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阀盖铸造工艺设计,铸造,工艺,设计
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铸造工艺课程设计说明书设计题目阀盖铸造工艺设计学 院年 级专 业学生姓名学 号指导教师铸造工艺课程设计说明书I目目 录录1 1 前前 言言 .11.1 本设计的目的、意义.11.1.1 本设计的目的 .11.1.2 本设计的意义 .11.2 发达国家铸造业现状及发展趋势.12 2 设计方案设计方案 .22.1 零件分析.22.1.1 零件结构信息 .22.1.2 技术要求 .22.2 铸造工艺方案分析 .32.2.1 造型方法、造芯方法的选择 .32.2.2 铸造方法的选择 .32.2.3 铸型种类的选择 .32.2.4 铸件浇注位置的确定 .32.2.5 分型面的的选择 .53 3 设计说明设计说明 .63.1 铸件工艺参数.63.1.1 收缩率确定 .63.1.2 灰铁铸出孔大小确定 .63.1.3 加工量确定 .63.1.4 起模斜度 .113.1.5 砂芯设计 .123.1.6 吃沙量确定 .143.2 浇注系统设计.153.2.1 浇注时间的确定 .153.2.2 浇注系统的阻流截面积计算 .173.3 铸造工艺图及剩余压头校核.213.3.1 铸造工艺图 .213.3.2 剩余压头校核 .223.4 工艺出品率.243.5 上、下模板设计.253.6 砂箱设计.303.7 芯盒设计.31铸造工艺课程设计说明书II4 4 结结 论论 .34致致 谢谢 .35参参 考考 文文 献献 .36铸造工艺课程设计说明书11 前前 言言1.1 本设计的目的、意义1.1.1 本设计的目的铸造工艺是研究做成产品的方法，更进一步，提升生产效率，降低成本，规范操作，保证质量，持续改进，1.1.2 本设计的意义设计分析阀盖零件的工艺方案，包括分型面，浇注位置。并对工艺参数进行计算。从而设计出阀盖零件的铸造工艺。1.2 发达国家铸造业现状及发展趋势发达国家铸造业现状及发展趋势发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、 原 辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。生产 普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉，普遍使用铸造焦，冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达 0.01%以个 10-6 的水平。在重要铸件生产中，对材质要求高，采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。普遍采用液态金属过滤技术，过滤器可适应高温诸如钻基、镍基合金及不锈钢液的过滤。过滤后的钢铸件射线探伤 A 级合格率提高 13 个百分点，铝镁合金经过滤，抗拉强度提高50%、伸长率提高 100%以上 l4。广泛应用合金包芯线处理技术，使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理过程无污染，实现了微机自动化控制。铸造工艺课程设计说明书22 设计方案设计方案2.1 零件分析零件分析2.1.1 零件结构信息零件结构信息阀盖零件的结构如下图 2.1.1 阀盖零件图所示，阀盖结构为圆柱回转主体主体与方形底座组成。主要工作面位方形底座下面及 53 轴孔处，中间轴孔为主要尺寸基准，中轴内控尺寸为 20，阀盖大端 35 孔与阀体有装配要求，该轴孔轴线也是阀盖的安装台部分的垂直基准；阀盖的底座有 4 个 M12 螺栓安装的过孔，螺丝过孔径为 13。阀盖的小端处有 M36X2 螺纹，与其他部件连接。阀盖零件图如图 2-1 所示。图 2-1 阀盖零件图2.1.2 技术要求技术要求本次设计的阀盖零件材质为 HT150，最小抗拉强度为 200MPa，布氏硬度为163241HBW，伸长率 0.30.8%抗弯强度为 400 MPa，抗压强度为 600800 MPa，抗剪强度为 248 MPa1，满足大多数阀盖、阀盖零件的机械性能要求。技术要求：1.铸件应时效处理，消除内应力，不许有气孔、砂眼、夹渣等缺陷；2.未铸造工艺课程设计说明书3注铸造圆角 R1R3。灰铸铁具有良好的铸造性能1，材质为灰铁的铸件毛坯一般采用铸造方式获得，本次设计采用砂型铸造，手工造型，一箱四件生产该座零件。为了便于分析直观，依据阀盖的零件二维图纸，建立阀盖的三维零件如下图 2.1.2.阀盖三维零件图如图 2-2 所示。图 2-2 阀盖三维零件图2.2 铸造工艺方案分析铸造工艺方案分析 铸造工艺包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择。2.2.1 造型方法、造芯方法的选择造型方法、造芯方法的选择根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型。2.2.2 铸造方法的选择铸造方法的选择根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。2.2.3 铸型种类的选择铸型种类的选择根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。2.2.4 铸件浇注位置的确定铸件浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置是根据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特铸造方法以及生产车间的条件决定的。正确铸造工艺课程设计说明书4的浇注位置能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方便。浇注位置选择一般遵循以下原则2：1.铸件最重要的部分或较大平面朝下 2.铸型的防止应有利于砂芯的定位与稳固支撑。 3.当铸件需要冒口补缩时，最好使补缩部位处于铸件的上部。4.为避免铸件薄壁部分浇不足，浇注使，薄壁部分应放在下边或立放或斜放。5.铸型的放置应有利于在浇注时，砂型和砂芯排气。6.应尽量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并尽量少用吊芯。应使下芯，合箱方便。该零件的浇注位置选择有三种如图 2-3 所示： 图 2-3铸造工艺课程设计说明书5 根据浇注位置选择原则我们选择第三种浇注位置。2.2.5 分型面的的选择分型面的的选择本方案选择的浇注位置将阀盖躺着放置，所以我们将阀盖中轴处做平直分型面，上、下模对称，做水平芯子，分型方案如图 2-4 方案所示。此分型面简单平直，阀盖造型劳动低，保证铸造质量，易于大批量生产，且浇注平稳，易于充型。采用中间浇注系统。 图 2-4铸造工艺课程设计说明书63 设计说明设计说明3.1 铸件工艺参数铸件工艺参数3.1.1 收缩率确定铸件线收缩率又称铸件收缩率或者铸造收缩率，是指铸件从线收缩开始温度（从液相中析出枝晶搭成的骨架开始具有固态性质时的温度）冷却到室温时的相对线收缩量，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示，即 =1 21 100%式中 摸样长度，铸件长度。12由表 3-1 灰铁自由收缩率1，可知支撑座材质为 HT150，对应的收缩率为 1%。图 3-1 灰铁收缩率3.1.2 灰铁铸出孔大小确定该阀盖为大批量生产，依据表 3-2 灰铸铁不铸出孔直径可知零件图中 13 的螺丝过孔比较小，不铸出。阀盖中间轴孔，最小值直径 20，考虑到加工量，暂且依经验取2mm，则铸孔直径为 16，需要铸出。表 3-2 灰铸铁件不铸出孔直径 （单位 mm）3.1.3 加工量确定铸件上的机械加工余量是铸件上要用机械加工的方法切去的金属层厚度。加工余量HT100,HT150,HT200灰铸铁牌号小中件中大件特大件HT250HT300HT350自由线收缩率（%）铸造收缩率（受阻收缩率（%） ）0.91.10.81.00.81.00.70.90.70.90.60.80.91.10.70.91.51.0生产批量不铸出孔直径大量生产1215成批生产1530单件或小批生产3050铸造工艺课程设计说明书7不足，会使铸件因加工表面上残存黑皮和表层缺陷而报废；加工余量太大，会增加机械加工的工作量，且浪费金属材料，从而增加了生产成本，有时还会因截面变厚，热节变大，使铸件晶粒粗大，力学性能降低。铸件的机械加工余量可以用查表的方法确定。铸件切削加工余量等级常常和铸件尺寸公差等级配套确定。铸件尺寸公差的代号用字母 CT 表示2。尺寸公差等级分为 16 级。单件和小批量生产的铸件尺寸公差等级见表 3-3 成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自 GB/T6414-1999） 。阀盖为砂型铸造手工造型批量生生产故，依据表 3-3 成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自 GB/T6414-1999）选用铸件公差等级为 CT12（GB/T 6414-1999-CT12） 。图 3-3 成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自 GB/T6414-1999）铸件切削加工余量的代号用字母 MA 表示。切削加工余量等级由精到粗分为公差等级 CT铸 件 材 料方法钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型11141114111411141013101391211141114砂型铸造机器造型和壳型81281281281081081079812812金属型铸造（重力铸造或者低压铸造）8108108108107979压力铸造684647水玻璃79797958587979熔模铸造硅溶胶46464646464646注1 表中所列处的公差等级时至在大批量生产、且影响铸件尺寸精度的生产因素已得到充分改进时铸件通常能够达到的公差等级。2 本标准还适用于本表未列出的由铸造厂和采购方之间协议商定的工艺和材料。铸造工艺课程设计说明书8A、B、C、D、E、F、G、H、J 共 9 个等级2。单件和小批量生产的铸件加工余量等级按表 3-4 毛坯铸件典型的机械加工余量等级选取该阀盖的加工等级为 G 级。要求的机械加工余量等级铸件材质方法铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器造型和壳型EHEGEGEGEGEGEGFHFH压力铸造DFDFDFDFDFDF熔模铸造EEEEEEE图 3-4 毛坯铸件典型的机械加工余量等级查表 3-4 毛坯铸件典型的机械加工余量等级，阀盖的方形安装台尺寸75X75X12mm，基本尺寸 75，查表 3.1.3.2 铸件尺寸公差数值（摘自 GB/T6414-1999）CT12 公差值为 6，位于分型面的侧面，查 3.1.3.3 要求的铸件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999）加工余量等级为 RMA(G)对应数值为 1.4，端面单侧加工，位于浇注位置的侧面，该尺寸的加工量为：6/4+1.4=2.9mm，取整数为 3.0mm。毛坯铸件基本尺寸铸件尺寸公差等级 CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.469111418铸造工艺课程设计说明书9图 3-4 铸件尺寸公差数值（摘自 GB/T6414-1999） （单位：mm）毛坯铸件基本尺寸铸件尺寸公差等级 CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.657101216201602500.220.300.500.7211.422.845.68111418222504000.240.340.560.781.11.62.23.24.46.29121620254006300.400.640.91.21.82.63.657101418222863010000.7211.422.84681116202532100016000.801.11.62.23.24.6791318232937160025002.63.85.48101521263342250040004.46.2912172430384940006300710142028354456630010000111623324050641）在等级 CT1CT15 中对壁厚采用粗一级公差（见第 7 章）2）对于不超过 16mm 的尺寸，不采用 CT13CT16 的一般公差，对于这些尺寸应标注个别公差。3）等级 CT16 仅适用于一般公差规定为 CT15 的壁厚。铸造工艺课程设计说明书10阀盖的中间轴孔加工部分尺寸 20X36，基本尺寸为 20，侧面双侧加工，位于浇注位置的侧面，对应公差等级 CT12 公差值为 4.6，加工余量等级 RMA(G)对应数值为 0.5，则加工量为：4.6/4+0.5=1.65mm，圆整取加工量为 2.0mm。阀盖的中间 20 轴孔两端面加工部分尺寸 28.5X5、35X7、M36X2，基本尺寸分别为 28.5、35、36，侧面双侧加工，位于浇注位置的侧面，基本尺寸在表 3.1.3.2 毛坯铸件典型的机械加工余量等级，在同一范围内即：大于 25 至 40 范围内，对应公差等级 CT12 公差值为 5.0，加工余量等级 RMA(G)对应数值为 0.5，则加工量为：5.0/4+0.5=1.75mm，圆整取加工量为 2.0mm。阀盖的中间轴大端加工部分尺寸 47、50、53，基本尺寸为分别为47、50、53，因为此处在同一端，基本尺寸选取 53 计算加工量。端面双侧，位于浇注位置的侧面，对应公差等级 CT12 公差值为 5.6，加工余量等级 RMA(G)对应数值为0.7，则加工量为：5.6/4+0.7=2.1mm，圆整取加工量为 2.5mm。最大尺寸1）要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217241）最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。2）等级 A 和 B 仅用于特殊场合，例如，在采购方与铸造厂已就加持面或者基准目标商定模样装备、铸造工艺和机械工艺的成批上产情况下。表 3-5 要求的铸件加工余量(RMA) （摘自 GB/T6414-1999） (单位：mm)阀盖的上、下端面，小端尺寸为 36、大端尺寸为 53，总长度为 48，所以加工的基本尺寸为 53，侧面双侧加工，位于浇注位置的侧面，对应公差等级 CT12 公差值为铸造工艺课程设计说明书115.6，加工余量等级 RMA(G)对应数值为 0.7，则加工量为：5.6/4+0.7=2.1mm，圆整取加工量为 2.5mm。3.1.4 起模斜度起模斜度为了使模样(或芯)易于从砂型(或芯盒)中取出(砂型铸造)，或者从铸型中取出铸件(金属型铸造)，铸件垂直分型面的表面要留有起模斜度(也称拔模斜度)。铸造斜度可以用不同的方法形成，起模斜度可采取增加铸件壁厚（如图 3-6 中图 1） 、增减铸件壁厚（如图3-6 中图 2）或者减小铸件壁厚（如图 3-6 中图 3）的方法来形成。 图 3-1在铸件上添加起模斜度，原则上不应超过铸件的壁厚工差要求。铸件的起模斜度值参考表 3-7 起模斜度（JB/T 5105-1991） 。起模斜度金属模样、塑料模样木模样测量面高度 HmmAA mmAA mm103300.64000.810401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.01602500302.20352.62504000303.60354.2铸造工艺课程设计说明书124006300254.60305.663010000205.80257.41000160002511.61600250002518.22500025 表 3-7 起模斜度 （摘自 JB/T 5015-1991）该阀盖零件垂直分型面的高度分别为 20mm、29mm、375mm，均不超过 40mm，采用金属模样造型中间浇注， ，依据表 3.4.1 起模斜度（JB/T 5105-1991）以及表 3.3.3 铸件尺寸公差数值（摘自 GB/T6414-1999） ，综合比较，为了使脱模顺利，在保证不超过 40mm 的CT12 对应的公差值 3.6mm 情况下，增大起模斜度，采用增减壁厚方式，选取金属模样的起模角度为 150,本次设计侧面起模斜度为 1.5 图 3-2 阀盖铸件三维图3.1.5 砂芯设计砂芯设计依据前文，本次设计采用分型方案三分型，则阀盖中轴处孔需铸出，需设计水平砂芯，计算加工量后，中间最小轴孔孔径为 16，砂芯长度为 53，依据表 3.1.5.1 水平芯头的长度 l，选取心头长度 l 为 20mm。铸造工艺课程设计说明书13D 或者（A+B）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铸造工艺课程设计说明书14表 3-8 水平芯头的长度 l （单位：mm）为了便于下芯，芯头与芯头座设计合适的间隙，依据表 3.1.5.2 水平芯头的斜度及间隙，S1=0.5mm、S2 =S3=1.0mmD 或者（A+B）/25051100101150151200201300301400401500501700701 10001001150015012000200010.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.021.01.51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.5湿型31.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.011.01.51.51.52.02.02.52.53.03.04.05.021.52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.0干型320.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.0表 3-9 水平芯头的斜度及间隙 （单位：mm）3.1.6 吃沙量确定吃沙量确定模样与砂箱、箱顶、箱底和箱带之间的距离称为吃沙量。由前文可知阀盖单件重量为 1.0039Kg，依据表 3.6.1 按重量确定吃砂量表，可确定吃沙量最小尺寸为a=40mm，b=40mm，c=30mm，d=30mm，e=30mm， f=30mm。实际选取数值略比该值大，可充分考虑现有模板及砂箱标准尺寸。铸造工艺课程设计说明书15铸件重量/kgabcdef100004050607090100120150200250275300350400405060709010012015020025027530035040030404050506070901001251501752002503040505060708090100125150175200250304050607010030303040506070120150200225250250250表 3-10 按铸件重量确定的吃沙量 （单位 mm）3.2 浇注系统设计浇注系统设计3.2.1 浇注时间的确定浇注时间的确定阀盖铸件单件重量为 1.0039Kg。由于该件为一箱两四件生产的砂型铸造生产形式，依据表 3.2.1.1 铸铁件工艺出品率参照单件大批量生产，确定浇注过程中的总体金属液重量，浇冒占比为 20%，则浇注时所需金属液总质量为 1.0039X4X1.2=4.81872Kg。 工艺出品率 =铸件重量铸件重量 + 浇冒口重量 100%表 3-11 铸铁件工艺出品率（%）铸件重量/Kg大量流水生产成批量生产单件小批生产100085908090浇注时间可按经验公式计算 式中；浇注时间（s）铸造工艺课程设计说明书16铸件或者浇注金属质量（kg） ；A、n系数，见表 6-68；表 3-12 公式中的系数因为阀盖铸件的斜度依据增加壁厚方式来形成，故壁厚适当取大值计算。浇注时间: =2.2X=4.829S = = 2.2X 4.818726.0768阀盖铸件高度为 75X1.01=75.75mm，通过计算液面上升速度校验浇注时间是否合理，在浇注时间确定后，需要计算型内液面的上升速度，参考表表 3.2.1.3 中数值，型内液面上升速度数值应大于表表 2.4.1.3 中所列参考值，如太小则应修正。vLvL=hC式中 型内页面上升速度（cm/s） ；vL 铸件在浇注位置时的高度（cm） ； hC 浇注时间（s） 。 1.57 cm/svL=7.5754.829=表 3-13 最小液面上升速度与铸件壁厚关系铸件壁厚/mmVL/cm S- 140，水平位置浇注081.040，上箱为大平面2.03.010401.02.04102.03.0铸造工艺课程设计说明书171.54310阀盖铸件平均壁厚大于 10mm，查表 4.1.3 最小液面上升速度与铸件壁厚关系，最小液面上升速度为 1.02.0 cm/s，计算的液面上升速度为1.57 cm/s，满足最小液面上升vL=速度，故计算浇注时间为4.829S 合理。 =3.2.2 浇注系统的阻流截面积计算浇注系统常用的分类有两种：根据浇注系统个单元断面的比例关系，可分为封闭式、半封闭式、开放式、封闭开放式等 4 种类型；根据内浇道在铸件上的相对位置（引入位置） ，可分为顶注式、中注式、底注式和阶梯注入式等 4 种类型。本次支撑座浇注系统设计采用封闭浇注系统、顶注式，查表 3.2.2.1 浇注系统各单元断面比例及其应用，因为该支撑座为中、小型灰铁件砂型铸造，故选择浇注系统的断面比关系为：=1:1.1:1.15.内横直表 3-14 浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例直横内应用21.51大型灰铸铁砂型铸造1.41.21中、大型灰铸铁件砂型铸造1.151.11中、小型灰铸铁件砂型铸造1.111.061薄壁灰铸铁件砂型铸造1.51.11可锻铸铁1.11.21.31.51表面干燥型中、小型铸铁件1.21.41表面干燥型重型机械铸铁件1.11.251.11.51干型中、小型铸铁件1.21.11干型中型铸铁件1241.54球墨铸铁件124铝合金、镁合金铸件1.231.221青铜合金铸件11212铸钢件漏包浇注1.50.811薄壁球墨铸铁小件底注铸造工艺课程设计说明书18前文计算的铸件高度 75mm，缩尺为 1%， ，依据吃沙量前文查表选取为 a=b=40mm，则上砂箱最小高度为 75X1.01/2+40=77.875mm，取上砂箱高度 100mm（下砂箱取100mm） 。确定静压头高度，依据表 3-15 普通漏斗形外浇口尺寸，初步浇口杯高度尺寸，暂定浇口杯高度为 50mm。表 3-15 普通漏斗形外浇口尺寸直浇道下端直径 d/mm/mD1m/mD2mh/mm铁液容量/Kg165652400.516185854420.618206056440.720226258460.822246460480.924266662501.026286864521.228307066541.3本次设计采用铸型在上箱的底部浇注形式， 则计算静压头高度为:10.0=+5.0-7.5X1.1/8=14.05313cm则依据截面比的关系：=1：1.1:1.15内横直截面比设计法，则内浇道计算公式为： 其中本次设计浇注系统为浇口杯、直浇道、内浇道 4 个部分的四单元浇注系统，则有：铸造工艺课程设计说明书19 本次设计为一箱四件，通过前文计算宗内浇道断面面积为 cm2,依据表 3-16 内浇道尺内= 2.40寸，选取每个铸型内浇道最小断面面积为 0.6cm2面积， ，每个内浇口面积为 0.8cm2，对应的内浇口尺寸 a=11mm，b=9mm，c=6mm。表 3-16 内浇道尺寸（单位：mm）序号内浇道断面积/A内cm2abcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.5铸造工艺课程设计说明书202012.05852223728362820504832223950计算出横浇道总断面面积为=1.1X2.4=2.64cm2，取横浇道断面面积为 4.0 cm2，横因为直浇道位于横浇道中间位置，则横浇道为两段，每段横截面面积取值为 2.0cm2， ，查表 3-17 浇注系统截面面尺寸，取对应的横浇道尺寸为：A=15mm，B=10mm，H=16mm。表 3-17 浇注系统截面面尺寸横浇道直浇道序号断面积/A横cm2A /mmB /mmC /mmA /mmB /mmC /mm序号断面积/A横cm2D/mm11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612.64075.0241625352015715.94586.0271728362216819.65097.0281830382417923.755108.03020324026181028.260119.03222344228191133.2651211.03624374530211238701313.03827405232241344751413.83828425533251450.38015174430466036281556.785铸造工艺课程设计说明书211619.54632506539301663.790172452365472433317719518285640587846361878.510019346044668651401986.51052038.56545709054432095.21102148655580102604821104115计算出直浇道总断面面积为=1.15X2.4 =2.76cm2,又因为直故查表 3-18 浇注系统截面面尺寸，直浇道截面面积取直：直横= 1.15：1.1，4.9cm2，直径为 25mm。最终确定各浇道截面尺寸如下图 3-3 浇道截面尺寸所示。图 3-3 浇道截面尺寸3.3 铸造工艺图及剩余压头校核铸造工艺图及剩余压头校核3.3.1 铸造工艺图铸造工艺图由前文铸造工艺参数选取以及吃砂量的确定，因为一箱两四件生产该阀盖，可确定铸造工艺排布图，阀盖的铸造工艺图如图 3-4 阀盖铸造工艺图所示。铸造工艺课程设计说明书22图 3-4 阀盖铸造工艺图3.3.2 剩余压头校核剩余压头校核直浇道中心到铸件最远端距离大约为 130mm，查表 3.3.2 计算最小剩余压头高度用的压力角，取压力角，则有 = 1022.923mmhM= Ltan = 130tan10 =式中最小剩余压头高度（mm） ；hM金属液的流程，即铸件最高、最远点至直浇道中心的水平距离（mm） ；L压力角（） 。铸造工艺课程设计说明书23通过铸造工艺图可知，设计剩余压头为 112.5mm，大于最小剩余压头 22.923mm，故设计合理。表 3-18 计算最小剩余压头高度用的压力角铸件壁厚 /mm35588151520202525353545L/mm压力角 /使用范围4000675656564545350067565656454530006767565645452800676767675645260078676767564524007867676756562200897867675656用两个或更多的直浇道浇注金属液2000897867675656180089787878676716008978787867671400根据具体情况确定898978786767120010119108978786767100011129109107878676780012139109108978786760013141011910910897867用一个直浇道浇注金属铸造工艺课程设计说明书243.4 工艺出品率工艺出品率浇口杯体积为：V浇=(502)2+(502)(252)+(252)2 3.14 503= 57239.83直浇道体积为：V直=(252)2 3.14 100 = 49062.53直浇道窝体积为：V窝=2 (252)33 3.14 = 4088.5423横浇道体积为：V横=(15 + 10) 162 167 = 334003内浇道体积为：V内=(1 + 9) 62 23.5 4 = 56403则浇冒质量为：浇冒=(57239.8 + 49062.5 + 4088.542 + 33400 + 5640)1000000000 7.85 = 1.173K一箱两四件，铸件质量为 1.0139X4=4.0516Kg则工艺出品率为：4.05164.0516 + 1.173 100% = 77.39%3.5 上、下模板设计上、下模板设计由前文计算选取的吃沙量以及铸造工艺排布，选择砂箱内框尺寸，上砂箱内框尺寸铸造工艺课程设计说明书25为：300X300X100，下砂箱内框尺寸为：300X300X100。根据表 3-19 常用造型机所用砂箱的最佳尺寸，依据本次设计数据，选择 400X300 砂箱尺寸对应的造型机为 Z114A。 表 3-19 常用造型机所用砂箱的最佳尺寸 砂箱尺寸（mm）400300500400600500800600造型机Z114A，Z124Z145，ZZ415Z146，ZB326ZB148A，3ZZ318砂箱尺寸8007001000800110090016001200造型机Z148A，Z158Z2310，Z2410ZB1410ZB1416经上述分析设计，通过三维计算浇注系统如图 3-5 阀盖浇注系统价及砂芯三维图所示，经测量浇注系统质量为 1.1281Kg，铸件质量为：1.0139X4=4.0516Kg，则校验。工艺出品率为：4.05164.0516 + 1.1281 100% = 78.22%图 3-5 阀盖浇注系统及砂芯三维图模板一般使用模底板和模样、浇冒口系统及定位销等装配而成，通常模底板的工作平面形成铸件的分型面，模样及浇冒口系统形成铸件的外轮廓及浇冒口系统型腔，依据表 3-19，选择螺栓将模样与模底板固定。铸造工艺课程设计说明书26砂箱内框尺寸为：300X300，考虑砂箱四周砂箱厚度，所以模底板水平方向尺寸设计为 330X330，则平均砂箱内框尺寸为小于 500，按照图 3-6 所示选择与定位销与导向销结构。 图 3-6 模底板用定位销及导向销的结构材料：20 渗碳，5255HRC依据砂箱内框平均尺寸500 从表 3-20 中选择公称直径为的定位销与导向20- 0.065- 0.117销。表 3-20 模底板用定位销及导向销的尺寸 （单位：mm）模底板平均轮廓尺寸（A0+B0）/25005017507511500150125002500（d9）20- 0.065- 0.11725- 0.065- 0.11730- 0.065- 0.11730- 0.065- 0.11735- 0.080- 0.14240- 0.080- 0.142（h8）118- 0.033- 0.0020- 0.033- 0.0024- 0.033- 0.0024- 0.033- 0.0030- 0.033- 0.0034- 0.039- 0.0021313161620243M16M16M20M20M24M30424303535404512023282833382455060607080121620202530S121620202430D233036364046铸造工艺课程设计说明书272530505050503040606075755050707010010075758080125125100100100100150150125125125125175175l150150150150200200Ll+60l+75l+90l+90l+105l+120注：1.工作不分长度 可根据生产需要选取，但尾数应为 0 或 5.l2.销子外径允许的磨损量（按尺寸下限）：定位销中心距小于 1000mm 为 0.25mm，大于 1000mm 为 0.5mm。3.用双螺母固定时 L2 可加长。销子的工作部分，分为定位和导向两部分，在选取倒像部分的斜度何高度时，应保证有导向作用和保证在放置砂箱时不至于碰坏模样。手工或者桥式起重机起模时，倒像部分的顶端应高出模样 2025mm，定位销中心矩按表 3-21 选择 A+110mm，即410mm。表 3-21 模底板定位销孔中心距 （单位：mm）定位销孔中心距砂箱上的箱耳和吊轴分开铸出砂箱平均内框尺寸(A+B)/2砂箱上的箱耳和吊轴整铸在一起铸铁铸钢500A+80100A+140A+120501750A+100140A+150A+1407511000A+140160A+190A+15010011500A+160200A+230A+18015012500A+200240A+250A+220定位销耳选择图 3-7 定位销耳结构图中的 c 型。铸造工艺课程设计说明书28图 3-7 定位销耳结构对于平均轮廓尺寸小于 500mm 的小型模底板一般不设手柄。为了方便生产起吊木板工装，需设计吊轴，吊轴可以和模底板一起铸出，称为整铸式，也可以铸接。铸铁模底板整铸式吊轴的结构和尺寸见表 2.8.1-4，选择 d=30mm 的整铸吊轴。表 3-21 铸铁模底板整铸式吊轴的结构和尺寸 （单位：mm）吊轴上允许负荷/kNdd0DabLrR2.53012519122535385451876141535555119602410218185070615铸造工艺课程设计说明书29158032136242265958202510040160303080120102535120481903640951451230注：吊轴直径为 d=30mm 和 45mm 时，则 d0=12mm 和 18mm 的孔，在浇注时应插入冷铁。上模板上设计阀盖零件的主体部分，依据前文，将阀盖零件的上模样，安装固定在上模板上；浇筑系统，依据铸造工艺分析及排布，设计在上模板上；上模板的基板按照手册参考设计定位耳以及定位销；依据手册设计合适的板厚以及筋条厚度与位置，上模样选择 M10 内六角螺栓装配，具体上模板尺寸与安装定位详见上模板的二维图所示，最终设计上模板装配如图 3-8 所示。图 3-8 上模板三维装配图下模板设计与上模板设计类似，最终设计下模板装配如图 3-9 所示。铸造工艺课程设计说明书30图 3-9 下模板三维装配图3.6 砂箱设计砂箱设计砂箱内框尺寸为 300X300，前文选择上下砂箱高度为 100mm，查表 3.6 可知砂箱内框平均尺寸500 的砂箱高度为 120200mm，砂箱厚度选择 15mm。表 3-22 简易砂箱箱壁断面尺寸 (单位：mm)砂箱内框平均尺寸（A+B）/2h1bh1h25001202001215101350175015030018221518200300283025277511000301400252822252503003035273210011500301450283225282530352732一般内框平均尺寸小于 500mm 的手工砂箱，砂箱把手可采用图 3-10 砂箱把手所示把手。图 3-10 砂箱把手砂箱的定位销与导向销依据手册借本尺寸为 20 和 20 的定位销与导向销，砂箱高度铸造工艺课程设计说明书31按照标准选取高度为 100mm。3.7 芯盒设计芯盒设计芯盒是制芯过程中所必须的工艺装备，本次阀盖中间的水平芯子采用金属材质的铸铝芯盒，因为芯子为圆柱回转体，设计采用对半开铸铝芯盒，根据芯子尺寸大小，采用25mm 厚铸铝版设计芯盒。定位销套采用过盈配合式定位销和定位销套，具体结构与尺寸如下图 图 A）I 型（螺母紧固式）定位销 b）II 型（过盈配合
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