铸造工艺毕业设计说明书.docx

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1、无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书轮毂的铸造工艺及其热芯盒模具设计摘 要随着社会的进展 ，机动车辆在 生产和生活 中的越来越 广泛。缸盖 是机动车辆中的重要部 件，其壳体的 构造及加工 精度直接影 响轮毂的正 常工作，因此争论轮毂的加 工方法和工艺 的编制是十 分必要和有 意义的。本设计是对前轮 毂零件进展铸 造毛坯工艺 设计。依据 零件的使用 条件、构造特点、生产 批量，结合工 厂现有设备 等进展铸造 工艺分析， 确定了铸造方法、造型及造 芯方法、凝固 原则及浇注 位置、分型 面、砂箱中 铸件数量、砂型数量等，完 成了砂芯、浇 注系统、冒 口及冷铁、 相关工装设 备等设计。本设

2、计承受壳芯 盒法制芯，根 据芯子的形 状及重量选 用 763 射芯机进展射芯，承受酚醛 树脂砂作为制 芯材料。接 着对壳芯盒 本体进展设 计，芯盒本体的设计主要包 括芯盒的构造 及分盒面的 选择，射砂 口的设计， 芯盒材料的选择，芯盒中砂 芯的数目，排 气装置的设 计以及芯盒 顶出机构的 设计。关键字 ： 砂型铸造，工艺分 析，工艺设计 ，壳芯工装 设计I无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书The Casting Technology and Hot Core Box Mold Design of HubABSTRACTAlong with social development,

3、motor vehicle used in production andlife is increasinglywide.Hubisanimportantvehiclecomponentanditsinterior structure and processing precision directly affect the hub normal work. Study hub castprocessingmethodsandtechniq uesofpreparationisnecessaryand meaningful.This design is the casting techno lo

4、gy design for front hub in vehicle. According to the application cond itions, structural features, production batch and existing equipment, it determines the method of casting, modeling, core making, solid ification principles and pouring position, parting surface, the quantity of casting and mold e

5、tc. It comp letes the design of sand core, pouring system, riser, chill and related equipment etc.This design uses the shell core box making core. According to the shape and weight it choose 763 shoot core machine shoot core and use phenolic resin sand as the core mak ing material.Then design the sh

6、ell core box body, the core box body designmainlyincludesthe core box structureand box surfaceselectio n, sand jetting port corebox design,choice of materials,core box of sand core in number,exhaustdesignandinstallationof thecoreboxliftingmechanism design.KEYWORDS ：sand casting ，technolo gy analysis

7、 ，techno logy design ，Shell core fixture designII无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书目 录前 言1第一章 铸造工艺设计21.1零件概述21.1.1零件信息21.1.2技术要求21.2铸造工艺方案确实定31.2.1造型、造芯方法及铸型种类确实定31.2.2浇注位置和分型面确实定31.2.3砂箱中铸件数目确实定61.3工艺参数的选择71.3.1铸造收缩率71.3.2机械加工余量、铸件的尺寸和重量偏差71.3.3拔模斜度确实定81.3.4铸造圆角确实定81.3.5最小铸出口及槽81.4浇注系统的设计81.4.1浇注系统的概述81.4.2浇

8、注系统类型的选择91.4.3浇注系统的设计与计算101.4.4出气孔的设计131.5砂芯的设计131.5.1砂芯的概述131.5.2砂芯数量确实定141.5.3芯头的设计141.5.4壳芯的制备151.6冒口及冷铁的设计151.6.1冒口的设计15III无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书1.6.2冷铁的设计16其次章 铸造工艺装备设计172.1 模板172.1.1模样的设计172.1.2模底板的设计172.2 壳芯工装设计182.2.1壳芯的概述182.2.2壳芯工艺182.2.3壳芯盒的材料202.2.4壳芯工装设计20结 论25参考文献26致 谢27IV无 锡 职 业 技 术

9、 学 院毕业设计论文说明书前 言近年来，能源， 环境和安全问 题受到普遍 关注，汽车 行业尤为突 出。减轻汽车自重是提高汽车燃油经济性、降低能耗、提高安全性能的重要措施之一。轮毂作为汽车一个重要部件，对汽车节能、环保、安全性、操控性都有重要的影响，因此如何选材及加工成型，到达轻量化，意义深远。轮毂的材质分为铁轮毂、钢轮毂这两者在卡车和公交车用的较多；轿车普遍使用铝轮毂。优质轮毂包括以下根本条件：质量轻，价格低，外表质量高，易于成型；具有良好静力学、动力学以及耐腐蚀特性；具有良好的回转特性和导热特性；具有良好的回收力气，符合环保要求。所以完整的轮的铸造工艺的选择和选择直接应当后期的加工和使用，并

10、通过设计轮毂铸造工艺，设计培育正确的设计思想方法、严谨的科学态度和良好得工作作风，树立自信心；培育运用所学的理论学问和技能解决实际问题的力气及素养；培育自身猎取信息和综合处理信息的能力，提高文字和语言表达力气。热芯盒法，是铸 造生产中一种 机器制造型 芯的方法， 将铸造用砂 、热固性树脂和催化剂 混合成的砂料 射入具有加 热装置的芯 盒中，加热 到 180 250 ，使贴近芯盒表 面的砂料受 热，在温度 作用下，其粘结剂在 很短时间内即可缩聚而硬化 ，形成型芯 ，不须再 进烘炉烘干 ，具有缩短 生产周期等优 点。而且，只要砂芯 的表层有毫米 结成硬壳即 可自芯盒取 出，中心部 分的砂芯利用余热

11、和硬化反 应放出的热量 可自行硬化 ，它为快速 生产尺寸精 度高的中、小砂芯砂芯最 大壁厚一般 为 50 75mm 供给了一 种格外有效 的方法，特别适用于汽车、 拖拉机或类似 行业的铸件 生产。1无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书第一章 铸造工艺设计1.1 零件概述1.1.1零件信息名称：前轮毂材料： QT400-10外形尺寸： 182 165mm质量： 6.24kg生产批量：成批 大量成产。其零件示意图如 以以下图 1-1 ：图 1-1零件示意图1.1.2技术要求(1) 硬度 HB156-197;(2) 未注明铸造 抽模角 3，圆角半 径 R5；(3) 85Gc 孔外表对 7

12、2Gc 孔外表的跳动 允差为 0.05 ；(4) 对 85Gc 和 72Gc 共同中心线： 90D 6 外表跳动允差 为 0.15 ； 100d 7 、 110d7 、 132 外表跳动允差 为 0.3 ；M、N 端面跳动允差为 0.08 ，P 端面在 R88 处跳动允差 为 0.20 ，K2无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书端面跳动允差 为 0.20 ；(5) 非加工外表 初一拖拉机 专用醇酸底漆 ，外外表在底 漆上面涂一 层醇酸磁化；(6) 加工外表不 得有夹渣、缩孔、缩松 缺陷，非加 工面不得有 明显凹陷 、缩孔、不允许有 焊补处理；(7) 铸造收缩率 为 0.6% ，未注

13、起模斜度为 2；(8) 去飞边、毛 刺、锐边。1.2 铸造工艺方案确实定1.2.1造型、造芯方法 及铸型种类 确实定由于前轮毂生产 批量为成批成 产，铸件不 大、构造不 是很简洁， 考虑到技术上的先进 性与经济的合 理性，所以 确定其毛坯 生产方法为 一般砂型机器造型，砂型 种类为湿型， 芯盒设计为 壳芯盒法。1.2.2浇注位置和分型 面确实定一、铸件浇注位 置确实定凝固原则：由于 球磨铸铁有较 宽的共晶凝 固温度范围 ，从而使铸 件的凝固特性为糊状 凝固，此外还 有较大的共 晶膨胀1 。为此实行一 些措施避开缩松缩孔，例 如加大铸型刚 度，增加石 墨化膨胀的 体积，这些 措施可使铸件凝固时使

14、石 墨化膨胀所产 生的巨大的 膨胀力作用 于正在生长 的共晶团，有效地消退 共晶团间的间 隙，从而消 除共晶团间 的微观缩松 。浇注位置：为了 保证铸件质量 ，必需把最 重要的加工 面在浇注时 向下或直立状态 。由零件的 技术要求知道 ： 72 和 85 的圆外表 光滑度要求 高，内部安装轴承， 尺寸精度比较 高，因此， 应将两圆柱 面呈直立状 态，同时从凝固的原则出 发，将厚大部 位放在上面 。综合考虑 结果：确定 本件的浇注位置有两个方 案，方案 、方案 II 分别如图 1-2 、图 1-3 所示2 。3无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书图 1-2方案图 1-3方案 II为了

15、尽量削减砂 芯的数量，并 且有利于砂 芯的定位、 稳固、排气 和检验便利。尽量避 免砂芯吊在上 箱或仅靠芯 撑来固定。 对于图 2-1 所示，需要两个砂芯，并 且有一个砂 芯吊在上箱 ，故方案一不 合理。而图 2-2 所示， 仅需实行一个砂 芯，故实行方 案二。二、分型面确实 定3此件可有三种分 型面方案：方案 ：如图 1-4 所示可将铸件对 称分布在两 铸型内，模 样易制作 ，但4无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书造型、下芯不方 便，铸件内孔 的精度不易 保证，且为 了保证浇注 位置须将铸型翻转 90 ，劳动量大。图 1-4方案方案 II：如图 1-5 所示铸件在同一铸 型内，

16、可以保 证其尺寸精 度，且下芯后便于检查 壁厚是否均匀 ，砂型稳固 ，造型简洁 ，但顶注不 平稳，易产生冲砂，同时 上箱小，下箱 大，起模行 程大。图 1-5方案方案 III：如图 1-6 所示铸件大局部在同 一铸型内，能 够保证其尺 寸精5无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书度，下芯也便于 检查，同时满 足合箱，浇 注，冷却位 置全都，采 用侧浇， 切向引入改善了 浇注时的充型 不平稳，减 少了冲击， 防止了冲砂 缺陷的产生，上、下箱相 差不大，造型 简洁。图 1-6方案经过比较，综合 考虑，为保证 铸件质量， 承受方案 III 较合理。1.2.3 砂箱中铸件数目 确实定当铸件的

17、造型方 法、浇注位置 和分型面确 定以后，应 当时步确定 一箱中放几个铸件， 作为进展浇冒 口设计等的 依据。一箱 中的铸件数 目，应当是在保证铸件质 量的前提下越 多越好。确 定这个数目 应留意以下 状况：在大批量生产的条 件下，在同一 条流水线上 ，砂箱的种 类不宜太多 ，一般都是一种到两种， 这时就依据所 设计铸件尺 寸的大小考 虑浇注系统 的位置和必要的吃砂量， 大致确定选用 哪种砂箱和 一箱中铸件 的数目即可 。但要考虑到机器造型流 水线生产的特 点，如一箱 中砂芯的数 量不宜太多 ，以免影响各工序间的平 衡4。由附录附表 1-7 5 查得 ZB148A 气动微震造型线 所对应的砂

18、箱最大内尺寸长宽高为 800 600 250mm 3 。依据铸件重量 6.24kg 由表 12-3 5 查得其最小吃砂量各 参数为：a=20mm ，b=40mm ，c=50mm ，d=40mm ，f=30mm ，g=20mm ，铸件轮廓为 182 165mm ，因此砂箱 中可放五个铸 件。6无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书1.3 工艺参数的选择1.3.1铸造收缩率依据实际生产情 况，并参考 表 2-14 6 ，确定该件的收缩 率为 0.6% 。1.3.2机械加工余量、 铸件的尺寸 和重量偏差一、尺寸公差等 级 CT查表 2-2 6 ，对于成批和大量 生产的铸件，砂型 机器造型的

19、 球磨铸铁的尺寸公差等 级 CT 取为 9 级。二、质量公差等 级 MT查表 2-5 6 ，对于成批和 大量生产的 铸件，砂型机 器造型的球 磨铸铁的质量公差等 级 MT 取为 9 级。序号根本尺寸表 1-1加工余量等级各尺寸机械加 工余量加工余量数值说明1 182G3侧面，双侧加工2 132G3侧面，双侧加工3 110G3侧面，双侧加工4 100G3侧面，单侧加工5 90H3孔、降一级双侧 加工6 85H3孔、降一级双侧 加工7 73H3孔、降一级双侧 加工8 80H3孔，降一级双侧 加工9 100G3底面，双侧加工10 102H4上外表降一级双 侧加工11 182G3底面，双侧加工12 1

20、82H4上外表降一级双 侧加工13 75G2.5底面，双侧加工7无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书14 63H3上外表降一级双 侧加工三、机械加工余 量 MA对于成批和大量 生产的铸件， 砂型机器造 型的球磨铸 铁的机械加 工余量等级取为 G 级。查表 2-8 7 ，并考虑实际状况， 具体数值见 如表 1-1 。1.3.3拔模斜度确实定按零件图尺寸采 用增加铸件厚 度的方法， 依据表 1-23 8 确定其拔模斜度为 2。1.3.4铸造圆角确实定按图纸要求一般 状况下未注圆 角取 R5，其他圆角可根 据零件尺寸 大小适当取值，具体 圆角大小见红 蓝工艺图。1.3.5最小铸出口及槽依

21、据铸件厚度 63-100S0.3h35h121S20.5110a177a5表 1-2垂直型砂头的高 度和芯头与芯 座的协作间 隙6表 1-3压紧环、防压环 、积砂槽和倒 角614无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书模样芯头直径63-160e2f3r21.5.4壳芯的制备因壳芯机选用 763 造芯机，故 为翻斗法制 造壳型。其 翻斗法制造 壳型工序为：模 型预热到 250300 ，喷涂分型剂；将模板至于 翻斗上并固 紧， 翻斗转动 180 使覆膜砂落 到模板上， 保持 1550s( 常称结壳时 间)，砂上 树脂软化重熔，在 砂粒间接触 部位形成连接“桥”，将砂粒粘在 一起，并沿模板形

22、成确定厚 度塑性状态的 壳；翻斗复 位，未起反 应的覆膜砂 照旧落回翻斗中；对塑性 薄壳连续加 热 3090s( 常称烘烤时间 )； 顶出，即得 壳厚为515mm 壳型。1.6冒口及冷铁的设计1.6.1冒口的设计此铸件承受压边 浇口式浇注系 统，压边浇 口以一条狭 长的边与铸 件相联，这条缝隙的宽度 一般只有几 毫米，太宽会在 缝隙根部出 现缩孔或缩 松。其撇渣作用类似 滤网，熔渣滞 留在缝隙边 缘和聚拢在 压边单元中 。液态合金冲型时都流经 这条缝隙，其 四周型砂被 过热，故缝 隙虽不宽， 但不会很快冷凝，使压边 浇口具有“热 冒口”的优 点。故压边 浇口的作用 为撇渣的作用以及冒口的 作用

23、。参考 表 5-27 5可知压边浇口的尺寸 如以以下图 1-15 ：15无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书1.6.2冷铁的设计因铸件是小型件， 冒口补缩能 力和工艺出 品率均符合 规定，所以不 需要再设置冷铁。图 1-15压边浇口的尺寸16无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书其次章 铸造工艺装备设计2.1 模板2.1.1模样的设计模样是用于形成 作兴的型腔， 关系到铸件 的外形和尺 寸精度，铸 件的模样是金属模。为了满足生产的 要求，模样材 料具有耐磨 、有足够的 强度和刚度 ，有确定的外表光滑 度和加工精度 ，除此之外 ，还应当使 用便利，制 造简洁， 本钱低，应选

24、 用 ZL102 。因模样尺寸较大 ，上、下模样 都设计成空 心的，以适 应模样毛坯 的铸造工艺性和减轻 重量。上模样较小，壁厚取 8 毫米 ，内部只 设一条加强 筋； 下模样尺寸较大，壁厚取 10 毫米，内设三条筋。选 用上固定法，螺钉孔可以均匀分布而不 必顾虑螺钉是 否会和模底 板下面筋条 相碰，模底 板钻螺孔时可利用模样当 钻模进展配钻 ，安装时操 作便利。但 安装螺钉用 的沉头座孔损坏了模样的 工作外表，安 装后必需填 补。上、下 模样都承受 两个6 定位销，故相应上、下模样都设 计有两个定 位销孔。模板 装配简图如 图 2-1 、图 2-2 所示。2.1.2模底板的设计铸件的模板由模

25、 样和浇冒口系 统模样与模 底板通过螺 钉、螺栓、 定位销装配而成。模 底板的工作面 形成铸型的 分型面。为满足确定的机 械性能要求， 同时考虑便 于手工加工 制造，本钱 低， 选用材料 QT200 。依据砂箱尺寸，造 型机的要求，确 定底板板面 尺寸为 850 650 ，高度为 80mm ，设计的加强筋见上、下模 板装配图，定位销 与导向销安 装在底板上，模上设四个 紧固耳，用螺 栓把其固定 在制造机上 ，为搬运方 便，模底板上设置了四个 吊轴。17无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书图 2-1 上模板装配简 图图 2-2 下模样装配简 图2.2壳芯工装设计2.2.1壳芯的概述壳

26、芯与热芯比较 ，具有重量轻 、节约芯砂 。砂芯透气 性好及铸件 外表光滑等优点。 其缺点是： 硬化速度较慢； 混砂工艺及设备 简洁；粘结剂酚醛树脂本钱高 ，目前来源较 少；只适于 制造外形较 简洁的砂芯 ，对于较简洁的砂芯，因 棱角、拐弯较 多，结壳会 不均匀，而 结壳不均匀 或壳芯的尺寸较大时，易 被金属液体击 穿等10。2.2.2壳芯工艺为了保证铸件质 量，要求壳 芯具有足够 的强度、外表光滑度 、无变形 、无裂纹缺陷等， 而其中的关键 因素是壳芯 的强度，强 度大小具体 地反映在壳芯的壳层厚度 上。在壳芯 砂质量确定 的前提下，壳层越厚 ，则强度越 高，18无 锡 职 业 技 术 学 院

27、毕业设计论文说明书能承载高位金属 液的压力作用 而不裂开。但壳层过厚时， 则不仅铺张砂 芯， 而且使结壳及硬 化时间长，影 响生产率。 对于不同壁 厚及重量的 铸件，要求有不同的壳层 厚度。在保证铸 件质量的前 提下，应选择最 小的壳层厚 度， 一边节约材料， 提高生产率。 为了保证壳 芯的质量， 除了保证壳 芯砂的质量之外，还必需 选择合理的吹 制工艺11 。一、芯盒温度芯盒温度是影响 壳层厚度及强 度的主要因 素之一。选 择适宜的芯 盒温度必需考虑到： 保证壳芯砂中 的树脂粘结 剂软化及硬 化所虚的足 够热量； 保证形成铸件所 要求的壳层厚 度，并且壳 芯外表不焦 化；力求减 少结壳及硬化

28、时间，以便 提高生产率； 保证分型剂 不失去效能 。芯盒温度高，则 结壳及硬化时 间可缩短， 有利于提高 生产率。但 过高则砂芯外表易烧 焦，外表强度 就要下降。 依据以上要 求及壳芯用 树脂粘结剂的硬化特点， 芯盒温度一般 选择在 250 280 12 。二、吹砂压力及 时间吹砂压力准时间 选择得当，是 保证砂芯表 面光滑，避 免裂纹、变 形和局部疏松等缺陷 的重要因素。 吹砂压力的 大小应依据 晒性能的形 状及简洁程度而选择。在 保证有足够的 空气量，使 芯砂能充填 芯盒的状况 下，压力不宜选择过高， 一般把握 在 1.53.5大气压，以免砂芯出 现缩颈和跑 砂现象。吹砂时间的长短 关系到

29、砂芯能 否成型及其 外表质量。 吹砂时间过 长， 芯砂和气流在芯 盒内翻滚而将 已处于塑性 状态的芯砂 从壳层上剥 落，造成结壳很薄，只有 23 毫米；而过短则使 砂芯不能成 型。吹砂时间 一般把握在 410 秒左右为宜。三、结壳时间结壳时间的长短 ，取决于铸件 的具体要求 和芯盒温度 的凹凸，同 时与树脂的性能也有 关。对于厚大 铸件，要求 壳层厚度大 些，以免为 金属液体所击穿，因而结 壳时间相应要 长些。芯盒 温度高，则 结壳时间可 以缩短。生产中一般把握 在当壳层厚度 在 8 毫米时 ，结壳时间 为 3045 秒13 。19无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书2.2.3壳芯

30、盒的材料壳芯盒的工作条 件较恶劣， 长时间在 200 以上工作 ，而且反复 经受高速砂流的冲刷 。所以，要求 材料能耐热 、导热性好 、比热值大 、耐磨、耐腐蚀，并在一 定温度下，具 有足够的强 度、刚度等 。此外，芯 盒的材料应来源广泛，价 格廉价，易于 加工。依据 上述这些要 求，壳芯盒 本体承受HT200 ，热处理要求：消退内应力处 理，500550 保温 48 小时；加热板承受 HT200 ，热处理要求： 消退内应力 处理， 500550 保温 48 小时； 顶芯板承受 HT200 ，热处理 要求：消 除内应 力处理， 500550 保温 48 小时；水冷吹砂板采 用 HT200 ，热

31、处理要 求：消退内应力处理 ，500550 保温 48 小时；顶芯杆 承受 45 ，热处理要求： 淬火， HRC5055 ；顶芯杆固定板承受 45 ，热处理要 求： 45 调质处理。2.2.4壳芯工装设计一、 壳芯芯盒的构造此壳芯芯盒承受 煤气加热的 ，则应留意煤 气加热法的 一些事项， 即保证芯盒有均匀的 壁厚；有适当 的燃烧腔高 度；所设置 的加强筋不 应分割燃烧腔；留意煤气 管的布置，设 置适当的进 气及烟火逸 出空洞等等 。依据砂芯的大 小来确定壳芯芯盒的壁厚。 对于 763 翻斗式 壳芯机，芯 盒壁厚取2528 毫米。壳芯芯盒作 成整体式。 其动、静芯 盒图见图 2-3 、图 2-4 。图 2-3动芯盒构造图20无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计论文说明书图 2-4静芯盒构造图二、吹砂口的设 计覆膜砂进入芯盒 的通道称之为 吹砂口。为 了保证砂芯 获得满足的 紧实度，有利于未硬 化余砂的排出 ，削减芯砂 修正工作量 ，吹砂口一 般应开设在芯头处。吹砂