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1、铸造工艺课程设计说明书设计题目支座铸造工艺设计学 院年级一专业学生姓名学号指导教师3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
2、方便。浇注位置选择一般遵 循以下原则：(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。(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
3、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。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。图分型方案二分型方案二：将以支座零件对称平面做分型
4、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352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。4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“人：”2x100%式中摸样长度，G铸件长度。由表4.1灰铁自由收缩率口 可知支撑座材质为HT200,对应的收缩率为1%。表4.1灰铁收缩率灰铸铁牌号HT100,HT150,HT20
5、0HT250HT300HT350小中件中大件特大件自由线收缩率（） 铸造收缩率（受阻收缩率 （%）0.9-1.10.70.90.60.80.9-1.10.7 0.91.51.04.2 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4.2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1530单件或小批生产30504.3 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
6、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。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）O表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方法铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁
7、铜合金锌合金轻金属合金银基合金钻基合金砂型铸造 手工造型11-141114111411141013101391211141114砂型铸造机器造型 和壳型8128128128108-108-1079812812金属型铸造（重力 铸造或者低压铸 造）8-108-108-108-107979压力铸造684647熔模铸 造水玻璃79797958587979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。成批量生产的铸件加工余量等级按表表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43.2毛
8、坯铸件典型的机械加工余量等级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 合金银基 合金钻基合 金砂型铸造手工造 型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器造EHEGEGEGEGEGEGFHFH型和壳型压力铸造DFDFDFDFDFDF熔模铸造EEEEEEE支座的轴端面加工尺寸为：0102X192,基本尺寸192,查表铸件尺寸公差数值（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
9、量为：8/4+2=6mm。表433铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414/999）（单位：mm）毛坯铸件 基本尺寸铸件尺寸公差等级CT。m至123456789101112132 )142 )152)162)3)100.0 90.130.180.2 60.3 60.520.7 411.522.84.210160.10.1 40.20.2 80.3 80.540.7 81.11.62.23.04.416250.110.150.2 20.3 00.4 20.5 80.8 21.21.72.43.24.668101225400.120.1 70.2 40.3 20.4 60.640.91.31.82.
10、63.6579111440630.130.1 70.2 40.3 60.5 00.7 011.422.845.68101216631000.140.180.2 60.4 00.5 60.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.2 00.2 80.4 40.6 20.8 81.21.82.53.6571012162010 01600.150.2 00.2 80.4 40.6 20.8 81.21.82.53.6571012162016 02500.2 20.3 00.5 00.7211.422.845.681114182225 04000.2 40.3 40.5
11、 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 02.63.85.481015212633422500400 04.46.291217243038494000630 071014202835445663100111116233240506400001）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16
12、mm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。要求的铸件加工余量（RMA）（摘自GB/T6414-1999）（单位：mm）支座底面安装台的加工尺寸为：216X15
13、6X30,基本尺寸为216,其端面双侧加工，其加最大尺寸D要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.8L11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.71
14、1.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.5691217241）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。工量计算为：8/4+2=6mm。支座中轴顶面凸台加工量为6mmo4.4 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
15、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441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441中图3）的方法来形成。图 在铸件上添加起模斜度,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441起模斜度(JB/T 5105-1991)。表起模斜度（摘自JB/T 5015-1991）测量面 高度H mm起模斜度S金属模样、塑料模样木模样AA mmAA mm10401501.42。051.6401000501.605541.61001600351.604
16、042.01602500。302.20352.62504000303.60354.24006300。254.603045.663010000。205.80。257.4100016000。2511.616002500025418.22500025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，依据表起模斜度（JB/T 5105-1991）以及表433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.
17、5%根据以上结果，最终确定支座铸件三维图如图442支座铸件三维图，通过软件计算该支座铸件质 量为 19.0521 kg o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351水平芯头的长度1,设计两端水平砂芯心头长度为30mmo表水平芯头的长度1 （单位：mm）D 或者（A+B） /2LW25265051-100101150151200201300301-400401500501700701-10001002025353040354540505070608010200253530403545
18、4555507060807090801002014003545406050706080709080100901004060040605070608070908010090110100120120-14013015060 C 800608070908010090110100120110130130150140160801100080100901101001201101301201401301501501701001150090-11010012011013012014013015014016016018015012000110-130120-140140160150-170160-1801802
19、002001 2500130150150-1701601801802002002202202402500180200200220220240240260260280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 o查表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S 1=0.5,S2=1.5, S3=2.0,轴孔砂芯芯头间隙为Sl=0.5, S2=1.0, S3=L5。表水平芯头的斜度及间隙（单位：mm）D或者 (A+B) /2W5051-100101150151200201300301400401500501700701-1000100115
20、00150120002000工、1-V0.50. 51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.0湿 c刑1.01. 51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.5-1AS31.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.0 S】1.01. 51. 51. 52.02.02.52.53.03.04.05.0型 $21. 52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.0S?20.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.0最终完成支座砂芯设计如图支座砂芯图所示。目录1前言1本设计的目的、意义11.
21、1.1 本设计的目的1本设计的意义11.2 本设计的技术要求1本课题的发展现状21.3 本领域存在的问题2本设计的指导思想42零件分析52.1零件结构信息53铸造工艺方案分析7造型方法、造芯方法的选择73.1 铸造方法的选择7铸型种类的选择73.2 铸件浇注位置的确定7分型面的选择84铸造工艺参数10收缩率确定104.1 灰铁铸出孔大小确定10加工量确定114.2 起模斜度13砂芯设计154.3 吃沙量确定175浇注系统设计19浇注时间的确定195.1 浇注系统的阻流截面积计算206冒口与冷铁设计257铸造工艺图268工艺出品率27专k X 6 kxxx:x X X X xP)xxxxxttl
22、- -x x x x i IXKiXXJXXXXXo xxxx3 X X30J012蝌07豌+6iQk2图支座砂芯图4.6吃沙量确定模样与砂箱、箱顶、箱底和箱带之间的距离称为吃沙量。由前文可知支座单件重量 为19.0521Kg,依据表按重量确定吃砂量表，可确定吃沙量最小尺寸为a=60mm, b=60mm, c=40mm, d=50mm, e=50mm, f=30mm。实际选取数值略比该值大，可充分考虑现有模板及砂箱标准尺寸。表按铸件重量确定的吃沙量（单位mm）铸件重量/kgabcdef30002752751501502253001-4000300300175175250400150003503
23、5020020025040040025025025050011000010000.4 A裾造工艺襦程效君说明书5浇注系统设计5.1 浇注时间的确定支座铸件单件重量为19.0521Kg。由于该件为一箱四件生产的砂型铸造生产形式,依据表铸铁件工艺出品率参照成批量生产，确定浇注过程中的总体金属液重量，浇冒占比为20%,则浇注时所需金属液总质量为19.0521X4/ （1-20%） =95.261Kg。工之出品率=Xi00o/o铸件重量+浇冒口重量表铸铁件工艺出品率（）铸件重 量/Kg大量流水 生产成批量 生产单件小 批生产100085 9080 90对于重量小于450Kg的形状复杂的薄壁铸铁件，其浇
24、注时间可按经验公式（4-1）计 算t = S师（4-1）式中t 浇注时间（s）；优一型内金属液总重量，包含浇冒口系统重量（Kg）；S系数，取决于逐渐壁厚，可由表系数S和铸件壁厚6的关系查出。表中壁厚6指铸件的主要壁厚，对实心体铸件取壁厚6 = 2原（原 为铸件的当量厚 度）品=铸件的体积/铸件的面积。表系数$和铸件壁厚5的关系铸件壁厚2.8.府上厅 5-3.53.5 80-15mm万将S11-2.2系数 63| 85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。浇注时间：t = S师=2.2X495.261=21.472S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
25、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：A内:横：直=1： 1.1： 1.15。表浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例应用月为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1.1L
26、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1241.5 4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 108X1.01+60=169.8,取上砂箱高度 200mm （下砂箱取 200mm）。确定静压头高度，依据表普通漏斗形外浇口尺寸，初步浇口杯高度尺寸
27、，暂定浇口 杯高度为54mmo表5.31普通漏斗形外浇口尺寸直浇道下 端直径 d/mmO/mmD2/mmh/mm铁液 容量 /Kg16-185 854420.618 20600)56440.720-2262(D58460.822 246460480.924 2666062501.026 286864521.228-307066541.3本次设计采用底部浇注形式，则计算静压头高度为:Hp = 20+54 216X1.01/8=22.673cm则依据截面比的关系2/内：2/横：直二1： L1： 1.15。内浇道采用截面比设计法,则内浇道计算公式为:4内=Glp . 4 . tj2ghp其中本次设计
28、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:h 超 、uP l+kl+kV nP1.152(1 + (誉)7皿2x22673=8.779cm人内=Glp4.q2g 勺952617.85X0.5X21.473XV 2X981X8.779=8.61cm依据表522内浇道尺寸，选取与计算的年8.64稍大的断面的面积，本次设计选取内浇口面积为9.6cn?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l.2cm2,对应的内浇口尺寸a=12mm,b=10mm, c=llmm,则内浇道总断面面积为9.6cm2o表内浇道尺寸（单位：mm）
29、内浇道节A/cm?IIIIIIIVVVIabcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.5II117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.22321101713
30、15131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.523172518113435201525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537
31、199.05650173023342416454228193445.52012.0585222372836282050483222395()计算出横浇道总断面面积为横=LlX9.6=10.56cm2,查表浇注系统截面面尺 寸，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 道断面面积为5.28cm2对应的横浇道尺寸为：A=30mm, B=23mm, H=20mm。表浇注系统截面面尺寸横浇道直浇道III6J3z1.a序号断面积血2A/mmB/mmC/mmA/mmB/m mc/m m序 号断面积从亚皿2D/mm11.0119101810611.8(D1522.01
32、510162013823.12032.416111822141034.92543.017132024151147.103053.619142228171259.63 564.0201523301813612.64075.0241625352015715.904586.0271728362216819.605097.0281830382417923.7055108.03020324026181028.2060119.03222344228191133.2651211.03624374530211238701313.038274052322413440751413.8382842553325145
33、0.38015174430466036281556.7851619.54632506539301663.7090172452365472433317719518285640587846361878.510019346044668651401986.51052038.56545709054432095.2110214865558()102604821104115计算出直浇道息断囿囿枳为 =1.15X9.6=3.68cm尺寸，直浇道截面面积取ll.CMcn?,直径为37.5mm。最终确定各浇道截面尺寸如下图5.3浇道截面尺寸所示。螭蝙8 4懒蹦2个。Sw=9.6cm2 S二 10.56cm，10-j匚口 30 112图5.3浇道截面尺寸2,故查表浇注系统截面向i-1 个:Stt= 11.04cm2037.5直