铸造工艺说明书.doc

吉 林 大 学 铸造工艺设计说明书设计题目 材料加工系 铸造 专业 设计者 * 指导老师 * 铸造 教研室 目录一、 零件的特点-2二、 生产方式-3三、 零件的铸造工艺性分析-3四、 铸造工艺方案设计-4五、 浇注系统设计-7六、 合箱图-10七、 模底板装配图说明-11参考文献-12一、零件的特点1、 零件名称：2V-03/TB型空气压缩机轴承座2、 材质：灰铸铁3、 零件用途：空气压缩机4、 技术要求：表面质量均匀，内部组织密实，没有缺陷。铸件需经过时效处理，消除内应力。5、 零件的形状：如图1.1所示三维实体。铸件三维图二、 生产方式目前，各大型铸造企业为了提高生产效率、提高铸件的尺寸精度、重量精度以及铸件的内部质量和表面质量，对于需要大批量生产的铸铁零件毛坯都采用普通湿型砂机械化流水线生产。采用机械化生产主要是指铸型与砂芯的制造，既能够提高生产效率，又能够稳定产品的质量。作为机械造型方法有低、中压造型，如普通的震实造型、压实造型及震压造型方法等；高压造型方法也有很多种，如多触头高压造型、无箱射压造型、静压造型等等。高压造型方法能够获得高紧实度而且紧实均匀的高质量铸型，一方面可以减少铸型因金属液的静压力引起铸型型腔尺寸的扩大，可以提高铸件的尺寸精度和重量精度；另一方面，可以减少铸件出现缩孔类型的缺陷，从而提高铸件的内部质量。尤其球墨铸铁件，可以利用球墨铸铁在凝固过程中产生的石墨化膨胀，使铸型产生弹性变形，而不发生塑性变形，能够实现球墨铸铁件的无冒口或小冒口生产1-4，从而能够节省液态金属的消耗，并节省能源，为实现绿色铸造创造了条件。机械化制芯使用最为普遍的是采用树脂作为粘结剂，采用热芯盒、冷芯盒或壳芯盒法制造砂芯，即能使制芯的生产效率得到大幅度的提高，同时获得的砂芯不仅具有很高的强度，同时也具有很高的尺寸精度，是获得高质量铸件的一种有效方法。本次课程设计所需要进行铸造工艺设计的零件为小型球墨铸铁件，适合于采用湿砂型机械化流水线生产，因此，设定该前轮轮毂铸件毛坯采用高压造型方式制造铸型，采用热芯盒法制芯制造砂芯。三、零件的铸造工艺性分析该零件的结构及主要尺寸如图3.1所示。零件的轮廓尺寸为165mm97mm，主要壁厚为8mm，最小壁厚为6mm。对于湿型铸造灰铸铁件生产，当铸件的大小在200200mm以下范围内，允许的最小壁厚为5-6mm，该零件最小壁厚为6mm，满足最小壁厚的要求。从零件的整体结果及尺寸看，该零件的壁厚相差并不是很大，而且在壁厚不一致处的过度属于平缓过度，能够满足铸造生产的要求，因此，该零件的结构满足铸造工艺性要求。四、铸造工艺方案设计1、浇注位置和分型面的确定 根据该零件的结构特点可以选择如图所示的两种种浇注位置。图(a)为将零件回转轴水平放置，图(b)为将零件的回转轴垂直方式。将零件回转轴水平放置，即砂芯水平放置，可以方便于下芯，同时能够使上、下砂箱的高度一致，但缺点是不能保证铸件圆周方向上质量均匀一致，也不利于冒口的补缩。将零件的回转轴垂直放置，即砂芯垂直放置，虽然会使铸件处于上、下砂箱的高度不同，但能够保证铸件圆周方向的质量均匀一致。采用图(b)所示浇注位置，铸件的大部分处于下砂箱，铸件的最小壁厚位于最下部，有利于最小壁厚处的充型，另外此种浇注位置由于铸件的厚壁处是位于浇注时的上部。综合以上，采用图(b)所示浇注位置。根据浇注位置的确定，选取铸件的最大平面为分型面，如图(b)所示。 (a) (b)2、砂芯设计1） 砂芯的形状根据零件的形状及浇注位置的选择，设置垂直砂芯。如图所示，该砂芯为为单个一体的，这样铸件上的精度较高，减少了下芯的难度保证了孔的位置精度。2） 芯头设计图4.3、芯头结构6芯头结构是砂芯设计重要的一个环节，对于垂直放置的砂芯，为了方便于砂芯中产生气体的排出，在砂芯的顶部应该设置“压环”；为了防止由于造型时没有完全“吹净”的“极少砂粒”引起的砂芯位置不准确，需要在砂芯的底部设置“集砂槽”，如图4.3所示。由表4.1查得压环和集砂槽的尺寸：e=2 f=3 =2。 表4.1、芯头尺寸的选择6芯头直径30-5050-100100-200200-400e1.5234f3345r1.5235根据表4.2由砂芯的直径D及砂芯的高度，确定芯头的高度：h=30；=20。根据铸型的种类、砂芯的直径以及芯头的高度，选择芯头与芯座之间的距离为S=0.5、1=10、2=5 表4.2、芯头高度的确定6L当D为下列数值时=3031-6061-100101-150=301515-2531-5020-2520-2520-2551-10025-3025-3025-3020-25101-15030-3530-3530-3525-30151-30035-4535-4535-4530-40由h查h1520253035h115151520203、铸造工艺参数设计1）拔模斜度的确定为了在造型时便于起模，在出模方向上对于没有结构斜度的部位应该设置“拔模斜度”。拔模斜度的设置方式有“增加厚度法”、“减小厚度法”和“加减厚度法”。该零件属于大批量生产，设计采用金属模具，根据零件的结构及尺寸，采用“增加厚度法”。设计数据如表4.4所示。表4.3、拔模斜度的设计准则6测量面高度mm拔模斜度() 501000.751（厚度a1.01.5）201.53(厚度a0.51.0)20-500.752（厚度a0.51.2） 2） 加工余量的确定按照“二级精度”设置“加工余量”。由表可知，对于灰铸铁最大尺寸在120mm至260mm之间、公称尺寸在260mm以下的情形，根据零件图的要求，侧面加工余量为3mm，底面加工余量为3mm。孔的加工余量为3.5mm考虑到由于采用高压造型、树脂砂制芯，砂型（芯）的强度比较高，铸件的尺寸精度相对较高，可适当减少铸件的加工余量。所以设计方案中铸件各部位加工余量均采用3mm。3） 铸造收缩率的确定根据该零件的结构，金属液在凝固之后的冷却过程中的收缩属于“自由收缩”，因此按照“铸造收缩率”的设计依据（表4.6）选择该铸件的铸造收缩率为1%。表4.6、铸造收缩率的设计：合金种类铸造收缩率自由收缩受阻收缩球墨铸铁1.00.94） 其他工艺参数的设计本课程设计所进行的球墨铸铁前轮轮毂铸造工艺设计，由于属于大批量生产，因此，经过工艺优化之后，无需进行如“分型负数”、“分芯负数”“反变形量”等工艺参数的设计五、浇注系统设计浇注系统是引导金属液进入铸型型腔的通道，浇注系统设计得合理与否，对铸件的质量影响非常大，容易引起各种类型的铸造缺陷，比如：浇不足、冷隔、冲砂、夹渣、夹杂、夹砂等等铸造缺陷。浇注系统的设计包括浇注系统类型的选择、内浇口位置的选择及浇注系统各组元截面尺寸的确定。1、 浇注系统类型的选择对于机械化流水线、大批量生产，为了方便生产并有利于保证铸件的质量，内浇道一般设置在铸型的分型面处，根据该铸件毛坯的浇注位置及分型面的选择，将内浇道开设在铸型的分型面处是属于“中间注入式”浇注系统。液态金属在浇注过程中难免会包含有一定的“熔渣”，为了提高浇注系统的挡渣能力，适合于采用“封闭式”浇注系统。因此，该铸件的生产确定浇注系统的类型为：中间注入封闭式浇注系统。2、 浇注系统各组元截面面积的计算浇注系统的截面尺寸有不同的确定方法，比如：计算法、图表法和经验法。对于该铸件浇注系统截面尺寸的确定采用计算方法。计算模型如图5.1所示。图5.1、浇注系统截面面积计算模型5根据水利学原理可以推导出浇注系统中最小阻流截面面积的计算公式如下7： （1）式中：F阻-浇注系统最小阻流截面面积（m2）；-金属液重度（牛/米3） -流量系数； HP-平均静压力（m）； G流经浇注系统中最小阻流面的金属重量（N）； t-浇注时间（S）。为计算浇注系统最小阻流截面的尺寸，首先应该确定如下系数：流量系数：流量系数可以按照表5.1中铸型的阻力进行初步的选择。由于该铸件的壁厚相对较小，因此按铸型阻力“中”选定阻流系数为：0.42。表5.1、流量系数的选择7材质铸铁铸型阻力大中小湿型0.350.420.50浇注时间t：对于浇注时间，按照经验公式：t=SG确定，在本设计中铸件单重3Kg，则浇注时间为：t=1.853=3.2(S)平均静压头HP:根据简化模型（图5.1），对于中间注入式浇注系统，平均静压头HP可按如下公式计算：在本设计中，C=105.54mm、P=69.69mm、=160mm，代入上式计算得：Hp= 136.99 (mm)浇注系统最小阻流截面面积F阻:将流量系数=0.42、浇注时间t=3.2(s)、平均静压头HP=0.13699(m)、金属液重度=70000N/m3以及浇注重量G=30N代入公式（1）：=3.88(cm2)3、浇注系统其他组元的截面面积由于选定的浇注系统类型为封闭式浇注系统，设定浇注系统各组元截面面积比例为：F直：F横：F内=1.15:1.1:1则计算得：F直=1.15*1.94=2.23(cm2)F横=1.1*1.94=2.13 (cm2)F内=F阻/2=1.94 (cm2)4、浇注系统各组元的截面形状及尺寸图5.2 内浇道(a)、横浇道(b)的截面形状直浇道的截面形状一般选择为圆形，横浇道一般选择为高阶梯形，而内浇道则一般选择为扁平梯形。设内浇道的截面形状如图5.2（a）所示：设：a=b+4、h=(a+b)/12由F内=194可以计算出：a=36mm、b=32mm、h=5.7mm设横浇道的截面形状如图5.2（b）所示：设：a=b+4，h=b-5由F横=213可以计算出：a=20.5mm、b=16.5mm、h=11.5mm设直浇道的截面形状圆形：由F直=223可以计算出：R=8.4mm六、合箱图 七、模底板装配图说明选用顶杆式Z145A造型机，每个模底板上放置四个相同的模样，即每个砂箱铸出四个铸件。每个模样于模底板之间采用定位销定位，开槽沉头螺母连接，以便配合。模底板两端各装一定位套和导向套，以便