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1、铸造工艺课程设计说明书设计题目刹车支架工艺设计学 院年级一专业学生姓名学号指导教师图2-5-2分型方案二分型方案二的优点分型面简单，缺点是将重要孔轴端面置于于上箱，容易造成重要 面的铸造夹渣缺陷，而且该分型方案，不便于大轴孔侧面做活块或者做加减胎处理，因 为分型面至活块下端距离很近，容易造成活块将砂型破坏进而不能顺利造型。分型方案三：与分型方案一类似，只是将上、下箱颠倒，将铸件大部分置于下箱, 定浇注形式适合方案，该分型方案如图2-5-3分型方案三所示。图2-5-3分型方案三综合比较，方案三较为合理，故本次设计分型方案选择分型方案三进行分型分型, 采用顶部浇注系统。3铸造工艺参数设计的具体说明
2、。对于不同的专业、不同的设计，说明的情况有所不同，可包含以下列出的一种或几 种：设计的整体说明部分：对所做的设计的各个部分、各个方面作全面的说明，例如：。计算部分：要列出各零部件的工作条件、给定的参数、计算公式以及各主要参数计 算的详细步骤和计算结果；根据此计算应选用什么元、器件或零、部件。结构设计部分：包括机械结构设计、各种电气控制线路设计及功能电路设计、计算 机控制的硬件装置设计等，以及以上各种设计所绘制的图纸。样机或试件的各种实验及测试情况：包括实验方法、线路及数据处理等。方案的校验：说明所设计的系统是否满足各项性能指标的要求，能否达到预期效果。 校验的方法可以是理论验算（即反推算），包
3、括系统分析；也可以是实验测试及计算机输 出的上机运算等。3.1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 = X 100%Li式中L摸样长度，L2铸件长度。由表3-1-1灰铁自由收缩率，可知支撑座材质为HT200,对应的收缩率为1虬表3-1T灰铁收缩率灰铸铁牌号HT1005HT1505HT200HT250HT300HT350小中件中大件特大件自由线收缩率（）0.91.10.81.00.70.90.91.11.5铸造收缩率（受阻收
4、缩率（）0.81.00.70.90.60.80.70.91.03.2灰铁铸出孔大小确定该刹车支架为成批生产，依据表3-2-1灰铸铁不铸出孔直径可知，零件图中孔直径小 于小15的孔不铸出；中M12、M16螺纹孔为后续机械加工，不铸出；两个圆轴孔直径为 28、32须铸出。表3-2-1灰铸铁件不铸出孔直径（单位mm）生产批量不铸出孔直径大量生产1215成批生产01530单件或小批生产30503.3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
5、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。尺寸公差等级分为16级。刹车支架为砂型铸造手工造型批量生产，依据表3-3-1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3-3-1成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）,方法钢灰铸 铁球墨 铸铁可锻 铸铁铜合 金锌合 金轻金 属合 金银基 合金钻基 合金111411141
6、11411141013101391211141114公差等级CT铸件材料砂型铸造手工造型砂型铸造机 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熔模 铸造水玻 璃797979一58587979硅溶 胶46464646464646注1表中所列处的公差等级时至在大批量生产、且影响铸件尺寸精度的生产因素已得到充 分改进时铸件通常能够达到的公差等级。2本标准还适用于本表未列出的由铸造厂和采购方之间协议商定的工艺和材料。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
7、、C、D、E、F、G、H、J共9个等级。成批量生产的铸件加工余量等级按表表3-3-2毛坯铸件典型的机械加工余量等级选取该刹车支架的加工等级为F级。表3-3-2毛坯铸件典型的机械加工余量等级刹车支架的两轴孔端面需要加工尺寸为：64X64、040X44,基本尺寸分别为64、方法要求的机械加工余量等级铸件材质铸钢灰铸 铁球墨 铸铁可锻 铸铁铜合 金锌合 金轻金 属合 金锲基 合金钻基 合金砂型铸造手工 造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器 造型和壳型EHEGEGEGEGEGEGFHFH压力铸造DFDFDFDFDFDF熔模铸造EEEEEEE44,查表3-3-3铸件尺寸公差数值（摘自GB
8、/T6414-1999） CT12公差值为56 位于浇注 位置的底面，查3-3-4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,刹车支架下端面的加工量为：5.6/4+0.5=l.9mm,圆整取加工量为2.0mm。其上端面RMA（G）对应数值为0.7,怎上端面加工量为5.6/4+0.7=2.1mm,圆整取加工量为2.5mmo表3-3-3铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999）（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)100.0 90.130.
9、1 80.2 60.3 60.5 20.7 411.522.84.210160.10.140.20.2 80.3 80.5 40.7 81.11.62.23. 04.416250.1 10.150.220.3 00.4 20.580.8 21.21.72.43.24.668101225400.120.1 70.2 40.3 20.4 60.6 40.91.31.82.63.6579111440630.130.170.2 40.3 60.5 00.7 011.422.845.68101216631000.1 40.180.2 60.4 00.5 60.7 81.11.62.23.24.46911
10、141810 01600.150.2 00.2 80.4 40.6 20.8 81.21.82.53.6571012162016 0250一一一0.2 20.3 00.5 00.7211.422.845.681114182225 04000.2 40.3 40.5 60.7 81.11.62.23.24.46.291216202540 06300.4 00.6 40.91.21.82.63.657101418222863 0100 00.7 211.422.846811162025321000160 00.8 01.11.62.23.24.67913182329371600250 02.63.
11、85.481015212633422500400 04.46.291217243038494000630 07101420283544566300100 00111623324050641）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, 个别公差。3）等级CT16仅适用于一般公差规定为CT15的壁厚。对于这些尺寸应标注同样计算两圆轴侧面的加工量为2.0mmo3-3-4要求的铸件加工余量（RMA）（摘自GB/T6414-1999）（单位：mm）最大尺寸口要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20
12、.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.
13、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。刹车支架小轴侧面凸出M12螺丝安装台端面加工尺寸为28,其加工量为：4.672+0.5=2.8,圆整取加工量为3.0mm。刹车支架大轴侧面凸出M16螺丝安装台端面加工尺寸为32,其加工量为：5/2+0.5=3.0。刹车支架安装座加工尺寸为140x100x24,基本尺寸为140,位于浇注位置的
14、侧面，其 加工量为7/2+L5=5.0mm。3.4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 同的方法形成，起模斜度可采取增加铸件壁厚（如图3-4-1中图1）、增减铸件壁厚（如图 3-4-1中图2）或者减小铸件壁厚（如图3-4-1中图3）的方法来形成。件基本尺，.件基本尺寸铸件亚率尺寸图1图2图3图 3-4-1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3-4-1起模斜度(JB/T 5105-1991 )o表3-4-1起模斜度 (摘
15、自JB/T 5015-1991)测量面 图度Hmm起模斜度S金属模样、塑料模样木模样AA mmAA mm104015041.42051.64010005041.605541.61001600。351.60402.01602500302.20。352.625040003043.60。354.24006300。254.60。305.6630100002045.80。257.4100016000。2511.6160025000。2518.225000254该刹车支架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，分型面在刹车支架中中间对称面上，依据表3-4-1起模斜度(
16、JB/T5105- 1991)以及表3-3-3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，最终确定刹车支架铸件三维图如图3-4-2刹车支架铸件三维图，通过 软件计算该刹车支架铸件质量为8.6255kgo图3-4-2刹车支架零件三维图3.5砂芯设计依据前文分析，刹车支架中两轴孔要铸出，所以该处设计垂直砂芯，两个砂芯尺寸分别为24X48.5,28X68.5。设计两个圆柱砂芯的心头高度，查表351垂直芯头的高度h和hl,设计垂直砂芯芯头高度
17、，两处砂芯上芯头高度都设计为25mm,下芯头高度设计为15mm。20 2520255110025 3 025-3 025-3 0202520253040406010115030 3530 3530 3525302530406040605070507015130035 4 535 4 535 4 53040304040605070507 0608060803015004060406035553555406050705070801008010050170060-8060 80456545655070608060808010080100701100 0709070906080608080100801
18、001001501001200010012010012 08010 08010080120100150200080 12080120100150由h查hi上 -4-H 心头 高 度h152025303540455055606570809010 0120150下芯.1515152020252530303535404550556580查表3-5-2垂直芯头的斜度a,下芯头斜度为5。，上芯头斜度为10。表3-5-2垂直芯头与芯座之间的间隙S （单位mm）D 或（A+B） /221100152030405070100015020000000000000湿 型0.50.51.01.01.51.52.02
19、.02.52.53.03.0干型0.51.01.51.52.02.53.03.54.05.06.07.0目录1零件分析11.1 零件结构信息1技术要求11.2 本课题的发展现状2本领域存在的问题42铸造工艺方案分析5造型方法、造芯方法的选择52.1 铸造方法的选择5铸型种类的选择52.2 铸件浇注位置的确定5分型面的选择63铸造工艺参数9收缩率确定93.1 灰铁铸出孔大小确定10加工量确定103.2 起模斜度13砂芯设计153.3 吃砂量确定194浇注系统的设计204.1 浇注时间的确定20浇注系统的阻流截面积计算215冒口与冷铁设计266铸造工艺图277工艺出品率288合箱图29致谢33参考
20、文献34刹车支架底部减重方孔平均尺寸为90mm,长度29mm,该砂芯为水平砂芯，查表表3-5-3水平芯头的长度1,设计水平砂芯的心头长度为30mm。表3-5-3水平芯头的长度1 （单位：mm）D 或者(A+B) /2L2 00010 02025353040354540505070608010120 0253530 4 03545455550706080709080100查表3-5-4水平芯头的斜度及间隙，设计水平砂芯的心头间隙值为Sl=0.5, S2=L5,S3=2.0o表3-5-4水平芯头的斜度及间隙（单位：mm）最终完成刹车支架砂芯设计如图3-5-1刹车支架砂芯图所示。D或者(A+B200
21、 0)/2湿 型Si0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.0S?1.01.51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.5S31.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.0干 型S11.01.51.51.52.02.02.52.53.03.04.05.0S?1.52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.0S320.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.00.515 0.图3-5-1刹车支架砂芯图最终完成刹车支架三维砂芯设计如图3-5-2刹车支架三维砂芯图所示，其中黄色
22、为砂芯,绿色块位置为上下模加减胎位置，加减胎设计是为了减少砂芯设计。图3-5-2刹车支架三维砂芯图3.6吃砂量确定模样与砂箱、箱顶、箱底和箱带之间的距离称为吃沙量。由前文可知刹车支架单件重量为8.63Kg,依据表3-6-1按重量确定吃砂量表，可确定吃沙量最小尺寸为a=50mm,b=50mm, c=40mm, d=40mm, e=40mm, 430mm。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3-6-1按铸件重量确定的吃沙量（单位mm）铸件重量/kgabcdef10000400400250250250铸件重量/kgabcdef10000400400250250250A -A4
23、浇注系统的设计4.1 浇注时间的确定刹车支架铸件单件重量为8. 63Kgo由于该件为一箱两件生产的砂型铸造生产形式，依据表3-2T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8属3X2/ （1-20%） =21.575Kgo工艺出品率=工艺出品率=铸件重量铸件重量+浇冒口重量x 100%表4-1-1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100085 9080 90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t = sM （4-1）式中t 浇注时间（S）；Gl型
24、内金属液总重量，包含浇冒口系统重量（Kg）；S 系数，取决于逐渐壁厚，可由表4-1-2系数S和铸件壁厚6的关系查出。表中壁厚S指铸件的主要壁厚，对实心体铸件取壁厚5 = 2金（须为铸件的当量厚 度）% =铸件的体积/铸件的面积。表4-1-2系数S和铸件壁厚3的关系铸件壁厚5 mm | 2.53.5 3.58 8.075系数SL63L8522因为刹车支架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。浇注时间：t = S医=2.2X，21.575=10.22S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
25、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4-2-1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：2A内：2A横：E力百=1： 1.1： 1.15。表4-2T浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例应用A序A席A肉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L1 1.2L31.51表面干燥型中、小型铸铁件1
26、.21.41表面干燥型重型机械铸铁件1.11.51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1.2 31.221青铜合金铸件11212铸钢件漏包浇注1.50.871薄壁球墨铸铁小件底注前文计算的铸件总高度106. 5mni,铸件在上箱铸件高度为6. 6缩尺为1%,依据吃沙量前文查表选取为a=b=50mni,则上砂箱最小高度为6.5XL 01+50=56. 565mni,取上砂箱高度100mm （下砂箱取200nmi）。确定静压头高度，依据表4-2-1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54mni。表4-2-1普通漏斗形
27、外浇口尺寸直浇道 下端直 径 d/mmOi/mmD2/mmh/mm铁液 容量 /Kg16 1858054420.618 206056440.720 226258460.822 246460480.924 2606662501.026 2868064521.228 3007066541.3直浇道 下端直 径 d/mmOi/mmD2/mmh/mm铁液 容量 /Kg16 1858054420.618 206056440.720 226258460.822 246460480.924 2606662501.026 2868064521.228 3007066541.3本次设计采用底部浇注形式，则计算静
28、压头高度为:Hp = 10 + 5.4=15.4cm则依据截面比的关系4内：4横：2人直=1： 1.1： 1.15o内浇道采用截面比设计法,GlGl则内浇道计算公式为:入内=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:hpA IT1+1 152-2；xl5.4=5.963cm*) +1,52=4.97cm2GlGl21575依据表4-2-2内浇道尺寸，选取与计算的4/夕=4.97cm2稍大的断面的面积，本次设计 选取内浇口面积为6.0cm2为本次设计的内浇口总断面面积，一箱两件，每件设计2个内 浇口，设计为4个内浇口，则每个内浇口面积为1.5cm2,对应的内浇口
29、尺寸a=14mm, b=llmm, c=12mm,则内浇道总断面面积为6.0cm2表4-2-2内浇道尺寸（单位：mm）序 号内浇道 断面积 A 内/cm1iiiinIVRV1b屈i 工r，一 1a gabCabcabCabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.51
30、6.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173023342416454228193445.52012.05852223728362820504832223950计算出横浇道总断面面积为2/横=LlX6=6.6cm2,查表4-23浇注系统截面面尺寸，设计横浇道截面面积为3.3cn?的横浇道，横浇道布置在直浇道两侧，则每段横浇道断面面 积为1.76cm2对应的横浇道尺寸为：A=17mm, B=13mm