铸造工艺学课程设计案例

前言

铸造工艺学课程是培养学生熟悉对零件及产品工艺设计的基本内容、原则、方法和步骤以及掌握铸造工艺和工装设计的基本技能的一门主要专业课。课程设计则是铸造工艺学课程的实践性教学环节，同时也是我们铸造专业迎来的第一次全面的自主进行工艺和工装设计能力的训练。在这个为期两周的过程里，我们有过紧张，有过茫然，有过喜悦，从中感受到了学习的艰辛，也收获到了学有所获的喜悦，回顾一下，我觉得进行铸造工艺学课程设计的目的有如下几点：

通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用铸造工艺学课程和其他先修课程的的理论与实际知识去分析和解决实际问题的能力。

通过制定和合理选择工艺方案，正确计算零件结构的工作能力，确定尺寸，掌握了浇冒口的作用及其原理，具有正确设计浇冒口系统的初步能力；掌握铸造工艺和工装设计的基本技能。

熟悉型砂必须具备的性能要求，原材料的基本规格及作用，并初步具备分析和解决型砂有关问题的能力。

熟悉涂料的作用、基本组成及质量的控制；了解提高铸件表面质量和尺寸精度的途径。

了解合金在铸造过程中容易产生的铸造缺陷以及采取相关的防止途径，并初步具备分析、解决这类缺陷的基本解决途径

学习进行设计基础技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册等。

目录

第一章零件铸造工艺分析 (4)

1.1零件基本信息 (4)

1.2材料成分要求 (4)

1.3铸造工艺参数的确定 (4)

1.3.1铸造尺寸公差和重量公差 (5)

1.3.2机械加工余量 (5)

1.3.3铸造收缩率 (5)

1.3.4拔模斜度 (5)

1.4其他工艺参数的确定 (5)

1.4.1工艺补正量 (5)

1.4.2分型负数 (5)

1.4.3非加工壁厚的负余量 (5)

1.4.4反变形量 (5)

1.4.5分芯负数 (6)

第二章铸造三维实体造型 (6)

2.1上冠件图纸技术要求 (6)

2.2上冠件结构工艺分析 (6)

2.3基于UG零件的三维造型 (6)

2.3.1软件简介 (6)

2.3.2零件的三维造型图 (6)

第三章铸造工艺方案设计 (7)

3.1工艺方案的确定 (7)

3.1.1铸造方法 (7)

3.1.2型（芯）砂配比 (8)

3.1.3混砂工艺 (8)

3.1.4铸造用涂料、分型剂及修补材料 (8)

3.2铸造熔炼 (8)

3.2.1熔炼设备 (9)

3.2.2熔炼工艺 (9)

3.3分型面的选择 (9)

3.4砂箱大小及砂箱中铸件数目的确定 (10)

3.5砂芯设计及排气 (11)

3.5.1芯头的基本尺寸 (11)

3.5.2芯撑、芯骨的设计 (12)

3.5.3砂芯的排气 (12)

第四章浇冒系统的设计及计算 (12)

4.1浇注系统的类型及选择 (12)

4.2浇注位置的选择 (12)

4.3浇注系统各部分尺寸的计算 (13)

4.3.1合金铸造性能分析 (13)

4.3.2铁液在型内的上升速度 (13)

4.3.3浇注系统截面尺寸设计 (14)

4.4冒口设计计算 (14)

4.4.1铸件工艺出品率 (14)

4.4.2出气孔 (15)

4.4.3冒口的作用及位置确定 (15)

4.5冷铁设计及尺寸计算 (15)

4.5.1冷铁的选用及作用 (15)

4.5.2冷铁的尺寸及放置位置的选择 (15)

总结 (17)

参考文献 (18)

附图

第一章零件铸造工艺分析

1.1零件基本信息

零件名称：上冠铸件。

零件材料：HT200。

产品生产纲领：成批量生产或者小批量生产。

结构：属厚、薄相差悬殊的大型回转体结构。

上冠零件图：

图1.1 上冠零件图

1.2 材料成分要求

根据相关资料查得HT200具体成分及其含量如表1.2.1所示。

C Si Mn P S Cr

3.3~3.55 1.95~2.15 0.60~0.90 ≤0.08 ≤0.12 0.15~0.30

1.3铸造工艺参数的确定

1.3.1铸造尺寸公差和重量公差

该铸件材质为HT200，手工造型，经查得，铸件的尺寸公差等级为13级；重量公差等级为13级，该铸件的重量公差为10％。

1.3.2机械加工余量

该铸件为铸铁件，砂型人工造型，经查加工余量等级为H，经查得，该铸件法兰端面以及锥面的加工余量为13mm、孔的加工余量为8mm。

1.3.3铸造收缩率

由于铸件的固态收缩(线收缩)将使铸件各部分尺寸小于模样原来的尺寸，因此，为了使铸件冷却后的尺寸与铸件图示尺寸一致，则需要在模样或芯盒上加上其收缩的尺寸。加大的这部分尺寸为铸件的收缩量，一般用铸造收缩率表示。经查可知该锥体铸件的线收缩率为

1.0％。

1.3.4拔模斜度

由于该铸件为锥形而且锥度大非常易于拔模，因此锥体部分不设拔模斜度，而在立壁处可设置3mm的起模斜度以便拔模。拔模斜度的示意如图1.2和1.3。

图1.2外立壁拔模斜度示意图图1.3内立壁拔模斜度示意图

1.4其他工艺参数的确定

1.4.1工艺补正量

对中小批量的铸件由于选用的收缩尺寸与实际的收缩率不符，或由于铸件产生变形、操作中不可避免的误差等原因使加工后铸件的尺寸小于图样要求尺寸，为提高尺寸精度，要在铸件相应的非加工表面上增加金属层厚度来弥补,但由于该件在垂直分型面的立壁上都设有较大的拔模斜度,故不放工艺补正量。

1.4.2分型负数

干砂型、表面烘干型、自硬砂型以及砂型尺寸超过2m以上的湿型才应用分型负数。而此铸件采用树脂自硬砂造型且砂箱尺寸小于2m，故不留分型负数。

1.4.3非加工壁厚的负余量

由于该铸件采用木模，手工造型、造芯过程中，为取出木模要进行敲模，同时木模受潮时会膨胀，这些情况会使型腔尺寸增大，从而造成非加工壁厚增加，为保证铸件尺寸的准确性应该减小厚度尺寸，但由于该件在无拔模斜度，且该件不是很大故不放非加工壁厚的负余量。

1.4.4反变形量

铸造较大的平板类、床身等类铸件时由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题，在制作模样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样，使铸件冷却后变形的结果正好将反变形抵消，得到符合设计要求的铸件。一般中小型壁厚差别不大且结构上刚度较大时，不必留反变形量。由于该铸件为中小型铸件，所以不需留反变形量。