齒輪箱蓋板鑄造工藝設(shè)計(jì)

齒輪箱蓋板鑄造工藝設(shè)計(jì),齒輪箱,蓋板,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目齒輪箱蓋板鑄造工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院年 級(jí)專 業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書I目目 錄錄1 前前 言言 .11.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義.11.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.11.2.1 齒輪箱蓋板概述 .11.2.2 鑄件的結(jié)構(gòu)分析 .21.2.3 鑄件的鑄造工藝性分析 .21.3 行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀.32 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 .42.1 造型和制芯方法的選擇.42.2 分型面的選擇.42.3 澆注位置的確定.52.4 鑄造工藝參數(shù).62.4.1 鑄造收縮率 .62.4.2 鑄件尺寸公差 .62.4.3 最小鑄出孔 .72.4.4 機(jī)械加工余量 .72.4.5 起模斜度 .83 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .93.1 鑄件質(zhì)量計(jì)算.93.2 澆注系統(tǒng)種類的選擇.93.3 澆注系統(tǒng)尺寸的計(jì)算.93.3.1 直澆道高度的確定 .93.3.2 澆注系統(tǒng)截面尺寸的選擇 .103.4 冒口、冷鐵的設(shè)計(jì).113.4.1 冒口類型選擇 .113.4.2 冒口尺寸的計(jì)算 .113.4.3 冷鐵的確定 .123.5 砂芯設(shè)計(jì).143.5.1 砂芯的尺寸設(shè)計(jì) .144 鑄造工裝設(shè)計(jì)鑄造工裝設(shè)計(jì) .174.1 模樣設(shè)計(jì).174.2 砂箱設(shè)計(jì).17鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書II4.2.1 砂箱結(jié)構(gòu)與選材的設(shè)定 .174.2.2 模板尺寸設(shè)計(jì) .184.2.3 砂箱尺寸設(shè)計(jì) .184.2.4 芯盒設(shè)計(jì) .185 結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ) .20致致 謝謝 .21參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) .22鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書11 前 言=1.1 本設(shè)計(jì)的目的、意義此次設(shè)計(jì)的是齒輪箱蓋板，作為其為電機(jī)機(jī)齒齒輪箱的蓋子用來(lái)固定和支撐電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪箱蓋板的質(zhì)量一定程度上影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能與其運(yùn)轉(zhuǎn)，故其材質(zhì)和工藝等方面的要求顯得重要。一般來(lái)說(shuō)大型電機(jī)采用鑄造工藝為壓鑄工藝，但齒輪箱蓋板是屬于小型鑄件，故其采用砂型鑄造比較合適。本次工藝設(shè)計(jì)目的是在老師的指導(dǎo)下通過(guò)課程設(shè)計(jì)鞏固和加深鑄造工藝課及其它有關(guān)基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課的知識(shí)；掌握鑄造工藝及工裝的設(shè)計(jì)方法，鍛煉運(yùn)用鑄造工藝手冊(cè)及其它技術(shù)資料的基本技能，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析和解決鑄造生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力；通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們進(jìn)一步提高圖紙、文字表達(dá)能力；為今后工作打下基礎(chǔ)。1.2 本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求工藝設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)鑄件技術(shù)要求：1.毛坯件需經(jīng)人工時(shí)效處理；2.未標(biāo)注的鑄造圓角半徑為 R5；3.140、141、200 必須與齒輪孔一起鏜出（擰緊螺釘、打上定位銷） 。4.“A”面與齒輪箱體緊密配合，每 25 平方厘米括削到 812 個(gè)。5.鑄件毛坯不得有鑄造缺陷。1.2.1 齒輪箱蓋板概述零件名稱：齒輪箱蓋板 材料：HT200 外形尺寸： 鑄造批量：?jiǎn)渭∨?鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書2齒輪箱蓋板零件圖如圖 1-1 所示。 圖 1-1 齒輪箱蓋板零件圖1.2.2 鑄件的結(jié)構(gòu)分析該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，其齒輪箱蓋板外形尺寸為 610mm760mm60mm，內(nèi)外輪廓主要是曲面和平面。其最小壁厚為 8mm，最大壁厚 18mm，但壁厚相差不大，且零件外表面精度要求相較于內(nèi)腔精度要求低。1.2.3 鑄件的鑄造工藝性分析 齒輪箱蓋板最小壁厚為 8mm，根據(jù)國(guó)標(biāo)所給砂型鑄造鑄件的最小允許壁厚 ，滿足鑄鐵件砂型鑄造要求。由于23、M16、M10 的尺寸太小，均不適宜直接鑄出。內(nèi)腔尺寸較大，且內(nèi)腔尺寸精度要求高，應(yīng)設(shè)置加工余量，鑄成后用其他方法去除。相對(duì)于內(nèi)腔，它的外表面尺寸精度要求不太高，可以不再設(shè)加工余量。為便于生產(chǎn)可以用砂芯來(lái)形成鑄件的內(nèi)腔；為了補(bǔ)充鋼液在凝固過(guò)程中總體積的縮小量，需設(shè)冒口；同時(shí)鑄件尺寸不小，可以放置外冷鐵來(lái)延長(zhǎng)冒口補(bǔ)縮的距離；齒輪箱蓋板材料為 HT200。為防止?jié)膊蛔恪⒗涓舻葷茶T缺陷，需設(shè)置兩個(gè)內(nèi)澆道同時(shí)澆注以縮短澆注的時(shí)間?；蛘咛岣邼沧囟鹊取ｈT造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書31.3 行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀相較于熔模鑄造、金屬型鑄造、消失模鑄造、反重力鑄造等特種鑄造工藝來(lái)說(shuō)，砂型鑄造比較傳統(tǒng)老舊，但是存在即真理，砂型鑄造自有它存在的意義。相比其他鑄型方式，砂型鑄造原材料廣泛，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，可鑄造內(nèi)腔復(fù)雜的鑄件，后機(jī)械加工少。鑄造行業(yè)的 80%以上的產(chǎn)品都是砂型鑄造完成的,因此我們通常所講的鑄造一般就是指砂鑄,即砂型鑄造.“八五”期間鑄造受到了原機(jī)電部高度重視，投入了建國(guó)以來(lái)最大的一次專項(xiàng)技改貸款和攻關(guān)費(fèi)用，扶持了鑄造機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和發(fā)展。 “大型拋丸清理機(jī)的制造”， “垂直分型無(wú)箱射壓造型機(jī)”， “水玻璃砂舊砂再生設(shè)備的研制”， “金屬型鑄造設(shè)備”等等相繼被開(kāi)發(fā)應(yīng)用。 “十二五”時(shí)期，整個(gè)鑄造行業(yè)特別要在鑄造新工藝和新材料上下工夫，鑄造材料的價(jià)格居高不下，要求精密鑄造行業(yè)必須而且快速開(kāi)發(fā)出新的可替代的低價(jià)新材料；下游客戶的的要求的不斷提高，驅(qū)使我們必須提升工藝水準(zhǔn)；人力資源成本的不斷上升，我們必須在精密鑄造裝備上多下工夫，多開(kāi)發(fā)，多投資！例如，中國(guó)鑄造權(quán)威機(jī)構(gòu)中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)及國(guó)際鑄業(yè)咨詢網(wǎng)一致推薦的新材料精鑄專用剛玉及臺(tái)灣的鑄造手機(jī)器人等，都是精密鑄造下一步發(fā)展的方向。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書42 設(shè)計(jì)方案目前鑄造業(yè)中存在多種鑄造方法，且各有其優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。在選擇鑄造方法的時(shí)候統(tǒng)籌考慮多個(gè)方面的因素，才能做出最符合生產(chǎn)實(shí)際的鑄造方法。砂型鑄造中應(yīng)用最廣的當(dāng)屬濕型砂，其造價(jià)比較低廉，占地面積小，節(jié)約工時(shí)和資源，能減小成本，好處非常多。當(dāng)然與干型相比，濕型也有其不可避免的缺點(diǎn)，例如容易產(chǎn)生脹砂、沖砂、粘砂、氣孔、帶砂等缺陷。但使用干型造型需要烘干程序，不僅要多增添設(shè)備，還占用大量時(shí)間和空間，消耗能源和金錢，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率降低，惡化生產(chǎn)車間環(huán)境，難以達(dá)到 6S標(biāo)準(zhǔn)。而后起之秀樹(shù)型砂可自硬、強(qiáng)度高、粉塵少、生產(chǎn)效率也非常高，特別是堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂，原砂中不含 S、P、N 等雜質(zhì)元素，澆注初期自身有熱塑性能減輕鑄鋼件熱裂的傾向，非常適合 HT200 鑄件的生產(chǎn)1。2.1 造型和制芯方法的選擇鑄件砂型必須具有較高的強(qiáng)度，以撐起整個(gè)鑄型的重量，同時(shí)避免沖砂、夾渣、粘砂等冶金缺陷。根據(jù)砂型各自適用性，結(jié)合鑄件特點(diǎn)，擬選用堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂，手工制造砂型。制芯打算采用比較新型的射芯式冷芯盒制法。這種方法尺寸比較精確、表面光潔、砂芯的強(qiáng)度高、生產(chǎn)率高、能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)。2.2 分型面的選擇分型面的選擇在鑄件生產(chǎn)中至關(guān)重要，將會(huì)直接或者間接的對(duì)鑄件的力學(xué)性能、經(jīng)濟(jì)性、美觀性、技術(shù)要求、生產(chǎn)復(fù)雜性等產(chǎn)生很大的影響。在本此設(shè)計(jì)中我設(shè)計(jì)兩種分型方案如圖 2-1、2-1 所示。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書5圖 2-1：方案一 圖 2-2：方案二根-據(jù)對(duì)齒輪箱蓋板零件結(jié)構(gòu)的分析，其結(jié)構(gòu)類似于三通結(jié)構(gòu)，且零件內(nèi)部尺寸要求比外部尺寸要求更高，擬采用如圖 2-2 所示的分型方式。這樣的優(yōu)點(diǎn)是：能夠降低所用砂箱的高度；且鑄型就在一箱內(nèi)，保證尺寸的精度；提高零件的使用壽命。所以選用的齒輪箱蓋板分型面為方案二如圖 2-2 所示。2.3 澆注位置的確定澆注系統(tǒng)的位置不僅會(huì)對(duì)鑄件的質(zhì)量有很大的影響，還會(huì)影響到鑄造工藝工序的問(wèn)題，對(duì)鑄件成品率的影響也將直接影響生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)澆注位置時(shí)，應(yīng)從產(chǎn)品的實(shí)際需要出發(fā)，根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸大小、批量大小、材料特點(diǎn)、生產(chǎn)條件等來(lái)綜合確定。齒輪箱蓋板工作面為內(nèi)腔，而澆注系統(tǒng)連接處不會(huì)直接接觸到工作面，只需考慮鑄件外表面配合使用和冶金質(zhì)量方面的因素。如下圖 2-3 所示來(lái)設(shè)置澆注位置，在鑄件中部設(shè)置內(nèi)澆道，保證鑄件能夠充型完全，利于實(shí)現(xiàn)順序凝固。齒輪箱蓋板澆注位置如下圖圖 2-3 所示。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書6圖 2-3 澆注位置2.4 鑄造工藝參數(shù)2.4.1 鑄造收縮率鑄造收縮率會(huì)隨著鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、型芯的個(gè)數(shù)、收縮時(shí)阻力、合金的種類、合金成分、砂型的退讓性、澆注后冷卻狀況的不同而有所改變。下表表 2-1 給出了鑄鐵件的鑄造線收縮率。表 2-1 灰鑄鐵中小型鑄件的鑄造線收縮率表鑄鐵種類線收縮率灰鑄鐵阻礙收縮自由收縮中小型鑄件0.81.0%0.91.1%綜合考慮齒輪箱蓋板鑄鋼件砂型阻力、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、冷卻過(guò)程，參考含灰鑄鐵中小型鑄件收縮率，選擇齒輪箱蓋板的鑄造線收縮率為 1.0%。2.4.2 鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是檢測(cè)鑄件是否合格的硬性指標(biāo)，尺寸公差值越小則表明鑄件的尺寸精度越高，鑄件尺寸如果超出兩個(gè)允許的極限尺寸則被認(rèn)為不合格。齒輪箱蓋板鑄鐵件采用堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂造型，參考鑄造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)2-3 小批單件鑄件的尺寸公差等級(jí)（GB641486） ，設(shè)定尺寸公差為 CT12。下表表 2-2 為部分公差選定依據(jù)。表 2-2 小批和單間生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)（GB641486）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書7公差等級(jí) CT造型材料灰鑄鐵干，濕型砂1315自硬砂11122.4.3 最小鑄出孔在鑄造過(guò)程中，難免會(huì)遇到尺寸非常小的孔，這些孔直接鑄造難以保證它們的尺寸精度。而對(duì)于后期加工來(lái)說(shuō)制作這類小孔卻簡(jiǎn)單的多，這時(shí)我們可以不必鑄出這些小孔。參考鑄造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2-16 鑄件的最小鑄出孔尺寸，下表表 2-3 為最小鑄出孔選定依據(jù)。表 2-3 灰鑄鐵最小鑄出孔尺寸最小鑄出孔直徑生產(chǎn)批量灰鑄鐵件大量生產(chǎn)1215成批生產(chǎn)1530單件小批生產(chǎn)3050從品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)等方面來(lái)考慮，齒輪箱蓋板鑄鐵件 4-19、2-M16、4-M12、4-23、I部 V 型孔（槽）尺寸太小，不再直接鑄出。2.4.4 機(jī)械加工余量機(jī)械加工余量的代號(hào)為 MA。其等級(jí)由精到粗共分為A、B、C、D、E、F、G、H、J 共九個(gè)等級(jí)。在鑄造設(shè)計(jì)中為了確保最后鑄件合格，鑄造時(shí)加部分余量，后期采用精度較高的機(jī)械加工進(jìn)行去除，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)加上的這一部分就稱為機(jī)械加工余量。齒輪箱蓋板外回轉(zhuǎn)面尺寸要求低可不加加工余量，但內(nèi)部型腔為主要工作部位，對(duì)尺寸要求高，通過(guò)砂型鑄造無(wú)法保證其精度，需要在內(nèi)回轉(zhuǎn)曲面上留適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工余量。結(jié)合齒輪箱蓋板鑄造可施行性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等生產(chǎn)因素，查詢鑄造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2-8，選擇等鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書8級(jí) FJ 級(jí)作為齒輪箱蓋板鑄鐵件的機(jī)械加工余量范圍，據(jù)齒輪箱蓋板的最大尺寸730mm，選擇單邊加工余量為 6.5mm。下表 2-4 為機(jī)械加工余量選定依據(jù)。表 2-4：機(jī)械加工余量選定依據(jù)圖尺寸公差等級(jí)12加工余量等級(jí)FGHJ基本尺寸加工余量數(shù)9.011131663010006.58.010132.4.5 起模斜度在鑄造過(guò)程中，為了保證澆注后能夠很輕易地將鑄件取下，在出模方向上應(yīng)設(shè)計(jì)出一定的斜度。參考鑄造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2-13 自硬砂模樣外表面起模斜度（JB/T510591）選擇。下表表 2-5 為起模斜度選定依據(jù)。表 2-5 起模斜度選定依據(jù)起模斜度金屬模樣，塑料模樣木模樣測(cè)量面高度H（mm）A（mm）a（mm）103300.64000.810401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.0對(duì)于齒輪箱蓋板來(lái)說(shuō)，與出模方向一致的樹(shù)脂砂模外壁起模的高度分別為87.5mm、36mm、34mm、40mm,所以選擇相應(yīng)的起模斜度分別為1.6mm、1.4mm、1.4mm、1.4mm。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書93 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 鑄件質(zhì)量計(jì)算Ht100200 密度為 7.2g/cm左右，分析鑄件形狀尺寸，帶入相關(guān)公式 M=V （3-1）式中 M-鑄件質(zhì)量 kg； -Ht100200 的密度 g/cm； V-鑄件總體積。帶入對(duì)應(yīng)數(shù)值計(jì)算得出大致的鑄件質(zhì)量約為 32.49kg。3.2 澆注系統(tǒng)種類的選擇正如前面提到的在鑄件中部設(shè)置內(nèi)澆道，內(nèi)澆道開(kāi)在分型面，采用中間注入式的澆注系統(tǒng)，其兼具底注式和頂注式澆注的優(yōu)缺點(diǎn)；澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選開(kāi)放式結(jié)構(gòu)；底注包澆注保溫性能好、夾雜少，常用于鑄鋼件5，所以澆包選用底注包澆注并采用塞桿阻流以調(diào)節(jié)流量；采用普通的漏斗澆口杯。直澆道主要作用是引導(dǎo)金屬液從澆口杯進(jìn)入橫澆道，并提供足夠大的壓力勢(shì)能使合金液克服流動(dòng)阻力進(jìn)而充滿型腔。齒輪箱蓋板為中型鑄鋼件，合金液流動(dòng)性差，應(yīng)增大澆注速度，而且采用的開(kāi)放式澆注系統(tǒng)在不充滿狀態(tài)下高度紊流、容易氧化、卷氣，因此選用有錐度的充滿式直澆道，底部直澆道窩采用半圓球形式，用耐火磚管砌成6。橫澆道用以連接直澆道和內(nèi)澆道，均勻平穩(wěn)地將金屬液分配到各內(nèi)澆道，還能捕捉、收集、保留前段流道帶來(lái)的夾雜物。澆注齒輪箱蓋板用扁梯形的橫澆道。扁平梯形內(nèi)澆道應(yīng)用較廣，且撇渣效果較好、縮松傾向弱、容易去除，毫無(wú)疑問(wèn)的本次設(shè)計(jì)選用扁平梯形內(nèi)澆道。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書103.3 澆注系統(tǒng)尺寸的計(jì)算3.3.1 直澆道高度的確定澆注過(guò)程中為了避免澆不足等缺陷，直澆道應(yīng)有足夠的高度以提供足夠的壓頭，計(jì)算所需壓頭可用壓頭公式： Hm=L tan （3-2）式中 L 可根據(jù)吃砂量的數(shù)值確定，查鑄工實(shí)用手冊(cè)P190表 3-15 手工造型吃砂量表，進(jìn)而可選擇 f=75mm，為了錯(cuò)開(kāi)冒口的位置可選擇 L=530mm。式中壓力角 可根據(jù)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P67表 4-19，結(jié)合鑄件壁厚和 L 可選擇壓力角 為 9。將已知數(shù)據(jù)代入上式即可求得：Hm=83.94mm另外加部分壓頭，可擬定直澆道高度 H =200mm。參考設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)錐度選擇 1:100，直澆道窩直徑選擇 2 倍的底部直徑，參考鑄造工程師手冊(cè)P556表 6-63 普通漏斗形澆口杯尺寸運(yùn)用已有數(shù)據(jù)的等差規(guī)律算出澆口杯尺寸。下圖 3-1 給出了各澆注組元尺寸。a）澆口杯 b）直澆道 c）澆口窩 d）橫澆道 e）內(nèi)澆道圖 3-1：澆注系統(tǒng)各部尺寸3.3.2 澆注系統(tǒng)截面尺寸的選擇根據(jù)齒輪箱蓋板鑄件實(shí)際情況設(shè)置單澆包，單澆孔，單直澆道，雙橫澆道和雙內(nèi)澆道進(jìn)行澆注。參考鑄工實(shí)用手冊(cè)P225表 3-52 根據(jù)包孔確定澆注組元尺寸表，具體參考數(shù)據(jù)如下表 3-1 包孔直徑與澆注系統(tǒng)組元截面尺寸數(shù)量表所示。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書11表 3-1 包孔直徑與澆注系統(tǒng)組元截面尺寸數(shù)量表42 個(gè)橫澆道/mm2 個(gè)內(nèi)澆道/mm包孔直徑/mm直澆道直徑/mmd包d直abcabc35602535303040304060304035354535456035454035454050803545454050453.4 冒口、冷鐵的設(shè)計(jì)3.4.1 冒口類型選擇在冒口效用中大氣壓力暗冒口效果好，此處用這種冒口。齒輪箱蓋板鑄鋼件熱節(jié)主要集中在豎直方向圓環(huán)上，且壁厚不大，可在鑄件四周進(jìn)行邊冒口補(bǔ)縮，對(duì)于水平方向圓環(huán)較高處的補(bǔ)縮，用較大壓頭進(jìn)行彌補(bǔ)。3.4.2 冒口尺寸的計(jì)算（1）計(jì)算冒口模數(shù)齒輪箱蓋板模數(shù)最大部分為垂直圓環(huán)與水平圓環(huán)相接處的模數(shù)，參考鑄工實(shí)用手冊(cè)P833 表 13-10 部分組合體模數(shù)計(jì)算表，對(duì)于最大模數(shù)處類似于板件 L 形式，以 1:1比例大致繪出相交節(jié)點(diǎn)圓如下圖圖 3-2。圖 3-2 鑄件模數(shù)求得，M 件=r=13.5按側(cè)冒口：M 件：M 冒：M 頸=1：1.2：1.2，得 M 冒16.2。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書12（2）驗(yàn)證冒口有效補(bǔ)縮距離為了保證冒口補(bǔ)縮效果，需要驗(yàn)證冒口補(bǔ)縮距離。齒輪箱蓋板水平方向補(bǔ)縮 T=23，截面寬：厚114,可完全補(bǔ)縮。（3）假設(shè)驗(yàn)證補(bǔ)縮運(yùn)用反向思維的方法，根據(jù)冒口補(bǔ)縮驗(yàn)證公式： （V 件+V 冒）+V 擴(kuò)V 冒 （3-3）查奧氏體鋼的體收縮率 =7%、澆口經(jīng)過(guò)冒口時(shí)冒口補(bǔ)縮的效率 1=32%、澆口未經(jīng)過(guò)冒口時(shí)冒口補(bǔ)縮的效率 2=13%。解得 V 冒 14/31V 鑄，V 冒1850379.55mm。3.4.2.4 選擇冒口尺寸已知 M 冒14.85，一個(gè)冒口體積 V1=1850379.55/4462595 mm2；此時(shí)解得 a=57.5mm，V 冒=13.916.2，明顯不合要求，選擇 V 冒=16.2，此時(shí)a=67mm。相應(yīng)的 h=93mm，b=124mm。參考鑄工實(shí)用手冊(cè)P267 表 3-105 冒口模數(shù)，可知冒口頸長(zhǎng)度 L=2.4，=32.4mm，擬定冒口頸長(zhǎng)度 L=33.5mm。參考鑄工實(shí)用手冊(cè)P268 表 3-107 標(biāo)準(zhǔn)腰形冒口表、P270 表 3-108 大氣壓力冒口砂芯及出氣孔表選擇砂芯直徑 20mm，高度 80mm，砂芯出氣孔 3mm，冒口出氣孔 20mm，最終得出如下圖 3-3中結(jié)論。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書13圖 3-3 圓柱形邊冒口參數(shù)3.4.3 冷鐵的確定（1）冷鐵類型及位置選擇為了增大冒口的補(bǔ)縮距離，減少冒口數(shù)量，達(dá)到順序凝固，防止鑄件局部出現(xiàn)縮松、縮孔，擬在鑄件側(cè)面和底部安放冷鐵。無(wú)間隙外冷鐵在鑄鋼件鑄造過(guò)程中，能夠有效增加原有砂型散熱表面積，此處擬選擇無(wú)間隙外冷鐵。在鑄件內(nèi)部垂直圓環(huán)內(nèi)腔均勻排布8 個(gè)，底部均勻排列 4 個(gè)冷鐵。3.4.3.2 外冷鐵厚度下表表 3-4 給出了外冷鐵厚度經(jīng)驗(yàn)，參數(shù)如下表表 3-4 所示。表 3-4 外冷鐵厚度8序號(hào)材料外冷鐵厚度1灰鑄鐵 =（0.250.5）T2可鍛鑄鐵= 1.0T3鑄鋼= （0.30.8）T4輕合金= （0.81.0）T由前面可知鑄件熱節(jié)圓直徑 T=27，則可選 =0.5T=13.5mm。3.4.3.3 外冷鐵質(zhì)量由前面可知 M 件=13.5，根據(jù)工藝需要熱節(jié)薄壁處的模數(shù)為壁厚的一半即 M1=10,當(dāng)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書14實(shí)現(xiàn)順序凝固時(shí)，M1=（0.830.91）Mp，Mp 是靠近熱節(jié)補(bǔ)縮處的模數(shù)，選M1=0.87Mp，得 Mp=11.5。以經(jīng)驗(yàn)法來(lái)看，此處 0.67M 件9.05Mp，所以按此設(shè)定可用外冷鐵消除熱節(jié)影響。設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)校核冷鐵的質(zhì)量以防止外冷鐵與鑄件熔接，可按照經(jīng)由熱平衡原理得出的外冷鐵質(zhì)量公式： Wc=（L+tCl）/600Cs（M0-M1）/M0Wo （3-4）式中 Wo為各分部組合體交叉區(qū)域的質(zhì)量； L結(jié)晶潛熱； t過(guò)熱度； Cl金屬液的比熱容； Cs固體比熱容。其中：Wo=211413.5=1.24kg參考金屬熱物性參數(shù)表，可知 304HT200 結(jié)晶潛熱 L300kJ/kg，過(guò)熱度t40，金屬液比熱容 Cl=0.170g.C，固體的比熱容=0.145 g.C。代入已知數(shù)據(jù)得 Wc1.13kg，冷鐵總的體積為 142502.7mm3，單個(gè)冷鐵的體積為11875.2 mm3。選擇冷鐵長(zhǎng) 38mm，寬 24mm。如下圖圖 3-4 所示。圖 3-4 冷鐵尺寸3.5 砂芯設(shè)計(jì)典型的芯頭結(jié)構(gòu)包括芯頭長(zhǎng)度，斜度，間隙，壓環(huán)，防壓環(huán)積砂槽等結(jié)構(gòu)，適用于砂型鑄造用的金屬膜，塑料膜和木模。適用于砂型鑄造用的金屬模木模。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書15砂芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔孔，鑄件外形不能出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分有時(shí)也用砂芯。砂芯應(yīng)滿足以下要求，砂芯的形狀，尺寸以及在砂型中的位置應(yīng)符合鑄件要求，具有足夠的強(qiáng)度，剛度，在鑄件形成過(guò)程中，砂芯所產(chǎn)生的氣體能及時(shí)排出型外，鑄件收縮時(shí)阻力小，容易清砂。對(duì)于齒輪箱蓋板來(lái)說(shuō)，蓋板內(nèi)腔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可在鑄造中直接留出，這時(shí)我們就要用一個(gè)與蓋板內(nèi)腔相仿的砂芯來(lái)留出內(nèi)腔的空間，后期采用機(jī)械落砂清除砂芯，獲得齒輪箱蓋板鑄件。3.5.1 砂芯的尺寸設(shè)計(jì)砂芯的尺寸設(shè)計(jì)齒輪箱蓋板內(nèi)腔比較簡(jiǎn)單，相應(yīng)的砂芯的形狀也比較簡(jiǎn)單，如圖 3-5 所示。為垂直砂芯，故對(duì)于齒輪箱蓋板芯頭的設(shè)計(jì)可依據(jù)垂直型芯頭的相關(guān)規(guī)定設(shè)定。a）砂芯 1 b）砂芯 2圖 3-5 砂芯對(duì)于垂直方向上的型芯的芯頭尺寸，根據(jù)鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)37 表 3-1、 P39表 3-2、P39 表 3-3，兩砂芯尺寸分別為200mm、140mm。所以分別選擇芯頭長(zhǎng)度為30mm、35mm，芯頭與芯座的配合間隙為 1mm、1mm，型芯頭均為 3mm。表 3-5 為芯頭高度和芯頭與芯座的間隙配合，表 3-6 為芯頭斜度的參照表。表 3-6 垂直型芯頭的高度和芯頭與芯座的配合間隙（JB/T5106-91）鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書16D 或 A+B/2100160160250 L砂型類別ShSh100自硬砂型1253013035表 3-6 垂直芯頭的斜度（JB/T5106-91）芯頭高度 h1、h240406363100100芯頭位置芯頭斜度a1101088上部芯頭a17111423a7766下部芯頭a581117依據(jù)表 3-6 選擇芯頭斜度 8、6。下表 3-7 為垂直芯頭頂面與芯座的配合間隙表 3-7 垂直芯頭頂面與芯座的配合間隙（JB/T5106-90） （mm）D 或 A+B/2間隙砂型類別100160160250S1自硬砂型11依據(jù)表中數(shù)據(jù)選定芯頭與頂面和底座的配合間隙均選用 1。下圖圖 3-6 給出了砂芯具體設(shè)計(jì)。圖 3-6 砂芯設(shè)計(jì)圖 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書174 鑄造工裝設(shè)計(jì)4.1 模樣設(shè)計(jì)模樣直接影響鑄件的形狀，尺寸精度和表面粗糙度么樣，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，剛度，尺寸精度和表面粗糙度，還應(yīng)時(shí)用方便，制造，簡(jiǎn)單，成本低廉。 對(duì)于齒輪箱蓋板，鑄件尺寸較大且單件小批，擬采用易機(jī)械加工、表面較光滑的灰鑄鐵模樣且耐用成本低。為防止砂型太高，澆口杯單獨(dú)小砂箱去做。由于鑄件的熱漲冷縮性，制作鑄件模樣的尺寸總是會(huì)大于鑄件的各項(xiàng)尺寸，用以補(bǔ)正鑄件冷卻過(guò)程中線收縮減小的尺寸10。下式為模樣尺寸公式： A 模=（A 件+A 藝）(1+k) （4-1）式中 k-逐漸的收縮率。模樣材質(zhì)為灰鑄鐵，由下表 4-1 金模樣材料及性能表選取 K=1.0%。表 4-1 金屬模樣材料及性能表材料種類比重（g/cm）收縮率（%）自由收縮率實(shí)際取用應(yīng)用情況 灰鑄鐵 200 7.27.30.81.00.81.0尺寸較大的整鑄模板及模樣齒輪箱蓋板金屬模平均尺寸介于（5001500）之間，屬于中模樣，應(yīng)設(shè)計(jì)成空心體以減少鑄鐵消耗量。4.2 砂箱設(shè)計(jì)4.2.1 砂箱結(jié)構(gòu)與選材的設(shè)定 對(duì)于齒輪箱蓋板，總體尺寸較大，擬選用整鑄式鑄鐵砂箱用于手工造型。與前文中所設(shè)模板配合使用，故也選用相同中心距的定位銷和導(dǎo)向銷定位，利用吊軸搬運(yùn)、翻箱，設(shè)置 4 個(gè)均布鑄接式吊軸；同時(shí)為了防止?jié)沧⑦^(guò)程中跑火或抬型設(shè) 2 個(gè)緊固箱耳，用鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書18M16 螺栓夾緊；此處不再做銷套，直接在凸耳上打配合孔。4.2.2 模板尺寸設(shè)計(jì) 模板也稱型板，是在地板上裝配上的模樣， 、澆冒口模及定位銷等組成模底板與砂箱兩者配合使用，根據(jù)鑄造工藝圖可知，整個(gè)系統(tǒng)最大輪廓尺寸為730mm610mm，上下模樣高均不超過(guò) 120mm，參考鑄造手冊(cè).第 5 卷. P578表 4-98 箱壁、模樣、箱帶間最小吃砂量可知分型面吃砂量大于 20mm，側(cè)壁吃砂量大于 50mm，澆口一側(cè)吃砂量大于 90mm。又因?yàn)樯跋溟L(zhǎng)寬應(yīng)是 50mm 或 100mm 的倍數(shù)7，可選砂箱內(nèi)框尺寸為 1250mm850mm，模底板尺寸為砂箱名義尺寸加外延 28，即模底板尺寸為1336mm906mm。4.2.3 砂箱尺寸設(shè)計(jì)砂箱與模底板配合使用，鑄件外輪廓 610mm730mm60mm，所以設(shè)定砂箱名義尺寸為 850mm850mm 此尺寸砂箱為中砂箱。參考鑄造手冊(cè).第 5 卷. P578 表 4-98 箱壁、模樣間最小吃砂量，綜合考慮實(shí)際應(yīng)用情況，選擇上下砂箱高度均為 100mm。根據(jù)鑄造手冊(cè).第 5 卷. P579 表 4-99 砂箱箱壁尺寸，選擇砂箱壁厚為 28mm，考慮砂箱強(qiáng)度砂箱壁上下凸緣增加 30mm 的外延，中間增加一道橫向加強(qiáng)筋，均以 R=5mm 圓角過(guò)渡。此次設(shè)計(jì)砂箱為中型砂箱，尺寸較大，參考擬在砂箱四周設(shè)置 48 個(gè)的排氣孔，利于澆注過(guò)程中氣體排出，獲得優(yōu)良鑄件。下圖為砂箱圖 4-1圖 4-1 砂箱圖4.2.4 芯盒設(shè)計(jì)芯盒是制造砂芯的專用模具，芯盒的尺寸精度和結(jié)構(gòu)是否合理，將在很大程度上直鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書19接影響到砂芯的質(zhì)量和制芯效率。芯盒設(shè)計(jì)一般應(yīng)滿足如下要求：1)芯盒材料和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)，且應(yīng)具有必要的強(qiáng)度、剛度和耐磨性，以保證達(dá)到要求的使用壽命。2)確保砂芯的幾何形狀和尺寸精度。3)有利于安放芯骨、開(kāi)設(shè)排氣道等。4)盡可能減輕芯盒重量，滿足選用的制芯設(shè)備的裝配和操作要求。5)簡(jiǎn)化芯盒的制造工藝，減少加工工時(shí)，降低制造成本。本設(shè)計(jì)的芯盒圖如圖 5-2 所示。1-上片芯盒 2-六角螺母 3-活節(jié)螺栓 4-蝶形螺母 5-下片芯盒 6-沉頭螺釘圖 5-2 芯盒圖 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書205 結(jié)語(yǔ)本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單介紹了齒輪箱蓋板的砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)對(duì)其零件圖、材質(zhì)、工藝要求、生產(chǎn)要求等的綜合分析，確定了零件的分型面、澆注位置，進(jìn)一步確定了其鑄造工藝參數(shù)，澆注系統(tǒng)等。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)對(duì)以往課本的復(fù)習(xí)，參考圖書館有關(guān)砂型鑄造的書籍,結(jié)合老師的指導(dǎo)順利完成了設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)對(duì)砂型鑄造等方面的知識(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)，系統(tǒng)的提升了我的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力，同時(shí)用到 CAD 和 CREO 做出相關(guān)圖參與設(shè)計(jì),進(jìn)而熟練了電腦繪圖能力，對(duì)大學(xué)知識(shí)進(jìn)行了一次全面的復(fù)習(xí)和鞏固，對(duì)砂型鑄造、對(duì)設(shè)計(jì)所用到的機(jī)械知識(shí)有了更深的了解和體會(huì)。對(duì)以后我的工作將會(huì)起到很大的作用。鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書21致 謝本次設(shè)計(jì)在朱老師的指導(dǎo)下完成，所以首先第一句話就是對(duì)朱老師表示由衷的感謝！沒(méi)有朱老師的辛勤指導(dǎo)，本次設(shè)計(jì)絕不可能完成的和快速。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，朱老師恪盡職守地督促我們?cè)O(shè)計(jì)，總是主動(dòng)找我們商討我們自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，朱老師的大都數(shù)時(shí)間傾注給了我們，耐心地輔導(dǎo)我們，細(xì)心審查我們的設(shè)計(jì)。我們能夠成功的完成設(shè)計(jì)得益于朱老師的耐心指導(dǎo)，鑄造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書22參 考 文 獻(xiàn)1 葉榮茂, 吳維岡，高景艷. 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1995.2 李晨希. 鑄造工程師手冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.3 杜西靈,杜磊. 鑄工實(shí)用手冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.4 李榮德,米國(guó)發(fā). 鑄造工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2017.5 董選普,李繼強(qiáng). 鑄造工藝學(xué)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.6 李新亞. 鑄造手冊(cè);第 5 卷,鑄造工藝 3 版.M. 北京:高等教育出版社, 2011.7 王文清,李魁盛. 鑄造工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013. 齒輪箱蓋板鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄 造 工 藝 卡 卡片編號(hào)：120 HT-200 共1頁(yè) 第1頁(yè) 產(chǎn)品名稱 齒輪箱蓋板 每臺(tái)件數(shù) 1 澆冒口重 18kg 零件圖號(hào) A3 每型件數(shù) 1 每型金屬液 192kg 零件名稱 齒輪箱蓋板 凈 重 32.49kg 活塊數(shù) 0 材 質(zhì) HT-200 毛 重 100kg 芯 盒 數(shù) 2 準(zhǔn) 備 　砂　　　 箱 砂芯數(shù)量 2個(gè) 上箱 1200mm×850mm×100mm 1#芯盒 625mm×340mm×160mm 下箱 1200mm×850mm×100mm 2#芯盒 625mm×3400mm×160mm 備 砂 型 砂 堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂 芯 砂 磷酸鹽粘接劑砂 涂料 醇基涂料粉 造 芯 設(shè) 備 冷芯盒射芯機(jī) 硬化方法 造 型 設(shè) 備 手工造型 硬化方法 自硬 易割冒口數(shù) 0 直澆道尺寸 Φ60 橫澆道尺寸 Φ35 內(nèi)澆道尺寸 Φ40 直澆道數(shù)量 1 橫澆道數(shù)量 2 內(nèi)澆道數(shù)量 2 合 箱 合箱至澆注時(shí)間 ≤ 24h 澆注溫度 1500℃ 開(kāi)箱時(shí)間 3h 工藝要求要求及操作要點(diǎn)： 1.毛坯件需經(jīng)人工時(shí)效處理； 2.未標(biāo)注的鑄造圓角半徑為R5； 3.φ140、φ141、φ200必須與齒輪孔一起鏜出（擰緊螺釘、打上定位銷）。 4.“A”面與齒輪箱體緊密配合，每25平方厘米括削到8~12個(gè)。 5.鑄件毛坯不得有鑄造缺陷。