课程设计说明书-参考2024版

铸造工艺设计实践HT250十字头铸造工艺设计学院：材料工程学院专业：金属材料工程班级：姓名：学号：二〇二五年一月江苏理工学院铸造工艺设计实践说明书前言铸造行业作为中国机械工业制造行业的最为重要和基础的一个部分，把握着我国制造业经济发展的命脉。（内容至少1页以上）………本课题研究属于工程项目的设计问题类型。根据《十字头球铁件》生产制造可行性分析的基本分析，对设计方案进行对比分析，确定必要的数据资料，进行零件铸造工艺设计工作。通过本课题的研究，有机会运用专业知识分析和处理具体问题，有利于提高从事专业技术的分析和解决问题的能力。本课题研究和应用铸造成形加工技术的基础知识，涉及铸造成形工艺、机械设计基础、理论力学、CAD等多门课程内容，涵盖面广，查看相关论文和参考文献，分析铸件的结构工艺性能，在二维图的基础上绘制三维图，选择合适的铸造工艺主要参数，设计浇注系统、冒口和冷铁，设计出铸件工艺图和工艺卡等完成设计内容：（1）绘制铸件图1张和铸造工艺图（A3）1张；（2）课程设计说明书一份，包括三维模型建立→铸造工艺分析与设计→铸造工艺卡。（设计的内容）该课程设计是在赵xx，李xx和张xx共同设计的基础上完成的，本人在小组设计中承担……本说明书从铸件结构和性能分析入手，明确铸造工艺方案，进行冒口和冷铁的设计，以及浇注系统的设计，然后进行铸造工艺图的绘制，最后进行工装设计，完成铸造工艺卡。

第1章铸件结构和工艺性能分析铸件技术要求、结构特点和生产条件是进行铸造工艺设计的基础。根据《十字头球铁件》图纸和技术要求，对铸件结构和技术特性进行分析，为该铸件的铸造工艺设计提供基础数据和设计依据。1.1铸件结构分析根据《十字头》的图纸，绘制铸件的结构，见图1-1由铸件由5个重要的部分组成，图中制件由直径为279mm，深405mm的两个圆孔，直径为310mm，深452mm的两个圆孔，中间的一个直径为279mm，深562.5mm的圆孔和两边有长755.85mm，厚234、220、134mm的凸台，凸台上又有直径为212mm的通孔组成。图1-1零件的结构零件顶面有长为510mm，宽为420mm，…….。为了更加直观的体现出铸件的形状结构，所以采用三维软件NX9.0绘制整个铸件的外形及剖视图。根据图纸要求进行绘制建模，三维图产生的直观效果如图1-2和图1-3所示。图1-2铸件前视角斜侧45°效果图图1-3铸件后视角斜侧45°效果图在NX9.0软件的菜单栏中改变密度设置，在找到查询体积的按钮查询得到，零件体积为500665cm3，将体积栏往下拉出现查询质量的按钮，所得到零件总共的重量为3505kg，铸件表面积为90658.4cm2。1.2铸件的技术要求根据图纸规定的铸件表面质量与整个铸件的尺寸要求有：铸件所需材质为QT450-10；球墨铸铁常常采用树脂砂造型；没有标注的倒角按直角画出，在成型完成时候在按R10加工出来；铸件表面是不得出现缩孔和缩松、夹渣的缺陷影响铸件外观；尺寸公差CT12级[1]。1.3铸件的工艺性能分析QT450-10机械性能见表1-1。表1-1QT450-10机械性能硬度/HB伸长率A(%)抗拉强度Rm/MPa球墨铸铁的生产工艺，中频电炉熔炼……..表1-2QT450-10化学成分（wt.%）牌号CSiMnSPQT450-10球化前球化后1.4生产条件 QT450-10造型常采用树脂型砂，树脂型砂造型生产出来的铸件尺寸精度可达到CT7-9[2]，并且表面粗糙度值的最高值可以达到Ra3.2……..

第2章铸件工艺方案的确定根据形状特征和理论生产条件的分析，进行球墨铸铁的铸造工艺设计方案，根据图纸给出的铸件达到的性能要求、铸造工艺手册等参考技术文献，初步设置浇注位置的摆放、机械加工的放宽加工余量、分型面以及分模面该放置的位置、型芯的初步造型等。2.1浇注位置的选择(B)铸件的浇注位置指的是铸件浇注时所选择的位置。在选择浇注位置时，前提是要使铸件的质量达到要求，其次要对造型工艺与浇注工艺进行简化。在设计齿轮箱上箱体的浇注位置时，可以选择以下三种方案，如图2-1所示。(B)(A)(C)(A)(C)图2-1铸件的浇注位置按照图2-1(A)所示的浇注位置，铸件大平面位于上方，易出现夹砂、气孔等缺陷。图2-1(B)所示的浇注位置砂芯为悬臂芯，不利于砂芯的定位与稳固支撑，且不便于冷铁、冒口的放置。图2-1(C)所示的浇注位置砂芯位于下型，有利于下芯、定位、固定，且铸件大平面位于下方，可以保证铸件的质量，是该铸件最佳的浇注位置。因此，选用图2-1(C)所示的方案。（对比方案优缺点）2.2分型面的选择……..对于该铸件，我们选择如图2-2所示的分型面，完全符合上述原则。图2-2铸件的分型面2.3分模面的选择根据上图所确定的分型面为参照，可以看出只有将分模面放置[1]与分型面一致才能使铸件脱模。根据以确定的分型面，选择如图2-3中所示的分模面。图2-3铸件的分模面2.4加工余量的确定该齿轮箱上箱体铸造工艺方法选用为砂型铸造手工造型，选择……..表2-1要求的机械加工余量（RMA）单位：mm最大尺寸要求的机械加工余量等级大于至FGH40063034663010003.5571000160045.58关于GB/T6414-1999，其中规定要求的机械加工余量应适用于毛坯铸件整体，且应该根据成品的最大外形尺寸以及相应范围来选择机械加工余量值……..图2-4铸件的加工余量图2.5铸造收缩率的选择在生产球墨铸铁件的过程中的固态收缩使得铸件的尺寸会变小，所以在设计模具及芯盒时，需要考虑铸件的收缩率。……..表2-2铸铁件的铸造收缩率(%)铸件的种类收缩率阻碍收缩自由收缩参考表2-2中数据，……..铸造收缩率为1%。2.6其他铸造工艺参数的确定铸造工艺参数除了以上所述之外，对于该铸件，起模斜度为5°，分型负数为3mm[10]。该铸件为大批量生产，可不用考虑其工艺补正量、反变形量。2.7型芯的设计在确定好分型面及分模面后，确定需要设计一个大砂芯，用来形成该铸件底部形状。……..（b）（a）（b）（a）图2-2砂芯示意图(a)1号砂芯(b)2号砂芯

第3章冒口与冷铁的设计3.1冒口的设计根据球墨铸铁件的结构尺寸，呋喃树脂砂的性能强度要求，铸造工艺方案采用底注式的浇注方式并且采用同时凝固，参考球墨铸铁件的模数为5.52cm，进行球墨铸铁件的冒口与冷铁的位置摆放和设计。……..球墨铸铁凝固原则由表及里逐层凝固，缩孔的体积等于冷却到温度图TF的体积VK，减去紧实包围的液态金属形成的致密固态金属冷却TF的体积VS。（3-1）……..……..由铸件分析得知缩孔缩松都比较小，因此使用收模数法计算是否需要添加冒口，根据公式3-1（3-6）经过NX9.0的测量计算V体=500665cm3，S表=90658.4cm2，所以Mc=5.52cm。查阅相关资料Mc>2.5cm，所以铸件不用添加冒口。图3-1冒口设计三维图3.2冷铁设计由铸件图可知，铸件中部和两端部分有热节区，热节区不仅仅会影响影响补缩[13]，而且会使热节区域内的组织粗大，采用冷铁来减少铸件的热节，实现同时凝固。根据球墨铸铁热节位置分布图，冷铁要放在球墨铸铁件的热节产生处，厚度大小可按公式3-7计算所得。（3-7）并且与表3-1冷铁尺寸所示[1]。表3-1冷铁尺寸表冷铁形状直径或厚度长度间距板型B<10100~1506~10B=10~25150~20010~20B=25~75200~30020~30……..

第4章浇注系统的设计对于球墨铸铁件来说，可以考虑采用开放式或半开放式的浇注系统，因该铸件有着较大的壁厚差异，故采用开放式浇注系统。铸件采用底注式浇注时，金属液充型相对稳定。根据已选择的分型、分模面，该铸件的大砂芯位于下箱，此时采用底注式浇注，对砂型、砂芯的冲击力小，而且还有利于气体的排出。铸件底部为大平面且为非加工面，故内浇道口可放于铸件底部。（类型与位置）4.1浇注时间的确定对于铸件的重量小于10000kg，浇注时间具体时间可按公式4-1计算[2]。（4-1）公式中：t……..表4-1型内铁液面允许的最小上升速度铸件壁>40mm，水平浇注大平板>40mm，上箱有大平面10-404-10<4最小上升速度8-1020-3010-2020-3031-100型腔内的铁液上升速度可按公式4-2计算v=C/t（4-2）公式中：C铸件的高度……..4.2浇注系统的设计大型球墨铸铁件常采用半封闭式浇注系统，内浇道的面积横浇道面积直浇道的面积的截面比为：阻流面积设计法，按公式（4-3）(4-3)公式中μ为流量系数，Hp为铸件的静压力头cm，t整个铸件的浇注时间s，Gl为球墨铸铁的总重量kg。μ取值见铸铁的流量系数值表4-3。表4-3铸铁的流量系μ数值流量系数μ的修正值见表4-4。……..树脂砂属于干型，且是铸铁件所以μ……..图4-1铸件的浇注系统二维图……..

第5章完整的铸造工艺

第6章工装设计及造型要求铸造工艺装配，是铸件在生产过程中所需要的模具与装置总称，是铸造工艺设计的重要部分，对铸件的质量也有着一定的影响。铸造工装的设计主要着重于型板设计、砂箱的选用和造型工艺要求。6.1型板设计在完成该齿轮箱上箱体的铸造工艺方案后，确定该铸件需要上、下型板来进行造型，材料采用木料。图6-1、6-2分别是……..6.2砂箱的选用砂箱的功能主要是为了方便砂型的成形及运输。设计砂箱时，首当其冲的当属是其尺寸，是否具有足够的吃砂量，并达到一定的要求。将齿轮箱上箱体砂箱定为通用砂箱，其中，下砂箱尺寸设计为1800×1800×300mm，上砂箱的尺寸设计为1800×1800×900mm。上砂箱选用两个1800×1800×450mm的砂箱组合而成，其中一个砂箱不设置箱带。6.