回转盘铸造工艺设计说明书.docx

铸造工艺课程设计说明书设计题目回转盘铸造工艺设计学院年级专业学生姓名学号指导教师不足，会使铸件因加工表面上残存黑皮和表层缺陷而报废；加工余量太大，会增加机械 加工的工作量，且浪费金属材料，从而增加了生产成本，有时还会因截面变厚，热节变 大，使铸件晶粒粗大，力学性能降低。铸件的机械加工余量可以用查表的方法确定。铸件切削加工余量等级常常和铸件尺 寸公差等级配套确定。铸件尺寸公差的代号用字母CT表示。尺寸公差等级分为16级。 单件和小批量生产的铸件尺寸公差等级见表3.3成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级 （摘自GB/T6414-1999）。回转盘为砂型铸造手工造型批量生生产故，依据表成批 和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）选用铸件公差等级为CT12 （GB/T 6414-1999-CT12）o表3-3成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）公差等级CT 铸件材料方法方法雨灰铸球墨可锻铜合锌合徐 锲基 钻基合金 合金徐 锲基 钻基合金 合金砂型铸造手工造型砂型铸造机器造型和壳型金属型铸造（重力铸造或者低压 铸造）压力铸造熔模铸水玻璃造 硅溶胶111411141114111410131013912111411148128128128-108-108108128128-108-10810810注1表中所列处的公差等级时至在大批量生产、且影响铸件尺寸精度的生产因素已得到充分改进钥铁铸铁铸铁金金时铸件通常能够达到的公差等级。2本标准还适用于本表未列出的由铸造厂和采购方之间协议商定的工艺和材料。铸件切削加工余量的代号用字母MA表示。切削加工余量等级由精到粗分为A、B、 C、D、E、F、G、H、J共9个等级。单件和小批量生产的铸件加工余量等级按表表332 毛坯铸件典型的机械加工余量等级选取该回转盘的加工等级为G级。表3-4毛坯铸件典型的机械加工余量等级方法铸钢灰铸 铁球墨 铸铁要求的机械加工余量等级 铸件材质可锻铜合锌合铸铁金金轻金属 合金银基 合金钻基合 金砂型铸造手工造 型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器造 型和壳型EHEGEGEGEGEGEGFHFH压力铸造DFDFDFDFDFDF熔模铸造EEEEEEE查表毛坯铸件典型的机械加工余量等级，回转盘最大的加工尺寸为970X200 的两个上、下面以及侧面，基本尺寸为970,查表333铸件尺寸公差数值（摘自 GB/T6414-1999） CT12公差值为11,位于浇注位置的底面，查要求的铸件加工余量 （RMA）（摘自GB/T6414-1999）加工余量等级为RMA（F）对应数值为3.5；位于浇注位置 的顶面，查要求的铸件加工余量（RMA）（摘自GB/T6414-1999）加工余量等级为 RMA（G）对应数值为5,上、下表面都加工，即上下面双侧加工，侧面双侧加工，下表面 以及侧面的加工量为：ll/4+3.5=6.25mm,取整数为6.5mm；上表面的加工量为： 11/4+5=7.75mm,取整数为 8.0mm。毛坯铸件基本尺寸大 至 1于10162540631001602504006301000160010162540631001602504006301000160025000.00.10.10.20.30.59386620.10.20.30.548840.10.10.20.30.40.51520280.10.10.20.30.40.62742640.10.10.20.30.50.73746000.10.10.20.40.50.74860680.10.20.20.40.60.850842_0.20.30.50.72002_0.20.30.50.744680.4 0.6 八 0一040-90.712108110811.11.21.41.60.740.780.820.911.11.21.41.61.822.22.611.11.2 I.31.41.61.822.2 2.6 2.83.23.81.51.6 1.7 1.822. 2 2.5 2.8 3.2 3.644. 6 5.42.2.2.2.3.3.4.2.3.3.3.4.5.6.4.4.4.5.10111011121416791318810 15218101291114101216111418121620141822162025182228202532232937263342表3-5铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999）（单位：mm）25004000630400063004.46.21012141720242830353844495601)2)1000011162332405064在等级CT1CT15中对壁厚采用粗一级公差（见第7章） 对于不超过16mm的尺寸，不采用CT13-CT16的一般公差,对于这些尺寸应标注个别公差。3）等级CT16仅适用于一般公差规定为CT15的壁厚。3-6要求的铸件加工余量（RMA）（摘自GB/T6414-1999）（单位：mm）最大尺寸P要求的机械加工余量等级1）最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217242）等级A和B仅用于特殊场合，例如，在采购方与铸造厂已就加持面或者基准目标商定模样装 备、铸造工艺和机械工艺的成批上产情况下。同样计算回转盘的其余加工面的加工量如图3-7所示。3-7转盘的其余加工面的加工量加工部位尺寸基本尺寸CT12RMA加工量计算1040X65 导轨1040底面及侧面13RMA(4)=3513/4+3.5=6.75 圆整取 7212X120 底面2128RMA(F)=2底面:8/4+2=4(D320X3320顶面9RMA(G)=3.5顶面:9/4+3.5=5.75圆整取6 153X10150侧面7RMA(F)=1.57/4+1.5=3.25 圆整取 3.53.4 起模斜度为了使模样（或芯）易于从砂型（或芯盒）中取出（砂型铸造），或者从铸型中取出铸件（金 属型铸造），铸件垂直分型面的表面要留有起模斜度（也称拔模斜度）。铸造斜度可以用不同的方法形成，起模斜度可采取图3-1起模斜度的三种形式方法来形成。图3-1起模斜度的三种形式a）增加铸件尺寸法b）增加和减少铸件尺寸法c）减少铸件尺寸法在铸件上添加起模斜度，原则上不应超过铸件的壁厚工差要求。铸件的起模斜度值参考表起模斜度（JB/T 5105-1991 ）o表3.8起模斜度（摘自JB/T 5015-1991）测量面 高度Hmm起模斜度0金属模样、塑料模样木模样AA mmAA mm<103°30k0.64°00k0.8>10401°5041.42。05'1.6>40-1000050'1.60。55'1.6>100-1600°35'1.60°4042.0>160-2500°30k2.20°35'2.6>250-4000。30'3.60。35'4.2>4006300。25'4.60°3045.6>630-10000°2045.80。25'7.4>1000-16000°25111.6>1600-25000。2518.2>25000°25'该回转盘零件垂直分型面需加起模斜度高度分别为9 mm、70 mm> 87 mm、 162mm,对于不超过40mm,采用金属模样造型，依据表起模斜度（JB/T 51 OS- 1991） 以及表铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999）,综合比较，为了使脱模顺 利，在保证不超过40mm的CT12对应的公差值3.6mm情况下，增大起模斜度，采用增 减壁厚方式，选取金属模样的起模角度为1。501本次设计侧面高度40以内的起模斜度为 1.5°, 70、87的高度查表选择0。50'斜度，则该高度本次设计选择0.5 °； 162的高度查表 选择0°35'斜度，则该高度本次设计选择0.5。，最终绘制回转盘零件的铸件图如图回 转盘铸件图所示。图3-2回转盘铸件图2tfW2&HIH 蜀 0.J «NMtU«M« MtfkMB190,MmiHB25.根据以上结果，最终确定回转盘铸件三维图如图回转盘铸件三维图所示，通过 软件计算该回转盘铸件质量为268kgo图3-3回转盘铸件三维图3.5 砂芯设计水平砂芯尺寸为335mmxl42mm,长度1054mm,查表表3-9水平芯头的长度1,取水平 芯头长度为120mm。<100101200201400401600601800801 10001001150015012000 20012500>2500表3-9水平芯头的长度1 （单位：mm）265110115120130140150170110011501>200501001502003004005007001000150020000D 或者（A+B） /2<252025303540506083540455070025330354550607080540*455570809010035405060708090456070809010010040506070809010012013060708090100110120140150607080901001101301401508090100110120130*1501601708090100110120130150160180100110120130*14015017018020090100110120130140160180200220110120130140150160180200220260110120140150160180200220260130*140160170180200220240300130150160180200220240260300150170180200220240260300360180200220240260280320360*200220240260*280320360400间隙查表 S1 = L5, S2=2.0.表3-10水平芯头的斜度及间隙（单位：mm）D或者 (A+B )/2<50511101151201301401501701110011501>20000015020030040050070000015002000湿型0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.01.01.51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.51.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.0干 型1.01.51.51.52.02.02.52.53.03.04.05.01.52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.020.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.0参照表3-10,设计下箱砂芯芯头高度为120mm,斜度为5。表3-11垂直芯头的高度h和 (单位mm)L当D或者(A+B) /2为下列数值时的高度h<30<301530 6015 2061100101150151 30030150050170070110001001 2000>20003120>2020255025255125>25252020304010030303025254060101>30>30>30>2525>40405050150353535303060607070151>35>35>35303040505060603004545454040607070808030140403535>405050808050060605555607070100100501700>6080>60-804565456550706080608080100>80100701- 707060608080>1001000909080801001001501001- 100100>808080>1002000120120100100120150>20008080>10012012015050200011908070656080 565550 45 40gh30504540305220530252020芯高h芯高hl上头度F头度根据表3.12压环、防压环和集砂槽尺寸选择下芯头座集砂槽尺寸为e=4, f=5回转盘的芯盒图如图3-4所示，回转盘砂芯三维图如图3-5所示，芯盒三维图如图3- 6所示。LWUttZL2012A55-|30_UUBE£2 53-|30_O 31O 31O ,31700O55图3-4回转盘芯盒图3-5回转盘砂芯三维图545bW5b9。5b5b606b6.' 忏日33匹，IFi i3b505b6b3b目录1零件分析11.1 零件结构信息11.2 技术要求12铸造工艺方案分析32.1 造型方法、造芯方法的选择32.2 铸造方法的选择32.3 型砂种类的选择32.4 铸件浇注位置的确定42.5 分型面的选择43铸造工艺参数63.1 收缩率确定63.2 灰铁铸出孔大小确定63.3 加工余量确定63.4 起模斜度93.5 砂芯设计113.6 吃沙量确定164浇注系统设计184.1 浇注时间的确定184.2 浇注系统的阻流截面积计算184.3 工艺出品率22235.1 冒口与冷铁设计235.2 铸造工艺图246剩余压头校核257铸造工艺装备设计277.1 上板设计277.2 下模板设计297.3 砂箱设计298结 论34致谢35101-250100100607010060251500120120708070501-100015015090901201001-20002002001001001502001-30002502501251252003001-40002752751501502252504001-5000300300175175200200250>100004004002502502504浇注系统设计4.1 浇注时间的确定回转盘铸件单件重量为268.5kg。由于该件为一箱一件生产的砂型铸造生产形式，依 据表321铸铁件工艺出品率参照单件大批量生产，确定浇注过程中的总体金属液重量， 浇冒重量25.2kg,则浇注时所需金属液总质量为245xl.2=294kg。浇注时间可按经验公式（4-1）计算：t x AGn（4-1）式中：T 一浇注时间（S）;G铸件或者浇注金属质量（kg）；A、n系数，见表4-1；表4-1公式4-1中的系数A合金来源：，iA ?nr合金j茱M- 1* 63-2. 2 ；铸铁H. Dietert 2.4a 387;希合金G。Drooel15白3 5G 5. i荐的 A Hexew43H2争53. 50. 33；球墨铸铁j上海柒油机厂1. 0-1 < 35 :*罹0. 417铸钢6. B ry* 酒b0.970.5球墨传铁；R. White-X 7、0. 38.铸铁R B. Pa6HH0Be4k：因为回转盘铸件的斜度依据增加壁厚方式来形成，故壁厚适当取大值计算。浇注时间：t x 1.87XV294=32S4.2 浇注系统的阻流截面积计算浇注系统常用的分类有两种：根据浇注系统个单元断面的比例关系，可分为封闭 式、半封闭式、开放式、封闭开放式等4种类型；根据内浇道在铸件上的相对位置（引 入位置），可分为顶注式、中注式、底注式和阶梯注入式等4种类型。本次支撑座浇注系统设计采用封闭浇注系统、顶注式，查表4-2浇注系统各单元断面 比例及其应用，因为该支撑座为中、小型灰铁件砂型铸造，故选择浇注系统的断面比关 系为：£4内：E4横：E4宜=1： 1.5： 2（4-2）表4-2浇注系统各单元断面比例及其应用A皮截面比例4礴A内应用21.51大型灰铸铁砂型铸造1.41.21中、大型灰铸铁件砂型铸造1.151.11中、小型灰铸铁件砂型铸造1.111.061薄壁灰铸铁件砂型铸造1.51.11可锻铸铁1.3-1.51表面干燥型中、小型铸铁件1.21.41表面干燥型重型机械铸铁件1干型中、小型铸铁件1.21.11干型中型铸铁件124L54球墨铸铁件124铝合金、镁合金铸件1.231.2 21青铜合金铸件11-212铸钢件漏包浇注1.50.811薄壁球墨铸铁小件底注以下仅以顶注方案进行详细浇注系统计算，前文分析过，顶注方案的上铸型高度 25mm,缩尺为1%,依据吃沙量前文查表选取为a=b=l50mm,则上砂箱最小高度为 25x1.01/2+150= 175.25mm,取上砂箱高度 250mm (下砂箱取 350mm)。确定静压头高度，依据表431池形浇口杯尺寸，依据铸件质量294kg,初步选择浇 口杯高度尺寸，暂定浇口杯高度为150mm。选择漏斗形浇口杯，高度为150mm。定注方案设计采用铸件大部分在下砂箱的形式，则计算静压头高为:Hp =15+15=30cm 则依据截面比的关系公式4-2。内浇道采用截面比设计法，则内浇道计算公式为：hD =(觉 Hp(4-3)P 1 +好+ /c” P(4-4)其中本次设计浇注系统为浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道4个部分的四单元浇注系统，则有:22hD = / /、2-rx30= 17.70492cmP I+(”245000=12.6cm2本次设计为一箱一件，通过前文计算总内浇道断面面积为4的=12.6 cm1选择24 cm2,设计三个内浇道，依据表422内浇道尺寸，选取每个内浇口面积为5cm2,则设计 的内浇道断面面积为15cm2,每个内浇道对应的尺寸为：a=23mm, b=17mm, c=25mm表内浇道尺寸（单位：mm）IIIIIIIVVVtriA71序内浇道11c2号断面积工田-1VaIII一 iIIIJIrVVIabcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.6II968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.52012.05852223728362820504832223950计算出横浇道总断面面积为黄=1.5X15=22.5cm2,因为直浇道位于横浇道中间位 置，则横浇道为两段，每段横截面面积取值为11.25cm2,查表浇注系统截面面尺 寸，依据横浇道面积11.0 cn?,近似设计面积为li.25cm2的横浇道尺寸为：A=36mm, B=24mm, C=27mmo横浇道横浇道A /mm B C/mm /mm表浇注系统截面面尺寸序号断面积 D/mmA "cm?直浇道11.0119101810611.801522.01510162013823.102032.416111822141034.902543.017132024151147.103053.619142228171259.63564.0201523301813612.604075.0241625352015715.904586.0271728362216819.65097.0281830382417923.7055108.03020324026181028.260119.03222344228191133.2651211.036243745302112380701313.038274052322413440751413.83828425533251450.38015174430466036281556.7851619.54632506539301663.70901724523654724333177109518285640587846361878.510019346044668651401986.51052038.56545709054432095.211021486555801026048211040115计算出直浇道总断面面积为2/直=2X15 =30cm2,故查表浇注系统截面面尺寸,按直浇道截面面积取33.2cm2,近似设计端面面积为30cm2的直浇道直径为662mm。4.3工艺出品率铸铁件工艺出品率如图5.1铸铁件工艺出品率（）表5.1铸铁件工艺出品率（）铸件重量/Kg大量流水生产成批量生产单件小批生产<100758070806575100-1000808580857580>100085908090铸件重量(4-5)(4-5)工艺出品率=X100%铸件重量+浇冒口重量由公式4-5可以算得，工艺出品率为91%。5冒口与冷铁设计5.1冒口与冷铁设计如图5-1冒口种类图所示，铸铁件应为实用冒口。普通冒口顶口口 顶冒口通用口（传统K大气压力胃口 依加压方式分彳压缩空气冒口I发气压力胃口保温冒口 特种冒口依加热方式分，鬻器 加氧冒口电弧加热冒口、煤气加然冒口 .易割冒口（直接实用M口（浇注系统当冒口） 侨铁件的实用v （均衡凝固）控制压力胃口I胃口无补缩图5-1冒口种类图铸铁件可采用四种实用冒口。压力冒口：要求铸型强度高，模数小于2.5,严格控制浇注温度范围；浇注系统当冒口：铸型强度低，模数小于0.48,薄壁的铸铁件，冒口颈很小，可用 浇注系统兼起直接实用冒口的作用。控制压力冒口：铸型强度低，Mc=0.482.5cm的球墨铸铁件。无冒口补缩法：要求铁液冶金质量好、球铁件平均模数在2.5以上、使用强度高、刚 性大的铸型、要求低温快速浇注、采用小的扁薄内浇道，分散引入金属、设明出气孔。铸件模数公式MW(5-1)通过计算Mr=24671352/2042791=12.08 本次回转盘不设计冒口。5.2铸造工艺图由前文铸造工艺参数选取以及吃砂量的确定，因为一箱一件生产该回转盘，可确定铸造工艺排布图，回转盘的铸造工艺图如图5-1回转盘铸造工艺图所示。图5-1回转盘铸造工艺图6剩余压头校核直浇道中心到铸件最远端距离大约为130mm,查表6-1计算最小剩余压头高度用的压力角，取压力角a = 10 °,则有(6-1)hM = Ltana式中：加一最小剩余压头高度（mm）；M乙一金属液的流程，即铸件最高、最远点至直浇道中心的水平距离（mm）； 仇一压力角（°）o由公式 6-1 可得：4彳=130t