铸造设备225 kg射芯机射砂机构设计.doc

铸造设备课程设计
说明书

设计题目
225 kg射芯机射砂机构设计
学 院
材料科学与工程
年 级
2009级
专 业
材料成型及控制工程

学生姓名
李浩旗
学 号
0907014223
指导教师
朱永长 教授
佳木斯大学

8
佳木斯大学铸造设备课程设计说明书
目 录
1 前 言 1
1.1 本设计的目的、意义 1
1.1.1 本设计的目的 1
1.1.2 本设计的意义 1
1.2 本设计的技术要求 1
1.3 本课题的发展现状 1
1.4 本领域存在的问题 1
1.4.1 砂芯质量和表面精度 1
1.4.2 大批量生产 2
1.4.3 降低劳动强度 2
1.5 本设计的指导思想 2
1.6 本设计拟解决的关键问题 3
2 设计方案 4
2.1 射砂机结构和原理 4
2.2 射芯机种类选择 4
2.3 储气装置设计 5
2.4 射砂头设计 5
3 设计说明 6
3.1 射砂腔及射砂筒的尺寸计算 6
3.1.1 射砂筒的直径和容积 6
3.1.2 进气缝隙尺寸 6
3.1.3 射砂筒的壁厚 7
3.1.4 射腔尺寸计算 7
3.2 射砂阀进气孔的尺寸计算 8
3.2.1 射砂阀进气孔尺寸 8
3.3 储气装置的尺寸计算 8
3.3.1 储气罐最小容积 8
3.4 射砂头的尺寸计算 9
3.4.1 射孔大小 9
4 结 论 10
参 考 文 献 11
附录A 1

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佳木斯大学铸造设备课程设计说明书
1 前 言
1.1 本设计的目的、意义
1.1.1 本设计的目的
首先要通过这次设计检验对所学知识的掌握程度，把课本上所学到的知识用于实践，掌握相关设计流程，能有一个宏观上的把握，能独立完成老师布置的作业。
在铸造生产中,造型过程对工人的体力劳动需求较大为了减轻工人的劳动量改善劳动条件射砂机应运而生，现在射砂机是一种用途广泛的铸造制芯设备，不仅减轻了工人的劳动强度,而且提高了生产率,改善了产品的质量,提高了经济效益，在生产中发挥了极大的作用。
1.1.2 本设计的意义
　　　射砂机构作为射砂机的重要基本构件，其结构是否合理，射砂制芯效率高低，直接影响砂芯的质量和制造砂芯的效率，并且影响工厂的经济效益。为此，在理论上进行认真的研究,通过缜密计算和合理设计射砂机构、定制工艺参数等，能够使射砂机达到所需要的性能,更加充分地发挥其应有的效能,有着重要的意义。
1.2 本设计的技术要求
射砂机构结构合理，能够完成225kg砂芯的射砂制芯任务。
1.3 本课题的发展现状
射芯机作为铸造生产中的重要设备，广泛应用于铸造行业中。其中射砂机构以北京、山东、浙江等地生产厂商最多。射芯机近年来应用比较广泛，由于使用射芯机造型不但可以省去高额的造型工工资，浇注后的覆膜砂溃散性很好，利于清砂。射芯机生产效率高，砂型尺寸精确，可适当减少加工量。操作简便，铸件成品率高。更多铸造厂更青睐于使用射芯机造型，所以未来发展的市场前景会非常火爆。
1.4 本领域存在的问题
1.4.1 砂芯质量和表面精度
随着铸造产业的不断发展，对铸件表面质量要求的不断提高使铸造工艺要进行不断地改进和创新。同时，作为铸造过程中必不可少的一部分，制芯也成为了提高铸件表面精度和铸件质量的一种手段，砂芯的表面精度和砂芯的总体质量影响着铸件的最终质量，如何使砂芯的质量，尺寸，精度不断提高成为了砂芯制造最重要的问题。
1.4.2 大批量生产
在铸造生产中，提高生产效率、经济效益，降低生产成本，改善工作环境，也成为了砂芯制造的问题之一。另外制芯材料本身成本较高，电能消耗大，射芯机射好芯子后加热硬化时，会产生严重的刺激性气味。
1.4.3 降低劳动强度
随着人民生活水品的提高，人们对工作场所福利待遇的要求也越来越高，劳动力的价格也水涨船高，射砂机的设计是否合理，成为了射砂机设计中需要考虑的一个重要问题。
1.5 本设计的指导思想
1. 初始条件；
a. 原始参数，即射砂质量（由老师给定）；
b. 熟悉射芯机构的具体工作过程；
2. 设计内容及结构方案分析；
a. 射砂腔及射砂筒的设计；
b. 射砂阀及快速排气阀设计；
c. 贮气装置设计（又称气包或贮气罐）；
d. 射砂头设计；
3. 结构设计及尺寸计算；
4. 技术经济指标及其先进性分析；
设备设计为了更好的了解射芯机的工作原理，为实践打下良好的基础。
1.6 本设计拟解决的关键问题
设计思路：
设计射砂量达225kg的射芯机，射芯机的射砂机构得足够大，工作时间长的特点。
原理分析：
射芯机工作原理是将以液态或固态热固性树脂为粘结剂的芯砂混合料射入加热后的芯盒内，砂芯在芯盒内预热很快硬化到一定厚度（约为5～10 mm) 将之取出，形成表面光滑、尺寸精确的优质砂芯成品。
2 设计方案
2.1 射砂机结构和原理
射砂机构是射芯机或射压造型机的一个基本部件，它由闸板，射砂腔，射砂筒，射砂阀，快速排气阀，射头及贮气缸等部分组成。射砂前，闸板气缸前伸，打开加砂口。芯砂贮在机器上面的砂斗中，用振动给料器或带式输送机通过闸板上的加砂口送入射砂筒。装至预定量后，关闭闸板。把准备好的芯盒，紧压在射砂头的射孔下面，同时在闸板密封圈下，通入压缩空气，使闸板密封后，才进行射砂。射砂时，打开进气阀，压缩空气由贮气包经过进气阀，进入射砂腔，通过射砂筒顶部以及射砂筒壁上的缝隙迅速进入射砂筒，进行射砂。射砂在很短的时间内完成，立即关闭进气阀，紧接着打开快速排气阀，，讲射砂腔内残留的压缩空气排出。然后，才能使芯盒下降和将闸板打开。
2.2 射芯机种类选择
射芯机是采用覆膜砂制芯，适用于热芯盒和冷芯盒两种。射芯机的特点是应用两根导柱，开合模垂直分型，同时安装两副不同的模具，中间固定架可以双面安装定模，左右开合模（相当于双模架）。射芯机广泛应用于铸造行业中，用射芯机制造的型芯尺寸精确，表面光洁。射芯机工作原理是将以液态或固态热固性树脂为粘结剂的芯砂混合料射入加热后的芯盒内，砂芯在芯盒内预热很快硬化到一定厚度（约为5～10 mm) 将之取出，形成表面光滑、尺寸精确的优质砂芯成品。
热芯盒射砂机利用机体空腔做贮气包，应用了一种由气缸推动的射砂阀，能使射砂阀快速动作，达到射砂筒快速进气的要求。主柱和机架都是空心结构，目的在于增大贮气包的容积和保证机体的刚性。机体的刚性必须高，以避免射砂时射砂机构受力变形上抬，造成芯盒密封不严而产生喷砂现象。
冷芯盒射砂机大多采用气体硬化法，亦即用树脂砂射芯后，通以气体（三乙胺，SO2，CO2）使砂芯硬化，这是射芯机基本上可以应用通常的射砂机构。由于采用了具有上述结构的三乙胺冷芯盒射芯机，其合模精度很高，运动平稳，生产效率高，节省成本，延长模具寿命，使得砂芯尺寸精确，降低铸件废品率等。
根据本设计所要造型的芯的质量较大，精度要求不高，较高的生产率等特点，选用冷芯盒射砂机。
2.3 储气装置设计
本设计采用机体空腔直接作为储气包，应用由气缸推动的射砂阀，来控制气缸，使气缸快速运动，进而连动射砂阀快速运动，达到射砂筒快速进气的要求。
2.4 射砂头设计
本设计为用冷芯盒射砂机，射砂头选择常用射砂头。
3 设计说明
3.1 射砂腔及射砂筒的尺寸计算
3.1.1 射砂筒的直径和容积
射砂筒容积按一次射砂所需的砂量而定，通常取射砂筒容积的升数等于一次射砂量的千克数。
利用经验公式 H=（1.8-2.5）D
D=（80-100）G1/3
式中 G——所需的射砂量（kg），
H——射砂筒高度（mm），
D——射砂筒直径（mm），
这里设经验值取值为2和100，则
H=2D
D=100×2251/3
带入求的H=1200mm，D=600mm。
3.1.2 进气缝隙尺寸
进气缝隙分为横缝和竖缝，横缝分布在射砂筒上部，竖缝分布在射砂筒下部。
缝隙站射砂筒高度：
上横缝占高度H横=（0.4-0.6）D
下竖缝占高度H竖=（1.5-1.8）D
D——射砂筒直径。
则有 H横=（0.4~0.6）D=（240~360）mm
H竖=（1.5~1.8）D= (900~1080) mm
缝隙的宽度可取：
横缝的宽度 △横=（0.6~0.8）mm
竖缝的宽度 △竖=（0.3~0.5）mm
在本次射芯机的设计中横缝的高度和宽度分别取300mm,0.7mm，竖缝的高度和宽度分别取1000mm，0.4mm.
横缝的总截面积的确定
横缝的总截面积 F横=（0.3~0.4）=(3×~4×)
竖缝的总截面积 F竖=（0.8~1.2）=（8×~1.2×）
工作条件不同，缝隙的大小对射砂的影响也不同，不能将竖缝一直开到最下面，这时竖缝必须要高出射孔200~250mm，所占高度及总截面积要相应的小一些。
3.1.3 射砂筒的壁厚
壁厚不易取太厚或太薄，由经验一般取为3mm。
3.1.4 射腔尺寸计算
射腔比射筒略大，其作用主要起配气均匀。
通常取射砂筒与外腔内壁的间距为5-12mm
此设计为大型射砂机构，取12mm。
3.2 射砂阀进气孔的尺寸计算
3.2.1 射砂阀进气孔尺寸
射砂阀进气孔的直径一般取
=（0.2~0.5）×600
=（120~300）mm
式中 D————射砂筒直径
射芯机要求砂芯紧实度高，其射砂阀较大，，公式如下
射砂阀截面积 =（0.2~0.5）×2.8×
=（5.6×~1.4×）
F为射砂筒的截面积
射孔大小
射孔不能过小，当射孔直径<0.2D是，射砂出现波动现象，砂芯的紧实度下降。射孔大，砂射出阻力相对地较小，易于射出。但当射孔直径>0.5D时，在增大射孔，对紧实度增大作用不明显，因而可取
=（120~300）mm
本次设计中射孔大小取200mm

3.3 储气装置的尺寸计算
3.3.1 储气罐最小容积
为了保证射砂时，有足够的压缩空气进入射砂筒，需要有一个足够大的贮气装置，直接和射砂阀相连接。贮气罐上下两端盖选用标准锅炉封头，其内径定为1000mm，高度定为1200mm。
实际容积：
V气=×（－）×1.2=0.664（）
通常
本次设计中=3.7V射=14.4
贮气罐筒壁厚的计算

式中 P————设计压力，为安全起见取8×（）
————圆筒内径（mm）
C————壁厚附加量，C=（mm）
————钢板负偏差附加量，取0.5（mm）
————腐蚀裕量，取1（mm）
————焊缝系数，取0.7；
S==6.3（mm）
所以选用8mm钢板

3.4 射砂头的尺寸计算
3.4.1 射孔大小
射孔直径dk=(0.2-0.5)D=（120~300）mm
4 结 论
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．
在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。在设计过程中遇到了大量的问题，通过和同学的探讨、老师辛勤的指导终于完成了此次课程设计。
这次的课程设计对于我来说有着深刻的意义。这种意义不光是自己能够独立完成了设计任务，更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难不仅仅体现在设计内容与过程中为了精益求精所付出的艰辛，更重要的是背负恶劣的天气所付出的决心与毅力!

参 考 文 献
[1]《铸造设备图册》，王延久，机械工业出版社，1985
[2]《铸造设备选用手册》，曹立人，机械工业出版社，1985
[3]《机械零件设计手册》，东北工学院，冶金工业出版社，1980
[4]《铸造机械化》，陈士梁，机械工业出版社，1996

附录A
附图1射砂机构总装配图

附图2 射砂筒

附图3 射砂头

附图4快速排气阀

附表1 无图零件明细表

序号
名称
数量
材料
备注
1
供砂斗
1
HT200

2
操纵阀
1
QT235

3
水冷射头
2
45

4
升降台
1
45

5
底座
1
HT200

6
有机玻璃罩
1
树脂

7
工作台
1
35

8
射砂阀控制气缸
1
45

9
加热板
2
HT200

10
震动电动机
1
QT235

11
气动托板
1
HT150

12
闸板气缸
1
HT150

附录 第 2 页