滑轮铸造工艺设计讲解

1、湖南科技大学课程设计报告课程设计名称 ： 滑轮铸造工艺设计学 生 姓 名：学院：专业及班级：学号：指导教师：年月日目录一、造型材料选择 1二、浇注位置及分型面的确定1三、铸造工艺参数设计 11. 加工余量的选择 22. 铸件孔是否铸出的确定 23. 起模斜度的确定 24. 铸造圆角的确定 35. 铸造收缩率的确定 36. 考虑加工余量后的尺寸 4四、造型方法的设计 41. 环形型芯外形 52. 环形型芯尺寸 53. 中心孔木质芯盒造型 6 4.1/4 环形木质芯盒造型 7五、木模的设计 81. 木模的外形设计 82. 木模的设计尺寸 9六、浇注系统和冒口设计 101. 浇注系统选择 10.2

2、冒口的选择 10七、铸型装配图设计 11、铸造合金和造型材料的选择1. 铸造合金的选用因为此次制造的滑轮使用时负载比较大，要求具有比较高的强度，故采用铸钢 ZG230-4502. 造型和造芯材料由于本次课程设计的铸件是中等批量生产，所以造型和造芯的方法应采用灵 活多样，适应性强的手工造型。但它有生产率低，劳动强度大，铸件质量不易稳定 的缺点。造型方法可选用砂箱造型，其操作方便，无论是大、中、小型铸件，还是大 量、成批和单件生产均可采用。型砂选择：铸钢用的型砂和泥心砂，其主要的组成 部分是石英砂和耐火粘土。作为造型材料的沙子性质，由砂粒形状和大小，氧化硅 的含量，以及沙子中存在的各种混合物来确定

3、。该铸件型砂选用瘦沙（粘土含量 210%）来代替石英砂。 在湿模造型时， 小型和中小型钢铸件泥心砂可以采用小颗粒 的半肥沙（粘土含量 1020%）作为附加物加入石英砂中。加入的耐火粘土，其工艺 试样的抗压强度应为 0.50.6kg/mm2。耐火粘土应该是白色或者淡灰色的，不应有可 被肉眼看出的混杂物，如砂子、矿石、石灰等。碎粘土所含水分不应超过2%。（铸件材料是铸铁时，制造湿砂型的粘土砂所用粘土为膨润土，湿抗压强度一般为 80-120kpa。含水量为 4.5-5.5，透气性为 60-100，型砂配比 70/140目占 33，100/200 目占 17%， 红砂占 50%。芯砂选择油砂或水玻璃砂

4、。 ）造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯，前者用于造各种形状、尺寸和批量 的砂芯，后者用于造单件小批量生产，形状简单或回转体砂芯。二、浇注位置及分型面的确定零件尺寸如图 2.1 所示，零件圆周上有一环形绳槽，其外形是两端大，中间小， 若分模面取在铸件中心平面上，则需采用三箱造型、中箱高度正好等于铸件高度， 中箱高度小，砂箱强度不足，中箱的砂型强度也不够，取模时容易垮砂而不好修补， 况且造型复杂。如果环形槽绳采用外型芯来成型，这样就可以采用两箱造型，提高 铸件精度。浇口若选在圆周上，钢液的流动距离比较长，不利于充型，对于铸钢件、尤其是圆盘类，工程中一般多把浇口设在轮毂中心，在轮缘的四周设补缩冒口

5、，这 个圆盘铸件比较小，壁厚不算大，大多在中心设置一个大一点浇口兼冒口就可以了， 这样既节约金属又减少了铸件切割冒口时的清理费用。所以此铸件采用中心浇口的 浇注系统，采用外环形型芯的两箱造型方法。图 2.1 零件尺寸三、铸造工艺参数设计确定铸造工艺参数必须以零件尺寸为依据，零件的详细尺寸如图 2.1 所示。1. 加工余量的选择 该槽轮为成批、大量生产，可采用机器造型及造芯，但本次课程设计则全采 用手工造型和造芯。由材料成型工艺基础第三版 P68 表 4-2 查得尺寸公差等级 CT 应为 810级，选 9级，加工余量等级 MA 选 G。由课程设计题目知基本尺寸 200mm，查材料成型工艺基础第三

6、版 P68 表 4-3 与尺寸公差配套使用的灰铸铁 机械加工余量，并由确定加工余量中“顶面（相对于浇注位置）的加工余量等级应 比底、侧面加工余量等级降一级选用”的规定查得，顶面加工余量应按照CT10 级、MA-G 级；底面、侧面的加工余量为 CT9 级、 MA-G 级。则顶面的加工余量取 5mm, 底面和侧面的加工余量取 4mm。结论：顶面的加工余量取 5mm，底面和侧面的加工余量取 4mm。加工余量 如图 2.2图 2.2 加工余量图2. 铸件孔是否铸出的确定因为该铸件材料是 ZG45 钢，成批生产，孔径 30mm，由材料成型工艺基 础第三版 P69 表 4-4 查得铸件的最小铸出孔直径是

7、30mm50mm，则该孔应该 铸出。结论：该孔径为 30mm 的孔应铸出。3. 起模斜度的确定根据标准铸件模样起模斜度中的规定，该铸件选用增加铸件厚度的起模 斜度形式如图 2.3：图 2.3 起模斜度用手工方法加工模具时用宽度标注， 该铸件模具是木模， 高度 30mm，由材 料成型工艺基础第三版 P70表 4-5砂型铸造时模样外表面及内表面的起模斜度 查得外表面起模斜度 1mm，内表面起模斜度 2mm。结论：内表面起模斜度 2mm，外表面起模斜度 1mm。4. 铸造圆角的确定根据铸件的圆角确定铸造圆角， 槽轮边缘处的圆角半径为 2.5mm，则铸造圆角设为半径为 2.5mm，因为铸件的 1、2、

8、3、4 处的有尖角如图 2.4， 则在做木 模时此处应改成圆角设半径为 1mm。图 2.4 尖角所在位置5. 铸造收缩率的确定该铸件材料为铸造碳钢，由材料成型工艺基础第三版 P70 知铸造碳钢的 铸造收缩率为 1.3%2.0%，该铸件选 1.5%，则制造尺寸放大一个线收缩率。结论：铸造收缩率 1.5%。 综上所述考虑到铸件的加工余量、收缩量、拔模斜度、铸造圆角、工艺 补正量及芯头间隙后的铸件尺寸如图 2.5：图 2.5 最后的铸件尺寸四、造型方法设计要确定造型方法必须根据铸件的外形来选择分型面和型芯形状。铸件的外形 如图 3.1 所示图 3.1 铸件的外形由上图可看出，该铸件结构简单，成中心对

9、称、上下对称分布，根据浇注位置确 定原则中重要面、大平面及薄壁部位朝下或侧立，厚壁部位朝上，另外又是一个 圆盘类零件，所以可以确定该铸件需要平放，即平做平浇，如前所述分型面选在 中间，模样如图所示。图 3.2 模样 3D 图滑轮的绳槽需采用外型芯来成型，绳槽处采用 4个 1/4环形型芯来成型，如 图 3.3 所示。图 3.3 环形型芯每个型芯的尺寸如 3.4 图所示：滑轮辐板处采用砂型自带型芯来成型， 下型部分为砂垛， 上型部分为吊砂， 为保证吊砂部分的强度， 在造上箱时可适当插入一些型芯骨， 中间孔用垂直型芯 和芯头。该铸件的直径为 30mm 的中心孔需用到垂直型芯及芯头，由材料成型工 艺基

10、础第三版 P71 知，垂直芯头的高度 h一般取 15150mm，型芯横截面积越 大，型芯高度 H 越高， h 亦越高，下芯头的斜度较小些，一般选 5左右，上芯 头的斜度一般为 10左右，还有根据手工造芯时， 一般取 0.40.5mm。则选取 h=15mm，下芯头斜度 5，上芯头斜度 10， 选 0.4mm。结论： h=15mm，下芯头斜度 5，上芯头斜度 10，选 0.4mm. 中心孔型芯的芯盒的木质渲染造型如图 3.5：图 3.5 中心孔型芯的芯盒装配图木质渲染造型如图 3.6 所示：槽轮的槽需要用 4个 1/4环形型芯，均采用水平型芯及芯头，由材料成型工艺基础第三版 P71 知水平芯头间隙

11、 1与相当，而2及3分别增加 0.5mm和 1mm。取 1=0.4mm，2=0.5mm， 3=1mm。 结论：水平型芯及芯头的间隙为 1=0.4mm ，2=0.5mm，3=1mm ，取型芯 座宽度 l=25mm。1/4 型芯芯盒： 左芯盒木质渲染造型如图 3.7：图 3.7 左芯盒木质图右芯盒木质渲染造型如图 3.8：图 3.8 右芯盒木质图装配图木质渲染造型如图 3.9 所示：图 3.9 芯盒装配图五、木模的设计根据铸件工艺参数中铸件的收缩量、加工余量、拔模斜度、铸造圆角、工艺补正 量及芯头间隙，设计木模。木模每处的尺寸 =铸件实际尺寸 +加工余量 +收缩量 +型芯 与芯头的间隙量。木模的中

12、心是凸出的，刚好跟计算好的中心孔垂直型芯及芯头配 合，木模的周围是凸出的刚好与 4个 1/4的环形型芯的型芯座相适应。则木模的形状如图 4.1：图 4.1 木模的形状经设计：木模的剖面图如图 4.2 所示：图 4.2 木模剖面图经计算：木模的尺寸如图 4.3：图 4.3 木模尺寸六、浇注系统和冒口设计1. 浇注系统选择 因该铸件质量不大、高度不高和形状简单，则选用直浇口式的浇注系统。采用开 放式浇注系统 （对于一般的浇注系统需要采用铸造手册中的相关公式进行计算 ）。2. 冒口的选择 冒口应设置在铸件热节圆直径 dy较大的部位，该槽轮铸钢件外圈适合安放 A 型冒口，但是铸件不大，就不在外圈进行安

13、放冒口，只在中心孔安放一个5.1 所示：F 型冒口如图10图 5.1 浇注系统和冒口该铸件 H0=30mm ，dy =10mm，d=50mm,则 H/dy=35，查材料成型工艺基 础第三版 P75表4-6得 H=1.3d=65mm，L/%=100。结论：外圈处的冒口 d1=1.3d=65mm，H=1.3 d=65mm。七、铸型装配图设计装配图如图 6.1 所示，装配图三维图如图 6.2 所示，下模、镶块和型芯装配三维图如图6.3 所示，上模三维图如图 6.4 所示。图 6.1 铸型装配图11图 6.2 装配图三维图图 6.3 下型、外型芯和中心型芯三维图12图 6.4 上型三维图六、设计体会这次关于材料成型技术的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验， 对于提高我们模具设计的综合素质大有用处。 通过一个星期的设计实践，使我对 铸造模具设计有了更多的了解和认识 . 为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础.铸造模具设计是机械工业的基础 , 是一门综合性相当强的技术课程，它融材料成型工艺基 础、工程材料、机械设计、 Pro/E 建模机械制图等于一体。这次的课程设计 , 对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用铸造成型工艺和有关先修课程的理论 , 加深和扩展有