毕业论文-摇臂座铸造工艺与模具设计(最终版

毕业论文-摇臂座铸造工艺与模具设计(最终版内容摘要：

0 50～ 100 100～ 200 200～ 300 〉 350 壁厚 一般 ～ ～ ～ ～ ～ 最小 此外，设计最好选取均匀的铸件壁厚，缩短热节；壁交界处做圆角，过渡不同的壁厚，以 防止模具和铸件变形和开裂。 由图 21 与表 21 结合可知，摇臂座的外形尺寸在 100～ 200 之间，要求的最小壁厚为 ，符合要求。 由于大平面上比较易发夹砂，凹陷等缺陷。 熔模精铸件要尽可能避免大平面，平面长宽一般都不大于 200mm。 铸件结构 对孔和槽的要求：熔模精铸法可铸出比其他任何铸造法都复杂的孔和内腔，如弯管，管接头等零件，但应避免盲孔，以防涂料，撒沙不便。 对于铸槽的宽度与深度两者都相互有一定的限制。 通常对黑色金属： 槽宽： ()Wmm 、 1 24 最大深度： ()hmm 3 4 80、 1 150 确定工艺方案及工艺参数 铸孔 熔模铸件将会有很长的，又细的孔时，由于对内部壳体孔的油漆和打磨是很困难的，所以一般不铸孔径 d 小于 ～ 、 h/d 大于 ～ 的不通孔。 设计上我们常会遇到小孔且多层次的特别加工要求，选择使用陶瓷或石英玻璃管芯铸造。 在正常工艺操作下允许铸出孔的孔径以及孔深，见表 22。 表 22 最小铸出孔的孔径与深 度（ mm） 机械工程学院毕业设计（论文） 6 孔的直径 最大的孔深 通孔 不通孔 ＞ 3～ 5 ＞ 5～ 10 ＞ 5 ＞ 5～ 10 ＞ 10～ 30 ＞ 5～ 15 ＞ 10～ 20 ＞ 30～ 60 ＞ 15～ 25 ＞ 20～ 40 ＞ 60～ 120 ＞ 25～ 50 ＞ 40～ 60 ＞ 120～ 200 ＞ 50～ 80 ＞ 60～ 100 ＞ 200～ 300 ＞ 80～ 100 ＞ 100 ＞ 300～ 350 ＞ 100～ 120 本次铸件设计的铸孔：直径 248。 37mm，孔深 12mm与直径 248。 10mm，孔深为 18mm 的叠加孔。 基准面的选择 此摇臂座零件形状比较规则，外形 简单，只是内孔比较复杂。 综合考虑，以零件的上平面和孔的中心线作为基准平面。 铸件精度和表面粗糙度， 有许多因素会对铸件的尺寸造成影响，大致是熔模、型壳和铸件的尺寸发生改变，这些改变相对是固定的，少数是变动的，导致铸件尺寸上下起伏在一段区间里，起伏差值越小，尺寸就越精准。 成批和大量生产铸件的尺寸公差按表 23 进行选用。 表 23 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级 CT 铸造种类 灰铸铁 锌合金 铜合金 铸钢 型砂手工造型 11~13 —— 10~12 11~13 金属型 7~9 7~9 7~9 —— 低压铸造 7~9 7~9 7~9 —— 压力铸造 —— 4~6 6~8 —— 熔模铸造 —— —— 4~6 5~7 机械工程学院毕业设计（论文） 7 加工余量 表 24 铸件单面加工余量 （单位： mm） 铸件最大尺寸 ＜ 50 ＞ 50~120 ＞ 120~250 ＞ 250~400 ＞ 400~630 单面加工余量 ~ ~ ~ ~ 浇口面加工余量 ~ 整个铸件基本是不需要磨削的，留处理余量 3mm。 铸造圆角 铸件的铸造圆角可根据公式： 错误 ! 未找到引用源。 （ 21） 可取 R 为 5mm，出现在此公式上的 S、 δ 都表示铸件恰接处的壁厚。 浇注系统 浇注系统的作用和要求 把液体金属引入型腔；金属液在热胀冷缩的原理下形成的；将融化的蜡液流出通道模具材料；结构应该尽可能的浇注系统和模具结构更简化；装配和焊接，外壳，切削过程易操作；保证零件品质的前提之下，尽最大努力提高产量。 浇注系统的结构形式 依照本零件结构上的特点，选择使用直 浇道 — 内浇道式，如图 22 所示。 图 22 综合考虑铸件外形、材料及质量特点，决定采用顶注法，其特点是浇口杯能够补偿收缩。 机械工程学院毕业设计（论文） 8 第三章 压型设计 装配图 零件的装配图，如图 31 所示。 图 31 铸型装配图 压型的分类 （ 1）常用压型的分类： 机械加工压型、铸造压型、塑料压型、石膏压型。 （ 2）机械加工压型特点 材料：钢、铜合金、铝合金；能够尽最大努力满足设计所要求能达到的尺寸精度；使用寿命可达十万次以上。 本次摇臂座我们选择采用的材料是灰口铸铁，选择使用铝合金压型。 （ 3）机械加工压型整体设计 需要保证做到的条件 便于拆装，使用期限长，开模简易；这种压型各种部件都有必要满足加工处理的需求，操作要简易，成本合适；使用一型多腔，提高小件产品的生产效率； 机械工程学院毕业设计（论文） 9 （ 4）机械加工压型的结构 常用压型的结构不外乎由五个部分组成：成型部分包括上、下压型、型芯等构件，定位机构、锁紧机构、起模装置、注蜡口与封蜡板。 压型的形式很多，观察铸件，可以看得出零件形体是上下对称的，经过考虑采用二开型。 分型面的选择 为使熔模能从压型中顺利得取出，将封闭的压型分成若干个型块，这些型块的接合面称为分型面。 决定采用的分型面不同将 引起压型结构不同，也较直接影响压型加工是否方便、是否好用以及生产效率，因此涉及压型设计的一个主要问题就是分型面的选择。 经过对摇臂座铸件的简单分析，可以选定铸件分型面，观察铸件可以发现铸件外形是上下对称的。 本次分型面为铸件纵向视图的中心线，如图 32 所示。 图 32 分型面 型体的设计 型体壁厚 在保证强度和刚度的前提下，我们首要的任务是完成铸件的外型，根据铸件采用上下对称的压型，简单，易取模。 如图 3 34 所示。 机械工程学院毕业设计（论文） 10 图 33 上压型 图 34 下压型 型体定位 上下压 型肯定是要在相对固定的情况相爱才能使用，因此我们需要设置定位销，一个定位销不能固定模具，最少要使用两个，但同时也要注意采用过多的定位销会导致过定位。 本次摇臂座压型设计，使用 M6 的定位销，如图 3 34，机械工程学院毕业设计（论文） 11 两个定位销在上下压型中对称。 型体锁紧 型体锁紧机构，压蜡前会把所有压型组块整合锁紧成一个整体，确保压蜡时压型不会错位，不会涨开。 型体锁紧分为固定式与活动式，通常比较常用的还是活节螺栓锁紧。 本次采用碟形螺母与 M10 的活节螺栓，螺栓长 35mm，螺纹长14mm。 设计图如图 35 所示，整个模具中用 到了 2 副这种锁紧机构。 需要将螺栓底部固定到下型体，采用直径为 3mm 的圆柱销，并且与凸槽需要形成过盈配合。 图 35 型芯设计 型芯是构成熔模内部结构的构件，熔模内部结构样子决定了型芯成型部位的结构样子，型芯需要定位，定位部分需尽量有规则，本次设计多采用圆形。 在冷却过程中蜡模容易产生收缩现象，会紧密的扣住型芯，为尽量避免破坏易熔模，开型前先拔出型芯。 本设计采用金属型芯。 型芯一和型芯二都是铸造通孔芯，只是型芯二较为复杂，如图 36 ， 37 所示。 图 36 型芯一 机械工程学院毕业设计（论文） 12 图 37 型芯二 其中 型芯的定位： 由于型芯与型体之间会有空隙，为反止出现弹出、扭动，要将型芯进行固定，其方法多种多样，我们采取芯销定位，其形状结构，如图 38 所示。 图 38 型销 压型排气 在压注时，如果不及时排出型腔内的气体通常会造成蜡模外形完整度不高，这就需要压型具备良好的排气效果。 本次铸件小，通过型芯间隙便可以进行排气，也就是通过型芯与型体的贴合处进行排气。 压型冷却 因为熔模铸造蜡模材料的散热性较差，致使蜡模冷却成坚固体的过程是较缓慢，所以会将取出的压型投入恒温水中加快冷却的速度，然后取出晾干。 机械工程学院毕业设计（论文） 13 压型工作图设计 型腔尺寸的计算 综合线收缩率 K 的确定： 压型尺寸的总收缩率，包括合金收的凝固收缩率、模料收缩、型壳体积膨胀率，然后叠加并用下式表示： （ 31） 错误 !未找到引用源。 K —— 总收缩率； 错误 !未找到引用源。 —— 合金的凝固收缩率； 错误 !未找到引用源。 —— 模料的收缩率； 错误 !未找到引用源。 —— 型壳的膨胀率； 在本摇臂座设计中，选择水玻璃硅石粉作为涂料，同时还有多层型壳。 对于本铸件，蜡模的收缩为 1%，铸铁的收缩为 %。 设计中要涉及补偿量，其计算：  La （ 32） 其中： a —— 补偿量 L—— 内腔尺寸 (2)压型表面精度和粗糙度 压 型表面精度与粗糙度，见表 31 和 32。 表 31 压型加工精度 压型部位 尺寸定位 型腔和型芯成形部位 IT6～ IT10 配合部位 IT6～ IT9 自有尺寸 IT12～ IT14 表 32 各部分表面粗糙度 压型部位 表面粗糙度 错误 !未找到引用源。 （ 错误 !未找到引用源。 ） 型腔表面 ～ 芯销、活块、镶块的配合面、定位面 ～ 分型面 ～ 机械工程学院毕业设计（论文） 14 浇注系统表面 ～ 不用工作部位表面 ～ （ 3）组与件的配合 压型是有许多部分合成的 ，我们依照易熔模操作需求，来决定组合部件间的配合度，详情请看装配图。 （ 4）压型材料 表 33 压型常用材料 零件名称 材料 热处理 型体、型芯 ZL102 —— 定位销 45 钢 淬火 34～ 45HRC 浇注系统模具 ZL102 —— 注蜡孔的设计 在蜡模成型过程中，注蜡孔所处的位置不同会在很大程度上影响蜡模品质。 这次设计，我们把注料口做在上下形体重合处。 注蜡孔的形状结构，如图 39 所示。 图 39 注模料口 机械工程学院毕业设计（论文） 15 第四章 熔模的制造 熔模 熔模的制造：熔模表示耐火型壳中内部型腔的模子，从某 种程度上理解就是所谓蜡模。 因此熔模的质量对铸件尺寸精度和表面粗糙度影响很大，熔模铸造工艺操作流程，如图 41 所示。 41 熔模铸造工艺流程 模料的选取和配置 压制模具材料的性能不仅要确保熔模具有要求的大的尺寸精度以及小的表面粗糙度，还要有利于型壳制造和得到优良的最终铸件。 按照原材料组合不一样，可将模料分为：蜡基模料、松香基模料、系列模料、其它模料。 模料分类及应用：因为这次设计的摇臂座是普通小件，其工艺要求不是很高，即表面粗糙度与尺寸精度都不严格，于是我们选取蜡基模料。 蜡基模料的特点符合我们这次 设计的要求，同时模料购买方便，价格也合理。 模料的选取和配制 配制模料的目的：在配制模料的时候，放入的原料需要被混匀成为一体，模机械工程学院毕业设计（论文） 16 料状态对应压制熔模的需求。 蜡模原料选用准则以及性能条件：熔点适宜，收缩率达到最小，优良热稳定性。 具有良好的流动性。 具有一定的强度和塑性。 具备优良的涂挂性和稳定性。 资源丰富，价格便宜。 选用的原材料： 石蜡：在模料中加入，强度和塑性都会变好，蜡基模料主要组成部分。 硬脂酸：和石蜡一起用，可以改善模料的流动，方便进行涂挂，同时也会更加软化。 模料的配比见表 41。 表 41 蜡模原 料的配比表 模料名称 硬脂酸 石蜡 质量分数（ ％ ） 50％ 50％ 制熔模 分型剂选取 在准备压制时，通常会在表面涂上一层薄的分型剂，为了方便打开压型拿出熔模。 为了熔模能完整得呈现压型定下来的表面，分型剂层的厚度越薄越好，这样能提高熔模的外形光洁度，减小熔模外形粗糙度，操作取出也会更方便。 本次分型剂配比：蓖麻油和酒精各一半。 模料设备的选择 模料的制备装置：适合用在熔化蜡基模料，转变为液态时的温度需要小于100℃，最好调控在一定范围之内。 型壳模样制备 两种通常使模 料进入压型的方法：自由浇注和加压注入。 本次选用加压注入法，在进行压制前，同样要在压型壁上涂一层分型剂，方便操作人员拿出熔模。 压制熔模方法 气压加压法；活塞加压法；柱塞加压法 本次选取第一种气压加压法，特点是机器装备简单，方便使用，产量较高。 机械工程学院毕业设计（论文） 17 第五章 型壳的制作 型壳服役性能的要求 我们把模组浸入装满耐火涂料的水池中，涂抹均匀后取出，均匀铺上颗粒状耐火材料，接着晾干、硬化处理。 重复进行几次，直到达到工艺所需厚度，依照这种方法在模组上就可以得到多层型壳，一般将它静放适宜时段，让它硬化完全，最后熔失模组，就能获得需要的多层型。