減速機(jī)輸出軸的加工

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1、河 北 機(jī) 電 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 題目：消失模鑄造工藝過(guò)程及分析 班 級(jí)： 材料0901 姓 名： 林學(xué)彬 專 業(yè)： 材料成型與控制技術(shù) 指導(dǎo)教師： 張?jiān)A 答辯日期： 摘 要 本文介紹了消失模鑄造的工藝及分析以及澆冒口的計(jì)算選擇，澆注系統(tǒng)的選擇。 本文針對(duì)消失模鑄造又稱為干砂實(shí)型負(fù)壓鑄造，國(guó)外稱之為EPC(Expendable casting proces 簡(jiǎn)稱EPC)，是目前國(guó)際上最先進(jìn)的

2、鑄造工藝之一，被譽(yù)為鑄造史上的一次“革命”，國(guó)內(nèi)外稱之為21世紀(jì)綠色鑄造。 消失模鑄造是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。 消失模鑄造是泡沫塑料模采用無(wú)黏結(jié)劑干砂結(jié)合，抽真空技術(shù)的實(shí)型鑄造(簡(jiǎn)稱FM)由于這種鑄造方法投資少，成本少，鑄造尺寸精度高和表面光潔，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度和改進(jìn)作業(yè)環(huán)境實(shí)現(xiàn)鑄造車間清潔生產(chǎn)，近年來(lái)發(fā)展很快成為今日鑄造的熱點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：消失模，鑄造，構(gòu)型連桿

3、 前言 隨著改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，以及競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際市場(chǎng)的需求，就要對(duì)鑄件生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)科學(xué)化控制，確保鑄件質(zhì)量，縮短試制周期，降低鑄件成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力，提高經(jīng)濟(jì)效益。例如本課題鑄件復(fù)雜系數(shù)高，試制周期長(zhǎng)，生產(chǎn)難度大，所花費(fèi)的人力、物力較大，所以采用消失模技術(shù)可以大大降低試制周期，生產(chǎn)難度。僅僅依靠當(dāng)前采用的傳統(tǒng)的、依賴傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)方法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了企業(yè)發(fā)展需求的。只有消失模鑄造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用才是改造傳統(tǒng)鑄造產(chǎn)業(yè)的必由之路。選定此課題的意義就在于全面提升鑄造工藝水平、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高工藝出品率、

4、提高鑄件質(zhì)量、降低生產(chǎn)費(fèi)用、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。 近年來(lái)，隨著市場(chǎng)竟?fàn)幍娜遮吋ち?，?duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到正式投產(chǎn)的開(kāi)發(fā)周期的要求越來(lái)越短， CAD/CAE/CAM技術(shù)、并行技術(shù)、快速成型技術(shù)等高新技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中不斷地被采用和集成。 就上述原因，本次設(shè)計(jì)選擇了消失模鑄造工藝及分析作為設(shè)計(jì)課題。由于本人水平有限，疏漏與錯(cuò)誤之處在所難免，敬請(qǐng)各位讀者不吝賜教。 目 錄 前言 1 第一章 緒論 2 1.1 選題背景 2 1.2.1消失模鑄造特點(diǎn) 3 1.2.2消失模優(yōu)點(diǎn)與工藝技術(shù)簡(jiǎn)介 4 1.3 華鑄CAE/InteCAST系統(tǒng) 4 1.4 研

5、究?jī)?nèi)容 5 1.5 研究方法 6 第二章 鑄造工藝方案設(shè)計(jì) 8 2.1 鑄造工藝設(shè)計(jì)的介紹 8 2.1.1 鑄造工藝設(shè)計(jì)的概念 8 2.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 8 2.1.3 鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容 8 2.1.4 鑄造工藝設(shè)計(jì)的一般步驟 9 2.2 消失模鑄造工藝的介紹 10 2.2.1 原理 10 2.2.2 優(yōu)點(diǎn) 10 2.3 模型材料—泡沫聚苯乙烯塑料 11 2.4 模型的制造 12 2.4.1 發(fā)泡成型 13 2.4.2 加工成型 13 2.4.3 手工加工 15 2.5 模型的結(jié)構(gòu)與裝配 15 2.5.1 各種粘結(jié)劑性能介紹

6、 15 2.5.2 粘合方法 16 2.5.3 塑木結(jié)構(gòu) 16 2.5.4 空心結(jié)構(gòu) 17 2.6 鑄件澆注位置的選擇 17 2.7 鑄造工藝參數(shù) 18 2.7.1 鑄件尺寸公差 18 2.7.2 鑄件重量公差 19 2.7.3 鑄造收縮率 19 2.7.4 機(jī)械加工余量 20 2.7.5 最小鑄出孔及槽 20 2.7.6 其它鑄造工藝參數(shù) 20 2.8 澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 2.8.1 澆注系統(tǒng) 22 2.8.2 冒口及冷鐵 24 2.9 設(shè)計(jì)中的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 25 2.10 小結(jié) 27 總結(jié)與體會(huì) 53 謝 辭 54

7、參考文獻(xiàn) 55 附 錄 56 第一章 緒論 1.1 選題背景 目前，隨著產(chǎn)品需求的多樣性、多變性、技術(shù)更新周期不斷縮短等特點(diǎn)。1958年,美國(guó)的H.F.shroyer發(fā)明了用可發(fā)性泡沫塑料模樣制造金屬鑄件的專利技術(shù)并取得了專利(專利號(hào)USP2830343)。最初所用的模樣是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的.采用粘土砂造型,用來(lái)生產(chǎn)藝術(shù)品鑄件。采用這種方法,造型后泡沫塑料模樣不必起出,而是在澆入液態(tài)金屬后聚苯乙烯在高溫下分子裂解而讓出空間充滿金屬液,凝固后形成鑄件。1961年德國(guó)的Grunzweig和Har

8、rtmann公司購(gòu)買了這一專利技術(shù)加以開(kāi)發(fā),并在1962年在工業(yè)上得到應(yīng)用。采用無(wú)粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)鑄件的技術(shù)由德國(guó)的H.Nellen和美國(guó)的T.R.Smith于1964年申請(qǐng)了專利。由于無(wú)粘結(jié)劑的干砂在澆注過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生坍塌的現(xiàn)象,所以1967年德國(guó)的A.Wittemoser采用了可以被磁化的鐵丸來(lái)代替硅砂作為造型材料,用磁力場(chǎng)作為"粘結(jié)劑"。這就是所謂＂磁型鑄造＂。1971年,日本的Nagano發(fā)明了V法(真空鑄造法),受此啟發(fā),今天的消失模鑄造在很多地方也采用抽真空的辦法來(lái)固定型砂。在1980年以前使用無(wú)粘結(jié)劑的干砂工藝必須得到美國(guó)"實(shí)型鑄造工藝公司"(Full Mold Process,I

9、nc)"的批準(zhǔn)。在此以后,該專利就無(wú)效了。因此,近20年來(lái)消失模技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展。 1.2 消失模鑄造特點(diǎn) 1.2.1鑄件精度高 　　消失模鑄造是一種近無(wú)余量、精確成型的新工藝,該工藝無(wú)需取模、無(wú)分型面、無(wú)砂芯,因而鑄件沒(méi)有飛邊、毛刺和拔模斜度,并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。鑄件表面粗糙度可達(dá)Ra3.2至12.5μm；鑄件尺寸精度可達(dá)CT7至9；加工余量最多為1.5至2mm，可大大減少機(jī)械加工的費(fèi)用，和傳統(tǒng)砂型鑄造方法相比，可以減少40%至50%的機(jī)械加工間。 1.2．2設(shè)計(jì)靈活 　　為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了充分的自由度。可以通過(guò)泡沫塑料模片組合鑄造出高度

10、復(fù)雜的鑄件。 1.2．3無(wú)傳統(tǒng)鑄造中的砂芯 　　因此不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)砂型鑄造中因砂芯尺寸不準(zhǔn)或下芯位置不準(zhǔn)確造成鑄件壁厚不均。 1.2．4清潔生產(chǎn) 　　型砂中無(wú)化學(xué)粘結(jié)劑,低溫下泡沫塑料對(duì)環(huán)境無(wú)害,舊砂回收率95%以上。 1.2．5降低投資和生產(chǎn)成本 　　減輕鑄件毛坯的重量,機(jī)械加工余量小。 　　消失模鑄造工藝與其他鑄造工藝一樣，有它的缺點(diǎn)和局限性，并非所有的鑄件都適合采用消失模工藝來(lái)生產(chǎn)，要進(jìn)行具體分析。主要根據(jù)以下一些因素來(lái)考慮是否采用這種工藝。1.鑄件的批量 批量越大,經(jīng)濟(jì)效益越可觀。2.鑄件材質(zhì) 其適用性好與差的順序大致是:灰鑄鐵--非鐵合金--普通碳素鋼--球墨鑄鐵

11、--低碳鋼和合金鋼;通過(guò)必要的準(zhǔn)備以不致使工藝實(shí)驗(yàn)、調(diào)試周期過(guò)長(zhǎng)。3.鑄件大小 主要考慮相應(yīng)設(shè)備的使用范圍（如振實(shí)臺(tái)，砂箱）。4.鑄件結(jié)構(gòu) 鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜就越能體現(xiàn)消失模鑄造工藝的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)于結(jié)構(gòu)上有狹窄的內(nèi)腔通道和夾層的情況,采用消失模工藝前需要預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn),才能投入生產(chǎn)。 1.3 消失模優(yōu)點(diǎn)與工藝技術(shù)簡(jiǎn)介 。一、 設(shè)備的用途 　　　　1、結(jié)構(gòu)形狀不受鑄造工藝限制，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造提供了廣泛的自由度，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，不用混砂、下芯、起模、合箱、分型、易于一箱多鑄、群鑄，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，避免了因下芯、起模、合箱等因素引起的鑄造缺陷和廢品 　　2、鑄造尺寸精度高，

12、形狀尺寸準(zhǔn)確，內(nèi)外質(zhì)量好，具有精密鑄件的特點(diǎn)，可部分取代熔模精密鑄造，減少機(jī)械加工余量最高可達(dá)60%，工藝出品率可達(dá)95%。 　　3、投資少、上馬快、用人少、成本低、設(shè)備緊湊、占地面積小、工藝技術(shù)易于掌握，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)。 二、生產(chǎn)原理與工藝流程 　　按EPC工藝先制成泡塑模型，涂掛特制涂料，干燥后置于特制砂箱中，填入干砂，三維振動(dòng)緊實(shí)，抽真空狀態(tài)下澆鑄，模型氣化消失，金屬置換模型，復(fù)制出與泡塑模一樣的鑄件，冷凝后釋放真空，從松散的砂中取出鑄件，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。 　　1、制作泡塑氣化摸具（手工、機(jī)械）； 　　2、泡塑氣化.模具主合后烘干： 　　3、泡塑氣化模具表面

13、刷、噴耐火涂料后再次烘干（一定干透）： 　　4、將特制砂箱置于三維振實(shí)臺(tái)上： 　　5、填入低砂（干砂）振實(shí)、刮平： 　　6、將烘干的泡塑氣化模具放于底砂上，按工藝要求分成填砂，自動(dòng)振實(shí)一定時(shí)間后刮平箱口： 　　7、用塑料薄膜覆蓋砂箱口，放上澆口杯，接負(fù)壓系統(tǒng)。緊實(shí)后進(jìn)行鋼液澆鑄，泡塑氣化模具消失，金屬液取代其位置； 8、鑄件冷凝后釋放真空并翻箱，取出鑄件，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。 1.2.2 鑄件充型過(guò)程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀 充型過(guò)程對(duì)鑄件的最終質(zhì)量起著重要作用，許多鑄造缺陷，如卷氣、夾渣、縮孔、縮松、冷隔等都于充型過(guò)程有關(guān)。充型過(guò)程數(shù)值模擬的目的有兩方面:一是預(yù)測(cè)充型不合理而

14、引起的鑄造缺陷，以優(yōu)化澆注系統(tǒng)；二是為隨后進(jìn)行的凝固過(guò)程數(shù)值模擬提供較準(zhǔn)確的溫度場(chǎng)，進(jìn)一步提高凝固模擬的精度。 隨著計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，20世紀(jì)80年代開(kāi)始了充型過(guò)程數(shù)值模擬的研究。1983年，W.S.Huang在美國(guó)匹茲堡大學(xué)和 R.A.Stoehr教授首先將計(jì)算流體力學(xué)的研究成果用于解決鑄造充型問(wèn)題，模擬了平板鑄件的充型過(guò)程。1984年，美國(guó)學(xué)者P.V.Desai首先將充型過(guò)程的流動(dòng)與傳熱結(jié)合起來(lái)，研究了強(qiáng)制對(duì)流情況下內(nèi)澆道中的溫度分布。隨后，世界各國(guó)紛紛開(kāi)展了這方面的研究，經(jīng)過(guò)短短十幾年時(shí)間，充型過(guò)程數(shù)值模擬不僅實(shí)現(xiàn)了二維到三維的進(jìn)展，而且在數(shù)學(xué)模型的選擇、數(shù)值計(jì)算方法的改

15、進(jìn)及實(shí)際應(yīng)用中都取得了很大進(jìn)展，并出現(xiàn)了許多商品化軟件，這些軟件的功能也向低壓鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、消失模鑄造等特種鑄造工藝擴(kuò)展。 國(guó)內(nèi)在鑄件充型過(guò)程數(shù)值模擬的研究基本上可以跟蹤世界先進(jìn)水平，但在軟件開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距，在某些方面，例如有限元計(jì)算三維充型凝固過(guò)程及物性參數(shù)、收縮缺陷判據(jù)、傳熱邊界條件等方面，還缺乏相關(guān)的研究。 1.3 華鑄CAE/InteCAST系統(tǒng) 華鑄CAE是一款對(duì)鑄件充型過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬仿真的軟件。其包括前置處理模塊、計(jì)算分析模塊以及后置處理模塊。前置處理模塊包括對(duì)鑄件、砂芯、鑄型等的三維造型和網(wǎng)格剖分;計(jì)算分析模塊是對(duì)鑄件/鑄

16、型的各物理場(chǎng)進(jìn)行求解;后置處理模塊是把計(jì)算結(jié)果以曲線、圖形、圖像以及動(dòng)畫等表達(dá)方式直觀有效地表達(dá)出來(lái)。最后根據(jù)模擬分析的結(jié)果判斷工藝的優(yōu)劣,如果工藝不可行,則改進(jìn)工藝重新進(jìn)行模擬分析直至獲得一個(gè)比較滿意的結(jié)果,這樣就實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下優(yōu)化工藝的目的。圖1—1是華鑄CAE/InteCAST的基本模塊和功能。 前處理 三維造型，網(wǎng)格剖分 計(jì)算分析 充型過(guò)程分析，耦合分析， 凝固過(guò)程分析，鑄件凝固 與縮孔形成過(guò)程分析 后處理 圖形，曲線，數(shù)值鼠標(biāo)

17、 幀動(dòng)畫，實(shí)時(shí)動(dòng)畫 五大專用模塊 STL處理，切片顯示， MAT旋轉(zhuǎn)，溫度曲線， 缺陷判斷 數(shù)據(jù)庫(kù) 輔料庫(kù) 合金庫(kù) （碳鋼，低合金鋼，高合金鋼） 圖1—1 華鑄CAE/InteCAST的基本模塊和功能 華鑄CAE軟件系統(tǒng)采用了有限差分法,其流動(dòng)場(chǎng)數(shù)值分析是基于SOLA-VOF方法,該CAE軟件系統(tǒng)是用體積函數(shù)來(lái)跟蹤自由邊表面的位置,另外該系統(tǒng)采用慣性原理和連續(xù)性原理相結(jié)合的方法比較合理地處理了自由表面的速度邊界條件。 1.4 Pro/Engineer4.0三維建模軟件 Pro/Engin

18、eer是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡(jiǎn)稱PTC）的重要產(chǎn)品，是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。 Pro/Engineer是3D產(chǎn)品設(shè)計(jì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作為業(yè)界領(lǐng)先的生產(chǎn)效率工具，它促進(jìn)用戶采用最佳設(shè)計(jì)做法，同時(shí)確保遵守業(yè)界和公司的標(biāo)準(zhǔn)。集成的參數(shù)化3D CAD/CAM/CAE解決方案可讓您的設(shè)計(jì)速度比以前都要快，同時(shí)最大限度地增強(qiáng)創(chuàng)新力度并提高質(zhì)量，最終創(chuàng)造出不

19、同凡響的產(chǎn)品。 經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，Pro/Engineer已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/Engineer還提供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境，是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能的綜合性MCAD軟件。基于Pro/Engineer具有以上強(qiáng)大的功能，我在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中選擇了Pro/Engineer 4.0作為三維建模工具。 1.5 研究?jī)?nèi)容 在三維建模的過(guò)程當(dāng)中，本論文研究解決以

20、下問(wèn)題： 1) 研究Pro/Engineer4.0的建模方法； 2) 根據(jù)鑄造工藝手冊(cè)，確定模型鑄件的各項(xiàng)工藝參數(shù)，其中包括消失模的原理，模型材料的制備，模型的制造，設(shè)計(jì)等等； 3) 確定方案，畫出鑄件模型（其中包括澆注系統(tǒng)的位置選定，冒口的安放位置）。 在鑄造CAE技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，本論文研究解決以下問(wèn)題： 1） 研究華鑄CAE的使用方法； 2） 確定計(jì)算機(jī)仿真模擬計(jì)算的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，把鑄件模型導(dǎo)入華鑄CAE系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算模擬仿真； 3） 通過(guò)對(duì)鑄件充型過(guò)程、凝固過(guò)程的數(shù)值模擬、仿真和缺陷預(yù)測(cè)，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)方案。 1.6 研究方法 1） 根據(jù)鑄造工藝要求(包括加工余量、工藝

21、補(bǔ)正量、反變形量、收縮率、圓角、澆冒系統(tǒng)等工藝參數(shù))進(jìn)行三維鑄件造型、澆冒口造型、生成鑄造工藝數(shù)值模擬分析的實(shí)體造型； 2） 把三維鑄件造型利用STL文件格式導(dǎo)入華鑄CAE系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬仿真計(jì)算； 3） 根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果，分析形成缺陷的原因，進(jìn)一步改進(jìn)工藝方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。 其主要流程如圖1—2所示： 第二章 鑄造工藝方案設(shè)計(jì) 2.1 鑄造工藝設(shè)計(jì)的介紹 2.1.1 鑄造工藝設(shè)計(jì)的概念 鑄件的生產(chǎn)過(guò)程，從零件圖開(kāi)始，一直到鑄件成品檢驗(yàn)合格入庫(kù)為止，要經(jīng)過(guò)很多道工序。涉及到合金熔煉，造型、制芯材料的配置，工藝裝配的準(zhǔn)備，鑄型的制造、合箱、澆注、落沙、和清理等許多

22、方面。人們把一個(gè)鑄件的生產(chǎn)過(guò)程稱為鑄造生產(chǎn)工藝工程。 工藝設(shè)計(jì)就是根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和本身的生產(chǎn)條件等，確定零件較合理而經(jīng)濟(jì)的成型工藝方案，繪制鑄造工藝圖以及編制有關(guān)的技術(shù)文件。其中，最主要的工作是確定鑄造工藝方案和和繪制鑄造工藝圖。 這些技術(shù)文件必須結(jié)合工廠的具體條件，是在總結(jié)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以圖形、文字和表格的形式對(duì)鑄件的生產(chǎn)工藝過(guò)程加以科學(xué)的規(guī)定。它是生產(chǎn)的直接指導(dǎo)性文件，也是技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)管理、制定進(jìn)度計(jì)劃的依據(jù)。 2.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)人員在動(dòng)手設(shè)計(jì)前，必須做周密的調(diào)查研究，掌握工廠和車間的生產(chǎn)條件，了解生產(chǎn)任務(wù)和要求等詳細(xì)情況。這些都是設(shè)計(jì)的原始

23、條件，也是設(shè)計(jì)的依據(jù)。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外鑄造工藝的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)有比較透明的了解，方能帶到更高設(shè)計(jì)水平。 2.1.3 鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （1）鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性 a鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求； b鑄造合金對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求； c鑄造方法對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求； （2）鑄造工藝方案的確定 a件澆注位置的選擇； b模型的制造 c模型的結(jié)構(gòu)與裝配 （3）鑄造工藝參數(shù)的確定 a鑄件尺寸公差； b造收縮率； c機(jī)械加工余量； d小鑄出孔及槽； （4）澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì) a注系統(tǒng)類型的選擇； b注系統(tǒng)各澆道（澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道）的尺寸設(shè)計(jì)； c冒口及冷鐵的選擇；

24、2.1.4 鑄造工藝設(shè)計(jì)的一般步驟 （1）對(duì)零件圖紙進(jìn)行審查和進(jìn)行鑄造工藝性分析。 （2）選擇鑄造方法。 （3）確定鑄造工藝方案。 （4）繪制鑄造工藝圖。 （5）繪制鑄件圖。 在這階段中，對(duì)鑄造工藝方案、各種工藝參數(shù)以及澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，用木模、木芯盒進(jìn)行反復(fù)調(diào)試和修改，直到符合要求為止。在此基礎(chǔ)上繪出正式鑄造工藝圖和鑄件圖，鑄件圖經(jīng)設(shè)計(jì)、機(jī)加工和鑄工等部門共同會(huì)簽之后方為有效。 2.2 消失模鑄造工藝的介紹 2.2.1 原理 消失模鑄造，又稱實(shí)型鑄造，是用聚苯乙烯泡沫塑料模代替金屬模和木模等來(lái)進(jìn)行造型、澆注的（無(wú)空腔）鑄造方法。在這種鑄造法中，模型及澆冒口用聚苯乙烯泡沫

25、塑料制成。模型是整體的或部分的（即塑-木結(jié)構(gòu)）。如圖1所示，將模型放在砂箱內(nèi)用型砂充填舂實(shí)后，模型不取出，當(dāng)金屬液注入鑄型時(shí)，模型氣化而失去，金屬液取代原來(lái)的泡沫塑料模型的位置，凝固而成鑄件。這種方法又可稱為“氣化模鑄造法”或“全模鑄造法”。 消失模鑄造與一般鑄造法最大的不同點(diǎn)是鑄造中沒(méi)有型腔，沒(méi)有分型面，可以不用型芯，省略了拔模、修型、烘型和合箱等工序。 2.2.2 優(yōu)點(diǎn) 消失模鑄造與一般鑄造法比較有下列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： 1. 節(jié)約木材。該法的應(yīng)用可以節(jié)約大量的木材，這對(duì)落實(shí)偉大領(lǐng)袖毛主席關(guān)于“備戰(zhàn)、備荒、為人民”的偉大戰(zhàn)略方針有積極意義。 2. 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。由于實(shí)型法制模材料—聚

26、苯乙烯泡沫塑料比重很輕（約為0.015—0.03克/厘米3），使制模操作輕巧靈活，而且造型時(shí)不需拔模、修型、合箱、烘型等工序，這都大大減輕了造型工的勞動(dòng)強(qiáng)度。 3. 簡(jiǎn)化工序，縮短鑄造周期。由于消失模鑄造模型是整體的，基本上不用型芯，省略了型芯和芯骨的制備工序，又是采用了冷固性型砂，不需要烘型、烘芯以及一些鑄型的準(zhǔn)備工作，操作中又省略了拔模、修型、配箱等工序，因此大大地縮短了鑄造周期，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。 4. 提高鑄件的尺寸精度和質(zhì)量。鑒于實(shí)型法的特點(diǎn)是在鑄型中沒(méi)有型腔、沒(méi)有分型面和不需要拔模斜度，因而鑄出的零件沒(méi)有披縫和錯(cuò)箱，尺寸更接近于零件的最終尺寸，這樣便提高了鑄件的精度，甚至在某種

27、程度上可以和精密鑄造媲美。例如，1967年某廠生產(chǎn)一批中猛鋼履帶板，數(shù)量300余件，毛坯接觸面尺寸精度要求高，用一般鑄造法不能達(dá)到要求，我們就采用消失模鑄造，模型發(fā)泡成型，結(jié)果生產(chǎn)出符合圖紙技術(shù)要求的鑄件，其模型見(jiàn)后面圖4。再有，鑄件在澆注過(guò)程中，由于泡沫塑料在高溫金屬液作用下氣化而產(chǎn)生一般反壓力，消除了金屬液的飛濺現(xiàn)象同時(shí)使鑄件凝固時(shí)受到一定的壓力，借以得到致密的金相組織。 5. 零件的設(shè)計(jì)制造自由度大。由于模型無(wú)須從鑄型中取出，沒(méi)有起模、修模等工序，因而零件設(shè)計(jì)不受鑄造工藝限制，能制造一般鑄造法無(wú)法制造或制造困難的任何形狀鑄件。 6. 便于簡(jiǎn)化造型操作過(guò)程。局部使用泡沫塑料模型的鑄造方

28、法，即塑料與木模、塑料與金屬模結(jié)合的方法，可達(dá)到簡(jiǎn)化造型操作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)最佳工藝方案的目的。例如：活絡(luò)快、法蘭、托架凸起部、圓角出氣口、澆口和冒口等，均可用泡沫塑料制造，造型時(shí)附裝在木模或金屬模型上，起模后泡沫塑料模部分留在砂型內(nèi)，這樣便不用擔(dān)心它們是否拔得出來(lái)，還可減少砂泥芯和工藝設(shè)施，簡(jiǎn)化工藝方法。同時(shí)，這種方法亦可用于工藝效果顯著的球形冒口 牛角式澆注等系統(tǒng)。 7. 減少車間設(shè)備的投資費(fèi)用。由于模型的材料質(zhì)地很輕，造型時(shí)又不必翻箱，制造特大重型鑄件可減少起重等設(shè)備。 8. 便于實(shí)現(xiàn)鑄造機(jī)械化和自動(dòng)化。消失模鑄造法若與流態(tài)自硬砂結(jié)合使用，可進(jìn)一步省去舂砂等繁重體力勞動(dòng)，有利于實(shí)現(xiàn)鑄造生產(chǎn)

29、機(jī)械化和自動(dòng)化。 9．鑄件的表面光潔度高； 10．取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的鑄造缺陷和廢品； 11．不合箱、不取模，大大簡(jiǎn)化了造型工藝，消除了因取模、合箱引起的鑄造缺陷和廢品； 12．采用無(wú)粘結(jié)劑、無(wú)水分、無(wú)任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和粘結(jié)劑引起的各種鑄造缺陷和廢品； 13．大大簡(jiǎn)化了砂處理系統(tǒng)，型砂可全部重復(fù)使用，取消了型砂制備工部和廢砂處理工部； 14．鑄件無(wú)飛邊毛刺，使清理打磨工作量減少50%以上； 15．可在理想位置設(shè)置合理形狀的澆冒口，不受分型、取模等傳統(tǒng)因素的制約，減少了鑄件的內(nèi)部缺陷； 　　16．負(fù)壓澆注，更有

30、利于液體金屬的充型和補(bǔ)縮，提高了鑄件的組織致密度； 　　17．組合澆注，一箱多件，大大提高了鑄件的工藝出品率和生產(chǎn)效率； 　　18．減少了加工裕量，降低了機(jī)加工成 　　19．可以取消拔模斜度； 　　20．使用的金屬模具壽命可達(dá)10萬(wàn)次以上，降低了模具的維護(hù)費(fèi)用； 　　21．減少了粉塵、煙塵和噪音污染，大大改善了鑄造工人的勞動(dòng)環(huán)境，降低了勞 　　 動(dòng)強(qiáng)度，以男工為主的行業(yè)可以變成以女工為主的行業(yè)； 　　22．零件的形狀不受傳統(tǒng)的鑄造工藝的限制，解放了機(jī)械設(shè)計(jì)工作者，使其根據(jù)零件的使用性能，可以自由地設(shè)計(jì)最理想的鑄件形狀； 　　23．可減輕鑄件重量； 　　2

31、4．降低了生產(chǎn)成本； 　　25．簡(jiǎn)化了工廠設(shè)計(jì)，固定資產(chǎn)投資可減少30∽40%，占地面積和建筑面積可 　　減少30∽50%，動(dòng)力消耗可減少10∽20%； 　　26．消失模鑄造工藝不僅適用于幾何形狀簡(jiǎn)單的鑄件，更適合于普通鑄造難以下手的多開(kāi)邊、多芯子、幾何形狀復(fù)雜的鑄件； 　　27．消失模鑄造工藝可以實(shí)現(xiàn)微震狀態(tài)下澆注，促進(jìn)特殊要求的金相組織的 形成，有利于提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量； 　　28．在干砂中組合澆注，脫砂容易，溫度同步，因此可以利用余熱進(jìn)行熱處 　　 理。特別是高錳鋼鑄件的水刃處理和耐熱鑄鋼件的固溶處理，效果非常理想，能夠節(jié)約大量能源，縮短了加工周期；

32、29．利用消失模鑄造工藝，可以根據(jù)熔化能力，完成任意大小的鑄件 2.3 模型材料—泡沫聚苯乙烯塑料 在消失模鑄造中，常用熱塑料性聚苯乙烯泡沫塑料作模型材料。聚苯乙烯是一種碳?xì)浠衔?，按重量?lái)說(shuō)含92%的碳，8%的氫。聚苯乙烯由單體的苯乙烯聚合而成，其分子量在200000—800000之間。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的泡沫塑料用粘度法測(cè)定的分子量一般在60000左右，比國(guó)外的泡沫塑料分子量低很多。這主要是因?yàn)楝F(xiàn)在用的這種泡沫塑料不是為用于鑄造而生產(chǎn)的，而是用在包裝、建筑材料、冷凍絕熱等方面。因此迅速生產(chǎn)出適合鑄造用的泡沫塑料是擺在化工、塑料工作者面前的一項(xiàng)迫切任務(wù)。 對(duì)于消失模鑄造來(lái)講，需要模型全部氣

33、化消失而被金屬所代替，如果用密實(shí)聚苯乙烯塑料，則在氣化時(shí)產(chǎn)生的氣體量太多，來(lái)不及從鑄型中全部逸出，而且，密實(shí)的聚苯乙烯不能充分氣化，如在1000。C下完全燃燒，則1克分子（約104克）的聚苯乙烯所生成的氣體超過(guò)1000升。因此，用泡沫聚苯乙烯塑料是較理想的。它內(nèi)部結(jié)構(gòu)式蜂窩狀的，有許多封閉的空泡，其凈體積僅為致密固態(tài)聚苯乙烯的2%左右，我們用的材料主要是在上海塑料七廠的可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料。最初試驗(yàn)時(shí)曾少量用過(guò)上海塑料研究所的泡沫塑料。 關(guān)于聚苯乙烯泡沫塑料的制備，其生產(chǎn)工藝流程如下： 1. 苯乙烯的制造。工業(yè)上，在無(wú)水三氯化鋁存在下，乙烯與苯發(fā)生烴化反應(yīng)而合成乙苯，乙苯經(jīng)催化脫氫而得苯

34、乙烯。 2. 苯乙烯的制得。聚苯乙烯由苯乙烯聚合而得。 生產(chǎn)上一般采用99.5%以上的苯乙烯單體，在密閉的帶有攪拌的不銹鋼反應(yīng)釜中，加2—3倍于苯乙烯單體的軟水，另將適量的HPO引發(fā)劑（過(guò)氧化苯甲酰溶解在苯乙烯內(nèi)）和分散劑PVA（聚乙烯醇）等一起加入釜中，加熱至80—90。C反應(yīng)8—10小時(shí)，在聚苯乙烯珠粒形成并硬化后，繼續(xù)升溫至100。C以上熟化3小時(shí)左右，即可得到直徑為0.5—3毫米的稍透明的聚苯乙烯珠粒，作為泡沫聚苯乙烯的原料。 3. 泡沫聚苯乙烯的制得。一般有加溫加壓法和低溫浸漬法兩種方法，后者由于不適宜實(shí)際生產(chǎn)，故很少應(yīng)用。 加溫加壓法的基本原理是：使用低沸點(diǎn)發(fā)泡劑，在稍加熱

35、的條件下，依靠其本身對(duì)聚苯乙烯的溶脹和壓力作用，滲入高聚物分子鏈之間而溶解在聚苯乙烯珠粒內(nèi)。當(dāng)進(jìn)行預(yù)發(fā)泡加熱（80—110。C）時(shí)，聚苯乙烯達(dá)到軟化狀態(tài)，而發(fā)泡劑達(dá)到氣態(tài)化，產(chǎn)生膨脹力，形成微孔泡沫。 生產(chǎn)上用加溫加壓法的一把步驟如下（以10—20目可發(fā)性聚苯乙烯珠粒為例）： （1） 浸發(fā)泡劑：我們所用的發(fā)泡劑是低沸點(diǎn)的戊烷—石油醚，一般在40。C以下均可使用。另外辛烷、偶氮化合物及無(wú)機(jī)發(fā)泡劑也可采用，但效果及價(jià)格上均不及石油醚，故不大采用。 其配方（重量百分比）為： 聚苯乙烯珠粒 100 水 160—200 戊 烷 6—10 肥

36、 皂 粉 3—5 充 氮 0.5公斤/厘米2（壓力） 聚苯乙烯珠粒在100—120。C反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)攪拌0—5小時(shí)，然后冷卻至35—38。C左右出料，經(jīng)洗滌、冷凍、吹干等工序即可得到可發(fā)性聚苯乙烯。 （2） 加熱預(yù)發(fā)泡：一般生產(chǎn)是采用蒸氣預(yù)發(fā)泡。據(jù)上塑七廠的經(jīng)驗(yàn)，一般將預(yù)發(fā)溫度控制在80—105。C（視可發(fā)性聚苯乙烯珠粒存放時(shí)間而定），時(shí)間約10—25分鐘（視發(fā)泡劑含量、分子量及制品的比重而定）。 為了使聚苯乙烯泡沫珠球具有彈性以及獲得致密的泡沫塑料，一般預(yù)發(fā)好的聚苯乙烯顆粒需經(jīng)一定時(shí)間的熟化過(guò)程。 4. 成型。將已熟化好的預(yù)發(fā)聚苯乙烯珠球加入一定形狀的模型內(nèi)

37、，注入蒸氣或熱空氣，加熱5—20分鐘，使泡沫顆粒進(jìn)一步膨脹，在型內(nèi)壓力作用下填滿了顆粒與顆粒之間空隙，并使聚苯乙烯熔融而粘結(jié)在一起，獲得表面光潔良好的泡沫塑料。 如圖2所示，左面的泡沫塑料減速箱蓋模型是用右而預(yù)發(fā)好的聚苯乙烯珠球成型的。 以下是泡沫聚苯乙烯塑料（比重為20公斤/米3）的物理（化學(xué)）性能指標(biāo)： [密度] 0.015—0.030克/厘米3（約為木材的5%），每立方米重約20公斤。 [疏松度] 98%（每立方厘米含5000—10000孔，壁厚約1微米）。 [抗壓強(qiáng)度] 1.22—1.81公斤/厘米2。 [抗彎強(qiáng)度] 3.02—3.8公斤/厘米2。 [沖擊強(qiáng)度] 0.46

38、—0.49公斤/厘米2。 [熱穩(wěn)定性] 75。C。 [吸水性]2—3%（8個(gè)月后）。 [透氣性] 0.38克/米2?小時(shí)。 （其中抗壓、抗彎、沖擊、熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)來(lái)自上塑七廠可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料性能表。） 泡沫聚苯乙烯具有良好的絕緣性，它溶于酯、酮、苯、氯化烴（如二氯甲烷、四氯化碳、三氯甲烷），稍溶于乙醚和丙酮，不溶于酒精和水，低溫時(shí)耐無(wú)機(jī)酸和堿。 2.4 模型的制造 對(duì)于大量生產(chǎn)的成批鑄造，其模型的制造經(jīng)常是使用發(fā)泡裝置進(jìn)行發(fā)泡成型。對(duì)于單件或小批生產(chǎn)的模型，均可由不同規(guī)格的泡沫塑料板材加工成型；用機(jī)械加工（銑削、車削、電熱絲切割以及手工加工等）制成模樣的各個(gè)部分，然

39、后按零件尺寸的要求，用不損害聚苯乙烯的專門粘結(jié)劑將其粘合起來(lái)而成所需的模型。 2.4.1 發(fā)泡成型 大量生產(chǎn)或成批生產(chǎn)的模型往往是采用手工、機(jī)械或自動(dòng)化的發(fā)泡裝置。其生產(chǎn)方法是把經(jīng)過(guò)預(yù)發(fā)泡并熟化好的聚苯乙烯珠球填充到密封的金屬型內(nèi)（一般是采用以鋁合金為材料的金屬型），注入蒸氣或熱空氣，加熱5~20分鐘（依模型壁厚的不可而有所差異，一般模型愈大、愈厚，其時(shí)間就較長(zhǎng)；反之，就較短）。泡沫珠球在金屬型內(nèi)膨脹，形成內(nèi)壓力，使半熔融中的泡沫球株相互粘合在一起，并填滿了顆粒與顆粒之間的空隙，得到表面光潔良好的泡沫塑料。這種泡沫塑料內(nèi)部呈蜂窩狀的封閉結(jié)構(gòu)。 2.4.2 加工成型

40、加工泡沫塑料的機(jī)械設(shè)備主要有檔、車床、外圓砂皮磨床、升降式內(nèi)圓砂皮磨床、無(wú)齒銅盆機(jī)、平齒繞鋸機(jī)、手推平刨車及電熱切割等。圓鋸機(jī)、手推平刨車、電熱切割等是屬粗加工成型，而銑削、車削、磨削、無(wú)齒銅盆機(jī)和平齒繞鋸機(jī)切割等均屬精加工。 1. 銑削加工 銑削加工是泡沫塑料模型最常用的機(jī)械加工方法，主要用來(lái)銑平面。國(guó)外用22000轉(zhuǎn)/分的高速銑床來(lái)加工。我們打破洋框框，改進(jìn)了刀具，在原有的轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/分的木工銑床上進(jìn)行加工。 銑刀的形狀對(duì)模型加工質(zhì)量有很大的影響。因?yàn)榕菽芰蟽?nèi)部結(jié)構(gòu)是一顆一顆的蜂窩狀組織，在加工過(guò)程中若刀具選擇不當(dāng)，很容易發(fā)生泡沫珠球削落現(xiàn)象，使模型表面質(zhì)量受

41、損。我們用的是圓形薄片銑刀，用這種刀具來(lái)加工泡沫塑料的特點(diǎn)是塑料被一片一片地削下來(lái)，而不象用梅花形銑刀那樣是把泡沫塑料刮下來(lái)。故用圓形薄片銑刀加工的模型質(zhì)量好，平而光潔平整，且不會(huì)發(fā)生珠球剝落、表面粗糙和被刀具所損傷的現(xiàn)象。圖6是銑刀結(jié)構(gòu)圖。 刀具的材料可用工具鋼或高速鋼。我們?cè)诘毒呱厦骈_(kāi)了三條或多條散熱槽，因?yàn)榕菽芰鲜且环N良好的絕熱材料，熱量不易散失，而如果在切削過(guò)程中發(fā)生的熱量散不出去，就很容易造成泡沫塑料的軟化、熔融，使加工的表面粘結(jié)硬化，不利切削。開(kāi)了三條槽之后，熱量散失容易得多，加工表面的溫度不致達(dá)到使模型熔吉塊的地步，模型表面就光潔平整了。 每次銑削的深度一般

42、不宜超過(guò)1毫米。切志量過(guò)深會(huì)發(fā)生模型拾起的現(xiàn)象，不但銑不光潔，而且也銑不平整。銑削時(shí)，模型不需要用任何光具夾窄，因?yàn)榍邢髁苄?，只要用手扶住塑料即可銑削? 另外，還有一個(gè)問(wèn)題要注意的，在我們?cè)囼?yàn)過(guò)程中發(fā)生銑好后的泡沫塑料平板有彎曲變形的現(xiàn)象，尤其是薄的平板更顯著。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能是：①比重輕，內(nèi)部顆粒不均勻，強(qiáng)度不一致，顆粒大的松的地方空氣多，強(qiáng)度低，顆粒小的致密的地方強(qiáng)度高，這種內(nèi)部組織的不均勻就容易造成變形；②聚苯乙烯泡沫塑料在發(fā)泡成板材后，沒(méi)有停放一個(gè)足夠的時(shí)間，使板材里面的空氣跑完，加工以后才逐步消失，因而發(fā)生變形。對(duì)于這種現(xiàn)象的處理，我們是將加工完了的平板，四面騰空放

43、平，讓它透空氣，就不會(huì)有彎曲現(xiàn)象。另外，我們們希望塑料內(nèi)部組織要均勻及多停放一些時(shí)間，使內(nèi)部空氣充分排除，可減少這種現(xiàn)象的發(fā)生。 2. 車削加工 泡沫塑料的車削是加工過(guò)程中的一個(gè)難關(guān)，國(guó)外認(rèn)為可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料要車削加工是不現(xiàn)實(shí)的。這主要是因?yàn)椴馁|(zhì)軟，加工的刀具和夾具都有問(wèn)題。但我們沒(méi)有被困難嚇倒，試驗(yàn)成功了車削加工。試驗(yàn)的材料同樣是上塑七廠比重為0.03克/厘米3的可發(fā)性泡沫塑料，設(shè)備是切削木模的車床，車頭軸的轉(zhuǎn)速為150～750轉(zhuǎn)/分。泡沫塑料車削的特點(diǎn)也必須是一片一片車削下來(lái)，才車得光潔。操作方法是先把泡沫塑料模型用粘結(jié)劑粘在木盤上，將夾是夾牢木盤。若較長(zhǎng)的模型須二端頂住

44、加工的話，則頂針座不宜頂?shù)眠^(guò)緊，否則模型會(huì)拱起變形，使車削發(fā)生困難。車刀應(yīng)是平薄鋒利的，不宜使用切削金屬的車刀，車刀的材料也要用工具鋼和高速鋼。車削時(shí)，試樣和車刀應(yīng)以一個(gè)點(diǎn)接觸，切削角約15度，后角約45度，車速控制在500-750轉(zhuǎn)/分左右。我們認(rèn)為車速不宜過(guò)高，一般在1000轉(zhuǎn)/分以下較適宜，因車速愈高，工件的離心力愈大，發(fā)生晃動(dòng)的現(xiàn)象愈嚴(yán)重，且在切削過(guò)程中，車下來(lái)的塑料片色不在工件上，易將工件刮毛。切削量以1-2毫米較好。切刀量過(guò)大，有切不進(jìn)的現(xiàn)象；切刀量太少，反而刀子把工件刮毛。另外，用手握車刀切削不好，一方面切削量不能控制，另一方面切削速度也不能控制，走刀時(shí)快時(shí)慢，最好有自動(dòng)進(jìn)刀裝置

45、。目前，我們正在進(jìn)一步改進(jìn)刀具，在能車外圓的基礎(chǔ)上，做到能車內(nèi)圓、孔、鍵槽等。圖7所示，為車削成型1500毫米直徑、1500毫米高的圓柱段件模型。 3. 磨削加工 外圓砂皮磨床主要用來(lái)磨工件的平面、斜面和外圓孤。升降式內(nèi)圓砂皮磨床用來(lái)磨工件的凹圓形和內(nèi)圓弧。磨削操作的特點(diǎn)是加工簡(jiǎn)單，速度快。用來(lái)磨泡沫塑料模型的砂紙應(yīng)是細(xì)號(hào)砂紙。操作時(shí)，用力不能過(guò)大，速度要慢一點(diǎn)，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的膠結(jié)現(xiàn)象。但經(jīng)磨削加工后，在模型表面上的一層外殼是不可避免的，這是因?yàn)樗芰媳粔簩?shí)的緣故。 4. 無(wú)齒銅盆鋸鋸割 無(wú)齒銅盆鋸鋸割能代替一部分平面銑削，節(jié)省時(shí)間；另外，能用來(lái)鋸割端面及切邊等工序。經(jīng)

46、無(wú)齒銅鋸鋸割后的模型也很光潔，不用再銑削。用來(lái)切割泡沫塑料的銅盆鋸鋸片必須是無(wú)齒的或很薄很鋒利的，這樣才能達(dá)到光潔平直的要求。 5. 繞鋸機(jī)加工 平齒繞鋸凡能用來(lái)加工模型（板材）端面，切邊以及外圓弧等。加工塑料用的繞鋸機(jī)就是一般的木工繞鋸機(jī)，但齒條應(yīng)是平直或薄門無(wú)齒的。這種齒條加工的塑料表面很光潔，但由于切割時(shí)齒條嵌在塑料中，齒條和材料摩擦產(chǎn)生的熱量一時(shí)不易散去，致使塑料表面有粘結(jié)現(xiàn)象，所以繞鋸機(jī)的熱量一時(shí)不易散去，致使塑料表面有粘結(jié)現(xiàn)象，所以繞鋸機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)快，我們一般控制在1450轉(zhuǎn)/分，這樣表面基本無(wú)粘結(jié)現(xiàn)象，較為光潔。 電熱絲切割用于粗加工取料，用直流低壓操作，

47、電壓控制在5~12伏之間，電熱絲直徑在0.5~1.0毫米。其他如圓鋸機(jī)、手推平刨機(jī)等都是用來(lái)切料和刨平面的，其表面都比較粗糙，所以都是粗加工用的。 2.4.3 手工加工 從木模行業(yè)當(dāng)前的生產(chǎn)水平來(lái)看，手工操作仍占有一定的重要的地位。對(duì)于做泡沫塑料模型來(lái)說(shuō)，手工操作更占有重要的地位，一些形狀復(fù)雜的模型都全靠手工加工。所以模型做得好壞，主要取決于模型工的操作技術(shù)和熟練程度，模型工常用的手工工具是鋒利的刀子、薄鑿、圓鑿等，其他木工工具均可省去不用?，F(xiàn)將手工操作中的劃線取料和手工工具作此簡(jiǎn)單介紹： 1. 劃線取料 劃線取料是模型加工的第一道工序 泡沫塑料因內(nèi)部組織疏松，用圓

48、規(guī)直接釘在泡沫塑料上劃線取料是很困難的，主要是圓心會(huì)移動(dòng)而劃不正確，我們用了一片小的1毫米厚的有機(jī)玻璃，在玻璃片上劃好垂直中心線，劃線取料時(shí)將有機(jī)玻璃片墊在泡沫塑料塊上，圓規(guī)的一只腳釘在有機(jī)玻璃的中心線上，這樣圓心就不會(huì)再移動(dòng)了，解決了劃線的困難。圓規(guī)的鉛心應(yīng)用軟鉛心，否則劃線印子太深太粗，也會(huì)影響模型尺寸的正確。 手坯取料可采用前面敘述的兒種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行，一般可用繞鋸機(jī)和電熱絲切割等。 2. 手工工具 加工泡沫塑料的手工工具一般和加工木模的一樣，有模鑿、圓鑿等，但刀刃要求更加鋒利些，加工方法和機(jī)械加工的銑削原理一樣，以技削為主，切削量要少，才能得到光滑的模型表面。 2.5

49、模型的結(jié)構(gòu)與裝配 因?yàn)橄ｈT造法具有不從鑄型內(nèi)取出模型的特點(diǎn)，故模型上的任何筋條、凹槽孔、活絡(luò)塊以及類似結(jié)構(gòu)，在制模時(shí)都可以不必細(xì)加考慮，也不需要任何拔模斜度。只要考慮如何生產(chǎn)起來(lái)經(jīng)濟(jì)、合理，保證鑄件質(zhì)量，同時(shí)又能達(dá)到良好的表面光潔以及使造型時(shí)春砂方便。為了保證模型加工的方便，可將模型分做各種不同幾何開(kāi)關(guān)的元件，然后用快干的粘結(jié)劑將元件粘合起來(lái)。為了避免澆注時(shí)產(chǎn)生過(guò)多的氣體以及過(guò)多的燃盡后的殘留物，影響鑄造件質(zhì)量，故粘結(jié)劑應(yīng)晝少用。 2.5.1 各種粘結(jié)劑性能介紹 聚苯乙稀泡沫塑料溶解丁酯、酮、苯、氯化烴（如二氯甲烷、四氯化碳、三氯甲烷）以及乙醚和丙酮中，不溶于酒精和

50、水。因此適用于粘合聚苯乙稀的粘結(jié)劑比較少。能滿足快干（在1小野心 催即干燥），粘強(qiáng)度好，揮發(fā)容易，殘留物少，又損害聚苯乙烯泡沫塑料的粘結(jié)劑更感到不足。最理想的粘結(jié)劑應(yīng)該是聚苯乙烯本身做的膠水。據(jù)資料介紹，能做聚苯乙烯泡沫塑料粘結(jié)劑的有環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚醋酸乙烯脂、脲-甲醛樹(shù)脂聚乙烯醇縮丁醛等。這些樹(shù)脂中有的因市場(chǎng)供應(yīng)不足，有的因價(jià)格不貴，都未一一使用。我們?cè)械恼辰Y(jié)劑有C、A、O粘結(jié)劑（其主要成分系二氰二胺+甲醛縮合成的樹(shù)脂）和上海振華造漆廠生產(chǎn)的聚醋酸乙乳液。O、A、O粘結(jié)劑的配方是100%O、A、O樹(shù)脂+6%草酸-100%填料，其中草酸的濃度是5%，填料是石膏粉和水泥混合料。這種粘結(jié)劑

51、干燥快，粘結(jié)強(qiáng)度高；其缺點(diǎn)是要隨用隨配，使用不方便，而且要當(dāng)天用完，不能存放。在這種粘結(jié)劑中要加石膏水泥填料來(lái)固化，這對(duì)澆注帶來(lái)不。鑒于聚醋酸乙稀乳液粘結(jié)劑貨源廣，使用簡(jiǎn)便，以及粘結(jié)強(qiáng)度、快干性基本符合使用要求，所以為我們目前普遍應(yīng)用，但就它的快干性，我們認(rèn)為還不夠理想。為此，今后還有待繼續(xù)符合上述要求的粘結(jié)劑。聚醋酸乙烯乳液是由乙炔與醋酸合成醋酸乙稀酯，再經(jīng)過(guò)乳化聚合而得到的一種乳白色均勻的稠厚液體，屬于聚醋酸乙稀樹(shù)脂水分散系的一種高分子乳化聚合物。它應(yīng)滿足下列技術(shù)條件： [外觀]乳白色稠厚液體 [干燥剩余物]50±2% [PEI值]4~6 [顆粒]0

52、.5~5 [粘度]用涂料4號(hào)粘度計(jì)在25±0.5℃下測(cè)定為50~100秒。 [穩(wěn)定性]乳液100+蒸餾水15，靜置1小時(shí)后無(wú)分層現(xiàn)象。 2.5.2 粘合方法 模型的粘合就是把模型元件按設(shè)計(jì)圖紙的尺寸粘合起來(lái)。粘結(jié)劑要求涂得薄而均勻。對(duì)于一些壁薄而高大的模型， 在粘合時(shí)應(yīng)用角盡板填在后而保證其垂直度，圖8所示泵用支座的膠合，其輪廓尺寸為1060×880×795毫米，比較高大，壁薄僅60毫米，而且是空心的，由于泡沫塑料模的強(qiáng)度較差，而且模型的垂直度要求很高，所以我們?cè)谀z合時(shí)用角尺板填在后面，以保證模型的垂直度。 若粘合后的部件需進(jìn)行車、銑等加工

53、，必須待粘結(jié)劑干燥，粘合部分粘牢之后方可加工，否則會(huì)影響模型的尺寸精度。 2.5.3 塑木結(jié)構(gòu) 為了節(jié)約木材，減少型芯和造型方便，對(duì)于一些生產(chǎn)數(shù)量較多，形狀較復(fù)雜的鑄件，諸如多活絡(luò)塊、搭子、法蘭、拉筋、齒輪的齒，以及易鉤砂、無(wú)法起?；蚱鹉：笮扌屠щy的部分，均可用泡沫塑料來(lái)代替。如圖9所示的緩沖器前后座，鑄件的三個(gè)圓筒上下有二條筋聯(lián)結(jié)，原來(lái)要做大型芯兩只方能取模，現(xiàn)在下部的筋條用泡沫塑料做成，可省去二只型芯。上部木模在造型完了，澆注前從鑄型中取出，表面可以修飾，下部塑料就留在砂型內(nèi)。又如圖10所示的箱體，鑄體輪廓尺寸2700×3300×850毫米，鑄件毛重12.5噸。若按原木模工藝

54、，必須打6付泥芯殼。改用塑木結(jié)構(gòu)后，可以省去外圈六付泥芯殼，這樣，不僅節(jié)約了大量的木材，還節(jié)省了不少制模和造型的準(zhǔn)備工時(shí)，同時(shí)還減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于某些大型鑄件，關(guān)鍵性的的或批量較大以及難以起模需打泥芯或造型困難的鑄件是一種很好的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)也是一種具有普遍推廣應(yīng)用價(jià)值的較佳造型工藝。 2.5.4 空心結(jié)構(gòu) 對(duì)于一些形狀簡(jiǎn)單但又很大的厚實(shí)鑄件，如悶頭、聯(lián)軸節(jié)鉆子等，采用空心結(jié)構(gòu)是很好的方法。如圖11所示的悶頭，零件尺寸厚大宜采用這種空心結(jié)構(gòu)。一般上、下面用厚度30毫米左右的板覆蓋即夠了，四周板層厚度應(yīng)根據(jù)春砂強(qiáng)度而定，圓周用數(shù)層厚40~60毫米的塑料塊迭

55、起來(lái)，強(qiáng)度也足夠了。象這種悶頭及后面圖18之類的鑄件，若泡沫塑料模型成實(shí)心的話，不僅浪費(fèi)材料，而且澆注時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，對(duì)鑄件產(chǎn)生不利的影響。因此對(duì)一些形狀簡(jiǎn)單的鑄件用空心結(jié)構(gòu)是很好的結(jié)構(gòu)形式。 2.6 鑄件澆注位置的選擇 鑄件的澆注位置是指在澆注時(shí)鑄件的主要表面在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。鑄件的澆注位置對(duì)鑄件的質(zhì)量、尺寸精度和造型工藝過(guò)程的難易有很大的影響，因而是鑄造工藝設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，通常按下面的基本原則進(jìn)行選擇。 （1）鑄件上質(zhì)量要求高的部分及重要加工面、加工基準(zhǔn)面應(yīng)盡量朝下或處于側(cè)面。因?yàn)橄虏考皞?cè)面出現(xiàn)缺陷的可能性小，組織較致密。當(dāng)有多個(gè)重要加工面時(shí)，應(yīng)將較大的重要加工面朝下，

56、而對(duì)朝上的加工面則采取加大加工余量的辦法，以保證朝上的表面在加工后無(wú)氣孔、夾砂、砂眼等缺陷。 （2）鑄件的大平面應(yīng)朝下或傾斜澆注。鑄件的大平面朝上時(shí)，最易產(chǎn)生氣孔、夾砂結(jié)疤類缺陷，因而應(yīng)盡量使大平面朝下或傾斜澆注。 （3）鑄件的薄壁部分應(yīng)朝下、側(cè)立或傾斜。鑄型的下部有較大的金屬液靜壓頭，有利于薄壁部分的充填，減少冷隔和澆不足缺陷。 （4）鑄件的厚大部分應(yīng)放在頂部或在分型面的側(cè)面。收縮大的合金，鑄件厚大處易產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。將這些部分放在頂部或分型面附近，便于安放冒口對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮。 （5）便于砂芯的安放、固定和排氣。許多鑄件都有砂芯，在考慮其澆注位置時(shí)，盡量不采用吊芯、懸臂砂芯，否則下

57、芯和檢查不方便，固定不穩(wěn)固，澆注時(shí)易偏移。 此外，澆注時(shí)砂芯所產(chǎn)生的氣體要經(jīng)芯頭排出，因此，除砂芯的芯頭有適當(dāng)?shù)某叽缤猓€應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢?，通常向上排氣比向下排氣通暢些? 本設(shè)計(jì)中鑄件澆注位置的選擇： 2.7 鑄造工藝參數(shù) 2.7.1 鑄件尺寸公差 鑄件的尺寸公差與鑄件的基本尺寸、生產(chǎn)規(guī)模、合金種類和鑄造方法等有關(guān)。我國(guó)鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)GB6414—86。其數(shù)值見(jiàn)下表1。 表1 鑄件尺寸公差數(shù)值（GB6414—86） （mm） 鑄件基本尺寸 公 差 等 級(jí) CT

58、 大于 至 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 — 10 10 16 — — — — 0.18 0.20 0.26 0.28 0.36 0.38 0.52 0.54 0.74 0.78 1.0 1.1 1.5 1.6 2.0 2.2 2.8 3.0 4.2 4.4 — — — — — — — — 16 25 40 25 40 63 — — — — — — 0.22 0.24 0.26 0.30 0.32 0.3

59、6 0.42 0.46 0.50 0.58 0.64 0.70 0.82 0.90 1.0 1.2 1.3 1.4 1.7 1.8 2.0 2.4 2.6 2.8 3.2 3.6 4.0 4.6 5.0 5.6 6 7 8 8 9 10 10 11 12 12 14 16 63 100 160 100 160 250 — — — — — — 0.28 0.30 0.34 0.40 0.44 0.50 0.56 0.62 0.70 0.78 0.88 1.0 1.1 1.2

60、 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 5.0 5.6 6 7 8 9 10 11 11 12 14 14 16 18 18 20 22 250 400 630 400 630 1000 — — — — — — 0.40 — — 0.56 0.64 — 0.78 0.90 1.0 1.1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.6 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 5 6 6.2 7 8 9

61、 10 11 12 14 16 16 18 20 20 22 25 25 28 32 1000 1600 2500 1600 2500 4000 — — — — — — — — — — — — — — — 1.6 — — 2.2 2.6 — 3.2 3.8 4.4 4.6 5.4 6.2 7 8 9 9 10 12 13 15 17 18 21 24 23 26 30 29 33 38 37 43 49 4000 6300 6300 10000 —

62、— — — — — — — — — — — — — — — 7.0 — 10 11 14 16 20 23 28 32 35 40 44 50 56 64 注：1.CT1和CT2沒(méi)有規(guī)定公差值，是為將來(lái)可能要求更精密的公差保留的。 2.CT13至CT16小于或等于16mm的鑄件基本尺寸，其公差需單獨(dú)標(biāo)注，可提高2—3級(jí)。 3.如無(wú)其他規(guī)定，厚壁公差可比其他尺寸的公差降低一級(jí)選用。 基于設(shè)計(jì)中鑄件的特點(diǎn)，基本尺寸是132*222，公差等級(jí)選擇CT9。 2.7.2 鑄件重量公差 鑄件重量公差是以占

63、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，用代號(hào)MT表示。重量公差等級(jí)共分為16級(jí)，本設(shè)計(jì)選擇MT9，公稱重量是>1—4kg， 然后查表《鑄件重量公差數(shù)值（GB/T 11351—89）》得重量公差數(shù)值為14%。 2.7.3 鑄造收縮率 鑄件在冷卻時(shí)，因收縮而使尺寸減小，因此，在制造模樣時(shí)，其尺寸應(yīng)比鑄件實(shí)際尺寸放大一個(gè)數(shù)值，所以放大數(shù)值的百分?jǐn)?shù)稱為鑄造收縮率。以下式表示： 式中 K——鑄造收縮率； Lm——模樣尺寸； Lj——鑄件尺寸。 依據(jù)公式，阻礙收縮率0

64、.9%，自由收縮率 1.0%。 2.7.4 機(jī)械加工余量 鑄件待加工面上為進(jìn)行機(jī)械加工而預(yù)留的切除厚度稱為機(jī)械加工余量。其大小應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和方式、加工面的大小、鑄造合金的種類和該鑄造方法所能達(dá)到的鑄件尺寸公差等級(jí)來(lái)選擇。機(jī)械加工余量的代號(hào)為MA。機(jī)械加工余量等級(jí)由精到粗共分為A、B、C、D、E、F、G、H和J共9個(gè)等級(jí)?；诒驹O(shè)計(jì)中的鉤型連桿鑄件，選擇MA G等級(jí)，加工余量數(shù)值查表《與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量 （B/T11350—89）（mm）》得，本鑄件的機(jī)械加工余量為5mm。 2.7.5 最小鑄出孔及槽 鑄件上的孔、槽、臺(tái)階等原則上應(yīng)盡量鑄出，以便節(jié)

65、約金屬，減少加工費(fèi)用，同時(shí)可避免鑄件局部過(guò)厚，減少縮孔、縮松缺陷。但是，當(dāng)孔、槽的尺寸太小時(shí)，鑄出 的難度增大，還不如用機(jī)械加工方法 表2 鑄鐵件最小鑄出孔尺寸（mm） 生產(chǎn)批量 鑄出孔最小直徑 大量生產(chǎn) 12~15 成批生產(chǎn) 15~30 單件和小批生產(chǎn) 30~50 合算。表2為鑄件最小鑄出孔、槽的 尺寸。表中數(shù)值為鑄件毛坯直徑，即 若為加工孔，應(yīng)是加上加工余量后的 尺寸。對(duì)于一些特殊形狀的方孔、彎 孔，或不能用機(jī)加工方法形成的小孔， 原則上必須鑄出 2.7.6 其它鑄造工藝參數(shù) 1．鑄造圓角 鑄件毛坯在表面的相交處，都有鑄造圓角，如圖

66、所示，這樣既能方便起模，又能防止?jié)茶T鐵水時(shí)將砂型轉(zhuǎn)角處沖壞，還可以避免鑄件在冷卻時(shí)產(chǎn)生裂縫或縮孔。鑄造圓角在圖上一般不標(biāo)注，常集中注寫在技術(shù)要求中。 圖示鑄件毛坯的底面（作為安裝底面），需要經(jīng)過(guò)切削加工。這時(shí)，鑄造圓角被削平。 圖2—5 鑄造圓角 設(shè)計(jì)中鑄件鉤型連桿的鑄造圓角為4mm。 2．鑄件壁厚 在澆注零件時(shí)，為了避免個(gè)部分因冷卻速度的不同而產(chǎn)生縮孔或裂縫，鑄件壁厚應(yīng)均勻變化、逐漸過(guò)渡，如圖所示。 圖2—6 鑄件壁厚 2.8 澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì) 鑄件的澆注系統(tǒng)和冒口往往統(tǒng)稱為澆冒口系統(tǒng)。它直接影響金屬液的充填過(guò)程、凝固方式、補(bǔ)縮效果和金屬的消耗等，與鑄件的質(zhì)量、成本關(guān)系重大。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)， 鑄件廢品中約有30%是由于澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)而引起的。因此，在設(shè)計(jì)工藝當(dāng)中，澆冒口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是個(gè)重要環(huán)節(jié)。 2.8.1 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入型腔的一系列通道的總稱。其基本要求是：能使金屬液有足夠的壓頭，平穩(wěn)地、均勻地在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充滿型腔；防止沖壞鑄型和砂芯；防止熔渣進(jìn)入型腔；使鑄件按預(yù)期的方式凝固