HT200轴承支座的铸造工艺设计

1、HT200轴承支座的铸造工艺设计摘 要本工艺方案的设计准则是：在保证铸件质量的前提下，尽量提高方案的经济性和可实施性。在设计工艺方案过程中，我们结合铸件的实际情况，并从权威文献查找标准，将理论与实际相结合。同时，用UG软件进行三维造型，用CAE软件进行模拟分析，在不断的尝试、改进中完善本方案。在设计浇注系统和补缩系统中，考虑到铸件属于中大型铸钢件，容易产生缺陷。所以为保证充型过程的平稳和铸件成品的质量，我们采用了开放式浇注系统，确保金属液稳定流动和充型。同时，使用冒口和冷铁控制铸件自远离冒口的末端区向着冒口方向实现明显的“顺序凝固”。然后我们使用CAE软件进行网格的剖分，充型、凝固的模拟。在经

2、历多次的方案优化后，我们最终成功消除铸件中的所有缩孔，并使缩松极少量的残存，使铸件达到合格的标准，最终我们的工艺出品率为80.5%。关键词：HT200轴承支座 顺序凝固 设计和优化 AbstractThe design criterion of this process scheme is to improve the economy and practicability of the scheme as far as possible on the premise of ensuring the casting quality. In the process of designing pro

3、cess plan, we combine the theory with practice by combining the actual situation of casting and searching standard from authoritative literature. At the same time, UG software was used for 3d modeling, and CAE software was used for simulation analysis, so as to improve the scheme through continuous

4、attempts and improvements.In the design of casting system and feeding system, considering that the casting belongs to medium and large steel castings, it is easy to produce defects. Therefore, in order to ensure the smooth filling process and the quality of the casting products, we adopted an open c

5、asting system to ensure the stable flow of liquid metal and filling. At the same time, the riser and chill are used to control the casting from the end area away from the riser to the direction of the riser to achieve obvious sequential solidification. Then we use CAE software for mesh subdivision,

6、filling, solidification simulation. After several times of program optimization, we finally succeeded in eliminating all shrinkage holes in the casting and making a very small amount of residual shrinkage porosity, so that the casting reached the qualified standard, and the final production rate of

7、our process was 80.5%.Keywords: sequential solidification design and optimization of bearing support目录摘 要.41 铸钢件初步分析.5 1.1 基本信息. 51.2 实用性分析.52可铸性分析.42.1材料的化学成分及铸造性能.72.2 最小壁厚.72.3 临界壁厚.82.4 铸件壁的过渡和连接.82.5 加强肋分析.93 铸造工艺方案的设计.103.1 造型方法和材料选取.103.1.1 呋喃树脂砂成分的选择.103.1.2 铸造涂料的选择.103.2 铸造工艺参数的确定.113.2.1 铸

8、件尺寸公差.113.2.2 机械加工余量.113.2.3 铸件收缩率.123.2.4 起模斜度.133.2.5 最小铸出孔和槽.133.2.6 补充说明.133.3 摆放位置与分型面.133.3.1 摆放位置的确定.133.3.2 分型面的确定.14 3.4 浇注系统设计.15 3.4.1 设计原则.15 3.4.2 确定浇注位置.16 3.4.3 各浇道截面计算.173.4.4 浇口杯的选择.193.5 冒口和冷铁设计.203.5.1冒口的设计.203.5.2冷铁的设计.224 工艺方案优化.234.1 铸件缺陷分析.234.2缺陷改进.255 砂芯及芯盒的设计.275.1 制芯方法的确定.

9、275.2 芯头的定位和间隙.275.3 芯骨的设计.285.4 砂芯的排气.285.5芯盒的设计.296 铸造工艺工艺装备设计.306.1 砂箱的选择与设计.306.1.1 砂箱及其附件的材料.306.1.2 砂箱各部分的机构和尺寸.306.2 模样的设计.366.3 铸型造型.367熔炼和后处理.377.1 铸钢的熔炼.377.1.1 配料.377.1.2 熔炼过程的技术要求.377.2 铸件的清理.407.2.1 铸件的落砂除芯.407.2.2 浇冒口和毛刺的去除.407.2.3 铸件的表面清理.407.2.4 铸件的热处理.407.3 气孔缺陷的防治.418 参考文献.42 1 铸钢件

10、初步分析 1.1 基本信息零件名称：HT200轴承支座 材质：ZG310-570外形尺寸：1430mm1160mm810mm零件重量：2600Kg 生产规模：批量生产技术要求：(1) 锐角倒钝。(2) 铸件应符合JB/T5000.6-1998规定要求。(3) 铸件不允许有裂纹、夹渣、疏松、气孔、砂眼等影响机械性能的外观缺陷。(4) 工艺方法采用砂箱造型。根据所给图纸，使用UG软件对零件进行造型得其三维零件图，如图1.1所示： 图1.1 零件造型1.2 实用性分析零件整体上可分为三个部分：第一部分为固定HT200轴承和轴的圆筒，第二部分为下平板，第三部分为连接和辅助部分，包括四个肋板以及连接圆筒

11、和下平板的部分。其中第一部分为固定HT200轴承和轴的圆筒第二部分为下平板，由两个平面组成第三部分为连接和辅助部分，包括四个肋板以及连接圆筒和下平板的部分。2 可铸性分析 铸件的生产，不仅需要采用合理的、先进的铸造工艺和设备，而且还要求零件的设计结构适合铸造生产的要求，因为合理的零件结构可以消除很多铸造缺陷。为保证获得优质铸件，对零件的要求应考虑以下几个方面：2.1零件材质的化学成分及铸造性能本铸件材质为ZG310-570，属于铸造中碳钢，查标准JB/T5000.6-1998可得其化学成分和力学性能如表1.1和表1.2所示。表1.1 ZG310-570化学成分元素的最高含量(%)CSiMnSP

12、残余元素NiCrCuMoV0.500.500.900.040.040.300.350.300.200.05表1.2 ZG310-570力学性能指标密度(g/cm3)弹性模量(GPa)屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)7.852103105702.2 铸件的最小壁厚 从保证合金液充型能力来看，在设计壁厚是，要考虑合金液的流动性和铸件的轮廓尺寸，在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小厚度称为该铸造合金的最小壁厚。表2.1 砂型铸造铸钢件的最小壁厚 (单位：mm)铸钢种类当铸件最大轮廓尺寸为下列值时200200400400800800125012502000碳 钢8911141618 2.3

13、铸件的临界壁厚 在铸件结构设计时，为了充分发挥金属的潜力，节约金属，必须考虑铸造合金的力学性能对铸件壁厚敏感性。壁厚铸件易产生缩松缩孔晶粒粗大偏析和硬度低等缺点，从而使铸件的力学性能下降。2.4铸件壁的过渡和连接 一般情况下，铸件壁的断面尺寸不可能完全相同，同时，铸壁间有类型各异的接头。在接头处，凝固速度慢，容易产生应力集中、裂纹、变形、缩孔、缩松等缺陷。只能通过后期的铸造工艺方案设计来减少缺陷。 2.5 加强肋分析 为了增强铸件的力学性能，减轻铸件重量，消除铸件的缩孔和防止铸件产生裂纹、变形、夹砂等缺陷，在铸件结构设计中大量采用肋。在本铸件中因为铸件下方存在大平面的结构，在浇注时因金属液的烘

14、烤，大平面处的造型易“起皮”而产生夹砂缺陷。这些肋的设置在一定程度上减小了该处的热节。 3 铸造工艺方案的设计3.1 造型方法和材料的选取。零件的外形尺寸为1430mm1160mm810mm，重量达2600Kg,属于大型零件，大型零件的铸造方式不易采用机械一体化流水生产，可采用连续氏混砂机填砂并配合人工起模进行造型。从使用黏结剂造型方法分类上讲，本方案采用自硬树脂砂造型，采用自硬树脂做黏结剂。3.1.1 自硬呋喃树脂砂原材料成分的选择 铸件材质为铸钢，易选用酚醛树脂做黏合剂，但是其价格较高，经济性不强，特别是本方案铸型和砂芯较大，树脂使用量较大，因此我们选用性价比更高的呋喃树脂。表3.1 树脂

15、自硬砂配方配 方（%）新砂旧砂树脂(占砂量)固化剂(占树脂量)10900.8-1.525-50表3.2 树脂自硬砂对原砂的要求指标(质量分数%)SiO2粒度组别含泥量含水量酸耗值(ml)灼减量9640/700.20.1-0.250.53.1.2 铸造涂料的选择液态钢温度较高，当铸型和液态金属接触时，会发生铸型膨胀、收缩及树脂的燃烧而产生气体，树脂分解会降低铸型强度和耐热性，有因型腔内饰非氧化性气氛，树脂燃烧比较缓慢，其结果是铸型膨胀两增大，而且膨胀时间长，扩大了砂粒之间的孔隙，特别是浇注大型厚壁铸件时，由于铸型表面长期高温作用下并受到较高金属液压力，所以从裂纹处侵入的金属也想铸型深处渗透，最后

16、导致严重机械渗透粘砂缺陷。表3.3 醇基快干涂料配制工艺（%）刚玉粉细粉粘土有机土漆液硅胶酒精68.07.40.752.87.64.0适量3.2 铸造工艺参数的确定3.2.1 铸件尺寸公差 铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸尺差。在这两个允许极限尺寸之内，铸件可满足加工、装配和使用的要求。3.2.2 机械加工余量 机械加工余量是为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加的而在机械加工时去除的金属层厚度。表3.4 铸件尺寸与配套的尺寸公差 (单位：mm)尺寸尺寸公差(CT14)6310011400630181000160023不同情况下机械加工余量计算方式不同，根据加工

17、面所在位置采用不同公式的如表3.4结果。表3.4 各面加工余量计算结果 （单位：mm）加工面所属类型计算公式加工余量1铸件侧面=RAM+CT/225.52圆弧面=-2RAM-CT/2373铸件底部=RAM+CT/223.54底部侧面=RAM+CT/223.5 3.2.3 铸件收缩率铸件收缩率有又称铸件线性收缩率或铸造收缩率，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示： =(L1-L2）/L1100%式中：为铸件收缩率，L1是模样长度，L2是铸件长度。3.2.4 起模斜度 当铸件本身没有足够的结构斜度，应在铸件设计或铸造工艺设计时给出铸件的起模斜度，以保证铸型的起模。起模斜度可采取增加铸件壁厚

18、、增减铸件壁厚或减少铸件壁厚的方式来形成。 但是由于本方案的砂芯雨铸型相接触，因此砂芯外部域铸型相接触表面的斜度一致，考虑到铸件的起模斜度太小，不利于合箱和下芯。因此参考下文芯头与间隙章节，且方案型芯高且大，设定铸件的起模斜度为3。3.2.5 最小铸出孔和槽机械零件上往往有很多孔、槽和台阶，一般应尽可能在铸造时铸出。这样既可节约金属，减少机械加工的工作量、降低成本，有可是铸件壁厚比较均匀，减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。表3.5 普通碳钢铸件最小铸出孔 （单位：mm）孔 深H孔壁厚度252650517576100606070803.2.6 补充说明(1) 本方案采用树脂砂造型，铸型强度高，

19、表面稳定性好，无需烘干，减小铸型变形的可能，所以不考虑分型负数和非加工壁厚负余量。(2) 圆筒外端半圆处的凹槽为加工面，其宽度相对于整体铸件较小，如果铸出不利于型芯的制作和配合，所以不铸出，后期机械加工做出。(3) 铸件下部的正方形凹陷与四周只有5mm高度差，无法铸出，但其四周为加工面，加上加工余量后高度差达28.5mm。且考虑到凹陷本身是为了减少加工面，所以本方案铸出。 (4) 底部平板与肋板接触面处，为便于起模和制芯，肋板倾斜面延伸，直接与平板接触。最终的铸件图如下：3.3 摆放位置与分型面3.3.1 摆放位置的确定根据图纸要求选择浇注位置时，应保证重要工作面的质量，避免重要工作面中出现裂

20、纹、缩松、缩孔、气泡、夹杂等缺陷。浇注位置时，铸件大平板在侧面，且与大平板垂直的平板端部位于铸件的最底部。此方案也具有所需芯子少、工艺简单等优点；但同时需要分模，容易造成大平板的位错。3.3.2 分型面的确定选择合理的分型面可以简化造型操作、简化工艺，提高劳动生产率。分型面的选择要符合以下原则:(1) 为了便于起模，分型面应选择在铸件最大截面处；(2) 尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面和加工基准面位于同一砂型中；(3) 尽量采用平直分型面，以简化操作及模型制造；(4) 尽量减少型芯，更好的便于下芯、合型及检验位置等。 3.4浇注系统的设计3.4.1 设计原则铸钢件的浇注系统除大批量生产线上

21、及浇注小铸件使用转包浇注以外，大多数采用漏包浇注；用转包浇注的小型铸件采用阻流式，除此一般采用开放式塞杆包（漏包）浇注。使用漏包浇注时，为使漏包浇注能适应各类不同质量流率的铸件，生产中一般会全部打开孔塞，包孔就为最小阻流截面。当浇注系统的浇注方式和类型确定以后，通过一系列的相关计算和铸钢的浇注原则，开始确定浇注系统的尺寸参数。对于漏包浇注，采用以下步骤和原则来确定尺寸参数： 由铸造工艺式3-742得到 铸件质量 浇注时间得出 包孔直径 浇注速度确定 铸件质量 由铸造工艺表3-177验算 铸件结构 最小允许上升速度确定 尺寸参数 图 3.5 浇注系统设计步骤图3.4.2 确定浇注位置 为在浇注过

22、程中液态合金平稳充满铸型，不冲击型壁，不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于将型腔内的空气和其他气体排出型外，阻挡夹杂物进入型腔内部，以获得浇注性能较好的铸件，作以下分析：分析铸件性能可知以ZG310-570为材料的该铸件本身为中大型铸件，结构形状相对简单，而铸钢件在浇注时又有容易被氧化等的缺点。我们知道，浇注系统的选择完全取决于铸件本身的结构形状、性能特点和浇注系统实现的难易程度。3.4.3各浇道截面积计算 （1）首先，计算浇注时间： 当该铸钢件的浇注位置为大平板朝向侧面时，其铸件的高度为1160mm。在这种情况下，若使用钢包容量为5t的一个钢包、单个包孔的浇注方式时，其浇注时间也不变，仍为7

23、7s。 （2）其次，计算钢液浇注速度： hc N n v包 vL= GL = hc/（GL / N n v包）= hc/t=116077.38=14.99mm/s；（3）最后，确定最小上升速度：当该铸钢件的浇注位置为大平板朝向侧面时，型腔内浇注的最小上升速度仍然为之前分析过的15mm/s。 hc N n v包 vL= GL = hc/（GL / N n v包）= hc/t=116055.62=20.86mm/s； 3.4.4浇口杯的计算 在该铸钢件的浇口杯设计上，由于两种不同的浇注系统下其流过直浇道断面钢液基本相同，则无需设计不种规格各的浇口杯，只需将其归结为一种即可。而浇口杯的作用是承接金属

24、液，防止飞溅和溢出，方便浇注，减少金属液对铸型的直接冲击；提高金属液静压力。 表3.13池形浇口杯（二）基本尺寸铸件重量/kg 浇口杯尺寸/mm铁液消耗量/kgABLHH1daRR1H22000-4000800400200200308530603590430注： 1铁液消耗量系指浇注完毕后，留在浇口杯中的剩余铁液量 2可以根据选用的直浇道尺寸适当调整 图 3.8 池形浇口杯二维图3.5冒口和冷铁设计3.5.1冒口的设计冒口是在铸型内人为设置的储存金属液的结构体，用以补偿铸件形成过程中可能长生的收缩，其防止铸件产生缩孔、缩松并兼有排气、集渣、引导充型的作用。 可得其模数计算方法如下图所示：图 3

25、.9空心筒体模数简化计算Mc= a/2=5.6cmMR=fMc=6.7cm 图3.10 板上凸起模数简化计算Mc= 5.3cmMR=fMc=5.83cm表3.14 冒口尺寸 （单位：mm）d=a=290b=179h=7753.5.2冷铁的设计冷铁与浇注系统配合使用，可以控制铸件的顺序凝固从而获得合格的铸件。尤其对铸件壁厚差大和局部热节难以补缩的铸件。结合本铸件，最终采用平板朝下的方法，下部热节处极易出现缩松、缩孔，为消除热节处缩孔，增强冒口的补缩效果，需在底部平板处添加冷铁；在平板底面的直角处也容易出现缩松。查询文献1可知，外冷铁的厚度一般是取壁厚的0.81.2倍。冷铁具体尺寸及摆放位置请参考

26、铸造工艺图。4.工艺方案优化 对于铸件生产前期的分析和优化，为达到铸件更好的性能和最可行铸造方案，我们势必要用到CAE模拟优化，运用CAE模拟能优化产品设计、缩短工时、节省成本、可预见性等。我们有以下优化的步骤和流程： 分析得到 铸件热节 结合铸件 CAE模拟分析铸件纯凝固模拟 设计冒口 缩松缩孔 外部形状 冒口优化设计 工艺优化 改善缺陷 消除热节 冷铁配合使用 图4.1工艺方案优化流程图4.1铸件缺陷分析 对已经选定的方案进行分析，在没有加冒口、浇注系统、冷铁的情况下对铸件进行华铸CAE模拟分析从而确定铸件的热节和缩松缩孔主要集中的位置。分析方案在没有补缩系统和浇注系统下的凝固模拟，从图中

27、我们不难发现在该浇注位置下铸件的热节和各种缺陷主要有以下几个方面： （1）同方案一，铸件在模拟浇注凝固的时候没有任何补缩系统，在重力的作用下铸件顶部充当冒口作用，将铁液补给铸件热结处，铸件顶部出现大量缩孔。（2）由于大平板侧立，且平板顶端拐角有条状热节，平板1/2处有最大热节，从而导致大平板1/4处先凝固，使大平板顶部与中部热节分离。（3）平板1/2处即圆筒与大平板的连接处是整个铸件最大热节，在凝固初期可以由顶部铁液补缩，等到后期大平板顶部与热节分离，在没有对热节设置专门补缩系统的情况下，将产生大量缩孔缩松。（4）由于铁液的重力作用以及在圆筒壁没有设置冒口的情况下，圆筒1/4产生环状的缩松。4

28、.2 缺陷改进(1) 我们首先在铸件最顶部设计冒口，初步确定顶部冒口数量为3个，这种情况下能最大程度上解决大平板宽度（1160mm）的补缩问题，在后续的优化中若是冒口数量减小且不影响顶部补缩效果时，我们将减少冒口数量。(2) 其次解决最大热节问题。我们在大平板侧面加上暗冒口，为达到冒口的充分补缩效果，设计保温套，使冒口的效果为最佳。(3) 在大平板最底层配合冷铁，使得大平板由下到上顺序凝固，没有缩松产生。 最后我们将已设计出的中注式浇注系统、补缩系统与铸件配合以后在华铸CAE做凝固和流动的模拟（藕凝），对于方案一的模拟有5 砂芯及芯盒的设计 砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部

29、位。砂芯应该满足以下要求：砂芯的形状、尺寸及在砂型中得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型外，铸件收缩时阻力小和容易清砂。5.1 制芯方法的确定 砂芯的制造方法是根据砂芯的尺寸、形状、生产批量及具体的生产条件进行选择。从总体上可分为手工造芯和机器造芯，只有当批量生产时，才考虑机器造芯，虽然本方案为批量生产，但本方案砂芯过大，需安放芯骨来提升其强度，开设通气道等手续，所以我们采用手工造芯。同时，因为铸型选用树脂自硬砂，为了方便，芯砂也选用树脂砂。制芯方法采用自硬冷芯盒法造芯，即芯盒不加热，在室温下通过化学和物理作用，使砂芯快速在芯盒内固化。 5

30、.2 芯头的定位和间隙 本方案中，铸件和砂芯大部分处于上箱中，下铸型无法定位砂芯，所以在下芯之前需要先在下铸型用工具测量距离，而后挖出沟槽，用于定位砂芯。 为使合型下芯方便，芯头处应有合理的斜度和间隙。表 5.1 干型砂水平芯头间隙 （单位：mm）(A+B)/2501700701100010011500S12.53.03.0S25.05.06.0S38.08.09.0图5.1水平芯头间隙5.3 芯骨的设计由文献1可知，体积大于5106mm3即为中大型砂芯，本方案中砂芯都属于中大型型芯，且型芯部分悬空。所以要在砂芯中埋置芯骨以提高砂芯的强度和刚度，这样就能保证砂芯在制芯、搬运、配型和浇注中不开裂

31、、不变形、不被金属液冲击折断。对于大、中型砂芯，一般采用铸铁芯骨或用型钢焊接而成的芯骨。这类芯骨由芯骨框架和芯骨齿组成，可反复使用。其尺寸可从下面几个表中选取：表 5.2 芯骨框架截面尺寸（高宽） （单位：mm）砂芯尺寸（长宽）砂芯高度1002005001500150010001000302530253025453555401500150030254535453545355540表 5.3 芯骨齿直径 （单位：mm）砂芯高度芯骨齿直径3001015300500152050080020255.4 砂芯的排气 铸件砂芯所用的材料是自硬树脂砂，在浇注过程中，砂芯在高温金属液的作用下，由于水分蒸发及有

32、机物的挥发、分解和燃烧，在浇注后很短的时间内会产生大量气体。当砂芯排气不良时，这些气体会侵入到金属液中，使铸件产生气孔缺陷。对于大型铸件更是要注意砂芯的排气问题，为此要在砂芯中开设排气道。 本铸件中砂芯3采用镂空的金属棒作为芯骨，在配合铸型中气孔，可有效的将气体排出。对于1和2号砂芯，虽然其芯头体积较大，但其中包含芯骨框架，不便于挖出排气道。因此，建议采用通气针扎出气孔，既能使气道避开芯骨，又能获得合适的数量和深度。在使用排气孔时，排气孔必须通至芯头端面，并不得与砂芯工作表面相通。 5.5芯盒的设计 芯盒是制芯过程中所必要的工艺装备。正确的选择和设计芯盒是保证铸件质量、提高生产率、降低劳动强度

33、的重要环节。本方案采用树脂砂造芯，采用自硬冷芯盒法制芯，选用灰铸铁作为芯盒的材料，其具有机械强度和硬度高，耐磨性好，尺寸精度高等优点。6铸造工艺装备设计6.1砂箱的设计一般来讲，砂箱的选择和设计与零件的铸造工艺设计、生产纲领以及生产条件有关。在进行砂箱的设计时，应注意以下几个原则：(1) 首先应满足铸件工艺流程中的生产要求，应具备造型、定位、合型、搬运等功能性结构。(2) 砂箱应尽量标准化、系列化、通用化。(3) 在具有足够的强度、刚度、方便使用的条件下，应尽量使砂箱结构简单、轻便。(4) 依据不同的生产设备、生产条件、零件本身的特点等，合理选择箱壁。箱带、排气孔等结构形式。(5) 砂箱要保证

34、必要的加工精度。(6) 应选用耐用、经济、来源广泛的材料。6.1.1 砂箱及其附件的材料砂箱及附件的材料可参照表4-93，砂箱及本体选用HT150，定位销、定位衬套、紧固箱卡、螺栓、手柄、吊销等选用45钢。表6. 1 砂箱及其附件的材料名称选用材料热处理要求手工和机械造型用砂箱脱箱造型用砂箱砂箱本体HT150，HT200,HT250QT400-15ZG270-500ZL10等或木材进行自然时效或退火处理定位销45、20、15钢ZCuSn5Pb5Zn520、15钢渗碳，深度不小于0.8mm，45钢应淬火硬度4550HRC定位衬套45、20钢ZCuSn5Pb5Zn5紧固箱卡、螺栓、手柄、吊轴等45

35、钢20钢Q235-A箱耳、手柄、手柄架，用ZCuSn10Pb1滑块、滑座等用20钢、Q235-A- 6.1.2 砂箱各部分的机构和尺寸6.1.2.1砂箱内框尺寸砂箱内框的尺寸，主要根据零件工艺布置图和吃砂量来确定。机器造型用砂箱还应与所选 用的造型机工作台面、起模高度、最大震击举升力的大小相适应。然后再根据通用砂箱规格系列表来选择和确定合适的砂箱内框尺寸。特殊情况下，也可以选择特殊形状的内框尺寸。由铸件工程图可知，铸件长1430mm，宽1160mm，重量为2600kg。查表6.2得，a=250mm，b=250mm，c=125mm，d=125mm，f=200mm。表 6.2 按铸件重量确定的吃砂

36、量铸件重量/kgaBcdeF10000400400250250-250通用砂箱规格系列表见表4-99,一般应取上一级尺寸。由二维工程图中铸件的结构尺寸，确定砂箱内框的尺寸为：上箱高度1000mm，下箱高度 500mm，砂箱长度 2500mm，砂箱宽度 2000mm。6.1.2.2 箱壁截面形式和尺寸在大批量生产和半机械化生产中，经常使用的砂箱箱壁截面形式，多带有凸缘结构，凸缘结构增强了箱壁的强度和刚度。外凸缘可增加砂箱的强度和刚度，增加与模板接触面积，减少单位面积压力。砂箱箱壁截面结构形式见图6.1，截面结构尺寸见表6.4。本件为大型铸件，大批量生产，选择I型截面结构。砂箱的平均尺寸为2250

37、mm，由砂箱的材质为HT150，确定截面结构尺寸为：=25mm，b=90mm，h1=30mm，h2=35mm，h3=40mm，h4=45mm，r=10mm。 图 6.1 砂箱箱壁截面结构形式表6.4砂箱箱壁截面尺寸砂箱内框平均尺寸AB2砂箱高度h砂 箱 侧 壁 截 面 尺 寸bH2H3H4R2001250025040035110404550104016003260170030注：1. 型砂箱当 h300mm时，应加竖肋；2. 平均尺寸大于 3000mm 的方形砂箱表中的 b 应加大 20%。 6.1.2.3箱壁加强肋的布置形式和尺寸布置砂箱的外缘加强肋是增加砂箱强度和刚度，提高砂箱使用寿命的重

38、要措施，肋的布置和尺寸是根据砂箱的高度和内框平均尺寸而定。对于高度大于500mm的砂箱，可以布置两条或两条以上的加强肋。砂箱侧壁加强肋布置形式见图7.2，其尺寸见表7.5。该铸件上砂箱高度为1000mm，下砂箱高度为500mm，长度为2500mm，宽度为2000mm，所以根据表7.5，选取L=180mm，L1=400550mm，=20mm，1=25mm，r=1218mm。 用于 300h500 用于 600h800图 6.2 砂箱侧壁加强肋布置形式表 6.5 砂箱侧壁加强肋布置及尺寸砂箱内框平均尺寸AB2砂箱壁加强肋布置尺寸砂箱壁加强肋尺寸LL11R2001250020040055025301

39、2184505506.1.2.4转角部分结构设计砂箱四角容易损坏，设计砂箱时应给出合理的转角尺寸，并适当加大砂箱转角部分的壁厚。 砂箱转角部分的结构见图 6.3，转角部分的尺寸参见表 4-106。（a）圆角同心 （b）圆角不同心图6.3 砂箱转角部分结构表 6.6 砂箱转角部分尺寸砂箱内框平均尺寸(AB)/21RR1R220012500+81003570250130001104080砂箱的转角部分的结构选择圆角不同心的形式，查表得1=25+5=30mm，R=90mm，R1=30mm，R2=60mm。6.1.2.5 砂箱吊运部分的结构与尺寸由于本砂箱尺寸较大，选择铸入式吊轴。其结构形式如图，尺寸

40、见表。由于砂箱内框平均尺寸为2250mm，吊轴各部分尺寸查表得，d=80mm，D=100mm，D1=180mm，D2=195mm，L=250mm，L1=100mm，L2=115mm，r=10mm，r1=8mm。图6.4 铸入式吊轴部分的结构表6.7 铸入式吊轴部分的尺寸砂箱内框平均尺寸(AB)/2/mm砂箱高度h/mm单个吊轴允许负荷/N吊轴各部分尺寸/mmdDD1D2LL1L2rr 120013000250400441009011020022028013016015104017005880010013021023030015017015106.1.2.6 砂箱定位部分的结构与尺寸根据图6.5

41、，我们选择型的箱耳，箱耳的结构形式如图所示，砂箱定位箱耳的尺寸见6.8。由于砂箱内框平均尺寸为2250mm，查表得d=35mm，h=50mm，h1=5mm，h2=5mm，l=110mm，l2=40，a1=140mm,a2=100mm,a3=220mm,R=18mm,r=15mm,r1=10mm。表6.8 砂箱定位和紧固箱耳尺寸砂箱内框平均尺寸(AB)/2/mm紧固孔d或d2箱 耳 部 分 尺 寸hH1H2ll2aa1a2a3Rrr120012500355051012040180160-201510250130003555-1014050210180 图6.5 砂箱定位和紧固箱耳的结构形式6.1

42、.2.7箱带的布置形式、结构和尺寸箱带不但能增强砂箱的整体强度和刚度，还能增加型砂对砂箱的附着力，保证铸型在翻转、合箱、浇注过程中完整而不掉沙和塌箱。图 6.6 砂箱箱带布置形式表 6.9 砂箱箱带的布置尺寸砂箱内框平均尺寸(AB)/2/mm砂箱箱带布置尺寸ab箱带端口a1r20012500250300250350301015250130003003503004504015206.1.2.8 砂箱造型我们根据得到的尺寸，用UG NX8.5对其造型，如图6.7 所示。 (a)上箱 （b）下箱 图6.7 砂箱造型图6.2 模样设计模样按材质分为木模样、铝合金模样、铜合金模样、铸铁模样等。木模样具有质轻、易加工、价廉等优点，可用于成批生产，所以我们采用木模样。6.3 铸型造型确定砂芯、浇注系统、冒口结构后，我们用UG NX8.5对铸型进行造型。 7 熔炼与后处理本铸件材料为ZG310-570，属于铸造碳钢。即