閥體的鑄造工藝設(shè)計(jì)

閥體的鑄造工藝設(shè)計(jì),閥體,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 材料學(xué)院成型專業(yè)n學(xué)校名稱：佳木斯大學(xué)n指導(dǎo)老師：賈克明n報(bào)告人：周召才n學(xué)號(hào)：17080140133CONTENTS01前言01 前言對(duì)于鑄造在生產(chǎn)中，鑄造工藝設(shè)計(jì)中各部分的設(shè)計(jì)有著各種各樣的原則和要求。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)計(jì)鑄造出合格的端蓋，且鑄件的外觀尺寸符合要求，沒(méi)有內(nèi)部組織、力學(xué)性能和殘余應(yīng)力等缺陷，符合實(shí)際生產(chǎn)的需要。并全面的了解和掌握鑄造工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程和一般方法。鑄造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是鑄造專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，是對(duì)鑄造專業(yè)的學(xué)生工藝?yán)碚摵蛯I(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的檢驗(yàn)。了解和掌握鑄件的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)過(guò)程；根據(jù)鑄造零件結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、批量、生產(chǎn)條件等因素，確定鑄造工藝方案及工藝參數(shù)、繪制鑄造工藝圖、工藝卡等技術(shù)文件，最終用于指導(dǎo)鑄件生產(chǎn)操作。01 前言(1)零件名稱：閥體(2)材料：ZG230-450(3)零件尺寸：225mm273mm225mm(4)質(zhì)量：16kg(5)體積：2235.5cm3(6)生產(chǎn)批量：一箱四件閥體的鑄造工藝性分析閥體的鑄造工藝性分析(1)鑄件材質(zhì)為ZG230-450，熱處理狀態(tài)為T5。(2)化學(xué)成分：符合GB/T1173-1995規(guī)定。(3)力學(xué)性能：試樣力學(xué)性能滿足GB/T1173-1995。(4)鑄件尺寸公差等級(jí)符合GB/T6414-1999CT10要求。零件技術(shù)要求零件技術(shù)要求閥體零件的材料為鑄鋼,ZG230-450是一種鑄造碳鋼也叫ZG25或者25號(hào)鋼。230是指這種鑄鋼件的屈服強(qiáng)度為230Mpa，450是指這種材質(zhì)的抗拉強(qiáng)度為450Mpa。ZG代表鑄鋼的拼音縮寫?；瘜W(xué)成分組成元素比例(%)：碳C:0.20；錳Mn：1.20；磷P：0.04；硫S：0.04；硅Si：0.50?；瘜W(xué)成分化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)SiMgSZnMnJCu 6.5%7.5%0.25%0.45%0.5%0.3%0.35%0.9%0.2%01 前言閥體的三視圖如圖所示，通過(guò)所給零件圖可知閥體的外輪廓尺寸為225mm225mm273mm，其左右結(jié)構(gòu)對(duì)稱，上下結(jié)構(gòu)和前后結(jié)構(gòu)也比較對(duì)稱，閥體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，壁厚均勻，主要壁厚為18mm，最大壁厚處是36mm，最大孔徑為150mm,最小孔徑為36mm。鑄件的工藝學(xué)分析01CLICK HERE TOADD YOUR TITLE02設(shè)計(jì)方案02 設(shè)計(jì)方案由于閥體的輪廓尺寸適中，屬于中小型鑄鋼件，所以屬于多件大批量生產(chǎn)。根據(jù)現(xiàn)如今生產(chǎn)條件和成本等綜合因素的綜合考慮一般選擇使用水玻璃砂造型制芯。造型制芯方法選擇02 設(shè)計(jì)方案(1）使用水玻璃砂造型過(guò)程工藝比較簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化造型；(2）型芯是硬化后取出，變形小，尺寸精度高，表面粗糙度低，提高了鑄件的尺寸精確度，可以減少加工余量；(3)型、芯砂可以在芯盒中小在正常環(huán)境下逐漸硬化成型，可以極大地節(jié)約材料和人工成本，改善工人的作業(yè)環(huán)境；水玻璃砂造型的優(yōu)點(diǎn)：(4)型、芯砂在正常工作中小還具有良好的流動(dòng)性，只需要給與非常小的緊實(shí)力，就可以在造型中小進(jìn)行較好地填充型腔、芯腔各個(gè)部位，操作方便、高效，可以有效地減少工人的工作量；(5)水玻璃砂還具有良好的潰散性，鑄件沖型完后，可以方便落砂、便與清理；(6)相對(duì)于傳統(tǒng)的濕型砂等，可以改善車間工作環(huán)境，極大減少車間的粉塵，有利于工人的健康，并且可以明顯提高車間的單位面積產(chǎn)；02 設(shè)計(jì)方案因?yàn)殚y體是一中小型鑄鋼件，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以成批量生產(chǎn)，所以采用機(jī)器造型的方法。造型方法的選擇造芯方法及材料的選擇閥體是中小型鑄鋼件，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效，降低生產(chǎn)成本，所以采用批量生產(chǎn)，所以閥體的砂芯制作采用熱芯盒法生產(chǎn)砂芯，以保證制作出的砂芯確保其精度符合標(biāo)準(zhǔn)。配比（質(zhì)量比）抗拉強(qiáng)度/MPa混砂時(shí)間/min原砂樹脂固化劑附加物 型號(hào)用量類別占樹脂重（%）氧化鐵粉水 干混濕混100呋喃型2.5氯化銨尿素水溶液50.250.150.302.81202 設(shè)計(jì)方案分型面的選擇方案一如圖所示，閥體從圖中小可以看到具有二條對(duì)稱中小心線，所以分型要做成階梯分型，分型面不是平面，這將會(huì)極大地增加造型過(guò)程的工作量和工作難度；方案二如圖所示，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)相比階梯面更加的簡(jiǎn)單方便；（2）在同一平面可以方便起模，保證鑄件質(zhì)量；以便于鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。02 設(shè)計(jì)方案01CLICK HERE TOADD YOUR TITLE澆注位置的確定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。由于閥體是中小型鑄鋼件，質(zhì)量較輕。充型金屬液ZG230-450，澆注溫度較高冷卻較快，金屬凝固時(shí)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)順序凝固的可能，所以設(shè)置澆注位置時(shí)盡量使金屬液同時(shí)凝固，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：03設(shè)計(jì)說(shuō)明03 設(shè)計(jì)說(shuō)明鑄件尺寸公差是指鑄件各部分尺寸允許的極限偏差，閥體是大批量生產(chǎn)砂型鑄造、機(jī)器造型，根據(jù)表3-54，鑄件尺寸公差等級(jí)取GB/T6414-1999CT10。查表得鑄件尺寸公差為4.5mm。鑄件尺寸公差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。查鑄造工程師手冊(cè)表6-29得到閥體的重量公差等級(jí)為9級(jí)，鑄件的重量為16kg，重量公差數(shù)值10%。機(jī)械加工余量鑄件收縮率為了保證鑄件尺寸精度，需要通過(guò)對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)分析來(lái)選擇適合鑄件的收縮率。金屬液在凝固之后的冷卻過(guò)程中的收縮介于“自由收縮”和“受阻收縮”，查鑄造手冊(cè)8，所以選擇ZG230-450的收縮率為2.0%。閥體為中小型鑄鋼件，因?yàn)椴捎脵C(jī)器造型。根據(jù)表3-60，閥體為GB/T6414-1999-CT10-RMA6.3(G).查表得機(jī)械加工余量為4.5mm。03 工作過(guò)程當(dāng)鑄件沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度時(shí)，為了保證鑄件的順利起模，有必要在鑄件上設(shè)置起模斜度，以免損壞砂型或砂芯。起模斜度可采取增加鑄件壁厚、增減鑄件壁厚或減少鑄件壁厚的方式來(lái)形成。在鑄件上加起模斜度，原則上不應(yīng)超出鑄件的壁厚公差要求，并且同一鑄件上，上、下兩個(gè)模樣的起模斜度應(yīng)取在分型面上的同一點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用增加鑄件壁厚的方法來(lái)設(shè)置起模斜度。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。查鑄造手冊(cè)（鑄造工藝第三版）技術(shù)要求起模斜度為5o。起模斜度最小鑄出孔該閥體為成批生產(chǎn)，依據(jù)表1鑄鋼不鑄出孔直徑可知零件圖中直徑小于60的孔,不鑄出，想閥體上的36的孔不鑄出?？咨羁妆诤穸龋╩m）2526-5051-7576-100 鑄孔最小直徑 1006060708003 設(shè)計(jì)說(shuō)明START!FINISH!由于閥體是鑄鋼件，根據(jù)鑄造工藝手冊(cè)表3-132各類型澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用,可以知道開放式澆注系統(tǒng)適用于非鐵合金等易氧化金屬件，閥體屬于鑄鋼件，選擇開放式澆注系統(tǒng)。閥體采用中注式澆注。澆筑系統(tǒng)的方式實(shí)踐證明，直澆道過(guò)低使充型及液態(tài)補(bǔ)縮壓力不足，容易出現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮孔等缺陷。將直澆道高度設(shè)置為沙箱的高度為300mm。直澆道的位置和高度03 設(shè)計(jì)說(shuō)明澆筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算F內(nèi)：F橫：F直=1：0.8：1.2（各組元面積之比）澆注時(shí)間t=s4（G）1/2其中：t澆注時(shí)間（s）；G鋼液注入的總質(zhì)量(kg)；s4經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。查表通過(guò)計(jì)算澆注時(shí)間t=9s本次設(shè)計(jì)s4為0.9采用一箱4鑄造，則F內(nèi)為8.4cm2，F(xiàn)橫為6.7cm2.，F(xiàn)直為10.08cm2。故直澆道D=39mm,長(zhǎng)度取300mm。且內(nèi)澆道、橫澆道、直澆道的橫截面積如圖1，圖2，圖3。圖1內(nèi)澆道橫截面 圖2橫澆道橫截面圖3直澆道橫截面設(shè)計(jì)說(shuō)明冒口的設(shè)計(jì)冒口位置的選擇有以下五種：（1）冒口應(yīng)就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁；（2）冒口應(yīng)盡量設(shè)在鑄件最高、最厚的部位。對(duì)低處的熱節(jié)增設(shè)補(bǔ)貼或使用冷鐵造成補(bǔ)縮的有利條件；（3）冒口不應(yīng)設(shè)在鑄件重要的、受力大的部位，以防止該處組織粗大從而降低鑄件的強(qiáng)度；（4）冒口位置不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)注意減輕對(duì)鑄件的收縮阻礙，以防引起裂紋；（5）盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件部位。根據(jù)以上原則，我們把冒口設(shè)置在鑄件大平板頂處，由于鑄件高度不高，采用明冒口中的頂冒口，圓錐形。03 設(shè)計(jì)說(shuō)明砂芯設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的零件閥體，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)，因?yàn)樵撹T件為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，鑄件的尺寸較大，需要做1個(gè)砂芯。砂芯3個(gè)水平芯頭可以確保砂芯在型砂中小牢牢固定，不發(fā)生移動(dòng)。因?yàn)殍T件的內(nèi)腔較簡(jiǎn)單，在整個(gè)砂芯的固定中小無(wú)需采用芯撐等結(jié)構(gòu)。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)閥體的型腔結(jié)構(gòu)，設(shè)置3個(gè)水平芯頭。水平芯頭：根據(jù)鑄造工藝手冊(cè)5表（3-83）因?yàn)長(zhǎng)=225mm,D=138mm,取間隙S=2mm，H水平=30mm。芯頭設(shè)計(jì)04鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)04 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)模樣及模板木質(zhì)模樣具有輕便、容易加工、來(lái)源廣、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，而且木模的傳熱系數(shù)小，有利于水玻璃砂的硬化，適合于手工造型單件小批量生產(chǎn)的鑄件。在本次設(shè)計(jì)中小采用多塊紅松木料合理拼接組合制成模樣。模板如圖所示：1、定位銷突耳；2、吊軸；3、1型六角螺母M20；4、標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈20；5、定位銷；6、M16螺絲；7、滑動(dòng)銷釘；8、導(dǎo)向銷04 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)作砂芯過(guò)程中必須用到芯盒，芯盒設(shè)計(jì)的合理與否對(duì)砂芯的質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，也會(huì)直接影響到鑄件的質(zhì)量。在對(duì)芯盒的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中小必須符合下面幾點(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)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(guò)減小芯盒尺寸等因素來(lái)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(guò)程盡量可以簡(jiǎn)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件使用覆膜砂造芯，所以選用覆膜砂手工制芯。其優(yōu)點(diǎn)可以制作方便，降低制作成本。05結(jié)論05 結(jié)論本次對(duì)閥體的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，我去圖書館借閱了許多相關(guān)書籍，仔細(xì)研究所做課題的設(shè)計(jì)過(guò)程和注意事項(xiàng)。通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)我對(duì)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，在繪制閥體零件圖時(shí)遇到復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在向老師請(qǐng)教后，成功解決了問(wèn)題。我選用砂型鑄造是因?yàn)榇髓T件璧薄且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還是中型零件單件成產(chǎn)。分型面的選擇非常合適，選在零件的對(duì)稱線上，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入開放式澆注系統(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。由于選用的造型材料為脲醛水玻璃砂，含氮量高，因此要仔細(xì)考慮砂芯的透氣性。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，可以在實(shí)際生活中使用。感謝聆聽(tīng)