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但在本次设计中，由于实践经验的不足，有一些和现实状况结合很密切的问题考虑的还不够周全，希望老师们予以谅解。

我会在以后的工作和学习中，更全面更深层次的提高和完善自己的知识和实践操作技能。

扩展阅读：

铸造工艺课程设计

一、设计任务书

二、序言…………………………………………………………3三、零件的结构工艺性分析……………………………………4四、铸件浇注位置的确定（浇注系统及冒口的设计）…………5五、分型面的选择………………………………………………8六、型芯的设计…………………………………………………81、根据铸件的结构确定性新的数量和结构………………82、型芯的种类和材料………………………………………93、芯头的设计………………………………………………94、芯头尺寸的确定…………………………………………95、芯头斜度的确定…………………………………………106、芯骨、芯撑及型芯的排气………………………………10七、铸造工艺参数的确定………………………………………111、铸造收缩率………………………………………………112、机械加工余量……………………………………………123、铸件尺寸公差……………………………………………134、拔模斜度…………………………………………………135、最小铸出孔槽……………………………………………146、工艺补正量………………………………………………147、非加工壁厚的负余量……………………………………158、分型负数…………………………………………………15

9、反变形量…………………………………………………1710、砂芯负数………………………………………………17八、铸铁的熔炼………………………………………………181、冲天炉熔炼的基本要求…………………………………182、冲天炉的基本结构………………………………………183、冲天炉强化熔炼的主要措施………………………………194、冲天炉熔炼过程的参数选择及测量………………………205、冲天炉的层焦量与层铁量的选定………………………206、底焦高度的选择……………………………………………217、冲天炉用溶剂量计算………………………………………21九、设计小结（主要说明设计过程中的感受和体会及对设计时存在问题的处理思路）…………………………22、23十、主要参考文献……………………………………………24

序言

铸造是指熔炼金属，制造型腔，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的形成方法。

铸造是世界历史上最悠久的工艺之一。

青铜冶炼技术的发明，使人类进入了青铜器时代。

伴随着青铜冶炼技术的同时，出现了铸造技术。

我国的铸造及技术已有近6000年悠久的历史，是世界上较早掌握铸造技术的文明古国之一。

此次毕设主要以砂型铸造为主，要求掌握及达到以下目标与要求：

了解砂型铸造的工艺设计内容；

掌握零件结构的铸造工艺性，以及铸件结构包括的方法；

掌握如何确定铸件正确浇注位置，从而保证铸件质量；

掌握铸型分型面的选择应遵循的原则；

了解型芯的种类和材料，以及型芯的数量；

熟悉芯头设计时对砂芯的要求，芯骨、芯撑及排气在铸件中的作用及影响；

掌握铸造工艺包括的内容；

深刻感受和体会毕设存在的问题，写出相应的毕设小结。

3

三、零件的结构工艺性分析

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，易保证铸件的质量。

1、铸件应有合适壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件壁厚不应太薄，铸件壁厚尺寸也不应太大，超过临界壁厚的铸件，中心部分与晶粒粗大，易出现缩孔、缩松等缺陷，导致力学性能降低。

在砂型铸造工艺条件下，各种合金铸件的临界壁厚可按铸件最小壁厚的3倍来考虑。

铸件允许的最小壁厚

铸型种类铸件尺寸铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁砂型

缩孔的倾向。

一般圆角处内接圆直径不超过相邻壁厚的1.5倍。

四、铸件浇注位置的确定

铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。

浇注位置的选择取决于合金种类、铸件结构和轮廓尺寸、铸件质量要求及生产条件，它应遵循以下几点原则：

、重要加工面应朝下或呈直立状态。

、应有利于铸件的补缩。

、铸件的大平面应朝下。

、应保证铸件有良好的金属液导入位置。

、应尽量少用或不用砂芯。

表39.4-1制模材料性能比较材料可切削性木材钢铁经该表的对比分析，应选用手工造模，采用分模造型，模样选用木模。

4）模样尺寸确定:

由模样尺寸=（零件尺寸±

工艺尺寸）×

（1±

铸件收缩率）得模样尺寸：

88×

56×

98m

5性能耐磨损差强度中重量优可修复优抗腐蚀性优抗膨胀差应用范围优单件批量中优优差良差差大批大量

5）砂箱尺寸：

300×

500

铸件尺寸76×

32×

90长×

宽×

高

（L长-78）/78×

100%=2%L长=87.76≈80mm（L宽-74）/74×

100%=2%L宽=75.48≈56mm（L高-93.5）/93.5×

100%=2%L高=95.37≈95mm

1、浇注系统的选择

内浇道在铸件上的开设位置和数量不仅影响金属液对铸型的充填，还影响铸件的温度分布和补缩，因此内浇道还应考虑下列原则：

、内浇道不应开设在铸件的重要部位。

、内浇道应开设在铸件易打磨的部位。

、尽量在分型面上开设内浇道，以方便造型。

6上下

、金属液流不应正确冲击型壁及砂芯或型腔中的薄弱部位。

、对收缩倾向大的铸件，内浇道的开始位置应尽量不阻碍铸件的收缩。

综上所述此铸件应采用雨淋浇道，雨淋浇道减轻了对铸型的冲击，同时由于液面的不断搅动使上浮的夹杂物不容易粘附在型壁或型芯上，浇注系统挡渣效果好。

对于封密式浇注系统，中铁件直浇道截面积为内浇道截面积的11.5倍。

横浇道截面积为内浇道截面积的1.5倍。

2、冒口的设计

冒口是在铸型内专门设置的储存金属液的空腔，用以补偿铸件成型过程中可能产生收缩所需的金属液，防止缩孔、缩松的产生，并起到排气和集渣的作用。

灰铸铁冒口尺寸主要靠比例法来确定，它是从传统的顺序凝固原则出发，以铸件热节圆或截面厚度为基础，按比例放大，求得冒口直径和高度。

由铸件图分析得知，该铸件采用明边冒口。

DR=（1.5～1.8）T=72mmAR=（1.2～2.5）DR=129.6mma=（10.8～0.9）T=32mmb=（90.6～0.8）T=28mm五、分型面的选择

分型面是指两半铸型相互接融的表面。

a）一半型内选择分型面应注意以下原则：

应使铸件全部或大部分置于同

B）应尽可能减少分型面数目C）平直分型面和曲折分型面的选择D）分型面应选取在铸件最大投影面处六、型芯的设计

型芯的作用：

是形成铸件的内腔、孔洞、阻碍起模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。

型芯应满足以下要求：

a）型芯的形状、尺寸以及在铸型中的位置应符合铸件要求b）具有足够的强度和刚度

c）在铸件形成过程中型芯所产生的气体能及时排出型外d）铸件收缩时阻力小

e）造型、烘干、组合装配和铸件清理等工序操作简便f）芯盒的结构简单

1.根据铸件的数量确定新的数量和结构

砂型中铸件数目一般要根据工艺要求和生产条件来确定，在工艺设计中，必须根据各种条件综合考虑，以确定砂型中铸件的数目。

因为在铸造时只需铸出Φ36的孔，故只选用一个砂芯，而且在砂芯内部设计排气通道1。

砂芯长度=41+2=43mm砂芯宽度=361×

2=34mm2.型芯的种类和材料

型芯依据制作材料不同可分为以下几类:

①砂芯②金属芯③可溶性型芯

经选择使用砂芯，即用硅砂为材料制成的型芯。

3、芯头的设计

芯头是指伸出铸件以外不与金属液接触的芯头部分，对砂芯的要求是：

定位和固定砂芯，使砂芯在铸型中有准确的位置，并能承受砂芯重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力，使砂芯不被破坏；

芯头应有适当斜度和间隙。

芯头的结构包括芯头长度、斜度、间隙、防压环积砂槽等。

4.芯头尺寸的确定

芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类。

由于芯头的直径（或宽度）通常与砂芯的直径相同，所以确定芯头承压于水平砂芯就是确定芯头

的长度。

一般的情况下，芯头的尺寸可通过查表确定，不需要繁琐的计算。

5.芯头斜度的确定

为了便于造型、造芯、下芯和合型操作，芯头和芯座在造型取模和下芯方向有一定的斜度。

对于垂直砂芯，其芯头和芯座的上部斜度一般比下部斜度大；

对于水平砂芯，有时为了简化芯盒结构和制造方便，只在芯座（或模样芯头）上带斜度。

上芯座斜度一般约取10°

，下芯座斜度约取5°

，为了保证芯头与芯座的配合，形成芯座的模样芯头的斜度应取正偏差，芯盒中芯头部分的斜度取负偏差。

6.芯骨、芯撑及砂芯的排气

芯骨：

放入砂芯中用以加强砂芯整体强度并具有一定形状的金属构件称为芯骨。

芯骨形状及材料的选择一般根据砂芯形状和尺寸大小、砂芯种类而定。

表6340芯骨吃砂量

芯撑：

在铸型中支撑砂芯的金属支撑物称为芯撑。

芯撑的形状、尺寸依铸件形状结构而定。

大多由钢板冲、焊而成；

应尽量将芯撑放

置在铸件的非加工面或不重要的面上；

有气密型要求的铸件应避免采用芯撑，以免熔合不好而达不到要求。

砂芯的排气：

砂芯在高温金属液作用下，短时间内会产生大量气体，这就需要在砂芯中做出通气道，以使气体能迅速排除芯外。

形状复杂、尺寸较大的砂芯，应开设纵横沟道的通气道，通气道必须通至芯头端面，不能通道芯头的工作表面。

七、铸造工艺参数1、铸造收缩率

铸造收缩率又称铸件线收缩率，是铸件从线收缩率开始温度冷却至室温的线收缩率。

铸造收缩率用模样与铸件的长度差占铸件长度的百分数表示：

ε=（L1-L2）/L2×

100%式中ε表示铸件收缩率（%）L1表示模样长度（mm）L2表示铸件长度（mm）。

经查阅相关资料，铸钢件的铸造收缩率为1.0%2、机械加工余量

机械加工余量是指为了保证铸件加工面尺寸和零件精度，工艺设计时，在铸件待加工面上预先增加的，而在机械加工时切削掉的金属层厚度。

按照《铸件尺寸公差与机械加工余量》的规定，铸件加工余量应与标准规定的铸件尺寸公差配套使用。

GB/T64141999推荐的用于各种铸造合金及铸造方法的RMA等级表548

查《铸造手册》得：

灰铸铁公差等级范围为8～12级，毛坯加工余量为4mm，机械加工余量为4mm。

3、铸件尺寸公差

铸件各部分尺寸允许的极限偏差称为铸件尺寸公差。

查资料得:

灰铸铁所规定的公差等级范围为CT8～CT12,在此次毕设中取CT10。

4、拔模斜度

为了使造型芯时起模方便，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。

起模斜度应设计在铸件没有结构斜度并垂直与分型面的表面上，其大小依起模高度、模样表面粗糙度以及造型芯的方法而定。

起模斜度有三种形式，一般在铸件加工面上采用增加铸件厚度法。

在铸件与其他零件配合的非加工表面上，采用减少铸件壁厚法，或增加和减少铸件厚度法原则上，在铸件上留出起模斜度后，铸件尺寸不应超出铸件的尺寸公差。

粘土砂造型时，模样凹处内表面的起模斜度

5、最小铸出孔和槽

一般灰铸铁件成批生产时，最小铸出孔直径15~30mm，单批小批量生产时为30~50mm；

铸钢件最小铸出孔直径为30~50mm。

薄壁铸件取下限，厚壁铸件取上限。

零件上的小孔均采用机械加工方法获得。

由于铸件壁厚居中，所以选择最小铸出孔为Φ36。

6、工艺补正量

工艺补正量是用以防止铸件局部尺寸由于各种工艺因素的影响而超差，在铸件相应部位非加工面上增加的金属层厚度。

工艺补正量一般需在生产实践中摸索确定。

7、非加工壁厚的负余量

在手工造型和造芯时，由于起模敲动及木模因吸潮而引起膨胀等原因，都会使型腔尺寸扩大，为了保证铸件的尺寸、壁厚的准确性和避免铸件超重，应当采用负余量。

形成铸件非加工表面壁厚的木模或芯盒内肋尺寸应该减小，所减小的尺寸称为非加工壁厚的负余量。

非加工壁厚的负余量应在铸造工艺图上标出，其数值与铸件重量壁厚等因素有关，必须指出：

非加工壁厚的负余量，只限于手工造型、造芯时使用。

非加工余量壁厚的负余量

由上表以及本课设中的数据可查出非加工壁厚的负余量为-1.5.8、分型负数

为了抵消铸件在分型面部位的增厚（垂直于分型面方向），保证铸件尺寸符合图样要求，在拟定工艺时，应在模样上相应部位减去一定的尺寸，这个被减去的值，称为分型负数，用a表示。

分型负数主要根据砂箱平均轮廓尺寸来确定，根据下表一般情况造

砂箱平均轮廓尺寸＜＜800分型负数Ⅰ1Ⅱ2分型负数又随砂型尺寸的增大而增加，其值约1~5mm。

查《铸铁手册》

确定分型负数时要注意的几点：

（1）若模样分为两半，且上、下两半是对称的，则分型负数在上、下两半模样上各取一半（见表中插图b）；

（2）多箱造型时，每个分型面都要留分型负数，且以每节沙箱高度为依据。

（3）湿型一般不留分型负数，但沙箱尺寸大于2m时，也须留分型负数，其值应较表中的数值小。

（4）处理分型面上的砂芯间隙b不能小于分型面数a（见表中插图才，即b>

a或者b=a）。

9、反变形量

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量，使铸件冷却后变形的结果正好将其抵消，得到符合图样要求的铸件。

由于影响铸件变形的因素较多，故反变形量一般根据经验确定。

10、砂芯负数

砂芯在湿态时因自重而下沉，涂料层较厚及烘干后，胀变形等原因，引起砂芯四周方向尺寸增大，会使铸件壁厚减薄。

所以在制造芯盒时，将芯盒的长宽尺寸减去一定值，这个被减去的值，称为砂芯负数。

砂芯负数适用于大型粘土砂芯。

砂芯负数的经验数值可查相关手册。

表5426分型负数

由上表可查出干型的分型负数为2.确定分型负数时要注意的几点：

（5）若模样分为两半，且上、下两半是对称的，则分型负数在上、下两半模样上各取一半（见表中插图b）；

（6）多箱造型时，每个分型面都要留分型负数，且以每节沙箱高度为依据。

（7）湿型一般不留分型负数，但沙箱尺寸大于2m时，也须留分型负数，其值应较表中的数值小。

（8）处理分型面上的砂芯间隙b不能小于分型面数a（见表中插图才，即b>

八、铸铁的熔炼

1、冲天炉熔炼的基本要求

对冲天炉熔炼的基本要求可以概括为优质、高产、低耗、长寿与操作便利五个方面。

具体要求如下：

1）铁液质量；

2）熔化速度快；

3）熔炼耗费少；

4）炉衬寿命长；

5）操作条件好

2、冲天炉的基本结构1）炉底与炉基

炉底与炉基是冲天炉的支撑部分，对整座炉子和炉料柱起支撑作用。

2）炉体与前炉

炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。

炉体内壁砌耐火材料，加料口处的炉壁由钢板圈或铁砖构成，以承受加料时炉料的冲击。

3）烟囱与除尘装置

烟囱在加料口上面，其外壳与炉身连成一体，内壁砌耐火砖或青

砖。

烟囱的作用是引导炉气向上流动并排除炉外。

除尘装置的作用是消除或减少卢勤中的烟灰及有害气体成分。

4）送分系统

冲天炉的送风系统是指自鼓风机出口至风口出口处为止的整个系统，包括进风管、风箱、风口及鼓风机输出管道。

风管布置应尽量缩短长度，减少曲折，避免管道截面突变，总风管内流速应控制在10～18m/s。

按风箱横截面计算的流速，大致控制在2.5～4m/s。

5）热风装置

热风装置的作用是加热供底焦燃烧用的空气，以强化冲天炉底焦的燃烧。

常用热风装置有内热式和外热式两种。

6）风机

10t/h以下冲天炉一般选用高压离心式专业风机。

3、冲天炉强化熔炼的主要措施

1）预热送风预热送风是强化冲天炉熔炼的主要措施之一。

热风能够强化底焦燃烧提高炉温，从而提高铁液温度。

2）富氧送风富氧送风是在送风过程中加入一定比例的氧气，以提高送风中氧的浓度来强化充天炉熔炼的方法。

提高空气中氧的浓度，能促使碳的燃烧反应进行的更剧烈，同时能加快反应的速度，因此对冲天炉中焦炭燃烧过程起到显著的强化作用。

3）除湿送风送风湿度对冲天炉熔炼过程的重要影响，已被生产实践所证实。

充天炉除湿送风方法很多，有吸附除湿、吸收除湿和冷冻除湿等

方法。

4、冲天炉熔炼过程的参数选择及测量

冲天炉的网形图冲天炉的网形图是描绘冲天炉风量、焦炭消耗率、燃烧比、铁液温度与炉子熔化率之间关系的实验图表。

1）焦耗一定时，随着风量的增大，冲天炉的熔化率总是增加的，而铁液的温度则先是提高至某一最大值后开始下降。

所以，对每一焦耗，有一个对应与最高铁液温度的合适的风量，称为最惠风量。

焦炭消耗量越大，最惠风量也越大，铁液的最高温度也越高，但炉子熔化率则下降。

2）风量一定时，随着焦炭消耗量的增大，铁液温度提高，炉子熔化率下降。

3）为达到一定的铁液温度可以用不同的焦耗与风量配合。

冲天炉风量的计算冲天炉所需的风量可按最惠送风强度计算，也可按每小时焦炭消耗量计算。

5、冲天炉的层焦量与层铁量的选定

1）层焦量层焦的作用是补偿为熔化一批铁料所烧失的底焦，并将各批铁料分隔开来。

因此，层焦量是按焦层的厚度计算的。

按炉膛最大截面计算的层焦厚度一般取160～200mm左右。

2）层铁量层料厚度对冲天炉熔化区的影响很大。

薄料层能提高熔化区的平均高度延长铁液的过热路程，改善铁液的过热条件。

因此，应尽量选择薄料层，但也不能过于频繁，以防止相邻铁料窜混和上料过于频繁。

6、底焦高度的选择

1）底焦高度的确定冲天炉底焦的正常高度应处于炉内燃烧区还原带的上平面，它运行时波动的下限应超过最上一排分口形成的氧化带。

2）底焦高度的校核底焦高度是否合适，往往可以通过经验观察来予以校核和修正。

7、冲天炉用溶剂量计算

冲天炉用溶剂主要是石灰石以及少量氟石。

合适的溶剂加入量应根据层焦质量、焦炭含灰量、铁料带入的泥沙和对炉渣成分的要求。

通过配渣计算来决定。

设计小结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关铸造工艺方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

同时，设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作

的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。

就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。

果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

最后感谢我的任课老师郑荣顺郑老师，感谢您这两年来对我们的谆谆教导，谢谢您。

参考文献

【1】叶荣茂《铸造工艺课程设计手册》哈尔滨工业出版社

1989.4

【2】《砂型铸造工艺及工装设计》联合编写北京出版社1996.2【3】《铸造工程师手册》编写组机械工业出版社202*.2【4】《机械加工工艺手册》第一卷工艺基础卷王先逵主编【5】曹瑜强《铸造工艺及设备》机械工业出版社202*.8第二

版【6】司乃钧王丽凤《热成形工艺基础》高等教育出版社202*.6【7】李魁《铸造工艺设计基础》机械工业出版社1980.3【8】李弘英赵成志《铸造工艺设计》机械工业出版社202*.3【9】《铸铁手册》铸铁手册编写组编写机械加工出版社1984.4【10】《造型材料》石德全主编北京大学出版社202*.9【11】《金属材料与热处理》王贵平主编机械加工出版社

202*.8

友情提示：

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