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材料工程学院
铸造工艺课程设计

说 明 书

班级
姓名
学号

课程设计任务书
进程计划表
序号
起止日期
计划安排
完成情况
检验署名
备注
1

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3

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6

7

8

6 月27
零件结构铸造工艺性和技术条件分析.

铸型中类，造型、造芯方法选择.

凝固标准，浇注位置，分型面选择比较、论证

关键工艺参数确实定

浇注系统类型选择和尺寸计算。

冒口冷铁选择和计算。

型砂型芯及涂料配方性能及烘干规范。

铸件缺点防治方法，铸件验收规范和许可修补条件。

序号
计算过程或说明
结论

一．阅读零件图，分析工艺

二．铸件质量计算

三．确定浇注时间

四．确定浇注系统，和分型面选择和论证

五．砂芯设计

六．冒口、冷铁等选择和计算

七．型砂、芯砂及涂料配方性能及烘干规范

八铸件缺点防治方法铸件验收规范和许可修补条件

九．参考资料

1.读图、审图、分析工艺。
（1）该零件为托架， 材质为HT150
(2)生产类型：单件小批量生产。
造型材料：树脂砂造型。
造型方法：手工造型。
（3）铸件壁厚：最薄处5毫米 ，最厚处
22毫米
(4)造型方法：分模造型
造芯方法：芯盒造芯
铸型种类：干型
2．关键工艺参数：
铸造收缩率：1% （灰铸铁收缩率为1%）
机械加工余量：2mm （依据机械加工余量数量 GB/T11350-89可得）
起模斜度：0.5º~4º (木模起模斜度为
0.5º~4º)
最小铸出孔和槽：单件小批量生产大最小铸出孔为30~50mm
浇注温度：1320~1400℃ （依据《铸造工艺及设备》一书表3-1可得）

该铸件可分为6个部分进行计算其体
积，计算过程以下：
V长方体=1.64 x 0.24 x 1.36
= 0.535296
V2圆= Π x 1.18
= 0.81847868
V3圆=Πx 1.22= 0.48191464
V4圆=Πx 0.24=0.10316784
V5圆=Πx 0.06=0.03323376
V6筋=0.44 x 0.24 x 1.04= 0.109824
综上可知：
V总=V长方体+V2圆+V3圆+V4圆+V5圆
+V6筋 = 0.91174996

HT密度ρ为7.3kg/
铸件重量G=ρv总= 0.91174996 x 7.3
= 6.656 kg
浇冒口重量占铸件重量百分比
铸件重量/kg
大量
生产%
成批
生产%
单件小
批生产%
<100
20-40
20-30
25-35

该铸件为单件小批生产，铸件重量<100kg,
则取百分比为35%；
浇冒口重量G1=6.656 x 35%
= 2.3296 kg
则可知，金属液重量G2= G + G1
= 8.9856 kg

1浇注时间经验公式：t=k
式中 : t—浇注时间（s）
G2—浇入型内金属液总
重量 （kg）
k—系数，灰铸铁取2.0
l—铸件平均壁厚
铸件平均壁厚l=13.5 mm
将数据代入上述公式可知:
浇注经验时间t= 8.8 s
2.验算浇注时间：
计算所得浇注时间是否适宜，通常以
型内金属液面上升速度来验证。浇注时间过长
，会在金属液面上产生较厚氧化层，造成气
孔.夹渣等缺点。铸铁件许可最小液面上升
速度见下表：
型内铁液液面许可最小上升速度

铸件厚
度/mm
铸件厚度大于
40mm和所
有水平位置浇
注平板铸件

11-40

4-10

<4
最小上
升速度
mm/s
8-10
11-20
21-30
31-100
3.计算金属液液面上升速度：
V=C/t
C—铸件最低点到最高点距离，按浇注
时位置确定(mm)
t—计算浇注时间（s）
V=142 / 8.8 = 16.1 mm/ s
由上表可知铁液最小上升速度为
11-20 mm/s.
在范围内，所以浇注时间符合。

1.确定内浇道截面积。
铸件重量6.656 kg 铸件壁厚最薄处5 mm，
最厚处22 mm，
查《铸造工（ 技师 高级技师）》一书，
表1-15
可查 S内=1.6
2校核砂箱高度是否满足

浇注铸型最小压头H小，对充满型腔是
必需，计算压头不能低于H小值：
H小=L1tg
式中：L1—自直浇道中心线到铸件最高、
最远水平距离。L1=162mm
—保险压力角 (参考《铸造工艺及
设备》一书，表3-7) 取 =13度
由以上可得H小=37.4mm
H均=
H均—作用于内浇道金属液静压头
G2—型内金属液顶总重量（kg）
μ—流量系数 (依据《铸造工艺及设计》
一书表3-5及表3-6可确定μ值为0.7)
t—浇注时间（s）
所以综上可计算出H均，H均=253mm
H均 > H小，所以合理。
3.确定浇注方法
顶住式浇注系统优点是：金属液轻易
充满型腔，凝固次序自下而上，有利于铸件
补缩，对薄壁铸件能够预防浇不到，冷隔
等缺点，浇注系统结构简单，紧凑，便于造
型，节省金属。但在浇注时，金属液易产生飞
溅、氧化、轻易产生砂眼、氧化夹渣等缺点。
这种浇注 系统适适用于结构简单，高度不大
薄壁铸件。
底注式浇注系统优点是：充型平稳不
会产生飞溅、氧化倾向小，排气轻易。但铸件
温度分布不利于自下而上定向凝固，当铸
件较高时补缩效果差。
此零件为托架，结构较简单，铸件比较
高，铸件需要补缩，所以综上所属，该铸件
浇注方法选择顶住式浇注系统为宜。
4.分型面选择比较及论证：

如上图a、b所表示分型面，若将铸件同时置于
于上下两箱内，那么一旦发生错箱，就会产生
e¹不等和e²现象，使铸件产生很大尺寸
偏差，若将整个铸件全部置于下箱内，则不管是
否发生错箱，全部能确保e¹等于e²从而确保了铸件尺寸精度。所以，分型面应放置在图a所表示位置。
5.确定浇注系统组元截面之间百分比关系，计
算各浇道截面尺寸。
依据《铸造工艺及设备》一书，表3-8，可
查得：
∑S内：∑S横：∑S直=1 ：1.1 ：1.15
因为 ∑S内=1.6
则可得：∑S横=1.76
∑S直=1.84
6.确定内浇道、直浇道、横浇道及浇口杯形
状尺寸。
依据《铸造适用数据速查手册》一书，表
1-25，可得：
内浇道

α=11
b=7
c=17
横浇道

A=16
B=11
C=18
直浇道

D=17
《依据铸铁件生产实用技术》一书表1-24
可得浇口杯形状和尺寸以下：

d
A
B
C
E
H
R1
R2
φ20
20
80
60
100
20
60
10
12
型芯是铸型一个关键组成部分，型芯
作用时形成铸件大内腔，孔洞，阻碍起模部
分外形和铸型中有特殊要求部分。
1.心头设计。
芯头是指伸出铸件以外不和金属液接触砂芯
部分心头作用是定位、支撑和排气。
对砂芯要求：定位和固定砂芯，使砂芯在
铸型中有正确位置，并能承受砂芯重力及浇
注时液体金属对砂芯浮力，时砂芯不被破坏。
芯头应能立即将浇注后砂芯所产生气体排出
型外；下芯合型方便芯头应有合适斜度和间
隙。
芯头可分为垂直芯头和水平芯头，此图采取
垂直芯头。
垂直芯头结构以下图所表示;

a—斜度 S-间隙
h—下部心头高度
h1—上部芯头高度
依据《铸造工》一书
表1-7垂直芯头高度和芯头和芯座配合间隙
表1-8垂直芯头斜度
表1-9垂直芯头顶面和芯座配合间隙
可得：
S=0.5 S2=1
上部芯头 a1=10 º α=7
下部心头 a=7 º α=5

1．冒口选择及冒口各部分尺寸
在铸造生产中，因为铸件结构和铸造参数
原因，在膜腔内各点熔融状态金属液凝固
时间是不相等，这就会在铸件凝固后产生热
应力造成铸件变形，裂纹等，同时，因为冷却
凝固时间不等，铸件回出现疏松冷隔，气孔等
缺点。所以在铸造生产中常采取部分方法来防
止或降低铸件缺点产生。
该铸件需要补缩，且铸件壁厚连接处，壁厚
相差较大有可能会产生热节，所以应采取冒口
或冷铁，但因该铸件含有一定斜度，采取冷
铁时会比较麻烦，所以采取冒口来预防热节
产生。
冒口是在铸型内专门设置储存金属液空
腔，用以赔偿铸件成型过程中可能产生收缩，
所需金属液，预防缩孔、缩松产生。并起
到排气集渣作用。
冒口设计可采取百分比法，百分比法也称热节
圆法，这种方法就是使冒口根部直径大于铸
件被补缩处热节圆直径或壁厚，再以冒口根部
直径来确定其它尺寸。
冒口根部直径计算公式：
D=cd
D-冒口根部直径
d-铸件被补缩处热节处内切圆直径
c-比列系数 （依据表4-6可得）
依据表4-6选择一般顶冒口中B型冒口，
冒口形状和各部分尺寸以下：

2. 冒口个数，依据公式L=nl/（πD件）
式中 L—冒口延伸度
n—冒口数量
l—冒口沿着轮缘方向尺寸
D件—轮缘直径
依据上式可得，冒口个数n=

1.型砂配比及性能:

种
类

配比（重量百分比）

性能
使用范围
新砂
旧砂
粘土
膨润土
纸浆或糖浆
水分%
湿透气性
湿压强度
干剪
20/40
30/50
40/70
铸铁件用砂

—

—

30

70
4

~

6

_

_
7

~

8

>100
4.5

~

6

>1.5
小件面砂

2芯砂配比及性能

砂
料
新
砂
配比（重量百分比%）
性能

用

途
旧
砂
粘
土
纸浆
或
糖
浆
木
屑
彭
润
土
焦
炭
粒
水
分
%
透
气
性
湿
压
强
度
干
剪
强
度
20/40
30/50
铸
铁
件
芯
砂

—

60

40

5
-
7

2
-
3

——

—

—
7.5
-
8.5

>100
0.5
-
0.7

>2.0
中
小
件
芯
砂

3.铸铁件型芯用涂料成份比。
涂料配方：
石墨粉 : 50%
糊 精 ： 1.5-2.0%
沥 青 ： 2.5-3.0%
松 香 ： 1.5-2%
汽 油 ： 50%
4．因为该铸件使用是树脂砂，所以无需烘干。

1．铸件缺点及防治方法；
（1）气孔和针孔
防治方法：炉料要烘干、除锈、去油污、；焦
炭质量要好，以提升金属液出炉温度；孕
育剂，球化剂和所用工具要烘干；预防液体
金属在熔炼过程中过分氧化，；制造砂型时舂
砂要均匀，型、芯排气要通畅；出气冒口要放
在型腔最高处和型腔中气体不易排出地方。
（2） 缩陷、缩孔和缩松
防治方法: 正确设计内浇道、冒口、冷铁
位置，确保铸件在凝固收缩过程中不停有液体
金属补充；改善铸件结构，使铸件有利于补缩；确保铸型有足够强度，对较大铸件采取干型，防
止型壁向外扩张。
（3）冷裂
防治方法: 努力争取铸件壁厚均匀，使铸件各
部分冷缺速度尽可能趋于一致；尽可能不使铸件
收缩受阻；延长铸件开箱时间，使铸件在型内
缓慢冷缺；对铸件进行时效处理，降低残留应
力。
（4）热裂
防治方法: 铸件要尽可能避免壁厚忽然变
化，铸件转角处做到合适铸造圆角，铸件
中轻易产生拉应力部位和凝固较迟部位可
采取冷铁或工艺肋；粘土砂中加入适量木屑或
采取有机粘结剂，以改善型芯砂溃散性；砂
型和砂芯不应舂过紧；改用刚度适宜芯骨，芯骨外部要有足够吃砂量。
（5）冷隔
防治方法: 提升浇注温度，改善熔炼工艺，预防金属液氧化，提升流动性；改变铸件浇注位置，薄壁大平面应尽可能放在下面或采取倾斜浇注；加强对
合型、紧固铸型检验，预防分型面和砂芯出
气孔等处跑火。
（6） 粘砂
防治方法: 湿型在确保有足够透气性前提
下，尽可能选择粒度细原砂；提升砂型紧
实度，尤其是高大砂型下部紧实度；降低吃
砂量忆提升粘砂层冷却速度；避免型芯局部
过热；选择耐火度高或冷却能力强造型材料。
2.铸件缺点修补标准 ：
修补后铸件外观、性能和寿命均能满足要
求，且经济上合算，即应修补。反之，技术上无
把握，经济上得不偿失，就不进行修补。

《手工造型工》 机械工业出版社
《铸造工艺及设备》机械工业出版社
《热加工实训》机械工业出版社
《造型工》 机械工业出版社
《铸造使用数据速查手册》
《铸铁件生产使用技术》等资料

铸件质量
6.656kg

浇注经验时间
8.8s

铁液最小上升速度16.1
mm/ s

内浇道截面积
1.6

H均为
253mm

横浇道
截面积
1.76
直浇道
截面积
1.84

冒口个数
为