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支座砂型铸造工艺的设计,支座,砂型,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支座铸造工艺设计学 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 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.11.3 本课题的发展现状.21.4 本领域存在的问题.21.5 本设计的指导思想.42 2 零件分析零件分析.52.1 零件结构信息.53 3 铸造工艺方案分析铸造工艺方案分析.73.1 造型方法、造芯方法的选择.73.2 铸造方法的选择.73.3 铸型种类的选择.73.4 铸件浇注位置的确定.73.5 分型面的选择.84 4 铸造工艺参数铸造工艺参数.104.1 收缩率确定.104.2 灰铁铸出孔大小确定.104.3 加工量确定.114.4 起模斜度.144.5 砂芯设计.154.6 吃沙量确定.175 5 浇注系统设计浇注系统设计.195.1 浇注时间的确定.195.2 浇注系统的阻流截面积计算.206 6 冒口与冷铁设计冒口与冷铁设计.257 7 铸造工艺图铸造工艺图.268 8 工艺出品率工艺出品率.27铸造工艺课程设计说明书II9 9 合箱图合箱图.28致致 谢谢.32参参 考考 文文 献献.33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 本设计的目的本文主要分析了支座的结构并根据其结构特点确定了它的铸造工艺，支座是支撑零部件的载体其主要承受了轴向的压缩作用的机械零件。在日常生产中对支座的选用异常广泛，因为它具有经济型良好、结构稳定性好、结构简单美观实用等特点，所以在机器零件的设计，加工过程中支座都起着不可代替的作用。确定支座的铸造工艺过程主要包括: 1)铸型及方法选择、2)分型面选择、3) 浇注位置的确定、4)工艺参数的确定、5)浇注系统的设计、7)绘制铸造工艺图、8)绘制铸件图型面，型芯的数量、形状、尺寸及固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和位置等。1.1.2 本设计的意义铸造主要是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔里，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，是机械类零件和毛坯成型的主要工艺方法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件。更进一步，提升生产效率，降低成本，规范操作，保证质量，持续改进，内容涉及很多，是不可或缺的铸造力量。1.2 本设计的技术要求本次设计的支座零件材质为 HT200，最小抗拉强度为 200MPa，布氏硬度为163241HBW，伸长率 0.30.8%抗弯强度为 400 MPa，抗压强度为 600800 MPa，抗剪强度为 248 MPa1，满足大多数支座、支座零件的机械性能要求。技术要求：铸造工艺课程设计说明书21.铸件不得有气孔、缩松、裂纹等铸造缺陷。2.铸件需时效处理。3.未注铸造圆角 R2-3。灰铸铁具有良好的铸造性能1，材质为灰铁的铸件毛坯一般采用铸造方式获得，本次设计采用砂型铸造，手工造型，一箱四件生产该件。1.3 本课题的发展现状我国铸件产量从 2000 年起超越美国已连续 6 年位居世界第一。根据全球主要生产国2004 年的产量统计可以看出，十大铸件生产国可分为两类。一类是发展中国家，虽然产量大，但铸件附加值低，小企业多，从业人员队伍庞大，黑色金属比重大。另一类 是发达国家,如日本、美国及欧洲等，他们采用高新技术主要生产高附加值铸件。发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染小、原辅材料已形成系列化。欧洲已建立跨国服务系统，生产实现机械化、自动化、智能化。生产过程从严执行技术标准，铸件废品率约为 2%-5%。重视用信息化提升铸造工艺设计水平，普遍应用软件进行充型凝固过程模拟和工艺优化设计。从批量和劳动生产率看，欧、美、日的优势很大，日本的劳动生产率是人均年产铸件 140 吨，我国估计约为 20 吨，相差 7 倍。我国人工成本低于 1 美元/小时，与发达国家相差几十倍，因而出口铸件具有优势。但近年来材料价格猛涨，使我国出口铸件在材料成本方面的优势消失殆尽。在产品质量和档次方面，我们远落后于发达国家。近年我国铸件出口虽有所增长，但出口只占我国总产量的 9.7%，占世界铸件市场流通量不到 8%， 总体增速缓慢，表现为质量较差、价格低。长期以来，出口的铸件以中低档产品为主，各类管件、散热器、厨具及浴具占到 36%。一些出口铸件虽可达到国际标准，但要达到欧美客户标准还有距离。1.4 本领域存在的问题我国铸造行业的技术水平比发达国家落后约 20 年，无法满 足国民经济快速发展的铸造工艺课程设计说明书3需要。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。具体表现在:(1)工艺水平低，铸件质量差铸件加工余量大。由于缺乏科学的设计指导， 工艺设计人员凭经验难以控制变形问题，铸造的加工余量一般比国外大 1 倍。加工余量大，铸件的能耗和原材料消耗严重，加工周期长，生产效率低，已成为制约行业发展的瓶颈。大型铸件偏析和夹杂物缺陷严重。大型铸钢 件和大型钢锭在凝固结束后，在冒口根部、铸件的厚大断面存在宏观偏析、晶粒粗大问题。铸件裂纹问题严重。浇注系统设计不合理。由于设计不当，存在卷气、夹杂等缺陷， 导致铸件出品率和合格率低。模拟软件应用不普及。铸造过程模拟是铸件生产的一个必要环节，在国外，如果没有计算机模拟技术，就拿不到订单。我国的铸造业计算机模拟起步较早，虽然核心计算部分开发能力较强，但整体软件包装能力较差，导致成熟的商业化软件开发远落后于发达国家，相当一部分 铸造企业对计算机模拟技术望而却步，缺乏信任。 目前这种局面虽有所好转，但在购买了铸造模拟软件的企业中，能够发挥其作用的还不多见，急需对企业员工进行软件应用培训。普通铸件的生产能力过剩，高精密铸件的制造依然困难，核心技术和关键产品仍依赖进口。(2)能耗和原材料消耗高我国铸造行业的能耗占机械工业总耗能的 25%-30%， 能源平均利用率为 17%, 能耗约为铸造发达国家的 2 倍。我国每生产 1 吨合格铸铁件的能耗为 550-700 公斤标准煤，国外为 300-400 公斤标准煤，我国每生产 1 吨合格铸钢件的能耗为 800-1000 公斤标准煤，铸造工艺课程设计说明书4国外为 500-800 公斤标准煤。据统计，铸件生产过程中材料和能源的投入约占产值的 55%-70%。 中国铸件毛重比国外平均高出 10%-20%， 铸钢件工艺出品率。(3)环境污染严重、作业环境恶劣我国除少数大型企业(如一汽、二汽、大起大重、沈阳黎明公司等) 生产设备精良、铸造技术先进、 环保措施基本到位以外，多数铸造厂点生产设备陈旧、技术落后、一般很少顾及环保问题。上世纪 80 年代，政府对规模小、技术水平低、 污染严重的企业进行了专业化调整,提高了企业的集约化程度，但铸造生产的粗放型特征没有得到根本改变。(4)人才短缺铸造技术人才严重短缺是制约我国铸造技术发展的关键。主要表现在: 技术及管理人员数量偏少，分布不均，最少的工厂技术及管理仅占总职工人数的1.2%， 最多的工厂占到 32.3%， 相差 27 倍之多，国企尤其是军工企业比例高。高级人才数量少。铸造企业技术管理人才基本以中专、大专 和本科生为主，特别是中专、大专生数量为多, 研究生很少。新人才来源困难。很多高校在上世纪 90 年代后不再设置铸造专业，一些大中企业的厂办学校也有下降趋势，新人才的来源日益困难。1.5 本设计的指导思想需设计的零件为支座，采用手工造型、造芯，参考技术要求及工作条件等，计算确定工艺参数、浇注位置、分型面浇注系统的各组元的截面尺寸。铸造工艺课程设计说明书52 零件分析2.1 零件结构信息支座零件的结构如下图 2.1.1 支座零件图所示，支座主体为圆轴与支撑架与地面方形安装座组成，其中对称布置斜拉筋，轴孔端面及侧面需要加工，底面方形安装座端面需要加工，所有螺丝孔均为后续机械加工。图图 2.1.12.1.1 支座零件图支座零件图为了便于分析直观，依据支座的零件二维图纸，建立支座的三维零件如下图 2.1.2支座三维零件图所示。铸造工艺课程设计说明书6图图 2.1.22.1.2 支座三维零件图支座三维零件图铸造工艺课程设计说明书73 铸造工艺方案分析铸造工艺包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择。3.1 造型方法、造芯方法的选择根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型。3.2 铸造方法的选择 根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。3.3 铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。3.4 铸件浇注位置的确定 铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置是根据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特铸造方法以及生产车间的条件决定的。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。浇注位置选择一般遵循以下原则2：（1）铸件最重要的部分或交大平面朝下。（2）铸型的防止应有利于砂芯的定位与稳固支撑。（3）当铸件需要冒口补缩时，最好使补缩部位处于铸件的上部。（4）为避免铸件薄壁部分浇不足，浇注使，薄壁部分营放在下边或立放或斜放。（5）铸型的放置应有利于在浇注时，砂型和砂芯排气。（6）对于平板类铸件，为了防止夹砂，可以倾斜放置，同时也有利于排气，也可减少铁水对铸型的冲刷力。（7）应尽量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并尽量少用吊芯。铸造工艺课程设计说明书8（8）应使下芯，合箱方便，便于检查型腔尺寸。综合上述原则，考虑到支座零件结构特点，支座适合采用顶部、中间、底部浇注。3.5 分型面的选择 铸造分型面是指铸型组元间的接合面，分型面的选择应尽量与浇注位置一致，尽量使两者协调起来，使铸造工艺简单，并易于保证铸件质量2。浇注位置往往同分型面的选择密切相关，所以二者相互影响，为了便于充分考虑二者的相互关联的关系，支座零件可有以下两种分型方案。 分型方案一：将以支座零件每一处最大轮廓处做平面分型面，将铸件完全置于上中、下箱，采用三箱造型，顶部、中间浇注系统适合此分型方案，该分型方案如图 3.5.1 分型方案一。图图 3.5.1 分型方案一分型方案一分型方案一的优点是分型面平直，减少了砂芯设计，减少工装数量，但是收纳箱造型，容易造成错箱，而且生产劳动强度比两箱造型大。铸造工艺课程设计说明书9图图 3.5.2 分型方案二分型方案二分型方案二：将以支座零件对称平面做分型面，将铸件完全置于上、下箱之间，中间浇注形式适合方案，该分型方案如图 3.5.2 分型方案二所示。综合比较，方案二较为合理，故本次设计分型方案选择分型方案二进行分型分型，采用中间浇注系统。铸造工艺课程设计说明书104 铸造工艺参数4.1 收缩率确定铸件线收缩率又称铸件收缩率或者铸造收缩率，是指铸件从线收缩开始温度（从液相中析出枝晶搭成的骨架开始具有固态性质时的温度）冷却到室温时的相对线收缩量，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示，即 =1 21 100%式中摸样长度，铸件长度。12由表 4.1 灰铁自由收缩率1，可知支撑座材质为 HT200，对应的收缩率为 1%。 表表 4.1 灰铁收缩率灰铁收缩率HT100,HT150,HT200灰铸铁牌号小中件中大件特大件HT250HT300HT350自由线收缩率（%）铸造收缩率（受阻收缩率（%） ）0.91.10.81.00.81.00.70.90.70.90.60.80.91.10.70.91.51.04.2 灰铁铸出孔大小确定该支座为成批生产，依据表 4.2 灰铸铁不铸出孔直径可知，零件图中孔直径小于 30的孔不铸出；中所有螺纹孔、一螺丝过孔、沉头孔为后续机械加工，不铸出。表表 4.2 灰铸铁件不铸出孔直径灰铸铁件不铸出孔直径 （单位（单位 mm）生产批量不铸出孔直径大量生产1215成批生产1530单件或小批生产3050铸造工艺课程设计说明书114.3 加工量确定 铸件上的机械加工余量是铸件上要用机械加工的方法切去的金属层厚度。加工余量不足，会使铸件因加工表面上残存黑皮和表层缺陷而报废；加工余量太大，会增加机械加工的工作量，且浪费金属材料，从而增加了生产成本，有时还会因截面变厚，热节变大，使铸件晶粒粗大，力学性能降低。铸件的机械加工余量可以用查表的方法确定。铸件切削加工余量等级常常和铸件尺寸公差等级配套确定。铸件尺寸公差的代号用字母 CT 表示2。尺寸公差等级分为 16 级。支座为砂型铸造手工造型批量生产，依据表 4.3.1 成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自 GB/T6414-1999）选用铸件公差等级为 CT12（GB/T 6414-1999-CT12） 。表表 4.3.1 成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自 GB/T6414-1999）公差等级 CT铸 件 材 料方法钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型11141114111411141013101391211141114砂型铸造机器造型和壳型81281281281081081079812812金属型铸造（重力铸造或者低压铸造）8108108108107979压力铸造684647水玻璃79797958587979熔模铸造硅溶胶46464646464646铸件切削加工余量的代号用字母 MA 表示。切削加工余量等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J 共 9 个等级2。成批量生产的铸件加工余量等级按表表4.3.2 毛坯铸件典型的机械加工余量等级选取该支座的加工等级为 F 级。表表 4.3.2 毛坯铸件典型的机械加工余量等级毛坯铸件典型的机械加工余量等级要求的机械加工余量等级铸件材质方法铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器造型和壳型EHEGEGEGEGEGEGFHFH铸造工艺课程设计说明书12压力铸造DFDFDFDFDFDF熔模铸造EEEEEEE支座的轴端面加工尺寸为：102X192，基本尺寸 192，查表 4.3.3 铸件尺寸公差数值（摘自 GB/T6414-1999）CT12 公差值为 8，位于浇注位置的侧面，查 4.3.4 要求的铸件加工余量(RMF) （摘自 GB/T6414-1999）加工余量等级 RMA(F)对应数值为 2，支座端面双侧加工，则该尺寸的加工量为：8/4+2=6mm。表表 4.3.3 铸件尺寸公差数值（摘自铸件尺寸公差数值（摘自 GB/T6414-1999） （单位：（单位：mm）毛坯铸件基本尺寸铸件尺寸公差等级 CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.657101216201001600.150.200.280.440.620.881.21.82.53.657101216201602500.220.300.500.7211.422.845.68111418222504000.240.340.560.781.11.62.23.24.46.29121620254006300.400.640.91.21.82.63.657101418222863010000.7211.422.84681116202532100016000.801.11.62.23.24.6791318232937160025002.63.85.48101521263342250040004.46.29121724303849400063007101420283544566310011162332405064铸造工艺课程设计说明书1300001）在等级 CT1CT15 中对壁厚采用粗一级公差（见第 7 章）2）对于不超过 16mm 的尺寸，不采用 CT13CT16 的一般公差，对于这些尺寸应标注个别公差。3）等级 CT16 仅适用于一般公差规定为 CT15 的壁厚。 支座的轴孔侧面加工尺寸为：54X63，基本尺寸 63，查表 4.3.3 铸件尺寸公差数值（摘自 GB/T6414-1999）CT12 公差值为 5.6，位于浇注位置的侧面，查 4.3.4 要求的铸件加工余量(RMF) （摘自 GB/T6414-1999）加工余量等级 RMA(F)对应数值为 0.5，双侧加工，则该尺寸的加工量为：5.6/4+0.5=1.9mm，圆整取加工量为 2.0mm。4.3.4 要求的要求的铸铸件加工余量件加工余量(RMA) （摘自（摘自 GB/T6414-1999） ） (单单位：位：mm)最大尺寸1）要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217241）最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。2）等级 A 和 B 仅用于特殊场合，例如，在采购方与铸造厂已就加持面或者基准目标商定模样装备、铸造工艺和机械工艺的成批上产情况下。支座底面安装台的加工尺寸为：216X156X30，基本尺寸为 216，其端面双侧加工，其加工量计算为：8/4+2=6mm。支座中轴顶面凸台加工量为 6mm。4.4 起模斜度为了使模样(或芯)易于从砂型(或芯盒)中取出(砂型铸造)，或者从铸型中取出铸件(金属型铸造)，铸件垂直分型面的表面要留有起模斜度(也称拔模斜度)。铸造斜度可以用不铸造工艺课程设计说明书14同的方法形成，起模斜度可采取增加铸件壁厚（如图 4.4.1 中图 1） 、增减铸件壁厚（如图4.4.1 中图 2）或者减小铸件壁厚（如图 4.4.1 中图 3）的方法来形成。图图 4.4.1在铸件上添加起模斜度，原则上不应超过铸件的壁厚工差要求。铸件的起模斜度值参考表 4.4.1 起模斜度（JB/T 5105-1991） 。表表 4.4.1 起模斜度起模斜度 （摘自（摘自 JB/T 5015-1991）起模斜度金属模样、塑料模样木模样测量面高度 HmmAA mmAA mm103300.64000.810401501.42051.6401000501.60551.61001600351.60402.01602500302.20352.62504000303.60354.24006300254.60305.663010000205.80257.41000160002511.61600250002518.22500025该支座零件垂直分型面的高度大于 40 不超过 100mm 的，采用金属模样造型，中间浇注，分型面在支座中中间对称面上，依据表 4.4.1 起模斜度（JB/T 5105-1991）以及表 4.3.3 铸件尺寸公差数值（摘自 GB/T6414-1999） ，综合比较，为了使脱模顺利，增大起模斜度，采用增减壁厚方式，选取金属模样铸造工艺课程设计说明书15的起模角度为 0.5，即每个垂直分型面的侧面均加起模斜度为 0.5。根据以上结果，最终确定支座铸件三维图如图 4.4.2 支座铸件三维图，通过软件计算该支座铸件质量为 19.0521kg。图图 4.4.2 支座零件三维图支座零件三维图4.5 砂芯设计 依据前文分析，支座轴孔需设计水平砂芯，底座减重孔需做水平砂芯，轴孔砂芯平均直径为 30.5，砂芯长度为 204mm，查表表 3.5.1 水平芯头的长度 l，设计两端水平砂芯心头长度为 30mm。表表 4.5.1 水平芯头的长度水平芯头的长度 l （单位：（单位：mm）D 或者（A+B）/2L252650511001011501512002013003014004015005017007011000100115001501200020001002025353040354540505070608010120025353040354545555070608070908010020140035454060507060807090801009010040160040605070608070908010090110100120120140130150601800608070908010090110100120110130130150140160150170铸造工艺课程设计说明书1680110008010090110100120110130120140130150150170160180180200100115009011010012011013012014013015014016016018018020020022022026015012000110130120140140160150170160180180200200220220240260300200125001301501501701601801802002002202202402402602603003003602500180200200220220240240260260280280320320360360400底座减重孔水平砂芯平均轮廓尺寸为 66mm，长度为 93mm，设计水平砂芯心头长度为 30mm。查表 4.5.2 水平芯头的斜度及间隙，设计底座减重孔水平砂芯间隙值为S1=0.5，S2=1.5，S3=2.0。轴孔砂芯芯头间隙为 S1=0.5，S2=1.0，S3=1.5。表表 4.5.2 水平芯头的斜度及间隙水平芯头的斜度及间隙 （单位：（单位：mm）D 或者（A+B）/25051 100101150151200201300301400401500501700701 10001001150015012000200010.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.021.01.51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.5湿型31.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.011.01.51.51.52.02.02.52.53.03.04.05.021.52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.0干型320.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.0最终完成支座砂芯设计如图 4.5.1 支座砂芯图所示。铸造工艺课程设计说明书17图图 3.5.1 支座砂芯图支座砂芯图4.6 吃沙量确定 模样与砂箱、箱顶、箱底和箱带之间的距离称为吃沙量。由前文可知支座单件重量为 19.0521Kg，依据表 4.6.1 按重量确定吃砂量表，可确定吃沙量最小尺寸为a=60mm，b=60mm，c=40mm，d=50mm，e=50mm， f=30mm。实际选取数值略比该值大，可充分考虑现有模板及砂箱标准尺寸。表表 4.6.1 按铸件重量确定的吃沙量按铸件重量确定的吃沙量 （单位（单位 mm）铸件重量/kgabcdef100004050607090100120150200250275300350400405060709010012015020025027530035040030404050506070901001251501752002503040505060708090100125150175200250304050607010030303040506070120150200225250250250铸造工艺课程设计说明书18铸造工艺课程设计说明书195 浇注系统设计浇注系统设计5.1 浇注时间的确定 支座铸件单件重量为 19.0521Kg。由于该件为一箱四件生产的砂型铸造生产形式，依据表 4.2.1 铸铁件工艺出品率参照成批量生产，确定浇注过程中的总体金属液重量，浇冒占比为 20%，则浇注时所需金属液总质量为 19.0521X4/（1-20%）=95.261Kg。工艺出品率 =铸件重量铸件重量 + 浇冒口重量 100%表表 5.1.1 铸铁件工艺出品率（铸铁件工艺出品率（%）铸件重量/Kg大量流水生产成批量生产单件小批生产100085908090对于重量小于 450Kg 的形状复杂的薄壁铸铁件，其浇注时间可按经验公式（4-1）计算 （4-1） = SGL式中 浇注时间（s） ；t 型内金属液总重量，包含浇冒口系统重量（Kg） ； GL系数，取决于逐渐壁厚，可由表 5.1.2 系数 和铸件壁厚 的关系查出。S S 表中壁厚 指铸件的主要壁厚，对实心体铸件取壁厚（为铸件的当量厚度）= 2EE 铸件的体积/铸件的面积。E=表表 5.1.2 系数系数和铸件壁厚和铸件壁厚的关系的关系S 铸件壁厚 mm2.53.53.588.015系数S1.631.852.2因为支座铸件的斜度依据增加壁厚方式来形成，故壁厚适当取大值计算。铸造工艺课程设计说明书20浇注时间: =2.2X=21.472St = SGL95.2615.2 浇注系统的阻流截面积计算 浇注系统常用的分类有两种：根据浇注系统个单元断面的比例关系，可分为封闭式、半封闭式、开放式、封闭开放式等 4 种类型；根据内浇道在铸件上的相对位置（引入位置） ，可分为顶注式、中注式、底注式和阶梯注入式等 4 种类型。本次支撑座浇注系统设计采用封闭浇注系统、顶注式，查表 5.2.1 浇注系统各单元断面比例及其应用，因为该支撑座为中、小型灰铁件砂型铸造，故选择浇注系统的断面比关系为：=1：1.1：1.15。内横直表表 5.2.1 浇注系统各单元断面比例及其应用浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例直横内应用21.51大型灰铸铁砂型铸造1.41.21中、大型灰铸铁件砂型铸造1.151.11中、小型灰铸铁件砂型铸造1.111.061薄壁灰铸铁件砂型铸造1.51.11可锻铸铁1.11.21.31.51表面干燥型中、小型铸铁件1.21.41表面干燥型重型机械铸铁件1.11.251.11.51干型中、小型铸铁件1.21.11干型中型铸铁件1241.54球墨铸铁件124铝合金、镁合金铸件1.231.221青铜合金铸件11212铸钢件漏包浇注1.50.811薄壁球墨铸铁小件底注前文计算的铸件总高度 216mm，铸件铸造在上、下箱各占一半，上箱铸件高度为108，缩尺为 1%， ，依据吃沙量前文查表选取为 a=b=60mm，则上砂箱最小高度为铸造工艺课程设计说明书21108X1.01+60=169.8，取上砂箱高度 200mm（下砂箱取 200mm） 。确定静压头高度，依据表 5.3.1 普通漏斗形外浇口尺寸，初步浇口杯高度尺寸，暂定浇口杯高度为 54mm。表表 5.3.1 普通漏斗形外浇口尺寸普通漏斗形外浇口尺寸直浇道下端直径d/mm/mmD1/mmD2h/mm铁液容量/Kg165652400.516185854420.618206056440.720226258460.822246460480.924266662501.026286864521.228307066541.3本次设计采用底部浇注形式， 则计算静压头高度为:+5.4-= 20216X1.01/8=22.673cm则依据截面比的关系：=1：1.1：1.15。内浇道采用截面比设计法，内横直则内浇道计算公式为：内= 2其中本次设计浇注系统为浇口杯、直浇道、内浇道 4 个部分的四单元浇注系统，则有：x22.6738.779cm =(k221 + k21+ k22)p=1.152(1 +(1.151.1)2+ 1.152)=8.61cm2内= t2h=952617.850.521.473X 29818.779依据表 5.2.2 内浇道尺寸，选取与计算的=8.61cm2稍大的断面的面积，本次设计选内铸造工艺课程设计说明书22取内浇口面积为 9.6cm2为本次设计的内浇口总断面面积，一箱四件，每件设计 2 个内浇口，设计为 8 个内浇口，则每个内浇口面积为 1.2cm2，对应的内浇口尺寸a=12mm，b=10mm，c=11mm，则内浇道总断面面积为 9.6cm2。表表 5.2.2 内浇道尺寸（单位：内浇道尺寸（单位：mm）序号内浇道断面积/A内cm2abcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.52012.05852223728362820504832223950计算出横浇道总断面面积为=1.1X9.6=10.56cm2,查表 5.2.3 浇注系统截面面尺寸，横设计横浇道截面面积为 10.56cm2的横浇道，横浇道布置在直浇道两侧，则每段横浇道断铸造工艺课程设计说明书23面面积为 5.28cm2对应的横浇道尺寸为：A=30mm，B=23mm，H=20mm。表表 5.2.3 浇注系统截面面尺寸浇注系统截面面尺寸横浇道直浇道序号断面积/A横cm2A /mmB /mmC /mmA /mmB /mmC /mm序号断面积/A横cm2D/mm11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.13053.619142228171259.63564.0201523301813612.64075.0241625352015715.94586.0271728362216819.65097.0281830382417923.755108.03020324026181028.260119.03222344228191133.2651211.03624374530211238701313.03827405232241344751413.83828425533251450.38015174430466036281556.7851619.54632506539301663.790172452365472433317719518285640587846361878.510019346044668651401986.51052038.56545709054432095.21102148655580102604821
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