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模架铸造工艺设计（含CAD图纸和说明书）,铸造,工艺,设计,CAD,图纸,说明书
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铸造工艺课程设计说明书设计题目模架工艺设计学 院年 级专 业学生姓名学 号指导教师铸造工艺课程设计说明书I目目 录录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.11.2.1 设计过程.11.3 本设计拟解决的关键问题.12 设计方案设计方案.32.1 铸件材质及铸造工艺方法.32.1.1 铸件材质.32.1.2 铸造工艺方法.32.1.3 涂料的选用.42.2 浇注位置的选择.42.3 分型面的选择.72.4 确定主要铸造工艺参数.82.4.1 铸件尺寸公差.82.4.2 机械加工余量.82.4.3 铸造收缩率.92.4.4 起模斜度.92.4.5 最小铸出孔.102.5 浇注系统.112.5.1 铸钢件浇注系统的形式.112.5.2 包孔直径的选择.122.5.3 浇注时间和液面上升速度.122.5.4 浇注系统各组员截面积的计算.122.5.5 直浇道的设计.122.5.6 横浇道的设计.132.5.7 内浇道的设计.132.5.8 浇口杯的设计.132.6 冒口及冷铁的设计.142.6.1 冒口位置的确定.142.6.2 冒口尺寸的确定.153 砂芯的设计砂芯的设计.17铸造工艺课程设计说明书II3.1 砂芯设计的基本原则.173.2 制芯方法的确定.173.3 砂芯的结构设计.183.3.1 砂芯的形状及数量.183.4 砂芯的固定.183.4.1 砂芯的定位.183.4.2 芯头尺寸.193.5 芯盒的设计.193.5.1 壁厚的选择.194 砂箱的设计砂箱的设计.204.1 砂箱的设计.204.1.1 砂箱类型的选择.204.1.2 砂箱名义尺寸.20致致 谢谢.22参参 考考 文文 献献.231 前 言1.1 本设计的目的、意义1.1.1 本设计的目的铸造出符合设计要求的铸件1.1.2 本设计的意义系统的掌握铸造工艺及工装的设计方法，锻炼运用铸造工艺手册及其它技术资料的基本技能，学会分析和解决铸造生产实际问题的能力；1.2 本设计的技术要求根据零件的二维工程图纸，现就技术要求说明如下：（1） 批件不允许有裂纹、夹渣、疏松、气孔、砂眼等影响机械性能的铸造缺陷；（2） 硬度处理 217-269HB；（3） 周倒角 1*451.2.1 设计过程首先，使用 preo 对二维图纸进行了建模，得到了模架的三维实体模型。然后，根据零件的基本特点，确定了铸造的基本工艺过程和工艺参数，并设计了浇注系统、砂芯、冒口、冷铁的造型、尺寸与数量，进行芯盒、砂箱的设计与造型。1.3 本设计拟解决的关键问题本节应该使用带括号的序号表示分项内容（1）铸造工艺方案的确定；（2）铸造工艺参数的选取及砂芯的设计；（3）浇注系统的设计；（4）冒口及冷铁设计。2 设计方案2.1 铸件材质及铸造工艺方法2.1.1 铸件材质根据模架的图纸要求，我们选用的铸件材质为 ZG35CrMo（ZG35 对应新牌号 ZG270-500，GB5613） 。铸造方法选用砂型铸造。ZG35CrMo 的主要性能指标如表 2.1 所示。表 2.1 ZG35CrMo 的性能指标屈服强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）延伸率（）3905852054068525表 2.2 ZG35CrMo 的化学成分（元素最高含量）CSiMnCrMoS,P0.30-0.370.30-0.500.50-0.800.80-1.200.20-0.300.00352.1.2 铸造工艺方法本铸件采用砂型铸造，铸型材料选用树脂自硬砂。树脂自硬砂是铸造生产中造型、制芯工艺之一。该工艺采用自硬树脂做黏结剂，树脂、配套的固化剂和铸造用原砂混合，砂混合料用机械或人力填入砂箱（或芯盒）并紧实，砂型（砂芯）自行硬化，起模后获得砂型（芯） 。树脂自硬砂有精度高，缺陷少，流动性好，造型效率高，缩短生成周期等优点。自硬砂不仅能用于造型，还能用于制芯生产，特别适用于单件小批量的生产，可生产铸铁、铸钢及非铁合金铸件。考虑到模架是小批量生产、精度要求较高的铸钢件，因此造型材料选用自硬树脂砂中的酸自硬树脂砂。2.1.3 涂料涂料的选用涂料由耐火填料、悬浮剂、粘结剂、分散介质及改善涂料某些性能的添加剂组成。涂料必须满足以下要求。1. 具有足够耐火度，与液态金属不润湿2. 化学稳定性好，不与液态金属及其氧化物3. 具有良好的触变性，流平性，涂挂性，涂刷后能牢固地粘附在砂型表面上，不留刷痕。4. 悬浮性要好，较长时间不分层5. 长期储存不变6. 用于永久性的涂料，雾化能力强，对金属铸型没有腐蚀作用。树脂砂对涂料的要求较粘土砂高，首先，呋喃砂的孔隙率高，而且有机粘结剂在高温下不能承受较长时间，这就要求涂料的固体含量高，粉料粒度细，粉料及粘结剂的耐火度高，抗爆热能力强等。从溶剂上分，涂料有水基、醇基两大类。醇基涂料可以省去烘窑，提高效率和面积利用率，水基涂料则成本低，树脂不会过烧，涂层质量高（流平性及涂层厚度好） ，故而选用醇基涂料。从耐火填料主体来分，有黑色系、白色系（浅色涂料） ，以石墨为主的黑色涂料仍是性能最好的。至少面层涂料应使用石墨涂料，但需添加皓英粉以提高耐火度；粉料细度较细，以便于底层涂料有一定渗透深度，防止渗铁和脉纹。2.2 浇注位置的选择浇注位置的选择铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中的位置，浇注位置是根据零件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特性、铸造方法以及生产车间的条件来决定的。正确的浇注位置应能保证获得健全的铸件，并使造型、造芯和清理方便。铸件的浇注位置的选择，决定于合金种类、铸件结构及轮廓尺寸、铸件表面质量要求以及现有的生产条件。选择浇注位置时，主要以保证铸件质量为前提，同时尽量做到简化造型工艺和浇注工艺。选择铸件浇注位置的主要原则有：（1）铸件上重要工作面和大平面应该尽量朝下或垂直安放，以防止这些表面上产生砂眼、气孔、夹渣等铸造缺陷；（2） 应保证铸件有良好的液态金属导入位置，保证铸件能充满；（3）保证铸件能自下而上的顺序凝固。对于体收缩较大的合金，浇注位置应尽量满足定向凝固的原则，铸件的厚实部分一般应置于浇注位置的上方，以利于设置冒口补缩；（4）应尽量少用或不用砂芯；若使用砂芯，应保证其安放稳固，通气顺利和检查方便；（5）铸件上的大平面应置于下部或倾斜放置，以防止夹砂等缺陷。首先我们对模架进行了分析。模架的下表面（A 面）为大平面。A 面的凸台为主要受力位置，其内部及表面的要求很高，铸造时应保证精度和力学性能。根据以上原则，应该朝下或者垂直安放。A 面的通孔应该先预铸为直径为 200mm 的孔，再加工到 215mm。模架两边侧壁的 A 孔不铸出图 2.1通过以上分析，根据上述分型面以及浇注位置的确定原则，我们初步拟定了一种浇注方案，如图 2.2 所示。图 2.2 浇注方案采用此方案进行浇注时，大平面 A 面在侧面，可以保证 A 面致密、光滑；同时也可以保证上端的两个凸台在侧面。两个凸台为主要受力位置，铸造时应该保证力学性能。因此，将凸台朝侧面放置，有利于防止其工作面、受力面产生砂眼、气孔、夹渣等铸造等铸造缺陷，从而使凸台的精度和力学性能得到了保证。采用此方案，可以在最上表面的热节处增设冒口，冒口安置方便，并且冒口与被补缩位置之间的距离近，使冒口的补缩变得容易。且最上表面是加工面，冒口产生的毛刺可以被去除。最底面的热节接触增加外冷铁。2.3 分型面的选择分型面的选择在砂型铸造中，为完成造型、取模、设置浇冒口和安装砂芯等需要，砂型必须由两个或者两个以上的部分组合而成，砂型的分割或装配面称为分型面。分型面的类型，形状及位置与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，不仅关系到模具结构的复杂程度，而且也关系到塑件的成型质量。选择分型面的原则有：1. 分型面应选在铸件的最大轮廓处。 否则无法顺利从型腔中脱出，这是最基本的选择原则2. 尽可能将铸件的全部或大部分放在同一箱内，以减少因错型造成的尺寸偏差；3. 应尽量减少分型面的数量，在机械造型中，一般采用一个分型面；4. 在机械造型中，选择分型面时，应尽量避免使用活块，必要时用砂芯代替活块；5. 应尽量减少砂芯的数量；6. 应尽量使分型面为平面，必要时也可以不做成平面，如采用折线分型等；7. 在考虑到造型、浇注、造芯的基础上，分型面的选择还应有利于清理。8. 分型面的原则应有利于排气。根据以上原则，我们初步设计了两种分型方案，如图 2.3.（a） 方案一（b） 方案二图 2.3 分型方案方案一如图 2.3（a）所示，分型面是一个平面，分型面将铸件分为上下两个部分。在这个方案中，铸型 T 型凹槽需设置砂芯。铸件凸台处的凹槽需设置砂芯，可以和通孔采用联合砂芯，通孔处可不设置活块，且方便固定。整个铸件处于两个型箱内，可能会因为错型而造成尺寸偏差。在这种方案中，为了浇注系统造型方便，内浇道必须设置在顶面，浇注方式为顶注式。钢液不能平稳的进入铸型，对铸型有较大的冲击。采用此方案，砂芯可以放置在下砂箱，固定和定位较方便准确。方案二如图 2.3（b）所示，分型面是两个平面，分型面将铸件分为上中下三个部分。在这个方案中，T 型的凹槽被分为了三个部分，后侧的凹槽与上下都是分离的，容易由于错型而发生误差。铸件凸台处的凹槽可由型砂直接铸出，而圆孔处需设置活块。采用此方案，三个砂箱之间的位置的准确性很难保证。如果采用其它方法对砂箱进行定位，必然会增加成本和劳动量。通过对方案一、方案二，从可行性的角度考虑，我们认为方案一最合理，因此，采用方案一的分型方式。2.4 确定主要铸造工艺参数确定主要铸造工艺参数2.4.1 铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件各部分尺寸所允许的极限偏差，铸件生产过程中的很多因素都会影响铸件尺寸公差。依据铸造方法、造型材料与铸件材料选定铸件尺寸公差等级，依据铸造工艺学课本表 6-4，选择公差等级为 CT-12.2.4.2 机械加工余量机械加工余量机械加工余量是为保证铸件机械加工面尺寸和零件加工精度，在设计铸件和铸造工艺时预先增加并在机械加工时应予以切除的的金属层厚度。加工余量过大，浪费金属和加工工时；过小，降低刀具寿命，不能完全去除铸件表面缺陷，甚至露出铸件表皮，达不到设计要求。最小加工量等于加工余量减去铸件尺寸的下偏差。因此铸件尺寸公差越小(精度高)，加工余量可越小。而影响加工余量大小的主要因素有：铸造合金种类、铸造工艺方法、生产批量、设备及工装的水平等与铸件尺寸精度有关的因素；加工表面所处的浇注位置(顶、底、侧面)；铸件基本尺寸的大小和结构等。由铸件材料（ZG35CrMo ） 、造型材料（树脂自硬砂）以及铸件的尺寸公差等级（CT12） ，选取加工余量等级为 J 级。根据零件二维工程图中铸件的结构尺寸可知，模架的基本尺寸在 16002500mm 范围之内，查表 6-7 选取加工余量数值为 14mm。模架 U 侧面也应有加工余量，为 12mm。底部凸台内侧为双侧加工，应该有加工余量，为 9mm。和凸台底面也应留有加工余量，为 14mm。模架的通孔直径为 215mm，便于后期加工，应铸出，加工余量为 5mm。模架的弧形面应该也需留加工余量，为12mm。2.4.3 铸造收缩率铸造收缩率铸造收缩率又称铸造线收缩率，是指铸件在凝固收缩过程中各部位尺寸缩小的百分率。铸件在凝固和冷却过程中会发生线收缩而造成各部分尺寸缩小。它与铸件合金种类、化学成分、铸型种类、冷却条件及本身结构特点等因素密切相关。以模样与铸件的长度差除以模样的长度的百分比来表示：K=LM-LJ/LJ100 （2.1）式中，为 LM模样的长度，LJ为铸件长度。铸造收缩率是考虑了各种影响因素之后的铸件实际线收缩率，它不仅与铸造金属的收缩率和线收缩率起始温度有关，而且还与铸件结构、铸型种类、浇冒口系统结构、砂型和砂芯的退让性等因素有关。影响铸造收缩率的主要因素是铸件的结构复杂程度和尺寸大小，简单厚实的铸件铸造收缩率比结构复杂的铸件大。依据图 6-3 选出铸钢件的铸造收缩率为 1.5.2.4.4 起模斜度起模斜度当零件本身没有足够的结构斜度，应在铸件设计或铸造工艺设计时给出铸件的起模斜度以保证铸型的起模操作。起模斜度可采取增加铸件壁厚、减少铸件壁厚或增减铸件壁厚的方法形成。其大小应依模样的高度、表面粗糙度以及造型（芯）方法而定。在铸件上加放起模斜度，原则上不应超出铸件的壁厚公差。铸件的起模斜度值选取参考表.起模斜度值根据表 3 按测量面高度 h 进行选取。起模斜度值根据表 3 按测量面高度 h 进行选取。铸件的两侧面 A 和 E 面全部位于上箱，由零件二维工程图中铸件的结构尺寸以及所确定的分型面可知， A 和 E 面高度为 160250mm， 取 035，a 取 2.6mm。B 面高度大于 630mm， 取 030，a 取 5.6mm。C 和 D 面高度为 400550mm， 取 030，a 取 5.6mm。F 面高度为 85mm， 取 055，a 取 1.6mm。而在中间的内凹处中高度大于 630mm，可以使用自带型芯，允许表面有较大斜度，故而 取 030，a 取 5.6mm。2.4.5 最小铸出孔最小铸出孔机械零件上往往有许多孔、槽和台阶，一般应尽可能在铸造时铸出。这样既可节约金属，减少机械加工的工作量、降低成本，又可使铸件壁厚比较均匀，减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。但是，当铸件上孔、槽尺寸太小，而铸件的壁厚又较厚和金属压力较高时，反而会使铸件产生粘砂，造成清铲和机械加工困难；有些孔、槽必须采用复杂而且难度较大的铸造工艺措施才能铸出，而实现这些措施还不如用机械加工的方法制出更为方便和经济。因此，在确定零件上的孔和槽是否铸出时，必须既考虑到铸出这些孔或槽的可能性，又要考虑到铸出这些孔或槽的必要性和经济性。最小铸出孔的尺寸，和铸件的生产批量、合金种类、铸件大小以及孔处铸件壁厚、孔的长度、直径等有关。考虑到铸件材料为 ZG35CrMo，采用砂型铸造，其最小铸出孔按表 6-13 进行选取。本件模架的孔除了直径为 215mm 的通孔，其余皆为螺纹孔，孔深都小于 100mm。只有直径为 215mm 的通孔需铸出。模架有两个槽尺寸都较大，需铸出。铸件中较大的孔为 215mm 的通孔，孔深为 135mm 其孔壁厚 130mm150mm，可以铸出。2.5 浇注系统浇注系统在铸件的浇注位置确定后，我们应根据铸件的结构及质量要求选择合适的浇注系统类型，正确设置浇道的安放位置，以保证铸件充型平稳、补缩充分。浇注系统由浇口杯（外浇口） 、直浇道、横浇道和内浇道等组成。在设计浇注系统时，依据的主要原则有：（1）使液态合金平稳充满铸型，不冲击型壁和型芯，不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于将型腔内的空气和其他气体排出型外；（2）阻挡夹杂物进入型腔；（3）调节铸型及铸件各部分温差，控制铸件的凝固顺序；（4）不阻碍铸件的收缩，减少铸件的变形和开袭倾向；（5）起一定的补缩作用，主要是在由浇道凝固前补给部分液态收缩；（6）控制浇注时间和浇注速度，得到轮廓清晰、完整的铸件，合金液流不应冲刷冷铁和芯撑；（7）浇注系统尽可能简单，占砂箱机积少，体积小，有利于减少冒口体积，这样可节约合金液和型砂，提高砂箱利用率，方便造型、清理和浇注系统模样的制造。常见的浇注系统类型按结构形式分为顶注式、中注式、底注式和缝隙式，阶梯式等。针对本铸件，由浇注方案，采用顶注式的浇注方案，内浇道设在分型面处。我们仔细分析了铸件的结构，由于铸件在分型面的横截面呈 U 型，其壁厚基本均匀。考虑到若从 U 型底部引入金属液，充型到 U 型末端所需的时间会很长，这样，浇注完整个铸件的时间会很长，对铸钢件来说，往往希望浇注时间越短越好。因此，我们选择从 U 型周围引入金属液，绕着 U 型周围设置 7 个内浇道以缩短浇注时间，如图 2.4 所示。图 2.4 金属液引入位置2.5.1 铸钢件浇注系统的形式铸钢件浇注系统的形式除大批量生产线上及浇注小铸件使用转包和茶壶式浇包外，大多采用底注包浇注。底注包浇注保温性能好，流出的钢液夹杂物少，无需采用结构复杂的浇注系统撇渣。因此，我们选用底注式浇注。用底注包浇注时钢液压头高，对浇注系统的冲刷作用大，故中、大型铸件的直浇道往往使用耐火砖管。为使底注包浇注能适应各类铸件，生产中常打开全部孔塞，实际上包孔为最小阻流断面，这样，浇注系统必须是开放式的。2.5.2 包孔直径的选择包孔直径的选择铸件的重量为 8.95t，因此根据上表选取包孔直径为 45mm。包孔直径和包内液面高度决定了钢液的质（重）量流率，如将包内液面高度的影响简化，则包孔直径与共对应的钢液质（量）量流率的关系如铸造工艺学表 7-19 所示。2.5.3 浇注时间和液面上升速度浇注时间和液面上升速度浇注时间和页面上升速度，可用下面的式子给出的数据初步确定浇注时间，作为选择包孔的依据。t=m/Nnqm 为钢液质量（kg） ，N 为浇包数量，N=1，n 为浇包内的包孔数 n=1，q 为平均浇注速度后梁支座由于高度很低而长度和宽度很大，为了保证液面上升速度不至于太小，采用单包浇注，每个浇包采用两个包孔。由此可以求出浇注时间 t = 81.4s。上述所求得的浇注时间是否合适，可用浇注时钢液在型腔内的上升速度 v 验算：V=H/t式中 H 为铸件高度（mm） ， t 为浇注时间（s） 。由此可以求得 v=13.02 mm/s。液面上升速度 v 是否合适是获得优质铸件的重要因素之一。验算结果若数值太小，就要调整浇注时间，改变浇注质（重）量流率和包孔直径，或者采取其它工艺措施。表 7-21 为钢液在型腔中允许最小的上升速度。但是，大型铸件钢液在型腔中的上升速度不应大于 30mm/s。经验算，钢液在型腔中的上升速度满足要求2.5.4 浇注系统各组员截面积的计算浇注系统各组员截面积的计算用塞杆包浇注铸钢件时，均采用开放式浇注系统，各组元截面积的比例，大体可采用下面比例：F包：F直：F横：F=1：（1.8-2.0）：（1.8-2.0）：（2.0-2.5）F包：包孔的总截面积F直：直浇道的总截面积的总截面积F横：横浇道的总截面积F内：内浇道的总截面积为了应用方便，可根据包孔直径从表 7-22 中查出浇注系统各组元截面的尺寸。2.5.5 直浇道的设计直浇道的设计每个包孔的面积为 19.6cm2对于本铸件，一共有两个包孔，则包孔的总截面积 39.2cm2 ，取直浇道的总截面积 80cm2 ，本方案一共设有一个个直浇道，故直浇道的截面积 80cm2 ，而根据上表，直浇道的直径 80mm 。设计直浇道的截面形状为圆形，最小截面处直径为 85mm。为了拔模方便，对直浇道设置一定的拔模斜度。2.5.6 横浇道的设计横浇道的设计根据上表和上式的分析，取横浇道的总截面积 F横=80cm2 。结合铸件的形状，采用梯形横浇道，本方案共设有一个横浇道，则横浇道的截面积为 80cm2 ，设计横浇道的具体界面形状和尺寸如图 2.5 所示。图 2.5 横浇道截面积2.5.7 内浇道的设计内浇道的设计根据上表和上式的分析，由于内浇道有七个，因为横浇道浇道与砂芯有干涉，将内浇道长度适当加长，为了防止金属液在内浇道内冷却，将内浇道的截面积取大。便于取内浇道的总截面积 90cm2 ，则每个内浇道的截面积为 12cm2 。结合铸件的形状，采用扁平内浇道。因为本设计中内浇道是设计在砂芯上的，为了砂芯成形方便，采用倒梯形的内浇道。设计内浇道具体的截面形状和尺寸如图 2.6 所示。图 2.6 内浇道截面积2.5.8 浇口杯的设计浇口杯的设计浇口杯的作用是：（1）承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；（2）减轻液流对型腔的冲击；（3）分离熔渣和气泡，并阻止其进入型腔；（4）增加充型压力头。对浇口杯的要求是：浇口杯的直径（或宽度）至少要比金属液流直径大一倍；其顶部宽度要比直浇道直径大一倍；沿浇注方向的长度要两倍于宽度；而深度可等于宽度；浇口杯中容纳的金属液量应比直浇道的容量大。考虑到制造的方便性，我们选择生产中常用的漏斗形浇口杯，初步选定浇口杯的尺寸为：D1=200mm；D2=196mm；h=184mm.2.6 冒口及冷铁的设计冒口及冷铁的设计冒口是在铸型内用作贮存金属液以对铸件形成时给予补缩的金属体。它起防止铸件产生缩孔和缩松的作用，有的冒口兼有排气和集渣作用。因此，在设计冒口时，我们应遵守以下基本要求（除球墨铸铁的自补缩冒口外）：（1）冒口的凝固时间大于或等于铸件（被补缩部位）的凝固时间；（2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩；（3）在凝固期间，冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，即使扩张角始终向着冒口。2.6.1 冒口位置的确定冒口位置的确定铸钢件冒口必须满足的基本条件是：1) 冒口的凝固时间必须大于或等于铸件的凝固时间2) 有足够的金属液补充铸件在冷却过程中的收缩与补偿浇注后型腔长大的容积。冒口位置原则：1) 对于壁厚不均的铸件，每个热节都必须设置冒口或放置冷铁，冒口应设在铸件热节的上方（顶冒口）或旁侧（边冒口） ；2) 冒口应尽量设置在铸件最高、最厚的部位。尽量用一个冒口同时补缩几个热节3) 对致密度要求高的铸件，冒口应按其有效补缩距离进行设置；4) 在满足补缩作用的前提下，冒口应尽可能设在加工面上。5) 冒口不应设在铸件受力大或者重要的部位。铸钢一般采用顺序凝固，冒口应该放在最后凝固处。热节部位的位置均位于铸件的各板交界处，冒口只能放在顶面，这样使得冒口处于铸件的最高部位，符合冒口位置的确定原则。在确定冒口的位置之前，我们首先必须确定铸件的热节位置。而根据确定的最优浇注方案，热节部位的位置均位于铸件的粗大部位处，从结构上来看，如果要设置冒口，冒口只能安放在顶面，这样使得冒口处于铸件的最高部位，这样符合冒口位置的确定原则。但 这又造成冒口与热节部位距离比较大，使冒口对热节部位的补缩变得比较困难，补缩通道在铸件凝固过程中难以维持通畅。对于这种情况，我们一来可增大冒口，通过增加压头，来增强补缩效果；二来可对低处热节增设冷铁，以创造补缩的有利条件。图 2.7 热节位置为了消除缩孔、缩松缺陷，必须添加冒口。由浇注系统方案一和冒口位置确定原则，,我们确定位置方案如图 2.8 所示。图 2.8 冒口理论位置2.6.2 冒口尺寸的确定冒口尺寸的确定按照模数理论，铸件的凝固时间取决于它的体积和传热表面积的比值，其比值称为凝固模数，简称模数。用下式表示：t=M2/K2M 为模数，K 为凝固系数。依据铸造工艺学表 8-3 可以确定 K 值。根据通用冒口的设计原则，冒口的凝固时间应比设置冒口部位的铸件凝固时间长，因此冒口颈部的模数要比铸件设置冒口部位的模数 M 大。MR=fM扩大系数 f 的作用使冒口模数比铸件设置冒口部位的模数大而加予的扩大系数。一般，对于明冒口，取 f=1.2；对于顶暗冒口，取 f =1.1。由于设置的冒口为明冒口，因此，取 f =1.2。对于各处热节，对于热节1，MR=1.2M=21.5cm；对于热节 2，MR=1.2M=16.56cm；对于热节 3，MR=21cm；我们选择标准圆柱形明冒口类型, 冒口外形尺寸如图 2.9 所示。图 2.9 冒口外形尺寸我们发现算得的模数很大，各热节尺寸很大，考虑到本铸件缩松、松孔较多，铸件需要放置尺寸很大的冒口，考虑到铸件的出品率，最终确定热节 1 处的冒口尺寸为 d=250mm，H=650mm，=350mm; 热节 2 处的冒口尺寸为 d=200mm，H=650mm， =350mm; 热节 3 处的冒口尺寸为 d=160mm，H=425mm， =240mm。3 砂芯的设计砂芯的设计3.1 砂芯设计的基本原则砂芯设计的基本原则砂芯的制作设计和放置，是形成铸件内部孔洞空腔等铸件内部复杂阻碍取模的外形以及铸型中有特殊要求的部分。砂芯的设计应满足如下原则：1. 复杂砂芯可分块制造。2. 尽量减少砂芯的数量。为了减少制造工时和提高铸件尺寸精度。3. 选择合适的砂芯形状。应该避免在填砂面上安装活块，使芯盒有宽敞的捣砂面，便于填砂、安放芯骨和采取排气措施。4. 砂芯烘干支撑面最好是平面。5. 砂芯的分盒面应尽量与砂型的分型面一直。6. 便于下芯，合型。7. 沿高度方向分层砂芯。8. 被分开的砂芯每段要有良好的牢固条件。9. 在铸造过程中型芯所产生的气体能及时的排出型外。10. 铸件收缩时阻力小，制芯、烘干、组合装配和铸件清理等工序操作简便3.2 制芯方法的确定制芯方法的确定砂芯的制造方法是根据砂芯的尺寸、形状、生产批量及具体的生产条件进行选择的。在生产中，从总体上可分为手工造芯和机器造芯。只有当批量生产时，才考虑用机器造芯，机器造芯生产率高，紧实度均匀，砂芯质量好。但安放芯骨，取出活块或有时候开通气道等工序，还得用手工进行。本设计中，铸型材料选用的是树脂自硬砂，因此，为了方便，芯砂也选用树脂砂。制芯方法采用自硬冷芯盒法造芯，即芯盒不加热，在室温下通过化学或物理作用，使砂芯快速在芯盒内固化。3.3 砂芯的结构设计砂芯的结构设计3.3.1 砂芯的形状及数量砂芯的形状及数量根据我们设计的分型面，在此模架的铸造过程中，模架底部凸台中部和一侧边的凹空腔需要设置砂芯，而其他的部分无需设置砂芯即可顺利起模。如图 3.1 所示。图 3.1 砂芯放置位置3.4 砂芯的固定砂芯的固定砂芯的固定一般用芯头固定，也有用芯撑或者铁丝来固定的。对于某些要求高的铸件，尽可能不用芯撑。对于悬臂砂芯可用加大芯体尺寸或者采用“挑担砂芯”的方法，来使砂芯固定；对于细高的直立式砂芯，常将下芯头直径加大。对于本模架铸件，采用芯头固定砂芯。根据砂芯在砂芯中的位置，芯头可以分为垂直芯头固定和水平芯头固定两种方式。对于本铸件，砂芯 1 采用水平芯头固定，砂芯 2 采用垂直固定两种方式。3.4.1 砂芯的定位砂芯的定位砂芯要求定位准确，不允许沿芯头方向移动或者绕芯头的轴线转动，对于形状不对称的砂芯或同一砂型中数种砂芯，其芯头形状和尺寸相同时，为了定位准确和不至于搞错方位，均可采用定位芯头。根据砂芯在砂型中的放置位置，对于砂芯 1 采用水平芯头固定，砂芯 2 采用垂直芯头固定。3.4.2 芯头尺寸芯头尺寸水平芯头的形式见图铸造工艺学6-22。图中的悬臂芯头长度和高度的参考值见表6-20.对于本铸件中的砂芯 1，h=550mm，L=150mm，取 h1=900 mm，l=190mm。垂直芯头的高度是垂直芯头的主要尺寸，主要是根据砂芯在型腔中安放时的稳定程度，同时，还应考虑用木模制造时，是否易于变形以及放置芯骨时要有一定的吃砂量等因素确定。垂直芯头的高度和斜度参见表 6-17 和表 6-19。对于本铸件，根据上表可以查得垂直芯头的尺寸。由于长度与直径比较大，本铸件中垂直芯头都采用加大芯头的方式。砂芯 2：A=310mm，B=215mm，L=1060mm，则 h=120mm，取上下芯头同高。上芯头斜度 a=22mm，下芯头斜度 a=10mm。3.5 芯盒的设计芯盒的设计芯盒是造芯工艺过程中所必要的工艺装备。正确的选择和设计芯盒是保证铸件质量、提高生产效率、降低成本、减轻劳动强度的重要环节。在大量生产中，为提高砂芯精度和芯盒耐用性，多采用金属芯盒。3.5.1 壁厚的选择壁厚的选择在保证芯盒的强度、刚度和使用寿命的前提下，应尽可能减小芯盒的壁厚，以减轻芯盒重量和改善操作条件。芯盒壁厚是根据芯盒尺寸、造芯方法和芯盒材料决定。冷芯盒壁厚可参考热芯盒壁厚进行选取，考虑到冷
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