阀盖铸造工艺设计说明书

工学硕士学位论文PAGEIIPAGEI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工学硕士学位论文铸造工艺课程设计说明书PAGEIIPAGE36 DATE\@"yy-M-d"21-11-4DATE\@"yy-M-d"21-11-4目录TOC\o\h\z199681前言 1259051.1本设计的目的、意义 113971.1.1本设计的目的 138611.1.2本设计的意义 179641.2发达国家铸造业现状及发展趋势 1255362设计方案 213732.1零件分析 2104592.1.1零件结构信息 2247222.1.2技术要求 2249052.2铸造工艺方案分析

3318052.2.1造型方法、造芯方法的选择 3220252.2.2铸造方法的选择 37302.2.3铸型种类的选择 3243762.2.4铸件浇注位置的确定 3116152.2.5分型面的的选择 5138433设计说明 6111813.1铸件工艺参数 682383.1.1收缩率确定 6300673.1.2灰铁铸出孔大小确定 613353.1.3加工量确定 6285103.1.4起模斜度 11194573.1.5砂芯设计 12282923.1.6吃沙量确定 141663.2浇注系统设计 15134213.2.1浇注时间的确定 1553803.2.2浇注系统的阻流截面积计算 1741393.3铸造工艺图及剩余压头校核 21219883.3.1铸造工艺图 21300423.3.2剩余压头校核 22170323.4工艺出品率 2481953.5上、下模板设计 2585613.6砂箱设计 30216873.7芯盒设计 31175704结论 341628致谢 3516553参考文献 36前言本设计的目的、意义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，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。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。设计方案零件分析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Φ53轴孔处，中间轴孔为主要尺寸基准，中轴内控尺寸为Φ20，阀盖大端Φ35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Φ13。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163～241HBW，伸长率0.3～0.8%抗弯强度为400MPa，抗压强度为600～800MPa，抗剪强度为248MPa[1]，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.未注铸造圆角R1～R3。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。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。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。铸型种类的选择根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。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根据浇注位置选择原则我们选择第三种浇注位置。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设计说明铸件工艺参数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ε=式中L1—摸样长度，L2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%。灰铸铁牌号HT100,HT150,HT200HT250HT300HT350小中件中大件特大件自由线收缩率（%）铸造收缩率（受阻收缩率（%））0.9~1.10.8~1.00.8~1.00.7~0.90.7~0.90.6~0.80.9~1.10.7~0.91.51.0图3-1灰铁收缩率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Φ13的螺丝过孔比较小，不铸出。阀盖中间轴孔，最小值直径Φ20，考虑到加工量，暂且依经验取2mm，则铸孔直径为Φ16，需要铸出。生产批量不铸出孔直径大量生产≤12～15成批生产≤15～30单件或小批生产≤30～50表3-2灰铸铁件不铸出孔直径（单位mm）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/T6414-1999-CT12）。·方法公差等级CT铸件材料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11~1411~1411~1411~1410~1310~139~1211~1411~14砂型铸造机器造型和壳型8~128~128~128~108~108~107~98~128~12金属型铸造（重力铸造或者低压铸造）—8~108~108~108~107~97~9——压力铸造————6~84~64~7——熔模铸造水玻璃7~97~97~9—5~8—5~87~97~9硅溶胶4~64~64~6—4~6—4~64~64~6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。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A、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。方法要求的机械加工余量等级铸件材质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G~KF~HF~HF~HF~HF~HF~HG~KG~K砂型铸造机器造型和壳型E~HE~GE~GE~GE~GE~GE~GF~HF~H压力铸造—D~FD~FD~FD~FD~FD~F——熔模铸造EEE—E—EEE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）—100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.2————10160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.4————16250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.469111418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）—100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.2————10160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.4————16250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.65710121620160250—0.220.300.500.7211.422.845.6811141822250400—0.240.340.560.781.11.62.23.24.46.2912162025400630——0.400.640.91.21.82.63.65710141822286301000———0.7211.422.8468111620253210001600———0.801.11.62.23.24.679131823293716002500——————2.63.85.4810152126334225004000———————4.46.2912172430384940006300————————710142028354456630010000—————————111623324050641）在等级CT1~CT15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CT13~CT16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。图3-4铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999）（单位：mm）阀盖的中间轴孔加工部分尺寸Φ20X36，基本尺寸为Φ20，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Φ20轴孔两端面加工部分尺寸Φ28.5X5、Φ35X7、M36X2，基本尺寸分别为Φ28.5、Φ35、Φ36，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Φ47、Φ50、Φ53，基本尺寸为分别为Φ47、Φ50、Φ53，因为此处在同一端，基本尺寸选取Φ53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ABCDEFGHJK—400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217241）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Φ36、大端尺寸为Φ53，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。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/T5105-1991）。测量面高度Hmm起模斜度≤金属模样、塑料模样木模样AAmmAAmm≤103˚30‘0.64˚00‘0.8>10~401˚50‘1.42˚05‘1.6>40~1000˚50‘1.60˚55‘1.6>100~1600˚35‘1.60˚40‘2.0>160~2500˚30‘2.20˚35‘2.6>250~4000˚30‘3.60˚35‘4.2>400~6300˚25‘4.60˚30‘5.6>630~10000˚20‘5.80˚25‘7.4>1000~1600——0˚25‘11.6>1600~2500——0˚25‘18.2>2500——0˚25‘—表3-7起模斜度（摘自JB/T5015-1991）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/T5105-1991）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1°50’,本次设计侧面起模斜度为1.5°图3-2阀盖铸件三维图砂芯设计依据前文，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Φ16，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。LD或者（A+B）/2≤2526~5051~100101~150151~200201~300301~400401~500501~700701~10001001~15001501~2000>2000≤1002025~3530~4035~4540~5050~7060~80——————101~20025~3530~4035~4545~5550~7060~8070~9080~100—————201~400—35~4540~6050~7060~8070~9080~10090~100————401~600—40~6050~7060~8070~9080~10090~110100~120120~140130~150———601~800——60~8070~9080~10090~110100~120110~130130~150140~160150~170801~1000———80~10090~110100~120110~130120~140130~150150~170160~180180~2001001~1500———90~110100~120110~130120~140130~150140~160160~180180~200200~220220~2601501~2000————110~130120~140140~160150~170160~180180~200200~220220~240260~3002001~2500————130~150150~170160~180180~200200~220220~240240~260260~300300~360>2500—————180~200200~220220~240240~260260~280280~320320~360360~400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）/2≤5051~100101~150151~200201~300301~400401~500501~700701~10001001~15001501~2000>2000湿型S0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.0S1.01.51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.5S1.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.0干型S1.01.51.51.52.02.02.52.53.03.04.05.0S1.52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.0S20.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.0表3-9水平芯头的斜度及间隙（单位：mm）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。铸件重量/kgabcdef<55~1011~2021~5051~100101~250251~500501~10001001~20002001~30003001~40004001~50005001~10000>1000040506070901001201502002502753003504004050607090100120150200250275300350400304040505060709010012515017520025030405050607080901001251501752002503040506070100————————30303040506070120150200225250250250表3-10按铸件重量确定的吃沙量（单位mm）浇注系统设计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<10075~8070~8065~75100~100080~8580~8575~80>1000—85~9080~90浇注时间可按经验公式计算τ≈AGn式中τ—浇注时间（s）G—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:τ≈AGn=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vL数值应大于表表2.4.1.3v式中vL—hCτ—浇注时间（s）。vL表3-13最小液面上升速度与铸件壁厚关系铸件壁厚/mmVL/cmδ>40，水平位置浇注0．8～1.0δ>40，上箱为大平面2.0～3.0>10～401.0～2.0>4～102.0～3.01.5～43～10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1.0～2.0cm/s，计算的液面上升速度为vL=1.57cm/s，满足最小液面上升速度，故计算浇注时间为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A内：A横：表3-14浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例应用AAA21.51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1.1~1.21.3~1.51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1.1~1.251.1~1.51干型中、小型铸铁件1.21.11干型中型铸铁件12~41.5~4球墨铸铁件124铝合金、镁合金铸件1.2~31.2~21青铜合金铸件11~21~2铸钢件漏包浇注1.50.8~11薄壁球墨铸铁小件底注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/mmD1D2h/mm铁液容量/Kg≤16Φ56Φ52400.5>16~18Φ58Φ54420.6>18~20Φ60Φ56440.7>20~22Φ62Φ58460.8>22~24Φ64Φ60480.9>24~26Φ66Φ62501.0>26~28Φ68Φ64521.2>28~30Φ70Φ66541.3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:HP+5.0-7.5X1.1/8=14.05313cm则依据截面比的关系A内：A横：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：本次设计为一箱四件，通过前文计算宗内浇道断面面积为A内=2.40cm2,依据表3-16内浇道尺寸，选取每个铸型内浇道最小断面面积为0.6cm2表3-16内浇道尺寸（单位：mm）序号内浇道断面积A内/ⅠⅡⅢⅣⅤⅥabcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.52012.05852223728362820504832223950计算出横浇道总断面面积为A横=1.1X2.4=2.64cm2，取横浇道断面面积为4.0cm2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ⅠⅡ序号断面积A横/A/mmB/mmC/mmA/mmB/mmC/mm序号断面积A横/D/mm11.0119101810611.8Φ1522.01510162013823.1Φ2032.416111822141034.9Φ2543.017132024151147.1Φ3053.619142228171259.6Φ3564.0201523301813612.6Φ4075.0241625352015715.9Φ4586.0271728362216819.6Φ5097.0281830382417923.7Φ55108.03020324026181028.2Φ60119.03222344228191133.2Φ651211.03624374530211238Φ701313.03827405232241344Φ751413.83828425533251450.3Φ8015174430466036281556.7Φ851619.54632506539301663.7Φ9017245236547243331771Φ9518285640587846361878.5Φ10019346044668651401986.5Φ1052038.56545709054432095.2Φ1102148655580102604821104Φ115计算出直浇道总断面面积为A直=1.15X2.4=2.76cm2,又因为A直：A直横=1.15：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浇道截面尺寸铸造工艺图及剩余压头校核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。图3-4阀盖铸造工艺图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α=10°hM式中hM—L—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）；α—压力角（°）。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L/mm铸件壁厚α/mm使用范围3～55～88～1515～2020～2525～3535～45压力角α/°4000根据具体情况确定6～75～65～65～64～54～5用两个或更多的直浇道浇注金属液35006～75～65～65～64～54～530006～76～75～65～64～54～528006～76～76～76～75～64～526007～86～76～76～75～64～524007～86～76～76～75～65～622008～97～86～76～75～65～620008～97～86～76～75～65～6用一个直浇道浇注金属18008～97～87～87～86～76～716008～97～87～87～86～76～714008～98～97～87～86～76～7120010～119～108～97～87～86～76～7100011～129～109～107～87～86～76～780012～139～109～108～97～87～86～760013～1410～119～109～108～97～86～7工艺出品率浇口杯体积为：V直浇道体积为：V直浇道窝体积为：V横浇道体积为：V内浇道体积为：V则浇冒质量为：M一箱两四件，铸件质量为1.0139X4=4.0516Kg则工艺出品率为：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）400×300500×400600×500800×600造型机Z114A，Z124Z145，ZZ415Z146，ZB326ZB148A，3ZZ318砂箱尺寸800×7001000×8001100×9001600×1200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。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，52~55HRC依据砂箱内框平均尺寸≤500从表3-20中选择公称直径为∅20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）/2≤500501~750751~15001501~2500>2500d（d9）∅∅∅∅∅∅d1∅∅∅∅∅∅dΦ13Φ13Φ16Φ16Φ20Φ24dM16M16M20M20M24M30dΦ24Φ30Φ35Φ35Φ40Φ45l202328283338l455060607080K121620202530S121620202430D233036364046l2530505050503040606075755050707010010075758080125125100100100100150150125125125125175175150150150150200200Ll+60l+75l+90l+90l+105l+120注：1.工作不分长度l可根据生产需要选取，但尾数应为0或5.2.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20～25mm，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）砂箱平均内框尺寸(A+B)/2定位销孔中心距砂箱上的箱耳和吊轴整铸在一起砂箱上的箱耳和吊轴分开铸出铸铁铸钢≤500A+80~100A+140A+120501~750A+100~140A+150A+140751~1000A+140~160A+190A+1501001~1500A+160~200A+230A+1801501~2500A+200~240A+250A+220定位销耳选择图3-7定位销耳结构图中的c型。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/kNdd0DabLrR≤2.530125191225～3538≤5451876141535～55511≤96024102181850～70615≤158032136242265～95820≤2510040160303080～1201025≤3512048190364095～1451230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。图3-9下模板三维装配图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120~200mm，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）/2hδδ1bh1h2≤500120~20012~1510~13———501~750150~30018~2215~18———751~1000200~30028~3025~27———301~40025~2822~25———1001~1500250~30030~3527~322530~3527~32301~45028~3225~28一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Φ20和20的定位销与导向销，砂箱高度按照标准选取高度为100mm。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（过盈配合式）定位销材料：45钢；硬度：45～50HRC；d与D1同轴度误差不得大于Φ0.01mm表3-23定位销结构尺寸（单位：mm）DD1d1d2DLlαL1l2I、II型I型II型I型II型I、II型I型I、II型I、II型I型II型I、II型长销短销长销短销长销短销∅∅∅M16X1.5Φ13Φ20655030151°3°16186∅∅∅M16X1.5Φ13Φ20706035201°3°16208∅∅∅M20X1.5Φ17Φ20806540251°3°202210图3-11定位销套结构a）I型（螺母紧固式）b）I型II型（过盈配合式）表3