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1、目录前言 铸造的发展史 4第一部分材料成型综合实训（工艺）一、零件铸造工艺要求和特点 61.1. 零件的生产条件、结构及技术要求 61.2零件的铸造工艺性 7二、零件铸造工艺方案2.1造型，造芯方法的选择 82.2浇注位置和分型面的确定 9三、铸造工艺参数设计3.1铸件尺寸公差 103.2机械加工余量 113.3最小铸出孔和槽 113.4拔模斜度 113.5铸造收缩率 123.6其他工艺参数设计 12四、砂芯设计4.1芯头的设计 124.2压环、防压环和集砂槽芯头结构 134.3芯骨设计 14五、浇注系统设计5.1浇注系统类型的选择 145.2铸件重量 145.4静压头的计算 155.5浇注系
2、统各组元截面面积的计算 155.6直浇道窝的设计 165.7浇口杯的设计 165.8校核最小压力头 165.9工艺出品率 165.10. 砂箱尺寸及造型机选择 17第二部分材料成型综合实训（工装）六、模板模样设计绘制模板装配图6.1. 设计原则 196.2. 模板模具设计 196.2.1选择模板类型、结构 196.2.2设计模底板、材料、结构尺寸及定位销，销耳尺寸196.2.3设计金属模样结构及尺寸 206.2.4模样在底板上的装配，布置、定位、紧固206.2.5模底板、砂箱定位装置 216.2.6模底板的搬运结构 226.2.7模底板在造型机上的安装 226.2.8浇道在模底板上的装配 23
3、七、设计绘制芯盒装配图7.1芯盒材料的选择 247.2芯盒分盒面的设计 247.5芯盒的边缘及防磨片 257.6芯盒的定位与夹紧 257.7金属芯盒的尺寸偏差 257.7芯盒的搬运 25八、铸件缺陷分析与解决方案 25九、实训总结 26十、参考文献 26前言中华文明大致经历了石器时代、铜器时代和铁器时代三个历史阶段，这三种 材质的工具和技术的创造发明，随着人类的繁衍，不断推动人类文明向高级阶段 发展，金属的应用使人类文明产生了根本性的飞跃，而铸造技术的运用和金属的 发展紧密联系在一起。对古代很多务农的人来说，铸造技术是一门手艺。据历史 考证，我国铸造技术开始于夏朝初期，迄今已有5000多年。到
4、了晚商和西周初 期，青铜的铸造技术得到了蓬勃发展，形成了灿烂的青铜文化，遗留到今天的有 一批铸造工艺水平较高的铸造产品。中国古代的铸造方法有：石型即用石头或石膏制作铸型；泥型古称“陶范”； 金属型古称“铁范”；失蜡型有出蜡法、走蜡法、脱蜡法或刻蜡法；砂型这种方 法是伴随泥型一起产生的。中国古代铸造中的精品有：沧州铁狮，司母戊方鼎，四羊方尊，曾侯乙尊盘， 永乐大铜钟，大型铜编钟，铜车马仪仗队等。尽管近年来我国铸造行业取得迅速的发展，但仍然存在许多问题。第一，专业 化程度不高，生产规模小。我国每年每厂的平均生产量是815吨，远远低于美国的 4606吨和日本的4878吨。第二，技术含量及附加值低。我
5、国高精度、高性能铸 件比例比日本低约20个百分点。第三，产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱。 第四，管理水平不高，有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术，但却无法生 产出高质量铸件，究其原因就是管理水平较低。第五，材料损耗及能耗高污染严 重。中国铸铁件能耗比美国、日本高70%120%。第六，研发投入低、企业技术 自主创新体系尚未形成。发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原 辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现 机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲 造
6、型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺。砂处理采用高效连续混砂机、 人工智能型砂在线控制专家系统，制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯 盒法。熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺。铸造生产全过程 主动、从严执行技术标准，铸件废品率仅2%-5%；标准更新快（标龄4-5年）；普遍进行ISO9000、ISO14000等认证。灰铸铁包括普通灰铸铁和孕育铸铁（也称高强度灰铸铁）。在所有铸铁材料 总量中灰铸铁约占80%以上，是目前生产中应用最为广泛的一种铸铁。这是因为 灰铸铁具有生产工艺简便、成品率高、成本低等特点。和其他铸铁材料相比，虽 然灰铸铁的力学性能较差，但它具有一系列优良的铸造
7、性能，特别是使用性能（如 耐磨性能、减振性能好、对缺口的敏感性小）和切削加工性能好。因此，灰铸铁 在工农业生产及国民经济建设中起着极为重要的作用，广泛应用于各行各业来制 造各种零件。如可用灰铸铁制造机床的机座、机架；发动机的缸体、缸套、缸盖； 液压缸、泵体、阀体；铸管、齿轮。自中国加入WTO以来，我国铸造行业面临机遇与挑战。其未来发展将集中在 以下几方面。第一，鼓励企业重组发展专业化生产，包括铸件大型化和轻量化生 产。第二，加大科技投入切实推动自主创新，实现铸件的精确化生产和数字化铸 造。第三，培养专业人才加强职工技术培训。第四，大力降低能耗抓好环境保护， 实现清洁化铸造。重视开发使用互联网技
8、术，纷纷建立自己的主页、站点。铸造 业的电子商务、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速发展。第一部分材料成型综合实训（工艺）一、零件铸造工艺要求和特点1.1零件的生产条件、结构及技术要求零件名称：支座零件生产批量：小批量生产 零件材质：HT200零件的外型示意图如图1所示，支座的零件图如图2所示，支座的外形轮廓 尺寸为130mm*42mm*65mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面 的要求外，无其他特殊技术要求。图1支座外型示意图图2支座零件图1.2零件的铸造工艺性零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸 件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考
9、虑如下几个方面：（1）铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。（2）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁 的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应 使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。（3）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。（4）利于补缩和实现顺序凝固。（5）防止铸件翘曲变形。（6）避免浇注位置上有水平的大平面结构。对于零件的铸造工艺性审查、分析如下：支座的轮廓尺寸为130mm*42mm*65mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最 小壁厚查铸造工艺学表3-2-1得：最小允许壁厚为34 mm。而设计
10、支座的 最小壁厚为7mm。符合要求。从零件的整体结果及尺寸看，该零件的壁厚相差并不是很大，而且在壁厚不 一致处的过度属于平缓过度，能够满足铸造生产的要求，因此，该零件的结构满 足铸造工艺性要求。二、零件铸造工艺方案2.1造型，造芯方法的选择支座的轮廓尺寸为130mm*42mm*65mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要 小批量生产。采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织 流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力 等，还可延长砂箱使用寿命。因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模 是合理的。在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较
11、低，但是烘干后 容易产生裂纹，容易变形。在小批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且 常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增 加其强度及保证铸件质量。选择使用射芯工艺生产砂芯。采用热芯盒制芯工艺热 芯盒法制芯，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂，填入加热到一 定的芯盒内，贴近芯盒表面的砂芯受热，其粘结剂在很短的时间内硬化。而且只 要砂芯表层有数毫米的硬壳即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余热可自行硬 化。2.2浇注位置和分型面的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置是 铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的
12、尺寸精度及造型工 艺过程的难易程度。分型面是指两半铸型相互接触的表面。分型面的优劣在很大 程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。确定浇注位置应注意以下原则：1. 铸件的重要部分应尽量置于下部2. 重要加工面应朝下或直立状态3. 使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷4. 应保证铸件能充满5. 应有利于铸件的补缩6. 避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验 浇注位置的分析和选择，分型面有两种选择方案一，如图3图3方案一分型面方案一：砂芯处于卧式状态，不容晃动，放置平稳，但是在合箱时容易错位， 对铸型的冲刷比较大。方案二，如图4图4方案二分型面方案二：节省加工工时，利于落砂的处理，对
13、铸型的冲刷小。 所以宗上所述，故选择方案二分型面较为合理。三、铸造工艺参数设计铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺 数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、 制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、 铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。工艺参数选取的准确、合 适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降 低成本。3.1铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。在两个允许极 限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求。零件为砂型铸造机器
14、造型小批量生产，由铸造工艺课程设计查表2-2 得：铸件的尺寸公差为CT815级，取CT14级。零件的轮廓尺寸为130mm产42mm65mm，由铸造工艺课程设计查表2-1得：铸件尺寸公差数值为12mm。3.2机械加工余量机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即 在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺设计查表1-13得： 铸件的加工余量H级。支座的轮廓尺寸为130mm*42mm*65mm，由铸造工艺设计查表1-12得： 支座加工余量数值为69mm，取6mm。3.3最小铸出孔和槽零件上的孔、槽、台阶等，
15、究竟是铸出来好还是靠机械加工出来好，这应该 从品质及经济角度等方面考虑。一般来说，较大的孔、槽等应该铸出来，以便节 约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成热节，提高铸件质量。 较小的孔、槽或则铸件壁很厚则不易铸出孔，直接依靠加工反而方便。根据零件生产批量由铸造工艺课程设计查表2-16得：最小铸出孔直径 尺寸为3050mm。3.4拔模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂 芯。这个斜度，称为起模斜度。起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直于分 型面的表面上应用。设计采用金属模具，根据零件的结构及尺寸，采用“增加厚度法”设置拔模 斜度，初步设计的起模斜度如下上模外型模的高28mm的起模斜度由铸造工艺课程设计查表2-11得：粘 土砂造型外表面起模斜度为a=1 10，,a=0.8mm下模外型模的高28mm的起模斜度由铸造工艺课程设计查表2-11得：粘 土砂造型外表面起模斜度为a=1 10，,a=0.8mm但是同一铸件的模板是对称的，所以选用同一起模斜
