铸造工艺说明书.doc

沈阳理工大学铸造工艺课程设计
1 铸造工艺设计
1.1 铸造工艺方案的确定
1.1.1 浇注位置的确定
铸件的浇注位置是指浇筑时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置是根据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特性、铸造方法以及生产车间的条件决定的。
正确的浇注位置应能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方便。
该铸件浇注位置应在铸件边缘，内浇道应在分型面上。
1.1.2 分型面的确定
铸造分型面是指铸型组元间的接合面。合理地选择分型面，对简化铸造工艺、提高生产率、降低成本、提高铸件质量等都有直接关系。分型面的选择应尽量与浇注位置一致，尽量使两者协调起来，使铸造工艺简便，并易于保证铸件质量。
1.应使铸件全部或大部置于同一半型内；
2.应尽量减少分型面的数目；
3.分型面应尽量选用平面；
4.便于下芯、合箱和检查型腔尺寸；
5.不使砂箱过高；
6.受力件的分型面的选择不应削弱铸件的结构强度；
7.注意减轻铸件清理和机械加工量。
该铸件的分型面的选择如图1-1所示

图1-1 铸件的分型面

1.2 工艺参数
1.2.1 机械加工余量
GB/T6414-1999《铸件 尺寸公差与机械加工余量》中规定，要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件，且该值应根据最终机械加工成品铸件的最大轮廓尺寸和相应的尺寸范围选取。
要求的机械加工余量等级有10级，称之为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K级共10个等级。
查表，可知灰铸铁加工余量等级E~G级，可知，加工余量为3.0mm。
1.2.2 铸件线收缩率与模样放大率
铸件线收缩率又称为铸件收缩率或铸造收缩率，是指铸件从线收缩开始温度（从液相中析出枝晶搭成的骨架开始具有固态性质时的温度）冷却到室温时的相对线收缩量，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：

式中 ：模样长度；
：铸件长度。
铸件的线收缩率是考虑了各种影响因素之后的铸件的实际收缩率，它不仅与铸造金属的收缩率和线收缩起始温度有关，而且还与铸件的结构、铸型种类、浇冒口系统结构、砂型和砂芯的退让性等因素有关。
综合考虑：可选灰铸铁线收缩率1.0%。
1.2.3 起模斜度
当铸件本身没有足够的结构斜度，应在铸件设计或铸造工艺实际是给出铸件的起模斜度，以保证铸件的起模。起模斜度可采取增加铸件壁厚的方式来形成。在铸件上加起模斜度，原则上不应超出铸件的壁厚公差要求。
根据零件要求，起模斜度。
1.2.4 最小铸出孔槽
机械零件上往往有很多孔、槽和台阶，一般应尽可能在铸造时铸出。这样既可节约金属、减少机械加工量、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。但是当铸件上的孔、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、槽必须采用复杂而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。有时由于孔距要求很精确，铸出的孔如有偏心，就很难保证加工精度。因此在确定零件上的孔和槽是否铸出时，必须既考虑到铸出这些孔和槽的可能性，又要考虑到铸出这些孔和槽的必要性和经济性。
最小铸出孔和槽的尺寸，和铸件的生产批量、合金种类、铸件大小、孔处铸件壁厚、孔的长度和直径有关。
综合考虑各方面因素：该铸件有2个半径为2.75mm的退刀槽不能铸出。
1.3 砂芯的设计
砂芯设计的基本原则：
1.尽量减少砂芯的数量；
2.复杂砂芯可分块制造；
3.选择合适的砂芯形状；
4.砂芯烘干支撑面最好是平面；
5.砂芯的分盒面应尽量与砂型的分型面一致；
6.便于下芯、合型；
7.沿高度方向的分型砂芯 选择砂芯的划分面时，应力求使同层砂芯组合后的上面为平 面，以利于测量组装后的砂芯尺寸。
8.被分开的砂芯每段要有良好的定位条件，要尽量避免靠芯撑支承，尤其是压力容器铸件，防止因芯撑融合不好造成铸件渗漏。
该铸件需2个砂芯。
14 浇注系统的设计
1.4.1 浇注系统的设计原则
1.引导金属液平稳、连续地充型，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型芯；
2.充型过程中流动的方向和速度可以控制，保证铸件轮廓清晰、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.调节中心的温度分布，有利于强化铸件补缩、减少铸造应力、防止铸件出现变形、裂纹等缺陷；
5.具有挡渣、溢流能力，净化金属液；
6.浇注系统结构应当简单、可靠，减少金属液消耗，便于清理。
1.4.2 灰铸铁浇注系统尺寸的确定
浇注面积可由式(1-1)阻流截面法确定：
式(1-1)
式中：—浇注系统最小截面积；
—流经截面的金属液总重量（Kg）；
—流量损耗系数；
—浇铸时间（s）；
—平均净压力头高度（cm）。
计算：

所以：
浇注时间可由表1-1求出：
表1—1 最小液面上升速度与铸件壁厚关系
铸件壁厚/mm
/
>40，水平位置浇注
>40，上箱为大平面
>10~40
>4~10
1.5~4
0.8~1.0
2.0~3.0
1.0~2.0
2.0~3.0
3~10

由此可得出：

流量损耗系数可由表1-2查出：
表1-2 铸铁件的 值
铸型种类
铸型阻力大
铸型阻力中
铸型阻力小
湿 型
干 型
0.35
0.41
0.42
0.48
0.5
0.6

可取=0.6
最小剩余压力头
式中：—最小剩余压力头高度（mm）；
L —金属液的流程，即铸件最高最远点至直浇道中心线的距离（mm）；
—压力角。

可取： =170mm
所以：
因为：
所以：
查表可获得内浇道、横浇道、直浇道标准值。具体数值如图1-2，1-3，1-4所示：
内浇道参数如图1-2所示：

a=8mm
c=5mm
h=12mm

图1-2 内浇道
横浇道参数如图1-3所示：

a=14mm
c=10.5mm
h=16.5mm

图1-2 横浇道
直浇道参数如图1-4所示

D-d=2mm

h=125mm

d=30mm

图1-3 直浇道

2 铸造工艺装备
2.1模样
2.1.1模样尺寸的计算
模样的工作尺寸是模样所有尺寸中最重要的尺寸，其正确与否直接影响铸件的尺寸精度，摸样的工作尺寸可按式(2-1)计算：
式(2-1)
式中：—模样的工作尺寸（mm）；
—产品的铸件尺寸（mm）；
—零件铸造工艺附加尺寸 （mm）。

2.2 砂箱
砂箱是铸件生产中必备的工艺装备之一。手工造型所用砂箱一般要求比较简单；半机械化造型对砂箱要求要严格一些；近年来，随着高压、气冲等高效率、高比亚造型设备的普遍应用，对砂箱的要求也越来越高。正确的设计和选择合适铸造生产需要的砂箱，对日益发展的铸造产业，具有很大的使用价值。
根据吃砂量确定砂箱尺寸，一模两件可选用 500mm×300mm的砂箱。

2.3 模板
2.3.1 模底板参数
模底版和砂箱尺寸的关系：
式中：A B—砂箱内壁尺寸
b—砂箱壁厚
砂箱壁厚查表可得,所以

图2-2 模底板

模底板壁厚、加强肋厚度及连接圆角半径如图2-3所示：
d=15mm
=12mm
=10mm
倒角r=3mm

图2-3 模底板壁厚、加强肋厚度
2.3.2 模底板与砂箱的定位
模底板与砂箱的定位方式如图2-4所示：

图2-4 模底板与砂箱的定位方式
直接定位，模底板的定位销与砂箱的销套直接起定位作用，定位结构简单，误差小，主要应用于普通单面铸铁模底板。
2.3.3 定位销耳的尺寸
定位销耳结构尺寸如图2-5所示：

查表可得F=80~90mm
定位销公称尺寸d=20mm
()=18mm
h=15mm
=2mm
e=50mm
=40mm

图2-5 定位销耳的结构尺寸

2.3.4 模底板用定位销及导向销的结构
模底板用定位销及导向销根据模底板平均轮廓尺寸大小确定，其具体尺寸及结构如图2-6所示：
图2-6 模底板用定位销及导向销

2.4 芯盒的设计
芯盒是制芯过程中所必要的工艺装备。正确的选择和设计芯盒是保证铸件质量、提高生产率、降低成本、减轻劳动强度的重要环节。在大量生产中，为了提高砂芯精度和芯盒耐用性，多采用金属芯盒。
2.4.1 芯盒设计的一般原则
金属芯盒的结构设计应满足下列要求：
1. 芯盒材料的结构设计应与生产批量相适应；
2. 芯盒必须具有足够的强度、刚度和耐磨性，在正常操作下，达到要求的使用寿命；
3. 确保芯盒的几何形状和尺寸精度达到工艺要求；
4. 尽可能减轻芯盒的重量，以降低能耗和工人的劳动强度；
5. 适用放便、制造简单、降低成本；
6. 应满足选用的制芯设备的装配和操作要求。
金属芯盒的设计依据是产品零件图、铸造工艺图（包括芯头的形状尺寸、芯盒中砂芯的数量、通气针的尺寸及同期方式等）、生产批量、制芯设备的技术规格以及工装加工条件等。
2.4.2 芯盒内腔尺寸的计算
芯盒內腔尺寸的确定是芯盒设计中重要内容之一，它直接关系到铸件的尺寸精度。芯盒內腔尺寸按下式进行计算：
式（2-1）
式中：—芯盒內腔尺寸（mm）；
—产品零件尺寸（mm）；
—铸造工艺尺寸（加工余量、起模斜度、工艺补正量等）（mm）；
—合金的铸造线收缩率（%）。
式（2-1）中“+”号适用于因工艺尺寸使砂芯尺寸增大时；“-”适用于因工艺尺寸使砂芯尺寸减小时。芯盒內腔尺寸是指形成铸件的有关尺寸，芯盒本身结构尺寸不包括在内。芯头长度等尺寸，因不直接形成铸件尺寸，不计算收缩率。
2.4.3 定位销、销套的结构尺寸：
定位装置的设计是为了确保砂芯尺寸和形状的准确，防止砂芯错边。定位销、销套结构尺寸如图2-8所示。定位销的材料为T10，硬度为50~55HRC；定位销套的材料为T8，硬度为48~53HRC。

图2-8 定位销、销套的结构尺寸

参考文献
[1].吴光峰.铸造工艺装备设计手册.机械工业出版社.1989.
[2].王文清，李魁盛.铸造工艺学.机械工业出版社.2002
[3].《砂型铸造工艺及工装设计》联合编写组. 砂型铸造工艺及工装设计.北京出版社.1980

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