砂型铸造压工艺及模具设计.docx

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砂型铸造压工艺及模具设计

砂型铸造压工艺及模具设计

设计说明书

题目:

砂型铸造压工艺及模具设计

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完成时间:

第一章、简介........................................................................................................................51.1.我国铸造技术发展现状..............................................................................................51.2.我国铸造未来发展趋势..............................................................................................5

第二章、铸造工艺方案的确定................................................................................................6

2.1.产品的生产条件、结构及技术要求..........................................................................6

2.2.零件铸造工艺性..........................................................................................................62.3.造型，造芯方法的选择..............................................................................................72.4.浇注位置的确定..........................................................................................................82.5.分型面的确定..............................................................................................................92.6.砂箱中铸件数量及排列方式确定..............................................................................9

第三章、铸造工艺参数及砂芯设计......................................................................................113.1.工艺设计参数确定....................................................................................................11

3.1.1.铸件尺寸公差.................................................................................................11

3.1.2.机械加工余量.................................................................................................11

3.1.3.铸造收缩率.....................................................................................................12

3.1.4.起模斜度.........................................................................................................12

3.1.5.最小铸出孔和槽.............................................................................................12

3.1.6.铸件在砂型内的冷却时间.............................................................................13

3.1.7.铸件重量公差.................................................................................................13

3.1.8.工艺补正量.....................................................................................................13

3.1.9.分型负数.........................................................................................................133.2.砂芯设计....................................................................................................................13

3.2.1.芯头的设计.....................................................................................................15

3.2.2.砂芯的定位结构.............................................................................................16

3.2.3.芯骨设计.........................................................................................................17

3.2.4.砂芯的排气.....................................................................................................17

第四章、浇注系统及冒口、出气孔等设计..........................................................................184.1.浇注系统的设计........................................................................................................18

4.1.1.选择浇注系统类型.........................................................................................18

4.1.2.确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向.................................18

4.1.3.决定直浇道的位置和高度.............................................................................19

4.1.4计算浇注时间并核算金属上升速度.............................................................20

4.1.5.计算阻流截面积.............................................................................................20

4.1.6.计算直浇道截面积.........................................................................................20

4.1.7.浇口窝的设计.................................................................................................214.2.冒口的设计................................................................................................................224.3.出气孔的设计............................................................................................................22

第五章、铸造工艺装备设计..................................................................................................235.1.模样的设计................................................................................................................23

5.1.1.模样材料的选用.............................................................................................23

5.1.2.金属模样尺寸的确定.....................................................................................23

5.1.3.壁厚与加强筋的设计.....................................................................................23

5.1.4.金属模样的技术要求.....................................................................................23

5.1.5.金属模样的生产方法.....................................................................................245.2.模板的设计................................................................................................................24

5.2.1.模底板材料的选用.........................................................................................24

5.2.2.模底板尺寸确定.............................................................................................24

5.2.3.模底板与砂箱的定位.....................................................................................24

5.3.芯盒的设计................................................................................................................25

5.3.1.芯盒的类型和材质.........................................................................................25

5.3.2.芯盒的结构设计.............................................................................................255.4.砂箱的设计................................................................................................................25

5.4.1.砂箱的材质及尺寸.........................................................................................25

5.4.2.砂箱型壁尺寸及圆角尺寸.............................................................................25

5.4.3.砂箱排气孔尺寸.............................................................................................26

第六章、砂型铸造设备选用..................................................................................................276.1.造型工部设备选用....................................................................................................276.2.制芯工部设备选用....................................................................................................276.3.溶化工部设备选用....................................................................................................276.4.砂处理工部设备选用................................................................................................276.5.清理工部设备选用....................................................................................................27

总结......................................................................................................................................28

参考文献..................................................................................................................................29

第一章、简介

1.1.我国铸造技术发展现状

尽管近年来我国铸造行业取得迅速的发展,但仍然存在许多问题。

第一,专业化程度不高,生产规模小。

我国每年每厂的平均生产量是815t,远远低于美国的4606t和日本的4878t。

第二,技术含量及附加值低。

我国高精度、高性能铸件比例比日本低约20个百分点。

第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱。

第四,管理水平不高,有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术,但却无法生产出高质量铸件,究其原因就是管理水平较低。

第五,材料损耗及能耗高污染严重。

中国铸铁件能耗比美国、日本高70%,120%。

第六,研发投入低、企业技术自主创新体系尚未形成。

1.2.我国铸造未来发展趋势

自中国加入WTO以来,我国铸造行业面临机遇与挑战。

其未来发展将集中在以下几方面。

第一,鼓励企业重组发展专业化生产,包括铸件大型化和轻量化生产。

第二,加大科技投入切实推动自主创新,实现铸件的精确化生产和数字化铸造。

第三,培养专业人才加强职工技术培训。

第四,大力降低能耗抓好环境保护,实现清洁化铸造。

第二章、铸造工艺方案的确定

2.1.产品的生产条件、结构及技术要求

产品生产性质——中批量生产

零件材质——HT20-40

零件的外型示意图如图2.1所示，外形轮廓尺寸为234×178×225mm，主要壁厚10-22mm，最大壁厚22mm，为一小型铸件;铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。

均布均布

钻孔

旋转K向旋转

图2.1.零件图

2.2.零件铸造工艺性

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，简化铸件工艺过程和降低成本。

审查、分析应考虑如下几个方面:

1.铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。

2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角，铸件薄厚壁的相接拐弯等

厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。

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，减轻内应力和防止裂纹。

4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。

5.利于补缩和实现顺序凝固。

6.防止铸件翘曲变形。

7.避免浇注位置上有水平的大平面结构。

对于该产品的铸造工艺性审查、分析如下:

产品轮廓尺寸为234×178×225mm。

砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最小壁厚查《铸造工艺学》表3-2-1得:

最小允许壁厚为6,8mm。

而本次设计的产品的最小壁厚为10mm。

符合要求。

产品设计壁厚较为均匀，两壁相连初采用了加强肋，可以有效构成热节，不易产生热烈。

2.3.造型，造芯方法的选择

产品轮廓尺寸为234×178×225mm，铸件尺寸较小，属于中型零件，且要大批量生产。

采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。

因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模是合理的。

在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形。

在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量。

选择使用射芯工艺生产砂芯。

采用热芯盒制芯工艺热芯盒法制芯，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂，填入加热到一定的芯盒内，贴近芯盒表面的砂芯受热，其粘结剂在很短的时间内硬化。

而且只要砂芯表层有数毫米的硬壳即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余热可自行硬化。

2.4.浇注位置的确定

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。

确定浇注位置是铸造工

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过程的难易

程度。

初步对本次设计产品的浇注位置的确定有:

方案如图2.2

图2.2浇注位置确定方案确定浇注位置应注意以下原则:

1.铸件的重要部分应尽量置于下部

2.重要加工面应朝下或直立状态

3.使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷

4.应保证铸件能充满

5.应有利于铸件的补缩

6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验综合以上原则，本设计中的方案合理，科学，可行。

2.5.分型面的确定

分型面是指两半铸型相互接触的表面。

分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸

精度、成本和生产率。

初步对产品图进行分型有:

方案如图2.3:

旋转K向旋转

A

CBC

C-CB-B

图2.3分型面确定方案一而选择分型面时应注意一下原则:

应使铸件全部或大部分置于同一半型内

应尽量减少分型面的数目

分型面应尽量选用平面

便于下芯、合箱和检测

不使砂箱过高

受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度注意减轻铸件清理和机械加工量

2.6.砂箱中铸件数量及排列方式确定

产品单件质量约为16.5kg，因此看铸件为中小型简单件。

考虑到年产量不是很高，

因此采用一箱一件结构，减少模具成本。

初步选取砂箱尺寸由《铸造实用手册》查表1.5-45得:

上箱为500×400×357mm下箱为500×400×347mm

铸件在砂箱中排列最好放模具中心，这样金属液作用于上砂型的抬芯力均匀，也有利于浇注系统安排，在结合已经确定分型面及浇注位置以及砂箱尺寸，基本确定铸件在砂箱内的位置。

第三章、铸造工艺参数及砂芯设计

3.1.工艺设计参数确定

铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。

这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。

工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低成本。

3.1.1.铸件尺寸公差

铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。

在两个允许极限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求。

本次产品为砂