砂型铸造工艺与工装设计

图1 流涂装置示意图1一泄流阀, 2一涂料罐, 3一电动机, 4一搅拌杆, 5一滤网, 6一回收槽7一砂型, 8一流涂杆头, 9一控制开关, 10一软管, 11一泵5）静电喷涂法采用粉末涂料，借高压直流电形成强大静电场使粉末涂料微粒在喷枪头部的电晕放电区带电，在电场力和风力作用下向异极性砂芯（型）表面迅速集积成涂层，然后加热使涂料中粘结剂软化重熔建立涂层强度。

此法适用于尺寸较狭小的凹坑或狭缝不易徐敷上涂料的场合。

3.6 工艺分析与设计(工艺分析与参数查询)3.6.1浇注位置的确定根据对合金凝固理论的研究和生产经验，确定浇注位置时应考虑以下原则：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呈直立状态。

3. 使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷。

对于大的平板类铸件，可采用倾斜浇注，以便增大金属液面的上升速度，防止夹砂结疤类缺陷（见图1、2）。

倾斜浇注时，依砂箱大小，H值一般控制在200～400mm范围内。

图1具有大平面的铸件正确的浇注位置图2 大平板类铸件的倾斜浇注4．应保证铸件能充满。

对具有薄壁部分的铸件，应把薄壁部分放在下半部或置于内浇道以下，以免出现浇不到、冷却等缺陷。

图3为曲轴箱的浇注位置。

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。

7. 应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致这样可避免变合箱后或于浇注后再次翻转铸型。

此外，应注意浇注位置、冷却位置与生产批量密切相关。

图 3 曲轴箱的浇注位置a)不正确b）正确3.6.2 分型面的选择分型面是指两半铸型相互接触的表面。

除了地面软床造型、明浇的小件和实型铸造法以外，都要选择分型面。

分型面一般在确定浇注位置后再选择。

但分析各种分型面方案的优劣之后，可能需重新调整浇注位置。

生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。

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。

应仔细地分析、对比，慎重选择。

砂型铸造工艺及工装设计一、工艺流程设计砂型铸造的工艺流程设计是整个工艺的基础，包括以下步骤：设计铸造模具：根据产品需求和工艺要求，设计铸造模具的结构和尺寸。

制作砂型：根据模具和产品需求，制作符合要求的砂型。

浇注：将熔融的金属液体注入砂型，填充模具的型腔。

冷却：让金属液体冷却凝固，形成铸件。

脱模：将凝固的铸件从砂型中脱出，完成整个铸造过程。

二、铸造模具设计铸造模具的设计是整个工艺的核心，直接影响产品的质量和工艺的效率。

设计时需考虑以下几点：模具材料选择：根据产品需求和工艺要求，选择合适的模具材料。

模具结构确定：根据产品形状和尺寸，设计模具的结构和形状。

模具尺寸精度：根据产品要求和工艺条件，确定模具的尺寸精度。

浇口设计：浇口是金属液体注入模具的通道，设计时需考虑浇口的尺寸、位置和形式。

排气口设计：排气口是排除模具内的空气和挥发物的通道，设计时需考虑排气口的位置和大小。

三、砂型制作工艺设计砂型制作是整个工艺的重要环节，其质量直接影响产品的质量和工艺的效率。

设计时需考虑以下几点：砂型材料选择：选择符合要求的砂型材料，如黄沙、石英砂等。

砂型紧实度控制：控制砂型的紧实度，以保证砂型的强度和稳定性。

砂型透气性控制：控制砂型的透气性，以保证浇注过程中金属液体能够顺利填充模具的型腔。

砂型表面处理：对砂型的表面进行处理，以提高产品的表面质量。

四、浇注系统设计浇注系统是金属液体注入模具的通道，其设计直接影响到金属液体的流动和填充效果。

设计时需考虑以下几点：浇注系统结构形式：根据产品要求和工艺条件，选择合适的浇注系统结构形式。

浇注系统尺寸精度：根据产品要求和工艺条件，确定浇注系统的尺寸精度。

浇注速度控制：控制浇注速度，以保证金属液体能够平稳、充足地填充模具的型腔。

浇口位置选择：根据产品形状和模具结构，选择合适的浇口位置。

溢流槽设计：溢流槽是收集多余金属液体的结构，设计时需考虑溢流槽的位置和大小。

过滤网设置：过滤网是过滤金属液体中的杂质和气泡的结构，设计时需考虑过滤网的形式和材料。

铸造工艺说明书设计题目：底座砂型铸造工艺课程设计目录一、浇注位置以及分型面的确定1.1 浇注位置的选择原则1.2 分型面的确定二、铸造工艺参数2.1 机械加工余量和铸出孔2.2 拔模斜度2.3 铸造圆角2.4 铸造收缩率三、砂芯设计四、浇注系统的设计一、浇注位置以及分型面的确定1.1 浇注位置的选择原则（1）重要加工面或要求高的面，置于铸型下部或侧立；（2）将大平面朝下，以免出现气孔和夹砂。

由于底座的底面和侧面都有粗糙度要求，所以应该放置于铸型的下部或者侧立，防止产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，同时也要将大平面朝下放置，以防止气孔和夹砂的出现。

1.2 分型面的确定（1）第一种方案：采用整模造型。

以侧面为分型面，模样放置在下砂箱。

这样可以保证箱体的底面在浇注时位于砂箱的侧面，但是模样的侧面会处在上方，这样的布置会加大机械加工余量也会导致夹砂和气孔等现象的出现；同时也会使得底面上的凸台会影响取模，非平直的分型面都会给造型大师来极大的麻烦。

（2）第二种方案：采用分模造型。

取模样的底面为分型面，把砂芯一部分放在下砂箱，把模样的大部分都集中在上砂箱。

这样既能满足重要加工面或大部分加工或加工基准面在同一砂箱以保证尺寸精度；将加工定位面和主要加工面放在同一砂箱中也可以减少加工定位的尺寸偏差。

也采用了平直分型面来简化造型和方便下芯和起模。

综上讨论，选择方案二比较好，故采用分模造型铸造该零件毛坯。

二、铸造工艺参数2.1 机械加工余量和铸出孔读零件图可以得知，该底座零件的底面、侧面和凸台都有粗糙度要求和材料切削的机械加工符号，所以这些地方要在铸造中留出加工余量。

以底面为基准面时，凸台距底面12mm，浇注时凸台位于顶面，铸件的最大尺寸为146mm，所以可以查铸件机械加工余量表JB2850-80得知凸台的机械加工余量为4mm。

由于底面有粗糙度要求，而且在浇注时底面位于底部。

查铸件机械加工余量等级的选择表（GB/T6414-1999）可知，选H级。

砂型铸造工艺装备设计砂型铸造工艺装备设计砂型铸造工艺装备是造型，制芯及合箱过程中所使用的模具和装置的总称。

包括模样、模板、模板框、砂箱、砂箱托板、芯盒、烘干板、砂芯修整模具、组芯及下芯夹具、量具及检验样板等。

对于大批量生产的铸件和批量虽小但重要的产品铸件，应经过试制阶段，证明铸造工艺切实可行后，才进行工装设计。

所设计的各种模具应满足铸件要求，加工、使用方便和成本低廉。

§11—1 模样及模板一、模样(一) 材料的选择(1) 木模：优点是轻便，易加工，来源广，价格低廉。

但强度低，易吸潮而变形，精度低，寿命短，适用于单件、小批生产的各种铸件以及航空产品铸件的试制模具。

(2) 金属模：表面光洁，尺寸精确，强度高，刚性大，使用寿命长。

但难加工，生产周期长，成本高。

适用于大量、成批生产的各种铸件以及航空航天产品铸件的定型模具。

制造前，应经过专门的设计。

常用金属材料有铝、钢和铸铁。

(3) 塑料模：大多为环氧树脂玻璃钢结构。

制造、修理简便，表面光洁，不吸潮，变形小，轻巧耐磨，寿命长，成本为金属模的20—50％。

但导热性差，不能加热，不宜在型砂周转快、砂温高的流水线上应用。

多用于成批生产的中小铸件。

(4) 聚苯乙烯泡沫塑料模(气化模)：造型后不取出模样，直接浇注。

模样遇金属液气化烧去。

要求模样气化迅速，烟尘和残留物少，密度小(0.15—0.03g／cm3)。

单件生产的中大模样，一般用泡沫板粘合加工成需要的形状。

常用的粘合剂为聚酯酸乙烯乳液。

大批量的中、小模样，一般直接发泡成型。

使用泡沫塑料模能简化造型，节约砂芯，铸件尺寸精度高，易实现机械化、自动化生产。

但模样只能用一次，舂砂时模样易变形，浇注时有烟尘。

用于铸铁件易产生皱皮缺陷。

多用于负压实型铸造小铸件和单件生产的中大型铸钢件。

(二) 金属模样的结构设计结构设计总的原则是在满足铸造工艺要求的前提下，便于加工制造。

特别复杂，难于加工的模样，可采用陶瓷型等精密铸造法铸出。

《砂型铸造工艺及工装》课程设计说明书目录1绪言················································2铸造工艺设计···············2.1铸件结构的铸造工艺性·········2. 2铸造工艺方案的确定·················2.3参数的选择工艺2. 4砂芯设计2. 5浇注系统设计·············3铸造的工艺装备设计······3. 1模样设计·······3. 2模底板的设计·······················3. 3模样在模底板上的装配············4结束语·······参考文献1绪言我本次课程设计的任务是对灰铸铁支承座进行铸造工艺及工装设计｡灰铸铁具有良好的铸造性能良好的减振性､良好的耐磨性能良好的切削加工性能､低的缺口敏感性｡灰铸铁的抗拉强度､塑性和韧性远低于钢,力学性能较差,但抗压强度与钢相当｡铸造是指将液态合金注入铸型中使其冷却､凝固,并进行后处理,最终成为金属制品的一种生产方法｡铸件的生产过程,也就是从零件图开始,一直到铸件成品检验合格入库为止,要经过很多道工序,铸件的生产过程称为铸造生产工艺过程｡本次设计采用砂型铸造,其最大优点就是生产成本低,为机械制造行业中广泛应用的毛坯生产工艺方法｡在砂型铸造的过程中,考虑到铸件的结构,生产条件以及加工批量等因素,要对铸件工艺的设计作全面分析,为避免铸件的缺陷,我们要根据标准选择合理的工艺设计方法｡由于每个铸件的生产任务和要求不同,生产条件不同,因此铸造工艺及工装设计的内容也不同｡一般情况下,铸造工艺设计包括以下几种技术文件:铸造工艺图,铸造工艺卡,铸型装配图,铸件图,模样图,‘芯盒图,砂箱图,模板图｡铸造工艺及工装设计的过程如下:(1)对零件图纸进行审查和进行铸造工艺性分析(2)选择铸造方法,确定铸造工艺方法(3)绘制铸造工艺图(4)绘制铸件图(5)绘制铸型装配图(6)绘制各种铸造工艺装配图工装图要以铸造工艺图为主要设计依据｡2铸造工艺设计2. 1铸件结构的铸造工艺性生产铸件,不仅需要采用先进的合理的铸造工艺和设备,而且还要使零件结构本身符合铸造生产的要求,易于保证铸件品质,简化铸造工艺过程和降低成本｡这种对于铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性,称为铸件的“铸造工艺性’,它和铸造合金的种类,产量的多少,铸造方法和生产条件等有密切的关系｡2. 1 .1审查铸件结构(一)铸件应有合适的壁厚避免浇不到､冷隔等缺陷,铸件不应太薄｡本次设计的铸件材料为HT200,最大尺寸为194 X 155mm｡查表得,铸件尺寸在200 X 200mm以下时,灰铸铁最小允许壁厚为x-6mm,铸件最小壁厚满足情况｡从合金的结晶特点可知,随着壁厚的增加,中心部分的晶粒变粗大,常出现缩孔､缩松等缺陷,导致力学性能降低｡表2-1指出,随着壁厚的增加,灰铸铁件的相对强度不断的降低｡表2-1 壁厚与灰铸铁相对强度的关系所以铸件也不应设计得太厚,各种合金铸件的临界壁厚可按最小壁厚的3倍来考虑,铸件最大壁厚不满足情况,但由于铸型刚度要求较低,所以设计可行｡(二)铸件有最小铸出孔最小铸出孔的尺寸和铸件的生产批量､合金种类､铸件大小､孔处铸件壁厚､孔的长度以及孔的直径有关｡1.加工圆孔表2-2灰铸铁铸件的最小铸出孔(mm)<50mm,零件上的加工孔直径均小于30mm,所以均不用铸出｡2.不加工孔一般情况下应尽量铸出｡但是孔径<30毫米(小批生产),或孔的长度和孔的直径之比大于4时,则不便铸出｡本设计中有一个可切削出来的的孔槽,因槽深度只有6mm,不用铸造出来｡工艺图上有说明｡(三)铸件结构不应造成严重的收缩阻碍注意壁厚过渡和圆角两壁交接若呈直角形,翔形成热节,铸件收缩时阻力较大,在此处经常出现热裂｡铸件薄､厚壁的相接､拐弯､等厚度的壁与壁的各种交接,都应采用逐渐过渡和转变的形式,使用较大的圆角相连接,避免因应力集中导致裂纹缺陷｡铸件有一处两壁成直角交接,该用圆角过渡,如工艺图所示.其余地方成直角相接的两壁,薄､厚壁相接都用圆角过渡,满足情况｡(四)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,以使内壁､外壁能均匀的冷却,减轻内应力和防止裂纹｡此铸件没有内壁和肋,不予考虑｡(五)壁厚力求均匀,减少肥厚部分,防止形成热节薄厚不均的铸件在冷却过程中会形成较大的内应力,在热节处易于造成缩孔､缩松和热裂纹,因此应取消那些不必要的厚大部分｡因零件的结构要求不可改变铸件的内外壁形状,不能达到厚度均匀,铸件各个部分不同壁厚的连接采用的是逐渐过渡｡(六)利于补缩和实现顺序凝固对于铸钢等体收缩大的合金铸件,易于形成收缩缺陷,应仔细审查零件结构实现顺序凝固的可能性｡但是此次设计的灰铸铁的结晶范围窄,更接近于层状凝固｡凝固时的膨胀和液态收缩趋于相互补偿,补缩效果好,铸件品质良好｡(七)防止铸件翘曲变形某些壁厚均匀的细长形铸件､较大的平板形铸件及壁厚不均的长形箱体,会产生翘曲变形｡主要原因是结构刚度差,铸件各面冷却条件的差别引起的内应力,或者是壁厚相差悬殊,冷却过程中引起较大的内应力,造成铸件变形｡本次设计的铸件结构不会翘曲变形｡(八)避免浇注位置上有水平的大平面结构在浇注时,如果型腔内有较大的水平面存在,当金属液上升到该位置时,由于断面突然扩大,金属液面上升速度变得非常小,灼热的金属液面较长时间地､近距离烘烤顶面型壁,极易造成夹砂､渣孔､砂孔或浇不到等缺陷｡应尽可能把水平壁改进为稍带倾斜的壁或曲面壁｡本次设计的浇注位置上无水平大平面,符合条件,见工艺图｡2.1.2从简化铸造工艺方面改进零件结构(一)改进妨碍起模的凸台､凸缘和肋板的结构铸件侧壁上的凸台(搭子)､凸缘和肋板等常妨碍起模,为此,机器造型中不得不增加砂芯｡设计中由于分型面横切肋的最大截面和铸件的形状特点,不存在妨碍起模的问题｡(二)取消铸件外表侧凹铸件外侧壁上有凹入部分必然妨碍起模,需要增加砂芯才能形成铸件形状｡常可稍加改进,即可避免凹入部分｡但由于此铸件结构不能改变,因此工艺图上必须设计1#砂芯｡(三)改进铸件内腔结构以减少砂芯铸件内腔的肋条,凸台和凸缘的结构欠妥,常是造成砂芯多､工艺复杂的重要原因｡改进后需简化工艺､工装设计,降低铸件成本｡本次设计的铸件内腔无复杂形状,无需改进｡(四)减少和简化分型面若铸件必须采用不平分型面,增加了制造模样和模板的工作量,尽量改进用一平直的分割面进行造型｡铸件平面分型,所容易选择地分型面位置如图所示,上下型形状相同｡(五)有利于砂芯的固定和排气工艺图上的2#砂芯,原本是一个水平轴孔砂芯和一个悬臂式砂芯,悬臂砂芯需用芯撑固定,改进后,悬臂砂芯和轴孔砂芯,连成一体,变成一个砂芯,取消了芯撑｡(六)减少清理铸件的工作量铸件清理包括:消除表面粘砂､内部残留砂芯,上除浇注系统､冒口和飞翅等操作｡这些操作劳动量大且环境恶劣,铸件结构设计应注意减轻清理的工作量｡(七)简化模具的制造单件､小批生产中,模样和芯盒的费用占铸件成本的很大比例｡为节约模具制造工时和材料,铸件应设计成规则的､容易加工的形状｡这次设计的铸件形状易加工,无需改变其形状｡(八)大型复杂件的分体铸造和简单小件的联合铸造有些大而复杂的铸件可考虑分成几个简单的铸件,铸造后再用焊接方法或用螺栓将其连接起来｡一些很小的零件,如小轴套等,常可把许多小件毛坯连接成为一个较长的大铸件,这种方法称为联合铸造｡这次设计的铸件为小铸件,但是也无需联合铸造｡2. 2铸造工艺方案的确定铸造工艺方案概括地说明了铸件生产的基本过程和方法,包括造型和造芯方法､铸型类型､浇注位置和分型面等的方案确定｡确定合理而先进的铸造工艺方案,对获得优质铸件,简化工艺过程,提高生产率,改善劳动条件,以及降低生产成本等起着决定性的作用｡2. 2. 1造型､造芯方法及铸型种类砂型铸造不受零件形状､大小及其复杂程度的限制,原材料来源广,见效快､成本低｡(一)造型和造芯方法及其选择选择铸造方法时应该根据铸件的结构特点､合金种类､铸件的生产批量和数量､铸件的尺寸精度及其车间的生产条件等进行｡虽然手工造型和造芯所使用的工艺装备简单,灵活多样,适用性强,对小批量或成批量以及形状复杂的铸件有着广泛的用途,但是他的生产率低,铸造出来的铸件不易稳定,所以此次设计采用机器造型和造芯,从而提高效率保证铸造的要求,适用于成批或大批量生产中｡在本次设计过程中,造型采用砂型造型,砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料,制作铸型的传统铸造工艺｡砂型铸造的适应性很广,小件､大件,简单件､复杂件,单件､大批量都可采用｡砂型比金属型耐火度更高,但是砂型铸造也有一些不足之处:每个砂质铸型只能浇注一次,获得铸件后铸型即损坏,必须重新造型,所以砂型铸造的生产效率较低;又因为砂的整体性质软而多孔,所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低,表面也较粗糙｡(二)铸型的选择砂型铸造常用的铸型有干型,表面干燥型,湿型,自硬型和铁模复砂型｡其中干型,表面干燥型,自硬型可适用于很多铸件,但一般用于中大型铸件｡在本次设计中,结合铸件的尺寸分析,属于中小型铸件,采用的铸型为湿型｡其特点为铸型不烘干,优点是成本低,生产率高,劳动条件得到改善易于实现机械化自动化｡但是铸型水分多､强度低,易产生呛火､夹砂､气孔､冲砂､粘砂､涨箱等铸造缺陷｡主要应用于单件､成批和大量生产的中小件,机械化,自动化的流水线生产中｡在一般情况下,中小型铸件应尽可能的选用湿型,因为大批大量机械化的流水线生产中不可能采取干型,所以此次设计采用湿型｡2.2.2浇注位置和分型面的确定浇注位置是指浇注时铸件所处的位置,分型面是指两半个铸型相互接触的表面｡一般先从保证铸件的质量出发来确定浇注位置,然后从工艺操作方便出发确定分型面｡一些质量要求不高或者外形复杂,生产批量又不大,为了简化工艺操作,也可以优先考虑分型面｡铸件浇注位置要符合铸件的凝固方式,保证铸型的充填,注意以下几个原则:(1)一般情况下铸件浇注位置的上面比下面缺陷多,所以应将铸件的重要加工面或者主要受力使用面等要求较高的部位放在下面,若有困难则可放在侧面或斜面｡(2)浇注位置的选择应有利于铸型的充填和型腔中气体的排除,所以,薄壁铸件应将大的平面放在下面或者侧立､倾斜,以防出现浇不足和冷隔等缺陷｡(3)当铸件壁厚不均,需要补缩时,应从顺序凝固的原则出发,将厚大部分放在上面或者侧面,以便于安放冒口和冷铁｡对于收缩较小的灰铸铁件,当壁厚差别不大时,也可以将厚部分放在下面靠自身上部的铁水补缩而不用冒口(4)确定浇注位置时应尽量减少砂芯的数量,同时有利于砂芯的定位､稳定､排气和检验方便｡因此,较大的砂芯应尽可能使芯头朝下,尽可能避免砂芯吊在上箱或仅靠芯撑来固定｡可采用多个铸件共用一个砂芯｡根据以上的浇注位置的选择原则,设计的铸件的浇注位置选在铸件的侧面,如工艺图所表示的位置｡分型面确立的基本原则是:(1)为了起模方便,分型面一般选在铸件的最大截面处,但是注意不要使模样在一箱内过高｡(2)尽量将铸件的重要加工面或大部分加工面和加工基准面放在同一个砂箱内,而且尽可能放在下箱｡以保证铸件尺寸的精确,减少铸件的飞边毛刺｡(3)为简化操作过程,保证铸件尺寸精度应尽量减少分型面的数目,减少活块的数目｡(4)为了便于生产,减少制造工艺装备的费用,分型面应尽量采用平直面｡(5)分型面的选择应尽量减少砂芯的数目｡(6)分型面的确定尽可能考虑到内浇口的引入位置,并使合箱后与浇注位置一致,以避免盒箱后再翻动铸型｡综合上述,在本次设计中,铸件是对称的结构,对称的部分也方便取模,若是在最大截面分型铸件不易取出,将分型面选在对称面处,将整体均分放入上下箱,如工艺图所示｡2. 2. 3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｡本铸件在一砂箱中高约97mm,长约202mm,宽约163mm,重约13. 47Kg｡这里选用一箱一件,根据本铸件分型面的确定,可以先确定下箱的尺寸｡根据铸件重量在11-}-25kg时,查得模型的最小吃砂量a=30mm,h=50mm, c=60mm, d或e=50mm, f=30mm, g=30mm,先确定下箱的尺寸,再根据表格我们可以选择标准的砂箱｡选用Z145A顶杆式起模的震实式造型机,砂箱最大内尺寸为500mm X 400mm X 300mm｡根据本铸件的大概尺寸,在本次设计中采用一箱一件,因为浇注系统位于上箱,所以上砂箱的高度我们还要考虑到浇注系统才可以确定｡2. 3参数的选择工艺铸件的工艺设计,除了根据铸件的特点和具体的生产条件正确地选择铸造方法和确定铸造工艺方案以外,还应该正确地选择合适的工艺参数｡2. 3. 1铸造收缩率的确定铸件在冷却和凝固过程中,体积一般都要收缩｡由于铸件的固态收缩(线收缩)在使铸件各部分的尺寸小于模样原来的尺寸,为了使铸件冷却后的尺寸与铸件图示尺寸一致,则需要在模样或者芯盒上加上其收缩的尺寸｡增加的这部分尺寸为铸件的收缩量,一般用铸造收缩率表示:k=(L模样一L铸件)/L铸件X 100% 式中:L模样—模样尺寸;L 铸件—铸件尺寸铸造收缩率主要和铸造合金的种类及成分有关,同时还取决于铸件在收缩时受到阻碍的大小等因素｡在本次工装设计中模样材料为铸铝,铸造收缩率选为1%｡而灰铸铁的结晶范围窄,更接近于层状凝固,凝固时的膨胀和液态收缩趋于相互补偿,所以铸造工艺设计时可不考虑灰铸铁的收缩给尺寸带来的影响｡2. 3. 2机械加工余量的确定机械加工余量是指在铸件加工表面上留下的､准备用机械加工方法切去的金属层的厚度,目的是获得精确的尺寸和光洁的表面,以符合设计的要求｡铸件加工余量的大小,要根据铸件的合金种类,生产方法,尺寸大小和复杂程度,以及加工面的要求和所处的浇注位置等因素来确定｡表2-3 二级精度灰铸铁件机械加工余量(mm)查表得,顶面加工余量为5mm,底､侧面为4mm｡2. 3. 3拔模斜度的确定为了在造型和制芯时便于起模而不致损坏砂型和砂芯,应该在模样或芯盒的出模方向带有一定的斜度｡如果零件本身没有设计出相应的结构斜度时,就要在铸型工艺设计时给出拔模斜度｡拔模斜度的大小应根据模样的高度,模样的尺寸和表面光洁度以及造型方法来确定,见表2-4表2-4 拔模斜度金属模测量高度在20- 50mm,a=0.5-1.2mm,α=0°45′-2°;测量高度在x-100mm, a=1.0一1. 5mm,a =0°45′-1°｡2. 4砂芯设计砂芯主要用于形成铸件的内腔和孔,影响铸件的质量,铸造工艺过程和铸造工艺装备｡一个铸件所需要的砂芯数量,主要取决于铸件的结构和铸造工艺方案｡在满足砂芯支撑稳固､定位准确和排气通畅的情况下,芯头的数量越少越好,本铸件决定使用2个砂芯｡芯头是砂芯的重要组成部分,其作用一般为定位､支撑和排气｡定位主要是通过芯头与芯座的配合,便于将砂芯准确的安放在砂型中;支撑主要是砂芯通过芯头支撑在铸型中,保证砂芯在它本身的重力和金属液的浮力作用下位置不变;排气主要是在浇注凝固过程中,保证砂芯中产生的大量气体能够及时的从芯头排出铸型｡一个砂芯的芯头能否满足这三方面的要求,主要是由芯头的形式､个数､形状和尺寸决定的｡根据芯头在砂型中的位置,可分为垂直芯头和水平芯头｡考虑铸件结构将砂芯设计为两个,砂芯1#和2#配合在一起,砂芯2#为铸件内的水平大砂芯,砂芯1#为悬臂砂芯｡表2-5 水平芯头的长度(mm)2#最长两端,芯头长40mm,短端芯头长30mm, 1#为悬臂砂芯,另外查得芯头长30~40mm.在大量的生产中,为了加速下芯合箱及保证铸件质量,在芯头的模样上常常做出压环､防压环和集砂槽｡压环用来阻止金属液钻进砂芯的通气道;防压环用来防止芯头压坏芯座的边缘后,散砂落入型肿:集砂槽用于存放散落的砂粒｡表2一6 压环､防压环和集砂槽的尺寸(mm)芯头横截面的尺寸,一般决定于铸件相应部位孔眼的尺寸,为了便于下芯合箱,芯头应有一定的斜度,芯头和芯座之间应留一定的间隙｡表2-7 芯头斜度经查表得下芯头的斜度为1°30',芯头与芯座的间隙为0. 5mm｡本次设计过程中砂芯1#和2#芯头的尺寸较小,作用在芯头上的重力和浮力不大,因此不必验算芯头的尺寸｡2. 5浇注系统设计芯头浇注系统是砂芯中引导液态合金流入型腔的通道｡生产中常常因浇注系统设计安排不合理,造成砂眼､夹砂､气孔､粘砂､缩孔､缩松､浇不足､变形､裂纹､偏析等缺陷｡浇注系统与获得优质铸件,提高生产效率和降低铸件成本的关系是密不可分的｡常用的浇注系统大多由浇口杯､直浇道､横浇道､内浇道等部分组成｡2. 5. 1浇注系统的类型选择表2-8浇注系统各组元选择浇注系统分为开放式,封闭式,半封闭式,封闭一开放式几种类型,考虑本铸件采用湿型铸造且铸件本身较小的特点,以及浇注系统各组元的断面比关系,内浇道对铸件型腔的引注高度,浇道的结构等,选择封闭式浇注系统,断面F直>F横>F内｡浇注开始时液态合金很快充满浇注系统,铸件成品率高,撇渣能力较强,浇注初期也有一定的撇渣能力｡2. 5. 2浇注系统断面尺寸的确定(1)水力学近似计算公式:计算浇注系统,主要是确定最小断面积(阻流断面),然后按经验比例确定其他组元的断面积｡封闭式浇注系统的最小断面是内浇道,以伯努利方程为基础的水力学近似计算公式是:F内=G/(μ×t×0. 31 √Hp) ( cm2)式中:F内—内浇道总断面积(cm2);G—流经内浇道的液态合金重量(Kg );μ—流量总耗损系数;t—浇注时间(s);Hp—平均静压力头(cm).(2)液态合金重量:灰铸铁的密度为7. 8kg/cm3,算出铸件的质量为12.47kg,加上浇注系统中金属液的损耗,铸件G=12.47kg X (1+20% ) =14.965kg.(3)浇注时间t:G==14.965kg,铸件壁厚在8-15mm,系数S取2. 2 ｡t=S G=8. 51s(4)流量系数μ:a =0. 5(铸型阻力小)按表修正:有两个内浇道,阻力加大,μ值取0. 05.得μ=0. 5-0. 05=0. 45｡确定平均压头Hp:中间注入,p=c/2, c=194cm.由Hp=H0-p2/2c=Ho-c/8, Ho=H M+c/2>Ltan a +c/2其中,L=200mm,铸件壁厚在8 ~15mm,压力角α=9°~10°,取10°,得H0>131mm,取H0=150mm,H0为上砂箱高度｡得Hp=12.6cm, H M= 53mm｡F内=14.965/(0. 45 X 8. 51X 0. 31 X √12.6) =3. 55cm2｡设置两个内浇道,则每个内浇道截面积为1. 78cm2｡查表得选择II型内浇道,取F内=1.8cm2｡则内浇道总截面积为3.6 cm2截面尺寸:A=16mm, B=12mm, C=13mm由封闭式系统各组元的断面比为:F内: F横: F直=1: 1. 1: 1. 15｡则F横=3. 96cm2,查表得选择II型横浇道,取F横=4cm2截面尺寸:A=30mm, B=18mm, R=13mmF直= 4.14cm2,圆形截面,查表可得,直浇道下部最小直径为25mm｡查表得,浇口杯尺寸:D1=66mm, D2=62mm, h=50mm.-.(6)核算最小剩余压头HMH M=-上砂箱的高度,直浇道中心到铸件最高最远点距离L=200mm,若压力角α=10°,我们只需要H M大于35.3mm即可,这样进行浇铸,就能得到轮廓清晰的完整铸件｡考虑到浇注系统的高度,我们取上箱高度为150mm,即上箱的尺寸为500x400x150mm｡2.5.3冒口的设计常见的铸造缺陷如缩孔､缩松､裂纹等都与铸件的凝固和收缩有关,在铸件的厚实部位常设置冒口,并按顺序凝固原则使冒口最后凝固｡灰铸铁的结晶范围窄,更接近于层状凝固｡凝固时的膨胀和液态收缩趋于相互补偿｡故灰铸铁件补缩所需要的铁水的量少,铸型刚度要求较低,一般灰铸铁件可不设置冒口｡3铸造的工艺装备设计3. 1模样设计本次设计的是下模样｡本设什中来用就是金属模样,选ZL102铸造铝合金,其收缩率为1%模样结构的设计过程如下:1)模样尺寸的确定模样的尺寸=铸件尺寸X (1+K);式中,K为铸件收缩率｡计算得模样外尺寸:A=273.1mm, B=256.1mm, H=98.0mm｡对于芯头及冒口尺寸按原工艺图计算｡因模样壁厚为8mm,查表得模样非工作面圆角半径为3mm｡2)模样的壁厚和加强筋模样平均轮尺寸(A+B) /2=(273.1+256.1)/2mm=246.6mm<500mm,查表得,铝合金模样壁厚8mm｡模样加强筋取知道分型面上的筋,一般将加强筋的厚度设计为模样壁厚8mm,查表加强筋下端厚度为6mm,铸造圆角为5mm｡因模样形状属于非圆形截面,加强筋的布置属II类,根据(A+B) /2在250-500mm, A/B=273.1/256.1=1.1,查得,a=140mm, b=175mm因为a>A/2, b>B/2,则仅在模样长度和宽度中心轴上设有交叉十字形加强筋｡模样高度98. 0mm< 100mm,查得筋的斜度取1°30'｡3)模样类型的选择本次设计采用机器造型用金属单面模样｡4)模样技术要求模样表面光洁度:模样工作表面为▽6,模样分型面为▽4,模样定位销孔为▽6~▽7｡模样装配凸耳采用外凸耳｡3. 2模底板的设计本次设计的是下模板,单面模板采取的是顶杆式,模底板材料决定为灰铸铁｡本次设计选用的Z145A造型机为可调节顶杆式起模的镇压式造型机,顶杆起模行程为150mm｡Z145A 造型机砂箱最大内形尺寸为500 X 400mm ｡模样外尺寸:A=273.1mm, B=256.1mm,H=98.0mm｡根据铸件重量在11~25kg,查得模型的最小吃砂a=30mm,b=50mm,c=60mm,d=50mm,H=98. 0mm｡砂箱最大尺寸适合,且其内只能放一个模样,砂箱高度>98.0mm+60mm=158mm.造型选用的砂箱尺寸500 X 400 X 180mm｡材料为铸铁｡砂箱平均尺寸<500mm,高度<200mm,查表得b=18mm｡其配合的模底板尺寸:A0=A+2b=536mm,B0=B+2b=436mm 模底板的材料为铸铁,高度在80~150mm,取90mm,小于顶杆的起模行程｡加强筋的距离由模板的平均轮廓尺寸决定,查表为K=300mm,K1=250mm.因模底板尺寸A0= 536mm,B0=436mm,所以在模底板上将加强筋布置成工装图上所示｡表3-1 壁厚和加强筋(单位:mm)模底板定位销孔中心距应根据所配用砂箱销套的中心距C来确定,用同一钻模钻出｡表3-2(单位:mm )本设计中选用直径20mm的定位销｡M的值取75mm,则C=A+2M=600+2 X 75=750mm｡模底板与砂箱之间常常用定位销和销套定位,此处只设计定位销｡在造型过程中为使砂箱不被卡死常。

砂型铸造课程设计1前⾔1.1铸造⼯艺设计的概念铸铁件⼴泛的应⽤在装备制造业，冶⾦，建筑，农机，给排⽔以及国防⼯业各部门，如在机械制造业中，铸铁件所占⽐重约为机械重量的40%⾄80% 。

⽣产的铸件是多种多样的，质量有⼤有⼩，厚度可以薄到2mm，也可以达到500mm，可以是各种形状。

那么什么是铸造呢？铸造⼯艺设计⼜是怎么设计的呢？现代科学技术的发展，要求⾦属铸件具有⾼的⼒学性能、尺⼨精度和低的表⾯粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐热、耐蚀、耐磨等，同时还要求⽣产周期短，成本低。

因此，铸件在⽣产之前，⾸先应进⾏铸造⼯艺设计，使铸件的整个⼯艺过程都能实现科学操作，才能有效地控制铸件的形成过程，达到优质⾼产的效果。

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。

铸造⼯艺设计的有关⽂件，是⽣产准备、管理和铸件验收的依据，并⽤于直接指导⽣产操作。

铸件的⽣产过程，也就是从零件图开始，⼀直到铸件成品检验合格⼊库为⽌，要经过很多道⼯序。

例如涉及到合⾦熔炼、造型、制芯材料的配制，⼯艺装备的准备，铸型的制造、合箱、浇注、落砂和清理等多⽅⾯⼯作。

⼈们把⼀个铸件的⽣产过程称为铸造⽣产⼯艺过程。

对于⼀个铸件，编制出铸造⽣产过程的技术⽂件就是铸造⼯艺设计。

这些技术⽂件必须结合⼯⼚的具体条件，是在总结先进经验的基础上，以图形、⽂字和表格的形式对铸件的⼯艺⽣产过程加以科学的规定[1]。

它是⽣产的直接指导性⽂件，也是技术准备和⽣产管理、制定进度计划的依据。

1.2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。

此外，要求设计者有⼀定的⽣产经验和设计经验，并应对铸造先进技术有所了解，具有经济观点和发展观点。

1.2.1⽣产任务1）铸造零件图样。

提供的图样必须清晰⽆误，有完整的尺⼨和各种标记。