箱盖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箱盖铸造工艺课程设计学 院年级专业一学生姓名学号指导教师镌造工艺锦程核好说胡布突出很，多并且砂芯不便置于下箱。综合考虑比较，方案一较为合理，故本次设计分型方案选择分型方案一进行分型, 采用底部浇注系统。3设计说明3.1 铸造工艺参数铸件尺寸公差及机械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。 箱盖为砂型铸造手工造型成批生产，依据表3.1成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自 GB/T64144 999）选用铸件公差等级为 CT12 （GB/T 6414T999-CT12）。表3.1成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）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时铸件 通常能够达到的公差等级。方法公差等级CT铸件材料钢灰铸 铁球墨铸 铁可锻铸 铁铜合 金锌合 金轻金属 合金银基合 金钻基合 金砂型铸造 手工造型1114111411141114101310-1391211141114砂型铸造机器造型 和壳型8128128-128-108108-1079812812金属型铸造（重力 铸造或者低压铸 造）8108-108-108107-97-9压力铸造68464-7熔模铸造水玻璃797-97-95-8587979硅溶胶4-6464-646464646注：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。成批量生产的铸件加工余量等级按表表3.2毛坯铸件典型的机械加工余量等级选取该箱盖的加工等级为F级。表3.2毛坯铸件典型的机械加工余量等级方法要求的机械加工余量等级铸件材质铸钢灰铸 铁球墨 铸铁可锻 铸铁铜合 金锌合 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EHEOEGEGEGEGEOFHFH压力铸造DFDFDFDFDFDF熔模铸造EEEEEEE箱盖的底面尺寸为：230mmx 110mmx7mm,基本尺寸230mm,查表3.3铸件尺寸公差数值（摘自GB6414-86） CT12公差值为8mm，位于浇注位置的侧顶面，端面单侧加工, 查3.4要求的铸件加工余量等级由RMA（F）降一级为RMA（G）（摘自GB6414-86）加工余 量等级RMA（G）对应数值为2.8mm,箱盖端面的加工量为：8/2+2.8=6.8mm圆整取加工量 为 7mm。表3.3铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999）（单位：mm）1）在等级CT17T15中对壁厚采用粗一级公差铸件基本尺寸公差等级CT大于至12345678910111213141516100.180.260.360.520.741.01.522.84.210160.200.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.240.320.460.640.91.31.82.63.65.079111440630.260.360.500.701.01.42.02.845.68101216631000.280.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.300.440.620.881.21.82.53.657101216201602500.340.500.721.01.42.02.84.05.68111418222504000.400.560.781.11.62.23.24.46.29121620254006300.640.901.21.82.63.657101418222863010001.01.42.02.84.0681116202532100016001.62.23.24.6791318232937160025002.63.85.48101521263342250040004.46.29121724303849400063007.010142028354456630010000111623324050642）对于不超过16mm的尺寸，不采用CT13CT16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。箱盖两轴孔端面加工尺,寸为：1 lOmmx47mm2, 110mmxO62mm2,基本尺寸为110mm,双侧加工，位于浇注位置的侧面，则其加工量为：7/4+l=2.75mm,圆整取加工 量为3mm。两轴孔47mm2、62mm2,端面部分基本尺寸为90mm,位于浇注位置的底面，则 其加工量为：6/4+l=2.5mm。箱盖轴孔内侧面，双侧加工，单侧加工，位于浇注位置的侧面，加工量计算为5.6/2+0.5=3.3mm。圆整取加工量为 3.5mm。3.4要求的铸件加工余量（RMA）（摘自GB/T6414-1999）（单位：mm）1）最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。最大尺寸要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.42.02.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.58II16226300100001.11.52.234.5691217242）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。箱盖轴观察油位的窗口顶面加工，加工尺寸为50mmx45mm,位于浇注位置的上面， 加工量计算为5.6/4+0.5=1.9mm。圆整取加工量为2mm。3.1.1 铸件重量公差本铸件重量不影响其质量及使用功能，重量公差不考虑，只要其尺寸在范围内即可, 因此重量公差根据铸造手册按MT13控制。3.1.2 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£=3x100%（3-1）L式中：L模样长度；L2铸件长度。由表3.5灰铁自由收缩率，可知支撑座材质为HT200,对应的收缩率为1%。表3.5灰铁收缩率铸出孔大小确定灰铸铁牌号HT100, HT150, HT200HT250HT300HT350小中件中大件特大件自由线收缩率（）0.91.10.81.00.70.90.91.11.5铸造收缩率（受阻收缩率（）0.81.00.70.90.70.91.0根据铸造工艺理论，需要加工的孔与槽只有在尺寸大于一定值时才铸出，其最小铸 出尺寸根据铸造工艺类型，铸造合金种类，铸件壁厚大小及孔、槽的深度或长度有关， 根据孔长度及壁厚查找铸铁件的最小铸出孔，可知最小铸出孔1275mm,最小槽为长 20mm,宽10mm。本铸件的加工孔在放置加工余量后小于这个尺寸，因此本铸件的孔不 铸出,槽铸出。3.1.3 起模斜度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3.6起模斜度（JB/T 5105-1991 ）0表3.6起模斜度（摘自JB/T 5015/991）测量面 用度Hmm起模斜度W金属模样、塑料模样木卖样AA mmAA mm<103。30'0.64000,0.8>10-401。50'1.42。05,1.6>40-1000°50'1.60°55'1.6>100-160()。35'1.6()040'2.0>160-2500030f2.20035,2.6>250-4000。30'3.60。35'4.2>4006300°25'4.60°30'5.6>630-10000°20'5.80。25'7.4>1000-1600(T25'11.6>1600-25000。25,18.2>25000°25'该箱盖零件垂直分型面的高度小于40mm,采用金属模样造型，中间浇注，分型面在 箱盖中间筋条中心位置平面上，依据表3.6起模斜度(JB/T 5105-1991)以及表3.3铸件 尺寸公差数值(摘自GB/T6414-1999),综合比较，为了使脱模顺利，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1.5。，即每个垂直分型面的侧面均加起模斜 度为1.5。垂直分型方向上的高度大于40小于100mm的，起模斜度设计为0.5%根据以上结果，最终确定箱盖铸件三维图如图3.1箱盖铸件三维图，通过软件计算该 箱盖铸件质量为3.5kg。图3.1箱盖零件三维图3.2 砂芯设计依据前文分析，箱盖中间观察窗口处需要设计垂直砂芯，观察窗口处的顶平面需要 加工，而且其侧面与其他装配零件不存在配合以及干涉问题，故外侧可以更改便于起型 斜度。观察窗口的砂芯大小为55mm,深度为92mm,查表3.7垂直芯头的高度h和hi, 取下芯头高度为30mm0不设计上芯头。表3.7垂直芯头的高度h和h,（单位mm）由h查L当D或者（A+B） /2为下列数值时的高度h<3030606110()1025015130()3()1 50050170070170001001-2000>2000<3015152031 502025>2025202551-100>2530>2530>253020252025304040-60-101150>3035>3()35>3035>2530253()>4060406050-7050708高h 上头度1520253035404550556065708090100120150芯高M 下头度1515152020252530303535404550556580查表3.8垂直芯头的斜度，设计两芯芯头的斜度，因为大砂芯为异形砂芯，小砂芯为小砂芯，为了下芯平稳过渡，所以设计下芯头斜度为10°表3.8垂直芯头的斜度（单位mm）4-_用斜表示斜度时P芯头高 度h1520253035405060708090100120150度表示时1 .上芯头2345679111214161922281/510°下芯头11.522.533.545678910131/105°观察窗口的砂芯大小为55mm,平均尺寸为92mm,查表3.9垂直芯头与芯座之间的间隙S,设计间隙S=0.5mm。表3.9垂直芯头与芯座之间的间隙S （单位mm）D 或(A+B) /2型种类<5151100101150151200201300301400401500501700701-10001001 15001501 2000>2000湿 型0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.0干 型0.51.01.51.52.02.53.03.54.05.06.07.0油位观察口处设计小砂芯，便于砂芯芯和制作，同时增加砂芯之间的间隙，大砂芯 制芯时加入棉布条，增加砂芯排气通道，由上部小砂芯与大砂芯之间的间隙，将砂芯潮 气排出，最终完成砂芯设计，铸型与砂芯位置关系如图3.2砂芯与铸型关系图所示。图3.2砂芯与铸型关系图3.3 吃砂量确定模样与砂箱、箱顶、箱底和箱带之间的距离称为吃砂量。由前文可知箱盖单件重量为3.5 Kg,依据表3.10按重量确定吃砂量表，可确定吃砂量最小尺寸为a=50mm, b=50mm, c=40mm, d=40mm, c=40mm, f=30mmo实际选取数值略比该值大，可充分考虑现有模 板及砂箱标准尺寸。表3.10按铸件重量确定的吃砂量 （单位mm）铸件重量/kgabcdef<54040303030305-10505040404030II 2060604050503021 507070505060409090506070505111)01001006070100601012501201207080702515001501509090120501100020020010010015010012000250250125125200200130002752751501502253001400030030017517525040015000350350200200250500 H10000>100004004002502502503.4浇注系统设计浇注时间设计箱盖铸件单件重量为3.5Kg。由于该件为一箱两件生产的砂型铸造生产形式，依据表3.11,铸铁件工艺出品率参照成批量生产，工艺出品率取80%,确定浇注过程中的总体金属液重量，则浇注时所需金属液总质量为3.5x2/80%=8.75Kgo铸件重量工艺出品率= xl 00%铸件重量+浇冒口重量表3.11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<10075 8070 8065 75100-100080 8580-8575 80>100085 9080-90对于重量小于450Kg的形状复杂的薄壁铸铁件，其浇注时间可按经验公式计算t=S 辰（3-2）式中：t浇注时间（s）；Gl-型内金属液总重量，包含浇冒口系统重量（Kg）；S系数，取决于逐渐壁厚，可由表3.12系数S和铸件壁厚3的关系查出。表中壁厚B指铸件的主要壁厚，对实心体铸件取壁厚3=2无（配 为铸件的当量厚度），配=铸件的体积/铸件的面积。表3.12系数S和铸件壁厚3关系铸件壁厚b mm 2.53.5 >3.58 >8615系数 S L631.852.2因为箱盖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=S阿=2.2x>/8J5=6.51So浇注时间t应小于形成浇不到和冷隔的最大允许浇注时间，还应短语形成夹砂结疤类缺陷 的极限允许时间；浇注时间应大于气体从型内逸出的最小允许时间，还应大于型内金属 形成严重紊流程度时间等。型内金属液面上升速度9型用下式（3-3）表示c电上（3-3）t式中：C -铸件（或某段）的高度；t -浇注时间（或浇注某段铸件时间）。从理论上看，存在着9型和9型max两个极限值，合适的浇注时间t应满足如下条件（3-4）"型 max"型 min对铸铁件可依表3.13决定型内铁液液面的最小上升速度表3.13型内铁液液面的最小上升速度铸件壁厚3 /mmV 型min/(mm s")>40,水平浇注大平板810>40,上箱有大平板203010-4010-2041020301.5730100经计算，v型min <C/t= （73+1.9+7） /6.51 = 12.58mm-sL不符合上表型内最小浇注速度，因此调整浇注时间t为4.5s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22设计方案42.1 造型方法、造芯方法的选择42.2 铸造方法的选择42.3 铸型种类的选择42.4 铸件浇注位置的确定42.5 分型面的选择53设计说明83.1 铸造工艺参数83.1.1 铸件尺寸公差及机械加工余量83.1.2 铸件重量公差103.1.3 铸造收缩率103.1.4 铸出孔大小确定113.1.5 起模斜度113.2 砂芯设计123.3 吃砂量确定143.4 浇注系统设计153.4.1 浇注时间设计153.4.2 浇注系统的阻流截面积计算173.5 冒口和冷铁设计214合箱图及工装设计224.1 模样224.2 上板设计224.3 芯盒设计234.4 合箱235结论25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3.13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：£A内：£A横：£A直=1： 1.1： 1.15。表3.13浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例应用A百A横A内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1.11.21.31.51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1.11.51干型中、小型铸铁件1.21.11干型中型铸铁件1241.5-4球墨铸铁件124铝合金、镁合金铸件1.231.2-21青铜合金铸件11212铸钢件漏包浇注1.50.8-1I薄壁球墨铸铁小件底注前文计算的铸件总高度83mm,铸件完全位于上箱依据吃砂量前文查表选取为 a=b=50mm,则上砂箱最小高度为83x1.01+50=135.85mm,取下砂箱高度150mm。确定静压头高度，依据表3.14普通漏斗形外浇口尺寸，初步浇口杯高度尺寸，暂定 浇口杯高度为48mm,减少上砂箱用砂量，设计为外置浇口杯，置于上砂箱之上。表3.14普通漏斗形外浇口尺寸di直浇道下Dj/mmD2/mmh/mm铁液端直径 d/mm容量 /Kg<16<1)56<1>52400.5>16 185854420.6_D2_Jq>18 206056440.7>20 226258460.8IJ>22 246460480.9>24 266662501.0>26 286864521.2>28 3070066541.3本次设计采用低部浇注形式，则计算静压头高度按公式计算:HP=Ho-P/2式中：Ho阻流截面以上的金属压力头；C铸件(型腔)总高度；P阻流以上的型腔高度。HP=15.6cm则依据截面比的关系£4内：£4横：1.1： 1.15。内浇道采用截面比设计法, 则内浇道计算公式(3-4)为：(3-4)其中本次设计浇注系统为浇口杯、直浇道、内浇道4个部分的四单元浇注系统，则1 52Hd=-x 15.6=6.04cmP M奇+L3A =-l =mo =3 15 cm2内 1 x>/2x981 x6.04'依据表3.15内浇道尺寸，选取与计算的A内=3.15cm2稍大的断面的面积，本次设计选取内浇口面积为4.05?为本次设计的内浇口总断面面积，一箱两件，每件设计2个内浇口，设计为4个内浇口，则每个内浇口面积为l.Ocn?,对应的内浇口尺寸a=llmm,b=9mm, c= 1 Omm,则内浇道总断面面积为4.OcmL表3.15内浇道尺寸（单位：mm）序 号内浇道 断面积 A 内/cn?IIIIV aT v1aabcabcabcabcda10.3II936464399536.58.520.4il94757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.51117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.5403612221624171132302()142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.52012.05852223728362820504832223950计算出横浇道总断面面积为24横=Llx4=4.4cm2,查表3.16浇注系统截面面尺寸，设 计横浇道截面面积为4.4cn?的横浇道，横浇道布置在直浇道两侧，则每段横浇道断面面积为2.2cm?对应的横浇道尺寸为：A=16mm, B=12mm, H=16mm。表3.16浇注系统微面面尺寸t*LRa1z一。一a _序号断面积A 横/cm2A/mmB/mmC/mmA/mmB/mmc/mm序号断面积Am/crn2D/mm11.0119101810611.81522.01510162013823.14)2032.416111822141034.9(P2543.017132024151147.103053.619142228171259.63564.0201523301813612.664075.0241625352015715.94586.0271728362216819.665097.0281830382417923.755108.03020324026181028.2(P60119.03222344228191133.26651211.03624374530211238(P701313.03827405232241344751413.83828425533251450.38015174430466036281556.70)851619.54632506539301663.70901724523654724333177109518285640587846361878.5010019346044668651401986.561052038.56545709054432095.2(D1102148655580102604X21104(D115横浇道直浇道计算出直浇道总断面面积为24f=1.15x4=8.28cm2,故查表3.16浇注系统截面面尺寸，直浇道截面面积取4.6cn?,直径为24mm。最终确定各浇道截面尺寸如下图3.3浇道截面尺寸所示。图3.3浇道截面尺寸3.5冒口和冷铁设计灰铸铁和球磨铸铁在凝固过程中都析出石墨并伴随相变膨胀，有一定的自补缩能力， 因而缩松、缩孔的倾向小性较铸钢件小。铸铁件的补缩应以浇注系统后补缩（浇注系统 在完成教主以后，对铸件的补缩，称为后补缩）和石墨化膨胀自补缩为基础，只是由于 铸件本身结构、合金成分、冷却条件等原因，不能建立足够的后补缩和自补缩的情况下 才应用冒口，一个需要设置冒口补缩的铸件，也必须利用后补缩和自补缩，冒口仅是补 充后补和自补不足的差额。对于灰铸铁件，当冒口模数Mc<2.5cm,应该安放冒口补缩。当冒口模数Mc>2.5cm, 可用无冒口工艺。箱盖的体积为V=50.24mm3,箱盖的面积为S=1.06mm2,模数计算如公式（3-4）m=V/A（3-4）则箱盖铸件模数为m=4.74cm,本次箱盖不设计冒口。4合箱图及工装设计由前文计算选取的吃砂量以及铸造工艺排布，选择砂箱内框尺寸，上砂箱内框尺寸为：400mmx45Ommx 150mm,下砂箱内框尺寸为：400mmx450mmx 100mmo4.1 模样模样材质选用金属模，具有表面光洁，尺寸精度，强度高，刚性大，使用寿命长的 优点。适用于大批，成批的各种铸件。依据铸造工艺图确定模样本体结构类型为平装式。4.2 上板设计最终确定箱盖的.上模板装配图如下图4.1下模板装配图图所示。图4.1上模板装配图1.下模板定位销2.下模板3.下模样定位销4.下模样5.M10内六角螺丝6.直浇道窝7.下模板导 向销4.3 芯盒设计箱盖砂芯，芯盒设计芯盒材质为ZL101,对开式两半芯盒，芯盒采用定位销定位，蝶形螺母和活节螺栓紧固及开合。最终确定箱盖的芯盒装配图如下图4.2芯盒装配图图所示。图4.2芯盒装配图1.上模板定位销2.上模板3.上模样定位销4.上模样5.M10内六角螺丝6.直浇道7.上模板导向销4.4合箱根据表4.1常用造型机所用砂箱的最佳尺寸，依据本次设计数据，选择400mmx500 mm砂箱尺寸对应的造型机为Z145。表4.1常用造型机所用砂箱的最佳尺寸砂箱尺寸 (mm )400x300500x400600x500800x600造型机Z114A, Z124Z145, ZZ415Z146, ZB326ZB148A, 3ZZ318砂箱尺寸