某铸造工艺说明书

1、目录一、铸造方案的选择及工艺参数的设计11.铸造工艺方案的确定111支座结构的铸造工艺性11.2造型，造芯方法的选择21.3浇注系统的设计31.3.1选择浇注系统类型31.3.2浇注位置的确定31.3.3分型面的选择31.3.4计算浇注时间51.3.5计算阻流截面积51.3.6确定浇口比61.3.7计算内浇道截面积61.3.8计算横浇道截面积61.3.9计算直浇道截面积71.3.10浇口窝的设计81.3.11浇口杯的设计82.铸造工艺参数及砂芯设计82.1 工艺设计参数确定92.1.1铸件尺寸公差92.1.2机械加工余量92.1.3铸造收缩率102.1.4起模斜度102.1.5铸件重量公差10

2、2.1.6工艺补正量102.1.7分型负数112.1.8反变形量112.1.9非加工壁厚负余量112. 2砂芯设计11二、铸造工艺装备设计131选择砂箱尺寸132模样和模底板设计142.1模样的设计142.2模底板的设计142.2.1模底板材料的选用142.2.2模底板尺寸确定142.2.3 模底板的壁厚和加强筋的厚度152.2.4模底板在造型机上的安装153热芯盒的设计16参考文献18一、铸造方案的选择及工艺参数的设计铸造生产是用液态合金形成产品的方法，将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固，这种制造金属制品的过程称为铸造生产，简称铸造，所铸出的金属称为铸件。绝大多数铸件用作毛坯，需要经机械加工

3、后才能成为各种机器零件；少数铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，可作为成品或零件而直接使用。铸造生产有以下特点：1. 适用范围广2可制造各种合金铸件3铸件的尺寸精度高4成本低廉1.铸造工艺方案的确定11支座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

4、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。对于支座的铸造工艺性审查、分析如下：支座的轮廓尺寸为160mm*135mm*100mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最小壁厚查铸造工艺学表3-2-1得：最小允许壁厚为34 mm。而设计支座的最小壁厚为10mm。符合要求。1.2造型，造芯方法的选择支座的轮廓尺寸为160mm*135mm*100mm，铸件尺寸较小，属于中

5、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，模样采用金属模是合理的。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

6、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1.3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，直浇道窝，横浇道和内浇道组成。1.3.1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。压盖材质采用灰铸铁，属于中小件，又因选择湿型铸造，适宜采用半封闭式或封闭式，现采用封闭式浇注系统。封闭式浇注系统控流截面积在内浇道，浇注开始后，金属液容易充满浇注系统，呈有压流动状态。挡渣能力强，但充型速度快，冲刷力大，易产生喷溅，金属液易氧化。适用于湿型铸

7、件小件及其干型中、大件，树脂砂大、中、小件均可采用。1.3.2浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中的所处的位置，正确的浇注位置能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方便。在选择浇注位置时应考虑以下原则：1. 铸件的重要部位应尽量置于下部；2. 重要加工面应朝下或呈直立状态；3. 使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷；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；应使合箱位置，浇注位置和铸件冷却位置相一致1.3.3分型面的选择分型面是指两半铸型相互接触的表面,合理选择分型面，对于简化铸造工艺提高生产率、降低成本、提

8、高铸件质量等都有直接的关系，分型面的选择应和浇注位置一致，尽量使两者协调起来，选择分型面时，应注意以下原则：1. 应使铸件全部或大部置于同一半型内；2. 应尽量减少分型面的数目；3. 分型面应尽量选择平面；4. 便于下芯，合箱和检查行腔尺寸；5. 不使砂箱过高；6. 受力的分型面的选择不应销弱铸件的强度；注意减轻铸件清理和机械加工量。初步设计两种方案：图1.2方案一分型面及浇注系统示意图图1.2方案二分型面及浇注系统示意图压盖结构较为简单是中型件，铸造时采取一箱一件，故每个铸件上只用4个内浇道。为了方便造型，内浇道开设在分型面上。因为铸件采用对称分型方式进行铸造，这样铸件凝固顺序为由下至上凝固

9、，这样方便浇注及补缩，如此内浇道则设置在底部分型面引入金属液，因此采用方案2。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。初步设计上箱高度250mm。但应检验该高度是否足够。检验依据为，剩余压力头应满足压力角的要求，如下式所列：Ltg式中 最小剩余压力头 L直浇道中心到铸件最高且最远点的水平投影距离压力角由铸造工艺学查表3-4-11得：为67 取7Ltg=456*tg756mm因为是分型面浇注，上箱件高126mm，压力头=250-126=124mm。而下箱的压力头最小为上箱的高度250mm。经过验证剩余压力头满足压力角的要求。1.3.4计

10、算浇注时间压盖的重量为137kg，压盖成批生产的工艺出品率约为80%-85%，可估计铸型中铁水总重量GG=137/80%=171.25kg平均壁厚40mm-80mm，S取1.9。初步计算浇注时间由铸造实用手册查表1.4-61得：灰铸铁浇注时间为t=SG=1.9*171.2525s1.3.5计算阻流截面积根据阻流截面设计法：式中 阻流截面积cm²t充满行腔总时间 s 流经阻流截面积金属液重量kg 浇注系统阻流截面的流量系数Hp充填型腔时的平均计算压力头 cm查铸造手册取0.42，由于选取两个内浇道，应减0.05。最终取为0.37.Hp=-P²/2C=250-126²

11、/2X19821cmcm²1.3.6确定浇口比由于选择封闭式浇注系统，中型灰铸铁件，浇口比由铸造实用手册查表1.4-58得：S直：S横：S内=1.15：1.1：1阻流截面为内浇道1.3.7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。由于设计内浇口有两个，因此S内=13/2=6.5cm²内浇道形状取梯形断面形状如图1.3梯形断面大小由铸造实用手册查表3-159得图1.3 内浇道截面示意图 1.3.8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

12、属液并阻留渣滓，使金属液流平稳和减少产生氧化夹杂物。由浇口比计算横浇道截面积，因此S横=13X1.1=14.3cm²横浇道形状取梯形断面形状如图1.4梯形断面大小由铸造实用手册查表3-159得图1.4 横浇道截面示意图 1.3.9计算直浇道截面积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。由于设计直浇口有一个，因此S直=13X1.15=14.95cm²直浇道形状取圆形截面形状如图1.5圆形断面大小由铸造实用手册查表3-159得图1.5 直浇道截面示意图 1.3.10浇口窝的设计浇口窝

13、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。浇口窝直径为直浇道下端直径1.5到2倍，因此D=1.5X36=54mm浇口窝高度为横浇道高度两倍，因此h=2*36=72mm浇口窝放置过滤网。1.3.11浇口杯的设计浇口杯是用来承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注，并可以减轻金属液对型腔的冲击，还可分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔。浇口杯选用普通漏斗形浇口杯，其断面形状如图1.6所示图1.6 浇口杯截面示意图 浇口杯断面大小由铸造工艺设计查表2-21得：为直浇道直径的2倍=70.5mm, =72mm, H=60mm2.铸

14、造工艺参数及砂芯设计铸造工艺参数，通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺参数有铸造收缩率、机械加工余量、起模斜度、最小铸出孔、工艺补正量、分型负数、反变形量、非加工壁厚的负欲量、砂型负数及分芯负数等。工艺参数的选取准确、合适才能保证铸件尺寸的精确，使造型、制芯、下芯、合箱方便，提高生产率、降低成本。根据铸件的具体情况在设计中应考虑的工艺参数有以下：2.1 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

15、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。2.1.1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。压盖为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺设计查表1-10得：压盖的尺寸公差为CT812级，取CT9级。压盖的轮廓尺寸为420mm*440mm*198mm，由铸造工艺设计查表1-9得：支座尺寸公差数值为2.5mm。2.1.2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

16、时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。压盖为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺设计查表1-13得：压盖的加工余量为EG级，取G级。压盖的轮廓尺寸为440mm*420mm*198mm，由铸造工艺设计查表1-12得：压盖加工余量数值为4mm。2.1.3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：=（L1-L2）/L1*100铸造收缩率L1模样长度L2铸件长度支座受阻收缩率由铸造工艺设计查表1-14得：受阻收缩率为12.1.4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

17、上没有结构斜度的，垂直于分型面的表面上应用。表面的起模斜度由铸造工艺设计查表1-15得：粘土砂造型表面起模斜度为0°45。2.1.5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。压盖的公称重量约为4kg，尺寸公差为CT9级。由铸造工艺设计查表1-57得：支座的重量公差为MT14级。2.1.6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。但压盖在大批量生产前的小批量试产

18、过程中将进行调整，所以设计中不考虑工艺补正量。2.1.7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。而支座是湿型且是小型铸件故不予考虑分型负数。2.1.8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

19、在模样上做出的预变形量称为反变形量。而支座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。2.1.9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。支座砂芯属于机器造芯，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

20、芯。压盖砂芯的外型如图2.1，2.2，2.3所示。图2.1 砂芯外型示意图图2.2 砂芯外型示意图图2.2 砂芯外型示意图二、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。1选择砂箱尺寸 根据铸件尺寸及重量选择吃砂量。由于铸件重137kg，查砂型铸造工艺及工装设计表12-3可知铸件的最小吃砂量如图1.1所示。图1.1铸件最小吃砂量示意图a=100mm b=100mm c=60mm d=70mm f=60mm.初步选择砂箱，尺寸：长：700mm宽：650mm，上箱高：250mm，下箱高：200mm2模样和模底板设计2.1模样的设计上模样如图2.1所示图2.1上模样

21、示意图2.2模底板的设计板也称型板，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。2.2.1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，选用铸造铝合金作为模底板的材料。2.2.2模底板尺寸确定模底板长砂箱内框长度尺寸2×砂箱分型面外凸缘厚度 7002×40=780 mm模底板宽砂箱内框宽度尺寸2×砂箱分型面外凸缘厚度 6502×40730 mm砂箱分型面外凸缘厚度由铸造手册5-铸造工艺第二版由铸造实

22、用手册查表1.534得：模底板的壁厚取为12mm 2.2.3 模底板的壁厚和加强筋的厚度 查表得加强筋的厚度为12mm，模底板厚度为12mm。2.2.4模底板在造型机上的安装模底板常用螺栓固定在造型机工作台上，这是模底板上应设置紧固耳。紧固耳的位置要和造型机工作台台面上的T型槽相对应，不可任意设置。有的新购入的造型机工作台上没有这种槽和孔，则可根据需要位置钻孔，用双头螺栓或六角螺栓固定。模样在模底板上的装配只要考虑三方面的问题：模样在模底板上的放置形式，定位和紧固方法。1) 模样在模底板上的放置形式有两种：平放式和嵌入式平放式是将模样平放在模底板上，模底板不必挖槽，此法较方便，应用较多。嵌入式是将模板下部嵌进模底板中，主要用于具有下凹模样的装配，用于特殊要求的模样。2) 模样在模底版上的定位模样在模底板上常采用定位销来固定。其目的，一是在制造过程中靠销把 分开的两半模样装配成对，二是使用定位销来固定模样在模底板上的位置。3) 模样在模底板上的紧固方式常用螺钉和铆钉也可以用压配合。为了方便紧固模样有时候要做出紧固用的凸耳。4） 模样与模底板上的安装 模样与模板的最后装备图如图2.2：图2.2模样与模板总装配图3热芯盒的设计1) 分盒面的选择热