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铸造方案设计铸造工艺方案设计，是整个铸造工艺及工装设计中最基本而又最重要的部分之一。
正确的铸造工艺方案，可以提高铸件质量，简化铸造工艺，提高劳动生产率。
铸造工艺方案设计的内容主要有：铸造工艺方法的选择；铸件浇注位置及分型面的选择；铸件初加工基准面的选择；铸造工艺设计有关工艺参数的选择，型芯的设计等。
一、铸造工艺方法的选择目前铸造方法的种类繁多，按生产方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类，而砂型铸造按浇注时砂型是否经过了烘干又分为湿型、干型、表面干型和自硬型铸造。
特种铸造可分为金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、壳型铸造，熔模铸造、陶瓷型铸造，等等。
各种铸造方法都有其特点和应用范围，究竟应该采用哪一种方法，应根据零件特点、合金种类、批量大小、铸件技术要求的高低以及经济性加以综合考虑。
1.零件结构特点零件的结构特点主要包括铸件的壁厚大小、形状及重量大小等，应根据不同铸件的结构特点选择合适的铸造工艺方法。
（1）砂型铸造的特点①由于内部砂芯、活块模样、气化模及其他特殊的造型技术等有利条件，可以生产结构形状比较复杂的铸件。
②铸件的大小和重量几乎不受限制，铸件重量一般是几十克到几百千克。
③砂型铸造对铸件最小壁厚有一定限制。
（2）熔模铸造的特点①可以铸出形状极为复杂的铸件，其复杂程度是任何其他方法难以达到的。
虽然一个压型所能制出的熔模形状较简单，但可用几个压型分别制出复杂零件的不同部分，然后焊合在一起，组成复杂零件的熔模。
②熔模铸造可铸出清晰的花纹、文字。
③能铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为0.3mm，但不宜铸造壁厚大的铸件。
其比较适宜生产的铸件重量为几十克至几千克，但它能生产的铸件重量为几克至几十千克。
（3）金属型铸造的特点①金属型铸造的铸件重量范围一般为0.1～135kg，个别可达225kg。
②由于金属型的型腔是用机械加工方法制出的，所以铸件的结构形状不能很复杂，更应考虑从铸型中取出铸件的可能性。
第一章铸造工艺方案确定1．夹具的生产条件，结构，技术要求●产品生产性质——大批量生产●零件材质——35Cr●夹具的零件图如图所示，夹具的外形轮廓尺寸为285mm*120mm*140mm，主要壁厚40mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。
零件图如下图所示：2．夹具结构的铸造工艺性零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。
审查、分析应考虑如下几个方面：1.铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。
2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。
3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。
4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。
5.利于补缩和实现顺序凝固。
6.防止铸件翘曲变形。
7.避免浇注位置上有水平的大平面结构。
3．造型，造芯方法的选择支座的轮廓尺寸为285mm*140mm*120mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产。
采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。
因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模是合理的。
在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形。
在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量。
选择使用射芯工艺生产砂芯。
4．浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。
确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。
铸造工艺方案铸造是一种常见的制造工艺，广泛应用于各行各业。
通过铸造工艺，我们可以将熔化的金属或合金注入到特定的模具中，经过冷却和固化后得到所需的铸件。
在铸造工艺中，制定合适的工艺方案非常关键，它直接影响到铸件的质量和成本。
本文将详细介绍铸造工艺方案的制定过程。
一、铸造工艺方案的选择在制定铸造工艺方案之前，我们首先需要了解铸件的设计要求和功能需求。
根据铸件的形状、尺寸、材料等特点，选择适用的铸造方法，包括砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等。
同时还需要考虑到生产批量和周期等因素，确定最佳的工艺路线。
二、模具设计和制造模具是铸造工艺中不可或缺的一部分，它直接决定着铸件的精度和表面质量。
在模具设计中，要充分考虑铸件的缩孔、气孔等缺陷，采取相应的设计措施，如设置浇口和排气系统，以提高铸件的质量。
同时，模具的制造也需要严格按照设计图纸和工艺要求进行，确保模具的尺寸精度和加工质量。
三、熔炼和浇注在熔炼和浇注过程中，要选择合适的炉具和熔炼设备，控制熔炼温度和时间，确保金属液的纯净度和化学成分的稳定性。
同时，根据模具的设计要求，在浇注过程中要注意浇注速度和施力方式，以避免产生气孔和夹杂等缺陷。
四、冷却和固化铸件在浇注后需要进行冷却和固化，以便获得所需的力学性能和表面质量。
在冷却过程中，可以采取适当的冷却介质或控制冷却速度，以实现铸件的组织均匀和凝固收缩的控制。
同时，还需要考虑到冷却应力的产生和消除，以避免铸件的开裂和变形。
五、加工和表面处理在铸造工艺方案中，还需要考虑到铸件的后续加工和表面处理工艺。
根据铸件的要求和用途，选择合适的加工方法，包括切割、钻孔、磨削等。
同时，在表面处理中，可以采用喷丸、热处理、镀层等方式，提高铸件的耐腐蚀性和装饰性。
六、质量控制和检验在整个铸造工艺中，质量控制和检验是至关重要的环节。
通过制定合理的工艺参数和控制方法，进行现场检查和在线监测，及时发现和解决潜在问题，确保铸件的一致性和稳定性。
什么是铸造工艺设计？铸造工艺设计是指在铸造过程中，根据产品的形状、尺寸、要求和铸造材料的性质，确定合理的铸造方案和工艺参数，设计模具、型芯、冷却系统、浇注系统等铸造工艺要素，以达到生产高质量的铸件目的的一项工作。
铸造是将熔化的金属、合金或其它物质，借助铸型中的流道、浇口、冷却水道、气道等铸造组成，通过浇铸、凝固、冷却、脱模等一系列工序，得到所需要的形状、大小和性能的金属构件。
因此，铸造工艺设计是铸造生产的基础和核心内容，它的好坏直接关系到铸造产品质量和生产效益。
铸造工艺设计是根据铸造产品和铸造材料的特点，选择合适的铸造方法和工艺，设计出合理的浇注系统、冷却系统和脱模系统，确定模具、型芯、辅助用具等铸造工艺要素的形状、材料和尺寸，制定出详细的工艺流程和生产规范。
铸造工艺设计中需要考虑的因素非常多，如产品形状、尺寸精度和表面光洁度要求、铸造材料的化学成分、物理性能和热力学特性、模具、型芯和辅助用具的材料和制造工艺、浇注温度、速度、压力、浇注位置和方向、冷却水道、气道和排气系统的设计和布置等等。
铸造工艺设计的最终目的是实现铸造产品的高质量、高效率和低成本。
一方面，铸造工艺设计需要尽可能满足产品的设计要求，提高产品的尺寸精度、表面光洁度和机械性能等指标，避免和降低缺陷和异常；另一方面，铸造工艺设计还需要考虑生产效率和成本控制问题，尽量缩短铸造周期、降低生产成本、提高资源利用率，增强企业的竞争力。
目前，随着科技的不断进步和工艺技术的不断革新，铸造工艺设计也在不断改进和完善。
一方面，它需要应对新材料、新工艺和新需求的挑战，加强与材料科学、计算机科学、自动化技术等交叉学科的合作与融合，探索出适应新生产模式和新市场需求的铸造工艺设计新技术和新模式；另一方面，铸造工艺设计还需要注重质量管理、环境保护和安全生产等方面的要求，确保铸造产品的安全可靠性、环境友好性和社会责任性。
总之，铸造工艺设计是铸造生产的关键环节和重要保障，它对于提高铸造产品的质量、效率和竞争力具有重要作用，值得铸造企业和铸造工艺设计师们的高度重视和精心实践。
第一章铸造工艺方案确定1．夹具的生产条件，结构，技术要求●产品生产性质——大批量生产●零件材质——35Cr●夹具的零件图如图2.2所示，夹具的外形轮廓尺寸为285mm*120mm*140mm，主要壁厚40mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。
零件图如下图所示：2．夹具结构的铸造工艺性零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。
审查、分析应考虑如下几个方面：1.铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。
2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。
3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。
4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。
5.利于补缩和实现顺序凝固。
6.防止铸件翘曲变形。
7.避免浇注位置上有水平的大平面结构。
3．造型，造芯方法的选择支座的轮廓尺寸为285mm*140mm*120mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产。
采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。
因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模是合理的。
在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形。
在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量。
选择使用射芯工艺生产砂芯。
4．浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。
确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。
确定浇注位置应注意以下原则：1.铸件的重要部分应尽量置于下部2.重要加工面应朝下或直立状态3.使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷4.应保证铸件能充满5.应有利于铸件的补缩6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验初步对支座对浇注位置的确定有：方案一如图4.1，方案二图4.2，方案三图4.3，方案四图4.4图4.1 浇注系统方案一图4.2 浇注系统方案二图4.3 浇注系统方案三图4.4 浇注系统方案四5分型面的确定分型面是指两半铸型相互接触的表面。
分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。
而选择分型面时应注意一下原则：1.应使铸件全部或大部分置于同一半型内2.应尽量减少分型面的数目3.分型面应尽量选用平面4.便于下芯、合箱和检测5.不使砂箱过高6.受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7.注意减轻铸件清理和机械加工量图5.1 分型面选择方案一图5.2 分型面选择方案二图5.3 分型面选择方案三图5.4 分型面选择方案四第三章铸造工艺参数及砂芯设计1铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。
在两个允许极限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求。
夹具为砂型铸造机器造型大批量生产，由《铸造工程师手册》查表6-25得：支座的尺寸公差为CT8～12级，取CT9级。
支座的轮廓尺寸为285mm*140mm*120mm，由《铸造工艺设计》查表1-9得：支座尺寸公差数值为3.2mm。
3.1.3铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：ε=[（L1-L2）/L1]*100％ε—铸造收缩率L1—模样长度L2—铸件长度支座受阻收缩率由《铸造工程师手册》查表6-24得：受阻收缩率为1.5％3.1.4起模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。
这个斜度，称为起模斜度。
起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直于分型面的表面上应用。
初步设计的起模斜度如下：外型模的A面（如图所示）高52mm的起模斜度由《铸造工程师手册》查表6-39得：粘土砂造型外表面起模斜度为а=0°30＇,a=1.0mm外型模的B面（如图所示）高100mm的起模斜度由《铸造工程师手册》6-39查表得：粘土砂造型外表面起模斜度为а=0°25＇,a=1.2mm但是同一铸件要尽量选用同一起模斜度，以免加工金属模时频繁的更换刀具。
所以选用同一起模斜度为а=0°30＇,a=1.0mm3.1.5最小铸出孔和槽零件上的孔、槽、台阶等，究竟是铸出来好还是靠机械加工出来好，这应该从品质及经济角度等方面考虑。
一般来说，较大的孔、槽等应该铸出来，以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成热节，提高铸件质量。
较小的孔、槽或则铸件壁很厚则不易铸出孔，直接依靠加工反而方便。
根据夹具的轮廓尺寸285mm*140mm*120mm由《铸造工程师手册》查表6-45得：铸钢件最小铸出孔约为直径60mm。
大孔Φ72，考虑加工余量后直径为65mm，壁厚度为24mm。
该孔直径比较大，高径比也不大，则应该铸出。
小孔Φ30，考虑加工余量后直径为24mm，小于最小铸出孔为60mm的要求，壁厚度为10mm。
该孔直径较小，高径比较大，不应该铸出，机械加工较为经济方便。
铸件重量公差铸件重量公差是以占铸件公称重量的百分比表示的铸件重量变动的允许范围。
支座的公称重量约为11kg，尺寸公差为MT9级。
由《铸造工程师手册》查表8-4得：支座的重量公差为MT9级，查《手册》8-9得重量公差数值为10%。
3.1.9分型负数干砂型、表面烘干型以及尺寸较大的湿砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接触面很不严。
为了防止浇注时炮火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条等，这样在分型面处明显增加了铸件的尺寸。
为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时为抵掉铸件增加的尺寸而在模样上减去相应的尺寸称为分型负数。
而支座是湿型且是小型铸件故不予考虑分型负数。
3.1.10反变形量铸造较大的平板类、床身类等铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。
为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样，使其于变形量抵消，这样在模样上做出的预变形量称为反变形量。
而支座没有较大平板故基本不会产生挠曲变形，所以不用设置反变形量。
3.1.11非加工壁厚负余量在手工粘土砂造型、制芯过程中，为了取出木模，要进行敲模，木模受潮时将发生膨胀，这些情况均会使型腔尺寸扩大，从而造成非加工壁厚的增加，使铸件尺寸和重量超过公差要求。
为了保证铸件尺寸的准确性，凡形成非加工壁厚的木模或芯盒内的肋板厚度尺寸应该减少，即小于图样尺寸。
为减少的厚度尺寸称为非加工壁厚的负余量。
支座砂芯属于机器造芯，造型属于机器造型。
故不用设置非加工壁厚负余量3. 2砂芯设计砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外型不能出砂的部分。
砂型局部要求特殊性能的部分有时也用砂芯。
夹具砂芯的外型如图所示3.2.1芯头的设计砂芯主要靠芯头固定在砂型上。
对于垂直芯头为了保证其轴线垂直、牢固地固定在砂型上，必须有足够的芯头尺寸。
根据实际设计量取计算砂芯高度： L=140mm砂芯直径： D=65mm（考虑MRA）芯头长度初步选取由《铸造工程师手册》查表6-56得：h=25～30mm 取h=30mm大量生产中，等截面柱状砂芯，上下芯头可取相同高度，故上下芯头均取h=30mm。
芯头斜度选取由《铸造工程师手册》查表6-57得：上芯头а=10｡，a=6mm,下芯头а=5,a=3m 垂直芯头与芯座之间的间隙为S，查《铸造工程师手册》表6-58得取S=0.5mm3.2.3压环、防压环和集砂槽芯头结构在湿型大批量生产中，为了加速下芯、合芯及保证铸件质量，在芯头的模样上常常做出压环、防压环和集砂槽。
压环、防压环和集砂槽尺寸由《铸造工艺手册》查表1-43得：e=2mm f=3mm r=2mm3.2.4芯骨设计为了保证砂芯在制芯、搬运、配芯和浇注过程中不开裂、不变形、不被金属液冲击折断，生产中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其刚度和强度。
因为砂芯尺寸较小，而且采用树脂砂，故砂芯强度较好，砂芯内不用放置芯骨。
3.2.5砂芯的排气砂芯在浇注过程中，其粘结剂及砂芯中的有机物要燃烧（氧化反应）放出气体，砂芯中的残余水分受热蒸发放出气体，如果这些气体排不出型外，则要引起铸件产生气孔。
可以采用通气针，通气模板，用蜡线，尼龙管，手工开挖等方法进行排气。
3.2.6砂芯负数大型粘土砂芯在春砂过程中砂芯向四周涨开，刷涂料以及在烘干过程中发生的变形，使砂芯四周尺寸增大。
为了保证铸件尺寸准确，将芯盒的长、宽尺寸减去一定量，这个被减去的量叫做砂芯负数。
因为砂芯负数只用于大型粘土砂芯，本设计中的砂芯为小型砂芯不设计砂芯负数。
第四章浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计4.1浇注系统的设计浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。
4.1.1选择浇注系统类型1．封闭式浇注系统：☞指从浇口杯底孔到内浇道的截面积逐渐缩小，阻流基元为内浇道的浇注系统。
☞这种浇注系统充满得快、挡渣能力好，金属液在浇道中不容易带入空气和氧化，金属消耗少、清理方便。
☞缺点：金属液进入型腔的线速度高，易冲坏铸型，易使金属液产生喷溅，氧化和卷入气体。
☞主要适用于不易氧化的各种铸铁件，不适用于易氧化的非铁合金铸件和用柱塞包浇注的铸钢件。
2.开放式浇注系统：☞从浇口杯底孔到内浇道的截面积逐渐增大，阻流截面位于浇口杯底孔或直浇道上口。
☞优点：进入型腔时金属液流速度小，充型平稳、冲刷力小、金属氧化少。
☞缺点：挡渣效果不好，内浇道大，消耗的金属液多。
☞适用于易氧化的非铁合金铸件，球墨铸铁件和用柱塞包浇注的中、大型铸钢件。
以上两种均不适合本设计小型铸钢件大批量生产的特点，故不选用。
针对本设计，查铸造工程师手册的：大批量生产小型铸钢件时，常采用转包浇注，多采用可充满式浇注系统，既加强当渣能力，又能减轻喷射，常采用的浇注系统截面积之比为A内:A横:A直=1.0：（0.8-0.9）：（1.1-1.2）4.1.2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向夹具外轮廓尺寸为285mm*120mm*140mm,查《铸造工艺装备设计手册》表5-7得：选择沙箱尺寸A*B*H=350mm*250mm*200mm ,根据最小吃沙量选择铸造时采取一箱一件，。
为了方便造型，内浇道开设在分型面上。
因为铸件采用底座朝上且铸件全部位于下箱的方式进行铸造，这样铸件凝固顺序为由下至上凝固，这样有利于支座的重要部分先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在底部侧面引入金属液。
