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1、武汉理工大学砂型铸造工艺及工装课程设计说明书目录1绪言2铸造工艺设计2.1铸件结构的铸造工艺性2. 2铸造工艺方案的确定2.3参数的选择工艺2. 4砂芯设计2. 5浇注系统设计3铸造的工艺装备设计3. 1模样设计3. 2模底板的设计3. 3模样在模底板上的装配4结束语参考文献1绪言我本次课程设计的任务是对灰铸铁支承座进行铸造工艺及工装设计。灰铸铁具有良好的铸造性能良好的减振性、良好的耐磨性能良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，力学性能较差，但抗压强度与钢相当。铸造是指将液态合金注入铸型中使其冷却、凝固，并进行后处理，最终成为金属制品的一种生产方法。铸件的生
2、产过程，也就是从零件图开始，一直到铸件成品检验合格入库为止，要经过很多道工序，铸件的生产过程称为铸造生产工艺过程。本次设计采用砂型铸造，其最大优点就是生产成本低，为机械制造行业中广泛应用的毛坯生产工艺方法。在砂型铸造的过程中，考虑到铸件的结构，生产条件以及加工批量等因素，要对铸件工艺的设计作全面分析，为避免铸件的缺陷，我们要根据标准选择合理的工艺设计方法。由于每个铸件的生产任务和要求不同，生产条件不同，因此铸造工艺及工装设计的内容也不同。一般情况下，铸造工艺设计包括以下几种技术文件:铸造工艺图，铸造工艺卡，铸型装配图，铸件图，模样图，芯盒图，砂箱图，模板图。铸造工艺及工装设计的过程如下:(1)
3、对零件图纸进行审查和进行铸造工艺性分析(2)选择铸造方法，确定铸造工艺方法(3)绘制铸造工艺图(4)绘制铸件图(5)绘制铸型装配图(6)绘制各种铸造工艺装配图工装图要以铸造工艺图为主要设计依据。2铸造工艺设计2. 1铸件结构的铸造工艺性生产铸件，不仅需要采用先进的合理的铸造工艺和设备，而且还要使零件结构本身符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程和降低成本。这种对于铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性，称为铸件的“铸造工艺性，它和铸造合金的种类，产量的多少，铸造方法和生产条件等有密切的关系。2. 1 .1审查铸件结构(一)铸件应有合适的壁厚避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。本次
4、设计的铸件材料为HT200，最大尺寸为194 X 155mm。查表得，铸件尺寸在200 X 200mm以下时，灰铸铁最小允许壁厚为x-6mm，铸件最小壁厚满足情况。从合金的结晶特点可知，随着壁厚的增加，中心部分的晶粒变粗大，常出现缩孔、缩松等缺陷，导致力学性能降低。表2-1指出，随着壁厚的增加，灰铸铁件的相对强度不断的降低。表2-1 壁厚与灰铸铁相对强度的关系所以铸件也不应设计得太厚，各种合金铸件的临界壁厚可按最小壁厚的3倍来考虑，铸件最大壁厚不满足情况，但由于铸型刚度要求较低，所以设计可行。(二)铸件有最小铸出孔最小铸出孔的尺寸和铸件的生产批量、合金种类、铸件大小、孔处铸件壁厚、孔的长度以及
5、孔的直径有关。1.加工圆孔表2-2灰铸铁铸件的最小铸出孔(mm)铸件最厚处50mm，零件上的加工孔直径均小于30mm，所以均不用铸出。2.不加工孔一般情况下应尽量铸出。但是孔径30毫米(小批生产)，或孔的长度和孔的直径之比大于4时，则不便铸出。本设计中有一个可切削出来的的孔槽，因槽深度只有6mm，不用铸造出来。工艺图上有说明。(三)铸件结构不应造成严重的收缩阻碍注意壁厚过渡和圆角 两壁交接若呈直角形，翔形成热节，铸件收缩时阻力较大，在此处经常出现热裂。铸件薄、厚壁的相接、拐弯、等厚度的壁与壁的各种交接，都应采用逐渐过渡和转变的形式，使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。铸件有一处两
6、壁成直角交接，该用圆角过渡，如工艺图所示.其余地方成直角相接的两壁，薄、厚壁相接都用圆角过渡，满足情况。(四)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，以使内壁、外壁能均匀的冷却，减轻内应力和防止裂纹。此铸件没有内壁和肋，不予考虑。(五)壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节薄厚不均的铸件在冷却过程中会形成较大的内应力，在热节处易于造成缩孔、缩松和热裂纹，因此应取消那些不必要的厚大部分。因零件的结构要求不可改变铸件的内外壁形状，不能达到厚度均匀，铸件各个部分不同壁厚的连接采用的是逐渐过渡。(六)利于补缩和实现顺序凝固对于铸钢等体收缩大的合金铸件，易于形成收缩缺陷，应仔细审
7、查零件结构实现顺序凝固的可能性。但是此次设计的灰铸铁的结晶范围窄，更接近于层状凝固。凝固时的膨胀和液态收缩趋于相互补偿，补缩效果好，铸件品质良好。(七)防止铸件翘曲变形某些壁厚均匀的细长形铸件、较大的平板形铸件及壁厚不均的长形箱体，会产生翘曲变形。主要原因是结构刚度差，铸件各面冷却条件的差别引起的内应力，或者是壁厚相差悬殊，冷却过程中引起较大的内应力，造成铸件变形。本次设计的铸件结构不会翘曲变形。(八)避免浇注位置上有水平的大平面结构在浇注时，如果型腔内有较大的水平面存在，当金属液上升到该位置时，由于断面突然扩大，金属液面上升速度变得非常小，灼热的金属液面较长时间地、近距离烘烤顶面型壁，极易造
8、成夹砂、渣孔、砂孔或浇不到等缺陷。应尽可能把水平壁改进为稍带倾斜的壁或曲面壁。本次设计的浇注位置上无水平大平面，符合条件，见工艺图。2.1.2从简化铸造工艺方面改进零件结构(一)改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板的结构铸件侧壁上的凸台(搭子)、凸缘和肋板等常妨碍起模，为此，机器造型中不得不增加砂芯。设计中由于分型面横切肋的最大截面和铸件的形状特点，不存在妨碍起模的问题。(二)取消铸件外表侧凹铸件外侧壁上有凹入部分必然妨碍起模，需要增加砂芯才能形成铸件形状。常可稍加改进，即可避免凹入部分。但由于此铸件结构不能改变，因此工艺图上必须设计1#砂芯。(三)改进铸件内腔结构以减少砂芯铸件内腔的肋条，凸台和凸
9、缘的结构欠妥，常是造成砂芯多、工艺复杂的重要原因。改进后需简化工艺、工装设计，降低铸件成本。本次设计的铸件内腔无复杂形状，无需改进。(四)减少和简化分型面若铸件必须采用不平分型面，增加了制造模样和模板的工作量，尽量改进用一平直的分割面进行造型。铸件平面分型，所容易选择地分型面位置如图所示，上下型形状相同。(五)有利于砂芯的固定和排气工艺图上的2#砂芯，原本是一个水平轴孔砂芯和一个悬臂式砂芯，悬臂砂芯需用芯撑固定，改进后，悬臂砂芯和轴孔砂芯，连成一体，变成一个砂芯，取消了芯撑。(六)减少清理铸件的工作量铸件清理包括:消除表面粘砂、内部残留砂芯，上除浇注系统、冒口和飞翅等操作。这些操作劳动量大且环
10、境恶劣，铸件结构设计应注意减轻清理的工作量。(七)简化模具的制造单件、小批生产中，模样和芯盒的费用占铸件成本的很大比例。为节约模具制造工时和材料，铸件应设计成规则的、容易加工的形状。这次设计的铸件形状易加工，无需改变其形状。(八)大型复杂件的分体铸造和简单小件的联合铸造有些大而复杂的铸件可考虑分成几个简单的铸件，铸造后再用焊接方法或用螺栓将其连接起来。一些很小的零件，如小轴套等，常可把许多小件毛坯连接成为一个较长的大铸件，这种方法称为联合铸造。这次设计的铸件为小铸件，但是也无需联合铸造。2. 2铸造工艺方案的确定铸造工艺方案概括地说明了铸件生产的基本过程和方法，包括造型和造芯方法、铸型类型、浇
11、注位置和分型面等的方案确定。确定合理而先进的铸造工艺方案，对获得优质铸件，简化工艺过程，提高生产率，改善劳动条件，以及降低生产成本等起着决定性的作用。2. 2. 1造型、造芯方法及铸型种类砂型铸造不受零件形状、大小及其复杂程度的限制，原材料来源广，见效快、成本低。(一)造型和造芯方法及其选择选择铸造方法时应该根据铸件的结构特点、合金种类、铸件的生产批量和数量、铸件的尺寸精度及其车间的生产条件等进行。虽然手工造型和造芯所使用的工艺装备简单，灵活多样，适用性强，对小批量或成批量以及形状复杂的铸件有着广泛的用途，但是他的生产率低，铸造出来的铸件不易稳定，所以此次设计采用机器造型和造芯，从而提高效率保
12、证铸造的要求，适用于成批或大批量生产中。在本次设计过程中，造型采用砂型造型，砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型比金属型耐火度更高，但是砂型铸造也有一些不足之处:每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所以砂型铸造的生产效率较低;又因为砂的整体性质软而多孔，所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低，表面也较粗糙。(二)铸型的选择砂型铸造常用的铸型有干型，表面干燥型，湿型，自硬型和铁模复砂型。其中干型，表面干燥型，自硬型可适用于很多铸件，但一般用于中大型铸件。在本次设计中，结合铸件的尺
13、寸分析，属于中小型铸件，采用的铸型为湿型。其特点为铸型不烘干，优点是成本低，生产率高，劳动条件得到改善易于实现机械化自动化。但是铸型水分多、强度低，易产生呛火、夹砂、气孔、冲砂、粘砂、涨箱等铸造缺陷。主要应用于单件、成批和大量生产的中小件，机械化，自动化的流水线生产中。在一般情况下，中小型铸件应尽可能的选用湿型，因为大批大量机械化的流水线生产中不可能采取干型，所以此次设计采用湿型。2.2.2浇注位置和分型面的确定浇注位置是指浇注时铸件所处的位置，分型面是指两半个铸型相互接触的表面。一般先从保证铸件的质量出发来确定浇注位置，然后从工艺操作方便出发确定分型面。一些质量要求不高或者外形复杂，生产批量
14、又不大，为了简化工艺操作，也可以优先考虑分型面。铸件浇注位置要符合铸件的凝固方式，保证铸型的充填，注意以下几个原则:(1)一般情况下铸件浇注位置的上面比下面缺陷多，所以应将铸件的重要加工面或者主要受力使用面等要求较高的部位放在下面，若有困难则可放在侧面或斜面。(2)浇注位置的选择应有利于铸型的充填和型腔中气体的排除，所以，薄壁铸件应将大的平面放在下面或者侧立、倾斜，以防出现浇不足和冷隔等缺陷。(3)当铸件壁厚不均，需要补缩时，应从顺序凝固的原则出发，将厚大部分放在上面或者侧面，以便于安放冒口和冷铁。对于收缩较小的灰铸铁件，当壁厚差别不大时，也可以将厚部分放在下面靠自身上部的铁水补缩而不用冒口(
15、4)确定浇注位置时应尽量减少砂芯的数量，同时有利于砂芯的定位、稳定、排气和检验方便。因此，较大的砂芯应尽可能使芯头朝下，尽可能避免砂芯吊在上箱或仅靠芯撑来固定。可采用多个铸件共用一个砂芯。根据以上的浇注位置的选择原则，设计的铸件的浇注位置选在铸件的侧面，如工艺图所表示的位置。分型面确立的基本原则是:(1)为了起模方便，分型面一般选在铸件的最大截面处，但是注意不要使模样在一箱内过高。(2)尽量将铸件的重要加工面或大部分加工面和加工基准面放在同一个砂箱内，而且尽可能放在下箱。以保证铸件尺寸的精确，减少铸件的飞边毛刺。(3)为简化操作过程，保证铸件尺寸精度应尽量减少分型面的数目，减少活块的数目。(4)为了便于生产，减少制造工艺装备的费用，分型面应尽量采用平直面。(5)分型面的选择应尽量减少砂芯的数目。(6)分型面的确定尽可能考虑到内浇口的引入位置，并使合箱后与浇注位置一致，以避免盒箱后再翻动铸型。综合上述，在本次设计中，铸件是对称的结构，对称的部分也方便取模，
