后罗拉过桥摇臂铸造工艺及工装设计说明书.docx

后罗拉过桥摇臂铸造工艺及工装设计说明书.docx

《后罗拉过桥摇臂铸造工艺及工装设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《后罗拉过桥摇臂铸造工艺及工装设计说明书.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

后罗拉过桥摇臂铸造工艺及工装设计说明书

后罗拉过桥摇臂（右）铸造工艺及工装设计

1.铸件结构的工艺性分析------------------------------------------3

1.1审查铸件结构--------------------------------------------3

2.铸造工艺方案的确定-------------------------------------------4

2.1造型，造芯方法及铸型种类----------------------------------4

2.2确定浇注位置与分型面--------------------------------------4

2.2.1浇注位置的确定原则---------------------------------4

2.2.2分型面的选择---------------------------------------5

2.2.3确定砂箱中铸件的数目-------------------------------6

3、确定主要铸造工艺参数------------------------------------------7

3.1确定机械加工余量------------------------------------------7

3.2确定起模斜度----------------------------------------------8

3.3最小铸出孔------------------------------------------------9

3.4铸造收缩率------------------------------------------------10

3.6砂芯数量，形状和固定方法----------------------------------10

3.7压环、防压环和集砂槽芯头结构------------------------------12

4确定浇注系统---------------------------------------------------12

4.1选择浇注系统类型------------------------------------------12

4.2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向--------------13

4.3直浇道的位置和高度--------------------------------------------13

4.4计算浇注时间并核算金属夜上升速度--------------------------13

4.5计算阻流截面积--------------------------------------------14

4.6确定浇口比-----------------------------------------------------15

4.7计算内浇道截面积------------------------------------------------------------15

4.8计算横浇道截面积------------------------------------------15

4.9计算直浇道截面积------------------------------------------16

4.10浇口窝的设计----------------------------------------------16

4.11浇口杯的设计----------------------------------------------------17

5.模板设计-------------------------------------------------------------18

参考文献---------------------------------------------------------19

后罗拉过桥摇臂铸造工艺及工装设计

1、铸件结构的工艺性分析

生产铸件不仅需要采用先进合理的铸造工艺和设备，而且还要使零件结构本身符合符合铸造生产要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程。

零件三维图

1、1审查铸件结构

（1）铸件应有合适的壁厚

避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件壁不应太薄，有零件图可知本次设计的铸件的材料为

HT150，最大尺寸约为257.5x95x76，查课本第17页知铸件尺寸在200~400mm之间时，铸件的最小允许壁厚为4~5mm因此该铸件最小壁厚满足要求。

（2）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍

注意壁厚过度和圆角，两壁交接若成直角易形成热节，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出现裂纹缺陷。

由零件图可知，铸件中成直角相接的两壁薄厚壁相接都用圆角过度，满足设计要求。

2、铸造工艺方案的确定

2、1造型，造芯方法及铸型种类

根据所给后罗拉过桥摇臂的零件图，分析其结构可知其最大尺寸为257.5x95x76，铸件的质量约为2.26Kg所采用的材质为HT150.

根据本次课程设计要求确定铸造方法为砂型铸造，机器批量造型，所给砂想的尺寸为850x550x165/165.

2、2确定浇注位置与分型面

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的铸件，为简化操作，也可以先考虑分型面。

2、2、1浇注位置的确定原则

（1）铸件重要加工面应朝下或处于侧面

（2）铸件的大平面尽可能朝下因为型腔顶面浇注时烘烤严重型砂易开裂形成夹砂

（3）铸件的薄壁部分应朝下或者处于侧面以免产生浇不到、冷隔等缺陷

（4）铸件的厚大部分应置于上部或侧面便于安置冒口补缩

分析说给零件的结构，砂型呈水平放置，铸件在型内水平卧倒放置，采用水平分型，所有的砂芯都呈竖直放置，在分型面上设置内浇道进行浇注；铸件在型内呈水平、凹陷部位朝下放置，砂芯在型内呈竖直放置，有利于砂芯的定位与固定，且砂芯结构设计较为简单，凹陷部位朝下放置，使吊砂转变为砂台，有利于砂型的强度与完整性及型腔尺寸的检验，保证了铸件的完整性与尺寸精度。

2、2、2分型面的选择

选择分型面应使工艺简单操作方便，原则如下

（1）使铸件或主要型芯位于同一注型以避免错箱

（2）分型面尽量少，少用三箱，尽量减少型芯的数量

（3）少挖砂，分型面尽量平直

（4）便于下芯，合箱和检查行腔尺寸

（5）不使砂箱过高

分析零件的结构初步确定两种分型方法，如下图所示

（图一）

（图二）

图一所示的分型方法，需三个砂芯，且砂芯横放不便于排气，铸件容易产生气孔等缺陷；而且该方法易产生错箱缺陷，根据零件工作条件，要求准确定位，所以该方法不合理

图二所示的分型方法，只用了有两个砂芯，减少了砂芯数目，且砂芯垂直安放便于排气，而且铸件整体位于一个半型，避免了因错箱而引起的缺陷，因此该分型方法较为合理。

综上所述：

分型面选取方案二较为适宜，将其作为分型面选取的最终方案。

2、2、3确定砂箱中铸件的数目

确定在一个砂箱中放几个铸件，应考虑以下几个方面的因素，铸件尺寸、砂箱尺寸、吃砂量和车间起重能力等。

一个砂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。

本次设计的铸件在一个砂箱中长约为260mm，宽约为100mm，高约为80mm，重量约为2.26Kg，砂箱尺寸为850x550x165/165

查《铸造工艺课程设计手册》表1-12可知模型的最小吃砂量为

因此在长度方向上可以放置2个铸件距离分别为120+260+90+260+120=850在宽度方向上可以放置三个铸件距离分别为45+100+120+100+40+100+45=550。

示意图如下图

4、确定主要铸造工艺参数

3、1确定机械加工余量

铸件为保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的而后又在机械加工时被切去的饿金属层厚度。

加工余量过大，浪费金属和加工工时，过小降低刀具寿命，不能完全去除表面缺陷，达不到设计要求，因此应该合理选择铸件的机械加工余量。

铸件机械加工余量的大小要根据铸造合金种类，铸造工艺方法，生产批量，铸件尺寸精度，铸件尺寸及浇注位置等来确定。

查《铸造工艺课程设计手册》表2-9可知灰铸铁砂型机器造型的铸件机械加工余量等级为8~10/G;再由表2-8可知该零件的基本尺寸①⑧面为95mm，②面为76mm，③面为70mm，⑦面为78mm，由于基本尺寸均小于100mm，尺寸公差等级选择9，加工余量等级选择G，因而可确定所有机械加工余量均为3mm。

其余面均不需要机械加工，因而无需加工余量。

此外面①由于分型的需要面①与面②应处于同一表面，因此加工余量应在原有的3mm上再加2mm（如下图）。

3、2确定起模斜度

为了方便起模，再摸样和砂芯的出模方向留有一定的斜度，以免损坏砂型或砂芯。

这个斜度称为起模斜度。

起模斜度应在铸件上没有结构斜度的垂直于分型面的表面上使用，其大小以模样的起模高度表面粗糙度以及造型方法而定。

查《铸造工艺课程设计手册》表2-11可知粘土砂造型模样外表面的起模斜度

由表2-14可知铸孔起模斜度

由零件图给定的尺寸根据上面两表来确定各面的起模斜度（部分零件图如下）

面⑤⑥④⑨的起模斜度为1°10´

铸孔⑦的起模斜度为7°

3、3最小铸出孔

查《铸造工艺课程设计手册》表2-16

由于本次设计零件为批量生产，材料为HT150因此最小铸出孔直径为15~30mm有零件图所给尺寸可知，铸件中M6，M10的孔均不需铸出。

3、4铸造收缩率

铸件在冷却过程中，体积一般都要收缩，由于收缩使铸件各部分尺寸均小于模样原来尺寸，为了使铸件冷却后的尺寸与铸件图尺寸一致，则需要在模样上加上收缩尺寸，增加尺寸的收缩量一般用铸造收缩率K表示

查《铸造工艺课程设计手册》表2-15可知

通常简单的厚实铸件可视为自由收缩，其余均视为阻碍收缩。

又由于本次设计铸件为小型灰铁件，为结构复杂的薄壁件，因而铸造收缩率选择1%。

3、6砂芯数量，形状和固定方法

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，芯子的数量越少越好。

本次工艺设计，根据铸件结构和前面所确定的分型方法选取两个砂芯，如图所示①号砂芯，②号砂芯。

①号砂芯长度约为76，直径约为47，芯头采用垂直芯头，芯头尺寸可查《铸造工艺课程设计手册》得到

查表3-1可得垂直芯头高度和芯座的配合间隙

干型砂芯L<100mm40mm

取S1=1.8S=0.9取1mmh1=0.65h=16.25取16mm

查表3-2可得垂直芯头顶面与芯座的配合间隙

干型砂芯40mm

查表3-3可得垂直芯头的斜度（芯头高度h，h1均小于40mm）

上部芯头

1<10°取7a1<7mm

下部芯头

<7°取7a<5mm取3

②号砂芯砂芯高度约为15mm，长X宽=25X13.5，芯头也采用垂直芯头，尺寸可查手册得到

查表3-1可得垂直芯头高度和芯座的配合间隙

干型砂芯L<100mmA+B/2=19.25mm<25mm所以取S=0.2h=15~20选h=15

由于砂芯尺寸较小可取S1=Sh1=0.65h=9.75取10mm

查表3-2可得垂直芯头顶面与芯座的配合间隙

干型砂芯A+B/2=19.25mm<25mm取S2=0mm

查表3-3可得垂直芯头的斜度（芯头高度h，h1均小于40mm）

上部芯头

1<10°取7a1<7mm

下部芯头

<7°取7a<5mm

3、7压环、防压环和集砂槽芯头结构

在湿型大批量生产中，为了加速下芯、合芯及保证铸件质量，在芯头的模样上常常做出压环、防压环和集砂槽。

压环、防压环和集砂槽尺寸由《铸造工艺课程设计手册》查表3-7：

由于砂芯直径较小不需要压环、防压环和集砂槽芯头结构。

4确定浇注系统

金属液流入铸型型腔的通道为浇注系统，主要是选择浇注系统的类型，内浇道的开设位置，各组元截面积，形状和尺寸。

4、1选择浇注系统类型

由于本次设计的铸件体积小，铸件壁为薄壁，故可选用顶注搭边式浇注系统。

采用该种浇注系统，金属液沿型壁注入，充型快而平稳，可减少冲砂。

4、2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向

后罗拉过桥摇臂结构较为简单属于中小类铸件，铸造时采取一箱六件，为便于造型，内浇道开设在分型面上。

因为铸件采用底座朝上且铸件大部位于下箱的方式进行铸造，这样铸件凝固顺序为由下至上凝固，这样有利于铸件的重要部分先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在分型面上，由一个内浇道从侧面引入金属液。

内浇道具体位置如下图所示：

4、3直浇道的位置和高度

高度125mm位置在砂箱偏离中心一定距离的位置

4、4计算浇注时间并核算金属夜上升速度

液态金属从开始进入铸型到充满铸型所经历的时间浇注时间。

合适的浇注时间与铸件的结构、铸型工艺条件、合金种类和选用的浇注系统类型等有关。

根据课本第62页知，计算10t以下各类铸件的浇注时间，常用以下公式：

式中τ为浇注时间，单位为S

G为铸件总质量，单位为Kg

δ为铸件壁厚，对于壁厚不均匀的铸件，δ取平均壁厚、主要壁厚或最小壁厚，单位mm

为系数。

对于普通灰铸铁一般取2.0

对于本次设计的铸件，一箱六件总质量约为2.5Kg，平均壁厚约为20mm所可得浇注时间为

计算铁水液面上升速度

查询课本第63页表3-3可知型内铁液液面允许的最小上升速度为10~20mm/s，所以上式所求的V>10,满足要求，圆整后取浇注时间为τ=8s。

4、5计算阻流截面积

查寻课本知根据水力学近似计算公式

式中，

—内浇道截面积，

G—流经阻流的金属质量kg;

τ—充满行腔总时间;

μ—浇注系统阻流截面的流量系数;

—充填型腔时的平均计算压力头cm;

由于铸件的工艺出品率为70%，所以流经阻流的金属质量约为G=2.5X6/70%=21.4Kg，充型时间τ=8s,.流量系数μ=0.42，浇注温度升高，μ+0.05，顶注式能使μ增大0.1，所以μ=0.42+0.05+0.1=0.57，充填型腔时的平均计算压力头

=16.5cm,将数据代入上式得

4、6确定浇口比

浇口比由课本可查表3-6得：

式中:

—直浇道截面积；

—横浇道截面积；

—内浇道截面积；

4、7计算内浇道截面积

由于有6个内浇道，所以由4.5计算可知内浇道截面积为

=

/6=0.6

，查手册取

=0.6

横浇道形状取梯形断面形状如下图（a）：

梯形断面大小由查表得：

a=9mm；b=6mm；c=11mm。

4、8计算横浇道截面积

本次设计一个横浇道连接4个内浇道，而另一个横浇道连接2个内浇道则

查手册取

查手册取

综上为了加工过程方便与满足铸造要求取

横浇道形状取梯形断面形状如下图（b）：

梯形断面大小由《铸造工艺课程设计手册》查表得：

a=13mm；b=20mm；c=17mm。

4、9计算直浇道截面积

设计直浇口有一个则

查手册取并根据给定的直浇道尺寸取截面积为4.9，直浇道截面取圆截面如下图c，尺寸取直径，D=25mm

a内浇道b横浇道c直浇道

4.10浇口窝的设计

查询课本52页，可粗略定出浇口窝的尺寸如下

浇口窝上端直径为直浇道下端直径2倍，因此:

D=2X36=72mm

浇口窝高度为横浇道高度1.5倍，因此:

H=1.5X20=30mm

浇口窝下端直径为直浇道下端直径1.5倍，因此:

=1.5X36=54mm

4.11浇口杯的设计

为简化造型设计过程选用漏斗形浇口杯形状如下

浇口杯尺寸由《铸造工艺课程设计手册》查表4-14可知

D1=70mmD2=66mmh=54mm

5模板设计

模板的尺寸为912mmX665mmX60mm，加强筋上部的厚度为15mm，下部厚度为12mm；加强筋间左右的间距为156mm，前后的间距为190mm，。

模底板与砂型之间的定位方式为销定位，尺寸查《铸造工艺装备设计手册》表3-8和3-9确定定位销和导向销尺寸为

，

，

，

，定位销与销套的配合精度由表3-9查得，销的极限偏差为

，销套的极限偏差为

，配合间隙为0.065mm-0.169mm，查表3-19确定模底板两端销钉之间的中心偏差为

0.2mm。

模样与模板装配所选用的集中螺钉可查《铸造工艺装备设计手册》表3-42取M12和M6

表3-40取M10，所用销子查表3-44取直径d=5mm

模样在模板上固定之前要有销钉定位，定位销定尺寸查《铸造工艺课程设计手册》表6-13可以确定为

参考文献：

[1]董选晋，李继强.铸造工艺学[M]·化学工业出版社，2009.8.

[2]叶荣茂，吴维冈，高景艳.铸造工艺课程设计手册[M]·哈尔滨工业大学出版社，1995.

[3]吴光锋.铸造工艺装备设计手册[M]·机械工业出版社，1989.