材料成型工艺课程设计指导书自用1文档格式.docx

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3.1.5分析铸造零件在机器中的位置和作用、服役条件、负载情况、载荷性质（静载荷，交变载荷，冲击载荷等）和大小、失效形式；

3.1.6读懂设计任务所设定的生产批量

3.1.7确定铸件技术条件

其内容包括铸造材质牌号、金相组织、力学性能要求、铸件尺寸及重量公差、表面和内部缺陷允许程度以及其他特殊性能要求，如是否经水压、气压试验，试验条件，零件在机器上的工作条件，铸件质量检查的方法等。

（是否要做水压测验与超声探伤；

铸造缺陷的限制程度与允许焊补的条件；

铸件热处理的要求等等）。

这些技术条件通常在零件设计部门的零件图纸上既已确定，而在工艺设计时除加以研究分析（包括适当调整）外，不需要重新规定，但有时设计部门只提出标号而未作出详细规定，则在工艺设计时，应根据图纸标号详细加以确定，以利铸件生产工艺的控制。

本课程设计以任务要求为准。

3.1.8审查零件结构是否符合铸造工艺要求

零件图上如有不合理结构和尺寸，必要时可以提出结构的修改意见，此时需要与指导教师商量处理；

修改意见应在设计说明书中予以论证，设计方可按修改后的结构进行。

3.1.9预见零件可能产生的铸造缺陷，并在选择工艺方案时采取相应措施。

3.2获取工艺设计的原始资料

3.2.1生产批量（任务书已给定）

3.2.2所有的零件要求机器造型，造型机型号见附录二造型机型号（可选用的造型机有Z145A、Z148B、Z2310等）。

3.2.3铸件材质牌号（任务书附录中已明确规定）

3.3确定铸造工艺方案

3.3.1零件结构的铸造工艺性分析

3.3.1.1从避免缺陷方面审查铸件结构

分析零件的壁厚，找出主要壁厚、热节位置和数量，注意最小壁厚和临界壁厚。

铸件最小壁厚：

铸件不产生浇不足、冷隔缺陷的最小铸件壁厚。

铸件临界壁厚：

铸件不产生晶粒粗大、力学性能下降的最大壁厚；

3.3.1.2从简化铸造工艺方面改进零件结构

分析零件图上的孔、槽，哪些孔槽需要铸出，哪些孔槽不需或不能铸出；

铸件应有合适的铸造圆角；

改进妨碍其的凸台、凸缘和肋板结构；

铸件壁厚的连接应逐渐过渡、壁厚应均匀；

防止铸件出现变形和裂纹等

3.3.1.3对多种可能的方案，并进行比较，选择最优方案，既最先进，最经济，最合理的一个方案。

3.4确定铸造工艺方案的内容与程序一般如下：

3.4.1造型方法与铸型种类的选择。

课程设计一般规定采用机器造型，根据铸件大小及模样布置，选用适当的造型机（造型机型号见附录二造型机型号）。

铸造种类则根据工艺需要选用湿型、干型、自硬型等。

3.4.2砂芯种类与制芯方法的选择。

根据工艺需要，可选择普通粘土砂芯，油砂芯，CO2自硬砂芯，树脂砂芯等，并选择适当的制芯机。

3.4.3确定浇注位置与铸型分型面（包括模样的分模面）。

浇注位置和分型面要结合起来考虑；

确定浇注位置时要考虑凝固顺序。

3.4.4浇注位置选择取决于：

合金种类、铸件结构、铸件质量要求及生产条件，确定浇注位置的主要原则：

3.4.1.1重要加工面朝下或呈直立状态

3.4.1.2铸件的大平面朝下

3.4.1.3应有利于铸件补缩

3.4.1.4应保证铸件有良好的金属液导入位置，保证铸件充满。

3.4.1.5应尽量少用或不用砂芯

3.4.1.6应使合型、浇注和补缩位置相一致。

3.4.5分型面的选择

分型面一般在确定浇注位置后在选择，在生产中有时同时考虑选择分型面时，应注意以下原则：

3.5.1.1使铸件全部或大部分置于同一半型

3.5.1.2若达不到这一要求，也尽量把铸件的加工面或基准面放在同一半型。

3.5.1.3应尽可能减少分型面数目

3.5.1.4机器造型只允许有一个分型面，凡不能出砂部位均采用砂芯；

3.5.1.5对单件生产手工造型，采用两个分型面是合理的；

3.5.1.6平直分型面和曲折分型面的选择；

3.5.1.7平直分型面可以简化工装制造、加工工序和造型操作。

有的情况选择曲面分型，有利于清理。

3.5.1.8分型面应选取在铸件最大投影处；

3.4.6砂箱中铸件数目的选择

根据造型机型号、砂箱的内框及尺寸、铸件尺寸、浇冒口尺寸及适当的吃砂量确定砂箱中铸件数目。

初步进行模板板面布置和估算砂箱尺寸。

模板与砂箱尺寸必须与造型机型号规格相适应

3.4.7确定铸件的机械加工余量，表示铸出和非铸出孔槽。

3.4.8选取拔模斜度（拔模斜度应用角度表示）。

3.4.9选取铸造收缩率。

3.4.10设计计算浇注系统

设计浇注系统主要是确定它的型式与金属液引入型腔的位置和最小阻流断面的计算等。

3.4.10.1浇注系统的结构形式的选择

3.4.10.2浇注时间计算

3.4.10.3浇注系统阻流阻元截面积的计算

3.4.10.4根据浇注系统各阻元比例确定各阻元截面积

3.4.10.5根据各阻元截面积和形状确定各部分尺寸

3.4.11冒口与冷铁；

确定出气口。

根据铸件的材质结合铸件结构、尺寸等确定铸件是否用冒口补缩。

冒口设计的主要内容是选择冒口的形状及安放位置、确定冒口数量、计算冒口尺寸，校核冒口的补缩能力。

3.4.12砂芯工艺设计主要内容：

3.4.12.1砂芯轮廓和数目的确定，砂芯制造的难易程度，砂芯的装配和固定，砂芯的通气条件等；

3.4.12.2砂芯的种类、结构和尺寸的确定；

3.4.12.3砂芯通气系统的设计；

3.4.12.4芯骨和芯撑的形状，尺寸，数量的确定；

3.4.12.5砂芯的填砂（或射砂）方向，起吊方向和下芯顺序等。

3.5绘制铸造工艺图

铸造工艺图铸造工艺图是铸造工艺设计内容的集中表现，即在初步确定铸造工艺方案（画出铸造工艺方案草图）后首先要完成的铸造工作蓝图。

它规定了铸件的形状和尺寸，也规定了铸件的基本生产方法和工艺过程；

它是最基本而且最主要的工艺文件，是生产过程指导性文件，它为设计和制造工艺装备提供了基本依据。

因此必须认真绘制。

绘制时将各种简明的标明代表铸造工艺要求的标准符号标注在零件图上，构成表示模样和砂型、砂芯制造工艺与浇冒口系统等，反应出铸造工艺方案的基本内容。

原机械工业部对铸造工艺符号以及表示方法作了统一规定，见教材表5-1或《铸造手册第五册》

表中对各种工艺符号及表示方法分为甲、乙两类。

甲类用于在蓝图上绘制铸造工艺图，其表示规定为红、蓝两种颜色；

乙类用于墨线绘制的铸造工艺图。

本指导书以甲类为例，使用计算机设计是按乙类设计。

3.5.1在铸造工艺图上一般应在零件结构图中表示下列内容：

3.5.1.1确定铸件的浇注位置和铸型分型面；

3.5.1.2确定和标注机械加工余量、铸造斜度（起模斜度）、铸造圆角半径、工艺余量（包括工艺

3.5.1.3芯头、芯座尺寸与间隙、浇注系统、冒口和出气孔的位置、形状及尺寸等；

3.5.1.4在技术要求附注栏中还应说明铸件精度等级、铸造线收缩率、铸件热处理类别、硬度检查位置和某些特殊要求等铸件验收技术条件。

3.5.2绘制铸造工艺图时注意事项

3.5.2.1按照机械制图的规定和要求，绘制任务书上所给定的零件图，按适当比例放大或缩小，各视图之间应留有足够的余地，以备绘制工艺符号，浇冒系统以及有关的尺寸线等。

3.5.2.2工艺符号按教材国家标准规定的画法用红兰（或彩色）铅笔绘制。

可参考《砂型铸造工艺设计与工装设计》和《铸造工艺设计手册》等参考书，但浇冒口系统最好具有直观性。

3.5.2.3凡是在某一视图或剖面图上表示清楚了的工艺符号，可以不按投影原理在其它视图上重复绘制，以免符号遍布图纸，相互重叠；

反之不能完全表达清楚的地方，可以增加视图来表示，但不以增加过多。

3.5.2.4铸造尺寸（如加工余量，芯头尺寸等）应集中标注在一个或几个视图上，不要分散标注或重复标注。

3.5.2.5砂芯边界线如果和零件轮廓线或加工余量线、冷铁线等相重合，则省去砂芯边界线重合段。

砂芯用兰线。

3.5.2.6在剖面图上芯子线与加工余量线相遇时，被砂芯遮住的加工余量线不绘出，加工余量用红线。

3.5.2.7工艺图上所注之尺寸一律不包括缩尺（缩尺另写在工艺图的右上角）。

比例与零件图相同，但有时为了图面清晰，某些部分（如砂芯间隙）可以放大画出。

3.5.2.8描绘工艺符号时，应注意空出零件图上所注的尺寸和加工符号不被遮盖，零件图上某些线条由于被工艺符号（如被砂芯）遮盖，由看得见变为看不见时，可保留原线条，不要擦去，也不必改为虚线。

3.5.3绘制程序

3.5.3.1在有关视图上标出不铸出孔、槽及加工余量

3.5.3.2凡不铸出孔、槽一律在孔槽的各视图上画一红“×

”或全部涂红，若孔槽的轮廓线为虚线，则不必表示，不铸出孔和槽的尺寸见教材。

3.5.3.3机械加工余量的标注

3.5.3.4机械加工余量按教材国标规定的二级精度，灰铸铁件选用。

剖面或非剖面上的加工余量均由红色线按比例画出，并在加工符号上注明加工余量数值，带斜度的加工余量，可用分数表示，分子表示薄处的余量，分母表示厚处的余量。

3.5.3.5加工余量的轮廓线被其它工艺符号（如砂芯）遮住时，则不必画出，如不画出不足以表明情况时，则画为红色虚线。

3.5.3.6绘制拔模斜度

3.5.3.6.1拔模斜度大小，可按教材或《铸造手册第五册》规定选用；

3.5.3.6.2拔模斜度用红色线画出，用角度数或毫米数表示其大小。

大批量生产，一律采用金属模样，故一律用角度在文字说明中表示；

3.5.3.6.3加工面上的斜度，将加工余量的红轮廓线画斜即可。

3.5.3.7标注浇注位置和分型面

3.5.3.7.1铸型的分型面用红色线表示，并用红色写出“上、中、下”字样表示浇注位置。

在标注“上、中、下”时，字不必倒写；

3.5.3.7.2分型线只要在一个主视图上画出即可

3.5.3.7.3如果分模面与分型面重合（大多是这种情况），只要在分型线的头用红色画“∠”即可；

3.5.3.7.4曲面分型时（上、下型接触面为非平面）需用红色线绘出分型线和砂垛，在有关投影上标出曲面分型线与砂垛的尺寸（包括过渡圆角），下型砂垛有间隙时，应标出并注明尺寸；

3.5.3.7.5如分型面上有芯头时，分型线符号应留出芯头长度，标在芯头长度外15－30毫米处。

3.5.3.8绘出芯子形状、分块线（包括分芯负数）芯头间隙、压紧环、防压环、集砂槽及有关尺寸

3.5.3.8.1砂芯轮廓均用兰色线条表示，不同的砂芯用不同的符号。

同一砂芯在不同的视图上，均采用同一符号。

砂芯必须按砂芯次序编号，如NO1、NO2等；

3.5.3.8.2工艺图上凡有轮廓线外（不论是零件图上的黑线或加工余量的红色轮廓线），均不必再画砂芯的轮廓线，（在黑线或加工余量的红色轮廓线内打叉）只画出芯头轮廓线即可。

如果砂芯所形成的空腔在零件图上为虚线时，亦不必表示轮廓的蓝色虚线，只要画出可见的芯头部分即可；

3.5.3.8.3两个砂芯相接处用双蓝色表示出间隙，并用兰线注明其尺寸线与数值。

芯撑用红色线表示，特殊结构的芯撑写出“芯撑”字样；

3.5.3.8.4因芯头斜度等而使芯头投影出两条轮廓线时，砂芯符号只沿最外轮廓线绘制；

3.5.3.8.5芯头斜度、间隙、压紧环、防压环，集砂槽等均用兰线绘制，并标出有关尺寸。

当压紧环防压环，集砂槽等尺寸大小不易标注时，可在图纸空白处用黑色线画出独立的局部放大图，并注明尺寸或用箭头注明引用标准。

3.5.3.8.6芯头结构、尺寸、形状等见教科书。

3.5.4计算完浇冒口系统以后，在工艺图上用红线绘制出浇注系统、冒口的结构形状，各部尺寸及有关结构（如过滤网等）。

3.6.1.1浇注系统的计算，在一般情况下，首先求出内浇口的截面积F内，然后再按比例求出横浇口面积

3.5.4.1.1∑F横和直浇口面积F直。

无论是通过计算或是查表所决定的浇注系统尺寸，很可能偏大或偏小，因此对结果应作一定的分析和比较，取其最为合理的数据，并应校核铁水上升速度和最小压头；

3.5.4.1.2确定冒口尺寸时，要用两种以上的计算方法，将其结果进行比较；

3.5.4.1.3工艺图上的浇冒口系统，用红线按比例绘制，并标出必要的尺寸，使其具有直观性。

浇注系统各单元的截面用红线在工艺图上的空白处画出并标注出必要的尺寸。

当浇注系统较复杂时，亦可把它移出，单独画在工艺图空白处。

出气冒口和补缩冒口有多个时，亦须分别进行编号，表明尺寸；

3.5.4.1.4浇冒口系统被零件或其它符号遮住的部分可用红虚线表示；

一般情况下不用虚线表示；

3.5.4.1.5工艺图上可不画浇口杯（但在铸件装配图上必须画出）。

直浇口可中断画出。

一型多铸而对于直浇口、横浇口完全对称时，应画出完整的结构图。

当视图不允许画出完整的浇注系统时，可在图纸的适当空白处单独示意；

3.5.4.1.6确定铸件收缩率。

如果铸件各个方向上缩放尺寸不同时，应分别标出；

若所有方向均放同一收缩尺，则不必在图上分别标注，只要在技术条件中用文字说明即可；

3.5.4.1.7校核砂箱尺寸和所选造型机

3.5.5开始在分析确定工艺方案时，已初步选定的造型机型号，进行了初步平面布置，核定了砂箱的主要尺寸，但这是很不细致的，现在，工艺设计后，各方面尺寸就可以精确的计算出来，如浇冒口布置，尺寸大小，芯头尺寸等都已确定，这时应该再次校核所选造型机砂箱尺寸是否符合要求。

其校核办法是：

根据工艺图的外轮廓（浇冒口系统和芯头在内），留出必要的吃砂量（吃砂量确定见教材），方可确定砂箱内尺寸，然后根据砂箱的结构形式决定其外尺寸，通用砂箱规格尺寸系列见教材或手册。

3.5.6除校核砂箱内尺寸外，还应根据分型面校核模样高度，检查模样高度（上半模或下半模）是否超过造型机允许的起模行程范围。

3.6模板设计―――绘制模板装配图

3.6.1模板设计

3.6.1.1由指导教师根据具体情况制定设计上模板或下模板（或双面模板）装配图。

3.6.1.2模板装配图按按机械制图规定，用铅笔绘制或计算机绘制，本设计建议计算机绘制。

3.6.1.3模板一般是用来形成铸件外轮廓的，因此应根据上面所确定的工艺方案与工艺图的外形尺寸，及造型机所决定的模版版面进行设计。

3.6.2模板装配图上应包括：

模底板、模样（包括浇冒口、出气孔模样），模样的定位与固定装置，砂箱定位装置，模板在造型机上的紧固装置以及起吊装置等。

3.6.3模板设计步骤与内容

3.6.3.1模板类型、结构的选择

根据铸件特点，铸造工艺图和所选定的造型机型号规格，确定选用双面型板，还是单面型板；

是整铸模版还是装配模板，模底板是采用坐标的还是应用模板框快换的；

是普通震压模板还是高压造型模板。

各种造型机型号规格应依据铸造设备资料确定，模板类型结构的选择见教材与手册。

3.5.4.1模底板的设计

3.6.3.2模底板材料的选择。

按模样的结构特点和使用方法选用，见教材与手册；

3.6.3.3模底板结构尺寸的确定。

包括模底板的平面尺寸，外廓尺寸，高壁厚和加强筋的布置，筋厚与筋高等，见教材与手册；

3.6.3.4模底板与砂箱的定位

根据造型机的型号和所用的砂箱尺寸选用，使模板定位销之间距与砂箱上销套孔中心距离相等。

两定位销，一为定位，一为定向，因在结构上有所区别，长度不宜过长或过短，应考虑销子与销孔的配合。

。

见教材与手册。

3.6.4模样的设计

3.6.4.1模样的结构尺寸

模样包括铸件模样、浇口、冒口、出气孔与芯头等的模样。

模样的外形，根据工艺图绘制，其中形成铸件轮廓的尺寸均应放缩尺；

芯头尺寸、压紧环、集砂槽以及浇冒口模样无需缩放尺，只按工艺图上所给的尺寸绘制。

确定收缩率时，模样可分别按不同的收缩率计算各部尺寸，若无资料参考时可选取同一收缩率计算各部位尺寸。

所有模样名义尺寸，均应视模样的材质、形状和尺寸大小、工作要求等而定；

3.6.4.2选择模样的材质，各模样的表面光洁度，金属模样的尺寸公差等均见教材与手册。

3.6.5模样在底板上的装配

3.6.5.1确定模样在底板上合理的布置排列方式，要注意定位基准线及相互位置尺寸；

3.6.5.2确定模样在底板上的装配形式，选择模样在底板上的定位紧固形式，见教材与手册；

3.6.5.3当一个模板上有多个相同模样时，可只画出一个模样的安装固定祥图，其它则不剖视，只画出外轮廓即可；

3.6.5.4各种制图标准须符合国家标准；

3.6.6最后完成模板装配图明细表

明细表中需要给各个零件编号，写出名称、数量、材料；

所有标准件不需写件号，但在此栏中应写出标准号及规格。

3.6.7几点注意事项

3.6.7.1如果一型多件，设计步骤同上，这时应考虑模样与浇注系统的合理布置；

3.6.7.2在模板图上只注装配尺寸；

3.6.7.3模板的结构工艺性要好，便于制造；

3.6.7.4视图和断面要足够，以表达清楚为准。

3.7芯盒设计―――绘制芯合装配图

3.7.1芯盒的设计任务由指导教师指定

3.7.2按工艺图上某一砂芯进行设计所指定的砂芯是设计芯盒的原始数据，芯盒装配图应按机械制图规定，用铅笔绘制；

3.7.3根据工艺方案所确定的制芯方法，是手工制芯还是机器制芯；

是采用普通制芯机还是热芯盒射芯机（或壳芯机），深入了解芯盒的不同特点；

3.7.4芯盒装配图包括：

芯盒本体、防磨片、镶块、定位夹紧装置、吊运装置、排气用具与芯骨的定位元件，在制芯机上的紧固结构等；

3.7.5设计步骤

3.7.5.1芯盒本体结构、防磨片、镶块于活块的设计

3.7.5.2确定芯盒本体结构形式

根据工艺方案所确定的制芯方法，是手工制芯还是机器制芯，时采用普通制芯机还是热芯盒射芯机（或壳芯机），深入了解芯盒的特点，以确定芯盒本体结构形式，普通芯盒本体结构形式见教材与手册；

3.7.5.3选用芯盒材料，见教材与手册；

3.7.5.4分盒面的的选择，应作详细的方案论证，选择最合理的方案。

热芯盒的分盒形式应根据所使用的射芯机形式来选择，并应使砂芯留在动芯盒中，以便使出芯机构将砂脱出；

3.7.5.5确定芯盒的结构尺寸

3.7.5.5.1芯盒工作部分的尺寸计算方法要求，与模样各部分的尺寸计算法相同，见教材与手册；

3.7.5.5.2芯盒的壁厚与加强筋，见教材与手册；

3.7.5.5.3芯盒的边缘结构形式和防磨片，见教材与手册；

3.7.5.5.4镶块设计。

镶块与芯盒本体的定位于紧固方式，同模样在模板上的定位于紧固相同；

3.7.5.5.5活块与芯盒本体的连接与固定型式的设计，应做到便于固定又便于分离；

3.7.5.5.6上述各项应详细绘出，不得画简图或示意图。

3.7.5.6芯盒定位、夹紧装置的设计

3.7.5.6.1这一设计包括安放位置和结构形式，总的原则是力求简单可靠；

3.7.5.6.2定为装置形式见教材与手册；

3.7.5.6.3夹紧装置与形式见教材与手册；

3.7.5.6.4芯盒吊运装置的设计见教材与手册

3.7.5.6.5排气与芯固定为装置的设计见教材与手册

3.7.5.6.6芯和尺寸精度见教材与手册

3.7.5.6.7完成芯盒装配图明细表，见教材与手册

3.7.6几项注意：

3.7.6.1芯盒总体方案论证时，力求活块最少；

保证工作可靠和操作方便；

芯盒结构力求简单，工艺性好；

3.7.6.2芯盒布局应以芯盒填砂（射砂）时的正投影为主视图，设计时必须严格按比例绘图，这样便于查找尺寸及图中的错误；

3.7.6.3芯盒上某些部位（如定为装置，紧固装置）的详图，可单独地画在图面适当的空白处；

3.7.6.4如果需要成型烘干板，建议在说明书中作出交代，不必另画烘干板图；

3.7.6.5铸铁的芯盒突边不需要镶耐磨片，铝质的则不然。

3.8铸型装配（合箱）图的设计

3.7.7合箱图，是表示铸型全部装配好等待浇注的情况。

它的作用是便于现场工作人员了解工艺设计和施工检查，因此，铸件的整个工艺，在图上都要有所反应；

3.7.8合箱图必须清楚的表示：

铸件的结构形状（空腔部分）及其在砂型中（包括芯撑）及下芯次序（用编号表示）；

砂芯的通气系统与芯骨；

浇注系统、冒口、冷铁与出气冒口以及砂型的出气孔；

砂箱的主要结构形状与大小，砂箱的定为与夹紧方法；

合箱图明细表与技术条件等。

3.7.9合箱图除了砂箱定位、夹紧装置、芯骨等在绘制合箱图时进行设计外，其它都是综合前面的资料来绘制的。

3.7.10铸型装配图的设计步骤：

3.7.10.1砂箱及其定位、夹紧装置的设计

3.7.10.1.1确定砂箱的材质（铸铁、铸钢、铝合金）和种类（整铸、装配、焊接）；

3.7.10.1.2根据前面“绘制铸造工艺图”内容中所确定的砂箱内尺寸，以及生产性质、生产条件和材质等，选定砂箱壁的断面形状和尺寸，见教材和手册；

3.7.10.1.3根据砂箱平均尺寸和材质设计内部箱档（带），各箱档的形状与模样相适应，见教材；

3.7.10.1.4根据砂箱平均轮廓尺寸和材质，确定砂箱箱壁排气孔的大小形状和布局，见教材与手册；

3.7.10.1.5根据砂箱大小，使用条件等，设计砂箱吊把的大小、数量和安设位置；

3.7.10.1.6根据砂箱尺寸和生产性质，设计砂