铸造工艺课程设计说明书设计题目法兰盘铸造工艺设计学 院年 级专 业学生姓名学 号指导教师1铸造工艺课程设计说明书目 录1 前 言 11.1 本设计的目的、意义 11.1.1 本设计的目的 11.1.2 本设计的意义 11.2 本设计的技术要求 11.3 本课题的发展现状 11.4 本设计拟解决的关键问题 22 零件结构特点及工艺性分析 32.1 零件的结构特点 32.2 化学成分及质量要求 42.2.1 化学成分 42.2.2 质量要求 42.3 零件结构及工艺性分析 43 铸造工艺方案的确定 53.1 浇注位置的确定 53.2 分型面的选择 53.3 造型及造芯方法 64 铸造工艺参数 84.1 铸件尺寸公差 84.2 铸件质量公差 84.3 机械加工余量 94.4 铸造收缩率 104.5 起模斜度 105 砂芯的设计 115.1 砂芯的形状 115.2 芯头的设计 116 浇注系统的设计 136.1 浇注系统的选择 136.2 各交道口截面积计算 146.3 各交道口大小 156.3.1 直浇道大小 156.3.2 横浇道大小 166.3.3 内浇道大小 166.3.4 冒口设计 177 工艺装备 197.1 模样及模板 197.2 芯盒 207.3 砂箱 218 结 论 23致 谢 24参 考 文 献 25不要删除行尾的分节符，此行不会被打印铸造工艺课程设计说明书1 前 言1.1 本设计的目的、意义1.1.1 本设计的目的铸件在铸造之前，首先需要进行铸造工艺设计，使铸件整个工艺过程实现科学操作，获得优质高产的铸件。
铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定工工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图、合箱图等最终用于指导铸件生产操作1.1.2 本设计的意义本设计通过法兰盘零件图可知零件的技术要求、材料组成、结构特点、生产条件、生产批量以及性能要求对零件结构的铸造工艺性进行分析，找出可能存在的结构问题并提出改进措施或预防缺陷的措施，选择铸造和造型方法，提出多种浇注和分型方案，综合对比分析，选择最为理想的浇注位置及分型面选用适宜的工艺参数，设计铸件的补缩系统、浇注系统并绘制出铸造工艺图根据铸造工艺设计模板和芯盒等铸造工艺装备，绘制出铸造工艺图，最终根据铸造工艺设计生产出合格的铸件1.2 本设计的技术要求(1)铸件材质为QT4502)化学成分：符合GB/T 1173-1995规定3)铸件尺寸公差等级符合GB/T 6414-1999 CT10要求1.3 本课题的发展现状铸造技术目前已经有着较为成熟的生产工艺，能够进行大中型、小型的各类复杂件的大量生产和单件生产，且能满足各类生产生活的需求铸造成型工艺种类繁多有金属型铸造、陶瓷铸造、压力铸造、离心铸造、消失模铸造、砂型铸造等1.4 本设计拟解决的关键问题本次设计中仍存在着众多的问题，如铸件的分型面的选取问题，砂芯的设计问题，浇注温度的确定等等。
对于零件分型面的选取要坚持以下原则：（1）尽量使铸件全部或大部分处于同一部分；（2）分型面数目尽可能的少；（3）尽量选择平面作为分型面；（4）避免砂箱过高；（5）便于下芯、合箱和合型，解决铸件的精度，起模，合箱问题而对于砂芯的设计则需坚持以下原则：（1）砂芯优惠足够的强度和刚度；（2）有良好的排气性、退让性；（3）收缩阻力小；（4）此外，溃散性好、易出砂2 零件结构特点及工艺性分析2.1 零件的结构特点(1) 零件名称：法兰盘(2) 材料：QT450(3) 零件尺寸：260mm×200mm×90mm(4) 生产批量：小批量生产(5) 铸件重量：10.27kg零件图如图2-1所示图2-1 零件图法兰盘属于小型铸件，结构较简单由于铸件的内部为中空结构，所以在铸造的过程中很容易出现夹砂、气孔等缺陷，因此在确定铸造工艺的时候，该铸件所选用的材料为QT450，铸铁材料在液态成型铸件的尺寸大小方面限制比较大，其壁厚可由2mm到3mm左右2.2 化学成分及质量要求2.2.1 化学成分表2-1 QT450化学成分化学元素CSiMnPSMgCE质量分数3.7%~4.0%2.15%~2.95%0.46%~0.66%≤0.16%≤0.16%0.027%~0.05%4.3~4.62.2.2 质量要求铸件不允许存在裂纹。
铸件液态成型不允许存在气孔、砂眼、缩松、缩孔等缺陷2.3 零件结构及工艺性分析通过所给零件图可知法兰盘的外轮廓尺寸为260mm×200mm×90mm，其左右结构对称，上下结构和前后结构也比较对称，法兰盘的内部结构相对简单，壁厚均匀，主要壁厚为13mm，最大壁厚处是30mm，最大孔径为Φ84mm，最小孔径为Φ6mm因为法兰盘铸件为球墨铸铁，且小批量生产，根据铸造工艺课程设计手册，如表2-2所示，铸铁件最小铸出孔径为30~50mm，所以铸件Φ6mm与φ24mm孔不铸出，由后续加工得到表2-2 铸件最小铸出孔尺寸生产批量最小铸出孔径铸铁件铸钢件大批量生产15~3030~50单件小批量30~50503 铸造工艺方案的确定3.1 浇注位置的确定零件浇注位置是根据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特性、铸造方法和铸造生产车间的条件决定由于法兰盘是小型铸铁件，质量较轻设置浇注位置时尽量使金属液同时凝固，而且浇注位置要设置到零件的加工面上，易于清理，保证铸件的表面质量与美观选定的浇注位置方案如图3-1所示：图3-1浇注位置浇注位置根据以上要求分析，铸件整体位于下箱，能有效防止铸件产生错模、铸件表面产出砂眼气孔等缺陷。
且浇注位置位于铸件加工面，便于清理3.2 分型面的选择分型面是指两半铸型相互接触的表面充分分析零件的结构从而选择出最佳的分型面，可以极大的简化铸造工艺、节约劳动成本，增强生产的效率，在提升铸件质量方面起到关键作用选择分型面需要符合以下要求：(1)尽可能使铸件全部或大部置于同一箱内，以减少错型带来的尺寸偏差保证铸件尺寸精度，便于造型和合型操作2)在合理的情况下，尽可能的的降低分型面的数目，最好只有一个分型面，，可以方便造型、合型等工艺3)分型面的选择一般情况下应该选择平面，分型面选择平面可以极大地简化造型总作以及模底板的制作，可以确保铸件的精度铸件结构特殊的情况下，为了方便工艺设计可以选择曲面4)应尽量把铸件加工定位面和主要加工面放在同一箱内，减少加工定位尺寸的偏差5)尽可能使铸件浇筑后的清理工作能够方便容易根据法兰盘的结构特点确定了以下两种分型面分型方法如图3-1，图3-2所示：图3-2 分型面确定方案一 图3-3 分型面确定方案二方案一：如图3-2所示，分型面选在中心孔处，分型面没有选在铸件最大平面处，容易造成铸件错模，而且铸件上箱壁厚较薄，不利于金属液充型。
方案二：如图3-3所示，有以下几个优点：（1）分型面位于同一个平面且在铸件最大断面处，造型时相比阶梯面更加的简单方便；（2）在同一平面可以方便起模，保证铸件质量综合上述二种方案的优缺点比较，可以确定分型面依据上述方案二3.3 造型及造芯方法因为法兰盘是一小型铸铁件，结构相对简单，小批量生产，所以采用机器造型的方法机器造型有以下优点，铸件的尺寸精度相对较高，其加工表面光洁，而且生产效率高，劳动条件好，易实现自动化，可以节约生产成本本次铸件工艺设计采用树脂砂型铸造型砂和芯砂均采用树脂砂砂制作，砂芯制作采用热芯盒法生产砂芯，以保证制作出的砂芯确保其精度符合标准树脂砂混制工艺：1、 原材料要求：原砂一般采用硅砂，粒度40/150；SiO2含量>90；含泥量<0.2~0.3；含水量<0.1~0.2；微粉量<0.5~1；耗酸值<5；灼减度<0.5；PH值6.5-7.52、 混砂工艺：一般新砂占10%，再生砂占90%；树脂加入量根据新砂和再生砂的质量来确定，一般为砂重的0.6~1.5%，新砂可加到2.0%左右，加入硅烷可以减少树脂用量；固化剂加入量一般为树脂量的30~70%,用连续式混砂机先将砂子和固化剂混匀，然后加入树脂混匀，混砂时间一般为12分钟，混匀后立即出砂使用。
3、 加料顺序：先将砂子，再加固化剂充分混均匀，再加入树脂充分混均匀，再出砂树脂砂需要控制的性能主要是可使用时间和脱模时间4、 脱模时间的控制：一般为10~40分钟，脱模过早会产生粘模甚至坏型、芯或塌箱；脱模过晚则脱模困难甚至会损坏型、芯或模型5、 固化速度控制：一般为10~40分钟，固化速度过慢，适当增加固化剂的加入量（一般不宜超过70%）或更换固化速度更快的固化剂；固化速度过快，适当减少固化剂的加入量（一般不宜低于30%）或更换固化速度更慢的固化剂6、 车间环境条件控制：树脂自硬砂的硬化速度和硬化后的强度受工作环境的影响较大，最适宜的环境条件是20~25℃，相对湿度为50~70%4 铸造工艺参数4.1 铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差，法兰盘是小批量生产砂型铸造、机器造型，通过查表4-1表4-2，铸件尺寸公差等级取CT12，铸件尺寸公差数值为8mm表4-1 单件小批量生产铸件尺寸公差等级造型材料公差等级CT灰铸铁球墨铸铁铸钢干、湿型砂13~1513~1513~15自硬砂11~1311~1312~14表4-2 铸件尺寸公差数值铸件基本尺寸公差等级CT大于至101112131001603.65.07101602504.05.68112504004.46.29124.2 铸件质量公差铸件重量公差是以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值。
查表4-3表4-4得到法兰盘的重量公差等级为MT12级，重量公差数值18%表4-3 单件小批量生产铸件重量公差等级造型材料公差等级MT灰铸铁球墨铸铁铸钢干、湿型砂13~1513~1513~15自硬砂11~1311~1312~14表4-4 铸件重量公差数值铸件公称重量重量公差等级MT大于至101112131416182024410141618201040121416184.3 机械加工余量机械加工余量应适用于整个毛坯铸件，且该值应根据最终机械加工成品后铸件的最大轮廓尺寸和相应的尺寸范围选取铸件的某一部位在铸态下的最大尺寸应不超过成品尺寸要求的加工余量及铸造总公差之和，有斜度时斜度另外考虑球墨铸铁机器造型砂型浇铸应选公差等级为E～G级侧面选择F级；处于浇注位置“顶部”的选用“低”的等级，本次设计对于顶面和铸孔选择G级；表4-5 加工余量数值最大尺寸要求的机械加工余量等级——DEFGH>40～63——0.30.40.50。