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铸造工艺设计说明书

铸造工艺设计说明书

课程设计：

机械工艺课程设计

设计题目：

底座铸造工艺设计

班级：

机自1103

设计人：

学号：

指导教师：

张锁梅、贾志新

前言

学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。

它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。

其目的是：

（1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。

（2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。

　　（3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。

（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。

（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

一、工艺审核1

1.数量与材料1

2.图样1

3.零件的结构性1

二、成形工艺设计1

1．确定工艺方案1

（1）浇注位置的选择2

（2）分型面的选择2

2.确定铸造工艺参数4

（1）机械加工余量和铸出孔4

（2）浇注位置的选择5

（3）拔模斜度5

（4）铸造收缩率6

3．砂芯设计6

4．浇注系统的设计6

5.冷铁的设置6

三、心得体会7

一、工艺审核

1、数量与材料

由零件图可知，该零件结构比较简单，但是形状不是很规则，工作条件一般以承受压力为主，故要求该零件有良好的刚性和强度。

另外，根据零件图的要求，该底座零件为单件小批量生产，另外材料选用灰铸铁HT200，流动性较好，适于铸造。

2、图样

该零件图给出了主视图、左视图、俯视图3个视图。

尺寸标注基本完整、清晰，表面粗糙度、圆角等技术要求基本明确，能比较清楚的读懂零件图每个细节。

3、零件的结构工艺性

分析零件图可知，该零件除了主要的工作表面外，其余表面加工精度都比较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削、钻削的粗加工即可满足加工要求。

主要加工表面，直径为47的孔可通过铰孔得到，直径为8的孔可通过钻孔获得，其他平面可以通过端铣获得相应的粗糙度要求。

在正常的生产条件下，均可通过较经济的方法保证质量的加工出来。

由此可见，该零件的工艺性较好。

二、成形工艺设计

1、确定工艺方案

砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。

手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。

由于本底座零件采用单件小批量生产，故选择手工造型。

当铸件的最大截面不在铸件的端部时，为了便于造型和起模，模样要分成两半或几部分，这种造型称为分模造型。

当铸件的最大截面在铸件的中间时，应采用两箱分模造型，模样从最大截面处分为两半部分（用销钉定位）。

造型时模样分别置于上、下砂箱中，分模面（模样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合面）位置相重合。

故确定该零件使用分模铸造的生产方法。

（1）浇注位置的选择

浇注位置的选择原则：

1）、铸件重要的加工面应朝下。

铸件上表面容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，组织也不如下表面细致。

如果这些表面难以朝下，则应尽量位于侧面。

2）、铸件的大平面应该朝下。

浇注过程中金属液对型腔的上表面有强烈的热辐射，型砂因急剧热膨胀和因强度下降而拱起或开裂，致使上表面容易产生夹砂或结疤缺陷。

3）、为防止铸件薄壁部分产生浇不到或冷隔等缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜的位置。

4）、若铸件圆周表面质量要求较高，应进行立铸（三箱造型或平作立浇），以便补缩。

应将厚的部分放在铸型上部，以便安置冒口，实现顺序凝固。

（2）分型面的选择

分型面的选择原则：

1）、将重要加工面或大部分加工或加工基准面置于同一砂箱以保证尺寸精度。

2）、应减少分型面额活块的数目，尽可能采用平直分型面等来达到方便起模和简化造型工序的目的

3）、尽可能减少芯子数目。

4）、分型面位置应便于下芯、扣箱及检查型腔。

对于小批量生产的零件而言，越简单工作量越少，对于工人的要求越低，铸造就越方便。

针对本零件而言，分型面选择方案有很多，通过比对分析得出最佳方案。

方案Ⅰ：

分型面如铸造工艺图所示，以孔的内表面作为分型面。

选择此分型面的优势：

1、此方案将重要平面置于侧面，将大平面置于底面，符合浇铸位置的选择原则；

2、可以易于肋板的铸造成型；

3、可以保证底面的铸造质量和垂直度。

本方案的缺点：

分型面未取在塑件的最大截面处，拔模时，不利于模样的取出；直浇道过长，易产生较大的铸造缺陷。

方案Ⅱ：

分型面如铸造工艺图所示

此方案的优势在于：

1、分型面为铸件的最大截面处，方便脱模和加工；

2、本方案不需要做一个大的砂芯，铸件全部或者大部分置于下箱，不仅便于造型，下芯、合型时也更简单；

3、相应的浇注系统为中注式，可以避免产生较大的缺陷

此方案的不足在于：

要加工表面底面和侧面的质量无法保证，砂芯制造稍微复杂些。

综上所述：

为了使铸造更加方便，简化铸造工艺，方便工人操作，选择方案Ⅱ比方案Ⅰ好。

2、确定铸造工艺参数

（1）机械加工余量和铸出孔

所有标注粗糙度的表面均需要进行机加工处理，而加工余量与铸件的大小、材质，以及加工面在铸件中的位置而改变。

如：

铸钢加工余量比铸铁大；有色金属机加工余量较小；铸铁中灰铸铁比可锻铸铁和球墨铸铁的机加工余量小些。

确定机加工余量可以通过查下表来获得。

注：

1）公称尺寸是指两个相对加工面之间的最大距离，或从基准面或中心线到加工面之间的距离。

2）不带括号值为手工造型。

铸件尺寸愈大，机械加工余量也随之加大；上表面比底面和侧面易产生缺陷，故加工余量大。

3）较大的孔和槽应铸出。

铸铁：

30mm；铸钢：

50mm

查表可以得知各加工表面机械加工余量均为4mm。

（2）拔模斜度

起模斜度随垂直壁高度增加而减小，机器造型起模斜度比手工造型小，外壁起模斜度比内壁小，起模斜度一般在0.5~5°之间

本零件底座所有加工面起模斜度计算方法可以通过查表确定，考虑到零件起模斜度的对称性，两边都选择起模斜度为1°。

（3）铸造圆角

铸件壁与壁之间应该以圆弧过渡，圆角半径一般为相交两壁平均厚度的1/3~1/2。

因此未标注的铸造圆角通过以下计算：

壁厚A、壁厚B两壁相交则铸造圆角的半径范围应该在

之间。

通过计算得到未注明的铸造圆角半径范围应该在R5~R6范围内。

选择铸造圆角R5。

（4）铸造收缩率

1、浇注到铸型的金属液，随温度降低发生冷却、凝固及各部分尺寸的缩减。

产生铸造收缩率。

2、根据收缩率大小将模型或芯盒放大，保证尺寸的要求。

3、铸造合金收缩率随铸造合金的种类、成分而改变。

通常：

灰铸铁：

0.7~1.0%、铸钢：

1.5~2.0%、有色：

1.0~1.5%

由于零件底座的材质为灰铸铁HT200，所以收缩率定为1.0%。

3、砂芯设计

考虑到型芯高度比较高，做的太薄容易倒塌，将厚度做的厚一点，为了起模方便，在左侧亦设置起模斜度，再考虑到型芯的高度尺寸，对芯头的承载能力有比较高的要求，不能让型芯倒塌，所以在右侧再加一部分，保证芯头的稳定性和整个型芯的稳定性。

具体尺寸如铸造工艺图所示。

4、浇注系统设计

1、浇铸系统按内浇道分一般有4种浇铸方式：

顶注式、中注式、底注式及阶梯式。

横浇道和内浇道均开设在分型面上，易于操作，并便于控制金属液的流量分布和铸型热分布，用于重量中等、高度不大和壁厚也中等的件，故本设计采用中注式浇注系统。

2、浇注系统按最小截面位置分为：

封闭式、开放式和封闭开放式

铸铁小件一般采用封闭式浇注系统，挡渣能力好；防止浇注卷入气体、易清理；阻流截面在内浇道上，金属液易充满浇注系统，金属液消耗少。

浇注位置取在分型面。

安装封闭浇注系统一般比例：

F直：

ΣF横：

ΣF内=1.15:

1.1:

1

首先设计一个直浇道，设定直径为Φ25，由此可以计算得到直浇道的面积为：

491mm²。

由此可得横浇道的面积大约为：

491/1.15=470mm²，内浇道的面积大约为470/1.1=427mm²。

由此设计2个横浇道，查表可得每个横浇道面积为192

（可确定截面梯形的长、宽、高依次为（14mm、10.5mm、16.5mm），设计内浇道为3个，故每个的截面积为384/1.1/3=116

（截面梯形的长、宽、高依次为18mm、15mm、7mm）.修正后比例为F直：

ΣF横：

ΣF内=1.42：

1.1：

1

根据模型结构及尺寸确定直浇道、横浇道、内浇道的位置、数目和引入方向如铸造工艺图。

5、冷铁的设置

冷铁起增加铸件局部冷却速度的作用，因铸件较小，而且铝合金冷却速度较快，不需要额外设置冷铁以增加局部冷却速度。

三、心得体会

作为本学期的最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。

所以此次课程设计是我们本科阶段学习的知识的巩固，也是一个总结。

参考文献：

[1]吴宗泽，罗圣国.《机械设计课程设计手册》[M].3版.北京：

高等教育出版社

[2]张世昌，李旦，高航.《机械制造技术基础》[M].2版.北京：

高等教育出版社

[3]杨智慧，《工程材料及成型加工工艺》[M].3版.北京：

机械工业出版社

[4]邓文英，《金属工艺学》[M].3版.北京：

高等教育出版社