球阀阀体设计说明书

1、球阀阀体设计说明书一、零件铸造工艺要求和特点1. 零件的生产条件、结构及技术要求零件名称：球阀阀体零件生产批量：成批生产 零件材质：ZG230450零件的外型示意图如图1所示，球阀的零件图如图2所示，球阀的外形轮廓尺寸为96mm 80mm 76mm，主要壁厚7mm，最小壁厚7mm，最大壁厚15mm，为一小型铸件； 铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。图1球阀外形示意图L胁何桂fl卜一电1,:,1 站T Si； i *： ” M比F图2球阀零件图2. 零件铸造的工艺性对于零件的铸造工艺性审查、分析如下：零件的轮廓尺寸为96mm 80mm 76mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸的最小允许壁 厚查铸造工艺课程设计手册表1-2得：最小允许壁厚为6mm。而设计零件的最小 壁厚为7 mm。符合要求。从零件的整体结果及尺寸看，该零件的壁厚相差并不是很大，而且在壁厚不一致 处的过度属于平缓过度，能够满足铸造生产的要求，因此，该零件的结构满足铸造 工艺性要求。二.零件铸造工艺方案1造型、造芯方法的选择零件的轮廓尺寸为96mm/80mm 76mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要成批

2、 生产。采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产, 易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长 砂箱使用寿命。因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模。采用树脂砂手 工制芯。2.浇注位置和分型面的确定(b)(c)图3零件分型面位置图根据该零件的结构特点可以选择如图3所示的三种分型位置。图3(a)(b)的铸件 大部分置于下箱，有利于造型。但是砂芯放置比较麻烦，而且铸件的重要部分没有 置于下部，大平面朝上放置容易产生气孔、非金属夹杂等缺陷。采用图3(c)所示分 型位置，砂芯制作和放置都比较方便，有利于大批量生产。同时有利于实现顺序凝 固。综合以上，采用图3(c)所示分型位置。浇注位置在分型面上。三铸造工艺参数的确定1. 铸件尺寸公差零件为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺课程设计手册查叢-2得: 铸件的尺寸公差为CT810级，取CT9级。零件的轮廓尺寸为96mm80mm76mm，由铸造工艺课程设计手册查表2-1得：铸 件尺寸公差数值为2.2mm。2. 铸件重量公差零件为砂型铸造机器造型大批量生产，铸件的重量公差与尺寸公差等级对

3、应选 取。则选MT9级。此零件估算重量为1.5kg，由铸造工艺课程设计手册查表2-4得：铸件重量公差值为14%。3. 机械加工余量零件为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺课程设计手册查表2-9得: 铸件的加工余量H级。零件的轮廓尺寸为96mm 80mm，76mm，由铸造工艺课程设计手册查表2-8得： 铸件加工余量数值为2.53.0mm，因采用机器造型，金属模板，芯盒，铸件尺寸精 度高，故加工余量选值3.0mm。4. 最小铸出孔和槽根据零件生产批量由铸造工艺课程设计手册查表2-16得：最小铸出孔直径尺 寸为3050mm。因此只需铸出直径较大的孔，其余孔无需铸出，机械加工较为经济 方便。5. 起模斜度设计采用金属模具，根据零件的结构及尺寸，采用“增加厚度法”设置拔模斜度， 初步设计的起模斜度如下：上模外型模的高40mm的起模斜度由铸造工艺课程设计手册查表2-11得：粘土 砂造型外表面起模斜度为a=110, ,a=0.8mm。高22mm的起模斜度为a=1 10，,a=0.8mm。下模外型模的高40mm的起模斜度由铸造工艺课程设计手册查表2-11得：粘土 砂造型外表面起模斜度为a=1 10

4、, ,a=0.8mm。高22mm的起模斜度为a=110， ,a=0.8mm。所以起模斜度为a=1 10，,a=0.8mm。6. 铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表 示：K= (L-L ) /L*100%1 2 2K铸造收缩率L模样长度L2铸件长度2零件受阻收缩率由铸造工艺学查表3-3-7得：自由收缩1.62.0%，受阻受挫 1.31.7%。采用受阻收缩1.31.7%。取1.5%。7其他工艺参数本课程设计所进行的铸钢球阀阀体铸造工艺设计，由于属于大批量生产，并且为 中小型件。因此，经过工艺优化之后，无需进行如分型负数”、工艺补正量”、反 变形量”等工艺参数的设计。四砂芯设计球阀阀体需一个整体砂芯，三个芯头，采用树脂砂手工制芯。1. 芯头的设计芯头长度由铸造工艺课程设计手册查表3-4，3-5，3-6可得 第一种芯头根据实际设计量取计算砂芯长度：L=43mm，D=42mm。查表得：1=3035mm， s=0.5mm， a=7， a=5mm。第二种芯头长度：L=35mm, D=16mm。查表得：1=2025mm, s=0.5mm, a=7, a=5

5、mm。 第三种芯头长度：L=33mm，D=26mm。查表得：l=2540mm, s=0.3mm, a=7, a=5mm。2. 压环、防压环和集砂槽芯头结构压环、防压环和集砂槽尺寸由砂型铸造工艺设计查表3-7得：a=5mm, b=0.5mm。 3芯骨设计为了保证砂芯在制芯、搬运、配芯和浇注过程中不开裂、不变形、不被金属液 冲击折断，生产中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其刚度和强度。因为砂芯尺寸较小，而且采用树脂砂，故砂芯强度较好，砂芯内不用放置芯骨。 五冒口的设计已知每个铸件重约为1.5kg,每箱2件,每箱两个冒口，一个冒口补缩一个铸件。冒 口的计算用补缩液量法：设ZG230-45 0的体收缩率为0.03，钢液的密度为7.8g/cm3o 法兰根部热节圆直径约为T=14mm。那么可以计算出该铸件从浇注到凝固以后所需要 的钢液体积，把体积视为球形，求出其直径d。把d加上热节圆直径T，则可为冒口 的最小直径。d=2.23cm冒口的直径D= d+T=22.3+14=36.3mm采用 40mm冒口高度按经验公式关系求得円=（1.151.8） D,取H=1.5D=1.5 40=60mm。冒口全部放入上

6、箱内，使直径18mm的大气压力砂芯，插入冒口深度为15mm。 六浇注系统的设计大批量生产小型铸钢件时，常采用机器造型，并用转包浇注。这些特点决定了浇注 系统必须有较好的挡渣能力，因此采用半封闭式浇注系统一一阻流浇口。铸件重量在本设计中铸件单重1.5kg，考虑一砂箱中浇注两个铸件，又因浇注系统中同样 需要金属液，浇注系统中金属初步按铸件重量的20%估算，并且加上两个冒口的重量真x 60 x 2 x 0. 0078则浇注重量G=二”二=1.2kg。G=1.5* (1+20%) +1.5+1.2=4.5kg。内浇道、横浇道、直浇道的设计内浇道的总断面积F可按下式计算:式中：Q浇入铸型内的钢液总质（重）量kg；K浇注比速（kg/cm2 s）见表1；L流动性修正系数，碳钢为1.0,高锰钢为0.8；t浇注时间（s）,小；C系数，见表1系数C、K均由铸件相对密度Kv=Q/ V决定，V是铸件轮廓体积，是铸件三个方向最大 尺寸的乘积。贝则Kv=4.5/963=0.00508kg/ cm2。表|系数6K的道KvD-.1 -2.03.(1J4.1 5.1 -6.06 JID.91 .U1. 11.2J.JK

7、(1.79.750.8 i00,95根据钢液总重量Q和铸件相对面积Kv查铸造工程师手册表6-99： F =2.7cm2。 浇注系统各组元截面积比例关系：F ：F ：F =1：(0.8-0.9)：(1.1-1.2)。,内 横 二F =2.7/2=1.35cm2； F =F *0.8=1.12cm2； F =F *1.2=1.68cm2。 根据铸造工程师手横内直内横、内表6-100：内浇道和横浇道截面尺寸,4心0.%内浇道横浇道MkA直浇道内浇道：a=27mm， b=25mm， h=5.5mm； 横浇道：a=13mm， b=9.5mm, h=12.5mm； 直浇道：D=14.6mm。3. 浇注时间初步计算浇注时间由砂型铸造工艺设计P85页得：t二S=0.8 1.7s 计算钢液液面上升速度V =C/t=76/1.744.7mm/s校核钢液上升速度，一般允许钢液的最小上升速度范围由砂型铸造工艺设计查表5-33得：上升速度V =25mm/s卜升通过比对44.7mm/s的上升速度符合实际，不必调整经验系数。4静压头的计算对于中间注入式浇注系统，平均静压头H可按如下公式计算:P-竺二H2C 0在本设

8、计中,C=96mm、P=48mm、H =125mm，代入上式计算得:0二 125 4822 x 96124.875 mm5直浇道窝的设计浇口窝对于来自直浇道的金属有缓冲作用，能缩短直一一浇道拐弯处的紊流 区，改善横浇道内的压力分布，并能浮出金属液中的气泡。浇口窝直径为直浇道下端直径两倍，因此D=2 14.6=29.2 mm浇口窝咼度为横浇道咼度两倍，因此h=2 12.5=25mm6浇口杯的设计浇口杯是用来承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注，并 可以减轻金属液对型腔的冲击，还可分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔。浇口杯选用普通漏斗形浇口杯，其断面形状如图4所示，由铸造工艺课程设计 手册查表4-14得：D = 56mm D =52mm h=40mm图4浇口杯截面示意图直浇道高度：H 二H-h=125-40=85mm。直浇口棒查铸造工艺课程设计手册表4-18： D=15mm，D1= 19mm，l=200mm。占丄Aa1-.L图5直浇口棒示意图7. 砂箱尺寸及造型机选择球阀尺寸为96mm80mm 76mm，单件质量约为1.5kg，因此铸件为小型简单件。如 果一箱一件生产则工艺出品率会较低，如此生产成本较高。所以采用一箱两件生产。 这样工艺出品率大幅提高，生产成本也大大降低。初步选取砂箱尺寸由铸造工艺课程设计手册查表6-63得：上箱为400壮00 100mm下箱为400 300 125m。造型机选择由砂型铸造工艺设计查附表1-1得：选择型号为Z114型满足砂箱 尺寸。铸件在砂箱中排列最好均匀对称，这样金属液作用于上砂型的抬芯力均匀，也有 利于浇注系统安排，在结合已经确定分型面及浇注位置以及砂箱尺寸，基本确定铸 件在砂箱内的排列如图6所示，由砂型铸造工艺设计查表12-3得： 模样的吃砂量基本确定为：表2模型的最小吃砂量图6 砂箱中铸件排列示意图六、模板模样设计绘制模板装配图包括：模底板、模样（包括浇冒口、出气孔模样）及模样的定位，紧固定装置, 砂箱定位装置、模样在造型机上的紧固装置及起吊装置等。1. 设计原则1）要求模板有足够的强度与刚度；2）有良好的耐磨性，较高的表面光洁度及尺寸精度；3）力求结构简单、合理、安装维修方便；2. 模板模具设计

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