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1、“永冠杯”第三届中国大学生铸造工艺设计大赛 “永冠杯”第三届中国大学生铸造工艺设计大赛参赛作品铸件名称：B件铰接支架自编代码：ABQYZL08方案编号：目 录摘 要.11 产品概述.22 铸造工艺方案的拟定.2 2.1 铸造方法的选择.2 2.2 分型面方案的选择.2 2.3 铸件浇注位置的确定.3 2.4 铸造工艺参数的选择.33 浇注系统初步设计.4 3.1 浇注系统类型的选择.4 3.2 浇注系统结构设计.4 3.3 浇注系统的计算.5 3.4 冒口的设计.64 CAE模拟与优化.6 4.1 模型网格划分.7 4.2 初始条件及边界条件.8 4.3 模拟结果分析.8 4.4 浇注系统优化
2、.115 模板的设计.13 5.1 模底板类型的确定.13 5.2 模底板尺寸和结构的确定.13 5.3 模底板上模样及浇注系统的布置.13 5.4 浇注系统各组元与模板间的连接.146 模样的设计.15 6.1 模样材质的确定.15 6.2 上模样结构及尺寸设计.15 6.3 下模样结构及尺寸设计.167 结 论.168 参考文献.179 附 录.17 附录A 右铰接支架铸造工艺卡 附录B 铸造工艺图 附录C 上模板图 附录D 下模板图 附录E 上模样图 附录F 下模样图17摘要：本文通过对驾驶室右铰接支架的结构、材料、生产性质、应用特点、技术要求等方面的综合分析，选择了适合的铸造方法，设计
3、了两种内浇口工艺方案，并利用CAE模拟分析，依据模拟结果获得优化方案，完成模板和模样设计。关键词：铰接支架；工艺方案；CAE分析；工艺装备。1 产品概述1.1 产品主要信息备注备注产品名称右铰接支架使用场合驾驶室材料QT450-10厂家指定质量11.676kg体积1662.8cm3UG分析所得表面积3386.1cmUG分析所得外形尺寸424.5363152.5mm生产性质大批量自定 产品零件图和三维图如下图1.1、图1.2所示：图1.1 产品零件图图1.2 产品三维图1.2零件技术要求 （1）未注明铸造圆角R3； （2）未注明壁厚及筋厚均为10； （3）铸造拔模斜度不大于3；（4）铸件表面应光
4、洁，去除毛刺和锐边，且不允许有砂眼、气孔、夹渣等明显的铸造缺陷。1.3零件结构特点 由上述零件图可以看出，其外形尺寸为424.5363152.5mm，最大壁厚20mm，最小壁厚8mm，平均壁厚15mm，属于薄壁小质量结构件，结构较简单，形状不规则。此外，零件支撑板部位的几处凸台，吊耳，以及端部都有较高的表面质量和定位公差要求，属于零件重要部分，在工艺制定方面需要注意和考虑。2 铸造工艺方案的拟定2.1 铸造方法的选择此件为汽车驾驶室座椅下所使用的铰接支架，需求量较大，此外零件尺寸不大，故采用大批量生产，选用砂型铸造自动生产线，提高生产率，减少劳动力，改善铸造工人作业环境，在保证铸件质量的前提下
5、同时也降低了成本。由于铸件长度相对较大，选用垂直分型难以选择适合的造型机，综上所述，本设计采用了水平分型，没有砂芯，使用水平分型高压自动生产线，一箱生产两件。 2.2 分型面方案的选择 对于分型面的选择，提出了以下三种方案，如图2.1所示：图2.1 分型面方案示意图 分析与比较： 方案：从右边平板上表面分型，上模板需要制作凹槽，有较高的吊砂。这样既保证了大部分铸件位于下箱，也减少了由于分型面上铁液渗透所产生的毛边，减少后期精整量，这在大批量生产中极为重要。 方案：从右边平板中间分型，上下对称分布，并保证了大部分铸件位于下箱，比方案摸样制作更简单，更便于安装，但是增多了分型面的毛刺，增加了后期精
6、整工作量。 方案：从右边平板下表面分型，这样做的好处是可以减少吊砂的高度（减少约40mm），且增加了吊砂的截面积，使起模和合箱更加方便和准确，但是此种方案使超过三分之一的铸件位于上箱，位于上箱的平面有较多的加工面和尺寸公差要求，板厚又属于较薄部分，增加了铸件缺陷的可能性，左边两条肋板被分开，增加了模板的制造难度。 综合考虑，分型面选择方案。2.3 铸件浇注位置的确定由于本铸件壁厚较均匀，在选择浇注位置时主要保证铸件的重要部位、受力部位和主要加工面等位于下箱，此铸件上凸台，吊耳，以及端部等为重要部位，将内浇口位置选择在支架大平板的侧面，且选择在没有吊耳的一面，接近最大壁厚处，侧面较平整，便于精整
7、，浇注位置和内浇口位置如下图2.2所示：内浇口位置图2.2 浇注位置和内浇口位置2.4 铸造工艺参数的选择2.4.1 机械加工余量 由零件图可知，零件的最右端断面和上表面精度要求较高，吊耳上下表面、垂直支撑板两个凸台以及右端平板上八个凸台有尺寸精度和表面粗度要求，铸件尺寸公差等级为CT10，加工余量等级MAG，由零件外形尺寸可得加工余量范围为2-4mm【1】，考虑到零件壁厚较薄，且为大批量生产，将所有需加工面机械加工余量取为2mm，需加工面及加工余量示意图如下图2.3所示，具体详见附录B铸造工艺图。图2.3 机械加工余量示意图2.4.2 铸件上孔的成形方法零件上有共有9个孔，分别是2个M14螺
8、纹孔，1个13mm通孔，2个17mm沉头孔，4个17mm通孔和1个100mm通孔，球墨铸铁最小铸出孔的直径范围为12-15mm，除100mm通孔外，其他8个孔均有尺寸精度要求，故这8个孔均采用机械加工的方法成形，100mm通孔直接铸出。2.4.3 起模斜度 由于零件外形本身没有斜度，为了便于起模，故需增加起模斜度。根据查表得到相应的起模斜度为1【1】。2.4.4 铸造收缩率 从所查资料手册以及相关工厂实际生产情况调研得知，砂型铸造球墨铸铁的铸造收缩率为0.8-1.2%【1】，由于此铸件壁厚较薄，形状并不是太复杂，故取铸造收缩率为0.8%。3 浇注系统初步设计3.1 浇注系统类型的选择 本铸件属
9、于薄壁小件，根据上述浇注位置和分型面的选择，在此采用顶注式浇注系统。此外，选择封闭式浇注系统，封闭式浇注系统组元截面积比一般为内：横：直=1：（1.21.3）：（1.41.9）【2】，本次设计取内：横：直=1：1.25：1.5。3.2 浇注系统结构设计综合上述各种设计方案，设计了以下两种内浇口结构方案，如图3.1所示：在方案一中，采用1个铸件2个内浇口引入，分别位于两端；方案二中，使用1个铸件1个内浇口引入，内浇口仅位于最大壁厚附近。方案一：1个铸件2个内浇口方案二：1个铸件1个内浇口图3.1 内浇口设计方案示意图3.3 浇注系统的计算3.3.1 最小阻流截面计算 浇注系统最小阻流截面积的计算，参照水力学计算公式进行计算：【3】其中：F内-内浇道截面积；G-一个铸件的浇注重量（kg）； -流量系数；-浇铸时间 (s)；Hp-平均静压头高度(mm)。（1）铸件浇注重量G 铸件的质量在零件图中已经给出，G件=11.676kg，工艺出品率取60%，则G=G件60%=11.67660%=19.46kg。（2）流量系数 由所查资料显示，工程上计算所取的值，在顶注时范围为0.4
