《三通管的消失模铸造工艺及生产线设计.介绍(共26页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三通管的消失模铸造工艺及生产线设计.介绍(共26页).doc（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上 第一章 消失模铸造技术的现状 消失模铸造技术是用泡沫塑料（EPS、STMMA等）制成与铸件结构、尺寸完全一样的模样，经处理后埋入砂箱内紧实，并浇入金属液使模样受热气化分解而被金属液取代的一次性成型铸造新工艺。本章简要的综述了消失模铸造技术的现状，包括了消失模铸造发展概述、工艺流程及特点、工艺的优缺点和消失模铸造技术的适用性和经济性等，目的在于对消失模铸造技术有个较全面而又系统的了解，以便为消失模铸造设计提供便捷。1.1 消失模铸造发展概述 消失模铸造完美的将“磁型铸造”和“V法铸造”的优势集于一体，1956年美国人H.F.Shoyer开始了将聚苯乙烯泡沫塑料用于铸造
2、的实验，并获得成果，人们对此便产生了极大的研究兴趣。1958年H.F.Shoyer把自己的这项专利对外公布并称之为“无型腔铸造”。金属雕像和艺术品铸件的制造最先都是应用这个工艺，多年实践研究之后，原联邦德国于1962年开始把此专利从美国引进过来，就这样开始了对消失模铸造法的逐步开发，并很快应用和推广到工业制造上。1999年一项来自美国人威斯康星大学的调查表明，在1990年使用该工艺铸造铝合金的有6%左右。在1997年快速的在灰铸铁和球铸铁铸造方面发展起来并在2009年达到15%的应用。 消失模技术进入我国工业化应用的时间为20世纪90年代，经过发展几十年之后，我国的消失模铸造工业规范得到了很大
3、的完善，成为铸造工业的重要组成部分。国家已重点把消失模铸造技术作为改造传统铸造业应用最广泛的高新技术。然而即便如此，发达国家在消失模铸造生产方面的水平远远的走在我国的前面。我国的消失模铸造技术目前应用比较广泛有以下几个方面。（1） 得以应用的合金铸件种类 普通碳钢、灰铸铁、球墨铸铁、特种铸铁（高铬铸铁等）、铝合金、特种铸钢（高Mn钢、Ni-Cr耐热钢）、低C钢及不锈钢。（2） 应用成功的典型铸件抗磨铸件磨球、衬板、锤头；曲轴压缩机曲轴、汽车发动机曲轴；箱体铸件发动机箱体、变速箱壳体、差速器壳体、转向装置壳体、消防栓箱体、炮弹壳体等；阀体铸件铸钢阀体、球铁阀体、阀盖铸件；缸盖体铸件压缩机缸体、单
4、缸机缸体、缸盖、汽车缸体；管体铸件各种规格的灰、球铁管件；制动系统铸件刹车鼓、刹车盘；抗热铸件料框、热处理用的底板等；支架类铸件建筑钢支板、车辆弹簧支架等；机械工程铸件机械零件、齿轮、齿条、叉车铸钢件、斗齿。1.2 消失模铸造工艺流程及工艺特点1.2.1 消失模铸造工艺流程消失模铸造大批量生产的生产工艺流程见图1-1。该工艺流程的主要有熔化、制模、模型组合及涂层烘干、造型浇注和落砂清理五个工部。金属成分复验配料熔炼成分、温度检验EPS原始珠粒复验预发泡熟化模具成型模型干燥EPS模型检查模型组合涂敷涂料烘干埋箱造型负压浇注冷却落砂铸件清理铸件检查涂料原材料复验配料混制造型新砂复验冷却筛分型砂浇冒
5、口 图1.1 工艺流程图1.2.2消失模铸造工艺分类及特点消失模铸造的工艺分类有两种，一种根据其铸型材料的属性可分为无粘结剂干砂消失模铸造和自硬砂消失模铸造。第二种是根据浇注条件的不同可分为负压消失模铸造和普通消失模铸造。消失模铸造工艺与传统的砂型铸造相比具有优异的工艺特征，大量生产生产条件下工艺特征有：传统砂型铸造是“空腔”铸型（即“空型”），而消失模铸造是将一个与铸件形状完全一致、尺寸大小只差金属收缩量的泡沫塑料模型保留在铸型内，形成“实型”铸型。在进行浇注时，高温金属液体使泡沫塑料模型分解气化，因此金属占据模样位置，不同于传统“空型”铸造是一个金属液填充于空腔内。同时铸造一个铸件，就需要
6、一个泡沫塑料模样。泡沫塑料模样可以根据结构分块成型后再进行粘结组合成零件模样。其砂型使用的干石英砂具有无粘结剂、无水分、无任何附加物特性；此外宝珠砂、镁橄榄石砂等也可以满足。1.3消失模铸造工艺的优缺点1.3.1消失模铸造工艺的优点 铸件尺寸形状精度高，加工余量少； 落砂极其容易，降低了落砂的工作量和劳动强度； 不存在了砂芯制作和制芯工部，避免了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷； 消失模铸造采用负压浇注，有利于金属液的充型和补缩，提高铸件的组织致密度； 产品质量好，不会因为添加物、水分和黏结剂造成各种铸造缺陷。 消失模铸造可以采用一箱多件浇注，铸件的工艺出品率和生产效率有了很大的提高； 铸件的表面
7、光洁度； 比较清洁，降低了粉尘、烟尘和噪声污染，工人的劳动环境得以改善，降低了劳动强度，女工也可以取代传统只有男工的职位； 易于实现机械化自动流水线生产，生产线弹性大，可在一条生产线上实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产； 浇冒口的设置不会受分型和取模等传统因素的影响； 不需要合箱和取模操作，造型工艺得到了简化，同时也减少了这种操作的缺陷； 砂处理系统得到了简化，型砂可再次使用，降低了生产成本，避免了废砂处理操作； 可适合铸造形状比较复杂的铸件； 铸件表面光洁无飞边毛刺，减少了因打磨工作而耗时费力； 1.3.2 消失模铸造工艺的不足 复杂大铸件，模具制造比较复杂，成本较高，费工费时，一个
8、模具一个铸件，一次性投资较多； 浇注系统设计要求严，设计难度高； 泡沫粒料EPS不能满足所有铸件铸造的要求，适用有局限性； 一个泡沫模样只能用一次； 工艺系统环环相扣，管理务必要严格认真，松懈不得。等等1.4 消失模铸造关键技术 消失模铸造现场有“白区”、“黄区”、“黑区”之分。“白区”是将泡沫塑料珠粒预发泡、模具成型及烘干的现场；将涂料的配料及混制、涂刷（浸涂）、烘干称为“黄区”；将装箱造型、熔炼、浇注及落砂、铸件的取出称为“黑区”，从“白区”、“黄区”到“黑区”，各个环节密切联系，每个环节均有相应的技术要点。泡塑模型模具的制造技术铸件消失模铸造工艺设计；模具设计；模具维修、保养。模样制作技
9、术粒子的预发泡工艺；模具成型（蒸缸成型）；模样浇注系统内的排列组合。涂料及涂层制备技术烘干涂料选择配方；涂料的混制；涂料的涂覆，涂层控制；涂层干燥；待造型模样涂层烘干。微振实造型技术振动台选用；振动参数；造型操作工艺要点。负压浇注技术真空泵参数选定，真空系数选定；过滤技术的改善；负压范围选择；浇注参数数设计。落砂清理不同合金铸件开箱保温时间的控制；清理、检验入库；出现疵病、废品及时进行分析解决办法。1.5 消失模铸造的适用性与经济性1.5.1 消失模铸造适用性 对铸件材料的适用性一般来说凡可以铸造的合金都可以用消失模铸造，适应性超过砂型铸造。钛合金的浇注不能用传统砂型来铸造，而消失模铸造可以满
10、足钛合金的需求，现在很多不同质地的零件都可以用消失模铸造工艺来生产，典型的材料有灰铸铁、不锈钢、碳钢、球墨铸铁有色合金等等。 对铸件大小的适用性 运用消失模铸造工艺生产的铸件的尺寸大小大小以及一个砂箱铸造件的个数收到一些因素影响，其中有振实台使用面积的大小和浇注系统砂箱的尺寸，因为消失模铸造工艺的优势，与传统铸造相比，消失模铸造的适用性要广泛很多，它可以在同一个砂箱内布置浇注不同的铸件模样，使铸造具有包容性，同时它既可以浇注小尺寸零件也可以浇注大尺寸零件生产没有局限性，大件以熔炼中频炉容量而定，小件由砂箱尺寸大小对铸件进行组串和串组的布置灵活机动多变。对铸件各种结构的适用性 对于形状结构繁琐复
11、杂，很难去选择分型面以及造型造型比较困难的零件选择消失模铸造生产最适合，其工艺特点可以满足那些传统浇注不能满足的需求。这样的零件有缸体、水泵叶轮、螺旋桨等。既可以单个生产亦可以规模生产 消失模生产需要很多的EPS塑料泡沫，因此大规模生产时成本变高，对于单个少数生产可以采用手工切割胶合成铸造零件，由于模样制作可用手工或粒子发泡模具成型大批量制出白模，其适用性应变灵活。消失模铸件的质量优势 从生产工艺流程可看出，消失模铸造其制模过程类同于石蜡精密铸造，浇注类同于V法铸造，造型类同于实型铸造。所以现代消失模铸造技术结合了实型、V型、精铸三者的优点。消失模铸造容易实现清洁生产消失模铸造采用的是负压法，
12、这样就有利于排放物或气体的收集并集中处理，而且旧砂可以重复使用，所以对于生产和环境都是双赢。1.5.2 消失模铸造经济性 铸件吨位消耗EPS成本比较经济。这是应为EPS模样价格比较低廉，而且在自动化生产条件下，模样的加工时间短，生产成本低。表1.1列出了消失模铸造工艺与砂型铸造工艺生产铸件相比的经济性。 工艺过程 优点 缺点 制型 简化工厂工程设计； 没有砂型黏结剂； 不用砂型； 模具可重复造砂型 增加模样浇注系统胶粘； 模样仅能一次性使用 浇注 节约了金属、合金浇注系统用量； 球铁可无冒口均衡化凝固 增设了型砂铸件冷却输送设备 清理 减少铸件表面清理工作量； 无铸造毛刺飞边； 增设专用工具进
13、行模样； 组串去除内浇口 机加工 减少了铸件机加工余量； 铸件划一便于自动化 环境保护 降低了环境污染； 简化环保措施 模具工装 减少了模具传统制作； 模具简单专一便于维修； 模具使用寿命长 设计复杂和周期长而引起初始模具成本高 投资 工厂设计水平高度灵活； 总体具有经济规范； 便于旧车间改造成消失模铸造工艺 制模自动化程度低 表1.1 消失模铸造工艺与砂型铸造工艺生产铸件相比的经济性 第二章 三通管的工艺设计 本章主要针对三通管的消失模铸造而进行了工艺分析和设计，首先对零件产品进行分析了解其质量要求和技术要求等，然后结合消失模的铸造技术进行铸造工艺分析和工艺参数的分析及选择，最后基于各类的分
14、析结果设计出合理有效的浇注系统，计算出浇道的尺寸和形状等一系列参数。目的在于设计出优秀的三通管消失模铸造工艺，制作出精确的产品零件。2.1 三通管的结构分析及技术要求三通管零件的材质：灰口铸铁（HT200）生产要求：大批量生产，年产量10000t单个零件重量：6.5kg三通管就是工管件的一种，其主要是用于改变流体的方向，本设计的三通管为T形异口管径的三通管。三通管零件图如图2.1所示，其外形轮廓尺寸为140mm*85mm*102.5mm，主要厚度为三通管的壁厚5mm，同时也是最小厚度，本零件为一小型零件，因为铸件壁厚比较小，因此在保证铸件几何尺寸精度的同时也要保证铸件壁厚的均匀性，防止受力不均
15、，除此之外还要防止起泡、疏松、缩孔、碳缺陷等缺陷的产生，因此三通管零件具有较高的质量要求。 图2.1三通管零件图2.2三通管的铸造工艺分析三通管接头是管道安装中最常用到的一个零件，主要起到分流开支的作用。根据流经三通管的液体不同，其工作环境也不同，因此对三通管的要求也不相同，本设计的三通管仅用于水流分支，没有特殊要求，但有个共同点就是所有管道都要受到径向的张力作用，为了防止此因素导致管道胀裂，我们在浇注时要选择合理的浇注温度，使铸件均匀冷却，降低铸件的残余应力，同时保证铸件的壁厚均匀，延长其使用寿命。此外对铸件进行铸造的时候必须严格遵守铸造工艺的正确操作，加强安全意识，在正确操作的同时还要考虑
16、简化步骤，提高铸造价值性。 根据三通管的使用要求和条件进行分析、研究，总结出自己的设计方案：由于铸件除了减少缺陷的产生之外没有其他特殊质量要求，然而在满足质量要求的同时也要满足铸造工艺对零件结构的要求，审查零件结构，三通管零件结构简单且为对称结构，符合铸造生产的工艺要求，采用对称分型发泡操作方便，易于保证铸件品质也提高了生产效率降低成本。分析三通管零件结构特征和技术要求后，其铸造工艺应考虑一下几个方面：三通管的壁厚为最小壁厚，也是管道径向力承受体，为了避免铸件产生浇不到或冷隔缺陷，使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚；为了减少裂纹、缩孔缩松，铸件的内壁厚度设计应比外壁薄一些才合理；壁厚要求均匀，防止
17、形成热节，形成残余应力；三通管零件材质为收缩较小的灰铸铁，可采用同时凝固原则来设计，保证铸件质量；简化或减少分型面的铸件结构 尽量不用曲面分型，用平面分型，分型面尽量少；为了便于起模，对垂直于分型面的非加工面上的铸件壁的内外两侧应设计适当的结构斜度；2.3 铸造工艺参数的分析与设计铸造工艺是确定铸造设计、生产准备、造型工艺和铸件检验的主要依据。这些工艺数据是由经对两件结构分析、满足生产技术要求、保证质量和应用条件、以及提高效率降低成本等多方面综合分析而得出。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，方
18、能使设计更成功，生产更高效。一、可铸的最小壁厚和可铸孔径零件上的孔、槽、台阶等，究竟是铸出来好还是靠机械加工出来好，这应该从品质及经济角度等方面考虑。一般来说，较大的孔、槽等应该铸出来，以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成热节，提高铸件质量。较小的孔、槽或则铸件壁很厚则不易铸出孔，直接依靠加工反而方便。由于消失模工艺特点，可铸最小壁厚和孔径、凸台、凹坑等细小部位的可能性大大提高，因此消失模工艺铸件大部分孔都可以铸出，最小壁厚主要受EPS模样限制，只要能做出模样就能铸出铸件。不同铸造合金在生产中均有一适宜的最小壁厚和可铸最小孔径的限制，如表2.1： 铸件合金种类 铸铝 铸铁
19、铸钢可铸最小壁厚/mm 23 45 56可铸最小孔径/mm 46 810 1012 表2.1 最小壁厚和可铸最小孔径的限制 三通管零件的材质为灰铸铁，因此可铸最小壁厚为4mm，可铸最小孔径为8mm，分析铸件零件尺寸要求得知：铸件最小壁厚为5mm，满足消失模工艺要求，同时管道的内径均满足最小孔径要求，因此可直接铸出，然而对于而对于法兰上的链接口直径为7，该孔直径较小，无法直接铸造出，因此可采用机械加工，机械加工较为经济方便。二、消失模铸造收缩率设计模具型腔尺寸时要考虑双重收缩，即金属合金的收缩和模样材料的收缩，零件模样采用选用的是EPS，推荐收缩率为0.5%0.7%，因此可选取0.5%的模样收缩
20、率。金属合金的收缩与传统砂型相近，参看表2.2： 铸件合金种类 铸铝 灰铸铁 球墨铸铁 铸钢线收缩率% 自由收缩 1.82.0 0.91.2 1.21.5 1.82.0 受阻收缩 1.61.9 0.61.0 0.81.2 1.61.8 表2.2 合金的线收缩率因此对于灰铸铁零件，选择自由收缩为1.0%；受阻收缩为0.8%。则模样尺寸可按如下公式来计算 L模=L铸+K1L铸 式中 K1铸件收缩率； L铸铸件尺寸三、模样分型面设计以及消失模铸造脱模斜度 分型面的确定 铸型分型面是指铸型组员间的接合面。分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。而选择分型面时应考虑以下原则：1.为保证
21、铸件精度，应尽可能将铸件的全部或大部分放在下砂箱内。2.尽量把铸件的加工定位面和主要加工面放在同一砂箱内，以减少加工定位的尺寸偏差。3.尽量减少分型面的数量，以简化造型操作，提高铸型精度。4.为方便合箱和检验砂芯，应尽量使基本砂芯位于下铸型。5.尽量采用平直的分型面，以减少铸造模样等工艺装备的工作量。6.分型面应选在铸件的最大截面处，以便于起模。7.分型面尽量和浇注位置一致，避免翻箱导致铸件尺寸不准。三通管铸件结构完全对称，可选择其对称面为分型面，既保证了分型面处于管件的大曲面上，也便于模片胶合；同时完全对称相同的分模片在发泡时只需发泡一种即可，从而大大的提高的生产效率，降低了劳动程度。分型面
22、如2.2图： 图2.2 分型面 消失模铸造脱模斜度消失模工艺的突出优点是干砂造型，无需起模、下芯、合箱等工序，不需要设计脱模斜度，但在制作EPS模样过程中，哟与模具与模样间有一定摩擦阻力，在模具设计时应考虑0.5o脱模斜度，如图2.3： 图2.3 脱模斜度 分型负数 干砂型、表面烘干型以及尺寸较大的湿砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接触面很不严。为了防止浇注时炮火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条等，这样在分型面处明显增加了铸件的尺寸。为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时为抵掉铸件增加的尺寸而在模样上减去相应的尺寸称为分型负数。而三通管是湿型且是小型铸件故不予考虑分型
23、负数。四、铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。在两个允许极限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求。消失模铸件精度高，铸件尺寸公差介于普通砂型和石蜡精铸之间，消失模铸件尺寸基本公差数据可参考表2.3；根据铸件零件尺寸可得三通管铸件的尺寸基本公差0.13.铸件基本尺寸 10 1040 40100 100250 250400铸件基本公差 0.05 0.05 0.1 0.13 0.15 表2.3 铸件尺寸公差五、机械加工余量为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸造工艺设计是，在零件的加工表面上预先增加的、并在机械加工时应予以切除的金属厚度，称为机械加工余量。消失模
24、铸造尺寸精度高，铸件尺寸重复性好，因此加工量比砂型工艺要小，不同铸造合金的机械加工余量可参考表2.4： 铸件最大外轮廓尺寸 铸铝件 铸铁件 铸钢件 500 顶面 4.5 6 6 侧、下面 4 5 5 表2.4 铸件机械加工余量三通管的形轮廓尺寸为140mm*85mm*102.5mm，由表可得：三通管零件的顶面加工余量为3.5mm，侧、下面加工余量为3mm。因此铸件的外轮廓尺寸为：146mm*85mm*106mm，可得三通管零件的铸件图如图2.4： 图2.4 铸件图六、模片图尺寸设计模片图是和零件尺寸结构相似，误差很小的塑料模样，是浇注系统内的重要组成部分，模片图的尺寸可由铸件的尺寸计算得出，上
25、文已讨论由于铸件铸造收缩作用，铸件尺寸都会小于模样尺寸，可按公式 L模=L铸+K1L铸 计算模样尺寸（其中K1取1%），经计算模片图的外轮廓尺寸为148mm*86mm*107mm，其模片图结构可见图2.5，模片的脱模斜度为0.5o，图2.3已给出。 图2.5 模片图七、工艺补正量在单件小批量生产中，为防止因选用的铸件线收缩率与实际值不符，或由于铸件变形以及有规律的操作偏差等因素影响，造成铸件局部壁厚不足，在铸件相应部位的非加工面上增加的金属层厚度，称为工艺补差正量。带有法兰的三通管管件往往易产生尺寸偏差，因此常需要加上工艺补正量，但由于消失模铸造工艺精确的优点，铸件尺寸偏差很小，因此对于小型三
26、通管消失模铸造不考虑工艺补正量。八、铸件重量公差 铸件质量公差定义为占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值。所谓公称质量包括加工余量和其他工艺余量，作为衡量被检验铸件轻重的基准质量。铸件重量公差等级与铸件尺寸公差等级应对应选择，根据铸件尺寸公差范围查看铸件质量公差表GB/T11351-1989，可得到铸件重量公差等级为MT2级，其公称质量为2kg，零件质量为6.5kg，因此铸件的毛重估为8kg。2.4 浇注系统的分析与设计 浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道之总称，它由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等部分组成。 浇注位置的确定 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。正确的浇
27、注位置保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清扫方便。确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。根据生产实践经验，选择浇注位置，应该有几下原则：1.铸件的重要加工面、主要受力面、宽大平面朝下，若不能朝下，可侧立或斜置。当铸件有多个加工面时，应将较大的面朝下。2.厚薄不均匀的铸件，应将其厚大部分朝上，以利于冒口补贴，实现定向凝固。3.对于薄壁铸件，应将薄而大的平面朝下，有条件的，应侧立或倾斜，以避免冷隔、浇不到等缺陷，此原则对流动性差的合金尤为重要。4.尽量减少砂芯的数量，少用吊砂、吊芯、悬臂芯或芯撑，以利于砂芯在铸型中安放牢固、定位准确
28、，排气流畅。5.铸件的合型、浇注、冷却位置一致为宜，以免铸型在翻转过程中发生错位或损坏。6.铸件的浇注位置应方便造型、下芯及合箱，便于型（芯）重要尺寸的检查。 图2.6 浇注位置选择浇注位置方案的分析与选择：管道的曲面为只要加工面，且为壁厚比较薄的大面，为防止产生气孔或存在非金属杂质，应将管道的大面朝下进行浇注，图方案一满足设计要求，同时重要的连接加工面为于浇注的两侧，能使侧面比较光洁且都可以降低气孔、非金属杂质等缺陷的产生，方案二中浇注位置在某一端面，此端面与另一端面为管道最常距离，因此不利于金属液的填充，导致壁厚不均或其他缺陷，所以相比较而言选择方案一更有利于设计。 浇注系统类型选择浇注系
29、统按金属液引入型腔的位置分为顶注、侧注、底注或几种方式综合使用；按浇注系统各组元截面比例关系可分为：封闭式，开放式，半封闭式和封闭-开放式四种。因为半封闭式浇注系统控流截面积在内浇道，横浇道截面最大，浇注中浇注系统能充满，但挡渣能力次于封闭式，然而充型平稳性及冲刷力都优于封闭式。适用于各类灰铸铁铸件。而三通管就是灰铸铁小型铸件，所以选择半封闭式侧注浇注系统，如图方案一。内浇道的引入三通管为结构简单的小型零件，采用了一箱两件的浇注方式，因为管壁较薄，为防止浇注道在模样单侧对模样产生集中力的作用而使模样变形，因此每个铸件上采用了两个内浇道，既增强的模样的承受强度也有利于金属液的流通和填充。为了方便
30、造型，内浇道开设在分型面上。因为铸件采用中部管口朝上侧注式浇注，这样铸件凝固顺序为由下至上凝固，这样有利于三通管的重要曲面先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在侧面引入金属液，如图2.7所示。 图2.7 内浇道的引入砂箱内模型簇设计三通管模样的外形轮廓尺寸为140mm*85mm*102.5mm，单件铸件质量约为8kg，此铸件为一小型铸件。如果一个铸件用一个砂箱来完成铸造浇注，则必须制作出大量尺寸较小的砂箱，因为较大砂箱需要填充较多的砂粒，而铸件较小，太多砂粒则会对模样产生更大的挤压力而会使模样变形，同时也大大降低生产效率；若一个砂箱内浇注多个铸件，铸件越多，则浇道的设计也越复杂，同时浇注位置处的
31、模样也会受到浇道的作用，应避免浇道导致模样变形或损坏。经比较，对三通管采用两件一箱进行浇注，在保证铸件质量和工艺要求的前提下又相对的提高了生产效率降低生产成本。砂箱内铸件排列采用对称分布，这有利于浇注系统的设计。砂箱模型族如图2.8: 砂箱尺寸和吃砂量设计：零件模样在砂箱内对称排列，根据模样尺寸查看铸造技术与应用案例中模样吃砂量表，可取得图中的a=50mm；b=60mm；c=55mm；d=40mm；e=50mm；f=73mm；h=117mm。且图中的S1、S2、S3分别表示内浇道、直浇道和横浇道的横截面积，截面面积计算已在下文设计。结合模样的尺寸和空间布局，可取砂箱尺寸为：350mm*250m
32、m*200mm。 图2.8 铸件砂箱排列图浇注系统尺寸设计三通管铸件，材料HT200，毛重8kg，最大外形尺寸为140mm*85mm*102.5mm，平均壁厚5mm10mm，中间分型，属于结构简单的薄壁铸件砂箱内沿尺寸为340mm*460mm*240mm，采用一箱两件浇注方式（如图2.7），湿型机器造型。浇注系统方案：采用侧注式、半封闭式浇注系统，内浇道四个，截面呈高梯形。灰铸铁件的内浇道总截面积计算公式为： A内=GL/0.31ut式中 A内内浇道总截面积（cm2）；GL铸铁件浇注总质量（kg）； T浇注时间（s）；u流量系数；Hp平均压力头高度（cm）计算上式中GL、t、u、Hp值。 计算
33、铸铁件浇注重量GL 已知铸件毛重8kg，因为采用一箱两件浇注，因此铸件总毛重为16kg，经查铸造技术与应用案例表4-57得工艺出品率为80%。则GL =铸件毛重/工艺出品率=16kg/0.8=20kg。 计算浇注时间t 铸件属于薄壁简单零件，质量要求较高，按公式 t=s 来计算，s为与铸件主要壁厚有关的系数，经查铸造技术与应用案例表4-58得s取1.85.则t=s=1.85*s=9s 计算流量系数u 经查铸造技术与应用案例表4-62，湿型，中等阻力，u=0.42，再按表4-63修正浇注温度提高约100，u修正值取0.1；有出气口，u修正值取0.1；横浇道面积大于内浇道，并且A横/A内1.3，u
34、修正值取0.05，内浇道四个，u修正值取-0.1，合计则u=0.42+0.1+0.1+0.05-0.1=0.57 计算平均压头力Hp Hp=Ho-ho2/2h式中 Ho内浇道至外浇道液面的高度（cm）；h铸件高度（cm）； ho内浇道以上的铸件高度因为浇注系统采用侧注式浇注方式，则ho=h/2，Ho=20cm，则 Hp=Ho-h/8=20-12.05/8=18.5cm将值带入，则 A内=GL/0.31ut=3cm2半封闭式浇注系统各单元截面积比，取A内：A横A直=1:1.3:1.1则：A横=3*1.3=3.9cm2； A直=3*1.1=3.3cm2.浇道的形状内浇道内浇道是控制充型速度和方向，
35、分配金属液，调节铸件各部位的温度和凝固顺序，浇注系统的金属液通过内浇道对铸件有一定补缩作用。根据内浇道的横截面积查看铸造工艺设计手册的截面尺寸表，可得内浇道结构如图2.9，其中a=40mm；b=36mm；c=8mm。 图2.9 内浇道形状横浇道横浇道的功用是向内浇道分配洁净的金属液，储留最初浇入的含气和渣污的低温金属液并阻留渣滓，使金属液流平稳和减少产生氧化夹杂物。同样根据截面尺寸查表得其结构如图2.10，其中a=29mm；b=24mm；c=15mm。 图2.10 横浇道形状直浇道直浇道的功用是从浇口杯引导金属液向下，进入横浇道、内浇道或直接进入型腔。并提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能
36、克服各种流动阻力充型。在设计中采用的直浇道为圆柱体直浇道，便于金属流动，减少棱角带来的粘滞效果。其结构形状如图2.11，其中D=20mm。 图2.11 直浇道形状 第三章 三通管消失模铸造的生产线设计 为满足大批量年产10000t的生产需求，本章主要介绍了消失模生产线的设计和相关设备的选用，以实现铸造生产机械自动化，降低劳动强度，提高生产效率，确保产品质量与环境保护协调发展。4.1 生产纲领车间生产纲领是进行车间设计的基本依据。铸造车间的生产纲领包括：产品名称和产量、铸件种类和质量、材质及最大件特征、需要生产的备件数量及外协件数量等。本设计中，产品名称为三通管，年产量为10000吨，铸件为管件
37、，质量要求较高，材质为灰口铁，零件具有典型的对称结构特征等。4.2 制模部4.2.1 模样材料泡沫塑料是一种泡沫体，它的质地很轻，比同类的塑料轻几倍，甚至几十倍；泡沫塑料的泡孔具有防止空气对流的作用，因此不易传热，起隔热的作用。为此，在高温金属液的作用下，它的气化和消失的速度也比同类塑料快几倍到几十倍。泡沫塑料种类很多，常见的有聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛、和聚氨酯泡沫塑料等。这里三通管接头所采用的是聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）。EPS相对来说比较廉价；在不高的蒸汽、大气压及水的要求下极易成形；生产出的EPS模样表面非常光滑；EPS能够满足这个过程冶金方面的要求；由于泡沫聚苯乙烯具备密度小、气化迅速
38、、残留物少、资源丰富和易加工成形等优点。4.2.2三通管消失模模样制作 三通管结构分析 下图为三通管零件图,其材质为灰口铸铁，此件为中型的管体件，壁厚均匀，结构对称，因此模具采用垂直分型，发泡模样为该零件的一半，然后可以用黏合剂胶合成一个完整的模样进行砂箱浇注。蒸汽预发泡蒸汽预发泡原理 当树脂珠粒被蒸汽加热到软化温度之前，珠粒并不发泡，只是发泡剂外逸。当温度升到树脂软化温度时，珠粒开始软化具有塑性。由于珠粒中的发泡剂受热汽化产生压力，使珠粒膨胀，形成互不连通的蜂窝状结构。泡孔一旦形成，蒸汽就向泡孔内渗透使泡孔内压力逐渐增大，泡孔进一步胀大。在泡孔胀大过程中发泡剂也向外扩散外逸，直到泡孔内外压力
39、相等时才停止胀大。冷却后，发泡珠粒大小固定下来。发泡工艺过程及操作参数 珠粒预发泡是在间歇式发泡机中进行的，其工艺过程如下： 预热 加料 加热发泡 出料 干燥 清理料仓。预热的目的是为了减少预发筒中的水分，缩短预发时间，当预热温度达到要求后即可将已准备好的料加入预发机中。加入料后，继续加入蒸汽，树脂珠粒在发泡筒中处于沸腾状态，当料位达到一定高度或加热时间达到设定值时，停止加热。启动出料阀出料。出料在搅拌和压缩空气的双重作用下完成。 表3.1为富阳江南KF-SJ-450型间歇式蒸汽预发泡机的操作工艺参数 物料名称 预热温度/% 蒸汽压力/Mpa 发泡温度/ EPS 8085 0.100.12 8
40、590 StMMA 9095 0.120.15 95105工艺参数为：EPS预热温度85，蒸汽压力0.12Mpa，预发温度5060，压缩空气0.5Mpa。对预发后的珠粒密度控制在2025g/L，当密度超出设定密度时，及时调整珠粒加入量，预发后的珠粒要在流化床内充分混合干燥后再输送到料斗内，储存一段时间进行熟化，熟化时间保证在12h以上，再通过气力输送管道送到其他料斗内储存待用。 图3.1为SJ-KF-450半自动预发泡机 发泡成型发泡成型实际就是预发泡后的泡沫塑料珠粒被填充入模具内，然后放入蒸汽中，这样塑料珠粒又一次被发泡长大并把模具型腔充实，将模样脱模后，由于还存在一定余温所以珠粒再一次发泡
41、，最后检测尺寸，对于合格的模样进行加工并胶结成模样整体。成型发泡工艺如下：发泡工艺参数为：设计中的发泡温度110，蒸汽压力0.30.5Mpa，水压0.40.6Mpa，压缩空气0.60.8Mpa。模具预热次数为8次左右，成型时蒸汽压力稳定在0.3Mpa，水温保持在25左右。成型后的模片应及时进烘房烘干、定型，摆放整齐，以免白模变形，烘干时烘模房温度保持在55左右，模片进出烘模房要快出快进，以免降低烘模房温度。4.3 熔化工部 中频电阻炉计算：1t/h的中频电阻炉3座。每天按照二班制工作 3*16*300=1440t年产铸件量=14400X80%=11520t。从冲天炉的熔化量计算14400t，折合工艺出品率11520t，完全可满足铸造车间1万t的生产纲领目标。4.4砂处理部1）振实台装置 本条生产线配置的是带钳式液压夹紧机构的变频三维振实台，具有高频低幅的振实特性，主题结构包括：固定架、振动架、振动电机、橡胶空气弹簧、液压油缸及钳式加紧机构等，主要参数： 额定负荷：68t 砂箱可适用的有效尺寸：1600mm1600mm1600mm 配套液压站系统包括：磁阀系统、叶片泵、传动架、过滤器、储油箱、液压管路等。