钩型连杆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钩型连杆铸造工艺课程设计学 院年级一专业学生姓名学号指导教师表2-2-4涂料的性能指标悬浮稳定性发气量渗透深度抗裂性大于 6.7s (0616mL/g34 个砂粒 1200C 急热g/cm3粘度杯测)无裂纹(2min)3设计说明3.1浇注位置的选择铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置是根据铸件的结构 特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特铸造方法以及生产车间的条件决定的。正确 的浇注位置能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方便。浇注位置选择一般遵 循以下原则：1）、铸件的重要加工面、主要工作面和受力面，应尽量放在低部或侧面，以防止这 些表而上产生砂眼、气孔、夹渣等铸造缺陷。2）、尽量使大平面朝下，并采取倾斜浇注，以避免夹砂、夹渣缺陷。3）、保证铸件有良好的液态金属导入位置，保证铸件充满4）、应该有利于顺序凝固和补缩。薄壁部分在下，厚大部分在上，以便安放冒口和 发挥冒口的补缩效果。5）、尽量减少砂芯数目，使用砂芯时应保证砂芯定位稳固、排气通畅和下芯及检验 方便。6）、在大批量生产中，应使铸件的毛刺、飞边易于清除。7）、要避免厚实铸件冒口下面的主要工作面产生偏析。8）、应使合箱位置、浇注位置和铸件的冷却位置相一致。避免翻转铸型。本铸件钩型连杆可用的浇注位置有如下三种方案：方案一：水平放置，加工圆孔在上箱优点：这种浇注位置铸件大部分至于上砂型保证铸件质量，充型平稳，有利于顺序 凝固；缺点：上箱砂芯难以制造，并且将加工圆孔至于上表面，容易出现夹砂，结巴等 缺陷。内浇口图4-1-1浇注位置方案方案二：水平放置，加工圆孔在下箱优点：这种浇注位置，重要加工部分在下方或侧面，容易保证精度，能简化砂芯, 也方便起模。缺点：较方案一充型不是很平稳。图4-1-2浇注位置方案二方案三：垂直放置缺点：这种浇注位置铸件放置较高，在充型过程中，金属液的落差大，不利于平稳 充型，还有可能引起冲砂、卷气等铸造缺陷，无法保证铸件的浇注质量。砂箱太高，砂 芯也不好摆放，上下圆孔若采用悬臂砂芯也比较困难。内浇口图4-1-3浇注位置方案三综上分析上述优缺点的对比，所以综合考虑方案二为最优浇注位置。分型面的选择铸造分型面是指铸型组元间的结合面。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，使铸造工艺简便，并易于保证铸件质量。分型面一般选择 原则如下：1）、便于起模，尽可能减少分型面的数目。2）、应使铸件全部或大部分至于同一半型。3）、便于下芯、合型和检查型腔尺寸。4）、不应使砂箱高度太大。5）、注意减少铸件清理和机械加工负荷。根据分型面选择原则，确立两个分型方案。方案一：本方案采用两个分型面三箱造型，优点减少砂芯，缺点分型面过多，容易 错箱，并且分型面均在加工面，容易在加工面留有缺陷。方案二：本方案采用一个分型面，优点减少分型面，避免错箱，并且分型面的减 少，可以保证小孔加工面的质量；缺点砂芯多，降低效率。通过对两种分型方案优缺点比较得出，方案一容易导致铸件的精度降低甚至可能产生错箱，不利于铸件的生产。方案二虽然使用砂芯降低了生产效率但可以通过合理的设 置模板，提高生产效率，且虽然要制作砂芯但砂芯的结构较为简单。所以从铸件生产效 率及生产的经济性等多方面因素综合考虑，选择方案二。4铸造工艺参数的确定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。公差就是最大极限尺寸 与最小极限尺寸代数和的绝对值。铸件尺寸保持在两个允许的极限尺寸之内，就可以满 足加工、装配和使用的要求。根据铸件的要求，成批量生产，查表得：球墨铸铁砂型铸造手工造型，造型材料为 化学粘结剂砂的铸件尺寸公差等级为GB/T64141999CT8CT12。根据上表所选的铸件尺寸公差等级CT12,查表得，铸件最大尺寸为660mm,所以铸 件公差尺寸不应超过11mm。1.1.1 铸件质量公差铸件重量公差是以占铸件公称重量的百分比表示的铸件重量变动的允许范围。铸件 重量公差等级与铸件尺寸的公差等级应对应选取，故铸件“钩型连杆”的铸件公差等级应选 GB/T113511989MT 120依据GB/T113511989,以标准样品的实称重量作为公称重 量，按照图所给的294Kg作为公称重量，确定铸件的重量公差不超过12%。1.1.2 铸件的加工余量铸件上的机械加工余量是铸件上要用机械加工的方法切去的金属层厚度。加工余量 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。铸件为保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增 加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度，称为机械加工余量，简称加工余量。 机械加工余量值由精到粗共分为十个等级：A、B、C、D、E、F、G、H、J和K,根据GB/T64141999所要求，不同的铸造方法所采用的机械加工余量如表4-3-3-1所示。砂型铸造手工造型，球墨铸铁，所以选择机械加工余量等级G。因此查表确定加工余量为下表4-l-3-lo表立柱加工量计算序加工部位尺寸基本CTRR加工量计算号尺寸 12MMA( A(G) H)123456直径70mm孔 70直径95mm孔 95直径70mm孔两 80侧直径70mm孔单 74侧直径95mm孔两 330侧1直径95mm孔两 330侧26 2 孔，降一级双 侧加工6 2 孔，降一级双 侧加工61.4双侧加工61.4单侧加工6.23.5双侧加工6.23.5双侧加工加工余量为：6/4+2=3.5取整数为：4mm6/4+2=3.5取整数为：4mm6/4+1.4=2.9 取整数为：3mm6/4+1.4=2.9 取整数为：3mm6.2/4+3.5=5.05 取整数为:5mm6.2/4+2.5=5.05 取整数为：5mm55铸造收缩率铸件线收缩率又称铸件收缩率或者铸造收缩率，是指铸件从线收缩开始温度（从液 相中析出枝晶搭成的骨架开始具有固态性质时的温度）冷却到室温时的相对线收缩量， 以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示，即K=（LrL2）/L式中心一摸样长度;L2铸件长度。因为QT450属于铁素体球墨铸铁，所以选择铸件收缩率为1.1%O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，起模斜度可采取增加铸件壁厚（如图4-1-5-1）图4-1-5-1起模斜度钩型连杆铸件采用中间分型，上下型高度基本相同，并且需要做起模斜度面大部分 为加工面，因此选择增加铸件壁厚的方式做起模斜度。通过前文已知铸件高度在95mm, 查表4-1-5-2选择斜度取斜度01=0。55，a=1.6mm。表4-L5-2自硬砂造型时砂起模斜度测量面高度mm起模斜度a起模斜度a/mm>10-402。05'1.6>40-1000。55'1.6最小铸出孔零件上的孔、槽、台阶等是否铸出，这应从品质及经济角度等方面全面考虑。一般 来说，较大的孔、槽等，应铸出来，以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局 部过厚所造成的热节，提高铸件质量。较小的孔、槽，或者铸件壁很厚，则不宜铸出 孔，直接依靠加工反而方便。根据铸造手册的规定，零件中最小孔为40mm,并且在孔的 位置在中间斜连接筋上，不易铸出，因此最小铸出孔40mm,不铸出。4.2 砂芯设计砂芯设计方案对于钩型连杆此类铸件，分析可知共五处需要出芯子。如图4-2-1-1所示。图4-2-1-1砂芯位置示意图422砂芯形状为了水平芯合箱准确，根据砂芯的结构，要在水平砂芯的两侧增加芯头，如图4-2-2-1所示。图4-2-2-1芯头示意图4.3 浇注系统设计浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道，主要由浇口杯、直浇道、横浇道、和 内浇道4个部分组成。浇注系统设计的合理与否对铸件质量影响很大，大约30%的铸件 废品是由于浇注系统设计不当导致的。设计时应根据铸件的结构特点、合金种类、技术 要求合理地设计浇注系统。设计浇注系统应遵守以下原则：1）、金属液的充型过程中应控制金属液的流动方向和速度，尽可能使金属液平稳， 连续地充满型腔；2）、在合适的时间内充满型腔，避免形成夹砂、冷隔、皱皮等缺陷，保证铸件轮廓 清晰、完整；3）、调节铸型内的温度分布，有利于强化铸件的补缩、减少铸造应力，防止铸件出 现变形、裂纹等缺陷；4）、浇注系统应具备挡渣、溢渣、净化金属液的能力；5）、浇注系统应该结构简单、可靠、减少金属液的消耗，且便于清理。431浇注类型选择（1）浇注形式：球铁经过球化、孕育处理后温度下降很多，且易产生氧化。因此， 其浇注系统有两个特点，即大流量地输送铁液和具有比灰铁更好的阻渣作用。浇注系统 必须保证金属液平稳、均匀地引人型腔中，避免冲坏铸型和型芯，避免紊流，防止裹 气，造渣。球铁采用转包球化浇注快浇方式，金属的温度和流动性降低幅度小，易充满 型腔，并且能减小皮下气孔的产生，充型期间对砂型上表面的热作用时间短，可减少夹 砂结疤类缺陷，对于球墨铸铁件，快浇可充分利用共晶膨胀消除缩孔、缩松缺陷。(2)封闭式浇注系统：封闭式浇注系统有良好的阻渣功能力，可防止金属液卷入气 体，消耗金属少，清理方便。采用封闭式浇注系统：ZF内：ZF横：ZF直=1:121.4。(3)内浇口位置：浇注系统根据其内浇口的设置位置，可以分为顶注式、中注式、 底注式、阶梯注入式。顶注式浇注系统的充型能力强，有利于冒口的补缩，但对铸型底 部的冲击较大，金属液在充型过程中容易二次氧化；底注式浇注系统充型过程平稳，金 属液不容易氧化，缺点是不利于顶部冒口的补缩，金属液的充型能力相对较差；中间注 入式浇注系统同时具有顶注式浇注系统和底注式浇注系统的优点和缺点；阶梯式浇注系 统具有充型能力强、充型平稳、金属液不易氧化、补缩能力强的优点，但其缺点是结构 较复杂，消耗的金属液量多。根据本铸件的特点，采用中注式。浇注时间的确定钩型连杆零件铸件单件重量为300Kgo由于该件为一箱一件生产的砂型铸造生产形 式，依据工艺出品率参照单件批量生产。由于浇注时间对铸件的影响很大，考虑到铸件 结构、合金和铸型等方面的影响，选择快浇的方式浇注。根据经验公式计算浇注时间r = AG"其中7 浇注时间；G一铸件或浇注金属质量；3铸件壁厚；A、B、P、n 一系数。式中系数据可查得：目录1前言11.1 本设计的目的、意义11.1.1 本设计的目的11.1.2 本设计的意义11.2 本设计的技术要求11.3 本课题的发展现状21.3.1 国内外铸造工艺发展现状21.4 本领域存在的问题21.5 本设计的指导思想31.6 本设计拟解决的关键问题32设计方案42.1 零件简介42.1.1 零件的技术要求42.1.2 零件结构特点分析52.1.3 零件材质特点分析52.2 造型材料的选择52.2.1 造型、造芯方法的选择52.2.2 造型材料的选用52.2.3 涂料的选择63设计说明83.1 浇注位置的选择83.1.1 分型面的选择104 铸造工艺参数的确定111.1.1 铸件尺寸公差111.1.2 铸件质量公差111.1.3 铸件的加工余量111.1.4 铸造收缩率131.1.5 起模斜度131.1.6 最小铸出孔144.2 砂芯设计144.2.1 砂芯设计方案144.2.2 砂芯形状144.3 浇注系统设计15本设计为一箱一件，铸件的质量为300kg,取球墨铸铁A为2.5, n为0.33带入得t=14.6so浇口杯设计浇口杯作为金属液的承接器皿，可以防止金属液的飞溅和溢出，减小金属液对铸型 的冲击作用，以及防止熔炼过程中产生的熔渣、杂质进入到直浇道中。且可以利用浇口 杯来提高金属液的静压力，减小砂箱的尺寸。本次选用外置浇口杯，铸件重量300kg,参 照表 5-3-1 池形浇口杯的形式，选择 A=320, B=200, 1=110, H=155, Hl=15, d=50, a=20,R=30,Rl=25,H2=45。表531池形浇口杯尺寸编号铸件重量/kgA B1>2006003202002>6001000450250浇口杯尺寸/mm1 H Hi d a R Ri H2计算出内浇道截面面积，再根据截面比的关系£4歹£月五=1： 12 1.4,分别 计算浇注系统各截面面积。根据Osann公式计算最小阻流面积:S限72gHp其中m一浇铸金属质量；Q 一金属液密度；g 一重力加速度；hp -阻流截面的平均计算压力头；4 一流量系数。钩型连杆属于中型铸件，树脂砂造型属于湿型砂，故查表得铸铁件的|1值为0.42, 根据奥赞公式计算可得：阻流截面积S阻=19.3cm2,根据截面比关系，算得A内=19.3 cn?、a横=23.16 cm2> A直=25.09 cm2o根据表经验值选择，本次设计选择5个内浇口，1 个横浇道，1个直浇道。浇道各组元断面图表4-3-4-1浇注系统组元断面尺寸060.00054.00图4-3-4-2各组元断尺寸图直浇道窝设计金属液由于浇口窝的缓冲作用，缩短了拐弯处的紊流区高度，改变了金属液在内浇道的的流量分布。具体尺寸见图4-3-5-1。内浇道横潞道直通道图4-3-5-1直浇道窝5冒口设计5.1 冒口种类及原理冒口是铸型内储存金属液的空腔，主要作用为铸件及时补充金属液，这样可以防止 缩孔、缩松等缺陷的出现，还可以起到排气和阻渣的作用。冒口分类一般分为通用冒口和实用冒口两大类，本次冒口采用实用冒口。冒口补缩的基本条件：1）冒口凝固时间大于或等于铸件凝固时间；2）有足够的金属液补缩铸件；3）冒口和被补缩位置要有补缩通道。5.2 冒口位置和数量冒口在铸件中的位置关系遵循以下原则：1）冒口应就近设在铸件热节的上方或者侧旁；2）冒口应尽量设置在铸件最高、最厚部位；3）冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防组织粗大降低强度；4）冒口位置不要选在铸造应力集中位置，应注意减轻对铸件的收缩阻碍，以免引起裂 纹；5)尽量用一个冒口同时补缩几个热节6)冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，零件外观好；7)不同高度上的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。由于本铸件采用的是味喃树脂砂造型，砂型的刚度高，所以能够抵制灰铸铁共晶膨 胀的压力，保证铸型不发生塑性变形。为了充分利用灰铸铁的体积膨胀和砂型的刚度条 件，本设计采用“控制压力冒口”。浇注时利用冒口进行液态补缩，浇注结束后通过金属液 回填冒口释放初期共晶膨胀的压力，在冒口颈凝固后，利用部分共晶膨胀在铸件内部形 成的内压力抵消铸件的二次收缩缺陷，从而获得既无塑性变形又无缩孔、缩松缺陷的高 品质铸件。为了能够对铸件冒口设计合理，先对铸件的几个热节圆处进行分析，从下图可以看 出图中热节的分布的范围，因此要加两个冒口对铸件进行补缩。图5-2-1热节处冒口经验公式：D=(L23.5)TH=(L2 2.5)D铸件厚度70mm, D取100mm, H取250mm0即冒口形状如下图所示图5-2-2冒口6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钩型连杆零件, 可确定铸造工艺排布图，钩型连杆零件的铸造工艺图如图6-1零件铸造工艺图所示。图6钩型连杆铸造工艺图7铸造工艺装备设计铸造工艺装备是造型、制芯、合箱及浇注过程中使用的模具和装置的总称，铸造工 装设计对于保证铸件质量，提高劳动生产效率，减轻劳动轻度起很大作用。设计工装设 备既要满足工艺要求，又要便于加工制造。本节重点说明模板、砂箱、芯盒的设计。7.1 上下模板设计确定模板长宽为1050mmX950mmo设计上下模板选择类型和参数如下所示。图模底板壁厚、加强肋厚度及连接圆角半径型板 3=1631=16,52=14, r=4图7-1-2销耳最终上模板图如下图所示图7-1-3上模板7.2 砂箱设计砂箱是铸造车间造型所必需的工艺装备，用于制造和运输砂型，砂箱结构既要符合 砂型工艺的要求，又要符合车间的造型、运输设备的要求。因此，正确地设计砂箱的结 构和尺寸，对于保证铸件的质量，提高生产效率，减轻劳动强度，降低成本以及保证生 产安全，都有重要的意义。在砂箱的设计中，应遵循以下原则：1）砂箱应满足铸件在生产过程中的各项工艺要求；2）砂箱应有足够的强度和刚度；3）砂箱定位装置应保证铸件精度要求，并持久耐用；4）砂箱材料应来源广泛、价格低廉；5）尺寸和结构应符合造型机、起重设备、烘干设备的要求；6）对砂型有足够的附着力，使用中不掉砂或塌箱，但又要便于落砂。按照以上原则，砂箱材料采用成本低、制造方便、强度与刚度均较高的铸铁。钩型 连杆零件的上砂箱内框尺寸为1050X950X350mm ,下砂箱内框尺寸为 1050X950X35Ommo设计砂箱适当的壁厚，设计砂箱选择如下：12图721砂箱箱壁断面尺寸DiD2d4hhiec图722定位销尺寸和导向销尺寸表723 B型定位套尺寸和导向套尺寸中30科。33*+0.03(p54(p43(p5035531.5砂箱的零件图如图7-2-3所示:830800最终合箱图如图7-2-4所示图724合箱图7.3芯盒设计芯盒是用来形成铸件内腔的重要元素，是制芯的重要工具，对于砂芯的结构尺寸和 表面形状影响很大，因此正确合理的设计芯盒很重要。根据工艺需求，砂芯采用的都是吠喃树脂砂砂，铸件批量生产，形状复杂，使用的 芯盒次数多，因此选用铝制作芯盒，符合芯盒设计的原则。砂芯形状圆柱形，分盒面为圆柱中心，芯盒内腔尺寸=(零件尺寸土工艺尺寸)X (1+K)o式中K零件材料的铸造收缩率；取收缩率为1.0%，计算有工艺变化的尺寸为：小孔直径 d=46x (1+1.0%) =(p46.46mm中部大孔直径 D=87x (1+1.0%) =(p87.87mm其他表面为非加工表面，无工艺尺寸变化。为使筋板顺利出模，设置起模斜度a=25由于厚度较小，设为增减壁厚方式。底部 大孔处设为2。251芯盒的锁紧装置，采用蝶形螺母。由于开分盒面的芯盒，为了保证砂芯外形与尺寸的精确必须设有定位装置。而砂芯 外形与尺寸的精确采用定位销来进行定位。定位销的位于分盒面处，通过和夹紧装置的 配合来进行使用，选用直径12圆柱定位销以及与之尺寸相配套的销套。芯盒的零件图如图所不：4.3.1 浇注类型选择154.3.2 浇注时间的确定164.3.3 浇口杯设计174.3.4 阻流截面计算及浇道断面积174.3.5 直浇客窝设计185冒口设计195.1 冒口种类及原理195.2 冒口位置和数量196铸造工艺图217铸造工艺装备设计227.1 上下模板设计227.2 砂箱设计237.3 芯盒设计258总结27致谢28参考文献298总结对钩型连杆的铸造工艺课程设计中，通过课上所学和课下去图书馆查阅了许多相关 铸造的书籍，并认真仔细地研究铸造工艺和注意事项。通过课程设计这段时间的学习， 对我自己有了很大的提高，并对铸造研究有了更加深入的了解，同时对自己所学的专业 有了更大的兴趣。此次课程设计，我对软件制度应用方面有了很大的提升，绘制钩型连杆时，会有一 些问题，通过自己研究和老师的指导，成功解决所遇道的问题。在铸造工艺选择过程 中，我选用砂型铸造是因为了解球墨铸铁的铸造性能适合铸造，并且此铸件厚壁，还有 中型零件批量生产。分型面的选择合理，铸件为对称图形，易分型，选择中间分型上下 箱，铸件外观完整，浇注充分。从浇注系统方面，浇注平稳，易充型，阻渣效果好，内 浇道易于清理。经分析此方案选用的参数，浇注系统设计优良和有可行性，可以在实际 生产中应用。致谢在这次铸造工艺课程设计中，得到了材料科学与工程学院李俊刚教授的具体指导, 感谢老师的信心教导，对我自己有了很大的提高，并对铸造研究有了更加深入的了解, 同时对自己所学的专业有了更大的兴趣。参考文献1中国铸造协会.铸造工程师手册（第三版）北京：机械工业出版社，2010.2机械工程学会铸造学会编.铸造手册（第5卷：铸造工艺）（M） .北京：机械工业出 版社，2006.3叶荣茂、吴维冈、高景燕.铸造工艺课程设计手册（M） .哈尔滨：哈尔滨工业大学出 版社，1989. 李日.铸造工艺装备设计手册.中国水利电出版社,2010年01月第1版.5范金辉，华勤.铸造工程基础M.北京：北京大学出版社，2009.8.6王再友，王泽华.铸造工艺设计及应用M.7中国机械工程学会铸造分会，铸造手册（第三版第2卷：铸钢）M.北京：机械工 业出版社，2006.网彭显平，机械工人热加工2004年第一期浅谈球墨铸铁废品的控制9汤醐则，周增文，吴安如，材料成型工艺基础.长沙市华中印刷厂.中南大学出版 社.2003 年 P1-P71.10张亚男，李长明，热加工工艺2008年第37卷第23期球化剂和浇注温度对 QT450-12球铁组织和性能的影响11秦建林，陈品达，顾建明.工厂人经验论文题目树脂砂生产铸铁件的工艺设 计P21-26.12蒋云峰，张香杰，刘通，铸造技术2004/6论文题目提高浇注温度解决球墨铸 铁皮下气孔问题P458.13万学样影响球墨铸铁（QT40-10）机械性能因素的统计规律中国知网。1.1 本设计的目的、意义本设计的目的铸造业在我国发展起步起步较早，各种铸造产品和工艺种类都很齐全，依然在当今社 会制造业起到举足轻重的作用，为当代国民经济的发展及国防力量的增强作出了杰出贡 献。我国自从改革开放以来大力发展铸造业并取得了辉煌的成绩。21世纪以来，我国铸 造产品产量在世界连续位列第一，铸件产量接近世界铸件产量1/3,在科技高速发展的今 天，基于我国铸造成型工艺独有的优势，我国应更充分地发挥铸造资源优势，发展自己 的铸造工业。20世纪以来，铸造金属热加工技术发展速度飞快，其重要因素之一是产品技术的进 步要求铸件机械性能更好，同时仍具有良好的机械性能；另一个原因是机械行业和其他 行业的发展，为铸造业打发展提供有利条件。如检测技术的发展，使铸件质量的提高得 到了保证；电子显微镜等的发明，帮助人们更加全面、深入地了解金属的微观世界，探 索金属结晶的奥秘，研究金属液态成型的理论。1.1.1 本设计的意义钩型连杆作为-种常见的传递运动和力矩的器件，往往由于应力集中部位的损毁而导 致整个零件报废，造成很大的浪费。因此，在铸造时保证铸件整体质量，特别是在应力 集中区域进行晶粒细化，改善金相组织有着重大的意义。1.2 本设计的技术要求连杆是机械中一种常见的机构，主要用于运动的传递，是现代工业发展的重要器 件。随着制造业的快速发展，其需求量变得越来越大，质量要求也越来越高。在生产 中，我们可以通过计算各个连杆的长度，实现比较复杂精确的运动传递，有效地推动了 工业生产自动化的进程。连杆结构已经被广泛的应用于各种机械（动力机械，轻工机.械， 重型机械）和仪表中。诸如人造卫星太阳能板的展开结构，机械手的传动机构，内燃机， 以及人体的假肢机构等。近年来，国内外在连杆机构的研究方面都有长足的发展，不再 限于单自由度四杆机构的研究，也注重更多自由度多杆机构的分析和综合本课题的发展现状1.2.1 国内外铸造工艺发展现状国外铸造技术先进、铸件质量好、生产效率高、环境污染小，产品普遍实现机械 化、自动化、智能化。具体表现在：在铸件生产中对原材料和材质要求高，采取先进的 无损检测技术有效控制质量，铸造生产全过程自动；普遍采用液态金属过滤技术；广泛 应用合金包芯线解决技术，使球磨铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理无污染，实 现了微机自动化操作；重视开发使用互联网，铸造业的电子商务、远程策划与制造、虚 拟铸造厂等飞速成长。国内铸造生产技术水平具体表现在：铸造原辅料生产供应的专业化、商品化差；工 艺策划多凭自己经历，计算机应用少；铸造技术装备等基础条件差；产品过程手工操纵 比例高，现场工人能力低等。大部分企业质量和市场意思不强，质量管理研究十分薄 弱，铸件废品率高。20世纪以来，市场上对中小型电机的需要呈上涨趋势。2009年中国 中小型电机年产值超过了 2亿KW,遥居世界首位，成为世界上中小型电机的制造大国。 但与国际先进水平相比，国内中小型企业数量庞大，技术水平落后，技术装备陈旧，劳 动生产率较低；质量参差不齐，废品率高。1.3 本领域存在的问题虽然近年来国内铸造工艺技术得到了飞速发展但还是存在技术水平落后，技术装备陈旧，劳动生产率较低；质量参差不齐，废品率高等问题。1.4 本设计的指导思想由于连杆的综合力学性能要求较高，故铸造前对原材料进行了必要的球化调质处 理，初步改善其材质结构。基于QT450的良好流动性，通过对零件整体结构的分析，采 用中间注入式封闭浇注系统的快浇模式，保证了其充型的完整性。通过对树脂砂造型常 见缺陷的比较，在提高浇注温度的同时给砂型涂上了耐火涂料，降低了粘砂的概率，也 减少了树脂高温分解'气体的产生，使铸件表面光洁无气孔，表面质量要求高。针对钩型 连杆常见的报废形式，在铸件的高应力区均匀的设计了四块冷铁，准确的细化了局部晶 粒组织，提高其总体综合性能，增加其使用寿命。1.5 本设计拟解决的关键问题基于QT450的良好流动性，通过对零件整体结构的分析，采用中间注入式封闭浇注 系统的快浇模式，保证了其充型的完整性。通过对树脂砂造型常见缺陷的比较，在提高 浇注温度的同时给砂型涂上了耐火涂料，降低了粘砂的概率，也减少了树脂高温分解'气 体的产生，使铸件表面光洁无气孔，表面质量要求高。2.1零件简介名称：钩型连杆质量：294kg外形尺寸：664x660x292mm铸造工艺：砂型铸造（给定）轴承座零件二维图三维图如下:2设计方案材料：QT450体积：3.7x105 cm3批量：单件批量14零件二维图、三维图2.1.1 零件的技术要求1）加工粗糙度为Ra3.2,其它未标注为铸造条件。2）去除所有毛刺和锋利的边缘。2.1.2 零件结构特点分析钩型连杆零件分析可知，零件主要配合面为中心圆孔及圆孔两侧凸出部位；在中间 肋部有两个40加工孔，肋部为三角形，起到连接作用；中间为三个壁厚均匀（70mm） 作用孔连接秤，起到连接两侧工作部位的作用，且在连接秤的一侧有三个壁厚均匀的工 作孔，别与下侧连接秤分别链接；零件两侧，有两个壁厚均匀（40mm）作用孔连接秤， 起到连接两侧工作部位的作用。2.1.3 零件材质特点分析QT450球墨铸铁是以碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近与 钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛由于制造曲轴、齿 轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。（GB/T1348-2009）QT450为铁素体型球墨铸铁，韧性和塑性较高。低温时，韧性向脆性转变，但低温 冲击值较高，且有一定的抗温度急性变和耐蚀性。2.2造型材料的选择造型、造芯方法的选择根据铸件的结构特点和材质特性，钩型连杆工艺选择树脂砂手工造型，一箱一件， 单件批量生产。造芯选用芯盒手工造芯。2.2.1 造型材料的选用由于树脂砂流动性好易紧实，强度好（24h抗拉强度可达1.3L6MPa）且易溃散 （残留强度约为0.2MPa）,故此次采用树脂砂造型。近几年，树脂砂发展较快的为吠喃 树脂自硬砂、碱性酚醛树脂自硬砂、PEPEST自硬砂。表2-2-1为三种砂子性能对比：表22.1三种树脂砂性能对比树脂砂种类肤喃树脂砂碱性酚醛树脂自硬砂PEPEST自硬砂优点树脂加入量少，粘 结强度大，耐热性 好，铸件的表面质 量好，落砂性能 好，旧砂易再生。树脂中不含N、P、S 元素，高温下有二次硬 化现象，裂纹倾向比吠 喃树脂砂小，不放出刺 激性气体，生产环境 好，落砂清理性能好。缺点造型浇注时有刺激 性气味(有害气 体)，劳动环境差， 高温型砂退让性 差，发气量大。型砂强度比吠喃树脂砂 低，树脂加入量较高， 成本较吠喃树脂砂高， 旧砂再生较吠喃树脂砂 困难，存放稳定性 较差。树脂砂可使用时 间长，型砂流动 性好，可用于 射砂制芯，硬化 速度快，落砂性 能好，旧砂再生 较容易。脂加入量高，成 本较吠喃树脂砂 高，制芯时有 有毒气体放出， 作业环境差，含 N量高，易产 生气孔类缺陷。本铸件所需精度较高，需要保证铸型的强度以及刚度，综合考虑，选择吠喃树脂砂。具体成分如表3-2-2所示：表2-2-2砂子成分原材料名称(%)旧砂(%)新砂(%)树脂(占树脂)固化剂(MPa)抗拉强度型砂90101.51.7300.40.7芯砂90101.7-2.0300.7L22.2.2 涂料的选择根据树脂砂产生粘砂等缺陷的主要原因的讨论，可以看出树脂砂铸型对其所用涂料 要求除了一般涂料应具有的各种性能之外，还应特别注意其抗裂纹性及能涂厚性即可以 形成绝热的涂层。因此选取涂料配方与性能分别如表2-2-3和表2-2-4所示:表2-2-3树脂砂用醇基石英粉涂料成分石英粉有基膨润土 CMC水溶性酚醛树脂硅溶胶氧化铁粉乙 醇单位 W0204575(质量)