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1、铸造工艺课程设计说明书设计题目端盖的铸造工艺设计学 院年 级专 业学生姓名学 号指导教师I铸造工艺课程设计说明书目 录1 零件分析11.1 零件结构信息11.2 技术要求12 铸造工艺方案分析32.1 造型方法、造芯方法的选择32.2 铸造方法的选择32.3 铸型种类的选择32.4 铸件浇注位置的确定32.5 分型面的选择43 铸造工艺参数63.1 收缩率确定63.2 灰铁铸出孔大小确定63.3 加工量确定73.4 起模斜度113.5 吃沙量确定134 浇注系统设计144.1 浇注时间的确定144.2 浇注系统的阻流截面积计算155 冒口与冷铁设计206 铸造工艺图217 工艺出品率228 合
2、箱图239 结 论27致 谢28参 考 文 献2981 零件分析1.1 零件结构信息端盖零件的结构如下图1.1端盖零件图所示，端盖结构为腰形端盖主体与方形底座组成。主要工作面位于端盖腰形内侧面及七端面，装配基准在腰形端盖端面，端盖腰型内侧面与端面基准面有垂直度要求；端面有与安装端盖的紧固螺丝孔（M10通丝孔）；端盖的底座有4个M10螺栓安装的过孔与沉头孔，沉头孔孔径为16，深度2mm；端盖的顶面进、出口为RC3/8管螺纹。图1.1端盖零件图1.2 技术要求本次设计的端盖零件材质为HT150，最小抗拉强度为200MPa，布氏硬度为163241HBW，伸长率0.30.8%抗弯强度为400 MPa，
3、抗压强度为600800 MPa，抗剪强度为248 MPa1，满足大多数端盖、端盖零件的机械性能要求。技术要求：1.铸件不许有气孔、砂眼、夹渣等缺陷；2.未注铸造圆角R2。灰铸铁具有良好的铸造性能1，材质为灰铁的铸件毛坯一般采用铸造方式获得，本次设计采用砂型铸造，手工造型，一箱四件生产该座零件。为了便于分析直观，依据端盖的零件二维图纸，建立端盖的三维零件如下图1.2.1端盖三维零件图所示。 图1.2.1端盖三维零件图2 铸造工艺方案分析铸造工艺包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择。2.1 造型方法、造芯方法的选择根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型。2.2 铸造方法的选择根据
4、零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。2.3 铸型种类的选择根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。2.4 铸件浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置是根据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特铸造方法以及生产车间的条件决定的。正确的浇注位置能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方便。浇注位置选择一般遵循以下原则2：1） 铸件最重要的部分或交大平面朝下。2） 铸型的防止应有利于砂芯的定位与稳固支撑。3） 当铸件需要冒口补缩时，最好使补缩部位处于铸件的上部。4） 为避免铸件薄壁部分浇不足，浇注使，薄壁部分营放在下边或立放或斜放。5） 铸型的放
5、置应有利于在浇注时，砂型和砂芯排气。6） 对于平板类铸件，为了防止夹砂，可以倾斜放置，同时也有利于排气，也可减少铁水对铸型的冲刷力。7） 应尽量使砂芯全部或者主要部分位于下型，并尽量少用吊芯。8） 应使下芯，合箱方便，便于检查型腔尺寸。综合上述原则，考虑到端盖零件结构特点，本次端盖适合采用顶部、底部和中间浇注。2.5 分型面的选择铸造分型面是指铸型组元间的接合面，分型面的选择应尽量与浇注位置一致，尽量使两者协调起来，使铸造工艺简单，并易于保证铸件质量2。浇注位置往往同分型面的选择密切相关，所以二者相互影响，为了便于充分考虑二者的相互关联的关系，端盖零件可有以下三种分型方案。分型方案一：将以端盖
6、零件的对称中心做分型面，将该零件分为上、下两部分，选择中间浇注系统适合此分型方案，该分型方案如图2.5.1分型方案一。图2.5.1分型方案一分型方案一的优点是分型面平直。缺点是端盖腰形内部需做水平芯子，该方案增加工装，生产劳动强度较大，而且端盖上下箱落差比较大。分型方案二：选择顶浇注形式方案，该分型方案如图2.5.2分型方案二所示。图2.5.2分型方案二分型方案二的优点分型面简单。该方案的缺点是，整个铸件都在下箱，浇注落差较大，浇注不平稳。分型方案三：分型方案二与分型方案二类似，该方案将端盖全部置于上箱，该方案适合底部浇注系统，该分型方案如图3.3分型方案三所示。图3.2分型方案三分型方案三的
7、优点是分型面简单平直，将端盖的重要端面至于底部，保证铸造质量，易于大批量生产，且浇注平稳，易于充型。综合比较，方案三最为合理，优点符合批量生产条件。故本次设计分型方案选择分型方案三进行分型分模，采用底部浇注系统。3 铸造工艺参数3.1 收缩率确定铸件线收缩率又称铸件收缩率或者铸造收缩率，是指铸件从线收缩开始温度（从液相中析出枝晶搭成的骨架开始具有固态性质时的温度）冷却到室温时的相对线收缩量，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示，即式中L1摸样长度，L2铸件长度。由表3.1灰铁自由收缩率1，可知支撑座材质为HT150，对应的收缩率为1%。 表3.1灰铁收缩率灰铸铁牌号HT100,HT15
8、0,HT200HT250HT300HT350小中件中大件特大件自由线收缩率（%）铸造收缩率（受阻收缩率（%）0.91.10.81.00.81.00.70.90.70.90.60.80.91.10.70.91.51.03.2 灰铁铸出孔大小确定该端盖为大批量生产，依据表3.2灰铸铁不铸出孔直径可知零件图中9的螺栓过孔比较小，不铸出。端盖上顶面大端52斜度1：10的槽部黑皮面不需要加工，依据表3.2灰铸铁不铸出孔直径可知该槽部需要铸出。端盖底面上62深度2mm的槽部黑皮面不需加工，同样需要铸出。表3.2 灰铸铁件不铸出孔直径 （单位mm）生产批量不铸出孔直径大量生产1215成批生产1530单件或小
9、批生产30503.3 加工量确定铸件上的机械加工余量是铸件上要用机械加工的方法切去的金属层厚度。加工余量不足，会使铸件因加工表面上残存黑皮和表层缺陷而报废；加工余量太大，会增加机械加工的工作量，且浪费金属材料，从而增加了生产成本，有时还会因截面变厚，热节变大，使铸件晶粒粗大，力学性能降低。铸件的机械加工余量可以用查表的方法确定。铸件切削加工余量等级常常和铸件尺寸公差等级配套确定。铸件尺寸公差的代号用字母CT表示2。尺寸公差等级分为16级。单件和小批量生产的铸件尺寸公差等级见表3.3.1 成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）。端盖为砂型铸造手工造型批量生生产故，依
10、据表3.3.1 成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）选用铸件公差等级为CT11（GB/T 6414-1999-CT11）。表3.3.1 成批和大批量生产铸件的尺寸公差等级（摘自GB/T6414-1999）方法公差等级CT铸 件 材 料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型11141114111411141013101391211141114砂型铸造机器造型和壳型81281281281081081079812812金属型铸造（重力铸造或者低压铸造）8108108108107979压力铸造684647熔模铸造水玻璃797979
11、58587979硅溶胶46464646464646注1表中所列处的公差等级时至在大批量生产、且影响铸件尺寸精度的生产因素已得到充分改进时铸件通常能够达到的公差等级。2本标准还适用于本表未列出的由铸造厂和采购方之间协议商定的工艺和材料。铸件切削加工余量的代号用字母MA表示。切削加工余量等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9个等级2。单件和小批量生产的铸件加工余量等级按表表3.3.2毛坯铸件典型的机械加工余量等级选取该端盖的加工等级为G级。表3.3.2毛坯铸件典型的机械加工余量等级方法要求的机械加工余量等级铸件材质铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型
12、铸造手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器造型和壳型EHEGEGEGEGEGEGFHFH压力铸造DFDFDFDFDFDF熔模铸造EEEEEEE端盖的下端面尺寸为：100X28，基本尺寸100，查表3.3.3铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999）CT11公差值为4.4，位于分型面顶面，查3.3.4要求的铸件加工余量(RMA) （摘自GB/T6414-1999）加工余量等级降一级即为RMA(H)对应数值为2.0，端盖端面双侧加工，位于浇注位置的顶面，则该尺寸的加工量为：4.4/4+2.0=3.3mm，取整数为3.5mm。因为该该端面位于浇注位置的顶面，所以加工量适当取
13、大一点的值，本次设计取加工量为4.0mm表3.3.3铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414-1999） （单位：mm）毛坯铸件基本尺寸铸件尺寸公差等级CT1）大于至123456789101112132）142）152）162）3）100.090.130.180.260.360.520.7411.522.84.210160.10.140.20.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.91.31.82.63.6579111440630.130.170.240.360.500.7011.422.845.68101216631000.140.180.260.400.560.781.11.62.2
