永冠杯 铸造工艺设计大赛 参赛作品

“永冠杯”第二届中国大学生铸造工艺设计大赛

参赛作品

铸件名称：B-十字头

自编代码：AB1990ZP

方案编号：［单击此处键入方案编号］

目录

1零件概述 (1)

1.1零件信息................................................................................... (1)

1.2技术要求 (1)

2铸造工艺方案拟定 (1)

2.1 铸造方法选择............................................................... . (1)

2.2 分型面选择 (1)

2.3浇注位置选择 (2)

3铸造主要参数 (3)

4 浇注系统设计计算 (3)

5 冒口设计 (4)

5.1模数与补缩分析 (4)

5.2冒口尺寸设计 (5)

6模拟与优化 (6)

6.1Procast主要参数设定 (6)

6.2整体思路 (7)

6.3模拟结果及分析 (8)

6.3.1表面状况 (8)

6.3.2内部缩孔情况 (9)

6.4加冒口模拟 (10)

6.5加冷铁模拟 (11)

7砂芯设计 (13)

8模板 (14)

总结 (14)

参考文献............................................................................................ (14)

附图 (14)

1零件概述

1.1零件信息

名称：十字头材料： QT450-12

外形尺寸：1140×605×256mm 体积: 41.878×103 cm3

质量: 302kg 生产批量：中小批量生产（自定）

零件三维图如图1.1所示，具体尺寸件附件1。

图1.1 零件三维图

1.2技术要求

（1）铸件加工后，加工面不得有任何的铸造缺陷，非加工表面不得有明显的夹渣、凹陷，上下型错模不得大于1mm。

（2）保证该件受力较大的工作部分的力学性能。

2铸造工艺方案拟定

2.1 铸造方法选择

基于铸件的生产批量、铸件材料、尺寸、精度及技术要求等综合考虑，采用木模，自硬树脂砂，手工造型。

2.2 分型面选择

按最大截面原则，选择分型面如图2.1所示。在凸耳部分平面突出，周围仍是平坦的面便于模样加工与铸造过程中起模、合箱。

图2.1 分型面示意图

2.3浇注位置选择

由于铸件较长，为保证均匀充型，型腔内金属液温差不至于过大，金属液通过内浇道从铸件两头倾斜注入。内浇道搭接在两头的侧面上，易于清理，保证铸件表面质量美观。内浇道要与凸耳保持间距，且防止冲芯，一端设置一个内浇道。

分型面的位置确定后，铸件的浇注位置如图2.2所示有正放、倒放两种方式。从铸件质量与生产工艺考虑，正放、倒放有各自的优劣，具体分析如下。

A) 正放

B ) 倒放

图2.2浇注位置

正放：优点1）铸件大部分位于下箱，温度分布较合理，冒口位置设计较灵活，利于补缩。

2）减重沉孔由砂胎形成，避免吊砂；

3）凸台加工面在下，其质量较好

缺点 1）质量要求较高的凸耳位于型腔上部，其质量可能受影响。

倒放：优点 1）重要部位凸耳在下部，其质量可能较好。

缺点 1）型腔大部分在上箱，上砂箱偏高，易产生跑火等缺陷。

2）减重孔处需吊砂，砂型受到烘烤易产生落砂等缺陷。

3）冒口如设在最高面需冒口砂胎工艺，如设在分型面有效体积较小，出品率低。

在未知铸件质量的条件下，很难对两种浇注位置取舍。故将正放命名为A方案，倒放命名为B方案，分别对其进行设计分析。

3铸造主要参数

加工余量：根据零件加工部位的基本尺寸及精度要求，两端φ115孔间距、孔径尺寸、表面粗糙度要求高，按图纸所给加工余量为7.5mm ，另外凸耳上的φ70圆有装配公差要求，留5mm 加工余量。其它为5mm 加工余量。

不铸出孔：该铸件中心部位φ42沉头孔与φ28通孔加加工余量后，直径过小，下芯困难，且难保证中心度精确，故不铸出。凸耳上φ 16螺纹孔、侧面凸台φ 5.3过小不铸出。

收缩率：铸造收缩率取1%。

拔模斜度：为分型方便，减重孔处拔模斜度取0.8o ，其它地方取0.6o

。

铸件质量：用UG 造型，在封闭不铸出孔，增加拔模斜度后计算得铸件体积41.677×103

cm3,质量310 kg 。

4 浇注系统设计计算

铁液经球化,孕育处理后，温度下降，易氧化。因此要求浇注系统能大流量输送铁液，又有一定的挡渣能力。故我们选择球墨铸铁常用的半封闭式浇注方式，它充型速度较快，又有挡渣能力，充型平稳。

用奥赞公式如公式4.1可计算阻流截面积：

p

L

g H ut A 31.0G =

∑

【1】

4.1

L G 为浇注重量，铸件质量kg 310G c ≈，

出品率 %75~60=η ，。估算kg G L 520/G c ≈=η

u 浇注系统流量损耗因素，查表得干型中小铸型阻力5.0≈u ；

t 浇注时间 s G S t L 64.29520*3.1===，取=t 30s 。

p H 为平均静压力头高度。

因为有两种方案，故分别对其最小截面计算。

正放方案浇注，凸耳处高度较小，可近似认为是顶注式mm H 280H 0p 取= 试中0H 为上箱高度+浇口杯高度。

倒放方案可近似认为是底注式，2/0C H H p -≈。