铸造工艺设计实例.docx
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铸造工艺设计实例
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。
仔细审查图样。
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的要求。
（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免。
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，参考常
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）的种类、
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。
根据零件基本尺寸、加工余量等级进行查询。
查得铸件尺寸公差数值为10。
根据零件尺寸公差、公差等级进行查询。
查得机械加工余量为5.5。
2、起模斜度的确定
根据所属的表面类型查得测量面高140，起模角度为0度25分（0.42°）。
3、铸造圆角的确定
根据铸造方法和材料，查得最小铸造圆角半径为3。
4、铸造收缩率的确定
根据铸件种类查得：
阻碍收缩率为0.8~1.0，自由收缩率为0.9~1.1。
5、最小铸造孔的选择
根据孔的深度、铸件孔的壁厚查得最小铸孔的直径是80mm.
四、浇注系统设计
（一）、浇注位置的确定
根据浇道的位置选择底注式，
（二）、浇注系统类型选择
根据各浇注系统的特点及铸件的大小选用封闭式浇注系统。
（三）、浇注系统尺寸的确定
1、计算铸件质量：
按照铸件的基本尺寸（包括加工余量在）计算出铸件的体积和铸件的质量。
其计算公式为：
m=pv
式中m--铸件质量（g）：
p--金属材料的密度，对一般铸件可取p=7.2/cm3；
v--铸件的体积（cm3）；
对于不太复杂的铸件可以根据以上公式计算。
由于本铸件不是规则的形状，本设计采用软件直接得出铸件体
积和质量。
在SolidEdge软件里绘出轴承座铸件三维图，然后点击“工具”菜单，在下拉菜单里选择
“物理属性”，弹出下面对话框，在密度里面输入p=7.2g/cm3=0.00000720千克/立方毫米，然后点击
“更新（U）”，得到结果如下
铸件质量m=42.8657千克
铸件体积v=5953573.508立方毫米=5954cm3
铸件面积s=278631cm2
2、各个浇道的截面积计算
奥赞公式法
该方法利用力学公式先求出浇注系统的最小横截面积，再根据不同工艺条件下的浇注系统各组元截面比例，
确定其它的横截面积。
铸铁件浇注系统最小横截面积计算公式
式中F最小—最小横截面（）;
G—流过浇注系统最小横截面积的铸铁金属液总质量（kg）;
t—浇注时间（s）;
u—流量因数，量纲为1；
Hp—平均静压头（m）;
式中个参数的确定方法如下
1.金属液总质量G的确定
根据铸件质量和生产类型选择铸铁件浇注系统占的质量百分比为20%，
金属液总质量G=m×（1+20%）=42.8657kg×1.20=51.45kg
2.浇注时间t的确定
根据铸件壁厚取s1=2.2
浇注时间t=2.2×7.173=15.7s
对于具有水平面或结构复杂的薄壁铸件，应保证液面上升速度u上升足够大。
铸铁件按u上升大于4-3所列数
值，对型腔中的液面上升速度进行核算：
铸件在给定浇注位置高度c=0.171m
型腔中的液面上升速度u=0.171m/15.7s=1.09cm/s
U=1.09cm/s>0.8～1,满足要求。
3.流量因数u的确定
根据铸型种类和阻力大小流量因数u取0.6
4.平均静压头Hp的确定
Hp可根据表4-6确定。
表中Ho为浇道到浇口杯的距离，c为浇注位置时的铸件高度。
根据铸件重量m=42.8657千克,查得b=60,c=70.
由浇注方式为底注式，则Hp=Ho-c/2=171+60-171/2=0.1455m
注：
a取值时，根据设计的集体情况，当L小于600时，a取值参照L为600的值。
是否能完全充型校核：
Hm=500tg6=52.6mm
Ho=171+60=231mm
Ho=231mm>171+52.6=223.6mm
满足要求。
则铸铁件浇注系统最小横截面积
F=51.45/（0.31X10?
X0.6X15.7X0.38）
F=0.000464m2=4.64cm2
按封闭式浇注系统各部分的截面积比例：
直浇道出口截面积大于横浇道截面积总和，横浇道出口截面积总和又大于浇道截面积总和的浇注系统，
即A直＞∑A横＞∑A。
其特点是挡渣能力强，但对铸型冲刷力大。
对中小型铸铁件，推荐采用封闭式浇注系
统。
其各部分截面比例为：
∑A：
∑A横：
∑A直＝１：
１.１：
１.５
进入“铸造参数查询”→“浇注系统”
根据浇注系统最小横截面积，取∑A=6cm2.
查得a=45mm,b=41mm,c=14mm。
如图
则∑A横=6x1.1=6.6cm2
取∑A横=7.56cm2，查得a=27mm,b=20mm,c=32mm。
如图：
则∑A直=6x1.5=9cm2
取∑A直=10.75cm2，查得d=37mm。
如图：
（四）冒口的设计
1、铸铁件无冒口工艺设计的条件：
铸件的冷却模数M，要求铸件的
，铸件太薄（如M<１），初始膨胀已消耗压力铁水反馈到浇注系统中去，形成无效膨胀力释放；
M=5954cm3/2786.31cm2=2.14cm<2.5cm,则需设冒口。
2、冒口的计算方法
冒口的计算方法常用的有模数法、比例法和补缩液量法。
这里比例法。
根据本铸件的形状和加工面采用明顶冒口。
用比例法确定铸件的冒口：
T为铸件的厚度或热节圆直径；这里设计冒口设置处壁厚T=45.5mm
冒口共设2个。
用比例法确定了冒口尺寸之后，需利用铸件工艺出品率校核冒口补缩能力。
工艺出品率={铸件质量/（铸件质量+冒口质量+浇注系统质量）}×100%
查得明顶冒口如下图：
图中错误说明：
h应该为直径d段的长度。
查得明顶冒口的参数如下：
DR=（1.2~2.5）T
HR=（1.2~2.5）DR
d=（0.8~0.9）T
h=（0.3~0.35）DR
参数计算DR=1.2x45.5=55mm
HR=1.2x55=66mm
d=0.8x45.5=36mm
h=0.3x55=17mm
3、校核工艺出品率
工艺出品率={铸件质量/（铸件质量+冒口质量+浇注系统质量）}×100%
冒口质量可以直接估算。
本设计用软件直接得出：
在SolidEdgel里面绘出冒口的三维实体然后点击“工具”，在其下拉菜单里选择“物理属性”，弹出对话框如下，在密度里输入：
0.00000720千克/立方毫米。
然后点击“更新”，结果
冒口质量=0.5629千克
工艺出品率={42.8657/（42.8657+0.5629x2+42.8657X20%）}x100%
=42.8657/52.5646X100%
=81.55%
五、工艺图
七、热处理
灰口铸铁的热处理灰铸铁铸件一般不需进行热处理，通常对灰口铸铁进行热处理的目的是为了减少铸件中的应力；消除薄壁铸件或铸件薄断面部分的白口组织；提高铸件工作表面的硬度和耐磨性等。
常用的热处理方法有时效处理、降低硬度的退火、正火和表面淬火。
对于此灰铁铸件采用时效处理。
其目的是消除铸件冷却凝固过程中所产生的应力，以防止铸件在后续工序中，由于应力而引起变形和裂纹。
自然时效是将铸件在机械加工前放置六至十八个月左右，让其应力自行消除。
此法的缺点是时间长、效果差，故目前很少应用。
人工时效又称低温退火。
它是将清砂后的铸件送入100-200℃的炉中，随炉升温至500-600℃。
保温较长时间后（一般为4—10小时），再以20-30℃/小时的冷却速度缓慢冷至200℃以下出炉空冷，从而消除其应力。
轴承座
轴承座设计说明书
轴承座零件图
轴承座铸件三维图
冒口三维图
说明
本设计中的零件的体积和质量的计算采用SoildEdge软件计算。
所以在设计过程中需要绘出其三维实体图，如铸件实体图和冒口实体图，放在网页上仅供参考。
在设计中可以用自己的方法得出体积和质量。
形状简单的零件，可以直接按尺寸计算出体积和质量就不必绘铸件实体图和冒口实体图。
形状复杂的零件可以按本设计的方法算，学过PROE的同学可以用PROE.具体方法这里就不介绍了。
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