,另一端則用扁定位銷與扁定位套相配,起到寬度方向定位和長度方向導向的作用,因此常把扁銷稱為導向銷,扁套稱為導向套,導向銷有時也用圓形的。普通機械造型機的上下模底板均安裝定位銷,合箱時再借助于合箱銷進行合箱。但自動化造型線則是下砂箱安裝定位套,而上砂箱安裝定位銷,因此造型時,下模板安裝定位銷而上模扳安裝定位套,有些造型線,每循環一周,砂箱要調一次頭,因此上砂箱的兩個定位銷必須用同一種扁銷。當圓弧面與圓套相配合時起定位作用。當扁面與扁套相配時起定向作用。1、定位和導向銷的形式和尺寸定位銷的工作部分,分為定位和導向兩部分。導向部分的斜度應小于或等于模樣的起模斜度。定位銷和定位套(含扁銷扁套)之間的配合性質為動配合,其問隙太小影響著鑄件精度。可是一般機械造型借助合箱銷合型,并可輔以手工調整。如圖3.9為模底板用定位銷。圖3.9模底板定位銷2、模底板上的銷耳模底板上的定位銷裝在銷耳上,銷耳設在沿中心線長度方向的兩端。銷耳的結構和尺寸如圖3.10所示。圖3.10銷耳結構尺寸3.2.6模底板的搬運結構中大型模底板常設置吊軸以便模板的安裝和搬運。有時吊軸也作為鑄型起模時翻轉砂箱之用,這時可考慮同時設置手把,作為人工協助翻箱時的把手。1、吊軸吊軸采用和模底板一起鑄造出來。吊軸材料選45鋼。吊軸的位置可設在長度方向中心線上,與銷耳連接在一起,位于吊耳的外面。也可設在銷耳的兩側,對稱分布。吊軸數量取四個,吊軸的結構尺寸如圖3.11所示。圖3.11吊軸的結構尺寸2、手把一塊模底板上可設兩個至四個手把。鑄接式手把結構尺寸如圖3.12所示。

圖3.12手把結構尺寸3.2.7模底板在造型機上的安裝模底板常見螺栓固定在造型機工作臺上,這時模底板上應設置緊固耳。緊固耳的位置要和造型機工作臺臺面上的T型槽相對應,不可任意設置。有的新購入的造型機工作臺上沒有這種槽和孔,則可根據需要位置鉆孔,用雙頭螺栓或六角螺栓固定。模底板上緊固耳結構尺寸如圖3.13所示。圖3.13緊固耳結構尺寸一般模底板上緊固耳數量可取四個。大型模底板能夠增加,本設計采用四個緊固耳,沿長度和寬度四周布置。3.3模板裝配圖圖3.14所示上模板裝配圖。圖3.14上模板裝配圖圖3.15所示為下模板裝配圖。圖3.15下模板裝配圖3.4造型機的選擇設計任何一種鑄件的工裝,必須滿足機器設備的要求。如果所設計的工裝只是滿足鑄造工藝的要求,而沒有考慮設備的要求,將無法在機器設備上使用這些工裝。因此,在著手設計之前,應該充分掌握所用的造型、造芯設備的工藝特性,才能更好的考慮工裝的安裝及使用。近年來,隨著社會的進步,鑄造行業也在不斷地向著高水平的發展。機器的更新是與日俱增。國內外的設備在不斷的提高,不斷地更加機械化、自動化。可是從當前來看,普通的震實、壓實為主的機械化造型和造芯設備,依然起著重要的作用。如表3.3所示是Z2520震壓式造型機。表3.3Z2520造型機工裝設計要點(mm)工藝特性砂箱最大內形尺寸最大起模行程t震實力Q(噸)回轉后工作臺面至滾道面最大距離滾道面到地面高度震擊臺面到地面高度長寬高設計規51600608500～5013.5砂箱選擇砂箱設計和選用的基本原則:1、滿足鑄造工藝要求。如砂箱和模樣間應有足夠的吃砂量、箱帶不妨礙澆冒口的安放不嚴重阻礙鑄件收縮等。2、有足夠的強度和剛度,使用中保證不斷裂或發生過大變形。3、應與砂型有足夠的附著力,以防止砂型在翻轉、合箱和運輸過程中塌箱沉箱以及在澆注過程中抬型,又要便于落砂和鑄件脫出。4、鑄造模具砂箱的定位精度應滿足鑄件的精度要求。5、經久耐用,便于制造。6、砂箱的規格和附件盡可能標準化、系列化、通用化,以減少砂箱數目,降低制件成本、便于制造、維修和管理。3.5.1砂箱本體設計1、砂箱尺寸的確定砂箱的尺寸一般用砂箱內框的長度A,寬度B和高度H來表示,即用Ａ×Ｂ×Ｈ毫米表示。砂箱內框尺寸的確定,首先是根據鑄件工藝圖或模樣、澆冒口、冷鐵的尺寸和布置,并在四周留有適當的吃砂量。吃砂量的選擇見表3.4。表3.4為模型的最小吃砂量(mm)鑄件重量(公斤)最小吃砂量afg501～10008070801001～908090～3000100100100設計砂箱時,常采用”平均輪廓尺寸”數值作為選擇砂箱各構成部分查表的基準數據。平均輪廓尺寸的計算如下:矩形砂箱的平均輪廓尺寸=eq\f(A+B,2)(3.1)式中:A——砂箱內框長度(毫米)B——砂箱內框寬度(毫米)本設計鑄件重公斤,根據模樣和表3.4,選擇砂箱的內框尺寸長為1800毫米、寬1800毫米,上、下砂箱高分別為250毫米和450毫米。2、砂箱的材料砂箱可用木料、鋁合金、鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼、鋼板制成。本設計砂箱材料采用灰鑄鐵。3、箱壁結構(1)箱壁的斷面形狀和尺寸箱壁的斷面形狀和尺寸是影響砂箱強度和剛度的決定性因素,要依據砂箱的工作條件、內框尺寸、高度和砂箱用的材料來確定。鑄鐵車間采用的鑄鐵砂箱壁斷面形狀和尺寸如圖3.16所示:圖3.16砂箱壁斷面結構與尺寸(2)箱壁外部加強筋的斷面和布置。為了提高箱壁的結構強度,節省材料,在砂箱外側做出縱向或橫向加強筋,其斷面尺寸和分布式根據砂箱的平均輪廓尺寸來確定。砂箱平均輪廓尺寸小于750毫米的中小型砂箱可不設加強筋;對于高度大于300毫米的大砂箱,拐角處設一道橫向筋,其它地方要設豎筋;高度300至500的大砂箱要設一道橫向筋;高度大于500毫米的大砂箱可設兩條以上的橫向筋,并在拐角處可多設一道橫筋。本設計上砂箱不設橫筋,下砂箱設一道橫筋,砂箱豎筋平均分布間距為600毫米。(3)砂箱箱壁過度圓角(砂箱角)。砂箱轉角處是砂箱產生應力集中的地方,如設計不當,易在該處產生裂紋。本設計為濕型造型,采用圓角同心,R=80毫米。(4)箱壁上的排氣孔。排氣孔是為了再烘干和澆注時逸出鑄型內產生的氣體,形狀多做成圓形或長圓孔,其尺寸和布置如圖3.17所示:圖3.17下砂箱出氣孔尺寸和布置上砂箱采用兩排出氣孔,出氣孔相距50毫米;下砂箱采用4排出氣孔,相距60毫米,出氣孔半徑均為8毫米。3.5.2砂箱定位裝置為了保證鑄件的尺寸精度、砂箱上應設有定位裝置,生產中常見的定位方式有劃泥號定位、定位銷定位、箱垛定位、插入箱錐定位、止口定位等。本設計采用定位銷定位。在機器造型或型板造型中,為了保證鑄件的尺寸精度和提高生產效率,合箱時砂箱的定位是借助于定位箱耳銷空和定位銷實現的。這種定位方式除要求有較高的準確性外,使用中要有較好的互換性、耐用性以及砂箱變形對定位的影響要小。為此,生產中應做出專用砂箱鉆具配鉆;定位銷、銷套保證有一定的精度,要求有一定的強度;砂箱兩側定位銷孔,一個是圓銷孔,一個是方銷孔。1、箱耳箱耳是砂箱上設置定位裝置的地方,中小型砂箱箱耳都設置在砂箱長度方向的中心線上,大型砂箱,定位箱耳一般都設在砂箱兩側的對角線上。箱耳的結構形式和尺寸如圖3.18所示:圖3.18砂箱箱耳結構與尺寸2、合箱銷按其形狀可分為,圓銷、方銷、三角銷等,應用最廣的是圓銷。方銷作導向用,與導向銷套呈線接觸,不易磨損,耐用好,但制作困難。三角銷多應用于滑脫式砂箱的定位。另外,按其使用情況分為插銷和座銷,插銷使用于小批量生產、合箱后鑄型高度小于500毫米的小砂箱。座銷適用于高大砂箱,大量大批生產情況下使用,在下砂箱上設有支持孔,使定位銷能穩固地放置在下砂箱,合箱時不致產生幌動。座銷如圖3.19所示:圖3.19砂箱定位銷3、銷套在成批大量生產中,砂箱銷孔極易磨損,為了便于拆換和延長砂箱的使用壽命,常在箱耳內鑲套,對于單件小批量生產用的簡易砂箱,由于砂箱使用次數少,銷孔磨損輕,為簡化加工,也能夠不鑲定位銷套。銷套與箱耳孔的配合,選取基孔制二級精度靜配合,銷套和合箱銷的配合是四級精度動配合。銷套的結構和尺寸如圖3.20所示:圖3.20砂箱定位銷套結構與尺寸3.5.3砂箱夾緊裝置根據生產類型的和砂箱平均內框尺寸的不同,砂箱的緊固大致可分為如下幾種情況:1、單件小批生產,手工造型中大型砂箱,一般見螺栓卡具或螺栓緊固。2、小批生產,砂箱尺寸在1000～毫米的大型砂箱可采用圓銷楔鐵或螺栓緊固。3、成批大量生產機器造型砂箱尺寸小于1500毫米的中小型砂箱,一般見砂箱卡子緊固。4、平做立澆的砂箱,通用M16至M30的螺栓來緊固5、尺寸大于2500毫米的超重型砂箱,一般見壓鐵或專門設計的卡具緊固。本設計采用螺栓緊固砂箱,六角螺栓規格為M30×140,六角螺帽規格為AM30,砂箱夾緊用箱耳的型式和尺寸如圖3.21所示:圖3.21砂箱緊固耳結構與尺寸3.5.4砂箱的搬運裝置常見砂箱搬運裝置有:小型砂箱的箱把,大型砂箱鑄接式吊軸、吊環,中大型砂箱整鑄式吊軸。一般把砂箱和吊軸一起鑄出,整鑄式吊軸的尺寸結構如圖3.22所示。圖3.22砂箱吊軸結構與尺寸上砂箱如圖3.23所示。圖3.23上砂箱如圖3.24所示為下砂箱。 圖3.24下砂箱如圖3.25所示砂箱裝配圖。圖3.25砂箱裝配圖4結論經過了進一個學期的精心準備,畢業設計已經接近尾聲了,由于我所學的知識有限,因此有很多不足和沒有考慮到的地方還請老師予以指正。本設計的設計題目是銑床箱體砂型鑄造工藝及工裝設計,運用<材料成形工藝基礎>[4]中的鑄造成形理論,結合大量其它鑄造類資料、手冊,首先對工藝方案進行了確定,其中包括對零件鑄造工藝性的分析,造型造芯方法的選擇以及澆注位置和分型面的確定。其次分析計算了零件的各種工藝參數并設計了砂芯、澆注系統等。在工藝裝配設計中對砂箱、模板和模底板進行了設計。終于在水麗老師的精心指導下,完成設計任務。經過這次畢業設計的磨練發現機械設計知識博大精深,自己在設計方面需要加強的知識和經驗還有很多,我們可敬可親的老師們將我們領入了這個行業的大門里,自己需要走的求學之路還很長很長,我會在以后的工作和學習中踏實工作,虛心學習,積累更多知識和經驗,更全更深層次的提高和完善自己的知識和實踐操作技能。5致謝非常感謝陪伴我走過大學四年的各位老師,感謝您們在學習、生活、及工作上給予的親切關懷和諄諄教誨,您們嚴謹的治學作風、高尚的道德風尚和兢兢業業的工作態度一直鼓勵、鞭策著我的成長,令我終生難忘。特別感謝本人的指導老師水麗老師,在此次論文撰寫過程中,對我的細心指導和關心,向您們致意誠摯的謝意。紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行,作此設計是我認識到要認真的做好一件事不是那么的容易,也為我在以后的工作奠定了基礎和經驗。感謝各位同學給我的支持、鼓勵、幫助,謝謝你們的鼎立支持和配合,使我得以順利完成論文的設計。最后,祝愿老師們身體健康,工作愉快;同學們事業有成,前途無限;同時祝愿母校蒸蒸日上,再創輝煌!參考文獻[1]何紀運,李懷善,侯福生.<砂型鑄造工藝及工裝設計>.北京出版社,1980.8[2]林勃.<砂型鑄造工藝學>.機械工業出版社,1992[3]李弘英,趙成志.,<鑄造工藝設計>.機械工業出版社,[4]沈其文.<材料成型工藝基礎>.華中科技大學出版社,.7[5]魏華勝.<鑄造工程基礎>.化學工業出版社[6]黃乃瑜,萬仁芳,潘憲曾.<中國模具設計大典>.江西科技技術出版社,[7]于忠憲,劉忠慧.<箱體的鑄造工藝>.中國鑄造裝備與技術,[8]徐允長.<鑄造工技術(高級)>.化學工業出版社.[9]張代東.<機械工程材料應用基礎>.機械工業出版社,.1[10]萬仁芳.<砂型鑄造設備>.機械工業出版社,.10[11]宋鵬.<砂型鑄造工藝技術手冊>.機械工業出版社,.7[12]陳琦.<實用鑄造手冊>.中國電力出版社.,8[13]中國機械工程學會鑄造分工會.<鑄造手冊>.2版.機械工業出版社,[14]盧秉恒.<機械制造技術基礎>.機械工業出版社,.12[15]聞邦椿.<機械設計手冊>.機械工業出版社,.1[16]艾興,肖詩綱.<切削用量簡明手冊>.機械工業出版社,1994.7[17]張玉,劉平.<幾何量公差與測量技術>.東北大學出版社,.8[18]劉小年.<機械設計制圖簡明手冊>.機械工業出版社,.6附錄AADVANCEDMACHININGPROCESSESAsthehardwareofanadvancedtechnologybecomesmorecomplex,newandvisionaryapproachestotheprocessingofmaterialsintousefulproductscomeintocommonuse.Thishasbeenthetrendinmachiningprocessesinrecentyears…Advancedmethodsofmachinecontrolaswellascompletelydifferentmethodsofshapingmaterialshavepermittedthemechanicaldesignertoproceedindirectionsthatwouldhavebeentotallyimpossibleonlyafewyearsago.Paralleldevelopmentinothertechnologiessuchaselectronicsandcomputershavemadeavailabletothemachinetooldesignermethodsandprocessesthatcanpermitamachinetooltofarexceedthecapabilitiesofthemostexperiencedmachinist.InthissectionwewilllookatCNCmachiningusingchip-makingcuttingtools.CNCcontrollersareusedtodriveandcontrolagreatvarietyofmachinesandmechanisms,Someexampleswouldberoutersinwoodworking;lasers,plasma-arc,flamecutting,andwateriestforcuttingofsteelplate;andcontrollingofrobotsinmanufacturingandassembly.Thissectionisonlyanoverviewandcannottaketheplaceofaprogrammingmanualforaspecificmachinetool.Becauseofthetremendousgrowthinnumbersandcapabilityofcomputers,changesinmachinecontrolsarerapidlyandconstantlytakingplace.Theexcitingpartofthisevolutioninmachinecontrolsisthatprogrammingbecomeeasierwitheachnewadvancedinthistechnology.AdvantagesofNumericalControlAmanuallyoperatedmachinetoolmayhavethesamephysicalcharacteristicsasaCNCmachine,suchassizeandhorsepower.Theprinciplesofmetalremovalarethesame.Thebiggaincomesfromthecomputercontrollingthemachiningaxesmovements.CNC-controlledmachinetoolscanbeassimpleasa2-axisdrillingmachiningcenter.Withadualspindlemachiningcenter,thelowRPM,highhorsepowerspindlegiveshighmetalremovalrates.ThehighRPMspindleallowstheefficientuseofhighcuttingspeedtoolssuchasdiamondsandsmalldiametercutters.Thecuttingtoolsthatremovematerialsarestandardtoolssuchasmillingcutters,drills,boringtools,orlathetoolsdependingonthetypeofmachineused.Cuttingspeedsandfeedsneedtobecorrectasinanyothermachiningoperation.ThegreatestadvantageinCNCmachiningcomesfromtheunerringandrapidpositioningmovementspossible.ACNCmachinedoesdotstopattheendofacuttoplanitsnextmove;itdoesnotgetfatigued;itiscapableofuninterruptedmachiningerrorfree,hourafterhour.Amachinetoolisproductiveonlywhileitismakingchips.Sincethechip-makingprocessiscontrolledbytheproperfeedsandspeeds,timesavingscanbeachievedbyfasterrapidfeedrates.Rapidfeedshaveincreasedfrom60to200to400andarenowoftenapproaching1000inchesperminute(IPM).Thesehighfeedratescanposeasafetyhazardtoanyonewithintheworkingenvelopeofthemachinetool.ComplexcontouredshapeswereextremelydifficulttoproductpriortoCNCmachining.CNChasmadethemachiningoftheseshapeseconomicallyfeasible.Designchangesonapartarerelativelyeasytomakebychangingtheprogramthatdirectsthemachinetool.ACNCmachineproducespartswithhighdimensionalaccuracyandclosetoleranceswithouttakingextratimeorspecialprecautions,CNCmachinesgenerallyneedlesscomplexwork-holdingfixtures,whichsavetimebygettingthepartsmachinedsooner.Onceaprogramisreadyandproductionparts,eachpartwilltakeexactlythesameamountoftimeasthepreviousone.Thisrepeatabilityallowsforaveryprecisecontrolofproductioncosts.AnotheradvantageofCNCmachiningistheeliminationoflargeinventories;partscanbemachinedasneeds.Inconventionalproductionoftenagreatnumberofpartsmustbemadeatthesametimetobecosteffective.WithCNCevenonepiececanbemachinedeconomically.Inmanyinstances,aCNCmachinecanperforminonesetupthesameoperationsthatwouldrequireseveralconventionalmachines.WithmodernCNCmachinetoolsatrainedmachinistcanprogramandproductevenasingleparteconomically.CNCmachinetoolsareusedinsmallandlargemachiningfacilitiesandrangeinsizefromtabletopmodelstohugemachiningcenters.InafacilitywithmanyCNCtools,programmingisusuallydonebyCNCprogrammersawayfromtheCNCtools.Themachinecontrolunit(MCU)onthemachineisthenusedmostlyforsmallprogramchangesorcorrections.ManufacturingwithCNCtoolsusuallyrequiresthreecategoriesofpersons.Thefirstistheprogrammer,whoisresponsiblefordevelopingmachine-readycode.Thenextpersoninvolvedisthesetupperson,wholoadstherawstorkintotheMCU,checksthatthecorrecttoolsareloaded,andmakesthefirstpart.Thethirdpersonisthemachineandunloadsthefinishedparts.Inasmallc