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1、毕业设计设计（论文）题目：支撑座的熔模铸造工艺设计学生专业：材料成型及控制工程工材料程学 院一、设计（论文）内容及要求：（一）设计（论文）内容1.撰写熔模技术发展现状的研究文章；2.编制铸件（附零件图）铸造工艺规程，绘制铸造工艺图，填写铸造工艺过程卡 片；3.绘制铸件图和总装图；4.设计熔模压型模具，绘制模具零件图；5.撰写设计说明书（论文）。（二）要求1.通过理论学习，熟悉熔模工艺过程，结合生产实际完成本次设计任务；2.工程图用AutoCAD软件绘制并打印；3.说明书（论文）按照学院统一格式，使用word 文档并打印。4.提交资料包括：（1）毕业设计任务书；（2）熔模铸造技术发展现状的研究文
2、章；（3）“四图一卡”，即绘制铸造工艺图；铸件图；零件图；铸型装配图；铸造工艺卡；（4）设计说明书（论文）；所有提交的资料包括打印文件和电子文件。二、技术指标：1.生产类型：大批大量生产2.生产及质量要求：满足产品图纸的各项技术要求；工艺出品率较高，废品率5%以下；生产效率高；对工人技术水平要求较低，操作简便。3.生产工艺要求：熔模铸造；所用熔模模具自行设计；4.技术水平要求：尽量采用先进技术，创新项目应符合国家环保及安全生产要求。进程计划表序 起止日期计划完成内容实际完成情况检查签名1 2.51 2.9分析实物图；根据实物图画零件图，完成杨兵兵1 2.1 01 2.11借资料并查阅相关要求，
3、制定设计计划；完成杨兵兵1 2.1 21 2.15作制定工艺的前期工作，工艺性分析，设计压型；完成杨兵兵1 2.1 61 2.19制定总工艺流程，画压型图，压型零件图；完成杨兵兵1 2.201 2.23模料的选择及配制，型壳材料的选用及 配制，制壳造型、焙烧等工艺完成杨兵兵1 2.241 2.28制定熔炼工艺，设计浇铸系统，制定浇 铸、清理等工艺；完成杨兵兵1 2.291 2.31各自编写说明材料（自己设计部分）；相互交换说明材料进行检查并编写总说明书；提交毕业设计，进行答辩。完成杨兵兵目录课程设计任务书中文摘要英文摘要2、特点.13、应用.1二、熔模铸造工艺设计.21、零件图.22、铸件结构
4、工艺性分析.23、确定工艺方案和工艺参数.34、设计浇注系统.55、绘制铸件图.5三、压型设计.61、压型设计的基本要求及参数选取.72、成型部分形体结构部分设计.83、压型工作图设计.104、压型图.13四、熔模的制造.142、*1*酉己帝U.“.一.1 53、制熔模.1 6i|iU.15、白勺/由弄口月兑月日181、帝 lSr _7_L*1 82、涂料的配制.1 93、423、)tI 口/月虫普 J大口 241、脱蜡.353、模料的回收处理.25七、熔炼与浇注.262、口)1 T 263、铝的熔炼准备.265、配料.276、熔炼工艺.277浇注.28八、铸件的后处理.291、熔模铸件清理.
5、292、从铸件和金属浇注系统上清除新型壳.293、铸件上残留耐火材料的清除.29参考文献.30致谢.31摘要本次设计是根据熔模铸造生产工艺，并结合具体零件，在老师的 细心指导下，通过分析铸件结构、压型设计、制熔模及浇注系统、熔 模组合上涂料及撒砂型壳硬化及干燥、脱蜡和浇注等工艺过程，及查 阅资料，来完成用熔模铸造的方法来铸造出此次设计要求的。通过具体分析，有针对性的设计了材料为铝的熔模铸造。关键词：压型，制模，熔炼，清理AbstractThe d esign is based on investment casting prod uction process,combined with the
6、 specific parts,the teacher und er the guid ance of carefully analyzing the structure of castings,pressure-type d esign,mold and pouring molten systems,the combination of melt-mold coating and spread ing sand and shell hard ening d rying,d ewaxing and casting process,etc.,and access to information,t
7、o complete using the method of investment casting to casting out the d esign requirements.Analysis through specific,targeted materials d esigned for the manganese brass investment casting.Key words：pressure-based,modeling,melting,clearing目录课程设计任务书中文摘要英文摘要一、概述.11、定义.12、特点.14、应用.错误!未定义书签。二、熔模铸造工艺设计.21
8、、零件图.22、铸件结构工艺性分析.33、确定工艺方案和工艺参数.54、设计浇注系统.75、绘制铸件图.8三、压型设计.81、压设11 的基本要求及参数选取82、成型部分形体结构部分设计.114、压型图.18I，LI 白勺2、模料的配制.213、帝I22 iIjU5、模组的除油和脱脂.24五、型壳的制造.251、制造型壳用的材料.252、涂料的配制.273、涂挂涂料及撒砂.324、型壳的干燥和硬化.33六、脱蜡与焙烧.351、脱蜡.352、脱蜡的工艺过程.353、模料的回收处理.361、铝的特性.错误!未定义书签。2、铝的牌号选用.错误!未定义书签。3、铝的熔炼准备.374、中间合金.错误!未
9、定义书签。5、熔剂.386、配料.387、熔炼工艺.398、浇注.40八、铸件的后处理.411、熔模铸件清理.412、从铸件和金属浇注系统上清除新型壳.413、铸件上残留耐火材料的清除.42参考文献.42致谢.432-V概述1、定义熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将 其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于 获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称”熔模精密铸造”。2、特点1）铸件尺寸精确一般可达CT4-62）可铸造形状复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件3）不受铸件材料的限制4）铸件尺寸不能太大，重量也
10、有限5）工艺过程复杂、工序繁多，使生产过程控制难度大增6）铸件冷却速度慢，铸件晶粒粗大压制熔模时，采用型腔表面光洁度高的压型，因此，熔模的表面光洁度也比较高。此 外，型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成，与熔 融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。所以，熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高，一般可达 Ra.1.6 3.2 u mo熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减 少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留 打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床 设
11、备和加工工时，大幅度节约金属原材料。13、应用可用熔模铸造生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永 磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。早在春秋时期熔模铸造就已被应用，延伸至战国、秦汉以后，其更为流行，尤其是 隋唐至明、清期间，铸造青铜器采用的多是熔模铸造。现代熔模铸造技术主要应用于 航空制造业、机械制造、电子、石油、化工、核能、交通运输、纺织、医疗器械、泵、阀 等制造工业中，在艺术品铸造业中，熔模铸造也是传布的很广的。二、熔模铸造工艺设计1、零件图图2-1为零件图，材料：铝，牌号：ZALZnllSi7;AL-Zn:锌在固态铝中有较大的 溶解度。可显著提
12、高合金的强度和耐蚀性，而不降低其塑性；在海水、氯化物及过热 蒸汽中有良好的耐蚀性和焊接性、较高的强度。2、铸件结构工艺性分析铸件结构是否合理，对于铸件质量、生产工艺的可行性和简易性以及生产成本等影响 很大。熔模铸件的结构应当符合熔模铸造的生产特点。（D最小壁厚由于熔模铸造的型壳内表面光洁，并且一般为热型壳浇注，因此熔模铸件壁厚允许设 计得较薄。表2T所示为铜合金的熔模铸件的最小壁厚推荐值和可能铸出的最小值。对于 局部尖锐部位，可以铸出更薄的壁厚（可比表中最小值小30%50%的壁厚）为防止浇不足的缺陷，铸件壁不要太薄，一般为2-8 mmo表2-1熔模铸件的最小壁厚（单位mm）铸件材料铸件轮廓尺寸
13、 1 0-5050-1 001 0-200200 350350铸件最小壁厚推荐最小推荐最小推荐最小推荐最小推荐最小3本铸件图外形尺寸：长：75,宽：75 mm,高：55.5 mm,最小壁厚为5mmo值值值值值值值值值值全口 4H=l=金2.0 2.51.52.5 4.02.03.0 5.02.53.5 6.03.04.0 7.03.5查表2-1知：铸件轮廓尺寸10 50mm铸件最小壁厚最小值为1.5mm,所以，设计的铸件壁厚具 有铸造性能。(2)壁厚均匀性和壁的连接壁的交接处要做出圆角，铸件壁厚设计要力求均匀，减少热节；不同壁厚间要均匀过 渡，防止熔模和铸件产生变形和裂纹。本铸件设计了过渡圆角
14、。(3)顺序凝固熔模铸造采用热型浇注，熔模铸件的分布应尽可能满足顺序凝固的要求，则 铸件结构设计要力求避免分散的和孤力的热节，便于实现顺序凝固，便于用直浇道进行补 缩，以防止产生缩孔和缩松。本铸件不存在影响顺序凝固的问题，可以顺利进行补缩。平面熔模铸件要尽可能避免大的平面，因为大平面上极易产生夹砂、凹陷等表面缺陷，所 以铸件上的平面一般应小于200 x200 mmo而铸件的最大平面为：75x75 mm43、确定工艺方案和工艺参数3.1工艺方案注：缺工艺方案3.2工艺参数铸孔熔模铸件上细而长的孔，由于制壳时的内部不易上涂料和撒砂，所以一般孔径dv 2.5 3.0 mm、孔高与孔径比h/d5的通孔
15、和h/d 2.53.0的不通孔不予铸出。对于特殊 要求的小而复杂的孔和内腔，可采用陶瓷型芯或石英玻璃管型芯铸出。表2所示为正常铸 造情况下的最小铸出孔的孔径和深度。由于一般孔径d 5的通孔和h/d 2.5 3.0的不 通孔不予铸出。本铸件铸孔：2个直径为 1 0mm,孔深为8 mm的通孔；而本铸件的通孔孔径为：1 0mm；孔高为：8 mmh/d=0.8不在其范围内，因此可以铸出。表2-2最小铸出孔的孔径和深度（单位nun）最大孔径71的官尔通 孔不通孔355-1 055-1 01 0-305-1 5 1 0-2030-601 5-25520-4060-1 2025-5040-60120 200
16、50-8 060-1 00200-3008 0-1 00100300-3501 00-1 20基准面的选择熔模铸造可获得精度和光洁度较高的铸件，本铸件不涉及加工余量，即不需机械加工，所以基准面选择很重要。本铸件基准面的选择：长度方向在其中线上；宽度方向在其最底层端面上，高度方向 在中部大平面上。铸件的精度和表面光洁度影响铸件尺寸的因素很多，主要是熔模、型壳和铸件三方面的尺寸变化(收缩和膨胀)这些变化中有些因素较为固定，有些则多变的，这就使得铸件的尺寸在一定范围内波动，波动范围愈小，尺寸愈精确。本设计铸件的最大轮廓尺寸为75mm,公差尺寸一般为0.44 0.8 8 mm；熔模铸件的表面光洁度与压
17、型的光洁度、熔模材料、制模方法、型壳材料、制壳方法、铸件材质、浇注时合金与型壳的互相作用以及铸件结构等因素有关。本次设计要求表面光洁度达68级，本设计选用水玻璃型壳，表面光洁度可达45 级；满足要求。(4)加工余量熔模铸件的加工余量与达到尺寸的精度和表面光洁度有关；也同铸件尺寸、结构特点、6浇注位置和加工方法等因素有关。一般熔模铸件的精度和表面光洁度比较高，所以加工余 量较小，而且仅限于达不到图纸要求的精度和光洁度向才留加工余量。根据要求本铸件加 其加工余量为lmmo4、设计浇注系统（1）浇注系统的选择因本次设计的工件结构简单，精度要求不是很高，所以浇注系统选用一直浇道一内浇 道，自由浇注侧注
18、式。（2）浇注系统计算常用来计算浇注系统的方法有：1）比例系数法；2）亨金法3）浇口杯补缩容量法比例系数法：此法依据铸件上热节圆直径或热节截面积，由式（2-3）确定相应内浇 道的直径或截面积。dg=kDA=k2Ac（式 2-3）式中、A,分别为铸件热节圆直径和热节截面积；4、Ag分别为内浇道直径和内浇道截面积；ki、k2比例系数,ki 一般取 0.6 1,kz 一般取 0.4 0.9比例系数法简单、准确。所以选用比例系数法进行设计计算：经过计算设计的工件的热节圆直径为：20；热节截面积为：1 76.6mm27因为该铸件尺寸较小，而且壁厚均匀，其热节圆直径为20nll11,综合考虑到制壳及浇注的
19、补 缩的工艺性，因而在设计内浇口时，取卡环铸件上端半圆弧中部的2/3圆弧为长度，端面 厚度为内浇口厚度，长度8 mm为内浇口的高度。其尺寸如图2-2因为铸件热节圆直径为20mm,考虑到补缩及浇口的强度，直浇道直径选择35mm,考虑 到现有直浇道模具的型号，因此选择其长度为300mm如图表2-3浇的尺寸表2-3道和浇口杯的结构尺寸（单位：mm）公用尺寸截面尺寸圆形断面长方形断面d2d3hH iRDD.ae50632501 052018一-58702501 052523182566783001 053028223073853001 053533253580923001 254037-8798320
20、1 254542-941063201 255047-1001133201 255552-1081203201 256057-5、绘制铸件图图2-3铸件图三、压型设计1、压型设计的基本要求及参数选取熔模铸造中压制熔模的模具称谓压型。压型是熔模铸造的重要工艺装备，压型型腔尺 寸精度及表面粗糙度，直接影响熔模的精度和粗糙度，并影响到铸件的质量，压型的结构 和熔模质量与生产率密切相关。因此压型的设计与制造时熔模铸造生产过程中的关键工8序。本次设计的零件为小件、精度要求不是很高且为批量生产，因此选用铝压型。压型的 制造方法为机械加工。此方法的优点是效率高、精度高，但生产成本高。机械加工压型一般由成型部分
21、、定位构件、锁紧机构、起模机构、注蜡系统等几个主要部分组成，如图3-1 o航时理麴h例而上脚躺不大于00丽2氏硼射，不鼬飞达翎3.除分聊务央蒯礼图3-1压型装配图设计机械加工压型设计机械加工压型时，应满足以下要求：91）保证制出的熔模能达到要求的尺寸精度和表面粗糙度；2）压型的各个部件均应符合机械加工艺性要求，即加工方便，经济合理；3）装拆方便，轻巧耐用，起模容易；4）小件用一型多腔，以提高生产效率。分型面的选择1）分型面应尽量不截过熔模的某一完整表面，以防止由于分型面错移和分型痕迹，造成尺寸超差；2）应选择熔模的最大平面作为分型面，便于分型和取出熔模，以免变形；3）为了保证铸件的精度，对尺寸
22、精度要求高的，以及有同轴度要求的部分，应尽量 放在同一半型内；4）分型面应能保证开型后熔模留在预定的半型内；5）分型面最好为平面，但是，有些零件如果采用水平分型，尺寸精度较差，则应采 用有规则的曲面分型。分型面的数量及形式1）分型面得数量确定分型面的数量，主要应考虑压制熔模的质量，压型是否容易加工，熔模是否容易 取出。分为两开型压型和三开型压型。2）分型面形式根据零件形状的特点，分型面形式有平面和曲面两种。平面分型面容易加工，上下型 容易密和，因此在可能的情况下，应尽量采用平面分型面。但零件的形状在两度空间方向 上都是鸾曲的情况下，就只能采用曲面分型面。10在确定分型面的形式时，还应根据零件的
23、特点选择分型面的方向。通常有垂直、水平、倾斜和兼有垂直与水平等四种。根据综合分析本次设计选用两开曲面压型。2、成型部分形体结构部分设计成型部分是压型的主要部分，它包括上下压型、型芯、镶块、活块等。(D型体结构型体是压型的主体，型体的结构、形状和尺寸大小，取决于熔模的几何形状、压型的 机械化程度。在保证强度饿刚度的前提下，为了减轻压型重量，便于操作，压型厚应尽量 减薄，在保证放置平稳和锁紧方便的情况下，压型的外形应尽量仿形于型腔，切去多余金 属，减轻重量和便于散热。如表3-1由于制造空心压型工艺复杂，生产成本高，本次设计不选用空心型(不切除多余的金属)o(2)型芯设计型芯是构成熔模内部形状的构件
24、。型芯有金属型芯和非金属型芯两种。11金属型芯金属型芯有在开型前抽取的，也有在开型后抽取的。开型前抽取的金属型芯，为了抽 芯方便，型芯上都做出手柄部分。金属型芯与型体是否需要固定，要看压蜡是型芯受力的方向而定，如果模料对型芯的 作用力仅垂直于型芯的轴线是，型芯不必固定；若尚有平行于型芯轴线的作用力存在，则 型芯可能被模料推出，这时型芯必须与型体固定，本次选用金属固定型芯，如图3-2312585囹A图3-2金属型芯型芯尺寸计算Lx=(Lp+KLp)AaLx一型腔尺寸(mm)Lp铸件基本尺寸(mm)K综合线收缩率()k取2.6%a一压型制造公差(mm)型芯直径 LP=(O.5-0.3)/2+1 0
25、=1 0.1a=(0.5+0.3)/5=0.16型芯取上偏差LX=(1 0.1+2.6%X1 0.1)=1 0.30+0.16(3)定位构件定位构件是保证型腔尺寸精度的重要构件，它用于型体之间的定位、镶块与型体的定位、组合块之间的定位及型芯、活块的定位和装配限位等。型体定位除采用定位销定位外，对于轮型压型还可采用凸台定位如表3-2。123-3因为设计压型为两半型综合考虑选用定位销定位。所选销钉的尺寸直径为6mm,如表表3-3 A型定位销尺寸 单位（mm）d(vf)d,(s7)DL1Ea基本尺寸偏差基本尺寸偏差。_6-0.01 0-0.0226+0.031+0.01992080.41_z f8-
26、0.01 3-0.0288+0.038+0.0231125100.6MM.MftS,HRC5*401 0101330121 2-0.01 6-0.03412+0,046+0.02815351511 414174017（4）锁紧机构锁紧机构的作用在于保证压型的分型面闭合，在压型时不涨开。锁紧机构应灵活轻巧，并具有足够的夹紧力。活结螺栓锁紧是使用较广的锁紧机构，操作方便、锁紧可靠。常用 的活结螺栓，活节螺栓结构尺寸如下表3-4。表3-4活结螺栓的机构尺寸 单位（mm）图例ddbrDLoL其aV1rhM65.2751 21 8按M86.2951 422需*-IhS+f f出MIO8.21 161 8
27、26要MM.A3M1 21 0.21 382030定选用直径为6mm的活结螺栓和蝶形螺母。所选尺寸如上表。133、压型工作图设计（D型腔尺寸计算方法压型工作图包括总装配图及零件图，设计工作图时型腔尺寸按下列基本公式计算。Lx=（Lp+KLp）A、Lx型腔尺寸（mm）Lp铸件基本尺寸（mm）K综合线收缩率（%）A、一压型制造公差（mm）。铸件基本尺寸Lp的确定方法是：当尺寸没有公差要求是，Lp就是铸件的基本尺寸；当尺寸有公差要求时，基本尺寸加 偏差代数和之半。压型制造公差土上,由压型的制造精度等级决定。为使压型留有修整余地，型芯的制 造偏差可取正值，型腔的制造偏差可去负值。1）在确定型腔尺寸时，
28、为设计方便，长度尺寸按型腔尺寸计算，而角度、锥度、平 行度等可保持不变。2）综合线收速率的确定合金的收缩、料的收、型壳膨胀和变形，是影响综合线收缩率的三个主要因素。综合线收缩率也可根据铸件的壁厚，型壳的材料和铸件收缩时的受阻程度来确定。如 表（3-5）有色合金综合先收缩率的经验数据：表3-5有色合金综合线收缩率的经验数据合金种类铸件壁厚模料型壳分综合线收缩率（%）14注：表中模料型壳分类，表示所采用的模料和型壳的成分。(mm)类自由收缩部分受阻收缩受阻收缩黄铜1-31II1.61.91.8 2.01.01.41.21.83-101II1.8 2.12.1 2.31.42.81.8-2.21 0
29、-201II2.22.42.42.60.70.82.02.4铝青铜1-31II0.91.21.01.30.7 0.90.8 1.30.30.50.30.63-101II1.21.41.31.50.8 1.11.01.30.50.70.60.81 0-201II1.31.51.5-1.71.1 1.31.21.50.60.80.8 1.0I 一表示采用低温模料，硅酸乙酯石英粉涂料，多层型壳；II表示采用低温模料，水玻璃石英粉涂料，多层型壳。铸件浇注位置之水平方向收缩率偏上限，垂直方向收缩率偏下限。此次设计工件的材料要求是黄铜，且所选模料采用低温模料，水玻璃石英粉涂料。所 以型腔尺寸为：Lx=(L
30、p+KLp)AAX长度 Lx=(1 20+2.6%xl20)0.04615=1 23.1 20.046宽度 Lx=(41+2.6%x41)0.025=42.0660.025高度 Lx=(55+2.6%x55)0.04=56.430.04(外形尺寸为自由收缩)大半圆半径 rx=(21-2.4%x21)+0.021=20.49+0.021(上半圆)大半圆半径 r=(28-2.4%x28)+0.021=27.3280.021(下半圆)(2)注料口的设计注蜡口及注蜡道是压制蜡模时蜡料的通道，确定注蜡口及注蜡道位置时，一般应符合 下列要求：1)注蜡口及注蜡道最好设在浇口上，以减少熔模整修工作量，如果无法
31、与内浇口相连 时，则应尽量设在铸件加工面上，以免影响铸件表面质量。2)注蜡口及注蜡道应设在熔模最大壁厚处，使熔模在注蜡时的保压过程中，能够得到 良好的补缩。3)注蜡口及注蜡道的设置，要考虑压型结构简单、操作方便、取模可靠。注蜡口及注蜡道如图3-3所示在一型多腔的压型中，如果内浇口在上压型，为了在取模前先切除注蜡口，则注蜡口 及注蜡道，可都设在注蜡盖上。注蜡口的形式随注蜡器的形式而定，注蜡口直径一般为5 1 0mm,设计所选注蜡口的 16形式如图：设计注蜡口的直径为4mm。（3）型腔的排气蜡料注入压型时，如果型腔内的气体来不及排出，或者型腔有深孔，往往会造成熔模 注缺。在多数情况下，气体可由压型
32、分型面及组合件之间的间隙处排出，因此对于组合块较 多的压型，一般可不设空。仅在型腔内有较大气窝部分时，才在气窝的顶部做出排气孔。本次设计零件结构简单，且设计注蜡口直径大，所以不用设计排气孔。1）压型加工精度（表3-6）表面粗糙度（表3-7）要求如下表3-6型加工精度压型尺寸类型尺寸精度型腔及型芯尺寸IT6-IT1 0装配尺寸IT6-T9不影响铸件尺寸精度的自由尺寸IT1 2-IT1 4表3-7表面粗糙度压型部位表面粗糙度型腔表面RaO.8-Ral.6芯销Rai.6-Ra3.2注系统表面Ra3.2-Ra6.3Ra6.3-Ra6.317非工作部分表面4、压型图(D上压型(2)下压型技术要求:7理谢
33、无照科2理触缘宜储然逐18林麻：图3-4下压型四、熔模的制造熔模的制造：它是在可熔模样的表面涂覆多层耐火材料，待其干燥硬化后，加热将其 中模样熔去，而获得具有与模样形状相应的空腔型壳，再经过焙烧，然后在型壳温度很高 情况下进行浇注，从而获得铸件的一种方法。其要求如下：首先熔模本身就应该具有高的尺寸精度和表面光洁度。此外熔模本身的性能还应尽可能使随后的制型壳等工序简单易行。为得到上述高质量要求的熔模，除了应有好的压型（压制熔模的模具）外，还必须选 择合适的制模材料。191、模料的选取制模材料的性能不单应保证方便地制得尺寸精确和表面光洁度高，强度好，重量轻的 熔模，它还应为型壳的制造和获得良好铸件
34、创造条件。模料一般用蜡料、天然树脂和塑料（合成树脂）配制。（1）按原材料的配制不同，模料可以分为：1）蜡基模料2）松香基模料3）系列模料4）其它模料（2）模料分类及应用（见表4-1）表4-1模料分类及应用类型特点应用范围蜡基模料制模和熔失熔模方便。适用于大批量小件和尺寸 精度，表面粗糙度要求不高 的普通铸件。松香基模料强度高，热稳定性好，但配 制生产工艺较复杂，成本较 高适用于制作生产精度要求 很高的复杂的中，小型铸 件。系列模料具有良好的流动性，在凝固后具有较强的黏结力和较适用于修补和填充熔模铸件表面的缺陷20好的韧性，熔点低，塑性好其他模料具有良好的热稳定性，存放时不易变形，刚性大，脱模时
35、不需加热适用于提高熔模的尺寸精 度和表面质量，但模料的回 收困难。由于本次设计属于大批量小件和尺寸精度，表面粗糙度要求不高的普通铸件，所以选 择蜡基模料（以石蜡-低分子聚乙烯为基）。2、模料的配制（D配制模料的目的将组成模料的各种原材料混合成均匀的一体，并使模料的状态符合压制熔模的要求。（2）选用原则性能要求1）熔点适中，热稳定性好，收缩率小。2）具有良好的流动性。3）具有一定的强度和塑性。4）具有良好的涂挂性和化学稳定性。5）资源丰富，价格便宜。（3）选用的原材料石蜡：95%，低分子聚乙烯：5%o21(4)所用模料的配比过程1)按比例称取95%石蜡和5%低分子聚乙烯。2)将石蜡，低分子聚乙烯
36、放入干净的铝制珀端内通电熔化，熔化温度不超过90o3)待其模料全部熔化后，搅拌均匀。4)用筛过滤去除模料中的杂质。5)将过滤好的模料加入碎末，搅拌成均匀的糊状，模料温度保持在42-48 o3、制熔模(1)制模时分型剂的选择为了防止模料粘附压型，便于取模以及细化熔模的表面粗糙度，此次选用的分型剂为：翦麻油50%,酒精50%o(2)制模的主要工艺参数表4-2制模主要工艺参数类型制模室温度(C)压注温度()压型温度()压注压力(MPa)保压时间(s)冷却水温度。C)蜡基模料1 5-2540-5025-450.1-1.40.3-31 8-26(3)模料压注方法1)自由浇注2)加压注入由于本次设计的熔模
37、件为蜡基模料，所以选择加压注入，压制熔之前，需先在压型表 22面涂薄层分型剂，以便从压型中取出熔模。分型剂层越薄越好，使熔模能更好地复制压型 的表面，提高熔模的表面光洁度。压制熔模的方法有三种，柱塞加压法、气压法和活塞加 压法。此次选用气压加压法，其设备简单，操作简易，效率高。（4）熔模的清洗为了清除熔模表面附着的蜡削，分型剂，提高涂料对溶模的润湿性，熔模在组合和涂 料前必须进行清洗，此次选用的清洗剂为质量分数为0.5%的肥皂水，温度2225o4、制模组技术要求:来解麟进微糖23图4-1模组图(1)浇口棒的制作采用沾蜡法制造，具体工艺规范如下：将冷芯棒(常用铝棒)插入高于蜡料熔点5七左右的蜡液
38、中停留l2s,蘸多次后蜡 层蜡层厚度达3 5mm,也可在蜡液中停留时间长些，一次沾成。(2)浇注系统的尺寸设计设计由直浇道和内浇道组成的浇注系统时，常用的圆柱形直浇道直径为20 60nl%内 浇道不应太长，一般短于lOmmo设计此种浇注系统时，应使最高一层铸件离浇口杯上缘的 距离短于651 00mm,以保证这层铸件在成型时有足够的金属压头，来满足充填和凝固补 缩的需要。直浇道的底部应比最低的内浇道口低20 40nlm,一缓和浇注时金属对型腔的冲 击力，并防止浇注初时第一股金属流所带渣子进入型腔。(3)熔模组装的方法1)焊接法 用薄片状的烙铁，将熔模的连接部位熔化，使熔模焊在一起。此法较普 遍。
39、2)机械组装法 在大量生产小型熔模精密铸件时，国外已广泛采有机械组装法组合 模组，采用此种模组可使模组组合和效率大大提高，工作条件也得到了改善。根据以上比较，结合此次设计的要求，大批量小铸件的蜡基溶模组装，选用焊接法。本次采用焊接法5、模组的除油和脱脂采用蜡基模料制熔模时，为了提高涂料润湿模组表面的能力，需将模组表面的油污去24除掉。具体方法：把模组先浸泡在表面活性剂的水溶液中，根据此次设计的要求，选用的 除油液为：洗衣粉溶液。五、型壳的制造将模组浸涂耐火涂料后，撒上料状耐火材料，再经干燥、硬化，如此反复多次，使耐 火涂挂层达到需要的厚度为止，这样便在模组上形成了多层型壳，通常将近其停放一段时
40、 间，使其充分硬化，然后熔失模组，便得到多层型壳。在熔失熔模时，型壳会受到体积正在增大的熔融模料的压力；在焙烧和注时，型壳各 部分会产生相互牵制而又不均的膨胀的收缩，因此，金属还可能与型壳材料发生高温化学 反应。所以对型壳便有一定的性能要求：1）小的膨胀率和收缩率。2）高的机械强度、抗热震性、而火度和高温下的化学稳定性。3）型壳还应有一定的透气性，以便浇注时型壳内的气体能顺利外逸。因此制造型壳时所采用的耐火材料、粘结剂要很高的要求。1、制造型壳用的材料制造型壳用的材料可分为两种类型：一种是用来直接形成型壳的，有耐火材料、粘结 剂等；另一类是为了获得优质的型壳，简化操作、改善工艺用的材料，有熔剂
41、、硬化剂、表面活性剂等。（1）耐火材料目前熔模精密铸造中所用的耐火材料主要为石英和刚玉，以及硅酸铝耐火材料，如耐 25火粘土、铝钢土、焦宝石等。有时也用错英石、镁砂（MgO）等。熔模铸造时选用的耐火材料应具备的要求：1）要有足够的耐火特性。2）化学稳定性好，热膨胀性低且均匀。3）强度特性好，抗热冲击性好。此次选用硅砂，（一般用于浇注碳素钢，低合金钢，铜合金和铝合金，杂质含量低，耐火度高，来源广泛。（2）铸型的分类表5-1铸型的分类类型特点及应用水玻璃型壳表面粗糙度粗，尺寸精度低，广泛用于铸造低合 金钢，铝合金和铜合金。硅酸乙酯型壳表面粗糙度高，尺寸精度高，但易产生白霜，广 泛用于铸造高温耐热合
42、金钢，不锈钢等，但价格昂 贵，费用高硅溶胶型壳表面粗糙低，尺寸精度高，但价格昂贵，费用高硅溶胶一水玻璃型壳表面粗糙度高，尺寸精度高，铸造费用介于上述26三者之间。根据上述内容进行比较，所以选择型壳的涂料为：1）面层：硅酸乙酯（与硅溶胶相比，硅酸乙酯水解液对熔模有很好的润湿性，对型 壳层有很好的渗透能力，且型壳表面粗糙度高，尺寸精度高，广泛用于铸造高温耐热合金 钢，不锈钢等）。2）加固层：水玻璃（制壳时，其湿强度形成快，抗水性好，脱模时型壳强度损失少。一般配合其他黏结剂作型壳的加固层涂料使用）。2、涂料的配制（D硅酸乙酯涂料的配制1）硅酸乙酯的特性 其水解液对熔模有很好的润湿性，对型壳层有很好的
43、渗透能力。2）硅酸乙酯涂料配制及制壳工艺原材料：耐火粉料 由于硅酸乙酯对耐火粉料中所含碱性金属氧化物较敏感，因此尽量采用 Na20,凡0、和MgO含量较低的耐火份料。硅酸乙酯水解液 用来配制涂料的硅酸乙酯水解液应是透明、无沉淀和絮状物，二 氧化硅，盐酸的含量和粘度应符合表5-2要求。表5-2硅酸乙酯水解液的要求27涂料的配比见表5-3水解液要求硅酸乙酯二氧化硅（%）盐酸（）粘度（%）硅酸乙酯321 6-1 90.25-0.353 6x1 0硅酸乙酯401 4-1 60.25-0.353 6x1 0-6表5-3硅酸乙酯水解涂料的配比和用途硅酸乙酯（ml）粉料种类（硅石粉）润湿剂消泡剂涂料密度（g
44、/cm3）用途10001.7 1.9kg0.31.6-1.68表面涂料层硅酸乙酯的制壳工艺见表5-4表5-4硅酸乙酯的制壳工艺涂 料层 次涂 料密 度(g/c m2)撒 砂粒 度干燥温度（）风速(m/min)相对湿度（%）时间（h）281层，2层2.10 2.15211 8-27风扇吹风5023（2）水玻璃涂料的配制1）水玻璃的特性：制壳时，其湿强度形成快，抗水性好，脱模时型壳强度损失少。一 般配合其他黏结剂作型壳的加固层涂料使用。2）配涂料用水玻璃的预处理处理方法:加水3）水玻璃涂料技术指标，见表5-5o表5-5水玻璃的技术指标密度(20)Be71.30-1.34氧化钠（%）28.2二氧化硅
45、（）226.0模数（M）3.0凝固时间3.0（3）水玻璃涂料的具体配制 1）原材料的准备29耐火粉料 水玻璃黏结剂可应用的耐火粉料有电熔刚玉，硅石粉，铝帆土，高岭石，匣钵粉，此次选用硅石粉。水玻璃 水玻璃的模数和密度要符合要求。（具体如下）。熔模铸造常用水玻璃模数为3.0 3.4,密度为1.27 1.34（g/cm3），选用GB-4209-8 4 中的3类。一类降低模数后使用，二类用水稀释使用，三类提高模数后使用。-3类的 化学成分及技术标准见表5-6:表5-6水玻璃的技术指标（GB-4209-84）、级别项目一类二类三类121212密度(20)Bez35.0-37.039.0 41.044.
46、0-1 6.0氧化钠（%）78.21 0.2二氧化硅（）224.626.025.7模数（M）3.5-3.73.1 3.42.62.9铁（）00.020.050.020.050.020.05水不溶物（）w0.20.40.20.40.20.06表面活性剂：农乳130或100、J FC、TX-1 0等。消泡剂：正辛醇。302）涂料的配制涂料的配制是在专用的涂料桶中加入所需量的水玻璃，在搅拌的情况下，加入粉料，加完粉料后继续搅拌30分钟以上，然后加入表面活性剂和消泡剂。各种配料见表5-7。表5-7水玻璃涂料的配比、用途和性能涂料名称涂料组分/kg粘度（S）特征耐火粉料/kg水玻璃/kg外加湿剂（%）水
47、玻璃一硅石粉一粘土硅石粉0.50.6 粘0.4-0.510.03-0.0525-40强度高，铸 造残留强度 低型壳加固层水玻璃一煤开石粉一粘土粉煤肝石粉0.70.8 粘 D.2-0.3120-30强度中，铸 造残留强度 中型壳加固 层水玻璃一铝矶土铝帆土粉 1。71.81农乳1.3 0.051 8-20强度高，铸造残留强度中型壳加固31通过以上的比较及结合本次设计的要求配制第一类（水玻璃一硅石粉一粘土）。层水玻璃一匣钵粉匣钵粉1.1 5-1.201TX-1 00.051 1-25强度高，铸造残留强度中型壳面层3）对于购进的水玻璃需按表5-8要求进行调整或处理才能用作配制涂料本次设计水玻璃涂料按
48、加固层进行调整和处理。表5-8配制涂料用水玻璃技术要求指标用途Si02(%)Na20(%)模数（M）密度（g/cm3）表面层涂料21-276.57.53.03.41.27 1.31加固层涂料23-277.59.03.03.41.29-1.343、涂挂涂料及撒砂涂挂涂料，一般用浸渍法，把带有型壳层的模组浸入涂料中转动，使涂料充分润湿被涂模组表面，去除可能加入的气泡，然后自涂料中取出。面层硅酸乙酯涂料2层，水玻璃3层。32撒砂的工艺过程:1）撒砂的作用撒砂是在所挂涂料层的外面粘上一层耐火沙粒，其目的是为迅速增厚型壳，使沙粒层 成为型壳的骨架，分散型壳在随后的工序中可能产生的应力。2）沙粒的粒度撒砂
49、的砂粒粒度是面层的最细，粒度约为401 00目，而后逐步增粗，加固层的撒砂 粒粒度为640目。3）撒砂的方法。常用的有：雨淋式和液态化两种。雨淋式撒砂时砂粒如雨点似的掉在模组所挂的涂料层上，粘住，模组应各个方向的转 动，务求涂料层表面都能均匀的粘上一层砂粒。4、型壳的干燥和硬化每涂好，撒好一层型壳层以后，就要对这一型壳进行干燥和硬化，促使其中的黏结剂 转变成凝胶，把耐火材料牢固的链接在一起，使型壳层具有一定的湿度。（1）硅酸乙酯型壳的干燥和硬化1）放入有通热风的箱中进行干燥，控制气流相对湿度为20%-60%风温为20-30,风速小于3m/So2）每层涂料的干燥时间超过3小时。333）硬化完最后
50、一层时，型壳要自然干燥24小时以上。（2）水玻璃型壳的干燥和硬化水玻璃型壳一般采用先自然干燥，后化学硬化的工艺。1）干燥工艺环境温度为15-25相对湿度为（40 60）%干燥时间为2 24小时2）硬化工艺 型壳加固层一般不采用干燥涂挂涂料和撒砂后立即硬化。硬化剂的选择选取氯化钱的水溶液，用氯化镂硬化水玻璃型壳的优点为速度快，型壳和铸件表面质 量优于其他硬化剂。具体方法将干燥好的涂挂好用水玻璃涂料和撒砂后的型壳，浸泡在温度为2832的饱和浓 度（质量浓度为25%）的氯化镂溶液中，发生化学反应，从黏结剂中析出硅酸乙酯，待其 凝聚，涂料硬化，型壳在硬化剂中浸泡硬化时间为几分钟。硬化后的型壳需在空气中