铸造工艺设计实例

轴承座铸造工艺设计说明书
一、工艺分析
1、审阅零件图
仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。

仔细样。

注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺
（2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避
零件名称：轴承座
零件材料：HT150
生产批量：大批量生产
2、零件技术要求
铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。

3、选材的合理性
铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等，
用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的
牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。

4、审查铸件结构工艺性
铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。

二、工艺方案的确定
1、铸造方法的确定
铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择
（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）铸造方法的选择
根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。

（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、浇注位置的确定
根据浇注位置选择的4条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。

3、分型面的选择
本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面。

三、工艺参数查询
1、加工余量的确定
根据造型方法、材料类型进行查询。

查得加工余量等级为11~13，
取加工余量等级为12。

根据零件基本尺寸、加工余量等级进行查询。

查得铸件尺寸公差数值为10。

根据零件尺寸公差、公差等级进行查询。

查得机械加工余量为5.5。

2、起模斜度的确定
根据所属的表面类型查得测量面高140，起模角度为0度25分（0.42°）。

3、铸造圆角的确定
根据铸造方法和材料，查得最小铸造圆角半径为3。

4、铸造收缩率的确定
根据铸件种类查得：阻碍收缩率为0.8~1.0，自由收缩率为0.9~1.1。

5、最小铸造孔的选择
根据孔的深度、铸件孔的壁厚查得最小铸孔的直径是80mm.
四、浇注系统设计
（一）、浇注位置的确定
根据内浇道的位置选择底注式，
（二）、浇注系统类型选择
根据各浇注系统的特点及铸件的大小选用封闭式浇注系统。

（三）、浇注系统尺寸的确定
1、计算铸件质量：
按照铸件的基本尺寸（包括加工余量在内）计算出铸件的体积和铸件的质量。

其计算公式为：m=
式中 m --铸件质量（g）：
p--金属材料的密度，对一般铸件可取p=7.2/cm3；
v--铸件的体积（cm3）；
对于不太复杂的铸件可以根据以上公式计算。

由于本铸件不是规则的形状，本设计采用软件直接得体
积和质量。

在Solid Edge 软件里绘出轴承座铸件三维图，然后点击“工具”菜单，在下拉菜单里
“物理属性”，弹出下面对话框，在密度里面输入p=7.2g/cm3=0.00000720千克/立方毫米，然后
“ 更新（U）”，得到结果如下
铸件质量m=42.8657千克
铸件体积v= 5953573.508 立方毫米=5954cm3
铸件面积s=278631cm2
2、各个浇道的截面积计算
奥赞公式法
该方法利用力学公式先求出浇注系统的最小横截面积，再根据不同工艺条件下的浇注系统各组元截例，
确定其它的横截面积。

铸铁件浇注系统最小横截面积计算公式
式中F最小—最小横截面（）;
G—流过浇注系统最小横截面积的铸铁金属液总质量（kg）;
t—浇注时间（s）;
u —流量因数，量纲为1；
Hp —平均静压头（m）;
式中个参数的确定方法如下
1. 金属液总质量G的确定
根据铸件质量和生产类型选择铸铁件浇注系统占的质量百分比为20%，
金属液总质量G=m×(1+20%)=42.8657kg×1.20=51.45kg
2. 浇注时间t的确定
根据铸件壁厚取s1=2.2
浇注时间t=2.2×7.173=15.7s
对于具有水平面或结构复杂的薄壁铸件，应保证液面上升速度u上升足够大。

铸铁件按u上升大于列数
值，对型腔中的液面上升速度进行核算：
铸件在给定浇注位置高度c=0.171m
型腔中的液面上升速度u=0.171m/15.7s=1.09cm/s
U=1.09cm/s>0.8～1,满足要求。

3. 流量因数u的确定
根据铸型种类和阻力大小流量因数u取0.6
4.平均静压头Hp的确定
Hp可根据表4-6确定。

表中Ho为内浇道到浇口杯的距离，c为浇注位置时的铸件高度。

根据铸件重量m=42.8657千克,查得b=60,c=70.
由浇注方式为底注式，则Hp=Ho-c/2=171+60-171/2=0.1455m
注：a取值时，根据设计的集体情况，当L小于600时，a取值参照L为600的值。

是否能完全充型校核：
Hm=500tg6=52.6mm
Ho=171+60=231mm
Ho=231mm>171+52.6=223.6mm
满足要求。

则铸铁件浇注系统最小横截面积
F=51.45/(0.31X10? X0.6X15.7X0.38)
F=0.000464m2=4.64cm2
按封闭式浇注系统各部分的截面积比例：
直浇道出口截面积大于横浇道截面积总和，横浇道出口截面积总和又大于内浇道截面积总和的浇注即A直＞∑A横＞∑A内。

其特点是挡渣能力强，但对铸型冲刷力大。

对中小型铸铁件，推荐采用浇注系
统。

其各部分截面比例为：∑A内：∑A横：∑A直＝１：１.１：１.５
进入“铸造参数查询”→“浇注系统”
根据浇注系统最小横截面积，取∑A内=6cm2.
查得a=45mm,b=41mm,c=14mm 。

如图
则∑A横=6x1.1=6.6 cm2
取∑A横=7.56 cm2，查得a=27mm,b=20mm,c=32mm。

如图：
则∑A直=6x1.5=9 cm2
取∑A直=10.75 cm2，查得d=37mm。

如图：
(四）冒口的设计
1、铸铁件无冒口工艺设计的条件：
铸件的冷却模数M，要求铸件的，铸件太薄（如M<１），初始膨胀已
力铁水反馈到浇注系统中去，形成无效膨胀力释放；
M=5954cm3/2786.31cm2=2.14cm<2.5cm,则需设冒口。

2、冒口的计算方法
冒口的计算方法常用的有模数法、比例法和补缩液量法。

这里比例法。

根据本铸件的形状和加工面顶冒口。

用比例法确定铸件的冒口：
T为铸件的厚度或热节圆直径；这里设计冒口设置处壁厚T=45.5mm
冒口共设2个。

用比例法确定了冒口尺寸之后，需利用铸件工艺出品率校核冒口补缩能力。

工艺出品率={铸件质量 /（铸件质量+冒口质量+浇注系统质量）}×100%
查得明顶冒口如下图：
图中错误说明：h应该为直径d段的长度。

查得明顶冒口的参数如下：
DR=(1.2~2.5)T
HR=(1.2~2.5)DR
d=(0.8~0.9)T
h=(0.3~0.35)DR
参数计算 DR=1.2x45.5=55mm
HR=1.2x55=66mm
d=0.8x45.5=36mm
h=0.3x55=17mm
3、校核工艺出品率
工艺出品率={铸件质量 /（铸件质量+冒口质量+浇注系统质量）}×100%
冒口质量可以直接估算。

本设计用软件直接得出：在Solid Edge l里面绘出冒口的三维实体然后点具”，在其下拉菜单里选择“物理属性”，弹出对话框如下，在密度里输入：0.00000720千克/立然后点击“更新”，结果
冒口质量=0.5629千克
工艺出品率={42.8657/（42.8657+0.5629x2+42.8657X20%）}x100%
=42.8657/52.5646X100%
=81.55%
五、工艺图
七、热处理
灰口铸铁的热处理灰铸铁铸件一般不需进行热处理，通常对灰口铸铁进行热处理的目的是为了减中的内应力；消除薄壁铸件或铸件薄断面部分的白口组织；提高铸件工作表面的硬度和耐磨性等。

热处理方法有时效处理、降低硬度的退火、正火和表面淬火。

对于此灰铁铸件采用时效处理。

其目的是消除铸件冷却凝固过程中所产生的内应力，以防止铸件在序中，由于内应力而引起变形和裂纹。

自然时效是将铸件在机械加工前放置六至十八个月左右，让其内应力自行消除。

此法的缺点是时间果差，故目前很少应用。

人工时效又称低温退火。

它是将清砂后的铸件送入100-200℃的炉中，随炉升温至500-600℃。

保时间后（一般为4—10小时），再以20-30℃/小时的冷却速度缓慢冷至200℃以下出炉空冷，从而内应力。