HT150阀体的铸造工艺设计.doc

HT150阀体的铸造工艺设计摘要 本文通过对灰铸铁阀体的铸造工艺方案的设计，包括浇注位置、分型面的选择，砂芯和各项铸造工艺参数的确定以及浇注系统、砂箱、芯盒、模板的设计。根据铸件小的特点，分为一箱四件，并采用封闭式的浇注系统的方法。通过对凝固过程的温度场和铸造缺陷的分析，对工艺进行改进，然后绘制屏分析铸造工艺图与合箱图，将数据具体化，有效地调整工艺参数，减少可能出现的铸造缺降，保证工艺的可靠性。最后设汁出合理的铸造工艺方案。关键词：阀体；铸造工艺设计；浇注系统；铸造工艺图.AbstractIn this paper, the casting process design of gray iron valve cover, including casting location, parting surface selection, sand core and casting process parameters determination and casting system, sand box, core box, template design. According to the characteristics of small castings, it is divided into four parts in one box, and the method of closed casting system is adopted. By analyzing the temperature field of solidification process and casting defects, the process was improved, and then the screen was drawn to analyze the casting process diagram and box diagram, and the data was materialized to effectively adjust the process parameters, reduce the possible casting loss and ensure the reliability of the process. Finally, a reasonable casting process plan was established.Key words: valve cover; Casting process design; Casting system; Casting process drawing.目录一绪论.6 1.1概述.7 1.2铸造行业的历史.8 1.3国内铸造行业的现状.8 1.4铸造工艺（技术）发展展望.9 1.5本课题的研究内容.10二铸件结构的工艺性.10 2.1零件的设计. 10 2.2铸造工艺对铸件结构的要求.12三铸造工艺方案的设计.13 3.1造型和造芯方法的选择.13 3.2浇注位置的确定.14 3.3分型面的选择.15 3.4砂箱中铸件的数量及排列方式.16四铸造工艺参数及砂芯的设计.16 4.1铸造工艺参数的确定.16 4.2砂芯的设计.21五浇注系统的设计.22 5.1浇注系统类型的选择.22 5.2浇注系统尺寸的确定.22 5.3直浇道的设计.25 5.4横浇道的设计.25 5.5内浇道的设计.26 5.6浇口杯的设计.27 5.7冒口的设计.27 5.8冷铁的设计.27六铸造工艺装备设计.27 6.1模样的设计.27 6.2模板的设计.28 6.3芯盒的设计.31 6.4砂箱的设计.32七铸件的落砂、清理及后处理.35 7.1铸件的冷却.35 7.2落砂.35 7.3表面清理.35 7.4铸件的矫形.35 7.5铸件的缺陷修补.36 7.6铸件的内应力消除.36结论与展望.36参考文献.38小结引言重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。广义上的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）的作用下注入铸型的工艺。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等；窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。 铸造工艺过程可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。铸造金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件 ，如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。此外，铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和吨位上迄今仍是最多的。一 绪论1.1概述铸造是指将熔炼好的金属浇入铸型，待其凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。用铸造方法得到的金属件称为铸件。铸造的方法很多，主要有砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造以及熔模铸造等，其中以砂型铸造应用最广泛。砂型铸造的典型工艺过程包括模样和芯盒的制作、型砂和芯砂配制、造型制芯、合箱、熔炼金属、浇注、落砂、清理及检验。铸造的优点是可以铸出各种大小规格或形状复杂的铸件，且成本低，材料来源广，所以铸造是机械制造中生产零件或毛坯的主要方法之一。而铸造的主要缺点是铸件的力学性能及精度较差，使铸造在生产中受到一定的限制。但在机器设备中，铸件所占的比重还是很大的，如机床、内燃机、轧钢机等机械中，铸件的重量约占机器总重量的75以上，可见铸造生产在机器制造中的重要性。1.2铸造行业的历史铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古代铸造的代表产品。 20世纪以来铸造业的重大进展中，灰铸铁的孕育处理和化学硬化砂造型这两项新工艺有着特殊的意义。这两项发明，冲破了延续几千年的传统方法，给铸造工艺开辟了新的领域，对提高铸件的竞争能力产生了重大的影响。1.3国内铸造行业的现状铸造工艺是机械制造工业的基础工艺之一，因此铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。由于中国封建社会的历史过于漫长，进入近代后，中国铸造技术长期处于停滞状态。新中国成立以后，尤其是改革开放后的30多年，我国的铸造技术又有了很大的发展，突出的表现在三个方面：造型造芯的机械化、自动化程度明显提高；取代干型粘土砂和油砂的化学硬化砂的广泛应用；伴随着计算机技术的应用，铸造工艺技术由凭经验走向科学化。这些对于提高生产率，降低劳动强度，改善铸件的内在质量和外观质量，节约原材料和能源，起了重大作用。1.4铸造工艺（技术）发展展望20世纪末到21世纪以来，伴随着国民经济的快速发展，我国铸造业业迅猛发展，2009年，我国铸件年产量达3400多万吨，与居其后2-5位的美国、印度、俄罗斯、日本的总和相当，约占世界总产量的1/3，铸造厂点近3万多个，从业人员300多万人。我国已是世界上名副其实的铸造第一大国。 我国未来的经济发展，要转变经济增长方式，把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会。要走新型工业化道路，坚持节约发展、清洁发展、安全发展、实现可持续发展。1.5本课题的研究内容本次毕业设计的题目是：HT150阀体的铸造工艺设计。我查阅了相关资料和书籍后，主要进行了铸件结构的工艺性分析、铸造工艺设计及铸造工艺装备设计。这个过程看似一目了然，但具体工作却十分繁琐，首先，我们要确定这个零件是否适合铸造工艺性的要求；其次，我们还要确定浇注位置，分型面以及造型、造芯的方法；然后，开始铸造工艺参数的选择以及砂芯的设计；再然后，我们要进行浇注系统的设计；最后，要对铸造工艺装备进行选择和设计。当这一切完成后，我们还要用CAD绘制零件图和铸造工艺图，并填写铸造工艺卡片。二 铸件结构的工艺性 生产铸件，不仅需要采用先进合理的铸造工艺和设备，而且还要使零件结构本身符合铸造生产的要求。这种对于铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性，称为铸件的“铸造工艺性”。 铸件的结构是否合理，和铸造合金的种类和性能，对铸件的质量要求和产量的多少、铸造工艺方法和生产条件等均有密切的关系。在一些情况下，改善结构工艺性所带来的技术经济效果可以和生产过程合理化、机械化、自动化的作用相提并论。2.1零件的设计零件结构的铸造工艺性指的是零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程，降低生产成本。每一种铸造合金的铸件，都有其合适的壁厚范围，如果选择得当，既可保证铸件的力学性能要求，又可方便铸造生产，同时还可节约金属材料，减轻铸件质（重）量。分析铸件的零件图，有助于判断铸件是否具有合适的壁厚。HT150阀体零件图如下所示：为了保证零件具有良好的铸造工艺性，在设计零件时应考虑以下几个方面的问题：(1)铸件应有合适的壁厚在一定铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小厚度称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，铸件的设计壁厚应不小于最小壁厚。最小壁厚的数值除与铸造合金的种类有关外，还与铸造方法、铸件形状、大小等因素有关。表1砂型铸造铸铁件的最小壁厚（mm） 在确定铸件壁厚时，为了充分发挥金属的强度潜力，必须考虑铸造合金的力学性能对铸件壁厚的敏感性。各种铸造合金都存在一个临界壁厚，当铸件的壁厚超过这个厚度以后，铸件的强度并不是按比例地随着铸件厚度的增加而增加。砂型铸造各种铸造合金铸件的临界壁厚可按其最小壁厚的三倍来考虑。表2砂型铸造临界壁厚（mm）由零件图分段计算得出该阀体的体积V=84027mm³=0.000084027m³，又查知HT150的密度为7000kg/m³,所以其重量（质量）： M= ·V = 7000kg/m³ × 0.000084027m³ = 0.58kg2.2铸造工艺对铸件结构的要求 铸件结构还应考虑到模样制造、造型、造芯、清理等操作方便，以简化工艺、稳定质量、提高生产率和降低成本。因此要求：(1)简化或减少分型面；(2)减少型芯数量；(3)方便起模；(4)有利于型芯的固定和出气；(5)设计出铸造工艺孔，用以支撑型芯和型芯出气，方便吊运和清砂等；(6)有利于铸件的清砂和精整；(7)有利于控制铸件尺寸公差。三 铸造工艺方案的设计3.1造型和造芯方法的选择造型和造芯方法的选择可参照以下原则：1优先采用湿型 当湿型不能满足要求时再考虑使用表干砂型、干砂型和其他砂型。采用湿型时应注意以下几种情况：(1)铸件过高，一旦金属静压力超过湿型的抗压强度时，会造成塌箱或者型壁移动。(2)浇住位置上铸件有较大水平壁时，用湿型容易引起夹砂缺陷。(3)湿型放置过久会风干，使表面强度降低，易出现冲砂缺陷。(4)采用湿型会导致冷却吸潮，浇注后引起气孔缺陷。表干砂型，只进行表面烘干，根据铸件大小及壁厚，烘干深度在15mm-80mm。它具有湿型的许多优点，而在性能上却比湿型好，减少了气孔、冲砂、胀砂、夹砂的倾向。多用于手工或机器造型的中大件。 对于大型铸件，可以应用树脂自硬砂型、水玻璃砂型以及黏土干砂型。用树脂自硬砂型可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。2.造型、造芯方法应与生产批量相适应 大量生产的工厂，应创造条件采用技术先进的造型、造芯方法。对于小型铸件，可采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型机生产线、实型造型线，生产效率高，占地面积也少；对于中件可选用各种有箱高压造型机生产线、气冲造型线。为适应快速、高精度造型生产线的要求，造芯方法可选用：冷芯盒、热芯盒及壳芯等方法。 中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯、抛砂造型等。单件小批量生产的重型铸件，手工造型仍是主要的方法，手工造型适应各种复杂的要求，比较灵活，不要求很多工艺装备。3造型方法应适合工厂条件 如有的工厂生产大型机床床身等铸件，多采用组芯造型法。着重考虑设计、制造芯盒的通用化问题，不制作模样和砂箱，在地坑中组芯；而另外的工厂则采用砂箱造型法，制作模样。不同的工厂生产条件、生产习惯、所积累的经验各不一样。如果车间内吊车的吨位小、烘干炉也小，而需要制作大件时，用组芯造型法是行之有效的。4.要兼顾铸件的精度要求和成本 各种造型、造芯方法所获得的铸件精度不同，初投资和生产率也不一致，最终的经济效益也有差异。因此，应当兼顾到各个方面。应对所选用的造型方法进行初步的成本估算，以确定经济效益高又能保证铸件的造型、造芯方法。3.2浇注位置的确定 铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的位置。浇注位置是根据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特性、铸造方法以及生产车间的条件决定的。选择正确的浇注位置能保证获得健全的铸件，并使造型造芯和清理方便。根据对合金凝固理论的研究和生产经验，确定浇注位置时，应考虑以下原则： (1)铸件的重要部位应尽量置于下部； (2)重要加工面应朝下或呈直立状； (3)铸件大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷； (4)应保证铸件能充满； (5)应有利于铸件的补缩； (6)避免吊砂、吊芯或悬臂式砂； (7)应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致综合考虑以上原则，本次设计的阀体的浇注位置应选在法兰盘朝上的大平面位置上。图1浇注位置示意图3.3分型面的选择 分型面是指铸型组元间的接合面。合理的选择分型面，对于简化铸造工艺、提高生产率、降低成本、提高铸件质量等都有直接关系。分型面的选择应尽量与浇注位置一致，尽量使两者协调起来。在选择时，应该注意以下原则：(1)尽量将铸件的全部或大部分放在同一箱内，以减少错型和不便验型造成的尺寸偏差；(2)尽量将加工定位面和主要加工面放在同一箱内，以减少加工定位的尺寸偏差；(3)尽量减少分型面数量，在机器造型中一般采用一个分型面；(4)在机器造型中，选择分型面时，应尽量避免使用活块，必要时用砂芯代替活块； 图2分型面方案一 图3分型面方案二 方案一：如图2所示，分型面选在阀体法兰盘的大平面上，这样就保证了铸件的大部分都在同一个半型内，而且是重要部位尽量置于下箱，这样的话，下部金属液就会在上部金属液的静压力下形成致密的组织，保证了重要部位的质量。方案二：如图3，分型面选在对称的面上，起模相当方便。但圆柱内壁的精度不能保证，而且浇注位置也不易确定。圆柱必须垂直浇注，方能保证精度，若水平放置，浇注时圆柱壁易遭冲刷，造成缺陷，圆柱的垂直度也不易保证。而圆柱内壁的加工又不方便，费工费时。综上两种方案，选择方案一，虽免不了有些不合理的地方，但总体来讲还是要优于方案二，故选择方案一分型面选在阀体法兰盘的大平面上更适合。3.4砂箱中铸件的数量及排列方式铸件轮廓尺寸为80mm×80mm×42mm，单件质量约为0.58kg，属于小型铸件，由于是大批量生产，采用的是机器造型、造芯。查表3得：铸件与箱壁的距离为c=30mm，铸件与砂箱底部的距离为b=40mm，浇注系统内浇道的长度为f=30mm。表3按铸件重量确定吃砂量（mm)铸件重量（kg）abcdef0-54040303030305-10505040404030但这些数据也要根据实际情况来具体修改，以上数据在选择砂箱的时候可能会有所变动。因为在选择砂箱时，砂箱的尺寸是有规格的，所以会有相应的调整。四 铸造工艺参数及砂芯的设计4.1铸造工艺参数的确定铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，它包括了铸造收缩率（缩尺）、机械加工余量、起模斜度、最小铸出孔的尺寸、工艺补正量、分型负数、反变形量、非加工壁厚的负裕量、砂芯负数（砂芯减量）及分芯负数。4.1.1铸件尺寸公差 铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差。在这两个允许极限尺寸之内铸件可满足加工、装配和使用要求。表4铸件尺寸公差（mm）4.1.2铸件重量公差铸件质量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值。按照规定，质量公差应与尺寸公差同级，所以，铸件重量公差等级为MT10，由于重量为0.58kg，故查表5得，本次设计的铸件的质量公差数值为18%。表5铸件重量公差4.1.3机械加工余量 机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和精度，应有加工余量，即在铸造工艺设计时预先增加的，而在机械加工时又被切除的金属层厚度。表6级精度灰铸铁铸件机械加工余量（mm）4.1.4铸造收缩率 铸件收缩率又称铸件线收缩率或铸造收缩率，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：式中铸件收缩率； L1模样长度； L2铸件长度。 铸件收缩率是受各种因素影响后铸件的实际线收缩率，不仅与铸造金属的收缩率和线收缩起始温度有关，还与铸件结构、铸型种类、浇冒口系统结构、铸型和型芯的退让性等有关。查表7可知：中小型灰铸铁件的受阻收缩率为1%。表7各种铸件的铸造收缩率（%）4.1.5起模斜度 当零件本身没有足够的结构斜度时，应在铸件设计或铸造工艺设计时给出铸件的起模斜度以保证铸型的起模操作。起模斜度可采取增加铸件壁厚、增减铸件壁厚或减少铸件壁厚的方式形成。在铸件上加放起模斜度，原则上不应超出铸件的壁厚公差。表8起模斜度（JB/T 5105-91）4.1.6最小铸出孔及槽在本次设计中，铸件的法兰盘上有四个直径为14mm的通孔，中心处也有一个直径20mm的通孔。大批量生产的铸铁件，其最小铸出孔直径查表9得: 直径d30mm的孔不铸出。于是法兰盘上的四个直径为14mm的通孔可以不铸出。中心通孔直径为20mm，同样不铸出。表9灰铸铁不铸出孔直径（mm）4.1.7工艺补正量工艺补正量使用以防止铸件局部尺寸由于各种工艺因素的影响而超差，在铸件相应部位上增加金属层厚度。可按照以下公式进行计算： e0.002L 在本次的设计中，由于铸件的尺寸较小，可不考虑工艺补正量的影响。4.1.8分型负数 造型时，由于起模后的修型和烘干过程中砂型的变形引起分型面凹凸不平使合型不严密，为防止浇注时从分型面跑火，合型时需在分型面上放耐火泥条或石棉绳，这就增高了型腔的高度。4.1.9其它工艺参数的设计在本次设计中可不考虑其它如“反变形量”、“砂芯负数”、“非加工壁厚的负余量”、“分芯负数”的影响。4.2砂芯的设计 砂芯的功能是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分，有时也用砂芯。 选用砂芯的总原则是：使制芯到下芯的整个过程方便，铸件内腔尺寸精确，不致造成气孔等缺陷，使芯盒结构简单。 具体原则如下： (1)应尽量减少砂芯数目； (2)复杂砂芯可分块制造； (3)选择合适的砂芯形状； (4)砂芯烘干支撑面最好是平的；五 浇注系统的设计5.1浇注系统类型的选择浇注系统是承接并引导液态金属流入型腔的一系列通道，由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。其结构见图4图4浇注系统基本组成部分浇注系统分为开放式、封闭式、半封闭式和封闭开放式。本次设计的阀体为小型铸铁件，宜选用封闭式浇注系统。而且铸件高度不高，结构比较简单，因此采用顶注式浇注。又根据铸件形状，采用顶注式浇注系统中的搭边式（金属液沿型壁注入，充型快而平稳，可减少冲砂内浇道残余清理较困难，适用于薄壁中空铸件）浇注系统。5.2浇注系统尺寸的确定 确定了浇注系统的类型、形式及布置以后，需要计算浇注系统各组元的尺寸。计算浇注系统，主要是确定最小断面积尺寸（对于封闭式浇注系统，最小截面在内浇道），然后按经验比例确定其它组元的断面积。以伯努利方程为基础推导换算成铸铁浇注系统的如下近似计算公式：F阻浇注系统中的最小断面总面积（cm²）；G 流经F阻断面的金属液总重量（N）； 总流量损耗系数；t 浇注时间（s）；Hp 平均静压力头（cm²）.5.2.1流经F阻断面的金属液总重量G的确定据估算，G近似于铸件重量，所以G=0.58kg5.7N5.2.2流量损耗系数的确定对铸铁件值的选取，参考表10，取=0.5表10铸铁件的值5.2.3浇注时间t的确定 合适的浇注时间与铸件的质（重）量和结构、铸型工艺条件、合金种类及选用的浇注系统等有关。近年来，普遍认识到快浇对铸件的益处，特别对灰铸铁件和球墨铸铁件更是如此。 浇注时间对铸件品质（质量）有比较重要的影响，确定浇注时间一般依据各种经验公式与图表，通常根据铸件质（重）量来确定。对于重量小于450kg，壁厚2.5-15mm的铸铁件的浇注时间t，可用下式计算； t=S1G式中 t浇注时间（s） G型内金属液总重量，包括浇冒口重量（kg） S1系数，取决于铸件壁厚表11系数S1与壁厚的关系由表11知S1=1.85。型内金属液总重量等于铸件重量，G1=0.58kg，浇冒口重量G2与工艺出品率有关，工艺出品率=铸件重量/（铸件重量+浇冒口重量）×100查表的，成批生产的铸件的工艺出品率为70，所以，0.58/（0.58+G2）×100=70 ，G2=0.25kg综上所述G=G1+G2=0.58+0.25=0.83kg，所以，t=S1G=1.85×0.83=1.7s 本次设计的铸铁件由于太小，所以浇注时间暂取t=2s。5.2.4平均静压力头Hp点确定铁液在充满型腔的过程中，其压力头是一变值。查表12，知Hp=23cm表12铸件位于上、下型之间时的平均静压头高度Hp的数值由于封闭式浇注系统，最小截面在内浇道，综上所述:F内=F阻=5.7÷（0.3×0.5×2×23）=4cm²5.2.5各组元的截面积比例的确定被设计浇注系统采用封闭式-顶注式-搭边式， 浇注系统各组元的截面积比见表13，表13浇注系统各组元截面积比例及其由于由表知：F内：F横：F直=1：1.1: 1.15。现求知F内=4cm²，计算得：F横=4.4cm²，F直=4.6cm².5.3直浇道的设计本次设计采用最普通的圆柱形直浇道，如图5所示。前面已经得出直浇道截面积为4.6cm²。S=r²，即：460mm²=3.14×r²，所以通过计算得r=12.1，直径d=24.2mm，长度视砂箱尺寸而定，取lOOmm。图5直浇道截面图5.4横浇道的设计本次设计采用截面是梯形的横浇道，如图6所示。已知截面积为4.4cm²。查表14知，取a=22.5mm，b=17mm，h=22.3，长度视砂箱尺寸而定，取220mm。图6横浇道截面图5.5内浇道的设计本次设计的内浇道截面同样采用梯形，如图7所示。已知截面积为4cm²。查表14知，取a=45.5mm，b=42.5mm，h=9.1mm，长度视砂箱尺寸而定，取92mm。图7内浇道截面图表14内浇道、横浇道截面尺寸（mm）5.6浇口杯的设计 本次设计选用普通漏斗形浇口杯，已知直浇道下端直径d=24.2mm。查表5-10知，D1=66mm，D2=62mm，h=50mm。表15普通漏斗形浇口杯尺寸5.7冒口的设计 冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在逐渐形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。本次设计的铸铁件为小型铸铁件，尺寸为80mm×80mm×42mm，由于铸件太小，无需补缩，所以不设置冒口。5.8冷铁的设计 为了增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁。本次设计铸铁件，结构简单，壁厚很小，无需设置冷铁。六 铸造工艺装备设计6.1模样的设计6.1.1金属模样的材料本次设计的模样为大批量生产的铸铁件，为小铸件，故宜选用铝合金模样。机器造型使用寿命达90000-130000次。它质轻，易加工，加工后表面光滑，具有良好的耐蚀表面。6.1.2模样类型本次设计选用分开模样，造型简便，沿分型面分为上下模样。6.1.3模样尺寸的计算 A模=（A件+A艺）(1+K) 式中 A模模样的工作尺寸； A件产品零件尺寸； A艺零件铸造工艺附加尺寸（加工余量+起模斜度+其它工艺余量）； K铸造的收缩率6.1.4壁厚及加强肋本次设计为小型铸铁件，上下模样尺寸很小，可制成实心模样，故不必选择壁厚和加强肋。6.1.5模样的形状模样的形状如图8所示：图8模样示意图6.2模板的设计6.2.1模板的类型本次设计的模板采用装配式单面模板。单面模板采取的是顶杆式，模底板材料决定为灰铸铁(HT150)。6.2.2造型机的选用本次设计选用的2145A造型机为可调节顶杆式起模的镇压式造型机，顶杆起模行程150mm。2145A造型机砂箱最大内形尺寸为500×400mm。砂箱最大尺寸适合，且其内放四个模样，造型选用的砂箱尺寸350×300×lOOmm。材料为铸铁。6.2.3确定模板尺寸模板尺寸计算公式： AO=A+2b BO=B+2b 式中 A0模板的长度； B0模板的宽度； A 砂箱内框长度； B 砂箱内框宽度；砂箱平均尺寸<500mm，高度<200mm，查表得b=18mm。其配合的模底板尺寸：A0=A+2b=386mm，B0=B+2b=336mm。模底板的材料为铸铁，高度在80-150mm，取80mm，小于顶杆的起模行程。模底板定位销孔中心距应根据所配用砂箱销套的中心距C来确定，用同一钻模钻出。已知砂箱销套的中心距为430mm，故C=430mm。6.2.4模板与砂箱的定位本次设计中，模板与砂箱的定位采用直接定位法，如图9(a)。模底板与砂箱之间常常用定位销和销套定位，此处只设计定位销。在造型过程中为使砂箱不被卡死常将两个定位销分别做成圆形的和带有平面的，分别为定位销和导向销。本设计中选用M20的定位销，其配套螺母选用M16。模底板上的定位销安放在销耳上，设在沿中心线长度方向的两端，样式如图9(b)所示。图9模板与砂箱的定位方式及定位销示意图其定位销耳的结构如图10所示。图10定位销耳结构示意图6.2.5模板的紧固装置模板用螺栓固定在造型机工作台上，这时应设置紧固耳。其位置要和造型机工作台上台面上的T型槽相对应，紧固耳数为4。其结构如图11所示。模底板平均轮廓尺寸小于500mm。尺寸参考表16，紧固螺钉的规格为M12。图11紧固耳示意图表16紧固耳尺寸（mm）6.2.6模样在底面上的装配(1)模样在模底板上的放置形式 以简单方便节约成本考虑，采取平放式将模板平放在模底板上，模底板不必挖槽。(2)模样在模底板上的定位和紧固 模样在模底板上常用定位销来定位，定位销采取的是圆柱销，定位销类型选择不淬硬钢圆柱销。a、直浇道模样在模底板的装配本次设计直浇道上下大小一致，可在起模时直接从铸型顶部拔出。因此这类模样并不用紧固，只用销子定位。b、横浇道、内浇道和直浇道窝模样在模底板上的装配 这类模样高度都不大，选用螺钉和铆钉直接紧固在模底板上。c、装配式芯头模样的定位和紧固 为了加工制造模样方便，芯头往往单独加工制作，然后再与铸件模样装配成一体。本次设计为垂直芯头，尺寸较小，选用螺纹直接拧入模样本体。6.3芯盒的设计 芯盒是制芯工艺过程中所必需的工艺设备，在大量生产中，为了提高砂