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封闭开关外体铸造工艺设计,封闭,开关,铸造,工艺,设计
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铸造工艺课程设计说明书设计题目封闭开关外体课程设计学 院年 级专 业学生姓名学 号指导教师佳木斯大学铸造工艺课程设计说明书I目目 录录1 1 前前 言言.11.1 本设计的目的、意义.11.1.1 本设计的目的.11.1.2 本设计的意义.11.2 本设计的技术要求.21.3 本课题的发展现状.21.4 本领域存在的问题.31.5 本设计的指导思想.31.6 本设计拟解决的关键问题.42 2 设计方案设计方案.52.1 封闭开关外体的生产条件、结构及技术要求.52.2 封闭开关外体结构的铸造工艺性.62.3 造型造芯方法的选择.72.4 浇注位置的确定.82.5 分型面的确定.93 3 设计说明设计说明.113.1 工艺设计参数确定.113.1.1 铸件尺寸公差.113.1.2 机械加工余量.113.1.3 铸造收缩率.123.1.4 起模斜度.133.1.5 最小铸出孔和槽.133.1.6 铸件重量公差.133.2 砂芯设计.133.2.1 芯头的设计.133.2.2 压环、防压环和集砂槽芯头结构.143.2.3 砂芯的排气.143.3 浇注系统的设计.153.3.1 选择浇注系统类型.153.3.2 浇注时间的计算.153.3.3 决定直浇道的位置和高度.163.3.4 计算直浇道截面积.163.3.5 确定浇口比.17铸造工艺课程设计说明书II3.3.6 计算横浇道截面积.173.3.7 计算内浇道截面积.183.4 冒口的设计.193.4.1 冒口的种类.193.4.2 冒口的计算.204 4 铸造工艺装备设计铸造工艺装备设计.224.1 模样的设计.224.1.1 模样材料的选用.224.1.2 金属模样尺寸的确定.224.1.3 金属模样的生产方法.224.2 模板的设计.234.2.1 模底板材料的选用.234.2.2 模底板尺寸确定.234.3 砂箱的设计.244.3.1 砂箱尺寸设计.244.4 芯盒的设计.255 5 结结 论论.26致致 谢谢.27参参 考考 文文 献献.28铸造工艺课程设计说明书11 前 言1.1 本设计的目的、意义1.1.1 本设计的目的铸造工艺课程设计是学完了铸造工艺基础课程后，对铸造工艺过程进一步了解的练习性的教学环节，是学习深化与升华的重要过程。学生通过设计能获得一定的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备是对学生综合素质与工程实践的能力培养。在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。在课程设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。通过课程设计，应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工作设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。1.1.2 本设计的意义课程设计是学生综合运用理论知识，根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。通过铸造工艺课程设计可以使学生完成铸件工艺设计能力方面的基本训练。铸造工艺课程设计所涉及的课程知识包括铸造工艺、造型材料、铸造设备、工程制图、AutoCAD、三维绘图等知识，是一次综合性工程设计实践课，通过这次设计能让我们学到很多。铸造工艺课程设计说明书21.2 本设计的技术要求该设计学生要在规定的时间（3 周）内，必须完成一个中等复杂程度零件的铸造工艺设计，并完成采用机器造型的主要铸造技术文件汇（编）制工作。采用 CAD 出图，如有条件可以进行三维设计和动态模拟。华铸 CAE10.0 模拟软件可以开放使用。具体任务包括：（1）零件图 1 张（A3）（2）铸造工艺图 1 张（A3 彩色）（3）模板装配图 1 张（A3）（4）芯盒图（或装配图）1 张（A3）（5）铸型装配图 1 张（A3）（6）铸造工艺卡 1 张（A3）（7）铸造工艺设计说明书 1 份（A4）1.3 本课题的发展现状铸造是一种古老的工艺,在我国已有 6000 年历史。随着科学技术的不断进步，现代铸造工艺在生产中采用了许多新材料（如复合材料、有机化工材料） 、新技术（如电子技术）,铸件也广泛应用于国防、居民日常生活及各个工业领域,特别是在现代制造业方面更是不可或缺的基础工业。在国民经济中占有重要的位置。 随着现代社会的高速发展，铸造业已经逐渐渗透进大众的日常生活中。作为国内经济的支柱产业，在近几年，得益于国内汽车，家电，建材等铸造业大用户行业的不断发展，我国的铸造业设备交易市场展现出一片繁荣的景象，每年都在呈上涨趋势。受国家政策和国内产业链的拓展影响，国内汽车，家电等行业发展势头非常迅猛，不仅生产量提高了，在高端产品方面技术也是越来越成熟，逐步走向世界前列！所以，这几个产业在高低端产品形成的产业链中都有着非常大的铸造需求量。然而，随着社会的发展，各铸造工艺课程设计说明书3行各业在走向高端的过程中，对产品及零件的要求也越来越高。因此，铸造业也应跟随发展大潮流，提升自身实力，变压力为动力，逐渐演变成高端铸造业！我国铸件产量从 2000 年起超越美国已连续多年位居世界第一，铸件年产值超过 2500亿元，铸件产量占世界总产量的 1/4，已成为世界铸造生产基地。虽然我国已成为世界铸造生产基地，但是与欧美、日本等国家采用高新技术主要生产高附加值铸件相比，我国的铸造水平显然尚处于发展中阶段。虽然产量大，但铸件附加值低，技术落后、设备陈旧、能耗和原材料消耗高、环境污染严重以及工人作业环境恶劣等问题已经成为行业的共识。1.4 本领域存在的问题我国铸造业当前存在的主要问题是：铸造企业的平均规模太小，专业化程度不高；铸造生产的技术和装备差，自主创新能力弱；铸件品质不高；环境污染严重；能源和材料消耗高等。距铸造强国这个目标，我们的差距还不小。由于技术水平和装备条件等限制，我国铸造业还不能完全生产出国内各行业所急需的一些关键铸件，特别是一些高难度、高要求的铸件。要改变目前这种状况，就必须加大铸造企业的重组和结构调整，发展专业化生产，进一步扩大优势企业的规模，提高企业的工艺和装备水平；必须加大科技投入，建立企业的研发中心并实行产学研三结合的研发体制，推动自主创新；必须把环境保护和劳动保障当作一件大事抓紧抓好；必须大力降低能耗和原材料消耗；必须进一步培养铸造方面的专业人才，加强职工队伍的技术培训，提高全行业职工的技术与劳动素质。1.5 本设计的指导思想铸造工艺课程设计总的程序是：根据已下达的课题任务零件图进行详细的工艺分析后，绘制出铸造工艺图。以工艺图为依据，设计出模板图和芯盒图，再绘制铸型装配图（合箱图） ，最后编写设计说明书和工艺卡。铸造工艺课程设计说明书41.6 本设计拟解决的关键问题（1）了解铸造零件的结构形状，建立零件形状的明确完整的立体概念，以保证工艺设计及各项设计制图工作的顺利进行；（2）弄清零件图的各项尺寸，并着重记录铸造零件的重量，主要壁厚及最大壁厚，零件最大尺寸，以供工艺设计使用；（3）零件各项公差要求，零件加工位置及零件各项加工要求，并对加工方法做初步了解；（4）零件材质及性能要求，以及图纸上指出的各项特殊技术要求。铸造工艺课程设计说明书52 设计方案2.1 封闭开关外体的生产条件、结构及技术要求产品生产性质大批量生产；零件材质ZL101；零件的外型示意图，零件图如图 2-1 所示，封闭开关外体的外形轮廓尺寸为260mm104mm85.5mm，主要壁厚 4mm，最大壁厚 8mm，为一中小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，还应满足拔模斜度为 5，铸件尺寸公差按HB6103-86 CT10，在 5kg/cm2 的煤油压力下进行渗漏试验，保持 5 分钟不得有渗漏，铸件表面阳极化处理。如图 2-1 封闭开关外体图铸造工艺课程设计说明书62.2 封闭开关外体结构的铸造工艺性零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑如下几个方面：（1）铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。（2）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角，铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。（3）铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。（4）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。 （5）利于补缩和实现顺序凝固。（6）防止铸件翘曲变形。（7）避免浇注位置上有水平的大平面结构。对于封闭开关外体的铸造工艺性审查、分析如下：封闭开关外体的轮廓尺寸为 260mm104mm85.5mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最小壁厚查表得：最小允许壁厚为 4mm。而设计封闭开关外体的最小壁厚为 4mm。符合要求。表 2-1 砂型铸件最小壁厚铸件材质铸件外形尺寸铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金镁合金铜合金200x200500x50010126101284368500x500152015206铸造工艺课程设计说明书72.3 造型造芯方法的选择封闭开关外体的轮廓尺寸为 260mm104mm85.5mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产。采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。因此，采用湿型粘土砂机器造型。湿型砂的配比如下表所示：表 2-2 湿型粘土砂的配比配比（质量比）性能新砂旧砂粒度（筛号）加入量红砂黏土膨润剂氟化物其他W(H2O)(%)透气性湿压强度/KPa808570/140152050.56.57.510020050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，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形。在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量。选择使用射芯工艺生产砂芯。采用热芯盒制芯工艺热芯盒法制芯，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂，填入加热到一定的芯盒内，贴近芯盒表面的砂芯受热，其粘结剂在很短的时间内硬化。而且只要砂芯表层有数毫米的硬壳即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余热可自行硬化。热芯盒砂的配比如下表所示：表 2-3 热芯盒砂的配比配比（质量比）树脂固化剂附加物混砂时间/min原砂型号用量类别占树脂重（%）氧化铁粉水抗拉强度/MPa干混湿混100呋喃I 型2.5氯化铵尿素水溶液50.250.150.302.812铸造工艺课程设计说明书82.4 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。确定浇注位置应注意以下原则：（1）铸件的重要部分应尽量置于下部。（2）重要加工面应朝下或直立状态。（3）使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷。（4）应保证铸件能充满。（5）应有利于铸件的补缩。（6）避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验。对封闭开关外体对浇注位置的确定：图 2-2 浇注位置确定铸件的重要加工面全部置于侧面，这样置于侧面的重要部分可以得到上部金属的静压力作用下凝固并得到补缩，组织致密。铸造工艺课程设计说明书92.5 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。选择分型面时应注意一下原则：（1）应使铸件全部或大部分置于同一半型内。（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、合箱和检测。（5）不使砂箱过高。（6）受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度。（7）注意减轻铸件清理和机械加工量。初步对封闭开关外体进行分型有：图 2-3 分型面确定方案一图 2-4 分型面确定方案二铸造工艺课程设计说明书10对方案一进行综合分析如下：铸件有两条中心线，分型要做成阶梯分型，增加了工作量和工作难度。对方案二进行综合分析如下：（1）分型面位于同一个平面，造型简单方便；（2）三个圆柱体位于上方，便于设置明冒口进行补缩。综合比较，选择方案二更好。铸造工艺课程设计说明书113 设计说明3.1 工艺设计参数确定铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低成本。3.1.1 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。封闭开关外体为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺学查表 6-1 得：封闭开关外体的尺寸公差取 CT10 级。封闭开关外体的轮廓尺寸为 260mm104mm85.5mm，由铸造工艺学查表 6-3 得：封闭开关外体尺寸公差数值为 4.4mm。3.1.2 机械加工余量机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。封闭开关外体为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺学查表 6-8 得：封闭开关外体的加工余量为 G 级。封闭开关外体的轮廓尺寸为 260mm104mm85.5mm，由铸造工艺学查表 6-7 得：封闭开关外体的加工余量为 3mm，如图 3-1 所示。铸造工艺课程设计说明书12 图 3-1 铸件加工余量3.1.3 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。铸造收缩率 K 的定义如公式 3-1 所示： （3-1）%100JJMLLLK 式中 铸造收缩率；模样主要工作面的尺寸；铸件尺寸。表表 3-1 有色金属铸件的铸造收缩率（有色金属铸件的铸造收缩率（%）收缩率（%）合金种类自由收缩受阻收缩铝硅合金0.81.01.01.2铝镁合金1.01.3封闭开关外体为铝硅合金，参考表可知，受阻收缩率为 0.81.0，自由收缩率为1.01.2，为计算方便，受阻收缩率和自由收缩率都取 1.0%。3.1.4 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。起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直于分型面的表面上铸造工艺课程设计说明书13应用。初步设计的起模斜度为 =5。3.1.5 最小铸出孔和槽零件上的孔、槽、台阶等，究竟是铸出来好还是靠机械加工出来好，这应该从品质及经济角度等方面考虑。一般来说，较大的孔、槽等应该铸出来，以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成热节，提高铸件质量。较小的孔、槽或则铸件壁很厚则不易铸出孔，直接依靠加工反而方便。根据封闭开关外体的轮廓尺寸 260mm104mm85.5mm 由铸造工艺学查表 6-12得：最小铸出孔约为 20mm。封闭开关外体的孔 14、7、10、5.3、1.5 显然不应该铸出，机械加工较为经济方便。3.1.6 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。封闭开关外体的公称重量约为 0.81kg，尺寸公差为 CT10 级。由铸造工艺学查表 6-4 得：封闭开关外体的重量公差为 MT7 级。封闭开关外体的重量公差数值为 12%。3.2 砂芯设计砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外型不能出砂的部分。砂型局部要求特殊性能的部分有时也用砂芯形成。3.2.1 芯头的设计砂芯主要靠芯头固定在砂型上。根据砂芯在铸型中的放置位置，分型面的选取等因素综合芯头选用水平芯头。其结构如图 3-2 所示：铸造工艺课程设计说明书14图 3-2 水平芯头的结构而根据实际设计量取计算:砂芯高度：L=200mm，砂芯直径：D=20mm。芯头长度初步选取由铸造工艺学查表 6-17 得：芯头长度 l=2535mm 取 l=30mm。芯头间隙初步选取由铸造工艺学查表 6-21 得：S1=0.5mm，S2=1.0mm，S3=1.5mm。3.2.2 压环、防压环和集砂槽芯头结构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学查表 6-22 得：a=5mm，b=0.5mm，c=15mm，r=1.5mm。3.2.3 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。封闭开关外体的砂芯由于直径较大，因此需用排气装置，由铸造工艺设计表 1-44 得埋钢管直接做出排气孔，既能提高效率，又能使排气装置准确，深度适宜。铸造工艺课程设计说明书153.3 浇注系统的设计浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。3.3.1 选择浇注系统类型浇注系统分为封闭式浇注系统，开放式浇注系统，半封闭式浇注系统和封闭-开放式浇注系统。铝合金属于轻合金，其特点是密度小、熔点低、导热系数大、质量定容热容量小、化学性质活泼、极易氧化和吸收气体等。轻合金易氧化生成氧化膜，这种氧化膜的密度和熔点大多高于金属母液，在紊流情况下这些氧化膜易卷入液流中而产生夹杂缺陷。因此，要求合金平稳地、无涡流、无喷溅地充满行腔。此外，由于合金的质量定容热容量小而导热系数大，容易出现浇不到等缺陷，因此要求浇注时间短。基于以上考虑，轻合金铸件一般采用开放式的中注式浇注系统。开放式浇注系统的内浇道截面积比阻流面积大得多，一般 S 内/S 阻3。当直浇道不充满时，会使金属液高度紊流，造成氧化、卷气等，故生产中往往要求应用充满式直浇道。阻流设在直浇道下端或靠近的横浇道上。主要优点：进入型腔时金属液留宿小，充型平稳，冲刷力小，金属氧化轻。主要缺点：阻渣效果稍差，内浇道较大，金属消耗略多。3.3.2 浇注时间的计算根据教材上的公式可求浇注时间 式3-1： (3-1)nAm式中 注时间；M铸件或浇注金属质量，算上浇注系统后和加工余量等，铸件的质量约 1kg左右；铸造工艺课程设计说明书16A系数，铝合金A=2.4；n系数，取n=0.33；根据实际情况，同时兼顾到低温快浇的原则，选择浇注时间为 2.4s。由公式根据浇注时间确定金属液在铸型中的上升速度式 3-2： (3-2)C型式中 金属液在铸型中上升速度；型C铸件高度，铸件高约为85.5mm；计算得=35mm/s，浇注时间满足金属液充满型腔要求。型3.3.3 决定直浇道的位置和高度实践证明，直浇道过低使充型及液态补缩压力不足，容易出现铸件棱角和轮廓不清晰、浇不到上表面缩凹等缺陷。初步设计直浇道高度等于 100mm。但应检验该高度是否足够。检验依据剩余压力头应满足压力角的要求，如式 3-3 所列：HMLtg (3-3)式中 HM上型高度（mm） ；L直浇道中心到铸件最高且最远点的水平投影距离；a压力角；直浇道中心到铸件最高且最远点的水平投影距离 L=142mm。由铸造工艺学查表得：a 为 67 取 7，Ltga=142tg717mm；剩余压力头 HM=200-43=157mm；经过验证剩余压力头满足压力角的要求。3.3.4 计算直浇道截面积由于采用开放式浇注系统，所以直浇道截面积最小，宜先确定。直浇道的功用是从浇口杯引导金属液向下，进入横浇道、内浇道或直接进入型腔。并提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能克服各种流动阻力充型。根据 ProE 实体图的测量得铸件的体积 V=310513mm3，ZL101 密度由铸造实用手铸造工艺课程设计说明书17册查表得：q=2.62g/cm3。由于采用一箱两件铸造，铸件总重量：m=0.812kg=1.62kg。由铸造手册表 3-144 查得：直浇道横截面积取 0.8cm2，直浇道直径 d直=20mm。由于 S直3.2 由铸造实用数据速查手册表 1-37 查得：直浇道形状为原形，形状如图 3-3图 3-3 直浇道截面示意图3.3.5 确定浇口比浇口比由铸造手册查表 3-173：S直：S横：S内=1：2：2；S直直浇道总的截面积；S横横浇道总的截面积；S内内浇道总的截面积。3.3.6 计算横浇道截面积横浇道的功用是向内浇道分配洁净的金属液，储留最初浇入的含气和渣污的低温金属液并阻留渣滓，使金属液流平稳和减少产生氧化夹杂物。由于设计横浇口双向，因此：S横=23/2=3cm2 ，横浇道形状取梯形断面形状如图 3-铸造工艺课程设计说明书184 所示：图 3-4 横浇道截面示意图梯形断面大小由：铸造手册查表计算得：A=14cm，B=11mm，C=24mm。3.3.7 计算内浇道截面积内浇道是控制充型速度和方向，分配金属液，调节铸件各部位的温度和凝固顺序，浇注系统的金属液通过内浇道对铸件有一定补缩作用。由于内浇道有四个，S内=43/4=3cm，内浇道形状取梯形断面形状如图 3-5 所示：图 3-5 内浇道截面示意图铸造工艺课程设计说明书19梯形断面大小由：铸造手册查表计算得：a=26mm，b=24mm，c=12mm。通过计算，设计了浇注系统如图 3-6 所示：图 3-6 浇注系统三维示意图3.4 冒口的设计3.4.1 冒口的种类按照冒口在铸件上的位置，普通冒口可以分为顶冒口和侧冒口（边冒口）两类；按 照冒口顶部是否与大气相通，可以分为明冒口和暗冒口。由于顶冒口一般位于铸件最厚部位的顶部，这样可以利用金属液的重力进行补缩，提高冒口的补缩效果，而且有利于排气和浮渣。采用顶明冒口，造型方便，能观察到铸型中金属液上升情况，便于向冒口中补浇金属液，可以向冒口顶面撒发热剂以减缓冒口冷却速度，因此铝合金铸件常采用明顶冒口。从模拟结果来看，工艺中铸件顶部有塌陷，故首先在铸件顶部添加一个明顶冒口进 行补缩。铸件主要热节部位均位于铸件侧面，只能设置侧冒口，但热节不在分型面上，采用侧冒口将对造型带来麻烦，增加工艺难度，因此仅设置一个明顶冒口对铸件铸造工艺课程设计说明书20进行补缩。3.4.2 冒口的计算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。常见的铸造缺陷如缩孔、缩松、裂纹等都与铸件的凝固和收缩有关。因此在铸件的厚实部位常设置冒口，并按顺序凝固原则使冒口最后凝固；而在铸件的厚薄交接处常常按同时凝固原则设置冷铁来加速冷却，必要时再加设铸筋。这样，就防止铸件产生缩孔、缩松、和裂纹等缺陷。对于铸钢、可锻铸铁、黄铜和无锡青铜等体收缩大的合金铸件尤为重要，对这类容易出现收缩缺陷的铸件，除正确设计浇注系统以外，如何正确设置冒口、冷铁和铸筋，也是保证铸件质量的重要措施。因而冒口设置应符合顺序凝固原则。即： 冒口的位置尺寸在铸件最高、最厚的部位，设在铸件热节的上方（顶冒口）或旁侧（边冒口） 。 冒口应比铸件冷却得晚。 在整个凝固期间，冒口应有足够的液态金属以补充铸件的收缩。由铸造实用数据速查手册表 3-28 得冒口的设计参数，最终确定使用冒口尺寸及三维图如图 3-7 所示：铸造工艺课程设计说明书21图 3-7 冒口尺寸及三维图铸造工艺课程设计说明书224 铸造工艺装备设计铸造工艺装备是造型、造芯及合箱过程中所使用的模具和装置的总称。包括模样、模板、模板框、砂箱、砂箱托板、芯盒、烘干板（器） 、砂芯修整磨具、组芯及下芯夹具、量具及检验样板、套箱、压铁等。4.1 模样的设计4.1.1 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度。本设计为大批量生产，所以用金属模样，该金属模样的所选用的材料为铝合金（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） 。4.1.2 金属模样尺寸的确定由铸造工艺学查找得：Lm=（LjLy） （1+K） （4-1）式中 Lm与铸件有关的模样尺寸；Lj零件尺寸；Ly铸造工艺尺寸，如加工余量、拔模斜度、工艺补正量等之和。 “+”号用于凸体尺寸， “-”号用于凹体尺寸；K铸件的铸造收缩率。4.1.3 金属模样的生产方法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，然后进行热处理，以增加其硬度，增加抗磨损能力，然后再用机器按模样的尺寸加工成模样的尺寸。铸造工艺课程设计说明书234.2 模板的设计一般模板由模底板、模样、浇冒系统模、加热元件、定位元件等组成。模底板用来连接与支撑模样、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。4.2.1 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，良好的铸造和加工性。根据模样的结构及生产要求，本设计选用铸造铝合金作为模底板的材料。模底板与砂箱之间采用定位销与销套定位。4.2.2 模底板尺寸确定模底板长=砂箱长+2砂箱分型面出边缘厚度=500+215=530mm；模底板宽=砂箱宽+2砂箱分型面出边缘厚度=400+215=430mm；由铸造实用手册查表 1.5-34 得：模底板的厚度取 12mm。具体如图 4-1 所示：图 4-1 模板图铸造工艺课程设计说明书244.3 砂箱的设计砂箱是铸造车间造型所必需的工艺装备，用于制造和运输砂型，砂箱结构要符合造 型、运输设备的要求。正确地设计砂箱的结构和尺寸，对于保证铸件的质量，提高生产 效率，减轻劳动强度以及保证生产安全，都有重要的意义，因此在砂箱的设计中，应遵 循以下原则： （1）砂箱应满足铸件在生产过程中的各项工艺要求；（2）砂箱应有足够的强度和刚度；（3）砂箱定位装置应保证铸件精度要求，并持久耐用；（4）砂箱材料应来源广泛、价格低廉。4.3.1 砂箱尺寸设计按照以上原则，砂箱材料采用成本低、制造方便、强度与刚度均较高的铸铁。在大批量生产的条件下，在同一条流水线上，砂箱的种类不宜太多，一般都是一种到两种，这时就根据所设计铸件尺寸的大小考虑最终确定上下砂箱内框尺寸为： 500mm400mm200mm。设计了如图 4-2 所示尺寸的砂箱：图 4-2 砂箱尺寸图铸造工艺课程设计说明书254.4 芯盒的设计芯盒是制芯工艺必要的工艺装备，芯盒设计与制造直接关系到铸件质量，对提高生产率、降低
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