铸铁件冒口设计诸葛胜铸铁冒口设计手册一、概述冒口是一个个储存金属液的空腔。其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图 1 和图 2 所示），而这些需要补偿的体积变化可能有：图1 各种缩孔图 2 缩孔生产图 a)和冒口的补缩图 b) 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔）（1）铸型的胀大（2）金属的液态收缩（3）金属的凝固收缩补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。FOSECO 公司的发热保温冒口具有高达3 5%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。二、铸铁的特点铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。但对高牌号的灰铸铁件，因碳、硅含量较低，石墨化不完全，其产生的体积膨胀量不足以补偿铸件的液态和凝固体收缩，此时必须要设置冒口。球墨铸铁在共晶转变时石墨的析出同样会产生体积膨胀，但是它产生缩松的倾向性却比灰铸铁大得多。因为球墨铸铁共晶团的石墨核心是在奥氏体包围下长大的，石墨球长大时所产生的体积膨胀要通过奥氏体的膨胀来发生作用，
这个膨胀只有一小部分被传递到枝晶间的液体上，而大部分却是作用在相邻的共晶团或初生奥氏体骨架上，正因为如此，导致了球墨铸铁产生缩前膨胀的倾向比灰铸铁大得多。另外，球墨铸铁呈“糊状凝固”，在整个凝固期间它的外壳的坚实程度远远比不上灰铸铁，如果铸型刚性不够，会使石墨化产生的体积膨胀的大部了分消耗于外壳膨胀，结果枝晶间或共晶团之间的内部液体的液态收缩和凝固收缩得不到补偿；同时由于球墨铸铁凝固时析出的石墨共晶团细而多，即使使用冒田进行补缩，当冒口效率不高，保持液态时间不够长或压力不够大时，效果常不理想。因此设计球墨铸铁件冒口比灰铸铁件更具有重要的意义。
三、模数计算：（一）模数的概念在铸件材质、铸型性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间主要决定于铸件的结构形状和尺寸。而千差万别的铸件形体，对凝固时间的影响主要表现在铸件的体积和表面积的关系上。铸件体积愈大，则金属液愈多，它所包含的热量也愈多，凝固时间就长。铸件体积相等，液体金属的重量及所含的热量就相等，如果铸件的结构不一样，则散热表面积就不相等。显然，表面积愈大，散热就愈快，凝固时间愈短；反之，表面积愈小，凝固时间就愈长。为了反映铸件体积和表面积对凝固时间的影响，引用了模数的概念，其数学表达式为： M (模数） = V（体积） (厘米) A（冷却表面积）（1 ）用各种形状、重量和用途不相同的铸钢件进行试验发现，不管铸件形状如何，只要它们的模数相等，其凝固时间就相等或相近。铸件的模数和凝固时间τ之间的关系服从平方根定律τ = kM 2 （2）式中 k ——凝固系数，与铸件金属、铸型的热物理性能、铸件形状、浇注温度等有关。（二）模数法计算冒口的原理为了实现补缩，冒口与铸件上被补缩部位之间必须存在补缩通道，同时它必须满足下面两个基本条件： 1 ．冒口凝固时间应大于，至少等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。即或式中τ冒≥τ件 k 冒 M 冒≥ k 件 M 件 2 2 τ冒、τ件——分别为冒口和铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间 M 冒、 M 件——分别为冒口和铸件（或铸件被补缩部分）的模数 K 冒、 K 件——分别为冒口和铸件的凝固系数，当用普通冒口时，k 冒≈ k 件由此得 M 冒≥M 件（3 ）实际上计算冒口时并不需要计算冒口和铸件的绝对凝固时间，而只要求出它们的模数，就可知相对凝固时间的长短。当满足 M 冒≥M 件时，冒口就比铸件凝固晚。（三）铸件模数的计算任何复杂的铸件，均可看成是由许多简单的几何体（板、杆、圆柱体等）组合而成。只要掌握一些简单几何体、组合体的模数计算公式，就不必用繁琐的公式去计算铸件的体积和表面积。简单几何体的模数计算公式如下图所示：（四）模数放大系数采用中福的保温发热冒口套的目的是减慢冒口表面的散热速度，甚至是加热冒口套内的金属液。
这样，通过改善冒口的散热条件，提高冒口的补缩效率，减小冒口的尺寸。如前所述，冒口的凝固时间可表示为： 2 τ F = kM F （4 ）式中，常数 k 可分成两部分：围住整个冒口的铸型材料的热学性能；冒口内金属的性能。因此，k 可还原为其两个组成单元的物理性能参数的乘积，即： k = cf 2 （5 ）图 3 基本几何体的模数计算式中 C——常数，取决于所铸造金属的性能； f 2 ——常数，取决于铸型材料性能。常数 f 2 表示为平方形式，仅仅是为了数学上的方便。因此式（4）可改写成：τ f = C ( fM f ) 2 （6）式（ 6 ）中 fM f 称为视在模数， f 称为围住冒口全部表面积的铸型材料的模数扩大系数 MEF。 MEF 提供了评价和比较不同冒口套的手段，冒口套应设计成具有最大的 MEF ，并且要具有获得合格铸件所需的其它一切要求。铸造工作者通常并不关心这个系数的绝对值，而是将砂型冒口的值设定为 1，把它作为评价各种冒口套材料的基础。 FOSECO 的 Kalminex 系列的冒口套的 MEF 高达 1 .4 以上，也就是说FOSECO 的保温发热冒口套与其它冒口相比较有相当长的凝固时间，能保证冒口迟于铸件凝固，充分发挥冒口之补缩功能。比其它种类的冒口更有利于获得致密铸件。（五）冒口模数的计算一般来说，铸造工作者确定冒口尺寸的目的，并不是想要计算冒口和铸件的绝对凝固时间，而只是希望冒口的凝固时间比铸件的凝固时间长出很长的一段时间，因此在计算得到铸件截面的模数后，相应冒口模数应比铸件截面模数放大一定倍数，通常对于各种合金材料，此放大倍数为 1 .2 倍，即： M f = 1.2M c 但对于铸铁，由于在凝固期间存在着石墨相的膨胀，所以可显著减少安全系数。但不不同成分的铸铁、不同的浇注温度下，石墨的膨胀量是不同的，因此对冒口模数的放大系数也存在着差别。在这类合金的凝固过程中发生的石墨膨胀，意味着灰铸铁和球墨铸铁件在存在有液体金属的全过程中并不是始终处于收缩的。收缩时间（ST）仅占全部凝固时间的一部分。这部分时间表示成总凝固时间的百分数，可由如下 VDG 图的中图和左图确定。该图的使用方法如下：用已知的含碳量，沿平行于碳线的方向移动到与相应的（Si+P）含量相交的点 A；画一条铅垂线使之与铸件模数线相交于点 B；由 B 点向左引一条水平线，与表示铸铁在型中估计温度的线相交于D；读出收缩时间（ST）占总凝固时间的百分数。图4 VDG 数据表有效冒口模数由下式确定：M f = M c × 1.2 ST / 100 由上式确定冒口的模数，然后查中福保温发热冒口样本选定冒口。四、补缩液量校核上述计算所获得的冒口尺寸符合冒口模数的要求，但它并不总是能满足对铸件截面总的补缩金属量的需要。对此要自始至终进行验算，如果发现冒口所含的补缩金属量不足，则必须加大冒口的尺寸。一般情况下，同时增大冒口直径和高度。
在考虑冒口的补缩液量时，下列数据是必须要考虑的：（1）满足模数要求的冒口所能提供的补缩金属的百分数（η%），即补缩效率。一般情况下，其值为：中福冒口套：33~35% 普通砂冒口：6~8% （2）被铸合金的收缩率，由上图中的右图确定，由 B 点画一条水平线与型内金属温度线相交（该温度须由浇注温度来估算，通常低于浇注温度5 0℃）。大水平轴上读出表示成百分率的膨胀率或收缩率（ζ）。由此应用下面公式，可以计算出补缩该截面铸件所需的冒口重量。 Wf = η 1 Wc 其中：W f ：冒口重量 W c ：所需补缩区域的铸件重量η：冒口补缩效率（中福冒口取 33%）ζ：金属液的体收缩率如果实际选用冒口重量大于所需值，则补缩液量足够，否则，需要进一步放大冒口。五、有效补缩距离 1、灰铸铁件的有效补缩距离铸铁的共晶度不同，其凝固方式也不同。一般亚共晶灰铸铁属于中间凝固方式，而共晶灰铸铁则接近于层状凝固方式。灰铸铁凝固时石墨化膨胀可以抵消一部分或全部凝固时的体收缩，因此，冒口要用来补给液态收缩。 2、球墨铸铁件冒口的有效补缩距离球墨铸铁一般呈“糊状凝固”，冒口的补缩通道会较早地受到析出的共晶团或共晶集团的阻碍，这不利于铸件的补缩，容易出现缩松。因而，球墨铸铁冒口的有效补缩距离较灰铸铁小。对于冒口的有效补缩距离，我们通常将冒口的补缩区域分为冒口区 FD，末端区 EZ，冷铁影响区 C，对于不同的板件或杆件，可表示为如下形式：板件：杆件：这有效补缩距离 FOSECO 国际公司使用成分为：C.E.=4.3%,在砂型 B 型硬度为 9 0 度的粘土砂型中进行测定: 灰铸件杆件 (宽度 = 厚度) 厚度 t (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 FD+ EZ 27 53 71 79 81 89 103 119 133 149 163 177 FD+ EZ+ C1 30 76 80 90 96 106 123 141 159 177 194 211 FD 24 47 63 67 67 71 83 96 107 120 131 143 FD+ C2 27 53 71 79 81 89 103 119 133 149 163 177 板件(宽度=5 倍厚度) 厚度 t (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 FD+ EZ 27 44 49 59 74 89 103 119 133 149 163 177 FD+ EZ+ C1 30 50 57 70 89 106 123 141 159 177 194 211 FD 24 39 40 47 60 71 83 96 107 120 131 143 FD+ C2 27 44 49 59 74 89 103 119 133 149 163 177 如果碳当量降低至 3.0~3 .2,建议将冒口区 FD 减小 3 0%。球墨铸铁杆件(宽度=厚度) 厚度 t (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 FD+ EZ 19 37 50 55 57 62 72 83 93 104 114 124 FD+ EZ+ C1 21 41 56 63 67 74 86 99 111 124 136 148 FD 17 33 44 47 47 50 58 67 75 84 92 100 FD+ C2 19 37 50 55 57 62 72 83 93 104 114 124 板件(宽度=5 倍厚度) 厚度 t (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 FD+ EZ 19 31 34 41 52 62 72 83 93 104 114 124 FD+ EZ+ C1 21 35 40 49 62 74 86 99 111 124 136 148 FD 17 27 28 33 42 50 58 67 75 84 92 100 FD+ C2 19 31 34 41 52 62 72 83 93 104 114 124
如果碳当量降低至 3.6 以下，建议将冒口区 FD 减小 12%。使用上述原则进行有效补缩距离的计算能使铸造厂：减少冒口数量而提高工艺出品率减少打磨面积，即使使用缩颈冒口也是如此。进一步使用发热剂能使用冒口重量最小化, 使用冷铁能使有效补缩距离增加一倍。提高表面质量，减少回炉料。七、冒口颈计算冒口颈对于铸铁件来说非常重要，并且也是一个相当复杂的处理过程。冒口颈在生产中通常会经过很多次调整，这是因为影响冒口颈的因素很多，因此在考虑了铸件结构等方面后仔细设计冒口颈能有效地提高铸件质量，减少废品。冒口通常可能会下如下情形：单个冒口颈的冷冒口单个冒口颈的热冒口多个冒口颈的冷冒口多个冒口颈的热冒口具有易割片的顶冒口用作边冒口的直接浇注系统
在砂芯中间或铸件内腔的冒口（一）边冒口的冒口颈通常边冒口颈设计有“V”型的凹槽以利于敲掉，这种形式导致“V”型楔中的砂过热，同暗冒口中的气压泥芯一样。这样该冒口颈的模数因为此边缘的砂（芯）过热而被扩大。以下因素影响冒口颈的尺寸： 1. 2. 3. 4.
5. 6. 冒口颈的长度铸件的几何形状铸型硬度铸件模数热冒口还是冷冒口每个冒口补缩的铸件重量或铸件数量（多个冒口颈）上述这些因素决定了很难一下得到冒口颈的正确尺寸。通过对上述因素的仔细分析，我们可以一开始就获得冒口颈的正确尺寸，并且减少冒口颈处出现的缺陷。通过实践我们发现冒口颈的模数通常为铸件模数的 0.4~0 .8 倍，当是冷冒口时，冒口颈的模数应为最大值（ 0.8 倍），当具有三个以上冒口颈并且是热冒口时（如 Foseco 的 Kalpur）时冒口颈模数取最小值（ 0 .4 倍）。冒口颈的模数与冒口是否是发热保温冒口无关。（二）冒口颈模数的选取原则在计算时，我们可以根据铸件的结构设想有如下的情形： A. 0.4~0 .5 倍铸件模数具有多个冒口颈（3 个以上）的热冒口或者 Kalpur，无论铸件是分布在砂箱中如何布置 (图 5) 冒口设置在砂芯中，冒口和铸件中的砂层厚度为 10 ~ 15 mm. (如大部分的 Hub 铸件) (图 6) 冒口和铸件间砂层厚度(上半箱) 在 15~2 0mm. (图 7)并且是具有多个冒口颈（多于 1 个）的热冒口。用于硬模并且铸件模数大于 1 8 mm 的热冒口。铸型的硬度为 85 度以上（B 型硬度计），具有所有上述的结构特点。 B. 0.5~0.6倍铸件模数单个冒口颈的热冒口或Kalpur 冒口在铸件中间，但是其中有一部分冒口颈是由粘土砂形成 (图 8) 冒口与铸件间的吃砂量20~30mm. 铸型的硬度为85 度以上（B型硬度计），具有所有上述的结构特点. C. 0.6~0.8倍铸件
模数冷冒口。铸件模数小于6 mm。冒口颈长度大于30 mm。较软的砂型。基于铸件模数和铸型类型的冒口颈模数计算如上所述，冒口颈的模数系数取决于很多参数，前
面例子对于选择合理的冒口颈提供了一些指导，有研究确定的图表，用铸型硬度和铸件模数来联合选定冒口颈模数系数。图表也显示了当为硬模，铸件模数大于 16mm 时，冒口颈模数系数最小为 0 .4 。随着铸件模数的减小，冒口颈模数系数增大，这和我们的实践经验相一致。小结在铸造上，没有一条科学的、明确的方法来确定冒口颈的尺寸，由于它受上述诸多因素的影响，需要我们在设计时对所有因素进行一个综合的、全面的、合理的分析。实践经验表明，大多数热边冒口，它的冒口颈模数系数在 0 .55~0 .65。无论何种原则，均需要通过实践试验之后再固定冒口颈尺寸。一旦冒口颈被 500~1000 件铸件所证实是正确的，不管铸件有何问题，均不应更改冒口颈，问题的原因应是不同的。八、实例：如下图所示的 Hub 铸件，对此件进行冒口设计，我们需要做一些假设，例如：我们假想存在着一个包含了加工余量和收缩率的实际模样。我们也假设在炉料、熔炼、孕育等方面与下面计算相关的因素均有很好的了解。第一步：计算断面的模数对此我们运用图 3 中的基本公式。如下图中所示的计算，各断面的模数为： 1. 1.46 cm 2. 1.00 cm 3. 1.21 cm 4. 0.70 cm 5. 1.22 cm 据此结果，很明显我们必须补缩模数最大的断面，但这是球墨铸铁件，我们还必须考虑凝固初期的石墨化膨胀。对此，运用在欧洲出版的 VDG 数据表（即图 4）得： ST=75% 所以 1.46cm 模数将减小为： M c1 = 1.46 × ST = 1.46 × 75 = 1.26cm 100 断面的新模数 Mc1 放大 20%得到所需冒口模数：冒口模数 =1.52 cm 依据模数在冒口规格中可选用 5/8K。第二步：补缩液量在右边的图中使用同样的浇注温度（也可用浇入铸型时更精确的温度）可以得到初始的液态收缩率。可可以得到在1385℃时，收缩率为 4%。铸件所需补缩断面的重量为 21.5Kg；发热冒口的补缩效率为 33~35% ，取 33%得： Wf = 21.5 = 2.96 Kg 0.33 1 0.04 5/8K 冒口的重量为：1Kg. 因此从补缩液量考虑可选用 3 只 5/8K 或 2 只 6/9K 或一只 8/11K 冒口。第三步：有效补缩距离查有关有效补缩距离的表得：对此球铁件，M1 部位可看视杆件，有效补缩距离为50cm。而此件 M1 处中心周长 L 为 280mm，因此：（1）若用 1 只 8/11K 时只有 2FD；此时补缩距离为：冒口直径 102+2FD=202
出冒口颈的尺寸。 2(a + b ) 九、其它因素对冒口的影响很明显，除了铸件的模数、浇注
温度等对冒口的设计有影响，除此之外还有其它一些因素对此也有一定的影响，其中有： 1、化学成分铸铁的化学对金属液的收缩情况存在着很大的影响，因为 CE 的不同会导致石墨化膨胀量的不同，从而影响冒口。这一点在 VDG 图中也进行了考虑。 2、熔炼方式及炉料当使用废钢来熔炼，用增碳的方式来调整含碳量，与用冲天炉熔炼，合金的收缩率是不同的，用冲天炉炼的铁水体收缩率要小。 3、孕育处理孕育处理的不同，对此也有影响，如使用Inoculin 440 进行孕育，它能使铁水中共晶团数量增多，细化共晶团，由此而导致收缩减小，需补缩的量也减小，可以用小冒口。 4、铸型当铸型钢性足够高时，它能充分阻挡石墨化膨胀，使石墨膨胀的作用全发生在型腔内，能充分发挥铸铁的自补缩功能，就能做到用小冒口或不用冒口（如铁模覆砂工艺）。而当铸型强度不高时，在金属液的压力下，有
可能会产生型壁移动，也就是增大了型腔，导致需补缩量加大，而要用更大的冒口。
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汽车轮毂无冒口砂型铸造 R iserless Sand M ould Ca sti ng of Car Hub 陈言俊,梁如国,张国玲,刘健 (山东大学工程训练中心,山东济南250061) 中国分类号:T G 255;T G 24 文献标识码:B 文章编号:100123814(2004)0720062202 某汽车配件厂采用砂型铸造生产前、后轮毂。原铸造工艺采用两个冒口,其重量占整个铸件重量的1 2还多。不但造成了很大的浪费,而且造成清砂及机械加工困难等。为了解决此问题。我们采用球铁无冒口铸造工艺,经多次改进和生产试验,达到了预期的目的。 1 铸件的结构特点及原铸造工艺 汽车前、后轮毂是空心圆筒类铸件,壁厚比较均匀,中间有一直立砂芯,内壁散热较慢。材质为Q T 400215,原铸造工艺(以前轮毂为例)为:铸件大盘向上、底注、最上部放两个明冒口,每个冒口重5kg 以上(如图1)。原工艺由于冒口大,不仅浪费铁水,而且大盘根部易产生缩松、缩孔等缺陷。这是因为采用底注时,铸件下部的铁水温度较高,而且铸件顶部冒口处的铁水温度相对较低,不利冒口的补缩。冒口清理易带肉,造成铸件加工量小,有的成为废品;冒口清不到根,造成加工困难。后来虽把冒口几经更改(由5kg 改为7kg ,又改为10kg ,而后又改回5kg ),但铸件废品率一直在20%～35%徘徊,有时竟高达40%。 后来,采取了调整化学成分,提高浇注温度,底注快浇,底注慢浇,但都没有从根本上解决问题 。 图1 前轮毂原铸造工艺 图2 前轮毂改进后铸造工艺 2 改进的铸造工艺 把原来大盘向上改为大盘朝下,把底注改为阶梯浇注,去掉顶部冒口,改为四个<20mm 的出气孔。 铸件大盘向下,铸件顶部的圆筒适当增加加工余量,使集中于上部的缩孔、缩松、渣子或气孔加工掉。用出气孔是为了将浇注时型腔内的气体和凝固期间产生的大量气体畅通排出,避免气体聚集产生气孔或进入铸件内形成集中缩孔,或成为分散在树枝晶之间的小孔。 采用阶梯式注入可使金属液先从底部内浇口注入,液流平稳可避免飞溅,当液面上升到一定高度后再从上一层内浇口注入,这样就在铸型不同高度上逐层引进热的金属液,避免了单纯底注时所造成的反向温度分布,从而达到顺序凝固的目的。 另外,铸件大盘在下,底部注入的金属液先冷却,随着金属液面的升高,铸件上部的圆筒结构起到对下部大盘凝固的补缩作用(相当于冒口作用),实际上增大了铸件的垂直补缩距离,使铸件本身产生了自然的顺序凝固,铸件凝固时所产生的缩孔、缩松、气孔(因砂型铸造有水汽)等缺陷都集中在铸件的顶部。此处因留有较大的加工余量,可以将缺陷切除,获得致密铸件。 此外,为了利用石墨化膨胀,铸型刚性就要增加,这样新工艺就规定了要增加铸型紧实度。所以,我们提高型砂混砂质量,多用新砂、细纱、适当增加粘土,以提高型砂强度。在造型中强调增加铸型的紧实度,即使铸型平均硬度不低于75。 3 铁水化学成分 化学成分对无冒口铸造,获得致密铸件也非常重要。这是因为铁水的碳、硅含量直接影响共晶转变时的石墨析出数量,随着碳当量的增加,共晶石墨的析出量愈多,由于石墨化所引起的膨胀量也就愈大,那么型内的膨胀压力也就急剧上升。其膨胀压力的增长在有足够刚性的铸型时,有利于消除缩孔缩松。但碳、硅含量又不能太高,太高又会引起石墨漂浮。碳硅量偏低流动性不好,石墨化膨胀小。所以在调整化学成分时,适当提高碳当量、强化孕育。残余镁量高,白口倾向大,加大了收缩,所以在保证球化的前提下,尽量降低残留镁量。调整后的化学成分见表1。 表1 调整后的球铁化学成分(质量分数,%) 元素 C Si M n S P M g 残R E 残含量范围3.5 ～3.92.01～2.4 <0.6 <0.5<0.08 0.03～0.06 0.02～0.04 4 合理的浇注温度和浇注速度 浇注温度主要影响铁水的液态体收缩率,浇注温 度愈高,铁水的液态体收缩率也愈大。无冒口铸造的最安全浇注温度在1280℃以上能增加补缩能力,但不应 2 6 EXPER I M ENT H ot W ork ing Technology 2004N o .7
国内外铸造技术发展现状 铸造成型是制造复杂零件的最灵活的方法。先进铸造技术的应用给制造工业带来了新的活力。为数众多的软件问世和计算机技术的迅独猛发展使得为生产在几何形状、尺寸、使用性能等方面都符合要求的铸件提出确切可靠的信息成为可能。铸造厂在其用户进行产品设计和开发阶段就能成为后者在CAD层次上一个有力的伙伴。与此同时，铸造厂也遇到了来自铸造行业内部和外部的巨大挑战。或许可以说，处于世纪之交的各国铸造厂都把下述四项目标作为自己的主要任务：1．提高铸件质量和可靠性，生产优质近终形铸件； 2．加强环保，实现可持续性发展； 3．降低生产成本； 4．缩短交货期。 不言而谕，其中第一项是最重要的，如果不能生产出优质铸件，其它目标就无从谈起。 一．信息技术在铸造生产中得到广泛应用 由计算机、网络技术、传感技术、人工智能等所构成的信息技术近年来在铸造生产中得到更为广泛的应用。这正在改变着铸造生产的面貌。可以说，现代铸造技术的主要特征就是将传统的铸造工艺与信息技术溶于一体。
铸件充型和凝固模拟在世界各国铸造厂中得到越来越多的实际应用。据不完全统计，仅仅包括MAGMASOFT、AFS SOLIDFICATION SYSTEM（3D）在内的欧美八种软件共已销售出1200多套。 为了优化铸造厂的生产组织和车间设计，铸造工作者已经着手对铸造生产过程进行仿真研究。人们可以通过在屏幕上进行整个铸造厂或其中某一局部的生产，以找出其中的薄弱环节，提出优化生产组织和车间设计的方案。这已在美国、瑞典的一些铸造厂中得到应用，取得了良好结果。德国Laempe公司、Honttinger 公司、西班牙Loramandi公司等对其用户的制芯工段也进行三维仿真的实现优化设计。 造型、制芯过程的数值模拟正在成为国际铸造界关注的前沿领域之一。清华大学、日本新东工业等对湿型粘土砂紧实过程进行了数值模拟。德国亚琛工业大学、清华大学等正在对射芯过程进行数值模拟。 计算机网络技术的发展改变了铸造厂进行管理和经营的方式。例如，美国福特汽车公司的铸造部位于底特律郊区，它通过互联网与其所管辖的分别位于美国、加拿大、英国、澳大利亚、新西兰境内的多家铸造厂进行技术管理、策划扩建或技术革新，并解决各厂的关键技术问题。又如，隶属于法国Valfond集团的位于德国萨尔布吕肯的Halberg铸造厂，通过互联网与其所生产发动机铸件的用户厂、模具供应厂、大学及研究机械进行联系从而大大缩短了新产品开发周期，提高了在市场上的竞争能力。
铸钢件冒口的设计规范 钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。在液态和凝固状态 下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。另外，冒口还具有出气和集渣的作用。 1、冒口设计的原则和位置 1.1 冒口设计的原则 1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。 1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。 1.1.4、冒口体内要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。 1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。 1.2、冒口位置的设置 1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。 1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。 1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。 1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。 1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口 1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放
或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。 2、设置冒口的步骤与方法 冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。以模数法为例，冒口设计的步骤如下： 2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩范围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M 铸。 2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M 铸，确定冒口模数M 冒。 2.3、计算铸件的体收缩ε。 2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。 2.5、根据冒口的补缩距离，校核冒口的数量。 2.6、根据铸件结构，为了提高补缩距离，减少冒口的数量，或者使冒口的补缩通道畅通，综合设置内外冷铁及冒口增肉。 2.7、校核冒口的补缩能力，要求ε（V 冒+V 件）≤V 冒η。 3、设计冒口尺寸的方法 3.1、模数法 在铸件的材料、铸型的性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间决定于铸件的模数。 模数M=V/A （厘米），V —体积（厘米3）；A—散热面积（厘米2）。 随着办公条件的改善，计算机的普及，模数可以用计算机进行计算。方法是：用SolidWorks 软件画出铸件（或铸件被补缩部分）的立体图，计算出铸件的体积和
课程设计说明书 泵盖铸造工艺设计 院系：机械工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 时间：
目录 1.铸造工艺分析 (1) 1.1零件介绍 (1) 1.2零件生产方式选择 (1) 1.3技术要求分析 (1) 1.4 合金铸造性能分析 (2) 2.确定铸造工艺方案 (2) 2.1确定铸造方法 (2) 2.2确定浇注位置和分型面 (2) 2.3确定型内铸件数目 (3) 2.4不铸出孔及槽的确定 (3) 2.5机械加工余量和铸造圆角的确定 (3) 2.6起模斜度和分型负数的确定 (5) 2.7砂芯的确定 (7) 2.8铸造收缩率的确定 (7) 2.9冒口的确定 (7) 2.10浇注系统的确定 (8) 3.芯盒的设计 (9) 3.1芯盒材质和分盒方式的确定 (9) 4.总结 (9) 参考资料 (10)
1.铸造工艺分析 零件简介： 1.1零件介绍： 零件名称：泵盖 零件材料：HT200 1.2零件生产方式选择： 大批量生产，零件图如下：
1.3技术要求分析 按照国家标准，对于HT200，其抗拉强度应达到200Mpa。铸件在使用时工作条件较好，但此铸件需起隔爆作用，按照技术要求，需在粗加工后进行时效处理及相应的热处理工艺。另外，铸件清砂后，焖火铲除毛刺喷砂后喷G04-6铁红过氯乙烯底漆。除此外无特殊技术要求。 注：其中φ21H7内孔为重要加工面，不允许存在气孔、夹砂等铸造缺陷。 1.4 合金铸造性能分析 灰铸铁具有良好的铸造性能： （1）流动性。灰铸铁的熔点较低，结晶温度范围较小，在适宜的浇注温度下，具有良好的流动性，容易填充形状复杂的薄壁铸件，且不易产生气孔、浇不足、冷隔等缺陷。 （2）收缩性。灰铸铁的浇注温度较低，凝固中发生共析石墨化转变，使其线收缩小，产生的铸造应力也较小，所以铸件出现翘曲变形和开裂的倾向以及形成缩孔、缩松的倾向都较小。 （3）灰铁充型能力好，强度较高，耐磨、耐热性好，减振性良好，铸造性较好，但需人工时效。 2.确定铸造工艺方案 2.1确定铸造方法 铸件材质为HT200，，其轮廓尺寸25×φ110，属中小件，联结结构合理，符合灰铸铁铸造要求，可以进行铸造工艺设计。采用湿砂型机器造型大批量生产。 采用湿砂型机器脱箱造型，热芯盒水玻璃砂射芯机制芯。 2.2确定浇注位置和分型面 浇注位置选择原则： （1）重要加工面应朝下或呈直立状态； （2）铸件的大平面应朝下； （3）应有利于铸件的补缩； （4）应保证铸件有良好的金属液导入位置，保证铸件能充满； （5）应尽量少用或不用砂芯； （6）应使合型、浇注和补缩位置一致。
一、存在的问题 1.设计存在的问题 由于造型线设备复杂，动作多，逻辑性强，因此，设计中就难免有考虑不周的地方，特别是造型线设计的初期，问题更多，比如：材质选用不合理，元件选用不当，逻辑关系不强等。这就决定了我国早期的高压线多数运行状况不太理想。比如：某大厂在70年代初期设计了一条高压造型线，制造安装后一直没有使用，其主要原因是：设计时许多辅机上的垂直液压缸原始位置设在中间位置，由于国产液压阀的泄漏，致使许多辅机不能处在原始位置;运行部件没有考虑制造的误差及液压泄漏，经常相碰，该联锁的电器上也没有联锁，放了这么多年，给工厂带来了很大的经济损失，听说最近要拆掉。国内如此，国外的造型线也同样存在设计上的不足，比如某厂引进一条高压造型线，由于设计时没有考虑砂箱走边的检测及清扫，以至砂箱的进翻箱机时经常卡死，甚至把翻箱机顶坏。还有一家厂引进的静压造型线在设计时工艺性考虑的不周，使上箱在下箱上边翻箱，从而导致造好的下箱内腔掉进砂子，造成铸件缺陷。 2.设备可靠性差 影响设计可靠性的因素主要有设计、制造、安装、生产管理、维修等。 设计中零件选用不当，材质选用不合理，是影响可靠性的重要原因之一，过去着重强调了国产化和降低成本，因此，元器件全为国产件。但由于国产无器件质量不过关，严重影响了造型线的开动率。比如：由于机械传动的误差，会导致转运车上的轨道与冷却道轨道对不准，致使输送器小车和砂箱脱轨，造成较长时间的停车;同样规格的密封件，国产的只能用3～6个月，而进口的能用12年;同样的管接头，国产的就漏油，进口的就不漏油，仅此一项，某一条造型线严惩时每年将漏油200多吨，价值100多万元;由于接近开关发讯不准，也常导致误动作造成停车;液压阀及气动阀的泄漏和精度不高，也是影响造型线开动率的主要因素。比如某厂造型机的控制不仅有电器联锁，而且有气动联锁，气动控制管路的管子是Φ8×1的，连接的管接头较多，由于管接头及气阀的漏气，常使控制气路压力降低，不能使气阀动作，为此，不得不冒险将部分联锁取消。 制造质量的好坏，也将影响造型线的开动率，包括内在质量和尺寸精度。比如：由于加工精度达不到要求，造成设备移动部分和固定部分相碰，定位不准等故障;由于元件的材质或热处理达不到要求，将影响设备的使用寿命和可靠性;由于液压系统的清理不干净，导致油液污染，使阀卡死的现象也经常出现。我到过一个现场，两台主机的工作台同样是球铁的，一台球化好了，用了几年就没问题，而另一台，没有多久就坏了，断面象马蜂窝似的。再如，某厂引进的气冲线96年投产以来，主机工作台油缸已更换了三次，第一次没过保质期就坏了，结果索赔了一台，此后，每两三年更换一次。另外，电线接头长时间使用后引起松动，也导致坏电路二三次。安装不按规范，偷工减料，也是造成可靠性差的重要原因之一。比如：安装时对管子不按规范进行清洗，该氩弧焊的用普通焊代替，造成管子里边有焊渣;该装管夹的地方不装或少装，造成管子震动，管接头松动，时间一长开始漏油;该用RVV软线的地方，用KVV代替，宜造成断路;该用螺栓固定的地方一焊了之，等等。 3.维修困难
《机械制造工程学》课程设计说明书 填料箱盖零件的机械加工工艺规程及机床夹具总体方案设计 专业工业工程班级T1113-6 组号 6 姓名周鹏学号20110130627 姓名刘信学号20110130629 姓名丁锐学号20110130602 姓名朱玺亚学号20110130631 指导教师成绩 教研室机械制造 2013～2014学年第2学期 2014年 02 月 24日～ 2014年 03 月 07日
一. 填料箱盖零件的工艺分析 1.填料箱盖零件 填料零件所用的材料是HT200，质量3.00 kg,产量为10000 台/年。零件图见附图一。 2.填料箱盖的功用分析 填料箱盖的主要作用是保证填料箱体连接后的密封性，对 箱盖内表面的加工精度要求高，对外表面需要配合的表面 加工粗糙度要求也高。 3.填料箱盖的结构技术参数和工艺分析 填料箱盖主要有端面，外圆，内孔，曹等组成。其中孔既 是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要 求较高，内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一 定的技术要求．其结构主要由回转面组成，由零件图可知，该零件的结构比较简单，但零件的加工精度要求高，零件 选用的材料是HT200，该材料铸造性能和减震性能好，题 目所给填料箱盖有两处加工表面，其间有一定位置要求。 具体分述如下： （1）以ф65H5（0 013 .0 -）轴为中心的加工表面。 包括：尺寸为ф65H5（0013.0-）的轴，表面粗糙度为1.6, 尺寸为ф80的与ф65H5（0013.0-）相接的肩面, 尺寸为ф100f8(036.0090.0--)与ф65H5（0013.0-）同轴度为0.025的面. 尺寸为ф60h5(046.00+)与ф65H5（0013.0-）同轴度为0.025的孔。 （2）以ф60h5(046.00+)孔为中心的加工表面。
轴承座铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺 （2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避 零件名称：轴承座 零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求 铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性 铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等， 用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的 牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性 铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。 二、工艺方案的确定
1、铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 （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 （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）铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。 3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面。 三、工艺参数查询 1、加工余量的确定 根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为11~13， 取加工余量等级为12。
铸钢件冒口的设计规 钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。在液态和凝固状态下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。另外，冒口还具有出气和集渣的作用。 1、冒口设计的原则和位置 1.1冒口设计的原则 1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。 1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。 1.1.4、冒口体要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。 1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。 1.2、冒口位置的设置 1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。 1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。 1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。 1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。 1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口。
1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。 2、设置冒口的步骤与方法 冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。以模数法为例，冒口设计的步骤如下： 2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M铸。 2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。2.3、计算铸件的体收缩ε。 2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。 2.5、根据冒口的补缩距离，校核冒口的数量。 2.6、根据铸件结构，为了提高补缩距离，减少冒口的数量，或者使冒口的补缩通道畅通，综合设置外冷铁及冒口增肉。 2.7、校核冒口的补缩能力，要求ε（V冒+V件）≤V冒η。 3、设计冒口尺寸的方法 3.1、模数法 在铸件的材料、铸型的性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间决定于铸件的模数。 模数M=V/A（厘米），V—体积（厘米3）；A—散热面积（厘米2）。 随着办公条件的改善，计算机的普及，模数可以用计算机进行计算。方法是：用SolidWorks软件画出铸件（或铸件被补缩部分）的立体图，计
设计说明书 题目:砂型铸造压工艺及模具设计 年级、专业: 姓名: 学号: 指导教师: 完成时间:
目录 第一章、简介 (5) 1.1.我国铸造技术发展现状 (5) 1.2.我国铸造未来发展趋势 (5) 第二章、铸造工艺方案的确定 (6) 2.1.产品的生产条件、结构及技术要求 (6) 2.2.零件铸造工艺性 (6) 2.3.造型，造芯方法的选择 (7) 2.4.浇注位置的确定 (8) 2.5.分型面的确定 (9) 2.6.砂箱中铸件数量及排列方式确定 (9) 第三章、铸造工艺参数及砂芯设计 (11) 3.1.工艺设计参数确定 (11) 3.1.1.铸件尺寸公差 (11) 3.1.2.机械加工余量 (11) 3.1.3.铸造收缩率 (12) 3.1.4.起模斜度 (12) 3.1.5.最小铸出孔和槽 (12) 3.1.6.铸件在砂型内的冷却时间 (13) 3.1.7.铸件重量公差 (13) 3.1.8.工艺补正量 (13) 3.1.9.分型负数 (13) 3.2.砂芯设计 (13) 3.2.1.芯头的设计 (15) 3.2.2.砂芯的定位结构 (16) 3.2.3.芯骨设计 (17) 3.2.4.砂芯的排气 (17) 第四章、浇注系统及冒口、出气孔等设计 (18) 4.1.浇注系统的设计 (18) 4.1.1.选择浇注系统类型 (18) 4.1.2.确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向 (18) 4.1.3.决定直浇道的位置和高度 (19) 4.1.4计算浇注时间并核算金属上升速度 (20) 4.1.5.计算阻流截面积 (20) 4.1.6.计算直浇道截面积 (20) 4.1.7.浇口窝的设计 (21) 4.2.冒口的设计 (22) 4.3.出气孔的设计 (22) 第五章、铸造工艺装备设计 (23) 5.1.模样的设计 (23) 5.1.1.模样材料的选用 (23) 5.1.2.金属模样尺寸的确定 (23)
本技术介绍了一种浇铸冒口加工机及其工作方法，包括底座、主传动系统、锯架、导向装置、锯条张紧装置、冷却系统、液压系统、电气控制系统、工作台、摇臂、摇臂升降机构、动力头和动力头旋转机构。本技术的机床用于铝铸件冒口锯切。具有切削效率高、定位方便、锯口窄、节能省料、操作简单等特点。本机床采用立式横切结构与圆盘锯复合结构，是批量锯切的理想设备。 技术要求 1.一种浇铸冒口加工机，其特征在于：包括底座(1)、主传动系统(2)、锯架(3)、导向装置(4)、锯条张紧装置(5)、冷却系统(6)、液压系统(7)、电气控制系统(8)、工作台(9)、摇臂(10)、摇臂升降机构(11)、动力头(12)和动力头旋转机构(13)； 所述的底座(1)的中间安装有工作台(9)；所述的工作台(9)采用铸铁机构，设有合理的加强筋，回火时效后将铸造应力重新分布和消除，主要用于承载工件；工作台(9)上均匀分布 有M16的T型槽，用于固定工件；工作台(9)的X方向行程500mm由液压油缸驱动直线导轨导向带标尺；Y方向行程2500mm由液压马达驱动直线导轨导向；工作台(9)的防护罩第一 节设有平花纹板； 所述的底座(1)的一侧固定安装有锯架(3)，所述的锯架(3)是一个弓形结构，分为上锯架盒和下锯架盒，所述的上锯架盒和下锯架盒内分别安装有锯轮，机床工作时，锯轮顺时针 转动；所述的锯架(3)上安装有主传动系统(2)、锯条张紧装置(5)和电气控制系统(8)，所述的主传动系统(2)包括主轴、主动轮、主电机，所述的主轴与主动轮采用直接连接，传动 平稳，无冲击，所述的主动轮的转速通过变频器调节，可得多种转速度，以满足不同材 料的锯切；所述的锯条张紧装置(5)中的张紧轮安装在锯架(3)的上端，待锯条装入主动轮、从动轮后，通过手动控制将锯带张紧或松开；所述的电气控制系统(8)中安装有一个 单独的电气控制柜，所有的电气元件均安装在电气控制柜中；
铸造工艺设计:就是根据铸造零件的结构特点,技术要求,生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程. 设计依据:在进行铸造工艺设计前,设计者应掌握生产任务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件,这些是铸造工艺设计的基本依据. 设计内容:铸造工艺设计内容的繁简程度,主要决定于批量的大小,生产要求和生产条件.一般包括下列内容:铸造工艺图,铸件(毛坯)图,铸型装配图(合箱图),工艺卡及操作工艺规程. 设计程序: 1 零件的技术条件和结构工艺性分析; 2 选择铸造及造型方法; 3 确定浇注位置和分型面; 4 选用工艺参数; 5 设计浇冒口,冷铁和铸肋; 6 砂芯设计; 7 在完成铸造工艺图的基础上,画出铸件图; 8 通常在完成砂箱设计后画出; 9 综合整个设计内容.
铸造工艺方案的内容:造型,造芯方法和铸型种类的选择,浇注位置及分型面的确定等.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. 分型面是指两半铸型相互接触的表面. 确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则,总的原则是:使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确,不至造成气孔等缺陷,使芯盒结构简单. 1 保证铸件内腔尺寸精度; 2 保证操作方便; 3 保证铸件壁厚均匀; 4 应尽量减少砂芯数目; 5 填砂面应宽敞,烘干支撑面是平面; 6 砂芯形状适应造型,制型方法. 铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据. 1 铸件尺寸公差:是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,它取决于铸造工艺方法等多种因素. 2 主见重量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值.
毕业设计（论文） 题目：球墨铸铁轴承盖铸造工艺设计 学生：王XX 指导老师：XXX 系别：材料科学与工程系 专业：材料科学与工程 班级： 学号： 2010年6月
本科毕业设计(论文)作者承诺保证书 本人郑重承诺：本篇毕业设计(论文)的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。 学生签名： 年月日 福建工程学院本科毕业设计(论文)指导教师承诺保证书 本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业设计（论文）中未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。 指导教师签名： 年月日
目录 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 第一章绪论. (1) 1.1铸造的定义 (1) 1.2铸造行业的现状 (1) 1.3铸造的发展趋势 (1) 第二章轴承盖的工艺结构分析 (3) 2.1铸件壁的合理结构 (3) 2.1.1铸件的最小壁厚 (3) 2.1.2铸件的临界壁厚 (3) 2.1.3铸件壁的联接 (3) 2.2铸件加强肋 (3) 2.3铸件的结构圆角 (4) 2.4避免水平方向出现较大平面 (4) 2.5利于补缩和实现顺序凝固 (4) 第三章轴承盖整个铸造设计流程 (5) 3.1造型材料的选择 (5) 3.1.1造型材料的定义 (5) 3.1.2造型材料的分类及其特点 (5) 3.1.3造型材料的选择 (6) 3.2铸件浇注位置的选择 (7) 3.3分型面的选择 (8) 3.4 砂芯设计 (10) 3.4.1砂芯分块 (10) 3.4.2芯头设计 (10) 3.5铸造工艺设计 (12) 3.5.1铸件机械加工余量 (12) 3.5.2机械加工余量 (13) 3.5.3铸造斜度 (14) 3.5.4铸件收缩率 (14) 3.5.5最小铸出孔和槽 (15) 3.5.6分型负数 (16) 3.6浇注系统设计 (17) 3.6.1浇口杯选择 (17) 3.6.2浇注系统类型 (17) 3.6.3浇注系统的尺寸计算 (18) 3.6.4冒口的选择 (20) 3.7合箱 (20) 第四章结论 (22) 4.1结论 (22) 4.2 研究方向和展望 (22) 致谢 (23) 参考文献 (24)
我国铸造企业的现状与未来发展 1。中国铸造业现状 中国是当今世界上最大的铸件生产国家，据资料介绍，我国铸造产品的产值在国民经济中约占1%左右。最近几年，铸件进出口贸易增长较快，铸件的产量已达到9%左右。我国铸造厂点多达2万多个，铸造行业从业人员达120万之多。“长三角”地区的铸件产量占全国的1/3，该地区主要以民营企业为主，汽车和汽车零部件行业的发展有力地拉动了铸造行业的发展。万丰奥特是亚洲最大的铝合金车轮企业，年产值超过10亿元，出口额达6000美元。昆山富士和机械有限公司生产汽车发动机和制动系统的铸件，年产量达4万t，销售收入5。5亿元。华东泰克西是一个先进的现代化气缸体铸件生产企业，具有年产100万件轿车气缸体铸件能力。山西是铸造资源大省，有丰富的生铁、煤炭、铝镁、电力、劳力资源、使山西的铸造产业有得天独厚的优势，具有500个铸造企业，80%为民营企业。山西国际、河津山联、山西华翔年产量分别达4万t、2万t、12万t。“东三省”有一汽集团、哈飞集团等骨干汽车企业带动了汽车铸件产量的增长。一汽集团铸造公司，已经形成40万t铸件的生产能力。辽宁北方曲轴有限公司，到“十一五”末将形成年产15万台发动机、100万件曲轴、产值20亿的曲轴生产基地。“珠江三角洲”压铸行业发达，有700多个压铸企业，年产量达20万t。东风日产、广州本田、广州丰田和零部件企业有力带动了压铸业的发展，轿车气缸体、气缸盖的压铸件产量逐年增长。 2。国外铸造业现状 近几年来，全球铸造业持续增长，2004年铸件产量比上一年度增长8。4%，中国生产铸件2242万t，全球排名第一，比上一年增长23。6%。全球十大铸件生产国的产量与增长率见表1。从表1可见，2004年中国的铸件产量约占全球铸件产量的1/4。巴西铸件产量增长最快，达到25。8%。增长率超过2位数的国家有巴西、中国、墨西哥、印度，都是发展中国家。而发达国家的铸件增长率普遍较低。美国铸件产量自2000年以来，已经退居到第2位。2004年美国铸件总产量为1231万t，其中灰铁件占35%、球铁件占33%、铸钢件占8。4%、铝合金件占16%。从需求上看，球铁铸件和铝铸件的需求在增长。2003年进口铸件占总需求的15%，进口铸件的价格比美国国内低20%～50%。近年来因铸造环保要求高、能源消耗大、劳动力昂贵等原因，美国大型汽车公司生产普通汽车铸件的铸造厂纷纷关闭，逐步将铸件的生产转向中国、印度、墨西哥、巴西等发展中国家。日本的铸造业不景气，其从业人员在减少。2004年日本铸件总产量为639万t，其中灰铁件占42%、球铁件占30%、铸钢件占4%、铝合金件占21%。从需求上看，球铁铸件和铝铸件的需求在增长。日本铸造界在技术创新方面作其真空压铸的铸件中硅耐热球铁等材料。高减振铸铁材料、开发了球型低膨胀铸造砂、了大量工作，能焊接和热处理，半固态铸造生产用于汽车铝轮毂，提高了强度和伸长率。镁合金压铸进一步发展，并取代重力铸造，其性能提高，成本降低。 3。汽车铸造技术的发展方向 汽车技术正向轻量化、数值化、环保化方面发展。据有关资料报道，汽车自重每减少10%，油耗可减少5。5%，燃料经济性可提高3%-5%，同时降低排放10%左右。铸件轻量化主要有两个途径。一是采用铝、镁等非铁合金铸件，美国2003年统计有2/3的铝铸件用于汽车上，每车达到107kg。二是减小铸件壁厚、设计
端盖零件铸造工艺课程 设计说明书 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
课程设计说明书（论文）课程名称：成型工艺及模具课程设计II 设计题目：端盖零件铸造工艺设计 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：
1、设计任务 、设计零件的铸造工艺图 、设计绘制模板装配图 、设计并绘制所需芯盒装配图 、编写铸造工艺设计说明书 2、生产条件和技术要求 、生产性质：大批量生产 、材料：HT200 、零件加工方法： 零件上有多个孔，除中间的大孔需要铸造以外，其他孔在考虑加工余量后不宜铸造成型，采用机械方法加工，均不铸出。 造型方法：机器造型 造芯方法：手工制芯 、主要技术要求： 满足HT200的机械性能要求，去毛刺及锐边，未注明圆角为R3－R5，未注明的筋和壁厚为8，铸造拔模斜度不大于2度，铸造表面不允取有缺陷。
3、零件图及立体图结构分析 、零件图如下： 图1.零件主视图图2.零件左视图 三维立体图如下： 图3.三维图（1） 图4.三维图（2） 4、工艺设计过程 、铸造工艺设计方法及分析 铸件壁厚 为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。铸件的最小允许壁厚与铸造的流动性密切相关。在普通砂型铸造的条件下，铸件最小允许壁厚见表1。 表1. 铸件最小允许壁厚引【1，表1-3】
查得灰铁铸件在100~200mm的轮廓尺寸下，最小允许壁厚为5~6mm。由零件图可知，零件中不存在壁厚小于设计要求的结构，在设计过程中，也没有出现壁厚小于最小壁厚要求的情况。 造型、制芯方法 造型方法：该零件需批量生产，为中小型铸件，应创造条件采用技术先进的机器造型，暂选取水平分型顶杆范围可调节的造型机，型号为Z145A。 制芯方法：由生产条件决定，采用手工制芯。 砂箱中铸件数目的确定 当铸件的造型方法、浇注位置和分型面确定后，应当初步确定一箱中放几个铸件，作为进行浇冒口设计的依据。一箱中的铸件数目，应该是在保证铸件质量的前提下越多越好。
国内外铸造新技术发展现状及趋势 2008-7-14 面对全球信息、技术空前高速发展，机械制造业尤其是装备制造业的现代化水平高速提升，中国（这里只讲大陆的情况，不包括台湾和港澳地区）铸造业当清醒认识自己的历史重任和与发达国家的现实差距，大胆利用人类文明的最新成果，认清“只有实现高新技术化才能跟上时代步伐”的道理，机智地把握现代铸造技术的发展趋势，理智地采用先进适用技术，明智地实施可持续发展战略，立足现实又高瞻远瞩，以振兴和发展中国铸造业的累累硕果来奠定中国现代工业文明进程的坚实基础。 1.发达国家铸造技术发展现状 发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。 铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉，普遍使用铸造焦，冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达0.01%以下；熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备，使钢液中H、O、N达到几个或几十个10-6的水平。 在重要铸件生产中，对材质要求高，如球墨铸铁要求P≯0.04%、S≯0.02%，铸钢要求P、S均≯0.025%，采用热分析技术及时准确控制C、Si 含量，用直读光谱仪2~3分钟分析出十几个元素含量且精度高，C、S分析与调控可使超低碳不锈钢的C、S含量得以准确控制，采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。 普遍采用液态金属过滤技术，过滤器可适应高温诸如钴基、镍基合金及不锈钢液的过滤。过滤后的钢铸件射线探伤A级合格率提高13个百分点，铝镁合金经过滤，抗拉强度提高50%、伸长率提高100%以上。 广泛应用合金包芯线处理技术，使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理过程无污染，实现了微机自动化控制。 铝基复合材料以其优越性能被广泛重视并日益转向工业规模应用，如汽车驱动杆、缸体、缸套、活塞、连杆等各种重要部件都可用铝基复合材料制作，并已在高级赛车上应用；在汽车向轻量化发展的进程中，用镁合金材料制作各种重要汽车部件的量已仅次于铝合金。 采用热风冲天炉、两排大间距冲天炉和富氧送风，电炉采用炉料预热、降低熔化温度、提高炉子运转率、减少炉盖开启时间，加强保温和实行微机控制优化熔炼工艺。在球墨铸铁件生产中广泛采用小冒口和无冒口铸造。铸钢件采用保温冒口、保温补贴，工艺出品率由60%提高到80%。考虑人工成本高和生产条件差等因素而大量使用机器人。由于环保法制严格（电炉排尘有9国规定100-250mg/m3、冲天炉排尘，11国规定100-1000mg/m3，或0.25-1.5kg/t铁液；砂处理排尘，8国规定100-250mg/m3。），铸造厂都重视环保技术。 在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺。
目录 一、工艺分析 (1) 1、审阅零件图 (1) 2、零件的技术要求 (1) 3、零件的技术要求 (1) 4、确定毛坯的具体生产方法 (1) 5、审查铸件的结构工艺性 (1) 二、工艺方案的确定 (1) 1、铸造方法的选择 (1) 2、造型、造芯方法的选择 (2) 3、浇注位置的确定 (2) 4、确定毛坯的具体生产方法 (2) 5、砂箱中铸件数目的确定 (2) 三、砂芯设计 (2) 1、水平砂芯设计 (3) 2、凹槽处采用自带型芯 (3) 四、工艺参数的确定 (3) 1. 加工余量 (3) 2.起模斜度 (4) 3. 铸造圆角 (4) 4. 铸造收缩率 (4) 5. 最小铸出孔 (4) 6、机械加工余量的选取 (4) 五、浇注系统设计 (4) 六、冒口及冷铁设计 (5) 七、铸造工艺图和铸件图 (6) 八、小结 (7) 九、参考文献 (8)
一、工艺分析 1、审阅零件图 查看零件图的具体尺寸与图纸绘制是否正确。 零件名称: 套筒座 工艺方法：铸造 零件材料：HT250 零件重量：3.1955kg 毛坯重量：4.3303kg 生产批量: 100件/年，为小批量生产 2、零件的技术要求 零件在铸造方面的技术要求：未铸造圆角半径：R=2~3 mm；时效处理。 3、选材的合理性 套筒座选用的材料是HT250，为灰铸铁。灰铸铁铸件的壁厚不应太薄，边角处应适当加厚，防止出现白口组织使该处既硬又难于加工。此零件用于支承,只要求能够承受抗压即可，选择材料HT250可以满足要求。 4、确定毛坯的具体生产方法 根据以上信息可知,由于零件属中型零件小批量生产，形状比较简单、壁厚比较均匀，且该材料为灰铸铁，所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造，采用砂型铸造具有生产周期短，灵活性大、成本低的优点。 5、审查铸件的结构工艺性 铸件轮廓尺寸为162x134x133mm，查表得砂型铸造的最小壁厚为6mm,套筒座的壁厚符合其要求。在套筒座中最小壁厚为6mm,最大铸造壁厚为15mm。 二、工艺方案的确定 1、铸造方法的选择 由于套筒座的年产量为100件，属小批量生产，且零件结构简单，所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造，由于铸件的高度为133mm，浇注位置上没有较大的壁厚、材料为HT250不需要冷铁。所以砂型种类为湿型。 2、造型、造芯方法的选择 选择造型方法为手工造型，造芯方法为手工刮板造芯。
§4 铸钢件冒口设计 设计步骤： 1）确定冒口的安放位置2）初步确定冒口数量 3）划分每个冒口的补缩区域，选择冒口类型4）计算冒口的具体尺寸 冒口计算方法：模数法＋比例法+补缩液量法（参考资料）一 模数法1 计算原理 要保证冒口晚于铸件凝固，需冒口的模数大于铸件被补缩部位的模数。 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。