底座铸件设计.doc

目 录一、铸造工艺方案的确定2二、重要铸件工艺参数2三、砂芯设计2、砂芯的作用2、砂芯的要求2、砂芯的基本尺寸设计3、芯骨设计3、砂芯的排气设计4四、浇注系统的设计4、浇口杯4、浇注系统的计算4五、冒口的设计6、冒口的补缩距离6、冒口的设计及其计算6底座圆筒体铸件设计一、铸造工艺方案的确定（一）铸件最宜工作方案：1）本件材质为HT150灰铸铁,在铸件凝固有充分石墨化，其石墨化膨胀直接作用于未凝固液体。2）HT150的螺栓含量较高，接近于共晶成分，其流动性等铸造性能较好，且具有较强的自补缩能力。（二）铸件的轮廓尺寸为450160mm，属于小型铸件；其筒壁厚度为20mm，两端法兰厚度为30mm.。（三）铸件的重要加工面除了有硬度、平直度、平行度要求外，还有较严的表面粗糙度要求，铸件的非加工面不允许有降低机体强度的缺陷，非加工面上允许有气孔存在。（四）根据铸件的特点可知，本件属于小型铸件，宜采用三箱造型方法，湿型。（五）浇注位置与分型面的确定：根据要求，浇注位置应采用顶注式，三箱造型的分型面。二、重要铸件工艺参数：1）铸件最小铸出壁厚：查表15，为610mm。2）铸件最小铸出孔： 查表17，为1015mm。3）铸件尺寸公差： 查表111，公差等级CT为1113；查表19，铸件尺寸公差取9mm。4）机械加工余量： 查表112，RMA为3.5mm。 L1L2 4804505）铸造收缩率： = 100% = 100% = 1.78%L1 450 L1 = L2 + RMA + CT2 = 450+3.5+92 = 458mm 6)工艺补正量： 查表119，1.52.5mm三、砂芯设计 砂芯设计，主要包括芯头设计、芯骨设计、砂芯排气设计。、砂芯的作用是形成铸件的内腔，加强局部型砂强度。、砂芯的要求：砂芯要具有低的吸湿性和发气性，良好的透气性、退让性、耐火性、稳定 性，较高的尺寸精度。、芯头的基本尺寸设计 砂芯主要靠芯头固定在砂型上，根据铸造工艺简图，本设计应选用垂直砂芯为了保证其轴线垂直，牢固地固定在砂型上，必须有足够的芯头尺寸。 H 160在本设计中圆柱体砂芯的高径比为： = 0.53，高径比不大，而且砂芯D 300直径较大，所以不必做出上芯头，下芯头高度按表值增加30%，即： 已知：H、D。由表133确定，垂直下芯头高度h=52mm, 芯头与芯座之间隙s=1.5mm查表133可得：垂直芯头斜度为=7，=8mm压环防压环和集砂槽芯头结构：查表138可得：e = 4, f = 5, r = 5如下图所示：、芯骨设计为了保证砂芯在制芯、搬运、配型和浇注中不开裂、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。芯骨常用铸铁材料做成。小芯骨可用退过火的盘圆制作。大芯骨可用型钢焊成，或用铸钢作框架、用圆钢杆作插齿、用圆盘作格子筛网扎制或组焊而成，这种芯骨可反复使用。水玻璃砂和树脂砂的中、小砂芯可用铸铁芯骨，或用钻有约3mm小孔（孔间距约100mm）的钢管或用圆钢杆做作芯骨，简单的小砂芯可不用芯骨。1）设计制造芯骨的原则：1、按照砂芯结构和大小设计制造芯骨，要有足够的强度和刚度，尽量不防碍铸件的收缩。 2、大、中型砂芯的芯骨的吊运装置强度要足够，个数要合适，位置合理，以保证起吊砂芯能保持平衡。 3、芯骨结构要简单，制造要方便，便于连接，不影响开挖通气槽。同时考虑芯骨便于从铸件内取出而继续使用，从而降低铸件成本。2）砂芯的尺寸（长宽） 300mm300mm ，砂芯高160mm ，由表140查得芯骨框架横截面积尺寸为（高宽）25mm20mm 。由表141可得：芯骨插齿直径为10mm 。查表142确定芯骨吊环的直径为5mm 。查表143确定芯骨的吃砂量为20mm 。、砂芯的排气设计湿砂芯、干砂芯和自硬砂芯在浇注过程中，其粘结剂及芯砂中的有机物要燃烧放出气体，芯砂中的残余水分受蒸发放出气体，如果这些气体排不出型外，则要引起铸件产生气孔。在本设计中铸件属于小型铸件，砂芯形状也较简单，可直接采用扎排气孔的方法，要保证排气孔位置准确、深度适宜。四、浇注系统的设计浇注系统是铸型中引导金属液进入型腔的通道,它有浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。.、 浇口杯 其作用是承接金属液,并将其导入直浇道,也可以有初步撇渣的作用,一般中型铸铁件和非铁合金铸件用容积较大的漏斗型浇口杯.、 浇注系统的计算: 件铸重量的计算:Gc=V=6.4107.8=50kg 采用C型浇注系统结构 根据题意选择内浇道的位置-顶注式. 确定Hs: 初定Hs=500mm. 确定As : Aru : Ag 比例关系,由图中所给尺寸计算得的铸件重量Gc=50kg取As : Aru : Ag = 1 : 1.5 : 1.2 根据生产经验取: s =ru= 0.60 , 计算K1和K2. K1 =s As ruAru = 0.60 10.60 1.5 = 0.67 K2.= s As gAg =0.60 10.55 1.2 = 0.91 顶注: 铸件高度即为型腔的高度,C=16mm,按表2-14计算压力头hp.则: hp = (K221+K11+K22)Hs=(0.9121+0.672+0.912)50cm=18cmhg = hp= 18cm 计算浇注时间t:t=s1 3 8GL = 220（50+3）=20.4s铁液在型腔中的上升平均速度:V=(Ct)=7.84mm/s 内浇道总截面面积:Ag=G0.31g t hp cm = 3.59 Cm2 按浇注系统各组元截面比求得:As=Ag12=3cm2 Aru=Ag1.51.2=4,5cm2 按浇注系统结构计算:直 Ag=3 Cm2 取横浇道的下端直径为120cm. 则As=3.14cm2 (L=500mm)Aru=4.5cm2, 横浇道取梯形截面: 1422mm25mm, Aru=4.5cm2Ag= Ag3=1.2 cm2 内浇道取扁宽矩形截面:5mm21mm Ag=105 mm23=3.15 cm2 校核:As= Aru= Ag=3.14 : 4.5 : 3.15=1 : 1.4 : 1.1有效截面比:K1=s AsruAru=0.5010.501.4=0.71K2=s As gAg=0.5010.451.1=0.98平均压力头: hp=( K21+ K1+ K2) Hs=(0.9821+0.712+0.982)50cm=19.5cm浇注时间: t=GL0.31g Ag hp = 530.310.553.15 19.5 s21.3s因尺寸圆整引起浇注时间偏差为:(21.320.421.3)100%=4.2%由直浇道下端直径: d =20mm 由表2-2取浇口杯: D1=60mm D2=56mm h=44mm铁液容量为0.7kg 横浇道充满有余程度为:h余 = hg(h横h内2)=19.5(25212)=5cm横浇道充满有余程度合格,捕渣能力强.五、冒口的设计、冒口的补缩距离灰铸铁件冒口的补缩距离，随铸铁的共晶度变化而变化，其补缩距离一般为铁件厚度或热节圆直径的1017倍，高牌号灰铸件取偏小值，下图反映了共晶度对冒口补缩距离的影响。铁液的共晶度、冒口的设计及其计算高牌号铸铁的结晶范围较宽，而且凝固期间折出的石墨比低牌号灰铸铁折出的量少，凝固体补缩的量大于石墨化膨胀的量，因此形成缩孔的倾向较大，一般要采用较大的冒口补缩合理的冒口应该是在设置冒口部位的铸件凝固体补缩量与石墨化膨胀量相等时冒口颈就应该凝固封闭，铸件的二次收缩由石墨化膨胀进行补缩（1） 采用压边冒口，根据法兰尺寸进行计算 MC=A/L=10.5CM2/10CM=1.05CM（2）计算每一个冒口补缩区域的铸件体积 VC=QMC3=5681.053=658CM3（3）根据各个补缩通道的模数，计算出他们各自所需求的冒口初始模数 MC=1.05CM（4）求出冒口模数MR MC =1.05CM查表3-60得MR=0.94MC=0.941.05CM=0.99CM（5）由MR=0.99CM查表3-67得压边冒口尺寸D=50mm h=100mm e=7mm c=8mm如下图所示：压边缝隙的宽度如果太小，浇注较大铸件的时间会很长，会促使缝隙周围的型砂过热，它虽有利于冒口补缩，但可能促使铸件局部晶粒粗大和产生粘砂、气孔缺陷。因此，为了消除此缺陷，除了合理选用缝隙宽度外，还可合理选用压边浇冒口数量及缝隙长度。如果计算得出的缝隙面积太小，可根据经验作适当放大。六、绘图参考文献:1. 铸铁件浇冒口系统的设计与应用朱华寅、王苏生编著 机械出版社 1991.12. 金属热加工课程设计指导