永冠杯铸造工艺设计说明书.docx
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永冠杯铸造工艺设计说明书
上海大学
ShanghaiUniversity
铸造工艺课程设计报告
姓名：
院系：
材料科学与工程学院
专业：
金属材料工程
学号：
设计课题：
指导教师：
目录
小组成员名单………………………………………………………….1
1.铸造工艺分析………………………………………………………..2
2.确定铸造工艺方案…………………………………………………..3
3.模样的设计…………………………………………………………..7
4.模板的设计…………………………………………………………..7
5.芯盒的设计…………………………………………………………..7
6.总结…………………………………………………………………..8
参考资料……………………………………………………………….8
后端盖小组成员名单及任务分配
1.铸造工艺分析
1.1读图
此次所需铸造的是一种隔爆型锥形转子电动机的后端盖。
铸件材质为HT200，零件净重1.56Kg，其轮廓尺寸36×φ148，属中小件，最小壁厚6mm，联结结构合理，符合灰铸铁铸造要求，可以进行铸造工艺设计。
采用湿砂型机器造型大批量生产。
需加工的表面有：
（1）φ148外圆，表面粗糙度Ra6.3；
（2）φ120至φ148外圆下端面，表面粗糙度Ra6.3；
（3）φ122外圆，表面粗糙度Ra3.2；
（4）φ96外圆，表面粗糙度Ra6.3
（5）φ72至φ96外圆下端面，表面粗糙度Ra1.6；
（6）φ50内圆环、φ48内孔，表面粗糙度Ra6.3；
（7）φ47、φ42H7内孔，表面粗糙度Ra1.6；
（8）φ47内孔端面、φ42H7内孔端面，表面粗糙度分别为Ra1.25、Ra6.3；
（9）φ38内孔，表面粗糙度Ra6.3；
其余为不加工面。
设计时考虑加工余量，非加工面由铸造工艺保证表面质量。
据估计，铸件约重1.96Kg。
1.2技术要求分析
按照国家标准，对于HT200，其抗拉强度应达到200Mpa。
铸件在使用时工作条件较好，但此铸件需起隔爆作用，按照技术要求，需在粗加工后进行时效处理及相应的热处理工艺。
另外，铸件清砂后，焖火铲除毛刺喷砂后喷G04-6铁红过氯乙烯底漆。
除此外无特殊技术要求。
注：
其中φ42H7内孔为重要加工面，不允许存在气孔、夹砂等铸造缺陷。
1.3合金铸造性能分析
灰铸铁具有良好的铸造性能：
（1）流动性。
灰铸铁的熔点较低，结晶温度范围较小，在适宜的浇注温度下，具有良好的流动性，容易填充形状复杂的薄壁铸件，且不易产生气孔、浇不足、冷隔等缺陷。
（2）收缩性。
灰铸铁的浇注温度较低，凝固中发生共析石墨化转变，使其线收缩小，产生的铸造应力也较小，所以铸件出现翘曲变形和开裂的倾向以及形成缩孔、缩松的倾向都较小。
（3）灰铁充型能力好，强度较高，耐磨、耐热性好，减振性良好，铸造性较好，但需人工时效。
2.确定铸造工艺方案
2.1确定铸造方法
采用湿砂型机器脱箱造型，热芯盒水玻璃砂射芯机制芯。
造型机型号：
Z124C脱箱震压式造型机。
造芯机型号：
SD-400垂直分型射芯机。
详细参数见下表。
Z124C脱箱震压式造型机
砂箱最大内框尺寸
（mm）
长*宽*高
400*300*100
自由空气耗量
（m3/箱）
0.26
工作台尺寸（mm）
500*430
压头至工作台最大距离（mm）
315—515
起模行程（mm）
300
生产率（箱/小时）
40—80
有效负荷（KN）
1.372
外形尺寸（mm）
900*600*150
压实力（KN）
19.613
重量（Kg）
500
压力（Mpa）
0.588
SD-400垂直分型射芯机
砂芯最大质量（Kg）
3.2
射头左右行程（mm）
125
最大芯盒尺寸
（mm）
长*宽*高
380*280*200
工作台上下最大距离
（mm）
420
工作台到射间最大距离（mm）
50—150
2.2确定浇注位置和分型面
浇注位置选择原则：
（1）重要加工面应朝下或呈直立状态；
（2）铸件的大平面应朝下；
（3）应有利于铸件的补缩；
（4）应保证铸件有良好的金属液导入位置，保证铸件能充满；
（5）应尽量少用或不用砂芯；
（6）应使合型、浇注和补缩位置一致。
分型面选择原则：
（1）应使铸件全部或大部分置于同一半型内；
（2）应尽可能减少分型面数目；
（3）平直分型面和曲折分型面的选择，应尽可能选择平直分型面；
（4）分型面应选取在铸件最大截面处。
经考虑，得到以下两个方案：
方案一：
上下箱对称，砂芯易于固定，但无法起模，故放弃。
方案二：
分型面选择在最大截面上端面处，内浇道也从此处进入。
此方案起模方便，大部分铸型位于下箱，有利于保证浇注质量，且也能获得质量均衡的铸件。
缺点是下芯稍有不便，但不影响。
综合以上，选择方案二。
2.3确定型内铸件数目
由于铸件外形尺寸较小，也考虑到所选用的造型机型号，采用一箱两件。
2.4不铸出孔及槽的确定
查表2-16，灰铸铁件大量生产的不铸出孔的最小直径为12-15mm，故4个直径6.5mm的孔和2个螺孔均不铸出。
2.5机械加工余量的确定
根据图纸技术要求：
铸件尺寸公差按GB6414-86《铸件尺寸公差》中的CT8。
确定加工余量等级MA为G级。
尺寸在100以下，孔内加工等级降为H级，故内孔加工量为2.5；尺寸在100~160之间，非顶面加工余量为2.5。
2.6起模斜度的确定
除零件本身具有的斜度外，另增设4处起模斜度：
（1）φ148外圆处；
（2）φ122外圆处；
（3）φ120外圆下端面处；
（4）φ72外圆下端面处。
以上起模斜度均为3°，已在工艺图上标出。
2.7砂芯的确定
根据确定的浇注位置和分型面以及铸件内腔的形状，确定在此铸件中安放1个砂芯就可达到工艺要求。
砂芯为垂直砂芯，水玻璃砂、机器造型，安放位置如工艺图所示。
该砂芯有两个芯头，根据《JB/T5106-1991铸件模样型芯头基本尺寸》确定：
下芯头高15mm，与芯座间隙0.2mm；上芯头高8mm，与芯座间隙0.15—0.40mm；上、下芯头斜度为10°。
2.8铸造收缩率的确定
灰铸铁中小型铸件收缩率：
0.9—1.1%，取中值1.0%。
2.9冒口的确定
由于灰铸铁补缩要求较低，故在铸件最高处设置一个明顶冒口，顶部直径9mm，冒口颈直径6mm，高度65mm。
已在工艺图上标出。
2.10浇注系统的确定
该件从分型面进行浇注，浇注系统开设位置详见工艺图。
内浇道采用扁平梯形，如此可有效防止夹杂物流入铸型型腔，不易在铸件连接处产生缩松，同时便于清理。
横浇道采用高梯形，直浇道为圆柱形，浇口杯采用普通漏斗形。
浇注系统为封闭式浇注系统，各基元尺寸及比例关系为：
F内：
F横：
F直=1:
1.3:
1.05
灰铸铁阻流截面计算公式：
F阻——浇注系统中的最小断面总面积（cm2）；
G——流经F阻断面的金属液总重量（Kg）；
μ——总流量损耗系数；
t——浇注时间（s）；
Hp——平均静压力头（cm）
式中G=1.56KG；μ=0.42；Hp=24cm；
浇注时间t的计算如下：
G——型内金属液的总质（重量）（Kg）（根据估算G约为3.4Kg）
S1——系数，取决于铸件壁厚，由表查出。
（此处取2.2）
t=2.2*
=4s
据此可得出F内=
=0.6cm2
3.模样的设计
3.1模样材质的确定
模样采用铝合金ZL102，自由收缩率为1.0%；上模由于尺寸较小，采用实心；下模为空心。
3.2确定模样的基本尺寸
查表得模样壁厚为8mm，无需设定加强筋。
3.3表面光洁度与尺寸公差确定
模样尺寸=铸件尺寸×（1+K），K=1.0%；模样、加工面粗糙度和尺寸偏差已在模板图上标出。
3.4模样在模板上的定位和连接设计
由于选用双面模板，故选用沉头螺钉穿过模样装配在模板上，模样与模样间也采用螺钉固定，确定螺钉直径为M8。
4.模板的设计
4.1模板类型的确定
选用ZL101做底板材料，采用双面脱箱式模板。
4.2模板尺寸和结构的确定
由所选定的造型机以及砂箱最大内框尺寸（400*300）确定，得出模板尺寸为440*340*12；为了方便模样的安装，模样安装处镂空；另有一小部分模样直接铸在模板上。
5.芯盒的设计
5.1芯盒材质和分盒方式的确定
由于采用热芯盒射芯法制芯，故选用HT200做芯盒，采用垂直对开式芯盒。
详细材料和相应热处理要求见下表：
名称
用材料
热处理要求
热芯盒主体
HT200
消除应力处理，500—550℃保温4—8小时
销套定位销
45
45钢淬火HRC50—55
顶芯杆回位导杆
45
淬火HRC45—50
固定板、盖板
45
调质
芯棒
45
6.总结
本文为铸造工艺课程设计的课题设计报告，设计课题为BZDY12—4型隔爆型锥形转子电动机后端盖。
报告从后端盖零件图开始分析，逐步确定铸造工艺方案，至模样模板以及芯盒的设计，其过程和数据均已一一给出。
在此次课程设计中，团队发挥了较大的作用。
在课程设计的初期，由于我们都对铸造工艺有相应的不了解，故大家都去查找了相关资料。
我作为组长，也全程参与了每份图纸的设计和审核工作。
在课题设计过程中，铸造工艺图无疑是很重要的，其标示出了分型面、机械加工余量、砂芯形状尺寸、浇注系统等一系列铸造中必不可少的参数。
我们小组的工艺图也是一改再改，不理解之处就去查找相关文献资料，并询问老师意见。
我们发现，铸造工艺设计中有着大量的工艺参数需要去查找，并且面对大量的数据信息，如何从中选出适合本课题铸件的相关参数有着一定难度。
信息的取舍与否直接影响到课题设计的严密性、严谨性，因此在这个问题上，我们也多次询问老师的意见，在于老师的交流和沟通中，不断地改善我们的设计。
作为组长，对每份图纸上的设计与参数需要去了解，并帮助每个成员进行改进，与此同时，自己对于铸造工艺的认知也能得到提高。
本组组员的配合也很默契，大家都竭尽所能地查找资料，及时沟通，针对新出现的问题大家能够一起思考，进行讨论并解决。
我所绘制的是最后一张装配图，由于在参与绘制的前几张图的时间里，已经对相应的内容有了一定的了解，因此绘制装配图时，并没有遇到太大的难点。
相应数据等的取舍也有了些经验，对于绘图软件的应用也已比较熟练。
此次铸造工艺课程设计，对于我们进一步认识铸造领域起到了极大的作用，通过实际的工艺设计，亲身投入到设计中去，体会团队协作、学习设计思路，对于我们而言，有着不可小觑的意义。
参考资料：
1.叶荣茂吴维冈高景艳编，《铸造工艺课程设计手册》，哈尔滨工业大学出版社，1993.11
2.《铸造手册》中国机械工程学会铸造专业学会编，1994.10
3.高文清李魁盛编，《铸造工艺学》，机械工业出版社，2010.7
4.于顺阳编，《现代铸造设计与生产使用新工艺、新技术、新标准》，当代中国音像出版社
5.陈为国章登明著，《圆柱形型腔热芯盒模具的制造工艺》，《模具制造》2001.No.4
6.中华人民共和国国家标准《GB-T11350-89铸件机械加工余量》
7.中华人民共和国第一工业机械部部标准《JB2435-1978_铸造工艺符号及表示方法》
8.中华人民共和国机械行业标准《JB-T_5106-1991_铸件模样型芯头_基本尺寸》
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