铸造工艺课程设计说明书模板.doc

铸造工艺课程设计说明书佳木斯大学目 录1 前 言31.1 本设计意义41.1.1 本设计目标41.1.2 本设计意义41.2 本设计技术要求51.3 本课题发展现实状况51.4 本事域存在问题51.5 本设计指导思想61.6 本设计拟处理关键问题62 设计方案62.1 零件材质分析72.2 支座工艺设计内容和要求82.3 造型造芯方法选择102.4 浇注位置选择和分型面选择102.4.1 浇注位置选择102.4.2 分型面确实定122.4.3 砂箱中铸件数目标确定143 设计说明153.1 工艺设计参数确定153.1.1 最小铸出孔和槽153.1.2 铸件尺寸公差163.1.3 机械加工余量173.2 铸造收缩率173.2.1 起模斜度183.2.2 浇注温度和冷却时间193.3 砂芯设计193.3.1 芯头设计203.3.2 砂芯定位结构203.3.3 芯骨设计213.3.4 砂芯排气213.4 浇注系统及冒口，冷铁，出气孔设计213.4.1 浇注系统类型和应用范围213.4.2 确定内浇道在铸件上位置、数目、金属引入方向223.5 决定直浇道位置和高度223.5.1 计算内浇道截面积233.5.2 计算横浇道截面积233.5.3 计算直浇道截面积243.5.4 冒口设计254 铸造工艺装备设计254.1 模样设计264.1.1 模样材料选择264.1.2 金属模样尺寸确实定264.1.3 壁厚和加强筋设计264.1.4 金属模样技术要求264.1.5 金属模样生产方法274.2 模板设计274.2.1 模底板材料选择274.2.2 模底板尺寸确定274.2.3 模底板和砂箱定位274.3 芯盒设计284.3.1 芯盒类型和材质284.3.2 芯盒结构设计284.4 砂箱设计284.4.1 砂箱材质及尺寸285 结 论28致 谢29参 考 文 献29不要删除行尾分节符，此行不会被打印1 前 言1.1 本设计意义 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学全部基础课、技术基础课和大部 分专业课以后进行.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程一次深入综合性总复习,也是一次理论联络实际训练,所以,它在我们四年大学生活中占相关键地位。 1.1.1 本设计目标铸造工艺课程设计是学完了铸造工艺基础课程后，对铸造工艺过程深入了解练习性教学步骤，是学习深化和升华关键过程，是对学生综合素质和工程实践能力培养应在指导老师指导下独立完成一项给定设计任务，编写符合要求设计说明书，并正确绘制相关图表。在课程设计工作中，应综合利用多学科理论、知识和技能，分析和处理工程问题。应学会依据技术课题任务，进行资料调研、搜集、加工和整理和正确使用工具书；培养学生掌握相关工程设计程序、方法和技术规范，提升工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件能力；培养学生掌握试验、测试等科学研究基础方法；锻炼学生分析和处理工程实际问题能力。经过课程设计，应能树立正确设计思想；培养学生严厉认真科学态度和严谨求实工作作风；在工作设计中，应能树立正确工程意识和经济意识，树立正确生产见解、经济见解和全局见解。1.1.2 本设计意义该课程设计是学完本课程以后一项关键实践，是我们步入社会一次深刻链接，考察了我们独立设计，计算，绘图和分析能力，同时提升了我们查阅多种设计手册能力，经过该课程设计我们了解铸造工艺设计通常步骤，需要用到部分结构全部需要我们认真查阅后绘制到图纸上，经过课程设计我们学会了很多书本上没有知识。1.2 本设计技术要求工艺设计学生要在要求时间（3周）内，必需完成一个中等复杂程度零件铸造工艺设计，并完成采取机器造型关键铸造技术文件汇（编）制工作。采取CAD出图，如有条件能够进行三维设计和动态模拟。华铸CAE10.0模拟软件能够开放使用。具体任务包含：零件图1张（A4），铸造工艺图1张（A3彩色），模板装配图1张（A4），芯盒图（或装配图）1张（A4），铸型装配图1张（A4），铸造工艺卡1张（A4），设计说明书1份（A4）1.3 本课题发展现实状况由计算机、网络技术、传感技术、人工智能所组成信息技术多年来在铸造生产中得到更为广泛应用，这正在改变着铸造生产面貌，能够说现代铸造技术关键特征就是将传统铸造工艺和信息技术融为一体。快速原型技术在铸造生产中应用也有了新发展，它除了可应用于制造新产品试制用摸样及熔模铸造蜡模外，还可用于直接造出酚醛树脂壳型、壳芯，她们可直接用来装配成砂型。在德国震压造型正在逐步被其它优异造型设备所替换，而到1999年垂直分型无箱射压造型、气流气压造型、空气冲压造型这三类造型线生产能力之和已占有77%，居于主导地位。国外多年来在智能化型砂质量控制方面有很大发展，特点是利用计算机辅助对型砂质量进行预防性控制。1.4 本事域存在问题因为技术水平和装备条件等限制,中国铸造业还不能完全生产出中国各行业所急需部分关键铸件,尤其是部分高难度、高要求铸件。要改变现在这种情况,就必需加大铸造企业重组和结构调整,发展专业化生产,深入扩大优势企业规模,提升企业工艺和装备水平，必需加大科技投入,建立企业研发中心并实施产学研三结合研发体制,推进自主创新，必需把环境保护和劳动保障看成一件大事抓紧抓好，必需大力降低能耗和原材料消耗，必需深入培养铸造方面专业人才,加强职员队伍技术培训,提升全行业职员技术和劳动素质。1.5 本设计指导思想铸造工艺课程设计总程序是：依据已下达课题任务零件图进行具体工艺分析后，绘制出铸造工艺图。以工艺图为依据，设计出模板图和芯合图，再绘制铸型装配图（合箱图），最终编写设计说明书和工艺卡。1.6 本设计拟处理关键问题经过阅读图纸，应着重了解以下各点：（1）了解铸造零件结构形状及各投影间关系，建立零件形状明确完整立体概念，以确保工艺设计及各项设计制图工作顺利进行；（2）搞清零件图各项尺寸，并着重统计铸造零件重量，关键壁厚及最大壁厚，零件最大尺寸（长宽高轮廓尺寸），以供工艺设计使用；（3）零件各项公差要求，零件加工位置及零件各项加工要求（包含边面光洁度），并对加工方法做初步了解；（4）零件材质及性能要求，和图纸上指出各项特殊技术要求。2 设计方案零件结构铸造工艺性是指零件结构应符合铸造生产要求，易于确保铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑以下多个方面：1、铸件应有适宜壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺点，铸件不应太薄。2、铸件结构不应造成严重收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角 铸件薄厚壁相接拐弯等厚度壁和壁多种交接，全部应采取逐步过渡和转变形式，并应使用较大圆角相连接，避免因应力集中造成裂纹缺点。3、铸件内壁应薄于外壁 铸件内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和预防裂纹。4、壁厚努力争取均匀，降低肥厚部分，预防形成热节。5、利于补缩和实现次序凝固。6、预防铸件翘曲变形。7、避免浇注位置上有水平大平面结构。2.1 零件材质分析铸件成型材料为蠕墨铸铁，蠕墨铸铁是在铸铁材料方面介于球墨铸铁和灰铸铁之间一个材科。蠕虫状石墨是介于球伏和片状之间一个过渡型石墨，所以使这种铸铁材质性能也介于球墨铸铁和灰铸铁之间。简明地说，蠕墨铸铁含有靠近于球墨铸铁强度、刚性，一定韧性，良好耐磨性；其次，它又含有靠近于灰铸铁铸造性能和热传导性能，所以这种铸铁材料愈来愈引发大家注意，而且巳开始在生产上取得了应用。它含有独特征能，在汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动零、件刹车盘等方面应用取得了良好效果。其化学成份：（见下表2-1），蠕铁碳当量高，加稀土合金后又使铁水得到净化，所以使它含有很好流动性。在碳当量相同情况下，蠕铁和灰铸铁流动性相同。蠕铁收缩也介于灰铸铁和球铁之间，浇注系统可按灰铸铁进行设计。但对致密性要求较高，壁厚相差较大复杂铸件，要采取球铁浇注和补缩系统。蠕铁兼有灰铸铁和球铁良好性能，抗拉强度和屈服强度高于灰铸铁，相当于铁素体球铁。导热性靠近于灰铸铁，所以铸造工艺方便、简单、成品率高。蠕铁有很好抗生长和抗氧化性能，蠕铁耐磨性为中国家标准准HT3002.2倍以上，比高磷铸铁高1倍，而和磷铜钛铸铁相近。表2-1 ZG230-450化学成份 (%)化学成份CSiMnSP含量3.43.6%2.43.0%0.4%0.6%<0.06%<0.07%2.2 支座工艺设计内容和要求产品生产性质大批量生产,零件材质RuT300,零件外型示意图图2.1所表示，支座零件图图2.2所表示，支座外形轮廓尺寸为160mm×135mm×100mm，关键壁厚18mm，最大壁厚20mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面要求外，无其它特殊技术要求。图2.1 支座外型示意图 图2.2 支座零件图 支座结构铸造工艺性分析零件结构铸造工艺性是指零件结构应符合铸造生产要求，易于确保铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑以下多个方面：铸件应有适宜壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺点，铸件不应太薄。铸件结构不应造成严重收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角 铸件薄厚壁相接拐弯等厚度壁和壁多种交接，全部应采取逐步过渡和转变形式，并应使用较大圆角相连接，避免因应力集中造成裂纹缺点。铸件内壁应薄于外壁 铸件内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和预防裂纹。壁厚努力争取均匀，降低肥厚部分，预防形成热节。 利于补缩和实现次序凝固。预防铸件翘曲变形。避免浇注位置上有水平大平面结构。对于支座铸造工艺性审查、分析以下：支座轮廓尺寸为160mm×135mm×100mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸许可最小壁厚查铸造工艺学表3-2-1得：最小许可壁厚为34 mm。而设计支座最小壁厚为10mm。符合要求。支座设计壁厚较为均匀，两壁相连初采取了加强肋，能够有效组成热节，不易产生热裂。2.3 造型造芯方法选择制造铸型和型芯工艺过程称为造型和造芯。造型、造芯是砂型铸造最基础工序，造型时用模样形成砂型型腔，浇注后形成铸件外部轮廓。造芯时用芯盒制成型芯，置于铸型中经浇注后大多形成铸件内部轮廓。通常分为手工造型和机器造型两大类。砂型铸造工艺设计中依据实际生产条件和生产批量，在确保交货期限，质量要求下选择成本最低，生产组织最便捷造型及制芯方法。支座轮廓尺寸为160mm×135mm×100mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产。采取湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。所以，采取湿型粘土砂机器造型，模样采取金属模是合理。在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，不过烘干后轻易产生裂纹，轻易变形。在大批量生产条件下，因为需要提升造芯效率，且常要求砂芯含有高尺寸精度，此工艺所需砂芯采取热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及确保铸件质量。选择使用射芯工艺生产砂芯。采取热芯盒制芯工艺热芯盒法制芯，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成一个芯砂，填入加热到一定芯盒内，贴近芯盒表面砂芯受热，其粘结剂在很短时间内硬化。而且只要砂芯表层有数毫米硬壳即可自芯取出，中心部分砂芯利用余热可自行硬化。2.4 浇注位置选择和分型面选择2.4.1 浇注位置选择工艺设计铸件浇注位置是指铸件在浇注时在铸型中所处位置。考虑标准:铸件关键加工面、关键工作面和受力面应尽可能放在底部或侧面，以预防产生砂眼、气孔、夹渣等缺点；对于凝固体收缩率较大铸造合金，应满足次序凝固标准，铸件厚实部分应尽可能置于上方，利于设置冒口补缩；有利于砂芯定位、固定和排气，尽可能避免吊芯和悬臂砂芯；大平面应置于下部或倾斜位置，一方夹砂等缺点。有时为了方便造型，可采取“横做立浇”、“平做立浇”方法；铸件薄壁部分应置于铸件底部或侧面，以防浇不到、冷隔等缺点；在大批量生产中，应使铸件飞翅、毛刺最少和易于清除；要避免厚实铸钢件冒口下面受力面产生偏析；尽可能使冒口置于加工面上，以降低铸件清整工作量。确定浇注位置是铸造工艺设计中关键步骤，关系到铸件内在质量，铸件尺寸精度及造型工艺过程难易程度。图2.3 浇注位置选择方案方案一图2.4 浇注位置选择方案二分析：对于方案一图2.3进行综合分析以下：1.铸件A面（图2.3所表示）为关键加工面，朝上放置轻易产生气孔、非金属夹杂物等缺点。2.铸件关键部分也没能全部置于下部。对于方案二图2.4进行综合分析以下：1.铸件关键部分全部置于下部，这么置于下部关键部分能够得到上部金属静压力作用下凝固并得到补缩，组织致密。2.铸件关键加工面A面、B面（图2.4所表示）在侧立面，比较光洁，产生气孔、非金属夹杂物等缺点可能性小。综合比较，方案二愈加科学可行。2.4.2 分型面确实定分型面是指两半铸型相互接触表面。分型面优劣在很大程度上影响铸件尺寸精度、成本和生产率。初步对支座进行分型有：方案一图2.5、方案二图2.6、方案三图2.7。图2.5 分型面确定方案一 图2.6 分型面确定方案二 图2.7 分型面确定方案三 而选择分型面时应注意一下标准：1.应使铸件全部或大部分置于同二分之一型内2.应尽可能降低分型面数目3.分型面应尽可能选择平面4.便于下芯、合箱和检测5.不使砂箱过高6.受力件分型面选择不应减弱铸件结构强度7.注意减轻铸件清理和机械加工量对方案一图2.5进行综合分析以下：铸件没有能尽可能在同二分之一型内，这么会因为合箱对准误差使铸件产生偏错。也有可能因为合箱不严在垂直面上增加铸件尺寸。砂芯不能全部在下半型内。上箱难于取出模样。对方案二图2.6进行综合分析以下：铸件没有能尽可能在同二分之一型内，这么会因为合箱对准误差使铸件产生偏错。也有可能因为合箱不严在垂直面上增加铸件尺寸。对方案三图2.7进行综合分析以下：铸件全部置于同二分之一型内，此方案较之方案一和方案二愈加科学可行。2.4.3 砂箱中铸件数目标确定支座轮廓尺寸为160mm×135mm×100mm，单件质量约为4kg，所以看铸件为小型简单件。假如一箱一件生产则工艺出品率会较低，如此生产成本较高。所以采取一箱四件生产。这么工艺出品率大幅提升，生产成本也大大降低。初步选择砂箱尺寸由铸造实用手册查表得：上箱为450×350×200mm 下箱为450×350×200mm由铸造实用手册查表得：a>20 e>30 f>30 铸件在砂箱中排列最好均匀对称，这么金属液作用于上砂型抬芯力均匀，也有利于浇注系统安排，在结合已经确定分型面及浇注位置和砂箱尺寸，基础确定铸件在砂箱内排列图2.8所表示，其中模样吃砂量基础确定为：a1=30 a2=40 e1=70 e2=70 f=35 图2.8 砂箱中铸件排列示意图3 设计说明铸造工艺参数是指铸造工业设计时需要确定工艺参数，工艺参数选择是铸造工艺设计关键内容。对指导铸造工艺设计和铸造生产含相关键作用，关键包含以下内容：3.1 工艺设计参数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一些数据，这些工艺数据通常全部和模样及芯盒尺寸相关，及和铸件精度有亲密关系，同时也和造型、制芯、下芯及合箱工艺过程相关。3.1.1 最小铸出孔和槽铸件上孔和槽是否铸出，要依据具体情况而定，通常较大孔和槽直接铸出来，以节省金属降低机械加工，较小孔和槽则不宜铸出。依据支座轮廓尺寸160mm×135mm×100mm由铸造工艺设计查表得：最小铸出孔约为6mm支座孔25（图3.1所表示）考虑加工余量后直径为19mm，厚度为23mm。该孔直径比较大，高径比也不大，则应该铸出。支座孔14（图3.1所表示）考虑加工余量后直径为8mm，厚度为27mm。该孔直径较小，高径比较大，不应该铸出，机械加工较为经济方便。 图3.1 最小铸出孔示意图3.1.2 铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸两个许可极限尺寸之差。在这两个许可极限尺寸之内，铸件可满足机械加工、装配和使用要求。影响铸件尺寸精度关键原因有：铸造合金，铸件结构，铸造方法，铸造工艺设计水平，操作水平，造型、造芯设备及工装精度，造型、造芯材料性能，铸件精整和表面质量，生产技术管理和质量控制手段等等。铸件尺寸精度要求越高，对上述影响原因要求和控制应越严，但铸件成本也越高。所以，产品设计，必需用价值工程理念考虑铸件尺寸公差等级；生产厂家必需从实际出发综合考虑多种原因，达成既确保铸件质量又不过多增加生产成本目标。总来说，提升铸件尺寸精度是一项系统工程，要有计划去做逐步提升，只有提升了产品质量，只有性价比合理产品，在市场上才有竞争力。支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺设计查表得：支座尺寸公差为CT812级，取CT9级。支座轮廓尺寸为160mm×135mm×100mm，由铸造工艺设计查表得：支座尺寸公差数值为2.5mm。3.1.3 机械加工余量机械加工余量是指为了确保铸件加工面尺寸和零件精度，工艺设计时，在铸件代加工面上预先增加而在机械加工时切削掉厚度。机械加工余量值由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共十个等级。支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺设计查表1-13得：支座加工余量为EG级，取G级。支座轮廓尺寸为160mm×135mm×100mm，由铸造工艺设计查表1-12得：支座加工余量数值为2.2mm，取2mm。但在分型面及浇注系统设置中，不得已将关键加工面底面朝上放置，这么使其轻易产生气孔、非金属夹杂物等缺点，所以将采取合适加大加工余量方法使其在加工后不出现缺点。将底面加工余量调整为3mm。3.2 铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样和铸件长度之差除以模样长度百分比表示：=（L1-L2）/L1×100%式中 -铸造收缩率（%）L1-模样长度（mm)L2-铸件长度（mm)铸造收缩率和铸造合金种类、铸件结构、浇冒口系统结构、铸型种类等原因相关。铸造合金由凝固态变为固态要产生收缩；合金成份和其含量不一样，其收缩率也不一样，这是铸造合金特征。铸件结构复杂，浇冒口结构阻碍收缩，砂型和砂芯退让性差，全部要阻碍铸件由液态转变为固态收缩。简单厚实铸件，其铸造收缩率比结构复杂铸件大。结构复杂大型铸件，其立体三维方向上线收缩率各不相同。所以，铸造收缩率是综合了多种原因以后，形成铸件尺寸实际收缩率。做模样时，称它为缩尺或放缩。 为了取得尺寸正确铸件，必需选择适宜铸造收缩率。支座受阻收缩率由铸造工艺设计查表得：受阻收缩率为0.9。3.2.1 起模斜度为了方便起模，在模样，芯盒出模方向留一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。起模斜度应设计在铸件没有结构斜度，并垂直于分型面表面上，其大小依起模高度。模样表面粗糙度值和造型、芯方法而定。初步设计起模斜度以下：外型模A面（图3.2所表示）高15mm起模斜度由铸造工艺设计查表得：粘土砂造型外表面起模斜度为=1°10,a=0.8mm外型模B面（图3.2所表示）高115mm起模斜度由铸造工艺设计查表得：粘土砂造型外表面起模斜度为=0°25,a=1.2mm不过同一铸件要尽可能选择同一起模斜度，以免加工金属模时频繁更换刀具。所以选择同一起模斜度为=1°10,a=0.8mm因为A面，B面（图3.2所表示）均为非加工表面，所以起模斜度形式选择增加和降低铸件尺寸方法。 图3.2外型模起模斜度示意图3.2.2 浇注温度和冷却时间铸件在砂型内冷却时间短，轻易产生变形，裂纹等缺点。为使铸件在出型时有足够强度和韧性，铸件在砂型内应有足够冷却时间。支座冷却时间由铸造工艺设计查表得：冷却时间为3060min。3.3 砂芯设计 型芯是铸型一个关键组成部分，型芯作用是形成铸型内腔，孔洞，阻碍起模部分外形和铸型中有特殊要求部分。型芯应满足以下要求：型芯形状，尺寸和在铸型中位置应符合铸件要求，含有足够强度和刚度；在铸件形成过程中型芯所产生气体能立即排出型外；铸件收缩时阻力小；造芯，烘干，组合装配和铸件清理等工序操作简单。 砂芯设计，关键包含芯头设计、芯骨设计、砂芯排气设计。必需时，仍有选择及安置芯撑设计。3.3.1 芯头设计砂芯关键靠芯头固定在砂型上。对于垂直芯头为了确保其轴线垂直、牢靠地固定在砂型上，必需有足够芯头尺寸。依据实际设计量取计算砂芯高度： L=97mm 砂芯直径： （A+B）/2=(80+64)/2=72mm芯头长度初步选择由铸造工艺设计查表得：h=2530mm 取h=30mm出于考虑分型面选择等原因综合芯头选择垂直芯头而且不能做出上芯头，只设计下芯头而且加大下芯头。下芯头长度设计修正为：h=30×(1+40%)=42mm芯头间隙初步选择由铸造工艺设计查表得：s=0.3mm但考虑砂芯为垂直湿型小砂芯且不设置上芯头，所以使用过盈芯头，过盈量为0.2mm芯头斜度选择由铸造工艺设计查表得：7 取=73.3.2 砂芯定位结构砂芯要求定位正确，不许可沿芯头轴向移动或绕芯头轴线转动。对于形状不对称砂芯，为了定位正确，需要做出定位芯头。定位芯头结构图3.3图3.3 定位芯头结构图3.3.3 芯骨设计为了确保砂芯在制芯、搬运、配芯和浇注过程中不开裂、不变形、不被金属液冲击折断，生产中通常在砂芯中埋置芯骨，以提升其刚度和强度。因为砂芯尺寸较小，而且采取树脂砂，故砂芯强度很好，砂芯内不用放置芯骨。 3.3.4 砂芯排气砂芯在浇注过程中，其粘结剂及砂芯中有机物要燃烧（氧化反应）放出气体，砂芯中残余水分受热蒸发放出气体，假如这些气体排不出型外，则要引发铸件产生气孔。而支座砂芯采取热芯盒造芯，故不用有意设置排气道、排气孔等排气。3.4 浇注系统及冒口，冷铁，出气孔设计3.4.1 浇注系统类型和应用范围浇注系统分为封闭式浇注系统，开放式浇注系统，半封闭式浇注系统和封闭-开放式浇注系统。因为封闭式浇注系统控流截面积在内浇道，浇注开始后，金属液轻易充满浇注系统，呈有压流动状态。挡渣能力强，但充型速度快，冲刷力大，易产生喷溅，金属液易氧化。适适用于湿型铸件小件。而支座就是采取湿型铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。3.4.2 确定内浇道在铸件上位置、数目、金属引入方向支座结构较为简单且是小型件，铸造时采取一箱四件，故每个铸件上只用一个内浇道。为了方便造型，内浇道开设在分型面上。因为铸件采取底座朝上且铸件全部在下箱方法进行铸造，这么铸件凝固次序为由下至上凝固，这么有利于支座关键部分先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在底部侧面引入金属液，图3.4所表示。图3.4 内浇道位置示意图3.5 决定直浇道位置和高度实践证实，直浇道过低使充型及液态补缩压力不足，轻易出现铸件棱角和轮廓不清楚、浇不到上表面缩凹等缺点。初步设计直浇道高度等于上沙箱高度200mm。但应检验该高度是否足够。检验依据为，剩下压力头应满足压力角要求，以下式所列：HMLtg式中 HM最小剩下压力头L直浇道中心到铸件最高且最远点水平投影距离压力角由铸造工艺学查表得：为910 取10Ltg=180×tg1032mm因为铸件全部在下箱，所以剩下压力头HM等于上箱高度200mm经过验证剩下压力头满足压力角要求。3.5.1 计算内浇道截面积内浇道是控制充型速度和方向，分配金属液，调整铸件各部位温度和凝固次序，浇注系统金属液经过内浇道对铸件有一定补缩作用。因为设计内浇口有四个，所以S内=3/80.4cm²内浇道形状取梯形断面形状图3.5 图3.5 内浇道截面示意图铸造实用手册查表得：a=7mm b=5mm c=7mm3.5.2 计算横浇道截面积横浇道功用是向内浇道分配洁净金属液，储留最初浇入含气和渣污低温金属液并阻留渣滓，使金属液流平稳和降低产生氧化夹杂物。因为设计横浇口有两个，所以S横=3×1.2/2=1.8 cm²横浇道形状取梯形断面形状图3.6 图3.6 横浇道截面示意图梯形断面大小由铸造实用手册查表得：A=15mm B=10mm C=16mm3.5.3 计算直浇道截面积直浇道功用是从浇口杯引导金属液向下，进入横浇道、内浇道或直接进入型腔。并提供足够压力头，使金属液在重力作用下能克服多种流动阻力充型。因为设计直浇口有一个，所以S直=3×1.4=4.2cm²直浇道形状取圆形截面形状图3.7 图4.4 直浇道截面示意图圆形断面大小由铸造实用手册查表1.4-75得：D=25mm 为了方便取模直浇道做成上小下大倒圆锥形，（通常锥度取1/50）。所以直浇道上端是直径约为：D1=25-（1/50）×150=22mm3.5.4 冒口设计工艺设计冒口是在铸型内专门设置储存金属液空腔，用以赔偿铸件形成过程中可能产生收缩所需金属液，预防缩松缩孔产生并起到排气集渣作用。支座所用蠕墨铸铁在凝固时其体积改变情况和部分工业上常见金属及合金不一样，其特点是在液态冷却时发生收缩，冷却至共晶温度时停止收缩，因为析出石墨而发生膨胀，在靠近凝固终了时余下液态金属凝固时又开始收缩，直至凝固结束。所以其凝固时膨胀和液态收缩趋于相互赔偿。故蠕墨铸铁补缩时需要铁水量少，而且支座壁厚均匀无厚大壁，所以可利用浇注系统进行补缩不设置冒口。4 铸造工艺装备设计铸造工艺装备是造型、造芯及合箱过程中所使用模具和装置总称。4.1 模样设计4.1.1 模样材料选择 模样是造型工艺过程必需工艺装备，用来形成铸型型腔，所以直接关系着铸件形状和尺寸正确度。支座为大批量生产，所以用金属模样，该金属模样材料选择以下：模样：铝合金（质轻、不生锈，加工性能好，加工后表面光滑，并有一定耐磨性，但耐磨性较差）出气针、气孔针：45号钢4.1.2 金属模样尺寸确实定模样尺寸铸件尺寸（1K），（模样尺寸正确到小数点后两位）注：K-铸件线收缩率支座收缩率K=0.9%4.1.3 壁厚和加强筋设计模样壁厚由铸造实用手册查表1.52得：模型壁厚6mm。因为模样轮廓尺寸较小约为：160mm×135mm×100mm，内部不用设置加强筋。4.1.4 金属模样技术要求模样尺寸精度、表面光洁度是影响铸件质量一个关键原因，所以对其表面光洁度和尺寸偏差应严格控制。由铸造实用手册查表1.55得：模样表面粗糙度为3.2，模样和模板接触面粗糙度为6.3 。4.1.5 金属模样生产方法为增加材料浇注后致密度，现将材料制作成和该模样形状类似腔体，然后进行热处理，以增加其硬度，增加抗磨损能力，然后在用机器按模样尺寸加工成模样形状。4.2 模板设计模板也称型板，是由摸底板和模样、浇冒口系统及定位销等装配而成。模底板用来连接和支承模样、浇冒系统、定位销等。本设计采取单面模底板，其工作面是平面。4.2.1 模底板材料选择对模底板材料要求是有足够强度，有良好耐磨性，抗震耐压，铸造和加工性。依据模样结构及生产要求，选择铸造铝合金作为模底板材料。4.2.2 模底板尺寸确定模底板长砂箱长2×砂箱分型面出边缘厚度 4502×25=500 mm模底板宽砂箱宽2×砂箱分型面出边缘厚度 3502×25400 mm由铸造实用手册查表1.534得：模底板壁厚取为12mm 4.2.3 模底板和砂箱定位模底板和砂箱之间采取定位销和销套定位。4.3 芯盒设计4.3.1 芯盒类型和材质采取热芯盒，芯盒材料为铝合金。4.3.2 芯盒结构设计芯盒壁厚由铸造实用手册查表1.511得：68mm，取7mm4.4 砂箱设计砂箱设计内容有：选择类型和材质，确定砂箱尺寸。结构设计，定位及紧固等。4.4.1 砂箱材质及尺寸支座零件机械造型用砂箱可选择材料牌号由铸造工艺课程设计手册查得有：HT15-33,HT20-40,QT45-5,QT60-2,QT40-10,ZG15ZG45。选择HT200为砂箱材料，需进行人工时效或退火处理。依据通用砂箱规格尺寸选砂箱尺寸：上箱为450×350×200mm 下箱为450×350×200mm参 考 文 献1刘瑞玲.范金辉.铸造使用数据速查手册M.北京:机械工业出社.2曹瑜强.铸造工艺及设备M.北京:机械工业出版社，.3贾志宏.傅明喜.金属材料液态成型工艺M.北京:化学工业出版.4李晨希.铸造工艺设计及铸件缺点控制M.北京:机械工业出版.5李弘英.铸造工艺学M.北京:机械工业出版社.1979.6王丽凤.热成型工艺基础M.北京:高等教育出版社. 7北京机械工程学会铸造专业学会.铸造技术数据手册G.北京:机械工 业出版社.1996.8中国铸造协会.铸造工程师手册M.北京：机械工业出版社.9李弘英，赵成志.铸造工艺设计M.北京:机械工业出版社，.10柳自成，荆涛.铸造工程模拟和质量控制M.北京:机械工业出版 社.11王爱珍.热加工工艺基础【M】.北京：北京航空航天大学出版社，.12铸造工艺及工装设计手册编写组.铸造工艺及工装设计手册.北京：机械工业出版社，198913 刘喜俊.铸造工艺学.北京.机械工业出版社.1999