单工位后注低温射蜡机本科论文Word文件下载.docx

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用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的尺寸和精度的一致性，而且可减小或者避免机械加工后残留刀纹的应力集中。

1.2射蜡机简介

射蜡机是熔模铸造的制型设备,用于蜡模的压制,是现代熔模制造业不可或缺的关键设备。

射蜡机属于高精密熔模铸造设备的一部分，是熔模铸造蜡模生产的主要设备之一。

该机适用于各种形状复杂，高质量，高精度的中小型铸件的蜡模成型。

主要由机体、电气、液压、温控、注蜡、冷却系统组成。

其主要的工作是完成向模具型腔的注蜡过程，并使粘度较小的蜡液在保压过程中完成冷却成型过程。

射蜡机的工作目的就是将液态或膏态的模料,在一定的工艺条件下,借助压蜡装置和模具,成型出所需要的蜡型。

射蜡机的工作过程大致可分为合模注射（即充型）、压实和保压硬化3个阶段。

射蜡机的关键技术就是采用何种压注技术以及如何控制制模工艺参数。

目前国产射蜡机存在的问题是生产的蜡模质量不稳定,易出现气泡、压不实、尺寸不稳定等缺陷,因而,国产射蜡机一般只用于压制普通的熔模件,重要熔模件均由进口压蜡机生产。

熔模质量与压注方法及压制过程工艺参数的设定和控制密切相关,选定合适的压注方法后,再在熔模的压制过程中对压力、流速、温度进行适时，适当的控制,国产射蜡机可获得高质量的熔模。

射蜡机是熔模铸造蜡模生产的关键设备之一。

在精密熔模铸造领域，蜡模质量不稳定，易出气包、压不实、尺寸不稳定等一系列影响蜡模精度的问题引起熔模铸造行业的高度重视。

因而，射蜡机的地位也得到很大的发展，各种各样的射蜡机应运而生。

设备性能不良和技术落后，曾一度影响我国熔模精密铸造生产水平的关键问题。

长期以来，一些技改项目往往只在提高生产机械化程度上下功夫，而忽视了精铸件不精的状况，特别是随着市场对精密铸造件的内在和外观质量要求越来越高，要求生产设备必须伴随着生产工艺的变动而更新。

当前，生产的精密设备在适应一般工艺的情况下，已能基本配套，个别工序的设备已有更新和改进，如真空沾浆机和雨淋式撒沙机等，而其它一些工序尚欠完善，如压蜡机、蒸汽脱蜡机、蜡再生装置及供蜡系统等方面，还有待于进一步提高。

近年来，在航空发动机制造业和部分合资企业中，已引进了部分精密铸造设备。

如引进的美国MPI公司生产的微机控制压蜡机，可以对蜡的温度、流量、压力及模具温度进行精密控制。

该机的储蜡罐、射蜡缸、输蜡管和射蜡头四个部分具有监控蜡温功能,通过消除温度变化而相应地消除蜡质模样乃至铸件尺寸的变化;

通过控制进入模具内冷却水温而达到控制模具温度的目的;

在监控射蜡压力和蜡料流量时，还对室温、液压油温及蜡料自身性能等其它影响因素有所要求；

设有误差警报、维修警报等系统，以助于操作时的管理和控制。

由于对该设备性能和监控系统设计考虑较周全，从而可以保证其使用的工艺性和模样制作的精确度。

1.3单工位后注低温射蜡机简介

单工位后注低温射蜡机属于射蜡机的一种。

本射蜡机只有一个工作台，并具有较高的可开发性。

单工位后注低温射蜡机可在手动和自动两种方式下进行工作。

经过合模、压蜡、射蜡、保压、开模这一系列过程完成向模具型腔的注蜡过程。

2单工位射蜡机设计方案确定

2.1单工位射蜡机的主要设计参数

设计参数：

合模力：

10T

模具容积：

500×

400

温控范围：

30~80°

C

射蜡温度：

50~60°

C

射蜡时间：

0~50s

装机功率：

5KW

注蜡方式：

后注式

压蜡缸容积：

6L

外形尺寸：

1660×

1000×

2070

射嘴前后移动距离：

0～200mm

射嘴上下移动距离：

2.2单工位射蜡机设计方案

2.2.1机械系统设计

（1）机架结构设计：

采用C型板钢结构为主体的焊接结构，开发式工作台。

（2）单工位射蜡机下托板的结构设计：

通过一系列计算过程可得出在整体支撑板与叠层支撑板厚度相同的情况下叠层支撑板的弯曲量是整体式支撑板的5倍。

所以在已知相同的工作压力，相同厚度的情况下采用整体式支撑板有利于减小弯曲量得变形。

从而避免模具因受力不均而遭受破坏和保证蜡模的加工质量。

（2）蜡枪结构设计：

采用锥面密封蜡枪。

其特点是蜡枪内体结构简单。

枪芯和枪堵头配合部位设计为统一规格的锥形面，依靠二者良好的面接触来密封蜡料。

枪芯下部外圆柱和枪堵头下部内圆柱孔设计为长度较长的圆柱面配合，二者之间用精度等级较高的动配合，依靠圆柱面配合起导向作用，使锥面之间的磨损尽可能均匀，避免因磨损使其间隙增大而引起泄露。

同时为了保证蜡枪在工作时具有较高的强度和稳定性，以保证因射蜡压力而导致蜡枪稳定性失衡。

借鉴机床卡盘与拨盘的装配方式，在蜡枪后部设计成具有一定锥度的斜面，同时将尾部用螺钉固定在蜡枪得位置调整机构上。

（3）蜡枪的位置调整机构设计：

采用传导螺旋传动机构（即丝杠螺母机构）将射蜡嘴设计成位置可调式以实现射蜡嘴的前、后、上、下移动。

利用两套该机构通过十字方式布局可实现射蜡嘴在一个固定的中心直线内实现整个直线位置上的点位移动。

从而更好地适应不同尺寸的模具对射蜡嘴位置的要求。

总体结构如图2-1：

图2-1射蜡机整体结构

1.液压缸2.导轨

3.机架4.压块

5.射蜡嘴6.工作台

7.油箱

2.2.2液压系统设计

采用叠加式阀组，泵为中高压叶片泵一组，驱动为三相异步380V电动机，整个液压控制系统，分别调整控制压力，分别显示合模力、注射力，通过液压缸进行合模、保压、开模过程。

通过气缸的挤压完成向模具的注蜡过程。

系统配置油冷却器，回油必须经过通入10~15℃冷水使液压油冷却。

当上压板处于压模状态时所受的负载最大此时采用增压器提供高压油。

可以使模具牢牢的被压紧在工作台上以防在注蜡过程中由于注射压力过大而是模具松动或产生脱板。

另一方面可实现快速，慢速，压模、起抬动作。

其运动方向采用三位四通电磁换向阀及二位四通电液换向阀控制。

快速运动时需要较大的流量。

慢速压模时只要有小流量即可。

锁模时由增压器供油。

同样当完成注射，保压过程后，在起抬上压板的过程中可实现快退。

液压系统如图2-2所示：

图2-2液压系统图

1.过滤器2.液压泵

3.减压阀4.单向阀

5.三位四通电磁换向阀6.二位四通行程换向阀

7.液控单向阀8.二位四通电液换向阀

9.二位四通电磁换向阀

3单工位射蜡机的工作原理及各系统设计计算

3.1工作原理

3.1.1原理介绍

射蜡机的工作循环为：

合模—压模—射蜡—保压—冷却—开模。

合模及压模过程通过液压缸所产生的作用力带动上压板的运动来完成。

射蜡过程靠增压器所产生的压力来保证其被可靠压紧。

保压过程完成后，蜡料经冷却凝固成型。

通过电磁阀的换向使得液压缸反向运动从而将上压板抬起完成整个注蜡过程。

模具闭合后压模机构应保持闭合压力，以防止注射时将模具冲开。

射蜡完成后注射机构应保持注射压力，使蜡料充满型腔并保压一段时间后将上压板抬起，完成蜡料的注射过程。

3.1.2单工位射蜡机工作顺序

手动、自动状态下的动作过程：

启动—合模（上压板向下运动）—压蜡—射蜡计时—保压时间到—开模（上压板反向向上运动）—结束

3.2射蜡机的零件设计及动力计算

3.2.1射蜡嘴的结构设计

射蜡嘴结构如图3-1所示：

图3-1射蜡嘴结构

1枪堵头2枪芯3枪内体4枪外体

该结构采用圆柱面导向及锥面密封的蜡枪，蜡枪内体结构简单、易于制造。

内腔大且壁薄，使用前预热时间较短，可以增加日生产时间，提高班产量。

枪芯和枪堵头配合部位设计为统一规格的锥形面，可依靠两者良好的接触来密封蜡料。

枪芯下部外圆柱和枪堵头下部内圆柱孔设计为长度较长的圆柱面配合，两者之间用精度等级较高的动配合，依靠圆柱面配合可以起到导向作用，使锥面之间的磨损尽可能均匀，避免因零件磨损使其配合间隙增大而使蜡料泄露。

尽可能减轻了因零件磨损对蜡枪密封性能的影响。

3.2.2射蜡嘴位置调整机构的设计

将射蜡嘴设计成位置可调式。

利用两套该机构通过十字方式布局可实现射蜡嘴在一个固定平面内实现整个平面位置点的点位移动。

射蜡嘴调整机构设计如图3-2所示：

图3-2位置调整机构

3.2.3支撑板的材料、结构及厚度的选择

（1）材料的选择：

由于单工位射蜡机的机架结构主要用于整体结构的支撑及承受压紧模具时液压缸所产生的压力进而出现的反作用力，属于不太重要的机械结构所以选择普碳钢沸腾钢板（GB3274-88）作为机架的结构用材料。

并且能够在符合使用要求的前提下尽可能的节省制造成本。

（2）支撑板结构设计：

动模的支撑板由两个垫块支持的结构形式应用最广泛。

压射时因成形压力作用而产生弯曲变形，不但使压铸件的厚度尺寸发生变化，分型面产生飞边，甚至引起型腔镶块因倒锥度而使铸件难以脱模。

此种现象也越来越引起制造者的高度重视。

有人认为增加支撑板的硬度或更换其材料，能够减小支撑板的弯曲。

压铸支撑板一般选用45钢，其弹性模量E在（2.0~2.1）10公斤/厘米范围之内，根据载荷作用下的挠度公式可知，钢材的种类不同却厚度相同的钢板，在相同载荷作用下，会产生同样大小的弯曲。

不同硬度的同种钢板，在相同载荷作用下，产生的挠曲和弯曲量也是一致的，根据有关资料，增加模板的厚度，可以减小弯曲变形量，钢板加厚一倍，弯曲能够减小85%左右。

在模具设计和制造过程中，选用上述钢材并用增加厚度的办法是比较经济实惠的，但不能够采用叠层支撑板。

叠层支撑板和整体支撑板可以按照载荷作用下挠度的计算公式。

整体式支撑板弯曲量计算：

（3.1）

（3.2）

由式（3.1），（3.2）可得

（3.3）

叠层支撑板的弯曲量计算如下：

（3.4）

（3.5）

（3.6）

由（3.4），（3.5），（3.6）得

（3.7）

由式（3.3），（3.7）（3.8）

上述计算表明整体支撑板同叠层支撑板厚度相同，但后者的弯曲量比前者要高4倍。

所以不可采用叠板支撑板，叠层支撑板只能起到板簧的作用。

（3）支撑板厚度的选取：

（3.9）

将动模支撑板长度，垫块间距，钢材许用弯曲强度代入公式（3.9）得：

（3.10）

3.2.4标准件的选择

轴承的选择：

利用两个十字交叉的丝杠螺母机构（螺母固定不动，丝杠的旋转并移动）来实现射蜡嘴位置的调整，通过手轮的转动来控制丝杠的转动，进而控制射蜡嘴的前后上下的移动。

为了减小丝杠在转动中的摩擦，并且由于其受力不大，根据丝杠端部的直径选取内径为20mm的深沟