支撑台铸造工艺设计Word文档下载推荐.docx

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4.造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜采用湿型，因为湿型放置过久会风干，使表面强度降低，易出现冲砂缺陷。

支撑台零件为回转体结构，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相互接触的表面。

分型面的得选取优劣，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.尽可能将整个铸件或其主要加工面和基准面置于同一砂箱内；

2.尽可能减少分型面数目；

3.尽量选用平面分型；

4.分型面应选取在铸件最大投影面处；

5.尽可能少用砂芯；

6.尽量避免铸件非加工面产生飞边；

7.尽量降低砂箱高度；

8.受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度；

9.有利于下芯、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，砂箱数量多且容易出现错箱等错误，生产效率低。

而轴向分型为一个分型面，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同，因此选择轴向分型。

图4.1分型面选择图

4.3铸件浇注位置的确定

铸件的浇注位置是浇注时铸件在铸型中所处的位置。

浇注位置不仅对保证铸件质量有重要影响，而且与工艺装备（如模样、芯盒）结构，下芯、合型甚至清理等工序均有密切的关系，还能影响到机械加工。

浇注位置的选择要根据铸件的大小、结构特点、合金性能、生产批量、现场工艺条件及综合等方面加以确定[3]。

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。

同时还应注意以下几点原则:

1.浇注的重要加工面应朝下或呈侧立面

一般情况下，铸件顶面形成气孔和夹杂物等缺陷的可能性大，而铸件向下的底面和侧立面比较光洁，出现缺陷的可能性小。

2.尽可能使铸件的大平面朝下

既可避免气孔和夹渣，又可防止大平面处发生夹砂缺陷。

3.应保证铸件能充满

对薄壁部分的铸件，应把薄壁部分放在下半部或置于内浇道以下，以免出现浇不到和冷隔等缺陷。

当铸件薄壁部分面积较大时，可采用倾斜浇注，以保证铸件能充满。

4.应有利于实现顺序凝固

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，实现自下而上的顺序凝固。

5.应尽量减少砂芯数量并使其稳定

避免使用吊砂、吊芯或悬臂砂芯，以便于下芯、检验、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，应宽大。

按照重要加工面或大平面应朝下或呈侧立面，为了避免出现浇不到和冷隔等缺陷，将支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立面，以保证铸件的质量和精度，并且有利于下芯、检验、固定和排气。

其示意图如图4.2所示。

图4.2浇注位置图

5铸件工艺参数的确定

5.1加工余量

为了保证零件加工面尺寸和精度，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质量。

在选择加工余量时要考虑铸造合金种类、铸造工艺方法、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结构的影响。

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毛坯铸件典型的机械加工余量等级（GB/T6414-1999）[3]

方法

要求的机械加工余量等级

铸件材料

铸钢

灰铸铁

球墨铸铁

可锻铸铁

铜合金

轻金属合金

砂型手工造型

G-k

F-H

砂型机器造型或壳型

E-H

E-G

金属型或低压铸造

D-F

压力铸造

B-D

熔模铸造

D

E

表5.2要求的铸件加工余量（GB/T6414-1999[3]单位（mm）

最大尺寸①

要求加工的机械余量等级

A②

B②

C

F

G

H

J

K

≤40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.7

1

1.4

>

40-63

2

63-100

2.8

4

100-160

0.8

1.1

1.5

2.2

3

6

160-250

5.5

8

250-400

0.6

0.9

1.3

2.5

3.5

5

7

10

（续）

400-630

9

12

630-1000

1.2

1.8

14

...

6300-10000

4.5

17

24

①最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。

②等级A和B仅用于特殊场合，例如，在供需双方已就夹持面和基准面或基准目标商定了模样装备、铸造工艺和机械加工工艺的成批生产的情况下。

表5.3小批量或单件生产的毛坯铸件公差尺寸等级[3]

铸造方法

造型材料

公差等级

镍基合金

钴基合金

砂型铸造

粘土砂

13-15

13-5

11-13

手工造型

化学粘结剂砂

12-14

10-12

表5.4铸件尺寸公差数值[3]单位（mm）

毛坯铸件基本尺寸

铸件尺寸公差等级CT①

大于

至

11

13②

-

0.09

0.13

0.18

0.26

0.36

4.2

16

0.10

0.14

0.20

0.28

0.38

3.0

4.4

25

0.11

0.15

0.22

0.30

0.42

3.2

4.6

40

0.12

0.17

0.24

0.32

0.46

3.6

5.0

63

0.50

4.0

5.6

100

0.40

0.56

160

0.44

0.62

250

0.34

0.72

①在等级CT1-CT15中对壁厚采用粗一级公差。

②对于不超过16mm的尺寸，不采用CT13到CT16的一般公差。

本设计中未到的数据在本表中有所省略。

5.2起模斜度及圆角确定

起模斜度是指为了方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的加工余量，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[3]。

5.3铸出孔

对于支撑台零件上8个小孔尺寸大小，根据铸造工艺性的可能性和使用的必要性。

小批量孔直径30mm-50mm，而本次设计零件小孔直径为20mm，且如果要铸出，会增加型芯数量，而且还不好放置，所以不用铸出，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，芯头是型芯的外伸部分，起辅助作用。

型芯头的形状尺寸：

一般情况下，同一个内腔用一个整体型芯铸出，当内腔简单，可以自带砂芯成型而不采用型芯。

当复杂时，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。

水平芯头一般都有左右两个芯头，并增强型芯的稳定性，通常加大或增长芯头，从而使型芯稳固并增加透气。

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200mm。

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。

芯头的间隙查表5.5得1mm。

表5.5垂直芯头与芯座之间的间隙[3]

铸型种类

D或（A+B）/2

≤50

51-100

101-150

151-200

200-300

301-400

401-500

501-700

701-1000

1001-1500

2000

湿型

1.0

2.0

干型

7.0

6浇注系统的设置

6.1浇注系统作用与结构分析

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、内浇道等组成。

浇口杯承接金属液，并经直浇道流入横浇道，再分配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方便，并且兼有顶注式和底注式的优缺点，生产中应用广泛，适用于壁厚较均匀、高度不太大的各类中小铸件[4]。

对于支撑台零件正好适合。

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，阻止其进入型腔，增加充型压力头等。

浇口杯安结构形状可分为漏斗形和池形两大类，本设计采用漏斗形结构。

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，并提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能克服流动过程中的各种阻力，充满型腔的各个部位[5]。

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配给各个浇道。

其作用除了液流的分配，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，主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，本身不能挡渣，但合理的结构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，且制模及切除方便。

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，有利于法兰冷却过程中的补缩。

且内浇道采用梯形截面[4]。

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，利用简便经验公式求得。

:

：

生产中最小的内浇道截面积为0.04cm2，直浇道最小直径一般不小于15-18mm。

灰铸铁阻流截面计算公式：

——浇注系统中的最小断面总面积（cm2）；

m——流经F阻断面的金属液总重量（Kg）；

μ——总流量损耗系数；

——浇注时间（s）；

——平均静压力头（cm）

式中m由proe分析的毛坯质量m=8.6kg；

μ=0.42[3]；

=110cm；

浇注时间

的计算如下：

m——型内金属液的总质（重量）（Kg）

——系数，取决于铸件壁厚，由表查出是

=2.2[3]。

计算得出浇注时间为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

＝8.90

查表得a=56mm,b=52mm

c=17mm；

直浇道截面积

=10.24

，查表得D=18mm；

横浇道截面积

=9.97

，a=32mm,b=22mm,c=35mm。

所以支撑台零件的各浇道示意图如下所示：

图6.1内浇道、直浇道、横浇道截面积

表6.1灰铸铁件浇注系统标准值[4]

内浇道尺寸/mm（S内/m㎡）

横浇道尺寸/mm（S横/m㎡

直浇道尺寸/mm（S直/m㎡）

a

b

c

S内

A

B

S横

S直

50

18

240

230

80

19

22

360

20

310

15

115

120

23

480

420

150

28

31

720

27

570

21

225

13

32

35

950

800

30

26

38

42

1380

1130

455

33

450

46

1950

45

1590

41

600

37

56

58

2800

53

2200

52

920

65

70

3850

3320

1200

60

5600

5030

6.5冒口及尺寸确定

一般小型、壁厚均匀的铸件可不设冒口，故在此省略。

7铸件工艺图和铸件图

图7.1铸件工艺图

图7.2铸件图

附录

铸造工艺卡拟定

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

8.6kg

12mm

造型

造型方法

砂箱铸造、两箱造型

砂箱内部尺寸/mm

规格

长

宽

高

紧固方法

上箱

220

130

/

下箱

砂型烘干

烘干温度\℃

烘干时间\h

300

烘干炉

浇冒口尺寸\mm

浇道数量

截面积

横浇道1个

200

9.97c㎡

内浇道2个

8.90c㎡

直浇道1个

10.24c㎡

浇注工艺规格

出炉温度/℃

浇注温度/℃

浇注速度/sec

冷却时间/h

1300

1250

35~55

热处理工艺

加热2~4h至550±

20℃，保温均热1~2h后缓冷

总结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关铸造工艺设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，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知识欠缺和经验不足。

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、型芯结构以及分型面的选择等，然后逐步确定铸件的各个工艺参数，设计出浇注系统。

在本次设计中，铸造工艺图无疑是十分重要的，因为其标示出了分型面、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。

设计中我也遇到了许多问题，特别是各个参数的选定，信息的取舍直接影响到课题设计的严密性、严谨性，通过与老师和同学的讨论，最终得出了结果。

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通，在今后的学习中要更加的认真才行。

参考文献

[1]苏翠娥.谈怎样选择机械零件的材料[J].科技信息,2012,33:

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.2004.8.

[3]李荣德,米国发.铸造工艺学机械工业出版社2013.8.

[4]李宏英赵成志编著.铸造工艺设计.北京:

机械工业出版社.2006.1:

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,2005.07.