《材料成形工艺课程设计》报告-减速箱盖铸造工艺设计

课程设计报告
报告题目：减速箱盖铸造设计
内容摘要
本次课程设计是设计一个中批量的、HT200的减速机箱座的铸造工艺设计。

其任务包括:编写工艺说明书和填写工艺卡片、绘制铸造工艺图和绘制模板装配图。

具体内容有:拟定铸造工艺方案、选择铸造和造型方法，确定浇注位置和分型面，确定各工艺参数，确定模板尺寸，模样布置方案，确定砂箱尺寸及填写工艺卡。

方案采用砂型铸造，浇注方式为搭边式底注法，采用封闭浇注。

从铸件的上表面分箱，浇铸时将铸件倒扣平放，保证重要面的铸造质量。

由于铸件较大，所以每箱只铸一件。

结合铸件形状，使用了三个砂芯。

关键词
铸造工艺方案、铸造和造型方法、浇铸位置、分型面
目录
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内容摘要 (1)
关键词 (1)
铸造工艺方案、铸造和造型方法、浇铸位置、分型面 (1)
附录一：减速箱盖零件图 (3)
附录二：生产任务 (3)
一.零件结构的铸造工艺性分析 (1)
二、浇注位置及分型面的确定 (1)
三．造型和造芯 (2)
四．机械加工余量 (3)
五.浇注系统的设计与计算 (7)
总结 (10)
附表1铸造工艺卡 (11)
附录一：减速箱盖零件图
附录二：生产任务
牌号：H T 2 0 0
生产量：中批
一.零件结构的铸造工艺性分析
1）零件名称:减速箱盖
2）材质：HT200 （灰铁200）
3）零件的形状：如图所示：
4）零件特点：
该铸件为箱体类部分薄壁件，最小壁厚为
8mm，铸件最大外形尺寸为540x230x144.5，铸件
毛坯重量为36kg。

铸件的最小壁厚;
在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小厚度称为该铸造合金的最小壁厚。

为了避免铸件的浇不到和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。

合金种类铸件轮廓尺寸mm
＜200
灰铸铁3-4
各种合金铸件最大临界壁厚可以按照最小壁厚的3倍考虑。

通过查下表可以知道灰铸铁铸造时的最小允许壁厚为3到4mm。

其最小壁厚为8mm，满足铸件最厚的要求。

二、浇注位置及分型面的确定
2.1、分型面的确定
分析工件可得：工件前后对称，上部分平面及半圆环面为重要工作面。

且工件上下有凸缘，中间有肋板。

此外，还有油标标尺孔凸台。

综合考虑口有两种分型方案，具体如图下
方案一：方案二：
方案一分析:两箱造型
优点:只需一个型芯，起模相对容易。

缺点:在分型面出会出现劈缝，且左右两边的质量不一样，下分型面组织紧密些，上分型面的疏松些。

此外，重要面的质量难以保证。

方案二分析:两箱造型
优点:将分型面与重要面保持一致，能保证重要面的质量，左右面的质量差不多。

且不会出现劈缝。

缺点:型芯多(有三个)综上所述，选择方案二。

2.2、浇铸位置的确定
将整个零件放在上沙箱，将上平面与上沙箱的的平面平行一致。

采用底浇铸，顺序凝固。

这样水平重要面可以保持完整。

三．造型和造芯
3.1造型和造芯方法的选择
由《铸造工艺设计手册》表1-9可得，采用震压式造型。

造型方法一般分为手工造型和机器造型，生产需要使用机器造型，机器造型具有生产率高，劳动强度低，铸件质量比较稳定的特点。

适合应用于中批量的生产。

e
由《铸造工艺设计手册》表1-10可得
造型和造芯的材料都选用湿型砂。

铸造方法选择砂型铸造。

主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。

砂型铸造一般选用湿型，湿型中金属凝固冷却较快，铸件表面光洁，省略铸型干燥和表面烘干，节约工时和能耗，降低成本。

3.2造型机的选择
由外形尺寸为 540mm×230mm×144.5mm，可所选造型机为 Z146A，箱内最大尺寸为630mm×500mm×250mm，起模行程180毫米，生产率60-80箱一小时。

四．机械加工余量
机械加工余量等级由精到粗分为 A、B、C、D、E、F、G、H、J 和 K 共 10 个等级，本铸件为灰铸铁铸件，采用树脂砂手工造型，机械加工等级选 E～G 级。

根据铸件的“浇注位置”，对铸件不同部位设置不同等级的“加工余量等级”处于浇注位置“底部”的选择等级高的 E 级，处于浇注位置“侧面”的选择等级较高的F级，而处于浇注位置顶部选择级别相对较低的 G 级。

查铸造手册第五卷表3-56要求的铸件机械加工余量（RMA）尺寸范围（mm）
要求的机械加工余量等级
最小尺寸最大尺寸 E F G
100 160 1.1 1.5 2.2
160 250 1.4 2 2.8
250 400 1.4 2.5 3.5
查铸造手册第五卷表3-66
得出加工余量等级为E-G
查铸造手册第五卷表3-60，得出铸件的尺寸公差等级为8-12
得出加工余量等级为E-G
查铸造手册第五卷表3-60，得出铸件的尺寸公差等级为8-12
根据上表，对与小箱体来说，铸件的尺寸公差数值为8mm，重量公差数值为18%。

根据铸件的尺寸公差等级要求的机械加工余量等级及铸件的最大轮廓尺寸确定加工余量的数值，不同情况下铸件的机械加工余量的计算方式不同。

、加工余量的确定
根据《铸造手册》第五版P121图3-109，得:
①箱座底面加工面﹐单侧加工余量为5.5mm根据图3-109计算《铸造手册》②轴承端盖断面
双侧加工余量为4.25mm根据图3-109计算《铸造手册》
③箱座合箱面
单侧加工余量为5.5mm根据图3-109计算《铸造手册》
4.2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，也称为起模斜度。

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。

其大小应依模样的起模高度、表面粗糙度以及造型方法查铸造手册第五卷表可得。

得出结果得出结果测量高度为144.5，所以选＞100~160，起模斜度为2.2
4.3最小铸出孔及槽
机械零件上往往有很多孔、槽和台阶，一般应尽可能在铸造时铸出。

这样既可节约金属，
减少机械加工的工作量、降低成本，又可使铸件壁厚比较均匀，减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。

但是，当铸件上的孔、槽尺寸太小，而铸件的壁厚又较厚和金属压力较高时，反而会使铸件产生粘砂，造成清理和机械加工困难，有的孔、槽必须采用复杂而且难度较大的公益措施才能铸出，而实现这些措施还不如用机械加工方法制出更为方便和经济。

查铸造手册第五卷表3-75，
因为铸件厚度为8mm<50mm，所以最小孔径为30mm，零件图加工的孔径均<30mm，所以都不用铸出。

润滑槽不铸出。

4.4、砂芯的确定
由零件图可知，此铸件需要3D心管五146表3-90。

由于结构复杂采用料成形工艺》P55图2-47和《铸造手册》第五版14由于结构复杂故采用树脂砂造芯。

②芯头的尺寸和间隙
芯头的尺寸与采用的铸造工艺有关，一般取决于铸件相应部位孔、槽的尺寸。

为了下芯和合型的方便芯头应有一足的茄)史，问R头15mm。

又因，一般情况下，据《铸造手册》P147表3-89查得3号芯的芯头间隙机器造型、湿型，生产量较大时，常用间隙为0.5~1mm，且树脂砂型的间隙可比干型少50%左右。

综合以上因素,取芯头间隙为1mm。

查表3-91得芯头高度为40mm。

4.5铸件收缩率
铸件收缩率又称铸件线收缩率或铸造收缩率，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示。

铸造收缩率的定义为:
ε=[（L1+L2)/L1]x100%
式中: ε- 铸造收缩率L1-模样长度L2-铸件长度;
铸件收缩率是受各种因素影响后铸件的实际线收缩率，不仅与铸造金属的收缩率和线收缩起始温度有关，还与铸件结构、铸型种类、浇冒口系统结构、铸型和型芯的退让性等有关。

查铸造手册第五卷表3-67
受阻收缩率为0.8%--1.0%
自由收缩率为0.9%--1.1%
小箱体为材质灰铸铁HT200为中小型铸件所以收缩率选择1%
五.浇注系统的设计与计算
5.1、浇注系统类型的选择:
由于封闭式浇注系统有较好的阻渣能力,可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便，控流截面积在内浇道，浇注开始后，呈有压流动状态，金属液容易充满浇注系统。

所以选用封闭式浇铸系统。

此外，由于在本铸件上顶注式和中注式的浇注系统的摸样无法取
出，所以选用底注式。

5.2浇注时间的确定
对于重量小于450kg的形状复杂的铸件，其浇注时间可按经验公式：
式中，t为浇注时间（s）；型内金属液总总重量，包括浇冒口系统重量（kg）；S为系数，取决于铸件壁厚，壁厚，可查铸造手册表3-153得S取1.3，计算出t为8.65s。

5.3浇注系统阻元截面积计算
底座零件采用阻流截面设计法，有理论设计公式基本原理如下：
其中GL-----流经截面的金属液总质量（kg）；
A阻----浇注系统中最小的断面总面积；（㎝2）
μ------总流量的损耗系数；
t------浇筑时间；（s）
Hp-----平均静压力头高度（㎝）浇注系统
估计铸件质量m:
体积估计:4.9dm3
质量估计:4.9×7.2=35.9kg
②浇注时间t :查《材料成型工艺》表3-1，灰铸铁浇筑时间为4-6s;③流量系数u :查《材料成型工艺》表3-4，u取0.6;
④平均静压头H:中注式浇注系统的H,=H-c/2;其中H为直浇道高度，此处若忽略浇口高度，则为上沙箱高度，取300mm;是模样高度，此处为170mm.;则H=215mm;
则截留面积A 阻=35.9/7.2×4 ×0.6x √2x9.8×215=1015mm2
(3)浇道横截面积的计算
横浇道2个，内浇道6个
依据封闭式浇注系统的截面积一般比例
A直: 2A横:2A 内=1.15:1.1:1
则A 类=1015 mm2 A械=485mm2
A 内=147.1 mm2
(4）各浇道的横截面形状及尺寸
根据横截面分别查《铸造手册》P297、P298、P300的表3-240、表3-241、表3-243，分别得到直浇道、横浇道和内浇道的横截面形状和尺寸，如下:
直浇道横浇道内浇道
D1=48mm a=24mm a=14mm
D=40mm b=16mm b=11mm
L=300mm c=25mm c=12mm
总结
（简要分析下你所设计的成形工艺对社会、健康、安全以及环境等的影响，以及这些影响因素对你所设计的工艺所属行业发展的制约）
铸造生产是一个比较大的工程，从熔炼金属，制作模具，并将熔融金属浇入铸型模具中，凝固后会有一个固定的形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成形过程。

在此过程中将会有固体、气体废弃物及有害气体排出会大大的对环境进行破坏。

随着国家的发展，新的环保理念的提出对于传统的工业的发展会有很大的限制各种新标准的提出也在一定程度上促进了工业的改革，一些企业在提高自身产品出产率的同时也提高了对于废水污水的处理能力，这也是传统工业向社会慢慢靠近的标志，相信未来我们的工业会越来越好继续为国家的发展发挥余热。

附表1铸造工艺卡。