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铸造专业毕业设计

三明职业技术学院

毕业作业

作业形式：

毕业设计

作业题目：

机床系列

滑块铸造工艺设计

姓名：

小赖皮

学号：

0802041

所在系：

机械电子

专业：

机械制造与自动化

年（班）级：

08级

学制：

三年制

指导教师：

陈龙波

完成日期：

2020年5月15日

摘要

机床序列滑块是厦门锻压机床厂的生产的冲床上的关键部件，材质为HT200，铸件重250Kg。

铸件毛坯经抛丸清理和时效处置达到HB170~241后，除几处凸台、底面和两条导轨外，其余零件表面均不需要再加工。

滑块底面及导轨面不许诺有砂眼、气孔、疏松等缺点。

依照以上要求及滑块的结构特点，结合国内铸造技术的实际情形和我厂现有的设备，采纳树脂砂作造型材料，木模作为样子，再配合合理的分型面、铸造工艺参数、砂芯设计、浇注系统及冒口、出气孔等设计，取得铸件表面质量、铸件几何尺寸精度方面比粘土烘模砂质量更好的滑块铸件。

关键词：

滑块；呋喃树脂砂；铸造工艺

前言…………………………………………………………………………..…页

1铸造工艺参数设计……………………………………………………..……页

滑块的生产条件、结构及技术要求………………………………页

滑块铸造工艺性分析………………………………………………..页

铸造工艺参数………………………………………………………..页

1.3.1浇注位置的确信…………………………………………...…页

1.3.2分型面的确信…………………………………………………页

1.3.3铸件的起模斜度………………………………………………页

1.3.4加工余量………………………………………………..……页

1.3.5收缩率……………………………………………..…………页

1.3.6铸件样子型芯头参数……………………………………...…页

2浇注系统的设计……………………………………………………………页

工艺方案的确信……………………………………………………页

2.1.1树脂砂发气量和发气速度……………………………………页

2.1.2采纳灰口铸铁浇注系统………………………………………页

2.1.3提高型芯的排气能力…………………………………………页

浇注系统的设计（应用大孔出流理论）……………………………页

冒口的确信…………………………………………………………页

出气口的设计………………………………………………………页

3铸造工艺装备设计………………………………………………...………页

样子的设计……………………………………………….…………页

3.1.1样子材料的选用………………………………………………页

3.1.2金属样子尺寸的确信…………………………………………页

3.1.3壁厚与增强筋的设计…………………………………………页

3.1.4金属样子的技术要求…………………………………………页

3.1.5金属样子的生产方式…………………………………………页

模板的设计………………………………………………………..…页

3.2.1模底板材料的选用……………………………………………页

3.2.2模底板尺寸确信………………………………………………页

3.2.3模底板与砂箱的定位…………………………………………页

芯盒的设计………………………………………………………..…页

3.3.1芯盒的类型和材质……………………………………………页

3.3.2芯盒的结构设计………………………………………………页

砂箱的设计………………………………………………………页

3.4.1砂箱的材质及尺寸……………………………………………页

3.4.2砂箱型壁尺寸及圆角尺寸……………………………………页砂箱排气孔尺寸……………………………………………………页

4造型操作……………………………………………………………………页

预备工作……………………………………………………….……页

造型…………………………………………………………….……页

涂料…………………………………………………………………页

下泥芯……………………………………………………………..…页

5滑块铸造生产质量查验……………………………………………………页

滑块铸件的技术要求……………………………………………...…页

滑块铸件质量的查验…………………………………………...……页

6铸件工艺出品率的校核………………………………………….…….……页

7零件图………………………………………………………….……….……页

8总结…………………………………………………………………..………页

9参考文献：

…………………………………………………………..………页

10致谢语：

……………………………………………………………………页

前言

从八十年代初，尤其是1982年以后，随着改革开放政策的贯彻，我国与国外合作生产的工厂增多，很多合作生产的外国厂家都对铸件生产提出来用自硬树脂砂的要求，不然无法合作。

对国内来讲，以出口产品为主，对铸件质量的要求也愈来愈高。

于是在这种社会生产进展的新形势下，在国外树脂砂热的推动下，迫使我国广大铸造工作者们熟悉到应用自硬树脂砂是造型工艺上的一场革命，是提高铸件和机械产品质量的重要途径，是振兴铸造行业改变后面貌的必由之路，是机械产品跃入国际市场的大体保证。

因此八十年代我国铸造生产战线上形成了“树脂砂热”。

由于自硬树脂砂最适合于多品种小批量的中大铸件生产，因此机床行业、水泵行业、阀门行业和造船、石化等行业在树脂砂推行应用中走在最前面。

迄今为止，据不完全统计，我国已引进树脂砂处置生产线不下五十家，国内有三大铸机厂（重庆、保定、漯河）已正式生产成套树脂砂设备。

另外，生产原辅助材料的厂家遍及各省，原辅助材料的质量进步专门快，有些已接近或达到国外同类产品的水平。

事实说明用树脂砂工艺取代粘土烘模砂生产多种小批量中大铸件是尔后国内铸造业界的进展方向之一。

利用自硬呋喃树脂砂生产出来的具有以下特点：

一、铸件表面光洁、棱角清楚、尺寸精度高。

二、造型效率高，提高了生产率和场地利用率，缩短了生产周期。

3、减轻劳动强度，大大改善了劳动条件和工作环境，尤其是减轻了噪音、矽尘等，减少了环境污染。

4、节约能源。

这表此刻取消了烘窑和水力清砂，提高了铁水成品率，大大降低了紧缩空气消耗，从而在节水、节电、节煤（焦）等方面成效显著。

五、树脂砂型（芯）强度高（含高温强度高）六、旧砂回收再生容易，能够达到90—95%的再生回收率。

在节约新砂、减少运输、避免废弃物公害等方面成效显著。

本设计将以自硬呋喃树脂砂作造型材料，利用滑块那个产品，简单的介绍一下呋喃树脂砂这种国内比较要紧的铸造技术。

而对T200的配料及熔炼计算、砂型铸造设备选用和铸造工艺装备设计等工厂以装备好的设备不做介绍。

一、铸造工艺参数设计

1．1滑块的生产条件、结构及技术要求

●产品生产性质——大量量生产

●零件材质——HT200

●滑块的零件图如下图，外型示用意如下图，的滑块外形轮廓尺寸为570mm*400mm*270mm，重247Kg。

铸件表面略微复杂，最小壁厚20mm，最大壁厚可达160mm，内表面能够分成两个腔体，为一中型铸件；铸件除知足几何尺寸精度及材质方面的要求外，要紧有这几点技术要求：

1、未注铸造圆角为R5~8。

2、时效处置HB170~241。

3、滑块底面及导轨面不许诺有砂眼、气孔、疏松等缺点。

滑块外型示用意

图滑块零件图

1．2滑块铸造工艺性分析

零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺进程和降低本钱。

审查、分析应考虑如下几个方面：

1.铸件应有适合的壁厚，为了幸免浇不到、冷隔等缺点，铸件不该太薄。

2.铸件结构不该造成严峻的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各类交接，都应采取慢慢过渡和转变的形式，并应利用较大的圆角相连接，幸免因应力集中致使裂纹缺点。

3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和避免裂纹。

4.壁厚力求均匀，减少肥厚部份，避免形成热节。

5.利于补缩和实现顺序凝固。

6.避免铸件翘曲变形。

7.幸免浇注位置上有水平的大平面结构。

关于支座的铸造工艺性审查、分析如下：

铸件最小壁厚为20mm，最大壁厚可达160mm，尽管壁厚不均匀，可是铸件左右对称，而且材料为HT200，能够让对称面水平放置，再采纳均衡凝固方式，幸免铸件产生收缩缺点（缩孔、缩松、平面凹陷等），以保障两根导轨和底面能达到的技术要求。

1．3铸造工艺参数

1.3.1浇注位置的确信

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。

确信浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺进程的难易程度。

浇注位置图一

浇注位置图二

为了保证铸件能充满，和幸免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及查验，现采纳如图和图所示的浇注位置。

这种方案能够使铸件的重要部份置于下部，幸免夹砂结疤内缺点，而且左右对称有利于铸件的补缩。

图在垂直方向上位置的确信是为了减少砂芯的数量和依照铸件的重要部份应尽可能置于下部这条原那么确信的。

图在水平方向上浇道位置的设计，把导轨放在浇口双侧，保证了导轨的精度，同时滑块左右对称的部份各开一条浇道同时浇注，有利于铁水的均衡凝固。

1.3.2分型面的确信

分型面是指两半铸型彼此接触的表面。

分型面的好坏在专门大程度上阻碍铸件的尺寸精度、本钱和生产率。

分型面的确信

选择分型面时应注意一下原那么：

1.应使铸件全数或大部份置于同一半型内

2.应尽可能减少分型面的数量

3.分型面应尽可能选用平面

4.便于下芯、合箱和检测

5.不使砂箱太高

6.受力件的分型面的选择不该减弱铸件结构强度

7.注意减轻铸件清理和机械加工量

对图中的方案一进行分析可知，尽管它知足了一、二、五、六、7这几条原那么，可是这会致使型芯过于复杂且把两个导轨面连在一路，无法制作样子，因此不用。

图中的方案二较为合理，这种方案不仅使上下箱容易取模，又使设计的型芯全数位于下半型内，便于操作和配模，且还将导轨两个面分在两个沙箱，便于造型，却又不阻碍铸件的去毛，打磨更方便，步妨碍铸件的利用要求。

1.3.3铸件的起模斜度

为了方便起模，在样子、芯盒的出模方向留有必然斜度，以避免损坏砂型或砂芯。

那个斜度，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应用。

为了初步设计的起模斜度如下，查图中的表3-1可知，图中外型模A面和B面的高度为185mm和225mm都在160mm~250mm之间：

树脂砂造型A面、B面起模斜度均为为а=0°35＇,a=。

由于A面为非加工表面，因此起模斜度的形式选用减少铸件尺寸的方式；B面为加工面，因此起模斜度的形式选用增加尺寸的方式。

如图

图

图

1.3.4加工余量

呋喃树脂砂比粘土砂生产的铸件尺寸精度高，可依照GB/TI1350-89小批的单件生产铸件的加工余量品级和机械加工余量的数值选取。

滑块属于砂型机械造型大量生产型铸件，查图中的表3-3得：

滑块的加工余量为G级，加工余量品级为8～10级。

图

查图中的表3-4得：

滑块的加工余量值为～,取。

图

1.3.5收缩率

铸造收缩率又称铸件线收缩率，用样子与铸件的长度差除以样子长度的百分比表示：

ε=[（L1-L2）/L1]*100％

ε—铸造收缩率

L1—样子长度

L2—铸件长度

查图中的表3-5，得：

滑块的受阻收缩率ε=％。

图

1.3.6铸件样子型芯头参数

砂芯要紧靠芯头固定在砂型上。

关于垂直芯头为了保证其轴线垂直、牢固地固定在砂型上，必需有足够的芯头尺寸。

图中的砂芯，依如实际设计量取计算：

砂芯高度：

L=160mm

砂芯直径：

D=150mm

图

芯头长度初步选取由《铸造工艺设计》查表1-31得：

h=160～200mm，取h=160mm。

出于考虑分型面的选取等因素综合芯头选用垂直芯头而且不能做出上芯头，只设计下芯头而且加大下芯头。

下芯头长度设计修正为：

h=160*（1+40%）=224mm

图中的砂芯，依如实际设计量取计算；

砂芯高度：

h=215mm

砂芯长度：

l=205mm

图

芯头长度初步选取由《铸造工艺设计》查表1-31得：

h=200～300mml=200～250mm，取h=215mm，l=205mm。

出于考虑砂芯的完整性等因素综合芯头选用垂直芯头与底面芯头同时利用而且不做能出上芯头，设计下芯头而且附加尾部芯头。

下芯头高度设计修正为：

H=215*（1+20%）=258mm

尾部芯头长度设计修正为：

L=205*（1+10%）=

芯头间隙初步选取由《铸造工艺设计》查表1-31得：

s=

但考虑砂芯为垂直的侧面树脂砂砂芯且不设置上芯头，因此利用过盈的芯头，过盈量为。

芯头斜度选取可按下芯头1：

10，上芯头1：

15，侧芯头上1：

5，下1：

10来确信可知：

芯头的斜度为1：

10。

2、浇注系统的设计

浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。

合理的浇注系统能够是金属液充型平稳，不卷入渣和气体。

内浇口的位置对铸件的凝固方式有专门大的阻碍。

工艺方案的确信

2.1.1树脂砂发气量和发气速度

树脂砂与粘土砂相较，发气量大，发气速度快。

图是生产条件下，在SFQ型造型材料发气性测定仪上做的3组树脂砂与木屑粘土砂发气量的平均值。

树脂砂发气速度比木屑粘土砂的发气速度快，最高单位时刻内的发气量是木屑粘土砂的（）倍。

因此，在铁液充型进程中，如何使树脂砂芯产生的气体通过砂芯排气道或通过型腔的排气系统顺利排出是取得健全铸件的关键。

图

2.1.2采纳灰口铸铁浇注系统

关于滑块这种中小型铸件来讲，型腔内的型芯不多，内表面又不是太复杂，零件结构本身对浇注系统的要求不大。

基于最大程度的提高铸件的出品率的目的，同时也为了保证铸件的质量，又因铸件铁水采纳了均衡凝固方式，因此选择了灰口铸铁浇注系统的方案（F直：

F横：

F内=1：

：

）。

2.1.3提高型芯的排气能力

提高树脂砂芯排气通道的顺畅性，适当提高型芯涂料的厚度和致密性。

上箱铸型开设2个Ø10mm的排气道，面积为1.57cm²；一个Ø20mm的明冒口，面积为3.14cm²；排气道总面积为4.71cm²。

浇注系统的设计（应用大孔出流理论）

在采纳了灰口铸铁浇注系统，应用了大孔出流理论后，在依照我厂设备的现有基础上，结合滑块铸件分型面所在的位置，确信了直浇口压头H的数值为25cm。

再依照铸件的质量为247Kg,查图到图可得：

浇注时刻t=22s；

直浇道截面积F直=cm²

横浇道截面积F横=cm²

内浇道截面积F内=cm²

依如实际生产的情形，直浇道采纳直径为20的陶塑管。

图

图

图

冒口的确信

冒口是铸型内用于贮存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有避免缩孔、缩松、排气、集渣的作用。

冒口消耗金属液，冒口越大，铸件的出品率越低。

因此工艺设计应在保证铸件质量的前提下，冒口尽可能小。

树脂砂、水玻璃砂、粘土砂等各类砂造型，起冒口设计方式和数据大体相似。

利用模数法、比例法和补缩液量法等方式能够计算冒口的数量及确信冒口的位置。

因为灰口铸铁中含有较高的碳，铸件凝固进程中析出石墨，造成体积膨胀，补偿了铸件的凝固收缩，因此能够不设计冒口。

可是又考虑到树脂砂排气量大的因素，决定依照冒口设计的原那么在砂型上依照图中的表格，取H=200mm，设计一出气冒口，位置如下图所示。

图

图

出气口的设计

出气孔用于排出型腔内的气体，改善金属液充填能力、排除先冲到型腔中的过冷金属液与浮渣，还可作为观看金属液充满型腔的标志。

避免出气孔过大致使铸件形成热节，以至产生缩孔，出气孔根部直径，不该大于设置处铸件壁厚的倍。

即出气孔直径应小于10mm*20mm）。

避免出气孔过小致使型内气压过份增大，出气孔根部总截面接应大于内浇口总截面积3cm²。

因此设计出气孔根部直径为10mm，一箱4件共4个出气孔。

为方便取模采纳上小下大的锥形，斜度为起模斜度а=1°10＇

出气孔总截面积为*

（2）²*4=²

3铸造工艺装备设计

铸造工艺装备是造型、造芯及合箱进程中所利用的模具和装置的总称。

样子的设计

3.1.1样子材料的选用

样子是造型工艺进程必需的工艺装备，用来形成铸型的型腔，因此直接关系着铸件的形状和尺寸精准度。

滑块大量量生产，因此用金属样子，该金属样子的材料选用如下：

样子：

铝合金（质轻、不生锈，加工性能好，加工后表面滑腻，并有必然的耐磨性，但耐磨性较差）

出气针、气孔针：

45号钢

3.1.2金属样子尺寸的确信

样子尺寸＝铸件尺寸

（1＋K），（样子尺寸精准到小数点后两位）

注：

K铸件线收缩率

滑块的收缩率K=%

3.1.3壁厚与增强筋的设计

样子壁厚由《铸造有效手册》查表－2得：

模型壁厚10mm。

由于样子轮廓尺寸较小约为：

570mm*400mm*270mm，内部不用设置增强筋。

3.1.4金属样子的技术要求

样子的尺寸精度、表面光洁度是阻碍铸件质量的一个重要因素，因此对其表面光洁度和尺寸误差应严格操纵。

由《铸造有效手册》查表－5得：

样子表面的粗糙度为，样子与模板接触面的粗糙度为。

3.1.5金属样子的生产方式

为增加材料浇注后的致密度，现将材料制作成与该样子形状类似的腔体，然后进行热处置，以增加其硬度，增加抗磨损能力，然后在用机械按样子的尺寸加工成样子的形状。

模板的设计

模板也称型板，是由摸底板和样子、浇冒口系统及定位销等装配而成。

模底板用来连接与支承样子、浇冒系统、定位销等。

本设计采纳单面模底板，其工作面是平面。

3.2.1模底板材料的选用

对模底板材料的要求是有足够的强度，有良好的耐磨性，抗震耐压，铸造和加工性。

依照样子的结构及生产要求，选用铸造铝合金作为模底板的材料。

3.2.2模底板尺寸确信

模底板长＝砂箱长＋2×砂箱分型面出边缘厚度

＝1200＋2×25=1250mm

模底板宽＝砂箱宽＋2×砂箱分型面出边缘厚度

＝1200＋2×25＝1250mm

由《铸造有效手册》查表－34得：

模底板的壁厚取为12mm

3.2.3模底板与砂箱的定位

模底板与砂箱之间采纳定位销与销套定位。

芯盒的设计

3.3.1芯盒的类型和材质

采纳热芯盒，芯盒材料为铝合金。

3.3.2芯盒的结构设计

芯盒的壁厚由《铸造有效手册》查表－11得：

6～8mm，取7mm

砂箱的设计

砂箱的设计内容有：

选择类型和材质，确信砂箱尺寸。

结构设计，定位及紧固等。

3.4.1砂箱的材质及尺寸

滑块零件机械造型用砂箱可选用的材料牌号由《铸造工艺课程设计手册》查得有：

HT15-33,HT20-40,QT45-5,QT60-2,QT40-10,ZG15～ZG45。

选择HT200为砂

箱材料，需进行人工时效或退火处置。

依照通用砂箱的规格尺寸选砂箱的尺寸：

上箱为1200*1200*200mm下箱为1200*1200*400mm

3.4.2砂箱型壁尺寸及圆角尺寸

一般机械造型砂箱经常使用向下扩大的倾斜壁，底部设突缘，避免塌箱，保证刚性，便于落砂，箱壁上流出气孔。

由《铸造有效手册》表查得：

箱壁壁厚为t=10mm,b1=25mm,h1=10mm,h2=15mm

箱壁型式如图：

图

图

砂箱过渡圆角示用意如图。

其中R=20mm,R1=40mm

3.4.3砂箱排气孔尺寸

由《铸造有效手册》表查得：

C=40mm,c1=50mm,c2=20mm,d=10mm

上箱通气孔共2排，下箱通气孔共2排

4造型操作

滑块铸造流程工艺卡

产品名称

厦锻滑块

零件号

造型类型

砂箱

施工员

陈成龙

外模数量

1套

芯盒数量

2套

材质

HT200

铸件毛重

500Kg

1.检查外模、芯盒数量、活块数量是否齐全，模型是否完整。

2.在模型上刷上脱模剂，待其干燥后，盖上相应砂箱，砂箱尺寸大小见工艺说明书

3.在上模型放上出气冒口、浇口陶瓷管，注意：

上模型两导轨必须放上出气冒口。

4.然后按制芯，造模，配模等相应规程制芯、制模、配模。

5.待砂子硬化后翻转砂箱，起出模型，确认砂型是否完整与否，有无损坏模型，如砂型好，则吹净砂型，刷上涂料，烘干，将上箱浇、冒口磨平。

6.下型四周最外侧围上一圈封箱坭条，注意封箱坭条距离产品距离不能少于30mm，不应在浇口、浇道上。

新产品要验箱

7.放上定位销（三个），合上上箱，放上浇、冒口盆、圈，锁紧砂箱

8.浇杯口的侧面写上产品名称、质量、材质，等待浇注

预备工作

一、样子检查。

生产前先检查样子和芯壳的质量，检查型板质量。

在合格的样子、芯壳上涂脱模剂。

咱们工厂采纳的脱模剂一样涂一次可用十几回。

a.样子外观无破损，拆、活块齐全，定位牢固。

型板定位牢固，上面的横浇道无损坏，扣箱定位销到位。

b.泥芯壳应检查活块齐全，芯壳数量齐全，芯壳夹紧装置齐全。

二、预备砂箱、芯骨、吊攀、陶塑管、浇杯、冒口等。

3、型板放平，套上砂箱，样子上放好出气棒、陶塑管。

4、泥芯壳组装好，夹紧，放好芯骨、吊攀、出气铁棒。

造型

一、放砂，贴边样子处用木棒捣围舂紧。

表面砂越紧，涂料越好上，铸出来的滑块表面越滑腻。

灌砂时，可将大块废砂填入箱角及间隙大的部位，待砂放满后，刮平砂箱的芯壳。

几分钟后，树脂砂略有变色发黏，可拔出出气棒。

当砂型外层硬化，内层有强度但未完全硬化时起模。

起模时刻操纵的好，有利于爱惜样子，也有利于加速砂型硬化。

起模时刻太早要塌箱；起模时刻太迟，起模困难，容易损坏样子。

二、修型。

砂型破损处能够用新拌的树脂砂修补。

能够将破损处挖的大一些，修补硬化后，多余部份能够用砂轮磨去。

砂型砂落一大块时，可将破落的砂块用黏结剂从头粘上。

砂型破损小或局部砂层疏松有孔洞时，能够用稠厚的涂料浆液修补上。

修补时刮刀要使劲将涂料压入孔洞中。

破损处砂型强度检查，可用手使劲擦，铸型表面可不能落砂即可。

芯壳脱模时，拔出通气铁棒，卸开泥芯壳，挖出吊攀，将活块别离起出，被金属液包裹的泥芯各面刮出铸造圆角。

局部疏松和破损处与砂型一样修补。

外模与芯头相接的通气孔要在放砂前预先留出，对准。

涂料

一、从溶剂上分，涂料有水基、醇基两大类。

醇基涂料能够省去烘窑，提高效率和面积利用率，水基涂料那么本钱低，树脂可不能过烧，涂层质量高（流平性及涂层厚度好）。

我厂利用的以95%以上的工业酒精作为溶剂，以石墨为主的黑色涂料。

二、涂刷。

刚起模的型和芯不易当即上涂料，因为这时树脂的硬化反映还处在低级时期，碰到涂料中的水分（溶剂）阻碍硬化的正常进行。

假设利用酒精快干涂料，需