铸造工艺说明书

1、箱体的铸造工艺设计摘 要随着社会的发展，机动车辆在生产和生活中的越来越广泛。减速器是机动车辆中的重要部件，其箱体的结构及加工精度直接影响轮毂的正常工作，因此研究箱体的加工方法和工艺的编制是十分必要和有意义的。本设计是对蜗轮蜗杆减速器箱体进行铸造毛坯工艺设计。根据零件的使用条件、结构特点、生产批量，结合工厂现有设备等进行铸造工艺分析，确定了铸造方法、造型及造芯方法、凝固原则及浇注位置、分型面、砂箱中铸件数量、砂型数量等，完成了砂芯、浇注系统、冒口及冷铁、相关工装设备等设计。关键字：砂型铸造，工艺分析，工艺设计，箱体I目 录前 言1第一章 铸造工艺设计2§1.1 零件概述2§1

2、.1.1 零件信息2§1.1.2 技术要求2§1.2 铸造工艺方案的确定3§1.2.1 造型、造芯方法及铸型种类的确定3§1.2.2 浇注位置和分型面的确定3§1.2.3 砂箱中铸件数目的确定6§1.3 工艺参数的选择6§1.3.1 铸造收缩率6§1.3.2 机械加工余量7§1.3.3 拔模斜度的确定8§1.3.4 铸造圆角的确定8§1.3.5 最小铸出口8§1.4 浇注系统的设计8§1.4.1 浇注系统的概述8§1.4.2 浇注系统类型的选择9§

3、;1.4.3 浇注系统的设计与计算10§1.4.4 出气孔的设计13§1.5 砂芯的设计13§1.5.1 砂芯的概述13§1.5.2 砂芯数量的确定13§1.5.3 芯头的设计13§1.5.4 壳芯的制备14§1.6 冒口及冷铁的设计15§1.6.1 冒口的设计15§1.6.2 冷铁的设计15结 论23参考文献24致 谢25III第1章 铸造工艺设计 §1.1 零件概述§1.1.1 零件信息名称：蜗轮蜗杆减速器箱体 材料：QT400-15外形尺寸：182×165mm 生产批量

4、：成批大量成产。其零件示意图如下图1-1： §1.1.2 技术要求1.铸件应经时效处理，消除内应力2.未注铸造圆角R3-R5§1.2 铸造工艺方案的确定§1.2.1 造型、造芯方法及铸型种类的确定由于箱体生产批量为成批成产，铸件不大、结构不是很复杂，考虑到技术上的先进性与经济的合理性，所以确定其毛坯生产方法为普通砂型机器造型，砂型种类为湿型，芯盒设计为壳芯盒法。§1.2.2 浇注位置和分型面的确定一、铸件浇注位置的确定浇注位置选取原则：铸件的重要加工面应朝下或位于侧面铸件宽大平面应朝下面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上

5、部或侧面应尽量减少型芯的数量要便于安放型芯、固定和排气由零件图知道：零件呈对称性，基本由薄壁组成，无厚大壁体。综合考虑结果：确定本件的浇注位置有两个方案，方案、方案II分别如图1-2、图1-3所示。 图1-2 方案 图1-3 方案II 为了尽量减少砂芯的数量，并且有利于砂芯的定位、稳固、排气和检验方便。尽量避免砂芯吊在上箱或仅靠砂芯撑来固定。对于图1-3所示，需要两个砂芯，并且有一个砂芯吊在上箱，故方案二不合理。而图1-2所示，仅需采取一个砂芯，故采取方案一。二、分型面的确定分型面选取原则：分型面应选择最大截面处分型面的选择应尽量简化工序分型面应尽量平直基准面放在同一个砂箱中尽量减少分型面使型

6、腔和主要芯位于下箱此件可有两种分型面方案：方案：如图1-4所示可将铸件对称分布在两铸型内，模样易制作，造型、下芯方便 图1-4 方案方案II：如图1-6所示铸件大部分在同一铸型内，能够保证其尺寸基本精度，同时满足合箱，但下芯困难，不利于下芯。图1-6 方案II经过比较，综合考虑，为保证铸件质量，采用方案I较合理。§1.3 工艺参数的选择§1.3.1 铸造收缩率查表得球铸铁中小型铸件收缩率：0.91.1%，取中值1.0% 。§1.3.2 机械加工余量、铸件的尺寸和重量偏差一、尺寸公差等级CT查表2-26，对于成批和大量生产的铸件，砂型机器造型的球磨铸铁的尺寸公差等级

7、CT取为9级。二、机械加工余量MA对于成批和大量生产的铸件，砂型机器造型的球磨铸铁的机械加工余量等级取为G级。查表2-87，并考虑实际情况，具体数值见如表1-1。§1.3.3 拔模斜度的确定按零件图尺寸采用加减铸件厚度的方法，根据表3-13确定其拔模斜度为2º。§1.3.4 铸造圆角的确定按图纸要求一般情况下未注圆角取R3-R5，其他圆角可根据零件尺寸大小适当取值，具体圆角大小见红蓝工艺图。§1.3.5 最小铸出口根据铸件厚度<50mm球墨铸铁的应铸出的最小孔径为35mm，因此铸件的螺纹孔孔径较小应全部无法铸出§1.4 浇注系统的设计&#

8、167;1.4.1 浇注系统的概述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设计安排不当，造成砂眼、夹砂、粘砂、夹渣、气孔、铁豆、抬箱、缩孔、缩松、浇不足、变形、偏析等铸造缺陷。此外，浇注系统的好坏还影响造型和清理工作的繁简，砂型的体积大小和型砂的耗用运输量，非生产性消耗的液态合金用量等等。所以浇注系统的设计必须慎重认真。浇注系统是由浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道和内浇道组成5。浇注系统截面积大小对铸件质量影响很大，截面积太小，浇注时间长，可能产生浇不足、冷隔、砂眼等缺陷；截面积过大，浇注速度快，又可能收起冲砂，带入熔潭和气体，使铸件产生渣孔、气孔等缺陷。为了使金属液以

9、适宜的速度充填铸型，就必须合理确定浇注系统的面积。§1.4.2 浇注系统类型的选择对于浇注系统各组元断面比例关系、特点及应用采用封闭式浇注系统，封闭式浇注系统具有良好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。但是易产生喷溅和冲砂，使金属氧化。开放式浇注系统在内浇道被淹没之前，各组元均呈非充满状态，几乎不能阻渣，且会带入大量气体，金属消耗也多。优点是进入型腔时金属液流速小，充型平稳，金属氧化轻。根据灰铁件浇注时产生的一些特点，采用阻渣效果较好的封闭式浇注系统。方案一 顶注式浇注系统优点：有利于铸件自下而上的顺序凝固和冒口的补缩，缺点：金属液下落过程中接触空气出现激溅、氧化

10、、卷气等缺陷，使充型不平稳。大部分浇注时间，内浇道工作在非淹没状态，相对来说，横浇道阻渣条件差。方案二 底注式浇注系统优点：充型平稳，避免发生金属液激溅、氧化及由此产生的缺陷，阻渣效果好，型内气体易顺序排出。缺点：充型后的温度分布不利于顺序凝固和冒口的补缩，且内浇道附近易过热，导致缩孔缩松和结晶粗大等缺陷。方案三 中间注入式浇注系统对内浇道以下的型腔部分称为顶注式，对内浇道以上的部分为底注式，故它兼有顶注式底注式浇注系统的优缺点。同时由于内浇道开在分型面上，便于机械化造型。根据铸件的结构及球磨铁件的凝固特点最终决定采用方案三，采用中间注入式浇注系统 。根据封闭式浇注系统的特点采用压边浇口式浇注

11、系统，其特点为：液态合金经过压边窄边流入型腔，冲型慢而平稳，有力顺序凝固，补缩作用良好；结构简单紧凑，操作方便，易于清理，金属液消耗较少；主要用于壁较厚的中小型铸件。§1.4.3 浇注系统的设计与计算一、浇口杯的设计浇口杯是用来接纳来自浇包的金属液流的，因为铸件是小型的铸铁件，所以浇口杯采用结构简便、制作方便、容积小、在机器造型中广泛使用的普通漏斗形浇口杯，其优点：便于接纳来自浇包的金属液流，液态合金压头高，冲力大，流量不易控制，且包孔不宜对准直浇道，使用浇口杯方便浇注工作，避免金属液飞溅；浇注时流股先进入浇口杯，能防止液流直接冲入直浇道。对于机器造型而言，浇口杯在后期直浇道的基础上

12、镗出。其主要尺寸如下图1-8：四、确定浇口比并计算各组元的截面积球墨铸铁浇注系统的浇道截面比随铸件结构而异，一般球磨铸铁件采用封闭式浇注系统， 估算出铸件质量为由铸造工程师手册表6-89,6-90查的§1.4.4 出气孔的设计铸件浇注过程中，在型腔中的会产生气体，如果不能及时排出，会产生气孔铸造缺陷，所以应合理设计排气系统。小型铸件用一般造型机造型，在浇注系统合理和型砂性能有保证的条件下，为提高生产效率，方便铸件清理及模具的制造、维修及保管，较少产生铸件缺陷的因素，最好不用出气孔。而是合箱后，在三冒口顶部各扎直径为5-10mm的出气孔二个。对于砂芯的排气，从下砂箱扎出出气孔，使气体由

13、上向下排出。同时为了增加透气性，砂箱开设了出气孔。§1.5 砂芯的设计§1.5.1 砂芯的概述砂芯是铸型的一个重要组成部分，型芯的作用是形成铸件大的内腔，孔洞，对于铸件外形妨碍拔模部分以及铸型中某些要求较高的部位，均可采用砂芯。因此对砂芯的要求如下：1）形状尺寸及其在砂型中的位置符合铸件的要求；2）具有足够的强度和刚度；3）在铸件的浇注凝固过程中，砂芯中产生的气体能够及时地排出铸型；4）铸件收缩时，砂芯的阻力要小；5）清砂容易。§1.5.2 砂芯数量的确定一个铸件所需要的砂芯数量，主要取决于铸件的结构和铸造工艺方案。由于制造砂芯时原材料要求高，工艺装备比较复杂，劳

14、动量比较大，因此，应尽可能少用砂芯。对于此铸件仅需1个砂芯，造型方法为壳芯法制芯。§1.5.3 芯头的设计芯头是砂芯的重要组成部分，是指伸出铸件以外不与金属液接触的砂芯部分心头的作用是定位、支撑和排气。垂直芯头：§1.6 冒口及冷铁的设计§1.6.1 冒口的设计此铸件采用压边浇口式浇注系统，压边浇口以一条狭长的边与铸件相联，这条缝隙的宽度一般只有几毫米，太宽会在缝隙根部出现缩孔或缩松。其撇渣作用类似滤网，熔渣滞留在缝隙边缘和聚集在压边单元中。液态合金冲型时都流经这条缝隙，其周围型砂被过热，故缝隙虽不宽，但不会很快冷凝，使压边浇口具有“热冒口”的优点。故压边浇口的作

15、用为撇渣的作用以及冒口的作用。参考表5-275可知压边浇口的尺寸如下图1-15：§1.6.2 冷铁的设计因铸件是小型件，冒口补缩能力和工艺出品率均符合规定，所以不需要再设置冷铁。结 论通过对本铸件的铸造工艺设计分析以及工装设备的设计，合理确定了铸造方法、造型及造芯方法、凝固原则及浇注位置、分型面、砂箱中铸件数量、砂型数量等，完成了砂芯、浇注系统、冒口及冷铁、相关工装设备等设计。得到的轮毂QT组织细密，性能优良并满足了铸件的技术要求。参考文献1 卢文华，李隆盛，黄良余.铸造合金及其熔炼.北京：机械工业出版社.2011：52-722威华胜.铸造工艺基础.北京：机械工业出版社.2002：9

16、4-1293 杜西灵，杜磊.铸造实用技术问答.北京：机械工业出版社.2007:33-784 于顺阳.现代铸造设计与生产实用新工艺、新技术、新标准.北京：当代中国音像出版社.2005:77-5825 各院校联合编写组.砂型铸造工艺及工装设计.北京：北京出版社.1980：54536 叶荣茂.铸造工艺简明手册.北京：机械工业出版社.1996：19-317 叶荣茂，吴维冈，高景艳.铸造工艺课程设计手册.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.1995：1-1388李魁盛，马顺龙，王怀林.典型铸造工艺设计实例.北京：机械工业出版社.2008：1-1269王文清，李魁盛.铸造工艺学.北京：机械工业出版社.2010.249-28910铸造工业装备设计手册编写组.铸造工业装备设计手册.北京：机械工业出版社.1989：247-25911柳百成，黄天佑.中国材料工程大典第18 卷(上)材料铸造成形工程.北京:化学工业出版社.2006：890-90512陈允南.热芯盒射芯.浙江：同济大学出版社.1985:205-24613万仁方，黄乃瑜.中国模具设计大典第5卷. 江西.江西科学技术出版社.2006：171-20014一拖工材所铸模科.铸模设计手册.洛阳.671-6