左前悬置托架铸造工艺设计方案.doc

左前悬置托架铸造工艺设计方案1零件简介1.1零件介绍左前悬置托架是汽车发动机悬置系统的一个零件，由一个轴和一个有四个脚的底座组成，零件在前悬置系统的左边，起支撑作用，零件设有加强肋，表面强度和受力要求较高，考虑到球墨铸铁强度与铸钢相差不大，远超过灰铁，而球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性远超过铸钢，且其成本比较低，生产效率高。综合零件生产材料选用球墨铸铁。左前悬置托架零件结构如图1、图2所示，零件通过轴孔套在悬置系统上，通过四个底脚的螺纹孔用螺栓固定。 （a） (b)图1 零件图图2 零件图 目前，左前悬置托架的铸造技术发展正处于成长时期，并向着成熟期不断发展。2011年以来，随着政府刺激内需政策效应的逐渐显现以及国际经济形势的好转，汽车发动机零件左前悬置托架下游行业进入新一轮景气周期从而带来汽车发动机零件左前悬置托架市场需求的膨胀，汽车发动机零件左前悬置托架行业的销售回升明显，供求关系得到改善，行业盈利能力稳步提升。同时，在国家“十二五”规划和产业结构调整的大方针下，汽车发动机零件左前悬置托架面临巨大的市场投资机遇，行业有望运来新的发展契机。跟随着左前悬置托架铸造技术也将面临新的机遇和挑战。随着铸造技术的不断发展和完善，左前悬置托架铸造技术也会不断完善，逐渐向着专业化、数字精确化自动流水线、节约、节能的绿色铸造发展。1.2生产批量的选择 左前悬置托架作为汽车发动机系统的一部分，本身零件的发展前景就比较可观，再加上近年来随着经济增长对市场的刺激，零件的市场需求量不断膨胀，而且铸件本身较小，生产成本较低，易于生产，所以此铸件选择大批量生产方式。1.3技术要求（1）去尖角、毛刺。（2）未注圆角R3R5。（3）孔口倒角至螺纹深。（4）拔模角度不大于2。（5）铸件不得有缩松、气孔、砂眼、裂纹等缺陷。（6）漆以CA/C302 按Q/CAYT-12。1.4铸造工艺设计方法及分析1.4.1铸件壁厚为了避免浇不到。冷隔等缺陷，铸件的最小允许壁厚与铸造的流动性密切相关。在普通砂型铸造的条件下，铸件最小允许壁厚见表1。 表1 砂箱铸造铸铁件的最小壁厚 （mm）铸铁种类铸件最大轮廓尺寸2000灰铸铁344556688101012孕育铸铁5656810101212161620球墨铸铁34488101012-查得球墨铸铁在200mm的轮廓尺寸下，最小允许壁厚为34，由零件图可知，零件中不存在壁厚小于设计要求的结构，在设计过程中，也没有出现壁厚小于最小壁厚要求的情况。1.4.2造型、制芯方法 造型方法：该零件批量生产，为中小型铸件，选用树脂砂砂造型，成型性好、发气量较其它有机铸型低、热稳定性好、透气性好，可以大大减少铸件的粘砂、夹砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等铸件缺陷，从而降低废品率，可以制造出用粘土砂难以做出的复杂件、关键件。采用机器造型，模样采用金属模。造芯方法：在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但由于潮芯强度低（不用烘干），在使用过程中易产生砂眼、砂芯断裂等缺陷，而且制芯效率不高。在大批量生产的条件下，由于需要提高制芯效率，并且要求砂芯具有高的尺寸精度。因此工艺所需的砂芯采用热芯盒方法制芯，以增加其强度及保证砂芯质量，制芯方法采用射芯机机器制芯方法，芯砂采用腹膜砂，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂，填入加热220270左右温度的芯盒内，贴近芯盒表面的砂芯受热，其粘结剂在很短的时间内硬化。结壳厚度大于5mm，就可以取出，中心部分的砂芯利用余热可自行硬化。1.4.3砂箱中铸件数目的确定及排布 初步确定一箱中放几个铸件，作为进行浇冒口设计的依据。一箱中的铸件数目，应该是在保证铸件质量的前提下越多越好。 本铸件在一砂箱中高约120mm，长约150mm,宽约130mm，体积约为457 cm3，密度为7.3g/ cm3，重约3.4kg。结合砂箱内框尺寸：上箱为450400200mm,下箱为450400200mm，初选为一箱四件，铸件在砂箱中排列均匀对称，这样金属液作用在砂型的抬芯力均匀，也有利于浇注系统安排，在结合已经确定分型面及浇注位置以及砂型尺寸，铸件在砂箱中的放置方式初步设计为图3所示方式。由铸造实用手册查表得：a20 e30 f30,其中模样的吃砂量基本确定为：a1=40 a2=35 e1=70 e2=70 f=35。图3 砂型中铸件的排列位置图2 铸造工艺设计2.1 工艺方案的选择2.1.1分型面的确定分型面是指两半铸型相互接触的表面。分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。初步对左前悬置托架进行分型有：方案一如图4、方案二如图5。图4 分型面确定方案一图5 分型面确定方案二分型面选择时应注意以下原则：应使铸件全部或大部分置于同一个半型，为了保证铸件精度，若达不到这一要求，也尽量把铸件的加工面或基准面放在同一半型。应尽可能减少分型面数目。机器造型只允许有一个分型面，凡不能出砂部位均采用砂芯；对单件生产手工造型，采用两个分型面是合理的。分型面应尽量选用平面。分型面应便于下芯、合箱和检查型腔尺寸。不使砂箱过高。受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度。注意减轻铸件清理和机械加工量。根据方案一如图4中，零件轴线水平放置，虽然能使上、下砂箱高度一致，但铸件大部分没有置于同一半型中，且不能保证铸件圆周方向上质量均匀一致；方案二如图5中，零件轴线垂直放置，铸件圆周方向上质量均匀一致，且铸件大部分置于同一下半型中，综合以上，分型面采用方案二如图5所示。2.1.2浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。初步对左前悬置托架浇注位置的确定有方案一如图6、方案二如图7所示。图6 浇注位置确定方案一图7 浇注位置确定方案二确定浇注位置时应注意以下原则：铸件的重要部分应尽量置于下部。重要加工面朝下或呈直立状态。铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷。应有利于铸件补缩 。应保证铸件有良好的金属液导入位置，保证铸件充满。应尽量少用或不用砂芯。应使合型、浇注和补缩位置相一致。方案分析：如图6所示方案一中，浇注位置在分型面上，铸件的重要部分置于下部，但浇口离侧面的四个底脚较远，补缩效果不太好。如图7所示方案二中，浇注位置同样在分型面上，铸件的重要部分置于下部，且浇口在铸件中部，补缩效果较好。综上所述，铸件的浇注位置选择方案二如图7所示。2.2 铸造工艺参数的确定2.2.1 最小铸出孔因为该铸件材料是QT450-10 Q/CAM-214，大批量生产，由表2查球墨铸铁件的最小铸出孔直径： 表2 铸铁件的最小注出孔 （mm）铸件厚度200应铸出的最小孔径灰铸铁 球墨铸铁303535404045另定 由此铸件壁厚为30mm，小于50mm,所以铸件的最小铸出孔为35mm，对于此左前悬置托架直径为50mm的孔为铸出孔；而四个底脚孔的直径是14mm，则这些孔选择不铸出，采用机械方法加工。 结论：只有孔径为50mm的孔应铸出。2.2.2 加工余量和铸造圆角（1） 加工余量的选择 该零件为大批量生产，机器造型，由铸造工艺学机械工业出版，P241 表3-3-4查得尺寸公差等级CT应为812级，选10级，加工余量等级MA选G。查铸造工艺学P240 表3-3-3，并由确定加工余量中“相对于浇注位置铸件顶面的加工余量应比底面、侧面加工余量等级降一级选用”的规定。查得铸件底面、侧面的尺寸公差等级为CT9级，加工余量等级为MA-G级，加工余量为2.53.0，则底面和侧面的加工余量取2.5mm；顶面的尺寸公差等级为CT10级，加工余量等级为MA-G级，加工余量为2.53.5，则顶面的加工余量取,2.5mm, ,铸出孔与顶面相同取2.5mm。则加工余量如图8为：图8 加工余量（2） 铸造圆角的确定 铸件上相邻两壁之间的交角，应做出铸造圆角，防止在尖角处产生冲砂及裂纹等缺陷。圆角半径一般为相邻两壁平均壁厚的1/31/2。则所有拐角处均需铸出圆角，在所给零件图中已给出圆角，未标出圆角取R3R5。2.2.3 铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示： =（L1-L2）/L1 100% (2-1) 式中：铸造收缩率L1模样长度L2铸件长度该铸件材料为QT450-10 Q/CAM-214,主要组织为铁素体，查表3。表3 球墨铸铁件的铸造收缩率合金收缩率（%）自由收缩受阻收缩球墨铸铁 珠光体球墨铸铁 0.81.2 1.01.3 铁素体球墨铸铁0.61.20.81.2得铁素体球墨铸铁件在受阻收缩情况下的收缩率为0.81.2%，这里取0.8%。2.2.4 起模斜度 为了方便起模，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。这个斜度，称为起模斜度。根据标准铸件模样起模斜度中的规定，该铸件选用增加铸件厚度的起模斜度形式如图9： 图9 起模斜度用机器方法加工模具时用角度标注，该铸件模具是金属模，由图10中A面四边均为正起模，其余为负起模。由铸造实用手册表2-2-32砂型铸造时模样外表面及内表面的起模斜度查得A面四边的起模斜度为1.5，1表面的起模斜度为130，a=0.8；2表面的起模斜度为130，a=0.8；3表面的起模斜度为130，a=0.8；4表面的起模斜度为130，a=0.8；5表面的起模斜度为110 ，a=1.0 。由技术要求，其余未注出面高10mm的面的起模斜度均为130，a=0.8 ；铸件的起模斜度如图11所示。图10 面的起模斜 图11起模斜度2.2.5工艺补正量在单件小批量生产中，由于选用的缩尺与铸件的实际收缩率不符，或由于铸件产生了变形等原因，使得加工后的铸件某些部分的壁厚小于图样要求尺寸，严重时会因强度太弱而报废。因此工艺需要在铸件相应的非加工壁厚上增加层厚度称为工艺补正量。但左前悬置托架在大批量生产前的小批量试产过程中将进行调整，所以设计中不考虑工艺补正量。2.2.6铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。在两个允许极限尺寸之内，铸件可满足机械加工装配和使用要求。左前悬置托架为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造实用手册查表2-2-37得：左前悬置托架的尺寸公差为CT810级，取CT10级。左前悬置托架的轮廓尺寸为148mm131mm106mm,有铸造实用手册查表2-2-35得：左前悬置托架尺寸公差数值为3.6mm。2.2.7铸件重量公差铸件重量公差是以占铸件公称重量的百分比表示的铸件重量变动的允许范围。左前悬置托架的公称重量约为3.4kg，尺寸公差为CT10级。由铸造实用手册查表2-2-44得左前悬置托架的重量公差等级为MT16。2.2.8非加工壁厚负余量在手工粘土砂造型、制芯过程中，为了取出木模，要进行敲模，木模受潮时将发生膨胀，这些情况均会使型腔尺寸扩大，从而造成非加工壁厚的增加，使铸件尺寸和重量超过公差要求。为了保证铸件尺寸的准确性，凡形成非加工壁厚的木模或芯盒内的肋板厚度尺寸应该减少，即小于图样尺寸。为减少的厚度尺寸称为非加工壁厚的负余量。本设计左前悬置托架砂芯属于机器造芯，造型属于机器造型。故不用设置非加工壁厚负余量。2.2.9反变形量铸造较大的平板类、床身类等铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样，使其于变形量抵消，这样在模样上做出的预变形量称为反变形量。而本件没有较大平板故基本不会产生挠曲变形，所以不用设置反变形量。2.2.10分型负数干砂型、表面烘干型以及尺寸较大的湿砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接触面很不严。为了防止浇注时炮火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条等，这样在分型面处明显增加了铸件的尺寸。为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时为抵掉铸件增加的尺寸而在模样上减去相应的尺寸称为分型负数。而左前悬置托架是湿型且是小型铸件故不予考虑分型负数。2.3砂芯设计2.3.1砂芯的选择原则尽量减少砂芯数量。为保证操作方便可将复杂砂砂芯分块制造。保证铸件内腔尺寸精度。保证铸件壁厚均匀。填砂面应宽敞，烘干支撑面是平面。使同层砂芯组合后的上面为平面。2.3.2芯头设计 此铸件中需要一个砂芯，芯砂采用腹膜砂，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂，造芯方法采用热芯盒造芯，此铸件底座四个方向都有尖角。所以砂芯要比底座大，这里做成长方形砂芯。采用垂直芯头，查铸造实用手册，则垂直芯头的高度一般取15150mm，这里上芯头取33mm，下芯头取15mm。为方便从芯盒中取芯，垂直方向上芯头留有斜度，上芯头斜度为15，下芯头斜度为10；水平方向不设芯头斜度。取芯头间隙初步选取由铸造实用手册查表得：s=0.5mm如图12；砂芯外型如图13所示。 图12 砂芯图13 砂芯外型示意图在湿型大批量生产中，为了加速下芯、合芯及保证铸件质量，在芯头的模样上常常做出压环、防压环和集砂槽。压环、防压环和集砂槽尺寸由铸造工艺设计查表1-38得：e=2mm； f=3mm； r=2mm。 2.3.3芯骨设计为了保证砂芯在制芯、搬运、配芯和浇注过程中不开裂、不变形、不被金属液冲击折断，生产中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其刚度和强度。因为砂芯尺寸较小，而且采用腹膜砂，故砂芯强度较好，砂芯内不用放置芯骨。2.3.4砂芯的排气砂芯在浇注过程中，其粘结剂及砂芯中的有机物要燃烧（氧化反应）放出气体，砂芯中的残余水分受热蒸发放出气体，如果这些气体排不出型外，则要引起铸件产生气孔。而本设计的砂芯采用热芯盒造芯，故不用有意设置排气道、排气孔等排气。2.3.5芯型负数大型粘土砂芯在春砂过程中砂芯向四周涨开，刷涂料以及在烘干过程中发生的变形，使砂芯四周尺寸增大。为了保证铸件尺寸准确，将芯盒的长、宽尺寸减去一定量，这个被减去的量叫做砂芯负数。因为砂芯负数只用于大型粘土砂芯，本设计中的砂芯为小型砂芯不设计砂芯负数。3 浇注系统设计 铁液经球化、孕育处理后，温度下降很多，实际流动性比灰铁低，要求浇注迅速，所以球墨铸铁件的浇注系统断面积往往比灰铸铁大30%100%。球墨铸铁易氧化，容易产生夹渣（包括二次氧化夹渣）和皮下气孔等缺陷，所以浇注系统应保证铁液充型平稳通畅又具有撇渣能力，为此，可采用半开放式（用拔塞浇口杯、闸门浇口杯、滤网、集渣包等措施撒渣）或半封闭式浇注系统。球墨铸铁液态收缩大，且具有糊状凝固的特性，在铸件上形成缩孔的倾向性大，故多按定向凝固的原则设计浇注系统。当内浇道通过冒口浇入时，可用封闭式浇注系统，既有利挡渣充型较快也平稳，这里采用半开放式浇注系统。3.1 浇注系统的选择原则浇注系统是砂型中引导液态合金流入型腔的通道。生产中常常因浇注系统安排不合理，造成砂眼、夹砂、气孔、粘砂、缩孔、缩松、浇不足、变形、裂纹、偏析等缺陷。浇注系统与获得优质铸件，提高生产效率和降低铸件成本的关系是密不可分的。常用的浇注系统大多由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道等部分组成。3.2设计浇注系统的原则（1）使液态合金平稳充满铸型，不冲击型壁和型芯，不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于将型腔内的空气和其他气体排出型外。（2）阻挡夹杂物进入型腔。（3）调节铸型及铸件各部分温差，控制铸件的凝固顺序。（4）不阻碍铸件的收缩，减少铸件的变形和开袭倾向。（5）起一定的补缩作用，主要是在由浇道凝固前补给部分液态收缩。（6）控制浇注时间和浇注速度，得到轮廓清晰、完整的铸件。（7）合金液流不应冲刷冷铁和芯撑。(8）浇注系统尽可能简单，占砂箱机积少，体积小，有利于减少冒口体积，这样可节约合金液和型砂，提高砂箱利用率，方便造型、清理和浇注系统模样的制造。3.3浇注系统的尺寸选择根据铸件质（重）量，有经验数据确定球墨铸铁浇注系统各组元的尺寸：查铸造使用手册，根据铸件质量，按表4查出浇注系统各组元的截面积、编号及个数。表4 常用球墨铸铁浇注系统尺寸序号铸件质（重）量/kg内浇道横浇道直浇道编号数目单个截面积/ cm2总截面积/ cm2编号截面积/ cm2编号直径/mm截面积/ cm212111.01.013.01203.1225121.02.013.61203.1212.02.03510131.03.023.62234.2221.53.0312.92.941020141.04.034.83275.7231.54.5321.923.84此铸件原重量为3.4kg，综合加工余量，计算出铸件重量为3.65kg,查上表单个产品内浇口总截面积为2cm2，考虑到为了防止其它阻止充型的因素，实际内浇道截面积还得乘以1.3倍，在这里这们采用半开放式浇注系统，所以最小阻流截面在内浇道上，所以单个内浇道的最小截面积应该是21.3=2.6 cm2，由于本铸件采用一箱四个铸件，所以内浇道总截面积为42.6=10.4 cm2 ，由半开放式浇注系统各组元截面积比例为：内浇道：横浇道：直浇道=1:0.9:1.5。所以横浇道总截面积为9.36 cm2，由本浇注系统有两个横浇道，所以当个横浇道截面积为4.68 cm2，直浇道总截面积为15.6 cm2，由铸造手册查得各组元截面尺寸及形式如下表5所示： 表5浇注系统各组元截面尺寸 （mm）内浇道横浇道直浇道数目abc截面积/ cm2数目abC截面积/ cm2D截面积/ cm242725102.622215254.684515.63.4浇口杯设计浇口杯采用普通漏斗浇口杯，其断面如形状如图14所示，查铸造实用手册 ，D1=86mm,D2=82mm,h=70mm; 图14 浇口杯3.5浇口窝的设计浇口窝对于来自直浇道的金属有缓冲作用，能缩短直横浇道拐弯处的紊流区，改善横浇道内的压力分布，并能浮出金属液中的气泡。浇口窝直径取D=60mm；浇口窝高度为横浇道高度加浇口窝直径，因此h=30+25=55mm ；浇口窝底部放置耐火砖防止充型。4 冒口设计冒口是铸型内用于储存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气、集渣的作用。左前悬置托架所用的球墨铸铁在凝固时其体积变化情况与一些工业上常用的金属及合金不同，其特点是在液态冷却时发生收缩，冷却至共晶温度时停止收缩，由于析出石墨而发生膨胀，在接近凝固终了时余下的液态金属凝固时又开始收缩，直至凝固结束。所以其凝固时的膨胀和液态收缩趋于互相补偿。故球墨铸铁补缩时需要的铁水量少，生产中以暗冒口应用最广。 4.1 冒口位置的设置原则（1）冒口应充在铸件热节的上方（顶冒口）或热节的侧旁（边冒口）。（2）冒口应尽量设在铸件的最高、最厚的部位。尽量用一个冒口补缩几个热节。（3）当铸件需要在不同高度上都设冒口，或部分设置冒口时，每个冒口，有特定的补缩区域，必要时采用冷铁将各个冒口补缩区隔开。（4）冒口尽可能设在铸件的加工面上，而不设在非加工面上，以减少精整冒口根部的工作量和节约能耗。（5）冒口尽量不设在铸件应力集中的部位和阻碍铸件收缩部位，以免产生裂纹。（6）为加强冒口补缩效果，冒口设置应与内浇道、冷铁、补贴的设置以及加保温剂、点补金属液工艺操作结合起来考虑。（7）冒口设置应使切除冒口操作方便。4.2 冒口的有效补缩距离本设计采用两个冒口，一个冒口补缩两个铸件，由铸造实用手册查得冒口的双面补缩为L=冒口区+末端区冷却区L1=3T+2.5T=5.5T其中T=18mm为铸件壁厚，得L=99mm。4.3冒口尺寸计算用模数法计算， 由铸件三维图查得铸件体积为499 cm3 ，铸件表面积为719 cm2，计算得铸件模数为0.69 cm，本设计用暗冒口补缩，冒口用圆柱形冒口，浇道经过冒口进入铸件，查铸造手册得冒口直径Dr=50mm,高度Hr=(1.22.5)Dr=1.50=70mm。如图15所示。 图15 冒口4.4工艺出品率的校核工艺出品率= （4-1）得铸件工艺出品率约为67%查铸造实用手册得出该方案满足要求。5冷铁设计为了增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁。本铸件壁厚较为均匀，且铸件的结构比较简单、无厚大壁，固不易产生裂纹缩松等缺陷。而且设置冷铁会增加生产工序，使成本增大。所以不设置冷铁6 绘制工艺图 根据工艺参数，浇注系统及冒口等设计，用CAD绘出零件工艺图如图16所示。图16 工艺图7 铸造工艺装备设计7.1 模样的设计7.1.1 模样材料的选用模样是造型工艺过程必须的工艺装备，用来形成铸型的型腔，因此直接关系着铸件的形状和尺寸精确度。左前悬置托架为大批量生产，所以用金属模样，该金属模样的材料选用如下：模样：铝合金（质轻、不生锈，加工性能好，加工后表面光滑，并有一定的耐磨性，但耐磨性较差）； 7.1.2 金属模样的结构（1）模样尺寸的确定模样的尺寸=铸件尺寸(1+K) (7-1)式中，K为铸件收缩率。这里取收缩率K=0.8%。（模样尺寸精确到小数点后两位）；计算结果如模板装配图中所示尺寸。对于芯头尺寸按原工艺图计算。因模样壁厚为6mm，查表得模样非工作面圆角半径为3mm。（2）模样的壁厚及加强肋设计模样的壁厚按图17所示曲线选择。由于模样的平均轮廓尺寸小于200mm，故对于铝合金模样取壁厚为6mm。由于模样轮廓尺寸较小，内部不用设置加强肋。 图17 模样的壁厚及加强肋（3）模样类型的选择本次设计采用机器造型用金属上、下模样。（4）模样技术要求模样的尺寸精度、表面光洁度是影响铸件质量的一个重要因素，因此对其表面光洁度和尺寸偏差应严格控制。模样表面光洁度：查铸造实用手册得模样工作表面为6，模样分型面为4，模样定位销孔为67。（5）金属模样的生产方式为增加材料浇注后的致密度，现将材料制作成与该模样形状类似的腔体，然后在用机器按模样的尺寸加工成模样的形状。模样图如图18所示，（a）为上模样，（b）为下模样。(a) （b）图18 模样7.2 模板的设计模板也称型板，是由摸底板和模样、浇冒口系统及定位销等装配而成。模底板用来连接与支承模样、浇冒系统、定位销等。本设计采用单面模底板，其工作面是平面。 7.2.1模底板材料的选用对模底板材料的要求是有足够的强度，有良好的耐磨性，抗震耐压，铸造和加工性。根据模样的结构及生产要求，选用灰铁HT250作为模底板的材料。7.2.2模底板尺寸确定根据铸件质量在5kg时，查得模型的最小吃砂量a=20mm, h=30mm, c=40mm, d或e=30mm, f=30mm。砂箱最大尺寸适合，且其内放四个模样，造型选用的砂箱尺寸为450400200mm。材料为铸铁。查表得b=25mm。其配合的模底板尺寸为：模底板长A0=A+2b=450+225=500m，模底板宽B0=B+2b=400+225=450mm。模底板的材料为灰铁HT250，高度在80150mm,取80mm。7.2.3模底板与砂箱的定位模底板与砂箱之间常常采用定位销与销套定位，此处只设计定位销。模底板定位销孔中心距应根据所配用砂箱销套的中心距C来确定，用同一钻模钻出。砂箱平均内框尺寸（A+B）/2500mm,砂箱上的箱耳和吊轴整铸在一起，查铸造手册，定位销孔中心距C为A+90=540mm。模底板上的定位销安放在销耳上，设在沿中心线长度方向的两端。本设计中选用直径20mm的定位销，查铸造手册得，d=18+0.035mm，h=20mm，e=40mm，A=60mm，D=25mm。装配上的定位销材料选20钢，工作表面渗碳0.81mm,淬火5862HRC（如工厂不具备渗碳条件，可用45钢制造，表面淬火4250HRC），根据砂型尺寸，查得定位销标准尺寸为，d=20mm，d1=18mm，d2=13mm，d3=16mm，d4=24mm,l=25mm,l1=20mm，l2=45mm，K=12mm，L=l+60=85mm，S=12mm，D=23mm。尺寸结构见图19。 图19 定位销尺寸结构示意图 7.2.4模底板与造型机工作台的连接装配模底板设置紧固耳，用螺栓固定在造型机工作台上，其位置和造型机工作台上台面上的T型槽相对应。形式如图20所示，因模底板平均轮廓尺寸(A0+B0)/2500mm，查得模底板铸铁紧固耳尺寸：h=20mm，h1=5mm，a30mm，l=25mm，l1=60mm，l2=80mm,b=14mm，b1=36mm，R=10mm。紧固耳数为4。 图20 紧固耳形式示意图7.2.5模样在底面上的装配（1）模样在底板上的放置形式 采用平放式将模板平放在模底板上。（2）模样在模底板上的定位本设计模样在模底板上的定位采用定位销来定位，以防止模样因螺钉松动而错位。定位销不穿透模样装配在模底板，本设计定位销采用直径为5mm的圆柱销，每块模样用两个定位销，位置详见模板图。（3）模样在模底板上的紧固方式模样常采用螺钉、螺栓以及柳钉紧固在模底板上。这里采用螺栓紧固。每块模样用两个尺寸为M8的45号钢全螺纹六角螺栓紧固在模板上。上模板采用上固定法，下模板采用下固定法。（4）浇注系统的定位浇注系统部件选择柳钉螺钉紧固方式，如图21所示,(a)为直浇道窝，（b）为横浇道和冒口模，（c）为内浇道； （a） (b) (c) 图21 浇注系统部件定位7.2.6模底板的壁厚和加强肋查铸造手册，模底板壁厚及加强肋形状如图22所示，查表6得各部分尺寸为=12，1=14，2=8，r=3。图22 模板壁厚及加强肋尺寸图表6 模板壁厚及加强肋尺寸 （mm）模底板平均轮廓尺寸(A0+B0)/2铸铁12r500101212141035017501214141612375110001416161814410011500161818201647.2.7模板图 根据模板设计，用CAD绘出的模板如图23为上模板图，下模板图如图24所示。 图23 上模板图 图24 下模板图7.3砂箱的设计砂箱的设计内容有：选择类型和材质，确定砂箱尺寸。结构设计，定位及紧固等。7.3.1砂箱的材质及尺寸砂箱材质采用铸铁，根据专用砂箱的规格尺寸选砂箱的尺寸：上箱为450400200mm，下箱为450400200mm。7.3.2砂箱各部分的结构和尺寸左前悬置托架铸造工艺设计是选用半自动气动微震压实造型机机器造型，所以砂箱选用专用砂箱。砂箱内框平均尺寸A+B/2500mm，砂箱为小型砂箱，不设计箱带和加强肋。（1） 箱壁设计 由铸造手册查得砂箱长边壁断面结构各部分尺寸为:=10mm,b=25mm,b1=40mm,b2=10mm,h1=25mm,h2=15mm,h3=20mm,r=5，形式如图25所示，具体和短边壁断面参见合箱图图31。 图25 箱壁断面（2）砂箱吊运部分的结构和尺寸设计 查铸造手册得砂箱箱把尺寸为：d=40mm,D=60mm,D1=75mm,L=110mm,h=10mm,L1=100mm,r=16mm,r1=5mm,形式如图26所示。图26 箱壁及箱把形式示意图（3）砂箱圆角设计 砂箱过渡圆角示意图如图27，其中R=20mm,R1=30mm。 图27 砂箱过渡圆角示意图（4）砂箱定位箱耳设计 箱耳形式如图28所示，查铸造手册各部分尺寸为：h=30mm,h1=4mm,h2=5mm,l=50mm,l1=30mm,r=8mm,r1=5mm，销孔中心距为540mm。图28 箱耳（5）合箱销设计 在铸造生产中，合箱销有多种形式，按其使用情况，有插销、座销、固定式定位销之分，这里采用插销，形式如图29所示。各部分尺寸为：D=30mm,d1=19mm,e=2mm,l=60mm,SR=6mm图29 插销（6） 砂箱排气孔设计由铸造手册 第五卷查表4-108得排气孔尺寸为：d=15mm,d1=20mm,r=6mm,r1=8mm,c=40mm,c1=8mm,b=60mm。上、下箱均设2排通气孔。图30 砂箱图7.3.3合箱图图31合箱图7.4芯盒的设计7.4.1芯盒的类型和材质制芯方法采用热芯盒，芯盒材料选铸铁HT200。7.4.2芯盒结构设计芯盒的壁厚由铸造实用手册查得通常中小型灰铁芯盒的壁厚为6mm，最后芯盒如图32所示。图32 芯盒图8 砂型铸造设备选用8.1造型工部设备选用工艺分析确定采用砂箱内尺寸为450400200mm的微震压实造型线生产左前悬置托架。选择这种造型线组织造型生产，在技术上是先进的，经济上是合理的。选用半自动气动微震压实造型机（型号ZB148B）进行造型。（1）造型生产线 造型生产线是根据生产铸件的工艺要求，将主机（造型机）和辅机按照一定的工艺流程，用运输设备联系起来，并采用一定的控制方法所组成的机械化、自动化造型生产体系。运输设备，这里选用水平连续式铸型输送机。辅机设有翻箱机、合箱机、落砂机、压铁机、捅箱机等。该生产线用于大批量生产，自动化程度高，生产率可达200240型/h。这条生产线的特点之一是把制芯也包括在生产线之内，而且下芯工作是自动进行的。生产线的各个机构都用无触点的电控制系统进行集中控制。8.2制芯工部设备选用为了提供造型用的强度高、尺寸精确的砂芯，采用热芯盒射砂生产腹膜砂，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂，此零件的砂芯属于小砂芯，根据所需型芯形状及生产效率，选用2ZZ8612热芯盒射芯机。其工作原理为：加砂 当振动电动机工作时，砂斗振动向射砂筒加砂；振动电机停止工作时，加砂完毕。芯盒夹紧 夹紧汽缸推动夹紧器完成芯盒的合闭，升降汽缸驱动工作台上升完成芯盒的夹紧。射砂 加砂完毕后，闸板密封的下部进气使之贴合闸板以保证射腔的密封。射砂时，薄膜阀上部排气，压缩空气由b室进入助射腔a,再通过是我射砂筒上的缝隙进入射砂筒，完成射砂工作。射砂完毕后，射砂阀关闭，快速排气阀打开排除射砂筒内的余气。加热硬化 加热板通电加热，砂芯受热硬化。开盒取芯 加热延时后，升降汽缸