蜗轮蜗杆减速器箱箱体铸造工艺设计说明书.docx

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1、铸造工艺课程设计说明书设计题目蜗轮蜗杆减速器箱箱体铸造工艺设计学院年级一专业学生姓名学号指导教师图2-3方案二方案二如图2-3有以下优点：(1)铸件的厚实部分放置在浇注位置中间，有利于铁水的均匀流速。(2)铸件的主要受力面位于侧立面，产生气孔、非金属夹杂物等缺陷的可能性小。(3)砂芯数量少，制作工艺较简单。所以最终选择方案二卧式浇注位置。分型面的选择分型面是指两半铸型相互接触的表面。通常在确定好浇铸位置后再选择分型面，一 个好的铸造工艺方案需要合理的结合浇铸位置再选择分型面，才能做到简化生产并易于 保证铸件质量。以下是分型面的选取原则：(1)尽可能的使铸件全部或大部分处于同一砂箱内；(2)分型

2、面的数目尽可能的少；(3)尽量选用平面作为分型面；(4)尽可能少用砂芯；(5)避免砂箱过高；(6)便于下芯；(7)注意减轻铸件清理和机械加工量。图2-4分型面方案如图2-4进行分析如下：1 .铸件分别放置与上下箱中，造型中容易产生错箱，影响产品质量。2 .增加制作工艺设备的难度。3 .中间部分整体砂芯不容易固定。为了方便下芯，且确保分型面能在铸件最大截面处选取，此方案可行。3 铸造工艺参数及砂芯设计3.1 铸造工艺参数铸件尺寸公差由GB/T64141999中规定，球墨铸铁大批量生产的毛坯铸件的公差等级从表3-1可 得为1114,取12,铸件尺寸公差数值由表3-2可得为9mm。表3-1大批量生产

3、的毛坯铸件的公差等级铸造方法公差等级CT铸件材料砂型手工造型铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁111411 1411 141114表3-2铸件尺寸公差数值毛坯铸件基本尺寸/mm铸件尺寸公差等级CT大于至891011121602502.02.84.05.682504002.23.24.46.293.1.1 机械加工余量由GB/T64141999中规定，毛坯铸件典型机械加工余量等级级从表3-3可得为FH,取H,铸件的加工余量数值由表3-4可得为5mm。表3-3毛坯铸件典型的机械加工余量等级右要求的机械加工余量等级铸件材料铸钢灰铸铁球墨铸铁砂型手工造型GKFHFH砂型机器造型或壳型EHEGEG表3-4要求的

4、铸件加工余量最大尺寸要求的机械加工余量FGH 16025022.84 250 4002.53.55铸造收缩率铸造合金当状态发生改变时，要产生收缩，收缩率与合金成分和含量相关，这是铸 造合金的特性，也是铸件产生缩松，缩孔的原因。为了保证铸件的致密性，减少缩松， 缩孔等缺陷，我们需要采取工艺措施进行补缩。为保证铸件的尺寸精度，铸造收缩率要 根据工艺方案谨慎选择，选择铸造收缩率时，一般依据铸件的主要尺寸，次要尺寸用加 工余量或工艺补正量调整。铸造收缩率由模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表 示：K= m-jx1Q0%(3-1)Lj式中，K铸造收缩率；Lm一模样主要工作面的尺寸；Lj一铸件尺寸。Q

5、T400-10是球磨铸铁，由表3-5选取铸造收缩率为1.0%。表3-5各种铸铁件的铸造收缩率铸件的种类收缩率受阻收缩自由收缩珠光体球墨铸铁0.81.21.0-1.3球墨铸铁铁素体球墨铸铁0.61.2起模斜度为了在型芯，型腔制造的过程中方便起模，通常在模样和芯盒的出模方向设置一定 的斜度，防止在起模时损坏砂型或者砂芯。按铸件测量面高度查表3-6选用起模斜度a =0 25 , a=3.0mm ；对于内表面的起模斜度，由于是加工表面。因此，选择增加壁厚 的方法，起模斜度仍选a =0 25 , a=3.0mm。图3-1起模斜度设计形式测量面高度h/mm起模斜度W金属或塑料模aa/mmaa/mm1602

6、500 20r1.60。251.8250 400020r2.4025f3.0表3-6粘土砂造型时模样的起模斜度3.1.2 最小铸出孔及槽在机械零件上往往有很多孔和槽，一般应尽可能在铸造时铸出。这样既可以节约金 属，减少机械加工的工作量、降低成本，又可使铸件壁厚比较均匀，减少形成缩孔、缩 松等铸造缺陷的倾向。但在铸件上的孔和槽尺寸太小，而铸件的壁厚又较厚和金属压力 较高时，反而会使铸件产生粘砂，造成清理和机械加工困难。有的孔必须反复采用复杂 而且难度较大的工艺措施才能铸出，而实现这些措施还不如用机械加工的方法制出更为 方便和经济。最小铸出孔和槽的尺寸，和铸件的生产批量、合金种类、逐渐大小、孔处

7、铸件壁厚、孔的长度和直径有关。表3-7列出球墨铸铁铸件不铸出孔直径的最小铸出孔 （槽）尺寸，表3-8列出铸铁铸件不铸出孔直径的最小铸出孔（槽）尺寸。该铸件最小的 孔直径为（p22,查表3-8,3-9可得该铸件4个直径为（p22的孔均不用铸出。如图3-7所r ir i图3-2铸件不铸出孔示意图表3-7铸件的最小铸出孔（单位：mm）最小铸出孔直径生产批量灰铁铸件球铁铸件大量生产12- 1512- 15成批生产15301530单件，小批生产30503050表3-8铸铁件铸件最小铸出孔尺寸（单位：mm）铸件材质壁厚铸孔最小直径8-106 1020 2510 15铸铁4050153050 10035 5

8、0砂芯设计砂芯的作用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。在制作砂芯时要认 真分析铸件的内腔结构，在设计时一般要符合以下几个基本要求：砂芯的形状和尺寸要 根据铸件内腔结构符合铸件地一些技术要求，砂芯在沙箱中的放置也需要根据铸件的技 术要求，砂芯还需要有足够的强度和刚度。要确保铸件形成过程中由于砂芯产生的气体 可以及时排出型外。砂芯设计砂芯的主要包括：砂芯类型的选择，砂芯的个数和形状， 下芯顺序，芯头的尺寸及结构等。3.1.3 砂芯的确定砂芯在铸件浇铸过程中不仅需要一定的强度和刚度还需要良好的透气性。据此砂芯 的设置在设计过程中需要满足以下原则：尽量减少砂芯的数量；复杂的砂芯分块设计；

9、保证铸件内腔尺寸精度和壁厚均匀；选择合适的砂芯形状，便于填砂、舂砂、安放芯骨 和采取排气措施；砂芯的分盒面应尽量与型砂的分型面一致；便于下芯和合型；被分开 的砂芯每段要有良好的固定条件。根据以上原则，再根据分析本次设计箱体的结构可知，箱体两端的内腔需要放置砂 芯，考虑到砂芯的固定要稳固及要减少砂芯数量，做成两个单独砂芯。砂芯如图3-8所 zj O图3-3砂芯不意图3.1.4 芯头的设计芯头是指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。对芯头有如下要求：1）定位和固定砂芯，使砂芯在铸造过程中有准确的位置，并能承受砂芯自身的重力 以及浇注时液体金属对砂芯的浮力，以免破坏砂芯；2）芯头应能使浇注后砂芯所产

10、生的气体及时排出至铸型外；3）芯头及芯号容易识别，避免下错方向或芯号；4）下芯、合型方便，芯头要设置适当斜度和间隙。根据砂芯形状，本次砂芯需要设置设置两个水平芯头。铸件共有两处需要设置砂芯，具体位置如图3-3。具体尺寸如3-4,3-5所示。co160图3-4砂芯1设计图图3-5砂芯2设计图323芯头长度芯头长度为砂芯伸入铸型部分的长度，即露出铸件外部的长度。根据芯头方向的砂 芯的长度为174mm,查询砂芯铸造工艺及工装设计表4-2可知，本次设计中的垂直 芯头的芯头长度h为30mm。如图3-5所示。3.2.4 芯头间隙与垂直芯头的斜度为了使下箱方便，通常要在芯头和芯座之间留有一定的间隙。这个间隙

11、的大小由砂 芯的大小和精度以及芯座本身的精度决定。根据砂芯的长度及直径查询砂芯铸造工艺及工装设计表4-3, 4-4可知，垂直芯头的间隙为4.0mm,芯头斜度30mm。如图3-5所zj O4浇注系统设计浇铸系统是铸型中液态金属流入型腔的通道，通常由浇口杯、直浇道、直浇道窝、 横浇道和内浇道等单元组成。正确的设计浇铸系统使金属液平稳而又合理的充满型腔，对保障铸件质量有很重要 的作用。因此浇筑系统的设计应该遵循以下几条原则：(1)引导金属液平稳、连续地充满型腔，避免由于湍流过度强烈而造成夹卷空气、 产生金属氧化物夹杂和冲刷分流塞。(2)充型过程中流动的方向和速度可以控制，保证对钢轨截面的冲刷均匀、砂

12、型轮 廓清晰、完整。(3)在合适的时间内充满型腔，避免形成夹砂、冷隔、皱皮等缺陷。(4)调节铸型内的温度分布，有利于强化铸件补缩、防止铸件变形、裂纹等缺陷。(5)具有挡渣、溢渣能力，净化金属液。(6)浇注系统结构应简单、可靠，减少金属液消耗。4.1浇注系统类型的选择浇注系统的引入位置影响到浇注系统结构类型的确定，同时对液态金属充型方式、 铸型温度分布铸件质量影响很大。浇注系统根据其内浇口的设置位置，可分为顶注式浇 注系统、底注式浇注系统、中间注入式浇注系统和阶梯式浇注系统。对于中小铸件多采 用将内浇口开设在铸型的分型面处，可以采用顶注式、底注式和中间注入式的浇注系统, 对于大型铸件可以采用阶梯

13、式浇注系统。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；中间注入式浇铸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11.3.1 国内铸造技术发展状况11.3.2 国外铸造技术发展状况21.4 本领域存在的问题31.

14、5 本设计的指导思想31.6 本设计拟解决的关键问题32铸造工艺方案的确定42.1 铸件的铸造工艺分析42.1.1 铸件分析42.1.2 铸件的厚度52.2 铸造工艺方案分析52.2.1 铸造方法52.2.2 造型（芯）方法的选择52.2.3 浇注位置的确定62.2.4 分型面的选择73铸造工艺参数及砂芯设计93.1 铸造工艺参数93.1.1 铸件尺寸公差93.1.2 机械加工余量93.1.3 铸造收缩率103.1.4 起模斜度103.1.5 最小铸出孔及槽113.2 砂芯设计123.2.1 砂芯的确定133.2.2 芯头的设计133.2.3 芯头长度143.2.4 芯头间隙与垂直芯头的斜度1

15、4 点，但其缺点是结构复杂，消耗的金属液量多。根据本次设计的箱体为小型湿型铸铁 件，根据铸造工艺手册常用合金砂型铸造浇口比及其应用采用完全封闭式浇注系统。4.2 浇注时间的确定浇注时间的长短说明浇注速度的快慢，每个铸件都有一个最佳的浇注速度，即最佳 的浇注时间。浇注时间对铸件的质量很关键，浇注时间过长，型腔上表面长时间持续受 高温烘烤，会伴随着开裂、脱落，致使铸件产生夹砂、粘砂、结疤等缺陷；浇注时间过 短，可能使型腔中剩余部分气体，进而引起胀型、抬型、跑火、气孔等缺陷。经验公式 常被用来在生产中确定合适的浇注时间。本次设计铸件所使用的材料为QT400-10,为球墨铸铁，由零件图可得，铸件重量为

16、 8kg,又是一箱四件，所以质量为32kg。t = s4G(4-1)式中，t一浇注时间(s)；S壁厚相关系数；G浇注金属液重量(kg)。根据浇注时间公式，确定浇注为20s。4.3 浇注系统尺寸的确定阻流断面积的计算确定浇注系统尺寸，要确定最小截面面积，然后按各组元截面比例，即浇口比来确 定其他组元的截面面积，铸铁件浇注系统的奥赞公式如下：4且二(4-2)p邛 N 2gHp式中，A阻内浇道截面积(cm。)；m一通过内浇道的液态金属质量(kg )；T充填型腔的总时间；pi充填全部型腔时，流量系数；Hp一平均静压力头(cm)。液态合金质量：根据图纸，铸件质量为8kg,加上浇注系统中金属液的损耗和切屑

17、加 工的，由于是一箱四件，加上浇注系统铸件总重量大约为34kg, 1确定为20s, 从砂 芯铸造工艺及工装设计表5-5可得日值为0.5,根据工艺方案和浇口杯的高度，初选 Hp=200mm。代入上式中，可得：A阻=5.1cm2。根据工艺方案和浇口杯的高度，初选Hp=200mm。代入上式中，计算得到A内 =5.1cm2o根据浇口比1： 1.2： 1.3,直浇道的截面积为5.1cm2,横浇道的内截面积为 6.1cm2。根据设计，铸件将有一个直浇道，一个横浇道，四个内浇道，直浇道，横浇道和 内浇道的尺寸和形状如下述：根据砂芯铸造工艺及工装设计选择标准直浇道尺寸， 直浇道的截面形状为圆形，直径为24mm

18、,高度为200mm。根据选择标准横浇道尺寸， 横浇道的截面形状为梯形，上底宽为22mm,下底宽为28mm,高度为24mm。根据铸造 工艺方案可知有四条内浇道，每条内浇道的面积A=1.65cm2。根据砂芯铸造工艺及工装 设计表2-27选择标准内浇道尺寸，内浇道的截面形状为梯形，上底宽为15mm,下底 宽为18mm,高度为10mm。直浇道，横浇道，内浇道的形状尺寸图如下图4-1所示：直浇道28 |横版图4-1直浇道，横浇道，内浇道的形状尺寸图图4-2横浇道立体图4.4 浇口杯浇口杯一般单独制造或直接在铸型内形成，成为直浇道顶部的扩大部分。它可以良好地承接来自浇包的金属液，使其浇注时易维持在可控的安

19、全范围内。同 时，可以有效减少金属液对铸型的直接压迫作用，在特定情况下能撇去部分熔渣、杂 质，阻止这些物质对直浇道的侵蚀作用，还可以提高金属液的静压力。为了方便金属液的浇注，防止金属液的飞溅和溢出，减小金属液对型腔的冲击，则 需要设置正确的浇口杯的结构，配合恰当的浇注操作，才能避免这些问题的出现。根据铸造工艺手册得到浇口杯的形状为：062图4-3浇口杯设计图4.5 冒口的设计冒口同帽口。冒口是只为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。 功能在铸型中，冒口的型腔是存贮液态金属的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩 孔、缩松、排气和集渣的作用，而冒口的主要作用是补缩。冒口的设计功能不同

20、的冒 口，其形式、大小和开设位置均不相同。确定冒口尺寸的方法有模数法、三次方程法、比例法等。通常计算出的冒口尺寸， 要用铸件成品率进行校核。铸件被补缩部位的体积与散热表面积的比值称为模数，表达式如下，vM =-(4-3)A式中，M铸件的模数；V铸件的体积；A铸件的散热面积。由零件图计算得，铸件体积=1245.195?,铸件散热表面积=3607.16cm2。所以有，M=0.345查铸造工艺学P207页可知，湿型铸件冒口模数小于0.48时，可用浇注系统做冒o即本铸件不需要加冒口。5铸造工装设计5.1 模样及模板模样用来形成铸型的型腔、芯头座等结构，直接影响铸件的形状、尺寸精度和表面 粗糙度。所以必

21、须重视对模样的设计，对模样要求应具有足够的强度、刚度、尺寸精度 和表面粗糙度，同时模样应满足制造简单、使用方便、成本低廉等要求。模样的材质有 多种。木模样适用于单件、小批量或成批生产的模样，特点是重量轻、易加工，但强度 低、尺寸精度低；铸铁模样适用于大中型且大量生产的模样，其特点是加工后强度及硬 度高、耐用且价廉；塑料模样适用于成批及大量生产铸件，特别适合于形状复杂难以加 工的模样，特点是重量轻、制造工艺简单，但较脆且不能受热。本铸件属于用手工造型 的方法进行小件小批量生产，所以本铸件选择木模制作模样，如图5-1所示，上下模板 由图5-2,图5-3所示。图5-1模样图图5-2上模板图图5-3下

22、模板图5.2 芯盒芯盒是制芯工艺必要的工艺装备，芯盒设计与制造直接关系到铸件质量，对提高生 产率、降低成本、减轻工人劳动强度非常重要。且遵循以下原则：(1)在设计芯盒结构时需要根据生产的批量进行相配；(2)制作出的芯盒必须具有一定的强度、刚度和耐磨性等方面优点，从而保证设计 出的芯盒具有一定的使用寿命；(3)芯盒的类型选择和尺寸要求要根据设计的砂芯形状和尺寸进行合理设计；(4)在确保砂芯设计合理的情况下，可以通过减小芯盒尺寸等因素来降低芯盒重 量，从而减轻能耗和劳动强度；(5)设计的芯盒需要方便操作，在其制作过程尽量可以简单，降低生产成本；本设计中制造芯盒材料为铝合金，铝合金材料具有重量轻、强

23、度和硬度较高，使用 寿命长、不生锈等优点，铝合金芯盒具有尺寸精度高、表面粗糙度值低以及使用寿命长 等特点。铝合金芯盒被广泛应用于手工、射砂、机械震击以及自硬砂等多种制芯方法。表5-1铝合金材料特征合金牌号自由线收缩率/%O应用范围ZL1010.9-1.2不生锈，光洁度好,用于制造中、小型芯ZL1020.8-1.1易切削，重量轻盒ZL1035-4芯盒图一5-5芯盒图二5.3砂箱砂箱是铸造生产单位最主要的工艺装备，它是砂型的成形和运输工具，它的结构设 计是否合理，对铸件的产品质量、生产效率、劳动强度都有很大影响。砂箱的设计内容 有砂箱类型材质选择、尺寸结构设计、定位及固定方式。5.3.1 砂箱的选

24、择砂箱的选择要满足铸造工艺要求。如砂箱和模样间应有足够的吃砂量，不严重阻碍铸件收缩等。砂箱制造要尽可能标准化、系列化和通用化，便于制造。砂箱应该具有一 定的强度和刚度，避免浇注和搬运过程中不会发生变形。砂箱尺寸、形状结构要满足现 有设备的使用要求，符合铸造工艺流程。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。应当在箱壁处设置排气孔，一遍浇注时排除多产生的气体。砂箱的类型主要分为整铸型、焊接型和装配型，其中整铸型是用铸铁、铸钢或铸造 铝合金整体铸造而成的砂箱，应用范围比较广；焊接型是用钢板或特殊型材焊接而成； 装配型是由铸造的箱壁、箱带等元件，用螺栓组装而成的砂箱，其翻箱困难，精

25、度不好 控制。本铸件造型大，其中尺寸要求较为严格所以宜采用成本低、强度高、精度较好且 安装容易的整铸型砂箱，采用机器造型。砂箱在砂型的成形和运输的过程中占有重要作用，砂箱的尺寸包括长度、宽度、高 度。箱体零件属于小型零件质量不超过25kg,采用的是中型砂箱，其长度和宽度尺寸范 围为500mmx350mm1200mmx900mm。根据设计要求，所设计的砂箱的长度和宽度要 保证是50mm或者100mm的倍数，高度是20mm或者50mm的倍数，根据箱体零件 的质量及尺寸要求，可选择的砂箱的尺寸为：上箱：长x宽x高=900mmx700mmx300mm下箱：长x宽x高=900mmx700mmx300mm

26、查铸造工艺手册可知箱体零件铸型的最小吃砂量如下表所示：54040303030305八-1050504040403011 2060604050503021 5070705050604051c-100909050607050101-7 25010010060701006025150012012070807050 -100015015090901201001-2000200200100100150铸件重量/kga b c d e表5-1按铸件重量确定的吃砂量（单位mm）可知该箱体零件的最小吃砂量a=50mm b=50mm c=40mm d或e=40mm f=40mm g=30mm。4浇注系统设计16

27、4.1 浇注系统类型的选择164.2 浇注时间的确定174.3 浇注系统尺寸的确定17阻流断面积的计算174.4 浇口杯194.5 冒口的设计205铸造工装设计225.1 模样及模板225.2 芯盒235.3 砂箱25砂箱的选择256结 论28致谢29参考文献30图5-6砂箱示意图本次对箱体的铸造工艺课程设计中，我去图书馆借阅了许多相关书籍，仔细研究所 做课题的设计过程和注意事项。通过一段时间的学习我对自己的课题更加了解，在软件 制图上的应用方面也有了很大提升，在设计箱体时遇到的不懂的问题及时的查询相关的 案例和询问使我在单独设计和解决问题上的到了很大的提升并且能够自主独立的解决问 题。我选用

28、砂型铸造是因为此铸件结构简单生产数量多且精度要求不高，属于小型零 件。分型面的选择非常合适，选在零件的大平面上，易分型，浇注更充分。从浇注系统 上分析，采用顶注入完全封闭式浇注系统，其具有阻渣性能好，不易吸气，内浇道易清 理，金属消耗少，不易氧化，金属浇注平稳且不喷射等优点。致谢在本次课程设计完成之际，我在此向我的指导老师贾克明老师和同组同学致以最诚 挚的感谢！本说明书的编写工作，每一步都是在老师的精心指导和亲切关怀下完成的。老师以 严谨的治学态度和渊博的学识使我深受启迪，扎实、拓宽和丰富了我的专业知识。老师 谦逊严谨、无私奉献的精神也对我影响深远。藉此说明书完成之际，我要向我的导师致 以衷心

29、的感谢和深深的敬意!同时，还要感谢同组同学的大力帮助，为撰写说明书的完成 提供了许多帮助，最后感谢说明书中参考的文献的作者。衷心的感谢在百忙之中审阅、 评审、指导我的课程设计的老师和同学们。谢谢大家！参考文献1施延藻.铸造实用手册M.沈阳冻北大学出版社，2014.2李新亚.铸造手册第五卷M.北京:机械工业出版社，2011.3李荣德，米国发.铸造工艺学M.北京:机械工业出版社，2013.4李晨希,铸造工艺设计及铸造缺陷控制M.北京:化学工业出版社，2009.5叶荣茂等.铸造工艺课程设计手册，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19956杜西灵，杜磊编著.铸造实用技术问答M,机械工业出版社,2007年0

30、5月第1版.7石德全.造型材料M .北京:北京大学出版社.2009年9月第一版：184-22281王建国，安娜.机械制图M.内蒙古:内蒙古大学出版社.2011年1月第四版：3-79马青芬.铸造缺陷分析及工艺优化措施J.机械研究与应用,2019,32(05):177-179.10合理设计浇注系统,减少夹渣缺陷,山东内燃机厂，李玉庆2002, (04).111 Fuchu Liu,Peng Jiang,Ying Huang,Wenming Jiang,Xinwang Liu,Zitian Fan. A water-soluble magnesium sulfate bonded sand core

31、 material for manufacturing hollow composite castingsJ. Composite Structures,2018,201.12 Tohru Mizuki,Toshitake Kanno. Establishment of Casting Manufacturing Technology by Introducing an Artificial Sand Mold with Furan Resin and Realizing a Clean Foundry J. International Journal of Metalcasting,2018

32、,12(4).1.1 本设计的目的、意义本设计的目的铸件在铸造之前，首先需要进行铸造工艺设计，使铸件整个工艺过程实现科学操 作，获得优质高产的铸件。铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生 产批量和生产条件等，确定工工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图、合箱图等。本设 计通过箱体零件图可知零件的技术要求、材料组成、结构特点、生产条件、生产批量以 及性能要求。选择最为理想的浇注位置及分型面。选用适宜的工艺参数，设计铸件的补 缩系统、浇注系统并绘制出铸造工艺图。已完成铸造工艺设计。1.1.1 本设计的意义在实际的铸造生产中，铸造工艺设计十分重要。铸造工艺学课程设计是铸造专业实 践环节之一

33、，是对铸造专业的学生工艺理论和专业基础知识的检验。了解和掌握铸件的 生产与设计过程；根据铸造零件结构、材质、批量、生产条件等因素，确定铸造工艺方 案及工艺参数、绘制铸造工艺图、工艺卡等技术文件，最终用于指导铸件生产操作。1. 2本设计的技术要求技术要求：铸件重要工作表面，必须要严格按照技术要求，不能出现气孔，砂眼和 裂纹等缺陷。铸件应经时效处理，消除内应力，未注圆角为R3-R5。1.3 本课题的发展现状国内铸造技术发展状况国内铸造装备生产企业从整体上有了明显的提高，高效静压造型线、节能环保熔炼 设备、大吨位混砂机和冷芯盒制芯中心等先进铸造装备的亮相，显示出我国铸造装备朝 着大容量、专业化、高精

34、度、节能、环保和低噪音方向发展。广东伊之密精密机械有限 公司、苏州三基铸造装备股份有限公司、力劲科技（天津）有限公司等优秀的压铸设备 生产企业携带各自特色产品参展，其中广东伊之密精密机械有限公司展出的500吨实时 控制压铸机成功实现了世界级水准的完美压射性能，填补了中国高端压铸机控制领域的 空白。铸造属于高耗能、高污染行业，节能减排是行业发展的重要任务。展会上，节能 环保、废弃物再生利用新技术、新工艺与新设备受到普遍关注，并获得好评重庆长江造 型材料集团有限公司展出的CZS系列节能型柔性铸造废砂再生技术和设备，已经在业内 广泛应用，目前，每年能够循环再生铸造废砂几十万吨。北京仁创科技集团展出了

35、新型 节能废砂再生炉，该设备用铸造旧砂生产透水地砖，其产品已经在奥运会与世博会也得 到大量使用。但现在大多熔模铸造厂以水玻璃制壳为主；低压铸造只能生产非铁或铸铁 中小件，不能生产铸钢件；虽然建成了较完整的铸造行业标准体系，但多数企业被动执 行标准，企业标准多低于GB （国标）和ISO （国际标准），有的企业废品率高达30%； 质量和市场意识不强，仅少数专业化铸造企业通过了 IS09000认证。结合铸造企业特点 的质量管理研究十分薄弱。1.3.1 国外铸造技术发展状况铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天 炉，普遍使用铸造焦，冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气

36、连续脱硫或摇包脱硫 使铁液中硫含量达0.01%以下；熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备，使钢液中H、 0、N达到几个或几十个10-6的水平。普遍采用液态金属过滤技术，过滤器可适应高温 诸如钻基、银基合金及不锈钢液的过滤。过滤后的钢铸件射线探伤A级合格率提高13个 百分点，铝镁合金经过滤，抗拉强度提高50%、伸长率提高100%以上。广泛应用合金包 芯线处理技术，使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理过程无污 染，实现了微机自动化控制。1.4 本领域存在的问题我国是铸造大国，在十五期间，随着国民经济的高速发展.我国铸件年产量一直居 世界铸件生产大国榜首。从数量上来看.整个形势是

37、喜人的.但铸造生产的粗放特征没 有得到根本改变。我国的铸件质量与国外先进水平相比有较大差距。铸件尺寸精度普遍 低12级，表面粗糙度差12级，铸件壁厚也厚得多。中国的铸件材料仍以灰铸铁为 主，约占铸件总产量的61.9%(其中HT250以下牌号约占70%),球墨铸铁占16.7%,比 世界平均值20%低，远低于日本(30. 8%)、美国(29. 6%)。合金钢在铸钢件中的比例， 中国为25%,国外先进水平为42%60%。有色金属铸件.中国为7.9%,国外先进水 平为11%20%。此外，材料成分、组织和性能的一致性、稳定性与发达国家相比也 有差距。1.5 本设计的指导思想我查阅了相关资料和书籍后，主要

38、进行了铸造工艺性分析、铸造工艺设计及铸造工 艺装备设计。这个过程看似一目了然，但具体工作却十分繁琐，首先，我们要确定这个 零件是否适合铸造工艺性的要求；其次，我们还要确定浇注位置，分型面以及造型、造 芯的方法；然后，开始铸造工艺参数的选择以及砂芯的设计；再然后，我们要进行浇注 系统的设计；最后，要对铸造工艺装备进行选择和设计。当这一切完成后，我们还要在 华铸CAE上进行模拟，利用计算机模拟的帮助，修改工艺参数并选择较为合理的方案。1.6 本设计拟解决的关键问题(1)进行铸造工艺性分析、铸造工艺设计及铸造工艺装备设计；(2)确定浇注位置，分型面以及造型、造芯的方法；(3)浇注系统的设计；(4)修

39、改工艺参数。2 铸造工艺方案的确定2.1 铸件的铸造工艺分析铸件分析万2-1铸件图图名称：蜗轮蜗杆减速器箱体材料：QT400-10外形尺寸：296mmx312mmx328mm生产批量：成批小量成产铸件的最大壁厚为30mm,最小壁厚为18mm。铸件示意图如上图2-1所示铸件的厚度为保证金属液充型能力，在设计铸件壁厚时，要考虑金属液的流动性和铸件的轮廓 尺寸。在一定的铸造条件下，铸造合金夜充满铸型的最小厚度称为该铸件的最小壁厚。 为了避免铸件产生浇不足。和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。对于砂型铸造球磨铸铁件铸 造，其最小壁厚可参照资料表2-2。表2-2砂型铸造铸件最小允许壁厚合金种

40、类铸件轮廓尺寸200200 400400 800800 1250球磨铸铁3 44 88 1010 12灰铸铁3 445566 82.2 铸造工艺方案分析铸造方法(1)砂型铸造砂型铸造是最常用的一种铸造方法，砂型铸造具有适应许多的优良特点，它能够适 应大、中、小批量生产，它可用于铸钢件、铸铁件等，并且它的操作简单方便。所以砂 型铸造一直是铸造生产中的主要铸造方法。2.2.1 造型(芯)方法的选择造型(芯)是砂型铸造的最基本工序，通常分为手工造型、制芯和机器造型。(1)手工造型和制芯：使用的工艺装备简单、灵活多样，适应性强，适合单件或小批量铸造形状复杂、重型的铸件。(2)机器造型和制芯：生产效率高

41、，劳动强度低，铸件质量稳定，但是需要复杂的 工艺装备，生产的准备时间长成本高，主要用于大批量生产。根据上述造型方法的分析比较，同时结合铸件的形状、尺寸结构和使用条件本次设 计将选用手工造型、制芯，砂型种类为湿型。2.2.2 浇注位置的确定铸件的浇注位置是浇注时铸件在铸型中所处的位置，浇注位置的确定一般以保证铸 件的质量为前提。确定铸件适宜的浇注位置应从以下几方面考虑：(1)铸件的重要加工面应朝下或呈侧立面；(2)尽可能使铸件的大平面朝下；(3)应保证铸件能充满；(4)应有利于实现顺序凝固；(5)应尽量减少砂芯数量。图2-2方案一方案一如图2-2有以下优点：(1)浇注位置在此有利于铁水顺利充满型腔。(2)浇注位置在这有利于减少缺陷