设计描述：

文档包括:

设计word版本说明书一份,4100字

CAD版本图纸，共9张
工艺卡片一套

一、设计任务及分析：
1105柴油机进气管净重3公斤，才质HT15-33，生产性质是大批量生产。
柴油机进气管是为柴油燃烧提供空气通道，即它一端与气缸的配气室相连（通过配气阀来控制进气量）。这就要求：一、进气管内壁要光滑，减少进气阻力；二、气管不得有粘砂等物，否则，就会造成气缸磨损、甚至使配气阀失控等严重事故；三、进气管不得有裂纹、夹渣、气孔、夹砂等缺陷，因进气管上承滤清器的重量，加之柴油机振动较大，仍造成进气管损坏而停机。
本零件的主要壁厚为7mm，是合理的壁厚。虽有局部较厚之处，如主视图右上部16×22处，但由于是HT15-33，碳当量较高，故对铸件质量及工艺无大影响。此外，零件的结构及圆角连接设计也比较合理。
二、铸造工艺方案的确定与论证：
 1、造型造芯方法的选择：
由于零件是大批量生产，故采用生产率高、质量比较稳定的机器造型、造芯来进行生产。造型机选用Z145A，制芯机选用Z236A。
2、铸型、型芯种类的确定：
    铸型种类选用湿型。优点是成本低、生产率高、劳动条件较好，适用于中小件。砂芯选用合脂砂，用以保证零件要求及管内壁光滑，成本也较低。
3、铸件凝固原则、浇注位置和分型面的选取：
    铸件的材质是HT15-33，零件的壁厚差又较小，因此按同时凝固原则设计。
    此零件有两个法兰端面需要加工，为保证加工质量，应将加工面置于浇注位置底面，但因两法兰面不在同一平面而是互成直角，这样两加工面都放在底面是不可能的。若一面放在底面，一
文字说明及设计步骤
面置于侧面，对铸件质量虽好，却使制芯工作量加大，成本增大，权衡利弊将两加工面均置于侧面，这样既保证让质量又降低了成本。
分型面的选择如工艺图所示，此分型面起模方便，简化操作（没有活块），砂芯的数量最少，分型面与浇注位置一致。
4、砂箱中铸件数量的确定：
   小件在流水线上生产。一般采用通用砂箱，此采用500×400×150通用砂箱。查得铸件距砂箱壁最小尺寸为20mm，铸件间最小尺寸为30mm，此件的最大外轮廓尺寸为210×100mm，故一箱内只能安放4个铸件，即长度方向210×2＋30＝450、宽度方向100×2＋30＝230。
5、主要工艺参数的选择：
1)铸造收缩率：
   由表查得此件的收缩率应为0.9%，考虑此件采用湿型及合脂砂芯，收缩阻力较小，加之零件较小，取收缩率为1%。
2)铸件精度等级、尺寸、重量及偏差：
   查表得铸件尺寸精度是5-6级，选6级精度，按此精度查得铸件尺寸极限偏差值为1.5mm,合格铸件允许重量偏差为5%。
3)机械加工余量：
   以铸件的精度等级及公称尺寸查得机械加工余量顶面、侧面为5mm、底面为3.5mm，由于模具精度较高及冷加工希望减少加工余量（零件精度要求不高），取为3.5mm。
4)拔模斜度：
此件可查得拔模斜度为0°45′~2°之间，去0°45′~1.5°,均取增厚型的。
6、砂芯设计：
1)砂芯数量及其分割面的确定：
由于一箱四体件，管子（φ56—φ46）砂芯可采用抛担砂芯，
文字说明及设计步骤
可以减少芯头长度和防止漂芯（不用芯撑）。
关于外皮型芯的设计有三种方案（因为若先下外皮芯，将使管芯下不去，若先下管芯，将使外皮芯下不下去。）：
a、是在外皮芯后的一定空隙，芯子下完后填砂，这样放率太低；
b、是将外皮芯沿90×74法兰水平分芯，这样使下芯顺利。但由于分芯必然造成一道飞边，很难清理（砂轮有些地方磨不到）；
c、是将外皮芯分成2块（1#及3#）。优点是外皮芯是一整芯，没有飞边，缺点是增加了一个3#砂芯，为保证逐渐质量选用此方案。
3#芯长40mm多，高100mm，厚20mm，为便于制造，将此芯分成8小块，每块宽度50mm。
2）芯头形状、尺寸、斜度、间隙及防压环、压环、集砂槽设计：
2#芯系水平砂芯，可得φ46砂芯头长度应是25-40mm，φ56砂芯头长度应是30-45mm，由于砂箱长度方向尺寸较紧，故将φ46芯头长取20mm，φ56芯头长取30mm，为制芯方便芯头斜度取5°。
验算φ46芯头承压面积
砂芯重量G（粗计）3.14×0.562/4×1.2×1.6≈0.48(kg)
砂芯浮力P（粗计）3.14×0.562/4×1.2×7＝2.1(kg)
实际芯头面积Sk＝1.5（P-G）/2×0.6≈2(cm2)
1#芯是悬臂芯，查得芯头长度应为50mm，但此芯是二件合用，中间有一段与铸型接触，为加大吃砂量悬臂芯取悬臂的一段，即60mm
3#芯是垂直砂芯，起填砂作用，故芯头长取20mm，砂芯间隙为0.75mm。
3）芯骨填料：
1#芯采用φ10圆钢，2#芯采用8#铁丝。
7、浇注系统的选取和计算：
1） 浇注系统的类型、形式及在铸件上的开设部位：
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此件是小件，为了造型简便，采用与分型面一致的中间注入式。
由于零件较小，一箱四体，浇口开设位置只有两处，一处是加强筋处，一是法兰处，为了不使内浇口局部过大，采用两处分散开设。
2） 浇注时间和浇道中阻流截面的计算：
a、 一个零件浇注金属总重计算：
由于本件加工量较少，参考文献中表7，取
         3.067／毛重＝0.90
毛重≈3.4(kg)
   浇注系统估算，按教材取25%
   浇注金属总重为：3.4×1.25%＝4.26(kg)
b、 单件浇注时间：
按公式：      t＝S√G
          S＝1.85    G＝4.26(kg)
t＝3.8(秒)    取t为4秒
c、 液面平均上升速度验算：
       v＝c/t＝120/4＝30(毫米/秒)
查表允许上升速度为20~30毫米/秒，故上升速度符合要求。
d、 直浇道高度的验算：
按HM＝L×tgα
查得 α＝120°  L≈224mm
HM＝47.62(mm),铸件一半高60mm
   直浇口最小高度：
             60+47.62＝107.62 (mm)
   砂箱高度取150mm，150＞107.62，故能满足要求。
e、 平均压头计算:
   HP＝HO-c/8 ＝150-120/8=135mm=13.5cm
用水力学公式计算最小阻流端面：
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      F内=G/u.t.0.13√Hp  u取0.42
        =4.26/0.42×4×0.31×√13.5 =2.2(cm2)
f、 用表格法查F内
按无锡柴油机厂资料为：F阻=1.9
  北京第一机床厂资料：F内=2-3
查手册F内=1.5
对上述结果分析比较后：
取F内2 cm2
3） 浇道各基元的截面和尺寸的确定：
浇道各基元的截面比例取：
F内:F横:F直=1:1.06:1.17,则浇口截面积比(cm2)F内:F横:F直=2:2.12:2.22
   以上是一件的比例，一箱四件，若按此比例倍增，将会造成直、横浇口过大。根据生产单位经验按增加50%计。
   即一个横浇道浇2个件：2.15×1.5＝3.18(cm2)
     一个直浇道浇4个件：2.22×2.5＝5.55(cm2)
   经系列化后直浇道取φ28(6.15cm)，横浇道为
         （3.04 cm2）
内浇口开2个，一个开筋处，一个开法兰处，按照开设处的情况，最后确定内浇口尺寸为：
                  
文字说明与设计步骤
 （0.42 cm2）                       （1.53 cm2）
8、冒口及工艺出品率核算：
   零件壁厚较均匀，不需设计冒口，为便利型腔排气，设计四个φ5、长度为50mm的出气孔。
工艺出品率=铸件重/铸件重+浇冒口重=0.8
三、型、芯砂和涂料的种类、配方以及有关工艺的说明：
砂型采用煤粉单一砂，配方如下：
新砂 11.5%   旧砂 85%  膨润土 1%
煤粉 2.5%    水  4.5%   （强度0.5~0.7kg/cm2）
芯砂采用合脂砂，配方如下：
新砂  98%  膨润土 1%  糊精 1%
合脂 3.8%   水 2%   （平拉强度12~16kg/cm2）
砂芯涂料采用烘干涂料，即工业酒精加鳞片石墨粉，烘干的砂芯涂以一层快干涂料，涂完点火即可（3#芯不刷）。
型芯烘干工艺：
加热温度210 ℃     保温时间1.5小时。
四、工艺装配设计要点说明：
 1、模样所用材料及其主要轮廓尺寸的计算：
模样材料选ZL102
模样的尺寸＝铸件尺寸×（1+0.1）。
 2、模样壁厚及加强筋的确定：
查表此件模样壁厚应为8mm，考虑模样较小，故壁厚减至7mm。
 加强筋选取6mm。
 3、模底板材料、结构及其造型机的配合：
为了更换模板方便，选用快换模板，模板通过2个φ12孔用
销钉与模板框连成一体，模板框通过螺钉与工作合连接在一起。
    由于砂箱箱口主要与模板框接触，故模板材料选用了容易加