铸造工艺设计说明书

铸造工艺课程设计设计说明书设计题目ZG301法兰盘砂型铸造工艺设计姓名学号指导教师成绩完成日期摘要法兰盘为圆型铸件，铸件用ZG301570浇注而形成,承受一定的压力。本文对其零件的技术要求进行分析，对零件的铸造工艺分析，明确零件的结构特点，找出可能存在的结构问题。提出改进措施,根据零件结构特点，技术要求，生产批量、生产条件选择造型和造芯方法。制定出铸造工艺方案,选用适宜的工艺参数，设计铸件的浇注系统、补缩系统。最后，绘制出零件图、铸件图、铸造工艺图、铸造合箱图、工艺卡。关键字铸造工艺性铸造工艺方案铸造工艺参数浇注系统补缩系统目录摘要目录I第一章铸造工艺方案的确定1第一节零件结构的铸造工艺性1一、从避免缺陷方面审查铸件结构1二、从简化工艺方面审查铸件结构1第二节造型造芯方法的选择1一、造型方法的选择1二、造芯方法的选择1第三节分型面、浇铸位置的确定1第二章砂芯设计及铸造工艺设计参数1第一节砂芯设计1一、芯头的长度和芯头斜度1二、芯头与芯座之间的间隙1三、芯头承压面积S的核算1第二节铸造工艺设计参数1一、机械加工余量1二、铸件尺寸公差1三、铸造收缩率1四、最小铸出孔1五、起模斜度1六、非加工壁厚负余量1第三章浇注系统设计1第一节选择浇注系统类型1第二节确定浇道的位置和数目1一、铸件质量1二、浇注时间1三、核算金属上升速度1四、浇注速度1五、确定各浇道的面积1六、浇道分布情况1七、砂箱尺寸1八、核算压力头1第四章冒口的设计1第一节划分补缩区1第二节冒口计算1第三节核算冒口补缩能力1一、金属液量的校核1二、水平距离的校核1三、工艺出品率的校核1总结1参考文献1第1章铸造工艺方案的确定第一节零件结构的铸造工艺性一、从避免缺陷方面审查铸件结构1壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止热节的形成如图11所示，壁厚不均匀的铸件在冷却的过程中易形成较大的内应力，在热节处易形成缩孔、缩松和热裂纹。图11铸件剖视图2避免浇注位置上有水平的大平面结构如图12所示，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近距离地烘烤顶面型腔，极易造成夹砂，结疤缺陷，应尽可能把水平型改成稍带倾斜的壁或曲面壁。图12大平面二、从简化工艺方面审查铸件结构铸件内腔有凸台，工艺复杂，妨碍起模。应该去除凸台，键槽后续机械加工出来。图13键槽第二节造型造芯方法的选择一、造型方法的选择选用手工造型，之所以选择手工造型是因为铸件过大，不利于大流水线生产，存在硬化过程，且湿型铸造，湿型生产灵活性大、生产效率高、生产周期适中。造型材料选用普通原砂和粘土。二、造芯方法的选择造芯方法选择热芯盒射芯式造芯方法。热芯盒射芯式将芯盒加热，砂芯在芯盒内固化，把以呋喃I型为粘结剂，氯化铵为催化剂的芯砂射入经预热的芯盒内，硬化后取出3。得到表面光洁、尺寸精确、强度高的砂芯。适用于呈批、简单的砂芯，操作方便，生产率高，易于清理，不需要另设烘烤设备，易于机械化，与所铸零件的砂芯相符。造芯材料选用干型砂。第三节分型面、浇铸位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置是铸造工艺设计中主要的环节，关系到铸件的内在质量、铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易。因此往往须制订出几种方案加以分析、对比，择优选用。由于上表面质量和精度需要达到其加工要求，且中心孔四周孔的组织要求较精密。针对铸件以上的要求，砂型铸造工艺方案大致有两个方案可供选择。图14分型面图15分型面方案一水平分型如图14所示。优点（1）分型面为最大截面；（2）铸件全部位于下箱，有利于保证铸件精度；（3）铸件为竖直浇注，造型、制芯简单方便；（4）保证铸件能充满。缺点（1）铸件上表面精度不能保证；（2）可能出现浇不足、冷隔。方案二竖直分型如图15所示。优点（1）浇铸平稳，容易充型；（2）有利于缩孔缩松的补缩，减少缺陷。缺点（1）中心孔处的砂芯不易安放；（2）需要悬臂芯，下芯困难；（3）铸件不位于同一箱中，易错箱，无法保证精度。综上所述，方案一优点较多，既能保证铸件质量，又能简化造型操作。方案二虽然也行，但中心孔砂芯不易安放，容易脱落。所以选择方案一为最终的工艺方案。第2章砂芯设计及铸造工艺设计参数第一节砂芯设计砂芯的功用是形成铸件内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂芯应满足以下要求砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位置应符合铸件要求，具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时排出铸型外，铸件收缩时阻力小并且容易清砂。本铸件只有中心孔一个砂芯，其中砂芯的形状及尺寸如图所示图21砂芯截面积一、芯头的长度和芯头斜度本砂芯为垂直砂芯，中心孔处横截面积较大而高度不大，为了定位和固定砂芯，使砂型在铸件中有准确的位置，故需设置芯头。芯头采用干型制作。过长的芯头会增加砂箱的高度，增加填砂量，芯头过高，不便于扣箱。由所给的图可知D200MM，L303MM。垂直芯头的高度为H3040MM，取其下限值H30MM，51。二、芯头与芯座之间的间隙D200MM，L303MM该下芯头与芯座之间的间隙S15MM1。三、芯头承压面积S的核算压芯KF计算的最大重力；芯F安全系数；K513K铸型的许用压力，采用干型取。压压MPA806计算未充型时的承载面积S。此砂芯在金属液充型过程中未受浮力，只受重力的作用，用PRO/E测得。芯V31029M36KG取芯K13MPA70压147（N）芯芯芯VGG331029106174CMKS压21D228065C因为，所以芯头的承载面积符合要求。1S第二节铸造工艺设计参数铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数值，这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，即与铸件的精度有密切关系。工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯、合箱方便，提高生产率，降低成本。一、机械加工余量为保证铸件加工面尺寸和零件精度，应留有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加，而后机加时又被切去的金属厚度。加工余量过大浪费金属和加工余量过小，不能完全去除铸件表面缺陷，甚至达不到设计要求。该件为小批量生产的铸钢件，造型方式为砂型手工造型，确定铸件机械加工余量等级为1，具体如图22、表21。J13图22选择加工余量图例表21选取加工余量序号基本尺寸/MM加工等级加工余量/MM说明11540J23上表面降一级，单侧加工2280J15孔降一级，单侧加工3735J15孔降一级，双侧加工二、铸件尺寸公差因为铸件尺寸为1524MM，公差等级为CT14，确定尺寸公差数值为23MM1。三、铸造收缩率铸造收缩率。通过K来确定模样和芯盒工作尺寸。10LJMK得K1301。四、最小铸出孔在此铸件中，最小孔径为25MM，铸钢件得最小铸出直径为50MM1，故不铸出，节约加工工时和金属，提高铸件质量。五、起模斜度因铸件孔、表面都有加工，所以选用增加铸件尺寸法。为了方便起模，在模样及芯盒的出模方向应有一定起模斜度。对于粘土砂造型，模样外表面H452368MM，125A1MM。内表面肋起模H235MM，40A3MM3。图23起模斜度六、非加工壁厚负余量为了取出木模，要进行敲模，木模受潮时将发生膨胀，这些情况均会使型腔尺寸扩大，从而造成非加工壁厚的增加。为保证铸件尺寸精度要求，凡形成非加工壁厚的木模和肋板厚度尺寸应该减小。所减小的尺寸厚度称为非加工壁厚的负余量。铸件质量M746KG，H452368MM对应的数值40MM。第3章浇注系统设计第一节选择浇注系统类型浇注系统是砂型中引导液态金属进入型腔的通道。应满足以下要求1控制金属流动的速度和方向，并保证充满型腔；2有利于铸件温度的合理分布；3金属液中型腔中的流动应平稳、均匀、以避免夹带空气、产生金属氧化物及冲刷砂型；4浇注系统应具有除渣功能。根据确定的铸造方案，所以铸件选择中间注入式，开放式漏包浇注。第二节确定浇道的位置和数目一、铸件质量该铸件工艺出品率取071，计算出铸件质量。KGM10657二、浇注时间合适的浇注时间与铸件结构、铸型工艺条件、合金种类及选用的浇注系统类型有关。每种铸件，在已确定的铸造工艺条件下，都对应有适宜的浇注时间范围，可以满足以下经验公式32。（32）NAM浇注时间（S）；M铸件或浇注金属质量（KG）；系数1NA、50321（S6748317550SN三、核算金属上升速度由于经验公式确定的浇注时间没有考虑每个铸件的具体条件和工艺因素。如浇注时间应小于形成浇不到和冷隔的最大允许浇注时间，还应短于形成夹砂结疤的极限允许时间；浇注时间应大于气体从型内逸出的最小允许时间，还应大于型内金属液形成严重紊流程度的允许充型时间。15MM/S1，此件为平台类铸件，按简单数值降低2030，取MIN型V30。15（130）105MM/SMIN型V钢液在型内的时间SC5281与1无交集，由于此法兰盘最小壁厚为68MM,浇注质量较大，需要一定充型时间，所以以经验公式为准，取时间为50S。四、浇注速度初步采用采用单包、单孔浇注。浇注速度213KG/S506QNNM取Q20KG/S注孔直径为35MM1。五、确定各浇道的面积包孔直径35MM，Q20KG/S，包孔数为1，即包孔面积，以269CMS包包孔截面积为基准，浇口比取比值为911横直包SS42内得228183CMSCCM直横内各浇道截面积如图3图31横浇道截面图32内浇道截面图33直浇道截面22219191CMSCSCMS直横内实际浇口比为1内横直包六、浇道分布情况通常内浇道设置在分型面上，而浇注类型选择顶注注入式，由于铸件较大，所以设置为一箱一铸，则内浇道位置设置如图所示图34浇道位置图35浇注系统七、砂箱尺寸模样与砂箱壁、箱顶（底）之间的距离称为吃砂量。吃砂量太小，砂型紧实困难，易引起涨砂、包砂、掉砂、跑火等缺陷。吃砂量太大，又不经济和合理。而影响吃砂量的因素又是多方面的，故在设计时应综合考虑。箱壁吃砂量A35MM侧壁吃砂量L80MM浇口一侧吃砂量L1150MM根据铸件尺寸初步确定砂箱平均尺寸15012000MM3选择相应规格的砂箱3上箱长1800MM、宽1800MM、高350MM下箱长1800MM、宽1800MM、高400MM八、核算压力头一般直浇道高度等于上砂箱高度，但应检验该高度是否足够。直浇道的剩余压力头满足压力角的要求，如下所式TANLHM最小剩余压力头，MHM350MH直浇道中心到铸件最高且铸件最远点的水平投影距离，LM1054压力角，7LM2017TAN164TAN所以直浇道满足高度要求。第4章冒口的设计冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。冒口设计的基本原则有1冒口的凝固时间应不小于铸件被补缩部分在凝固过程中的收缩时间；2冒口所能提供的补缩量应不小于铸件的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和；3冒口和铸件需要补缩部分之间的整个补缩过程中应存在通道；4冒口体内要有足够的补缩压力；5冒口和铸件连接形成的热节应不大于铸件的几何热节；第一节划分补缩区把铸件划分为几个区，计算各区域的铸件模数MC如图41所示。图41CMBAM0216821CCD25132BA01723从计算可以看出，各部分均符合补缩条件，能实现顺序补缩。在M2处模数相对其周围的部位模数较大，散热将比周围部分慢，是热节的部位，容易出现缩孔，考虑加冒口补缩。第二节冒口计算根据铸件形状，初选标准圆柱型冒口。安全系数12F冒口模数CMCFM26125R查铸造工程师手册3得62CMD350MMR考虑到铸件特点取D1D200550MM,H350MM图42冒口形状第三节核算冒口补缩能力一、金属液量的校核冒口必须能提供足够的金属液，以补偿铸件和冒口在凝固完毕前的体收缩和因型壁移动而扩大的溶积，使缩孔不至伸入到铸件内。为满足此条件应有RERVVC）（RCV、铸件体积，冒口体积金属从浇完到凝固完毕的体收缩率取5冒口的补缩效率，取114即有62140659831065）（因此冒口能够提供补缩的金属液。二、水平距离的校核将此件看作是板型件，水平补缩距离M1205639509TL由于此件上表面为水平大平面，趋于同时凝固，又金属液能够保证充满，所以其水平距离的补缩距离是足够的。三、工艺出品率的校核铸件质量60KGM冒口总质量HD2110735432501KG8浇注系统质量M7610浇注系统质量冒口总重量铸件质量铸件质量1075648605总结铸造工艺学课程设计是对本门课程进行的一项系统的复习和铸造工艺设计的简单流程的掌握。第一步对零件图进行铸造工艺方案的确定。在确定铸造工艺方案时先要对零件的结构进行审查。接着根据零件的尺寸、结构和生产批量选择造型、造芯的方法，分析铸件的重要部位来选择合适的浇注位置和分型面。第二步查相关铸造工艺设计参数，如机械加工余量、尺寸公差和起模斜度等。第三步进行砂芯设计，零件有内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位需要用砂芯来解决，此时就要考虑砂芯的一系列设计要求，特别重要的是设计完砂芯后要校核芯头的承压面积，防止浇注前砂芯压坏砂型，浇注后砂芯对上砂型的压强超过砂型的许用压强。第四步进行浇注系统的设计。首先根据零件的