铸造工艺说明书样本.docx
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铸造工艺说明书样本
吉林大学
锻造工艺设计阐明书
设计题目
材料加工系锻造专业
设计者******
指引教师*******
锻造教研室
一、零件特点------------------------------------------------2
二、生产方式--------------------------------------------------3
三、零件锻造工艺性分析--------------------------------------3
四、锻造工艺方案设计------------------------------------------4
五、浇注系统设计----------------------------------------------7
六、合箱图---------------------------------------------------10
七、模底板装配图阐明-----------------------------------------11
参照文献------------------------------------------------------12
一、零件特点
1、零件名称：
2V-03/TB型空气压缩机轴承座
2、材质：
灰铸铁
3、零件用途：
空气压缩机
4、技术规定：
表面质量均匀，内部组织密实，没有缺陷。
铸件需通过时效解决，消除内应力。
5、零件形状：
如图1.1所示三维实体。
铸件三维图
二、生产方式
当前，各大型锻造公司为了提高生产效率、提高铸件尺寸精度、重量精度以及铸件内部质量和表面质量，对于需要大批量生产铸铁零件毛坯都采用普通湿型砂机械化流水线生产。
采用机械化生产重要是指铸型与砂芯制造，既可以提高生产效率，又可以稳定产品质量。
作为机械造型办法有低、中压造型，如普通震实造型、压实造型及震压造型办法等；高压造型办法也有诸各种，如多触头高压造型、无箱射压造型、静压造型等等。
高压造型办法可以获得高紧实度并且紧实均匀高质量铸型，一方面可以减少铸型因金属液静压力引起铸型型腔尺寸扩大，可以提高铸件尺寸精度和重量精度；另一方面，可以减少铸件浮现缩孔类型缺陷，从而提高铸件内部质量。
特别球墨铸铁件，可以运用球墨铸铁在凝固过程中产生石墨化膨胀，使铸型产生弹性变形，而不发生塑性变形，可以实现球墨铸铁件无冒口或小冒口生产[1-4]，从而可以节约液态金属消耗，并节约能源，为实现绿色锻造创造了条件。
机械化制芯使用最为普遍是采用树脂作为粘结剂，采用热芯盒、冷芯盒或壳芯盒法制造砂芯，即能使制芯生产效率得到大幅度提高，同步获得砂芯不但具备很高强度，同步也具备很高尺寸精度，是获得高质量铸件一种有效办法。
本次课程设计所需要进行锻造工艺设计零件为小型球墨铸铁件，适合于采用湿砂型机械化流水线生产，因而，设定该前轮轮毂铸件毛坯采用高压造型方式制造铸型，采用热芯盒法制芯制造砂芯。
三、零件锻造工艺性分析
该零件构造及重要尺寸如图3.1所示。
零件轮廓尺寸为Φ165mm×97mm，重要壁厚为8mm，最小壁厚为6mm。
对于湿型锻造灰铸铁件生产，当铸件大小在200×200mm如下范畴内，容许最小壁厚为5-6mm，该零件最小壁厚为6mm，满足最小壁厚规定。
从零件整体成果及尺寸看，该零件壁厚相差并不是很大，并且在壁厚不一致处过度属于平缓过度，可以满足锻造生产规定，因而，该零件构造满足锻造工艺性规定。
四、锻造工艺方案设计
1、浇注位置和分型面拟定
依照该零件构造特点可以选取如图所示两种种浇注位置。
图（a）为将零件回转轴水平放置，图（b）为将零件回转轴垂直方式。
将零件回转轴水平放置，即砂芯水平放置，可以以便于下芯，同步可以使上、下砂箱高度一致，但缺陷是不能保证铸件圆周方向上质量均匀一致，也不利于冒口补缩。
将零件回转轴垂直放置，即砂芯垂直放置，虽然会使铸件处在上、下砂箱高度不同，但可以保证铸件圆周方向质量均匀一致。
采用图（b）所示浇注位置，铸件大某些处在下砂箱，铸件最小壁厚位于最下部，有助于最小壁厚处充型，此外此种浇注位置由于铸件厚壁处是位于浇注时上部。
综合以上，采用图（b）所示浇注位置。
依照浇注位置拟定，选用铸件最大平面为分型面，如图（b）所示。
（a）（b）
2、砂芯设计
1）砂芯形状
依照零件形状及浇注位置选取，设立垂直砂芯。
如图所示，该砂芯为为单个一体，这样铸件上精度较高，减少了下芯难度保证了孔位置精度。
2）芯头设计
芯头构造是砂芯设计重要一种环节，对于垂直放置砂芯，为了以便于砂芯中产气愤体排出，在砂芯顶部应当设立“压环”；为了防止由于造型时没有完全“吹净”“很少砂粒”引起砂芯位置不精确，需要在砂芯底部设立“集砂槽”，如图4.3所示。
由表4.1查得压环和集砂槽尺寸：
e=2f=3
=2。
表4.1、芯头尺寸选取[6]
芯头直径
30-50
50-100
100-200
200-400
e
1.5
2
3
4
f
3
3
4
5
r
1.5
2
3
5
依照表4.2由砂芯直径D及砂芯高度，拟定芯头高度：
h=30；
=20。
依照铸型种类、砂芯直径以及芯头高度，选取芯头与芯座之间距离为S=0.5、α1=10°、α2=5°
表4.2、芯头高度拟定[6]
L
当D为下列数值时
<=30
31-60
61-100
101-150
<=30
15
15-25
31-50
20-25
20-25
20-25
51-100
25-30
25-30
25-30
20-25
101-150
30-35
30-35
30-35
25-30
151-300
35-45
35-45
35-45
30-40
由h查
h
15
20
25
30
35
h1
15
15
15
20
20
3、锻造工艺参数设计
1）拔模斜度拟定
为了在造型时便于起模，在出模方向上对于没有构造斜度部位应当设立“拔模斜度”。
拔模斜度设立方式有“增长厚度法”、“减小厚度法”和“加减厚度法”。
该零件属于大批量生产，设计采用金属模具，依照零件构造及尺寸，采用“增长厚度法”。
设计数据如表4.4所示。
表4.3、拔模斜度设计准则[6]
测量面高度mm
拔模斜度（°）
50～100
0.75～1（厚度a1.0～1.5）
<20
1.5—3（厚度a0.5—1.0）
20-50
0.75—2（厚度a0.5——1.2）
2）加工余量拟定
按照“二级精度”设立“加工余量”。
由表可知，对于灰铸铁最大尺寸在120mm至260mm之间、公称尺寸在260mm如下情形，依照零件图规定，侧面加工余量为3mm，底面加工余量为3mm。
孔加工余量为3.5mm考虑到由于采用高压造型、树脂砂制芯，砂型（芯）强度比较高，铸件尺寸精度相对较高，可恰当减少铸件加工余量。
因此设计方案中铸件各部位加工余量均采用3mm。
3）锻造收缩率拟定
依照该零件构造，金属液在凝固之后冷却过程中收缩属于“自由收缩”，因而按照“锻造收缩率”设计根据（表4.6）选取该铸件锻造收缩率为1%。
表4.6、锻造收缩率设计：
合金种类
锻造收缩率
自由收缩
受阻收缩
球墨铸铁
1.0
0.9
4）其她工艺参数设计
本课程设计所进行球墨铸铁前轮轮毂锻造工艺设计，由于属于大批量生产，因而，通过工艺优化之后，无需进行如“分型负数”、“分芯负数”“反变形量”等工艺参数设计
五、浇注系统设计
浇注系统是引导金属液进入铸型型腔通道，浇注系统设计得合理与否，对铸件质量影响非常大，容易引起各种类型锻造缺陷，例如：
浇局限性、冷隔、冲砂、夹渣、夹杂、夹砂等等锻造缺陷。
浇注系统设计涉及浇注系统类型选取、内浇口位置选取及浇注系统各组元截面尺寸拟定。
1、浇注系统类型选取
对于机械化流水线、大批量生产，为了以便生产并有助于保证铸件质量，内浇道普通设立在铸型分型面处，依照该铸件毛坯浇注位置及分型面选取，将内浇道开设在铸型分型面处是属于“中间注入式”浇注系统。
液态金属在浇注过程中难免会包具有一定“熔渣”，为了提高浇注系统挡渣能力，适合于采用“封闭式”浇注系统。
因而，该铸件生产拟定浇注系统类型为：
中间注入封闭式浇注系统。
2、浇注系统各组元截面面积计算
浇注系统截面尺寸有不同拟定办法，例如：
计算法、图表法和经验法。
对于该铸件浇注系统截面尺寸拟定采用计算办法。
计算模型如图5.1所示。
依照水利学原理可以推导出浇注系统中最小阻流截面面积计算公式如下[7]：
（1）
式中：
F阻---浇注系统最小阻流截面面积（m2）；
λ---金属液重度（牛/米3）
μ--流量系数；
HP--平均静压力（m）；
G—流经浇注系统中最小阻流面金属重量（N）；
t--浇注时间（S）。
为计算浇注系统最小阻流截面尺寸，一方面应当拟定如下系数：
①流量系数μ：
流量系数可以按照表5.1中铸型阻力进行初步选取。
由于该铸件壁厚相对较小，因而按铸型阻力“中”选定阻流系数为：
0.42。
表5.1、流量系数μ选取[7]
材质
铸铁
铸型阻力
大
中
小
湿型
0.35
0.42
0.50
②浇注时间t：
对于浇注时间，按照经验公式：
t=S√G拟定，在本设计中铸件单重3Kg，则浇注时间为：
t=1.85×√3=3.2（S）
③平均静压头HP:
依照简化模型（图5.1），对于中间注入式浇注系统，平均静压头HP可按如下公式计算：
在本设计中，C=105.54mm、P=69.69mm、
=160mm，代入上式计算得：
Hp=136.99（mm）
④浇注系统最小阻流截面面积F阻:
将流量系数μ=0.42、浇注时间t=3.2（s）、平均静压头HP=0.13699（m）、金属液重度λ=70000N/m3以及浇注重量G=30N代入公式
（1）：
==3.88（cm2）
3、浇注系统其她组元截面面积
由于选定浇注系统类型为封闭式浇注系统，设定浇注系统各组元截面面积比例为：
F直：
F横：
∑F内=1.15:
1.1:
1
则计算得：
F直=1.15*1.94=2.23（cm2）
F横=1.1*1.94=2.13（cm2）
F内=F阻/2=1.94（cm2）
4、浇注系统各组元截面形状及尺寸
直浇道截面形状普通选取为圆形，横浇道普通选取为高阶梯形，而内浇道则普通选取为扁平梯形。
设内浇道截面形状如图5.2（a）所示：
设：
a=b+4、h=（a+b）/12
由F内=
=194
可以计算出：
a=36mm、b=32mm、h=5.7mm
设横浇道截面形状如图5.2（b）所示：
设：
a=b+4，h=b-5
由F横=
=213
可以计算出：
a=20.5mm、b=16.5mm、h=11.5mm
设直浇道截面形状圆形：
由F直=
=223
可以计算出：
R=8.4mm
六、合箱图
七、模底板装配图阐明
选用顶杆式Z145A造型机，每个模底板上放置四个相似模样，即每个砂箱铸出四个铸件。
每个模样于模底板之间采用定位销定位，开槽沉头螺母连接，以便配合。
模底板两端各装一定位套和导向套，以便砂箱上定位套和导向套相配合。
安装新模板办法是将模板放在模板框内，让模板下表面定位孔和相应模板框上定位销相配合，然后用四个六角螺母和模板框固紧在一起。
为了加强模底板刚度和强度，设计了加强筋，高度为32。
参照文献
[1]周宏、贾树盛、
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