阀体蜡模模具设计--112426033.doc

阀体蜡模模具设计 作者：林瑞永 指导教师：赵恒义 （宁波大学 工学院，浙江 宁波 315211） 摘要：熔模铸造又称为失蜡铸造，它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，是一种近净形成形的先进工艺。本论文表述了一个三通阀体的蜡模模具设计过程，先从零件的结构分析开始，确定铸件的分模面，再设计型体和型芯和整个模具其他部分，包括其上下模的联接、定位和型芯组装等。 关键词：模具 熔模铸造 阀体 型芯 型体 引 言 现代产品生产中，模具由于其加工效率高、互换性好、节约原材料，所以得到了很广泛的应用。在现代化工业生产中，模具工业已经成为工业的基础，成为国民经济的重要基础。世界上许多国家，特别是一些工业发达国家都非常重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，已经取得了显著的经济效益。近几十年来，熔模铸造有了很大的发展，其在工业生产中占着越来越重要的角色，而蜡模模具在熔模铸造中有重要作用，为此，本文选择蜡模模具设计作为设计题目。 阀体是常用的一种零件，设计其蜡模模具有较大的实际意义。本毕业设计将采用PRO/E[1]与AutoCAD相结合来做。先分析阀体的结构，用PRO/E画出立体图，做模具设计，再在AutoCAD中进行修整。 2 熔 模 铸 件 2.1 铸件结构分析 铸件结构是否合理，对铸件质量、生产工艺的可行性和简易性以及生产成本等影响很大。熔模铸件的结构工艺性是指，从熔模铸造生产工艺角度出发，对零件结构提出的要求。也就是在满足工作要求的前提下，希望零件结构能兼顾到熔模铸造的工艺特点，使之尽量与熔模铸造的工艺要求相吻合。 本设计的阀体是个三通阀体，见图1。在内腔下端有个M52的螺纹孔，从FTMJ14—01设计图纸上，我们可以发现整个铸件的最小壁厚为8mm。在整个铸件中，没有工艺肋结构和铸孔铸槽结构。在图1左侧有两个小凸台，其是为了两个螺纹孔加工而增加的。熔模铸件的内腔螺纹孔，因为有配合要求的，故采用机械加工成形，铸件上所有的通孔和螺纹孔也都是由机加工得到的，而非直接铸造出来，这大大降低了铸件铸造难度。 2.2 铸件工艺设计 熔模铸件的螺纹孔铸造易产生变形，精度较低，但且有配合要求，故采用应机械加工成形且留较大的加工余量。本铸件最大高度为185mm，我们可以查出熔模铸件加工余量，在180~260之间的加工余量为2mm[2]，考虑到各加工因素，将铸件各配合面的加工余量设为3mm,其余的加工余量为2mm。如图2所示 2.3 综合线收缩率K的确定 在熔模铸造中影响铸件总收缩率的因素有三个方面，即合金收缩率、模料收缩、型壳的膨胀和变形。曾有人将这三方面的影响分别考虑，然后叠加并用下式表示：[3] 式中 K——总收缩率； K1——合金的收缩率； K2——模料的收缩率； K1——型壳的膨胀和变形 但是，实践证明这种计算方法不全面。因为这三方面的因素都首先与铸件结构有关，同时它们之间也相互制约，而且每个因素都受具体的工艺操作过程的影响，当压型和模料确定后，他们还取决于压注工艺参数以及取模后的环境和处置情况等[4] 。 在本阀体设计中，采用低温模料，涂料为水玻璃硅石粉，多层型壳。对于本铸件，由于其最小壁厚为8mm,而其它大部分的壁厚都要大于10mm，故选用铸件壁厚大于10~20mm的线收缩率，选定蜡模收缩为1%，铸钢的收缩为2%[3]。在设计中，型体内腔所有尺寸都要进行收缩补偿，其补偿量为： 其中：a——补偿量 L——内腔尺寸；在设计过程中，为求计算简便，将补偿量进行简化计算：，其结果与上式结构并没有多大区别。 2.4 模料选择 制造熔模的材料称为模料。为了得到优质的熔模，必须要选择合适的模料。由于熔模铸造的工序较多，因此对模料性能的要求也是多方面的。制模材料在以下几个方面要满足一定的要求：熔点、热稳定性、流动性、收缩率、强度、焊接性、涂挂性和灰分 [3]。 石蜡—硬脂酸模料的性能随着石蜡及硬脂酸配比不同而变化。提高石蜡含量，可使模料的强度增加，并能防止产生裂纹，但模料的热稳定性降低。如果提高硬脂酸含量，则模料的流动性、涂挂性及热稳定性均有所提高，但降低模料的强度。除模料配比外，石蜡熔点亦影响石蜡—硬脂酸模料的性能。在石蜡—硬脂酸模料中添加少量的蜂蜡、地蜡及松香等，能改善模料的某些性能。本设计采用1：1的石蜡—硬脂酸模料。 3 模 具 压 型 设 计 3.1 压型选择 压型是用来制造易熔模的重要工艺装备。压型型腔的尺寸精度和表面粗糙度直接影响易熔模的尺寸精度和表面粗糙度，压型的结构会对易熔模的生产效率和压型制造成本产生影响。压型的设计和制造是熔模铸造向少切削和无切削发展的重要环节，