鑄造工藝設(shè)計說明書

鑄造工藝設(shè)計說明書目錄20465_WPSOffice_Level11.零件結(jié)構(gòu)分析 320678_WPSOffice_Level21.1.零件信息 325371_WPSOffice_Level21.2.技術(shù)要求 320678_WPSOffice_Level12.鑄造工藝方案分析 54161_WPSOffice_Level22.1.鑄造方法的確定

56998_WPSOffice_Level22.2.分型面的選擇 517841_WPSOffice_Level22.3.鑄件澆注位置的確定 725371_WPSOffice_Level13.鑄造工藝參數(shù) 96718_WPSOffice_Level23.1.鑄件尺寸公差 915978_WPSOffice_Level23.2.鑄件重量公差 922112_WPSOffice_Level23.3.機械加工余量 9831_WPSOffice_Level23.4.鑄造收縮率 922483_WPSOffice_Level23.5.起模斜度 923602_WPSOffice_Level23.6.最小鑄出孔及槽 1019888_WPSOffice_Level23.7.工藝補正量 1011927_WPSOffice_Level23.8.分型負數(shù) 106193_WPSOffice_Level23.9.反變形量 1028967_WPSOffice_Level23.10.砂芯負數(shù) 1113547_WPSOffice_Level23.11.非加工壁厚的負余量 113547_WPSOffice_Level23.12.分型負數(shù) 114161_WPSOffice_Level14.砂芯設(shè)計 129667_WPSOffice_Level24.1.砂芯的概念

121936_WPSOffice_Level24.2.芯頭設(shè)計

126998_WPSOffice_Level15.澆注系統(tǒng)設(shè)計 1628807_WPSOffice_Level25.1.澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 1610680_WPSOffice_Level25.2.澆注系統(tǒng)位置確定 171108_WPSOffice_Level25.3.澆注系統(tǒng)類型確定 1731398_WPSOffice_Level25.4.澆注系統(tǒng)尺寸計算 1717841_WPSOffice_Level16.冒口及冷鐵 228585_WPSOffice_Level26.1.冒口補縮原則 2229953_WPSOffice_Level26.2.冒口及冷鐵位置個數(shù)的選擇 2214955_WPSOffice_Level26.3.冒口種類選擇及參數(shù)計算 2330696_WPSOffice_Level26.4.鑄件成品率 25零件結(jié)構(gòu)分析零件信息產(chǎn)品名稱：支架材料：鑄鋼外形尺寸：91×42×66cm3質(zhì)量：生產(chǎn)批量：成批大量生產(chǎn)。造型方法：手工造型其零件示意圖如下圖技術(shù)要求鑄件重要的工作表面，在鑄造是不允許有氣孔、砂眼、渣孔等缺陷。鑄造工藝方案分析鑄造工藝的確定

鑄造工藝包括：造型方法、造芯方法、鑄造方法及鑄型種類的選擇

造型方法、造芯方法的選擇根據(jù)手工造型和機器造型的特點，選擇手工造型鑄造方法的選擇

根據(jù)零件的各參數(shù)，對照表格中的項目比較，選擇砂型鑄造。鑄型種類的選擇根據(jù)鑄型的特點和應(yīng)用情況選用自硬砂。分型面的選擇方案Ⅰ：沿主視圖中心線分型，兩箱造型優(yōu)點：鑄件上方的Φ34圓可順利鑄出。缺點：①2×Φ9的孔鑄不出②寬度為55的臺要選擇用活塊做出③上下箱的質(zhì)量不均勻，影響零件使用性能方案Ⅱ：鑄件底板上表面做一分型面，然后再在上方Φ34處做一分型面，三箱造型。優(yōu)點：與方案Ⅰ比較Φ9孔可鑄出，上方也可完全鑄出。缺點：三箱造型過程會復雜，用型芯較多，造型難度增大。方案Ⅲ：在鑄件后方肋板處，作前方面為分型面優(yōu)點：與方案Ⅱ比較，工藝簡單，造型方便簡單。缺點：容易產(chǎn)生飛翅，2個Φ9和一個Φ12的孔不可鑄出。綜合上述三個方案，考慮到工廠實際生產(chǎn)條件、鑄件工藝要求，選擇方案Ⅲ作為分型面鑄件澆注位置的確定鑄件澆注位置的確定應(yīng)注意以下幾項原則鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或呈側(cè)立面盡可能使鑄件的大平面朝下應(yīng)保證鑄件能充滿應(yīng)有利于實現(xiàn)順序凝固應(yīng)盡量減少砂芯數(shù)量綜合上述原則，考慮到鑄件材質(zhì)為鑄鋼件，為了使鑄件質(zhì)量滿足使用條件，先暫選擇如下的澆注位置鑄造工藝參數(shù)鑄件尺寸公差由于該鑄件為鑄鋼件，并且采用砂型手工造型鑄造方法，查表（GB/T6414－1999）選用公差等級CT11-CT14，因鑄件沒有要求公差等級，考慮工廠生產(chǎn)效率和實際操作的工藝性，故選擇CT13鑄件重量公差由于生產(chǎn)批量為成批大量生產(chǎn)，選用砂型手工鑄造，查表（GB/T11351－1989），選用MT11-MT13，因鑄件沒有要求重量公差等級，考慮工廠生產(chǎn)效率和實際操作的工藝性，故選擇MT13機械加工余量根據(jù)最大尺寸、砂型手工造型、零件尺寸公差、公差等級進行查詢。查表（GB/T6414－1999）得機械加工余量等級為K取8mm鑄造收縮率根據(jù)實際生產(chǎn)情況，用鑄鋼件，參考美國鑄造學會確定該件的收縮率為2.08%。起模斜度由于鑄件是大批量生產(chǎn)，模樣采用木模結(jié)構(gòu)，根據(jù)鑄件澆注位置與分型面設(shè)置，鑄件高度為66cm，模樣高度比鑄件高度加放一個收縮量，因此模樣高度為67.37cm，按自硬砂木模造型查（JB/T5105-1991），起模斜度為0°55′，即0.55°。起模斜度形式為增加壁厚法最小鑄出孔及槽根據(jù)鑄造工藝理論，需要加工的孔與槽只有在尺寸大于一定值時才鑄出，其最小鑄出尺寸根據(jù)鑄造工藝類型，鑄造合金種類，鑄件壁厚大小及孔、槽的深度或長度有關(guān)，根據(jù)孔長度及壁厚查找碳鋼件的最小鑄出孔，可知最小鑄出孔為30-50mm，本鑄件的加工孔在放置加工余量后小于這個尺寸，考慮工藝要求，因此本鑄件的孔全部不鑄出。工藝補正量對于成批、大量生產(chǎn)的鑄件，或永久性產(chǎn)品，選擇不考慮工藝補正量分型負數(shù)分型負數(shù)在2m以上的鑄件應(yīng)用，本鑄件不考慮分型負數(shù)反變形量一般中小鑄件壁厚差別不大且結(jié)構(gòu)上剛度較大時，不留反變形量砂芯負數(shù)砂芯負數(shù)只應(yīng)用于大型粘土砂芯，自硬型芯不采用型芯負數(shù)非加工壁厚的負余量確定鑄件線收縮率時，已經(jīng)考慮了非加工壁厚的負余量，在此就不引用了分型負數(shù)分型負數(shù)用與大型砂芯，本鑄件需要小型芯，故不考慮分型負數(shù)砂芯設(shè)計砂芯的概念

砂芯的用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔以及鑄件外形不易出砂的部位。砂芯設(shè)計要包括確定砂芯的形狀和個數(shù)。為了減少制造工時，降低鑄件成本和提高其尺寸精度，對于不太復雜的鑄件，應(yīng)盡量減少砂芯數(shù)量。由于此次設(shè)計的支架有一大孔，此次設(shè)計有1個圓柱形砂芯，由于尺寸因素，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特征和分型面的設(shè)計原則，本次設(shè)計的砂芯采用垂直放置的方式。芯頭設(shè)計

芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯部分。芯頭的作用是：定位和固定砂芯，使砂芯在鑄型中能夠準確的位置。并且能夠承受砂芯本身重力及澆鑄時液體金屬對砂芯的浮力。因此，芯頭應(yīng)足夠大才不致破壞，才能保證砂芯能起到相應(yīng)的功效。澆鑄后砂芯收縮產(chǎn)生的氣體，都應(yīng)能通過芯頭排至鑄型以外。在設(shè)計芯頭時，除了要滿足上面的要求，但是，為了啟芯方便，所以應(yīng)保證適當斜度。定位的可靠性，是保證在澆鑄過程中砂芯位置不能變動。根據(jù)砂芯在鑄型中安放的位置，可分為垂直芯頭、水平芯頭兩類。本次設(shè)計中，采用的是垂直芯頭。

芯頭它由芯頭長度、斜度、間隙、壓環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽等結(jié)構(gòu)組成。其中部分位置如圖所示。芯頭的高度上下對稱的垂直砂芯，上下芯頭可采用相同的高度，尤其在大量生產(chǎn)中不必區(qū)分上芯頭與下芯頭，方便下芯。由零件圖可知需要Φ210×370的砂芯，那么L=370mm,D=210mm查課本表6-17芯頭高度h取自35~55，取h=h1=40mm芯頭的斜度為了下芯方便準確，避免碰壞砂芯，在垂直芯頭和芯座部位必須設(shè)有斜度。為避免合型時上芯頭和鑄型相碰，上芯頭和上芯座的斜度應(yīng)大些。查表3-3由于h=h1=40mm，取α1=10°α=7°芯頭的間隙為了下芯方便，通常在芯頭和芯座接觸的地方有間隙，間隙的大小取決于鑄型種類、砂芯大小、精度、芯座本身的精度。查表（JB/T5105-1991）取芯頭的間隙S=2mm壓緊環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽垂直芯頭的壓緊環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽比較簡單，查表得取e=3，f=4，r=3最后砂芯圖為下圖澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計原則澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道，由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等組成。正確的澆注系統(tǒng)還應(yīng)具有以下作用使液態(tài)合金平穩(wěn)充滿型腔，不沖擊型壁和砂芯，不產(chǎn)生飛濺和渦流，不卷入氣體，并順利的使型腔內(nèi)的空氣和其他氣體排除型外，以防止金屬液過度氧化及產(chǎn)生砂眼、冷豆、氣孔等缺陷。阻擋夾雜物進入型腔，以免在鑄件上形成渣孔。調(diào)節(jié)砂型及鑄件上各部分溫差，控制鑄件的凝固順序，不阻礙鑄件的收縮，減少鑄件變形和開裂等缺陷。有一定的補縮作用，一般是在內(nèi)澆道凝固前補給部分液態(tài)收縮。使液態(tài)合金以最短的距離，最適宜的時間充滿型腔，并有合適的型內(nèi)液面上升速度，得到輪廓完整清晰的鑄件。充型液流不要正對冷鐵和芯撐。防止外冷鐵的激冷效果降低及表面熔化，避免芯撐過早軟化和熔化，造成鑄件壁厚變化。在保證鑄件質(zhì)量的前提下，澆注系統(tǒng)要有利于減小冒口體積，結(jié)構(gòu)要簡單，在砂型中占據(jù)的面積和體積要小，以方便工人操作、清除和澆注系統(tǒng)模樣的制造，節(jié)約金屬液和型砂的消耗量，提高砂型有效面積的利用。澆注系統(tǒng)位置確定此鑄件為鑄鋼件，鑄鋼的特性熔點高、流動性差、收縮大、易氧化，金屬液快速、平穩(wěn)地充型鋼液流動性較差，選擇在分型面設(shè)計內(nèi)澆口，結(jié)合本鑄件有砂芯，避免鋼液沖擊砂芯，選擇兩個內(nèi)澆道，最終選擇中間注入穩(wěn)流式澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)類型確定根據(jù)各澆注系統(tǒng)的特點及鑄件的大小和鑄件的材質(zhì)選用開放式澆注系統(tǒng)，斷面比例關(guān)系為A直上<A直下<A橫<A內(nèi)。澆注系統(tǒng)尺寸計算計算鑄件質(zhì)量通過PRO-E得到鑄件數(shù)據(jù)體積V=589.83cm3質(zhì)量：各個澆道的截面積計算查找資料文獻鑄鋼件截面積比例A包孔：A直：A橫：A內(nèi)=1:(1.8~2.0):(1.8~2.0):(2.0~2.5)由奧贊公式式中m為流經(jīng)阻流斷面金屬液總質(zhì)量為充填型腔的總時間μ為填充全部型腔時，澆注系統(tǒng)阻流斷面的流量系數(shù)Hp為充滿型腔時的平均計算壓力頭式中各個參數(shù)的確定方法如下：金屬液總質(zhì)量G的確定根據(jù)鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)類型選擇鑄鐵件澆注系統(tǒng)占的質(zhì)量百分比為50%，金屬液總質(zhì)量G=m×（1+50%）=463Kg×1.5=694.5Kg澆注時間的確定鑄件壁厚為90mm，取型=8~10mm·s-1C為鑄件的高度最后取66~83S，=75S流量系數(shù)μ的確定根據(jù)鑄型種類和阻力大小流量系數(shù)μ取0.8~0.95平均靜壓頭Hp的確定H1為從澆口杯頂液面到阻流斷面的垂直距離P為水平面以上的鑄件高度C為鑄件總高度Hm≥Ltanα=324H1=Hm+159=483最后求得HP為485mm式為奧贊公式將每個參數(shù)帶入求得A阻為2.15cm2A包孔：A直：A橫：A內(nèi)=1:(1.8~2.0):(1.8~2.0):(2.0~2.5)由于澆包口為阻流面所以A直=1.9×2.15=4.0cm2A橫=1.9×2.15=4.0cm2A內(nèi)=2.3×2.15=4.9cm2現(xiàn)階段鑄鋼的資料較少，澆口的繪制參考球墨鑄鐵的數(shù)據(jù)資料查表確定各澆道數(shù)據(jù)如下ΣA直=4.0cm2查表取ΣA直=4.2cm2D=23mmΣA橫=4.0cm2查表取ΣA橫=3.6cm2A=19mm，B=14mm，C=22mmΣA內(nèi)=4.9cm2查表取ΣA內(nèi)=4.8cm2（2個澆口）A=28mm，B=26mm，C=9mm冒口及冷鐵冒口補縮原則1.就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁.2.盡量設(shè)在鑄件最高,最厚部位.對低處的熱節(jié)增設(shè)補貼或使用冷鐵,造成補縮的有利條件3.不設(shè)在鑄件最重要、受力大部位,防止組織粗大降低強度4.不選在鑄造應(yīng)力集中處,容易引起裂紋,應(yīng)注意減輕對鑄件的收縮阻礙5.盡量用一個冒口同時補縮幾個熱節(jié)或鑄件6.在加工面上,可節(jié)約鑄件精整工時,零件外觀好。7.不同高度上的冒口,應(yīng)用冷鐵使各個冒口的補縮范圍隔開冒口及冷鐵位置個數(shù)的選擇影響冒口和冷鐵的因素有零件大小，零件結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及鑄型材質(zhì)，綜合以上因素，分析該鑄件有三個熱節(jié)，要保證鑄件順序凝固，考慮到材質(zhì)和節(jié)約冒口要加以冷鐵，冒口選擇設(shè)計到鑄件最高處，暫擬定下述方案：一個在最高處冒口，兩塊冷鐵。冒口種類選擇及參數(shù)計算采用模數(shù)法計算，材質(zhì)為45號鋼，其收縮率查表約為5%由圖可看到，補縮節(jié)點的熱節(jié)圓直徑dy為91.5mm考慮到補貼和左邊的熱節(jié)，將熱節(jié)圓dy增大到91.5mm×1.1=100.65mm于是為了保證冒口比鑄件晚凝固，一般取Mr=1.2Mc=2.88cm選用標準腰型冒口，對應(yīng)查找下表，Mr取2.97冒口的尺寸為a=120mm，b=180mm，h=228mm，Vc=8.7L，Gc=68Kg冒口校核考慮到有效補縮距離，參考下圖，增加冒口取板厚為60mm，有效補縮距離=4.5T+4T+4.5T=13T=780mm板長910mm，補縮距離不