模具支架铸造工艺设计说明书.pdf

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1、人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武良辰美景奈何天，便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷，似水流年。汤显祖 球墨铸铁模具支座 一、生产条件及技术要求 1、生产性质 试制研发。2、材质 材质为 QT40015。3、零件图 4、主要技术要求 力学性能：b400MPa；15%；130-180HBW。金属组织：球化等级4 级；石墨大小级；（P）20%;(Fe3C)3%.二、造型、制芯 1、造型 采用手工造型；砂箱尺寸 600mm*620mm*250mm，每型 4 件。2、制芯设备 芯盒制芯。老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃吾日三省乎吾身。为

2、人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语 三、熔炼工艺 1、铁液的化学成分 (C)=%；(Si)%；(Mn)%；(P)%；(S)%；(Mg)残=%；(Re)残=%。2、球化剂 稀土镁硅铁合金，加入量为铁液质量分数的%。3、出炉温度 1420-1440。4、浇注温度 1320-1380。5、孕育剂 75Si-Fe 合金孕育，加入量为包内铁液质量分数的%。6、熔炼设备 无芯工频感应电炉熔炼原铁液；在100Kg 铁液包中进行球化处理；转50Kg 浇包进行浇注。四、主要工艺参数 1、加工余量 2-3mm,模具支座面机械加工余量取 3mm；模具支座底面及侧面机械加工余量取 2mm。2、收缩率 1%

3、。3、拔模斜度 1。4、砂型硬度 砂型硬度大于 40（C 型硬度计）。5、吃砂量 吃砂量为 30-60mm。6、型砂性能 湿压强度为，透气性100cm2/（Pa*s），紧实率为 40%-48%（夏季），41%-47%（冬季）。7、铸造圆角 铸造圆角为 R2。五、铸造工艺方案 1、浇注位置及分型面的选择 由于本铸件采用试制研发的方案进行设计，其可能的分型面的选取有如下图所示的 6 种：以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民百学须先立志。朱熹但是，根据分析及铸件实际分型面的选取原则，我们不难发现方案 3、4、5 是根本无法起模的，故应舍弃；再由于方案 2 不能很好的保证铸件孔的同轴度

4、，且容易发生错型、不易合箱，故也应舍弃；方案 1 使得大部分铸件都处在下型，且能很好的保证铸件孔的同轴度及圆度；方案 6 下芯方便，上下模样相同；故最终，确定方案 1 和方案 6 为本铸件的可行分型面选择方案。2、对于方案 1 型芯设计 根据铸件孔的基本尺寸及其加工余量，确定型芯的相关尺寸。砂型的实际工作长度 L=101mm，垂直芯头与芯座之间的间隙 S=，垂直芯头与芯座之间的侧隙 s/2=，垂直芯头高度 h=h1=30mm，垂直芯头的斜度=9，砂型直径 D=46mm，相关数据参数如下图所示：、工艺分析图的确定 根据对零件结构优化、分型面、加工余量、拔模斜度以及型芯的相关设计，作出铸件的工艺分

5、析图如下所示：勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备、铸件图的确定 根据之铸件的分型面选择以及铸件加工余量和拔模斜度的确定，作出连杆铸件图如下所示：、冒口设计 根据球墨铸铁凝固特点，此件采用控制压力冒口进行补缩。这是因为当铸件以液态收缩为主时，冒口内铁液补给铸件以消除集中缩孔。共晶膨胀初期，由于砂型硬度高，铸件内部压力大，多余铁液倒回入冒口，以降低铸件内部膨胀压力，防止铸件膨胀。而当冒口颈凝固后，共晶膨胀造成内压力自补缩，克服缩松缺陷，因此冒口大小选择以及冒口颈尺寸选择尤为重要。（1）铸件相关参数计算 通过运用三维设计软件 UG，测算出铸件的体积 V=3 进而

6、计算出铸件质量 m=V*=*=（2）铸件关键模数的确定 我尽一杯，与君发三愿：一愿世清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语 对于62 的热节圆 铸件模数 Mc1=Drb/2*(Dr+b)=62*101/2*(62+101)=对于40 的热节圆 铸件模数 Mc2=Drb/2*(Dr+b)=40*101/2*(40+101)=根据以上分析，Mc1 Mc2，Mc1是计算冒口时起决定性作用的模数，故选择 Mc1为铸件的关键模数较合适。（3）冒口模数及冒口颈模数的确定 根据材料成型工艺图 4-35 控制压力冒口的模数和铸件关键模数

7、的关系，取冒口模数 Mr=。又冒口颈模数 Mn=，故 Mn=，取 Mn=9mm。（4）冒口尺寸的确定 查阅标注冒口系列尺寸关系，由Mr=得：d=，取 d=70mm。冒口高度h=*70=105mm；冒口质量 m=。选用矩形冒口颈，由 Mn=ab/(a+b),a 为冒口颈宽度，b 为冒口颈高度；取 a=50mm，b=8mm。冒口形状及冒口颈尺寸如下图所示：好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐（5）冒口补缩能力较核 冒口补缩距离 与传统冒口的补缩概念不同，控制压力冒口的补缩距离，不是表明冒口把铁液输送到铸件的凝固部位，而是表明有凝固部位向冒口回填铁液

8、能输送多大距离。该距离与铁液冶金质量和之间模数密切相关，由于该铸件模数较大，显然冒口补缩距离足够。2 冒口的位置及数目 冒口应安放在铸件模数大的关键部位，该铸件采用内浇道通过侧冒口的引入方式。经分析，由于冒口内金属液体积足以补缩铸件的液态收缩量，故此方案只用采用一个冒口即可。、浇注系统设计 采用封闭式浇注系统，内浇道阻流，挡渣作用较好。（1）浇注时间 由经验公式确定 T=AMn 式中 A-经验系数，取；M-浇冒系统重量+铸件重量，预设工艺出品率 65%，每箱 4 件，则 M 可取；n-指数，球墨铸铁取。代入上式，计算的 t=，根据生产确定浇注时间为 11s。（2）内浇道 A 阻的计算 根据奥赞

9、公式 A阻=m/*t*(2*g*Hp)1/2 式中 m-铸型内铁液重量，由于每箱 4 件，故 m=M/4=；-流量系数，取；t-浇注时间，取 11s；g-重力加速度，取 10m/s2 Hp-平均静压头，取 250mm。代入计算得：A阻=390mm2=A内。（3）浇道比 取浇道比 A内：A横：A直=1:A内=390 mm2，依浇道比计算得：A横=468 mm2；A直=546 mm2。根据常用球墨铸铁件浇注系统尺寸，取 A内=400 mm2；A横=480 mm2；A直=560mm2。浇道截面如下图所示：天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。易经万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹 、工

10、艺出品率校验 最终，整箱中铸件重量为：；浇冒系统总重量为：。故实际工艺出品率为：=（*4）/（*4+）=%，符合预期设计要求。、模样设计 取铸件的体收缩率为 1%，则其模样图如下：、砂箱布置 根据吃砂量及砂箱内框尺寸，作出砂箱布置图如下：良辰美景奈何天，便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷，似水流年。汤显祖其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语 勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语 3、对于方案 6 、型芯设计 根据铸件孔的基本尺寸及其加工余量，确定型芯的相关尺寸。砂型的实际工作长度 L=101mm，水平芯头与芯座之间的间隙 S=，水平芯头长度 l=3

11、5mm，砂型直径 D=46mm，相关数据参数如下图所示：、工艺分析图的确定 根据对零件结构优化、分型面、加工余量、拔模斜度以及型芯的相关设计，作出铸件的工艺分析图如下所示：百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹、铸件图的确定 根据之铸件的分型面选择以及铸件加工余量和拔模斜度的确定，作出连杆铸件图如下所示：、冒口设计 根据球墨铸铁凝固特点，此件采用控制压力冒口进行补缩。这是因为当铸件以液态收缩为主时，冒口内铁液补给铸件以消除集中缩孔。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语共晶膨胀初期，由于砂型硬度

12、高，铸件内部压力大，多余铁液倒回入冒口，以降低铸件内部膨胀压力，防止铸件膨胀。而当冒口颈凝固后，共晶膨胀造成内压力自补缩，克服缩松缺陷，因此冒口大小选择以及冒口颈尺寸选择尤为重要。（1）铸件相关参数计算 通过运用三维设计软件 UG，测算出铸件的体积 V=3 进而计算出铸件质量 m=V*=*=（2）铸件关键模数的确定 对于80 的热节圆 铸件模数 Mc1=Drb/2*(Dr+b)=80*101/2*(80+101)=对于47 的热节圆 铸件模数 Mc2=Drb/2*(Dr+b)=47*101/2*(47+101)=根据以上分析，Mc1 Mc2，Mc1是计算冒口时起决定性作用的模数，故选择 Mc1

13、为铸件的关键模数较合适。（3）冒口模数及冒口颈模数的确定 根据材料成型工艺图 4-35 控制压力冒口的模数和铸件关键模数的关系，取冒口模数 Mr=。又冒口颈模数 Mn=，故 Mn=，取 Mn=。（4）冒口尺寸的确定 查阅标注冒口系列尺寸关系，由 Mr=得：d=，取 d=76mm。冒口高度h=*75=114mm，取 h=115mm；冒口质量 m=。选用矩形冒口颈，由 Mn=ab/(a+b),a 为冒口颈宽度，b 为冒口颈高度；取 a=50mm，b=6mm。冒口形状及冒口颈尺寸如下图所示：老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹 （5）冒口补缩能

14、力较核 冒口补缩距离 与传统冒口的补缩概念不同，控制压力冒口的补缩距离，不是表明冒口把铁液输送到铸件的凝固部位，而是表明有凝固部位向冒口回填铁液能输送多大距离。该距离与铁液冶金质量和之间模数密切相关，由于该铸件模数较大，显然冒口补缩距离足够。2 冒口的位置及数目 冒口应安放在铸件模数大的关键部位，该铸件采用内浇道通过侧冒口的引入方式。经分析，由于冒口内金属液体积足以补缩铸件的液态收缩量，故此方案只用采用一个冒口即可。、浇注系统设计 采用封闭式浇注系统，内浇道阻流，挡渣作用较好。（1）浇注时间 由经验公式确定 T=AMn 式中 A-经验系数，取；M-浇冒系统重量+铸件重量，预设工艺出品率 65%

15、，每箱 4 件，则 M 可取；n-指数，球墨铸铁取。代入上式，计算的 t=，根据生产确定浇注时间为 11s。（2）内浇道 A 阻的计算 根据奥赞公式 云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟 A阻=m/*t*(2*g*Hp)1/2 式中 m-铸型内铁液重量，由于每箱 4 件，故 m=M/4=；-流量系数，取；t-浇注时间，取 11s；g-重力加速度，取 10m/s2 Hp-平均静压头，取 250mm。代入计算得：A阻=390mm2=A内。（3）浇道比 取浇道比 A内：A横：A直=1:A内=390 mm2，依浇道比计算得：A横=468 mm2；A直=546 mm

16、2。根据常用球墨铸铁件浇注系统尺寸，取 A内=400 mm2；A横=480 mm2；A直=560mm2。浇道截面如下图所示：、工艺出品率校验 最终，整箱中铸件重量为：；浇冒系统总重量为：。故实际工艺出品率为：=（*4）/（*4+）=%，符合预期设计要求。、模样设计 取铸件的体收缩率为 1%，则其模样图如下：吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传、砂箱布置 根据吃砂量及砂箱内框尺寸，作出砂箱布置图如下：古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江，

17、终年守菰蒲。顾炎武 4、方案对比 方案 1 的铸件大部分放在下砂箱，与方案 6 的中间分型相比，冒口的补缩效果更好一些，且经过计算，冒口的重量也要小些，最终导致方案 1 比方案 6 的工艺出品率要高一些；且方案 1 的模样制作要比方案 6 简单，铸件毛坯的清理工作量要比方案 6 小些，故最终选择方案 1 进行试制研发。六、主要缺陷及防治措施 1、缩松 产生缩松部位主要是冒口颈及铸件厚大部位；缩松主要是冒口补缩不利；预防措施为将冒口移至厚大部位处以及调整冒口颈尺寸。2、夹渣 夹渣出现在大平面上不加工面以及圆孔内侧。主要原因可能是由于横浇道较短，铁液中的渣子来不及上浮。预防措施为在横浇道处采用上下箱搭接下滤渣网。