铸造工艺设计说明书

锻造工艺设计阐明书目录1.零件构造分析 31.1.零件信息 31.2.技术规定 32.锻造工艺方案分析 52.1.锻造办法的拟定

52.2.分型面的选择 52.3.铸件浇注位置的拟定 73.锻造工艺参数 93.1.铸件尺寸公差 93.2.铸件重量公差 93.3.机械加工余量 93.4.锻造收缩率 93.5.起模斜度 93.6.最小铸出孔及槽 103.7.工艺补正量 103.8.分型负数 103.9.反变形量 103.10.砂芯负数 113.11.非加工壁厚的负余量 113.12.分型负数 114.砂芯设计 124.1.砂芯的概念

124.2.芯头设计

125.浇注系统设计 165.1.浇注系统设计原则 165.2.浇注系统位置拟定 175.3.浇注系统类型拟定 175.4.浇注系统尺寸计算 176.冒口及冷铁 226.1.冒口补缩原则 226.2.冒口及冷铁位置个数的选择 226.3.冒口种类选择及参数计算 236.4.铸件成品率 25零件构造分析零件信息产品名称：支架材料：铸钢外形尺寸：91×42×66cm3质量：生产批量：成批大量生产。造型办法：手工造型其零件示意图以下图技术规定铸件重要的工作表面，在锻造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺点。锻造工艺方案分析锻造工艺的拟定

锻造工艺涉及：造型办法、造芯办法、锻造办法及铸型种类的选择

造型办法、造芯办法的选择根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型锻造办法的选择

根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型锻造。铸型种类的选择根据铸型的特点和应用状况选用自硬砂。分型面的选择方案Ⅰ：沿主视图中心线分型，两箱造型优点：铸件上方的Φ34圆可顺利铸出。缺点：①2×Φ9的孔铸不出②宽度为55的台要选择用活块做出③上下箱的质量不均匀，影响零件使用性能方案Ⅱ：铸件底板上表面做一分型面，然后再在上方Φ34处做一分型面，三箱造型。优点：与方案Ⅰ比较Φ9孔可铸出，上方也可完全铸出。缺点：三箱造型过程会复杂，用型芯较多，造型难度增大。方案Ⅲ：在铸件后方肋板处，作前方面为分型面优点：与方案Ⅱ比较，工艺简朴，造型方便简朴。缺点：容易产生飞翅，2个Φ9和一种Φ12的孔不可铸出。综合上述三个方案，考虑到工厂实际生产条件、铸件工艺规定，选择方案Ⅲ作为分型面铸件浇注位置的拟定铸件浇注位置的拟定应注意下列几项原则铸件的重要加工面应朝下或呈侧立面尽量使铸件的大平面朝下应确保铸件能充满应有助于实现次序凝固应尽量减少砂芯数量综合上述原则，考虑到铸件材质为铸钢件，为了使铸件质量满足使用条件，先暂选择以下的浇注位置锻造工艺参数铸件尺寸公差由于该铸件为铸钢件，并且采用砂型手工造型锻造办法，查表（GB/T6414－1999）选用公差等级CT11-CT14，因铸件没有规定公差等级，考虑工厂生产效率和实际操作的工艺性，故选择CT13铸件重量公差由于生产批量为成批大量生产，选用砂型手工锻造，查表（GB/T11351－1989），选用MT11-MT13，因铸件没有规定重量公差等级，考虑工厂生产效率和实际操作的工艺性，故选择MT13机械加工余量根据最大尺寸、砂型手工造型、零件尺寸公差、公差等级进行查询。查表（GB/T6414－1999）得机械加工余量等级为K取8mm锻造收缩率根据实际生产状况，用铸钢件，参考美国锻造学会拟定该件的收缩率为2.08%。起模斜度由于铸件是大批量生产，模样采用木模构造，根据铸件浇注位置与分型面设立，铸件高度为66cm，模样高度比铸件高度加放一种收缩量，因此模样高度为67.37cm，按自硬砂木模造型查（JB/T5105-1991），起模斜度为0°55′，即0.55°。起模斜度形式为增加壁厚法最小铸出孔及槽根据锻造工艺理论，需要加工的孔与槽只有在尺寸不不大于一定值时才铸出，其最小铸出尺寸根据锻造工艺类型，锻造合金种类，铸件壁厚大小及孔、槽的深度或长度有关，根据孔长度及壁厚查找碳钢件的最小铸出孔，可知最小铸出孔为30-50mm，本铸件的加工孔在放置加工余量后不大于这个尺寸，考虑工艺规定，因此本铸件的孔全部不铸出。工艺补正量对于成批、大量生产的铸件，或永久性产品，选择不考虑工艺补正量分型负数分型负数在2m以上的铸件应用，本铸件不考虑分型负数反变形量普通中小铸件壁厚差别不大且构造上刚度较大时，不留反变形量砂芯负数砂芯负数只应用于大型粘土砂芯，自硬型芯不采用型芯负数非加工壁厚的负余量拟定铸件线收缩率时，已经考虑了非加工壁厚的负余量，在此就不引用了分型负数分型负数用与大型砂芯，本铸件需要小型芯，故不考虑分型负数砂芯设计砂芯的概念

砂芯的用是形成铸件的内腔、孔以及铸件外形不易出砂的部位。砂芯设计要涉及拟定砂芯的形状和个数。为了减少制造工时，减少铸件成本和提高其尺寸精度，对于不太复杂的铸件，应尽量减少砂芯数量。由于本次设计的支架有一大孔，本次设计有1个圆柱形砂芯，由于尺寸因素，根据零件构造特性和分型面的设计原则，本次设计的砂芯采用垂直放置的方式。芯头设计

芯头是指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。芯头的作用是：定位和固定砂芯，使砂芯在铸型中能够精确的位置。并且能够承受砂芯本身重力及浇铸时液体金属对砂芯的浮力。因此，芯头应足够大才不致破坏，才干确保砂芯能起到对应的功效。浇铸后砂芯收缩产生的气体，都应能通过芯头排至铸型以外。在设计芯头时，除了要满足上面的规定，但是，为了启芯方便，因此应确保适宜斜度。定位的可靠性，是确保在浇铸过程中砂芯位置不能变动。根据砂芯在铸型中安放的位置，可分为垂直芯头、水平芯头两类。本次设计中，采用的是垂直芯头。

芯头它由芯头长度、斜度、间隙、压环、防压环和集砂槽等构造构成。其中部分位置如图所示。芯头的高度上下对称的垂直砂芯，上下芯头可采用相似的高度，特别在大量生产中不必辨别上芯头与下芯头，方便下芯。由零件图可知需要Φ210×370的砂芯，那么L=370mm,D=210mm查课本表6-17芯头高度h取自35~55，取h=h1=40mm芯头的斜度为了下芯方便精确，避免碰坏砂芯，在垂直芯头和芯座部位必须设有斜度。为避免合型时上芯头和铸型相碰，上芯头和上芯座的斜度应大些。查表3-3由于h=h1=40mm，取α1=10°α=7°芯头的间隙为了下芯方便，普通在芯头和芯座接触的地方有间隙，间隙的大小取决于铸型种类、砂芯大小、精度、芯座本身的精度。查表（JB/T5105-1991）取芯头的间隙S=2mm压紧环、防压环和集砂槽垂直芯头的压紧环、防压环和集砂槽比较简朴，查表得取e=3，f=4，r=3最后砂芯图为下图浇注系统设计浇注系统设计原则浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道，由浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道和内浇道等构成。对的的浇注系统还应含有下列作用使液态合金平稳充满型腔，不冲击型壁和砂芯，不产生飞溅和涡流，不卷入气体，并顺利的使型腔内的空气和其它气体排除型外，以避免金属液过分氧化及产生砂眼、冷豆、气孔等缺点。阻挡夹杂物进入型腔，以免在铸件上形成渣孔。调节砂型及铸件上各部分温差，控制铸件的凝固次序，不妨碍铸件的收缩，减少铸件变形和开裂等缺点。有一定的补缩作用，普通是在内浇道凝固前补给部分液态收缩。使液态合金以最短的距离，最适宜的时间充满型腔，并有适宜的型内液面上升速度，得到轮廓完整清晰的铸件。充型液流不要正对冷铁和芯撑。避免外冷铁的激冷效果减少及表面熔化，避免芯撑过早软化和熔化，造成铸件壁厚变化。在确保铸件质量的前提下，浇注系统要有助于减小冒口体积，构造要简朴，在砂型中占据的面积和体积要小，以方便工人操作、去除和浇注系统模样的制造，节省金属液和型砂的消耗量，提高砂型有效面积的运用。浇注系统位置拟定此铸件为铸钢件，铸钢的特性熔点高、流动性差、收缩大、易氧化，金属液快速、平稳地充型钢液流动性较差，选择在分型面设计内浇口，结合本铸件有砂芯，避免钢液冲击砂芯，选择两个内浇道，最后选择中间注入稳流式浇注系统。浇注系统类型拟定根据各浇注系统的特点及铸件的大小和铸件的材质选用开放式浇注系统，断面比例关系为A直上<A直下<A横<A内。浇注系统尺寸计算计算铸件质量通过PRO-E得到铸件数据体积V=589.83cm3质量：各个浇道的截面积计算查找资料文献铸钢件截面积比例A包孔：A直：A横：A内=1:(1.8~2.0):(1.8~2.0):(2.0~2.5)由奥赞公式式中m为流经阻流断面金属液总质量为充填型腔的总时间μ为填充全部型腔时，浇注系统阻流断面的流量系数Hp为充满型腔时的平均计算压力头式中各个参数的拟定办法以下：金属液总质量G的拟定根据铸件质量和生产类型选择铸铁件浇注系统占的质量比例为50%，金属液总质量G=m×（1+50%）=463Kg×1.5=694.5Kg浇注时间的拟定铸件壁厚为90mm，取型=8~10mm·s-1C为铸件的高度最后取66~83S，=75S流量系数μ的拟定根据铸型种类和阻力大小流量系数μ取0.8~0.95平均静压头Hp的拟定H1为从浇口杯顶液面到阻流断面的垂直距离P为水平面以上的铸件高度C为铸件总高度Hm≥Ltanα=324H1=Hm+159=483最后求得HP为485mm式为奥赞公式将每个参数带入求得A阻为2.15cm2A包孔：A直：A横：A内=1:(1.8~2.0):(1.8~2.0):(2.0~2.5)由于浇包口为阻流面因此A直=1.9×2.15=4.0cm2A横=1.9×2.15=4.0cm2A内=2.3×2.15=4.9cm2现阶段铸钢的资料较少，浇口的绘制参考球墨铸铁的数据资料查表拟定各浇道数据以下ΣA直=4.0cm2查表取ΣA直=4.2cm2D=23mmΣA横=4.0cm2查表取ΣA横=3.6cm2A=19mm，B=14mm，C=22mmΣA内=4.9cm2查表取ΣA内=4.8cm2（2个浇口）A=28mm，B=26mm，C=9mm冒口及冷铁冒口补缩原则1.就近设在铸件热节的上方或侧旁.2.尽量设在铸件最高,最厚部位.对低处的热节增设补贴或使用冷铁,造成补缩的有利条件3.不设在铸件最重要、受力大部位,避免组织粗大减少强度4.不选在锻造应力集中处,容易引发裂纹,应注意减轻对铸件的收缩妨碍5.尽量用一种冒口同时补缩几个热节或铸件6.在加工面上,可节省铸件精整工时,零件外观好。7.不同高度上的冒口,应用冷铁使各个冒口的补缩范畴隔开冒口及冷铁位置个数的选择影响冒口和冷铁的因素有零件大小，零件构造，材质及铸型材质，综合以上因素，分析该铸件有三个热节，要确保铸件次序凝固，考虑到材质和节省冒口要加以冷铁，冒口选择设计到铸件最高处，暂拟定下述方案：一种在最高处冒口，两块冷铁。冒口种类选择及参数计算采用模数法计算，材质为45号钢，其收缩率查表约为5%由图可看到，补缩节点的热节圆直径dy为91.5mm考虑到补贴和左边的热节，将热节圆dy增大到91.5mm×1.1=100.65mm于是为了确保冒口比铸件晚凝固，普通取Mr=1.2Mc=2.88cm选用原则腰型冒口，对应查找下表，Mr取2.97冒口的尺寸为a=120mm，b=180mm，h=228mm，Vc=8.7L，Gc=68Kg冒口校核考虑到有效补缩距离，参考下图，增加冒口取板厚为60mm，有效补缩距离=4.5T+4T+4.5T=13T=780mm板长910mm，补缩距离不够，选择在冒口之间添加冷铁，查找资料冷铁对冒口的影响以下图加冷铁之后的补