台式铸造工艺设计.docx

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1、1绪论32材料确实定43构造工艺分析54工艺方案的设计64.1 铸型种类及造型措施确实定64.2 分型面的选择84.3 铸件浇注位置确实定95铸件工艺参数确实定115.1 加工余量115.2 起模斜度及圆角确定1353铸出孔145.4 型芯及型芯头选择146浇注系统的设置151.1 浇注系统作用与构造分析151.2 浇口杯和直浇道151.3 横浇道和内浇道161.4 各组元截面尺寸确定162 .尽量使铸件的大平面朝下既可防止气孔和夹渣，又可防止大平面处发生夹砂缺陷。3 .应保证铸件能充斥对薄壁部分的I铸件，应把薄壁部分放在下半部或置于内浇道如下，以免出现 浇不到和冷隔等缺陷。当铸件薄壁部分面积

2、较大时，可采用倾斜浇注，以保证铸 件能充斥。4 .应有助于实现次序凝固铸件的厚大或局部厚实部分，应置于铸型的顶部或侧面，以便于安放冒口， 实现自下而上日勺次序凝固。5 .应尽量减少砂芯数量并使其稳定防止使用吊砂、吊芯或悬臂砂芯，以便于下芯、检查、固定和排气。本次设计中，支撑台在工作中起支撑和承受载荷的作用。下法兰受力大，应 宽敞。按照重要加工面或大平面应朝下或呈侧立面，为了防止出现浇不到和冷隔 等缺陷，将支撑台水平浇注，可使两端加工面处在侧立面，以保证铸件的质量和 精度，并且有助于下芯、检查、固定和排气。其示意图如图4.2所示。5铸件工艺参数确实定5.1 加工余量为了保证零件加工面尺寸和精度，

3、在铸造工艺设计时，将加工面上留出的、 准备切去的金属层厚度，称为机械加工余量。加工余量过大或者过小都会影响零 件的I质量。在选择加工余量时要考虑铸造合金种类、铸造工艺措施、生产批量、 设备与工装的水平、加工表面处的浇注位置、铸件的基本尺寸的大小和构造的影 响。支撑台零件采用砂型手工造型且最大轮廓尺寸为630-1000之间，且其基本 尺寸为160mm、200mm,查表5.1表5.2表5.3和表5.4可知其加工余量等级为 F-H,尺寸公差等级为CT(11-13),确定其加工余量为7.5mm。表5.1毛坯铸件经典的机械加工余量等级(GB/T6414-1999)规定的机械加工余量等级措施铸件材料铸钢灰

4、铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金轻金属合金砂型手工造型G-kF-HF-HF-HF-HF-H砂型机器造型或E-HE-GE-GE-GE-GE-G壳型金属型或低压铸D-FD-FD-FD-FD-F造压力铸造B-DB-D熔模铸造DDDEE最大规定加工日勺机械余量等级尺寸 ABCDEFGHJK40-630.10.20.30.30.40.50.711.4263-1000.20.30.40.50.711.422.84100-1600.30.40.50.81.11.52.2346160-2500.30.50.711.422.845.58250-4000.40.60.91.31.42.53.55710表5.2规定日勺铸

5、件加工余量（GB/T6414-1999单位（mm）（续）最大 尺寸 规定加工的机械余量等级ABCDEFGHJK400-6300.50.71.11.52.2346912630-10000.60.81.21.82.53.5571014 6300 -1000 01.11.52.234.569121724最终机械加工后铸件H勺最大轮廓尺寸。 等级A和B仅用于特殊场所，例如，在供需双方已就夹持面和基准面或基准目的约定了模样装备、铸造工艺和机械加工工艺的I成批生产的状况下。表5.3小批量或单件生产的毛坯铸件公差尺寸等级公差等级铸造措造型材铸件材料施 料 铸钢 灰铸铁 球墨铸 可锻铸 铜合金 轻金属 银基合

6、 钻基合 铁 铁合金 金 金砂型铸粘土砂13-1513-513-1513-1513-1511-1313-1513-15造手工造化学粘12-1411-1311-1311-1310-1210-1212-1412-14型 结剂砂表5.4铸件尺寸公差数值单位（mm）毛坯铸件基 本尺寸铸件尺寸公差等级CT不小 于至12345 111213100.090.130.180.260.362.84.210160.100.140.200.280.383.04.416250.110.150.220.300.423.24.6625400.120.170.240.320.463.65.0740630.130.180.2

7、60.360.504.05.68631000.140.200.280.400.564.4691001600.150.220.300.440.625.07101602500.240.340.500.725.6811 在等级CT1-CT15中对壁厚采用粗一级公差。 对于不超过16mm日勺尺寸，不采用CT13到CT16日勺一般公差。本设计中未到时数据在本表中有所省略。5.2 起模斜度及圆角确定起模斜度是指为了以便起出模样或取出砂芯，在模样、芯盒的出模方向留有 一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。由于铸件两端法兰较厚，可在远离分型面处减 少1mm日勺加工余量，取起模斜度为1度。铸造圆角是指在铸件上相邻两壁之

8、间的夹角，为了防止该处产生缩孔、因冲 砂而缺角、因集中力而产生开裂等缺陷。一般为两交壁平均厚度的1/3-1/2,这里取R5mm。5.3 铸出孔对于支撑台零件上8个小孔尺寸大小，根据铸造工艺性的也许性和使用的必 要性。小批量孔直径30mm-50mm,而本次设计零件小孔直径为20mm,且假如 要铸出，会增长型芯数量，并且还不好放置，因此不用铸出，直接在钻床上用钻 头钻出。5.4 型芯及型芯头选择铸件上的孔腔要用芯型铸出，芯型要芯头支撑、定位、排气和落砂，芯头是 型芯曰勺外伸部分，起辅助作用。型芯头的形状尺寸：一般状况下，同一种内腔用 一种整体型芯铸出，当内腔简朴，可以自带砂芯成型而不采用型芯。当复

9、杂时， 可将型芯分为数块。芯头分为垂直芯头和水平芯头。垂直芯头必须保留一定的斜 度，以增强型芯在铸型中的稳定性。水平芯头一般均有左右两个芯头，并增强型 芯的稳定性，一般加大或增长芯头，从而使型芯稳固并增长透气。支撑台零件中央内腔呈锥形孔，适合采用整体型芯和大芯头，便于合箱，以 利于稳固、定位、排气和落砂。由基本尺寸可知，型芯长度为200mmo选用垂 直芯头，一般小中芯头长为20mm-80mm,确定芯头长为50mm,大端芯头直径 90mm,小端芯头直径50mm。芯头的I间隙查表5.5得1mm。表5.5垂直芯头与芯座之间日勺间隙D 或（A+B） /2铸型202种类50003000050070010

10、00-15030湿型 0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.0干型 0.51.01.51.52.02.53.03.54.05.07.0浇注系统日勺设置6.1 浇注系统作用与构造分析系统浇注是指砂型中引导金属液流入型腔的通道，一般由浇口杯、直浇道、 横浇道、内浇道等构成。浇口杯承接金属液，并经直浇道流入横浇道，再分派给 各内浇道流入型腔，因此各交道形状及截面大小均影响铸件质量。对于本次设计 采用中间注入的I基本形式，其特点是内浇道开设在铸件中部某一高度上，一般开 在分型面上造型比较以便，并且兼有顶注式和底注式的优缺陷，生产中应用广泛, 合用于壁厚较均匀、高度不太大的I各

11、类中小铸件小对于支撑台零件恰好适合。6.2 浇口杯和直浇道浇口杯的作用是用来承接来自浇包的金属液，防止金属液飞箭和溢出，便于 浇注，减轻液流对型腔的冲击，分离渣滓和气泡，制止其进入型腔，增长充型压 力头等。浇口杯安构造形状可分为漏斗形和池形两大类，本设计采用漏斗形构造。 且在上型面开设浇口杯。直浇道多为圆形或方形断面的锥形管道，其功用是从浇口杯引导金属液向下 进入横浇道、内浇道或直接导入型腔，并提供足够的I压力头，使金属液在重力作 用下能克服流动过程中的多种阻力，充斥型腔的I各个部位也6.3 横浇道和内浇道水平的横浇道用以连接直浇道和内浇道，并将金属液平稳而均匀地分派给各 个浇道。其作用除了液

12、流的分派，就是起到挡渣的作用。横浇道截面多为梯形、 圆形和圆顶梯形。其中梯形和圆顶梯形截面，重要用于浇注灰铸铁和非铁金属铸 件。对支撑台零件的横浇道采用梯形截面。内浇道的作用是引导金属液进入型腔，内浇道比较短，自身不能挡渣，但合 理的构造尺寸以及与横浇道的连接方式将有助于挡渣。内浇道对于小件 20mm-30mm有助于横浇道挡渣，且制模及切除以便。支撑台零件的下型面开设 内浇道，并分两道将金属液从两端法兰处注入，有助于法兰冷却过程中的补缩。 且内浇道采用梯形截面叫6.4 各组元截面尺寸确定各组元截面尺寸可根据铸件合金种类、质量、尺寸、壁厚、浇铸时间等，运 用简便经验公式求得。11111.5:2适

13、用于大件1.2:1.4适用于大中件1.1:1.15 适用于中小件1.06:1.11 适用于薄壁小件生产中最小时内浇道截面积为0.04cm2,直浇道最小直径一般不不不小于15-18mmo灰铸铁阻流截面计算公式:4m%一0.31从。国人且浇注系统中日勺最小断面总面积（cm2）；m流经F阻断面欧|金属液总重量（Kg）；|i总流量损耗系数；r浇注时间（s）；Hp平均静压力头（cm）式中 m 由 proe 分析的毛坯质量 m=8.6kg； |i=0.42l3；Hp = 110cm；浇注时间7的计算如下：T-sxmm型内金属液日勺总质（重量）（Kg）4系数，取决于铸件壁厚，由表查出是邑=2.2。计算得出浇

14、注时间为6.5s。由于支撑台零件为中小型铸件，确定其截面比为1：1.1：1.15。由阻流截面计算公式可得出内浇道截面积4 = 8.90劭2 ,查表得a=56mm,b=52mm,c=17mm；直浇道截面积A直二10.24 c/，查表得D=18mm；横浇道截面积=9.97cm, a=32mm,b=22mm,c=35mm。因此支撑台零件H勺各浇道示意图如下所示:图61 内浇道、直浇道、横浇道截面积表6.1灰铸铁件浇注系统原则值图内浇道尺寸/mm (S内/m nV )横浇道尺寸/mm(S横/m m2直浇道尺寸/mm (S直/ m m2)abcS内abcS内ABCS横DS直119550641050161

15、118240172301412680851280191422360203101815711510615120231525480234202018815011717150281831720275702421102251392122532223595032800302611310141026310382842138038113040301245517113345046325019504515904541146002012376005640582800532200565217920241646920654570385065332058532212002820501200806080560080503

16、06.5冒口及尺寸确定一般小型、壁厚均匀H勺铸件可不设冒口，故在此省略。7铸件工艺图和铸件图图7.1铸件工艺图7铸件工艺图和铸件图19附录20总结21参照文献22图7.2铸件图铸造工艺卡确定铸件名称材料牌号生产类型毛坯质量最小壁厚铸件图支撑 台HT150小批8.6kg12mm0215造型造型措 施砂箱铸造、两箱造型11砂箱内 部尺寸/mm规格长宽高紧固措施上箱250220130/下箱2502201301砂型烘干烘干温度 烘干时间h措施3005烘干炉浇冒 口尺 寸mm浇道数量长宽高截面积横浇道1 个20022359.97c m2内浇道2 个5052178.90c m2直浇道1 个15018181

17、0.24c m2浇注工艺规格出炉温度/浇注温度/浇注速度/sec冷却时间/h13001250355510热处理工艺加热24h至55020,保温均热12h后缓 冷总结通过本次课程设计，使我愈加扎实的掌握了有关铸造工艺设计方面的知识， 在设计过程中虽然碰到了某些问题，但通过一次又一次的思索，一遍又一遍的检 查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的J知识欠缺和经验局限性。 实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。对于支撑台零件的铸造工艺设计，首先从零件图出发，读懂了图，接下来再 去分析它的铸型种类、型芯构造以及分型面的选择等，然后逐渐确定铸件的I各个 工艺参数，设计出浇

18、注系统。在本次设计中，铸造工艺图无疑是十分重要的I,由于其标示出了分型面、机械加工余量、砂芯形状尺寸、浇注系统等一系列铸造中必不可少的参数。设计中我也碰到了许多问题，尤其是各个参数口勺选定，信息口勺取舍直接影响到课题设计 的严密性、严谨性，通过与老师和同学日勺讨论，最终得出了成果。通过这次课程设计，我发现自己对所学的知识掌握得很不好，还需要多多的努力去融会贯穿，在此后日勺学习中要愈加的认真才行。参考文献1苏翠娥.谈怎样选择机械零件H勺材料J.科技信息,2023,33:604.2中国机械工程学会铸造分会，铸造手册（造型材料）第2版，北京：机械工业出版社2023.8.李荣德，米国发.铸造工艺学机械

19、工业出版社2023.8.4李宏英 赵成志 编著.铸造工艺设计.北京:机械工业出版社.2023.1:97-193.5|陆文华，李隆盛,黄良余.铸造合金及熔炼.机械工业出版社,2023.07.1绪论铸造工艺是应用铸造有关理论和系统知识生产铸件日勺技术和措施。包括铸件 工艺，浇注系统，补缩系统，出气孔，激冷系统，特种铸造工艺等内容。就是将 液态合金注入到与零件尺寸、形状相适应的铸型空腔内使之冷却、凝固，制备铸 件的工艺措施。现代科学技术的发展，规定铸件具有高的力学性能、尺寸精度和 低的I表面粗糙值；规定具有某些特殊性能，如耐热、耐蚀、耐磨等，同步还规定 生产周期短，成本低。合理的铸件构造是获得优质铸

20、件的前提，是简化铸造工艺, 提高生产率，减少生产成本的主线措施。需铸造的零件构造不仅满足工作性能和 力学性能的规定，同步还应满足铸造工艺、措施及合金铸造性能的基本规定，这 样才能到达优质、高产、低耗的效果。铸造工艺设计中最重要的环节就是工艺方案，其重要包括零件构造分析和铸 造工艺方案分析两部分内容。根据零件时构造特点、技术规定和生产批量等条件 确定其铸造工艺，绘制铸造工艺图和铸型图；然后根据绘制的J铸造工艺图，结合所选定得造型方案和工艺卡，便可绘制出模样图及铸型图。2材料确实定机械零件材料的选择是一种复杂的问题，需要在掌握工程材料理论及其应用 理论知识的基础上，明确目的及限制条件，进行详细分析

21、，进行必要的试验和选 材方案对比，最终才能确定选材方案。一般应遵照“使用性、合理性、经济性和 工艺性”原则叫支撑台零件重要用于承受中等静载荷，即在工作时起支撑机器上其他部件的 作用，而常常处在压应力状态，规定能抗压和耐磨即可，故选用灰铸铁HT150 制成。灰铸铁是一种断面呈灰色，碳重要以片状石墨形式出现的铸铁。并且其含碳、 硅较高（碳3.0%-3.7%、硅1.8%-2.4%）其铁水不经任何处理，出炉后可进行直 接浇注。灰铸铁具有良好的减磨性、吸振性和切削加工性，以及铸造流动性好， 充斥型腔的能力较强，有助于金属渣中的气体和杂质上浮。HT150的工作条件是 承受中等负荷，且摩擦面间的I单位面积压

22、力不不小于490kpa, 一般机械制造中 及I铸件，如：支柱、底座、齿轮箱、刀架、轴承座、轴承滑座等。符合本设计欧J规定，故支撑台零件的材料选用灰铸铁HT150。3构造工艺分析支撑台零件由法兰、锥度、内腔及小孔等构造构成。此产品的生产性质为单 件小批量生产。灰铸铁具有良好的耐磨性，液态流动性好，凝固收缩性小，抗 压强度高，吸振性好，使用时有充足的强度和刚性，可以满足支撑台工作规定， 并且价格合适，故选用灰铸铁作为铸件材料。此零件外形轮廓尺寸为160mm*200mm*200mm，重要壁厚12mm,最大壁 厚20mm,为一小型铸件；机器支撑台零件重要用于承受静载荷，即在工作时起 支撑机器上及其他部

23、件的作用，而常常处在压力状态，故规定能抗压和耐磨即可。故选择灰铸铁HT150制成。零件构造图及三维图3.1如下所示。01600200图3.1零件图及三维图4工艺方案的设计4.1铸型种类及造型措施确实定铸型包括将熔化的I金属倒入铸模（同铸锭过程），铸模的I型腔提供了最终有用 的J形状，之后仅需根据详细应用进行加工和焊接。铸型一般按照造模的措施、造 模的材料或进铸模的措施进行分类，铸造工艺有四种基本类型:砂型铸造、永久 型铸造、压模和离心式铸造。考虑其经济性、合理性、工艺性，对本设计采用砂 型铸造。砂型铸造的I铸型重要分为湿型、干型、表面干型、自硬型四种。每种铸型的 选择需要根据铸件重量、构造和质

24、量规定、生产批量及车间生产条件等原因确定。 湿型是应用最广泛的一种铸型。湿型铸造法的基本特点是砂型无需烘干，不存在 硬化过程，其重要长处是生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水 生产，易于实现生产过程中的机械化和自动化，材料成本低。一般状况下，中小 型铸件应尽量选择湿型。故本设计采用湿型铸造法。因湿型铸造法水分多，强度低，铸件易产生结疤、鼠尾、粘砂、气孔、砂眼、 胀砂等缺陷，在使用时应注意如下几种状况：1 .浇注时铸件有较大水平壁时，用湿型轻易引起夹砂缺陷，应考虑使用其他 砂型。2 .铸件过高，金属静压力超过湿型的抗压强度时，应考虑使用干砂型或自硬 砂型。3 .型内放置冷铁过多时，应

25、防止使用湿型，由于冷铁生锈或变冷而凝结“水 珠”，浇注后会引起气孔缺陷。假如必须使用冷铁时，冷铁应事先预热，放入型 内后要及时合型浇注。4 .造型过程长或需长时间等待浇注的J砂型不适宜采用湿型，由于湿型放置过 久会风干，使表面强度减少，易出现冲砂缺陷。支撑台零件为回转体构造，且平直分型面，故适合分模造型。因其生产批量 小，因此采用手工造型和制芯。综上所述，本设计采用湿砂手工分模造型。4.2 分型面的选择分型面是指两半铸型互相接触的表面。分型面的得选用优劣，对铸件的精度、 生产成本和生产率影响很大。选择分型面时应注意一下几项原则：1 .尽量将整个铸件或其重要加工面和基准面置于同一砂箱内；2 .尽

26、量减少分型面数目；3 .尽量选用平面分型；4 .分型面应选用在铸件最大投影面处；5 .尽量少用砂芯；6 .尽量防止铸件非加工面产生飞边；7 .尽量减少砂箱高度；8 .受力件的分型面的选择不应减弱铸件构造强度；9 .有助于下芯、验型与合型。支撑台零件有三个最大截面，可以设计轴向分型和径向分型两种方案。径向 分型有两个分型面，分别为A、B在上下法兰下面。需要用三箱造型，工艺复杂, 砂箱数量多且轻易出现错箱等错误，生产效率低。而轴向分型为一种分型面，在 零件垂直轴线上，分两箱造型。便于起模、下芯和验型等且分型面与分模面相似, 因此选择轴向分型。0160图4.1分型面选择图4.3 铸件浇注位置确实定铸件的浇注位置是浇注时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置不仅对保证铸 件质量有重要影响，并且与工艺装备（如模样、芯盒）构造，下芯、合型甚至清 理等工序均有亲密的关系，还能影响到机械加工。浇注位置的选择要根据铸件的 大小、构造特点、合金性能、生产批量、现场工艺条件及综合等方面加以确定。 以保证铸件质量为出发点，应尽量简化造型工艺和浇注工艺。同步还应注意如下 几点原则：1 .浇注的重要加工面应朝下或呈侧立面一般状况下，铸件顶面形成气孔和夹杂物等缺陷的也许性大，而铸件向下的I 底面和侧立面比较光洁，出现缺陷日勺也许性小。