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1、铸造工艺课程设计说明书设计题目阀盖铸造工艺设计学 院年级一专业学生姓名学号指导教师不足，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。尺寸公差等级分为16 级。单件和小批量生产的铸件尺寸公差等级见表3-3成批和大批量生产铸件的尺寸公差等 级（摘自GB/T6414-1999）o阀盖为砂型铸造手工造型批量生生产故，依据表3-3成批和 大
2、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 金保基 合金钻基合金砂型铸造 手工造型11141114111411141013101391211141114砂型铸造机 器造型和壳 型8128128128-108108-1079812812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79797958587979硅溶 胶46464646464646注1表中所列处的公差等级
3、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。图3-3成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）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。单件和小批量生产的铸件加工余量等级按表3-4毛坯铸件典型的机械加工余量等级选取该阀盖的加工等级为G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GKFHFHFH
4、FHFHFHGKGK砂型铸造机 器造型和壳 型EHEGEGEGEGEGEGFHFH压力铸造DFDFDFDFDFDF熔模铸造EEEEEEE图3-4毛坯铸件典型的机械加工余量等级查表3-4毛坯铸件典型的机械加工余量等级，阀盖的方形安装台尺寸75X75X12mm,基本尺寸75,查表铸件尺寸公差数值(摘自GB/T6414-1999)CT12公差值为6,位于分型面的侧面，查要求的铸件加工余量(RMA)(摘自 GB/T6414-1999)加工余量等级为RMA(G)对应数值为1.4,端面单侧加工，位于浇注位 置的侧面，该尺寸的加工量为：6/4+1.4=2.9mm,取整数为3.0mm。毛坯铸件基 本尺寸铸件尺
5、寸公差等级CTP大于至1234567891011121314151622)2)2)3)100.00.10.10.20.30.50.7i1.22.4.9386624i5821016n I0.10.20.20.30.50.71.1.2.3.4.UJL488481620416250.10.10.20.30.40.50.81.1.2.3.4.68101215202822742625400.120.1 70.20.320.40.60.91.31.82.3.57911144646640630.10.10.20.30.50.71.22.45.81012163760140486631000.10.10.20.
6、40.50.71.2.3.4.691114184881.16606224毛坯铸件基本尺寸毛坯铸件基本尺寸铸件尺寸公差等级CT）1）在等级CT1CT15中对壁厚采用粗一级公差（见第7章）大于至123456789101112132)142)152)162)3)100.0 90.130.180.260.3 60.520.7 411.522.84.210160.10.1 40.20.2 80.3 80.5 40.7 81.11.62.23.04.416250.110.150.220.3 00.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.3 20.4
7、 60.6 40.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.3 60.5 00.7 011.422.845.68101216631000.140.180.2 60.4 00.5 60.781.11.62.23.24.4691114181001600.1 50.2 00.280.440.620.8 81.21.82.53.657101216201602500.2 20.3 00.5 00.7 211.422.845.68111418222504000.2 40.340.5 60.781.11.62.23.24.46.29121620254006300.4 00.
8、640.91.21.82.63.657101418222863010000.7211.422.84681116202532100016000.8 01.11.62.23.24.6791318232937160025002.63.85.48101521263342250040004.46.291217243038494000630071014202835445663001000 0111623324050642）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。图3-4铸件尺寸公差数值（摘自GB/T64
9、14-1999）（单位：mm）阀盖的中间轴孔加工部分尺寸20X36,基本尺寸为20,侧面双侧加工，位于浇注位置的侧面，对应公差等级CT12公差值为46 加工余量等级RMA(G)对应数值为05则加工量为：4.6/4+0.5=1.65mm,圆整取加工量为2.0mm。阀盖的中间20轴孔两端面加工部分尺寸28.5X5、35X7、M36X2,基本尺寸分 别为28.5、35、36,侧面双侧加工，位于浇注位置的侧面，基本尺寸在表毛 坯铸件典型的机械加工余量等级，在同一范围内即：大于25至40范围内，对应公差等级CT12公差值为5.0,加工余量等级RMA(G)对应数值为0.5,则加工量为:5.0/4+0.5=
10、l.75mm,圆整取加工量为2.0mm。阀盖的中间轴大端加工部分尺寸47、50、53,基本尺寸为分别为47、50、53,因为此处在同一端，基本尺寸选取53计算加工量。端面双侧，位于浇注位置的侧 面，对应公差等级CT12公差值为5.6,加工余量等级RMA(G)对应数值为0.7,则加工量 为：5.6/4+0.7=2.1mm,圆整取加工量为2.5mm。最大尺寸p要求的机械加工余量等级1)最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。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
11、.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.569
12、1217242)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。表3-5要求的铸件加工余量(RMA)(摘自GB/T6414-1999)(单位：mm)阀盖的上、下端面，小端尺寸为36、大端尺寸为53,总长度为48,所以加工的基本尺寸为53,侧面双侧加工，位于浇注位置的侧面，对应公差等级CT12公差值为56 加工余量等级RMA(G)对应数值为0.7,则加工量为：5.6/4+0.7=2.1mm,圆整取加工量为2.5mm。3.L4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
13、），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3-6中图1）、增减铸件壁厚（如图3-6中图2）或者减小铸件壁厚3-6中图2）或者减小铸件壁厚（如图3-6中图3）的方法来形成。件事本尺1图3图2图3-1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3-7起模斜度(JB/T 5105-1991 )o测量面起模斜度二高度H金属模样，、塑料模样木模样mmAA mmAA mm104015041.42。051.640-10005041.60。551.6100-16003541.60402.01602
14、5003042.20。352.625040003043.600354.2表3-7起模斜度（摘自JB/T 5015-1991）4006300。254.60。305.6630-100002045.80。257.41000-16000。2511.61600-25000。2518.225000。25该阀盖零件垂直分型面的图度分别为20mm、29mm、375mm,均不超过40mm,米用金 属模样造型中间浇注，依据表起模斜度(JB/T5105-1991)以及表333铸件尺寸 公差数值(摘自GB/T6414-1999),综合比较，为了使脱模顺利，在保证不超过40mm的 CT12对应的公差值3.6mm情况下，
15、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1。501本次设计侧面起模斜度为1.5图3-2阀盖铸件三维图3.1.5 砂芯设计依据前文，本次设计采用分型方案三分型，则阀盖中轴处孔需铸出，需设计水平砂 芯，计算加工量后，中间最小轴孔孔径为16,砂芯长度为53,依据表3.151水平芯头 的长度L选取心头长度1为20mm。表3-8水平芯头的长度1 （单位：mm）LD 或者（A+B） /220 00250018020 0200 22 0220 24 0240 26 0260 28 0280320320360360 40 0为了便于下芯，芯头与芯头座设计合适的间隙，依据表3.152水平芯头的
16、斜度及间隙,Si=0.5mm、82=83= 1.0mmD或者 (A+B )/2200 0湿 型与0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.0S?1.01.51.51.52.02.03.03.04.04.04.54.51.52.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.0干 型1.01.51.51.52.02.02.52.53.03.04.05.0S71.52.02.03.03.04.04.05.05.06.08.010.0S320.3.03.04.04.06.06.08.08.09.010.012.0表3-9水平芯头的斜度及间隙（单位：mm）3.1
17、.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。由前文可知阀盖单件重量 为1.0039Kg,依据表361按重量确定吃砂量表，可确定吃沙量最小尺寸为a=40mm, b=40mm, c=30mm, d=30mm, e=30mm, 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。铸件重量/kg a b c d e f100004004002502501250100004004002502501250表3-10按铸件重量确定的吃沙量 （单位mm）3.2浇注系统设计浇注时间的确定阀盖铸件单件重量为1.0039Kgo由于该件为一箱两四件生产的砂型铸造生产形式，依
18、据表3.2.1.1铸铁件工艺出品率参照单件大批量生产，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l.0039X4XL2=4.81872Kg。工艺出品率=铸件重量铸件重量十浇冒口重量X1OO%表3-11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浇注时间可按经验公式计算t 8 AGn式中E浇注时间.G铸件或者浇注金属质量（kg）；A、n一系数，见表6-68；表3-12公式中的系数A1.63 -2.21.5 2. 351.0 -1.353.7242.5 3.50.970.50.50.4170. 380. 3870.
19、 330.5合金铸铁铸钢铸钢铸铁铝合金球崩铸铁球墨铸铁来源H. DietertKD. A. HexeHA3MB. B. fnneBB. B. Pa6nHOBenG. Drose上海柴油机厂R. White因为阀盖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：I 总 AGtt = AGR = 2.2XV4.8L872=2,2X6 0768=4,829S阀盖铸件高度为75X1.01=75.75mm,通过计算液面上升速度校验浇注时间是否合 理，在浇注时间确定后，需要计算型内液面的上升速度，参考表表321.3中数值，型内 液面上升速度股数值应大于表表241.3中所列参考值，如太小则
20、应修正。Ac攻=7式中 vl 型内页面上升速度(cm/s)；% 铸件在浇注位置时的高度(cm)；J浇注时间(S)o7.575“4.829 1.57 cm/s表3-13最小液面上升速度与铸件壁厚关系目录铸件壁厚/mmcm-S840,水平位置浇注0. 8-1.0340,上箱为大平面2.0 3.010 401.02.04102.0 3.01.5-43101前言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 发达国家铸造业现状及发展趋势12设计方案22.1 零件分析22.1.1 零件结构信息22.1.2 技术要求22.2 铸造工艺方案分析32.2.1 造型方法
21、、造芯方法的选择32.2.2 铸造方法的选择32.2.3 铸型种类的选择32.2.4 铸件浇注位置的确定32.2.5 分型面的的选择53设计说明63.1 铸件工艺参数63.1.1 收缩率确定63.1.2 灰铁铸出孔大小确定63.1.3 加工量确定63.1.4 起模斜度113.1.5 砂芯设计123.1.6 吃沙量确定143.2 浇注系统设计153.2.1 浇注时间的确定153.2.2 浇注系统的阻流截面积计算173.3 铸造工艺图及剩余压头校核213.3.1 铸造工艺图213.3.2 剩余压头校核223.4 工艺出品率243.5 上、下模板设计253.6 砂箱设计303.7 芯盒设计31阀盖铸
22、件平均壁厚大于10mm,查表最小液面上升速度与铸件壁厚关系，最小 液面上升速度为1.02.0 cm/s,计算的液面上升速度为n=1.57 cm/s,满足最小液面上升 速度，故计算浇注时间为工=4.829S合理。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3.221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
23、 比关系为W内：W与：Z*=1:1,1:1.15.表3-14浇注系统各单元断面比例及其应用截面比例应用A酉4摄A内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1.3-1.51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1.2-31.2-21青铜合金铸件11-21-2铸钢件漏包浇注1.50.8-11薄壁球墨铸铁小件底注前文计算的铸件高度75mm,缩尺为1%,依据
24、吃沙量前文查表选取为a=b=40mm,则上砂箱最小高度为75XL01/2+40=77.875mm,取上砂箱高度100mm （下砂箱取100mm) o确定静压头高度，依据表3-15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50mm。表3-15普通漏斗形外浇口尺寸_ O1 A直浇道 下端直 径 d/mm/mm/mmh/mm铁液 容量 /Kg416185854420.6 J:18206056440.75*R6 f.20220)620)58460.8 1 22246460480.9二24266662501.0.26286864521.228307066541.3本次设计采用铸型在上箱
25、的底部浇注形式，则计算静压头高度为：HP =10。则依据截面比的关系y”内：y%=i：截面比设计法，则内浇道计算公式为：A = Gl内 P，U ”2ghp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：hp =U ,2)HP = 7噂?X14. 05313=5. 4415cm用/即P(i+(皆加1s2)=2. 40cm24.8187 2O.00785X0.5X4.&9X危981X8. 4415本次设计为一箱四件，通过前文计算宗内浇道断面面积为A为= 2.40 cm）依据表3-16内浇道尺寸，选取每个铸型内浇道最小断面面积为0.6cm2面积，每个内浇口面积为0.8c
26、m2,对 应的内浇口尺寸 a=llmm, b=9mm, c=6mm。表3-16内浇道尺寸（单位：mm）】IIIIIIVVVIhAj 771序内浇道I1b号断面积1 .4J/ cIIIniIVVVIabcabcabcabcda10.311936464399536.58.520.41194757531096479.530.5119586764101074810.540.611968.66.586.54.511117591250.8141261089851212861013.561.015137119109514149711.51571.218147.5121011106151610712.516.
27、581.52018814111211717181181418.591.82119916121312818201291520.5102.2232110171315131920221491723112.625231117.513.5171392424151018.524.5123.02824121814191410262716112026133.43225121915201510282817122128144.03830122115221610303018132230.5154.54036122216241711323020142432.5165.0423812.52317251811343520
28、1525.534175.4444013241825.51912353521152635186.045411425212620123736221627.537199.05650173()23342416454228193445.52012.05852223728362820504832223950计算出横浇道总断面面积为E趣=LlX2.4=2.64cm2,取横浇道断面面积为4.0cm2,因为直浇道位于横浇道中间位置，则横浇道为两段，每段横截面面积取值为2.0cm2,查 表3-17浇注系统截面面尺寸，取对应的横浇道尺寸为：A=15mm, B=10mm, H=16mm。表3-17浇注系统截面面尺寸IIII斗4L进L一D序 号断面 积 A阍CTM2A/m mB/mmC/m mA/mmB/m mc/mm序 号断面积A阖CTD/mm11.0119101810611.81522.01510162013823.12032.416111