铸造工艺设计说明书.docx
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材料成型过程控制
院系：
材料科学与工程学院
专业：
材料成型与控制工程
姓名：
学号：
指导老师：
日期：
2012.9.19至2012.10.15
目录
一、铸造工艺分析………………………………………………1
二、砂芯设计……………………………………………………3
三、冒口设计……………………………………………………5
四、浇注系统的设计及计算…………………………………7
五、沙箱铸件数量的确定……………………………………10
六、参考数目、资料……………………………………………11
文字说明、简图与计算步骤
主要结论
与参考资料
图1所示的事U型座，主要用于拆卸主轴上的皮带轮。
材料为ZG25（主要元素含量：
WC%=0.22~0.32%，WMn%=0.5~0.8%，WSi%=0.2~0.45%）。
技术要求：
①未标示的铸造圆角半径R=3~5。
②未标铸造倾斜度按工厂规格H59~21。
③铸件应仔细地清理去掉毛刺及不平处。
图1
文字说明、简图与计算步骤
主要结论
与参考资料
一、铸造工艺分析
1.确定铸型种类和造型、制芯方法
此铸件是铸钢件，铸件最大三维尺寸270x110x220mm，为中小型铸件，铸件结构简单，仅有两个加工面，其他非加工面表面光洁度要求不高，采用温型普通机器造型，砂芯外形简单，采用热芯盒射芯机制芯。
2.确定浇注位置和分型面
方案1：
将铸件放置于下箱，分型面选取如图2所示，采用顶注式浇注，此方案浇注系统简单，不用翻箱操作；但是浇注时金属液对型腔冲刷力大，难以下芯，不便设置冒口进行补缩。
容易产生夹砂、结疤类缺陷，补缩困难会形成缩孔、缩松结晶等缺陷。
方案2：
将铸件放于上箱，分型面选取如图3所示，采用底注式浇注，此方案浇注系统相对复杂，下芯方便，可以将冒口设计在顶部，补缩效果好。
综合以上两种方案考虑，选择方案2较为合理。
上
下
下
上
图2图3
铸件全部位于上箱，下表面为分型面
文字说明、简图与计算步骤
主要结论
与参考资料
3.选择工艺参数
①最小壁厚确定：
铸件轮廓尺寸为270x220mm，由表1—5查得最小壁厚为10~１２ｍｍ，铸件满足要求。
②最小铸出孔确定：
铸件位于上部的孔壁厚与孔深为１１ｘ５０ｍｍ，下部位孔壁厚与孔深为１１ｘ２０ｍｍ，由表１—８查得最小铸出孔径为６０ｍｍ，所以铸件上的孔都不能铸出。
③铸造收缩率：
经过分析，铸件类型为铸钢件受阻收缩由表１—１４查得收缩率为１.５％。
④机加工余量：
铸件为铸钢件，砂芯铸造，机器造型，由表１—１３查得机加工余量等级为Ｅ～Ｈ，再由表１—１２得加工余量为１.４～５ｍｍ，故取３ｍｍ。
⑤公差等级：
铸件为铸钢件，砂型铸造机器造型和壳型，由表１—１０得公差等级为８—１２，由表１—９查得公差数值为２.２～９，取３.５。
⑥拔模斜度：
造型模样为金属模，测量面高为２０ｍｍ，由表１——１５查得α＝１°１０′，ａ＝０.８ｍｍ
⑦铸造圆角：
由铸件技术要求，未标示的铸造圆角半径Ｒ＝３～５，取５ｍｍ。
二、砂芯设计
1.确定砂芯数量和每一砂芯形状、尺寸，砂芯种类及制芯方法、下芯次序
根据零件图，可知只需使用一个砂芯即可满足，砂芯结构简单，属于中小型，砂芯的形状及尺寸如图4所示。
呋喃—1型树脂砂热芯盒制芯工艺，是一种能解决
铸造收缩率：
1.5%
机加工余量：
3mm
文献：
《铸造工艺设计》
公差数值：
3
拔模斜度：
α=1°1′
a=0.8mm
文字说明、简图与计算步骤
主要结论
与参考资料
原料供应，芯砂的流动性好，硬化速度快，硬化温度范围较宽，热态砂芯强度和常温机械强度都很好，浇注后型芯的退让性能好，故选择呋喃树脂热芯盒射芯法造芯，
2.确定砂芯的芯头个数、形状、尺寸、间隙和谐度
根据砂芯及型腔形状，确定芯头个数为1，芯头为自硬型，由表1—31查得：
间隙S=1.0mm，芯头高度为36mm，芯头斜度由表1—33查得α=7°，a=5mm。
砂芯主视图砂芯俯视图
图4
3.确定砂芯的捣砂、排气、定位及固定
砂芯形状简单，尺寸小，材料为自硬树脂砂，查表1—44得，利用扎排气孔法，分析砂芯与性强得砂芯不需要固定。
三、冒口的设计及计算
1.冒口设计计算
分析零件图，其上部分为厚大部位，冷凝过程中易出现缩孔、缩松等缺陷，所以需要设置冒口对其进行补缩。
冒口模数的估算：
将零件形状简化成图5所示形状，
砂芯数量：
1
芯砂材料：
呋喃树脂砂
热芯盒射砂制芯
芯头数量：
1
头高度h=36mm
芯头斜度：
α=7°，a=5mm
资料《铸造工艺学》
砂芯排气：
扎排气孔法
文字说明、简图与计算步骤
主要结论
与参考资料
图5
六棱柱体积计算：
S1=652×652√3×12×12=3659mm2，V1=S1×h1=3659×20=73180mm3
圆柱的体积计算：
S2=πR2=πX（1402）2=14315mm2，V2=S2×h2=14315X30=429450mm3
V总=S1+S2=73180+429450=502630mm3
六棱柱侧面积S侧1=752X20x6=4500mm2，
圆柱侧面积S侧2=πdh2=3.14X140X30=13188mm2
S总=S侧+2S2+S1-S1+S侧2=4600+2X14315+13188=46481mm2
MC=V总S总=50263046481=11mm=11cm，Mr=1.2Mc=1.32cm
②确定体收缩率、冒口形状、尺寸、能补缩的最大铸件体积
铸件材料为ZG25，化学成分：
Wc%=0.25,WMn=0.8%，由表6——2得ξ=4.4%，
ξv=4.4+0.0585=4.5%，由表3—33查得d=65mm，h=105mm，VR=0.36L，GR=2.5Kg，Vc=0.8L，Gc=6.5Kg。
冒口如图6所示：
图6
冒口模数：
Mr=1.32cm
文献：
《砂型铸造工艺及工装设计》
《铸造工艺设计》
冒口尺寸：
d=65mm
h=105mm
文字说明、简图与计算步骤
主要结论
与参考资料
四、浇注系统的设计与计算
1.浇注系统类型选择
本铸件为铸钢件，且质量要求较为严格，不允许表面有夹砂、粘砂等缺陷，设计时应考虑浇注系统有较好的挡渣能力。
开放式浇注系统，金属液进入型腔时金属液流动速度小，充型平稳，对型壁冲刷力小，金属氧化轻，适合铸钢件浇注。
底注式浇注系统，内浇道基本上在淹没状态下工作，充型平稳，可避免金属液发生飞溅、氧化及由此产生的铸件缺陷，无论交道口比值多大，横浇道基本上都是被充满的，有利于阻渣，也弥补了开放式浇注系统挡渣能力不足的缺点。
同时，型腔内的气体容易顺序排除，避免产生气孔等缺陷。
综合以上各方面考虑，采用开放式——底注式浇注系统。
2.确定内浇道的数量和引入位置
分析零件图，可设置两个关于中心线对称的内浇道。
采用底注式浇注系统，引入位置在铸件底部，具体详情参照铸件工艺图。
3.各组元断面截面积计算
根据《铸造工艺学》得知，大批量生产小型铸钢件时，常采用转包浇注。
估算铸件体积：
V铸件=πR2h2=π×（1502）2×220=3885750mm3
估算冒口体积：
V冒口=πR2h1=π×（652）2×100=331663mm3
V总=V铸件+V冒口=3885750+331663=4233996mm3=4.23L
冒口质量：
G1=331663×7.8×10-6=2.6Kg，铸件质量G2=9.2Kg。
G=2.6+9.2=11.8Kg
相对密度Kv=GV总=11.84.23=2.78Kg/L
查表5—34得，C=1.0，K=0.7，浇筑时间t=C√G=11.8=3.43s
由表5—33查验，符合要求。
浇注系统：
采用开放——底注式浇注
《铸造工艺学》
浇注时间：
t=3.43s
《砂型铸造工艺及工装设计》
文字说明、简图与计算步骤
主要结论
与参考资料
公式：
A内=Gtkl，L为钢水流动系数，ZG25的L=1.0
A内=Gtkl=11.83.4×0.7×1.0=4.9cm2。
内浇道数量为2，所以内浇道截面积A内=2.45cm2。
大批量生产生产小型铸钢件时多采用可充满式浇注系统，既有加强挡渣的能力，又减轻喷射，常采用浇注系统截面积比为：
A内：
A横：
A直=1.0：
0.9：
1.2。
所以A内=4.9cm2，A横=4.41cm2，A直=5.29cm2。
4.各组元尺寸、形状的确定
已知A内=2.45cm2，A横=4.41cm2，A直=5.29cm2，查表2—50得：
内浇道各部分a=25mm，b=20mm，c=13mm，R=5mm；横浇道各部分尺寸a=22mm，b=18mm，c=22mm，R=5mm；直浇道d中=29mm，d上=33mm，d下=25mm。
各部分剖面图如7所示
直浇道d中横浇道内浇道
图7
根据直浇道下端直径d下=25，查表3—233得浇口杯各部位尺寸为D1=66mm，D2=62mm，h=50mm，R=6mm。
如图8所示：
图8
A内=4.9cm2，
A横=4.41cm2，
A直=5.29cm2
《铸造手册》
文字说明、简图与计算步骤
主要结论
与参考资料
浇注系统示意图如图9，详细参数见铸件工艺图。
图9
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