第五届铸造大赛说明书d件

目录

摘要 (3)

1 ZG270-500的化学成分与性能 (4)

1.1 ZG270-500的化学成分 (4)

1.2 ZG270-500的力学性能与铸造性能 (4)

1.2.1 力学性能 (4)

1.2.2 铸造性能 (4)

2铸造工艺方案选择 (5)

2.1零件结构的铸造工艺性 (5)

2.2造型、造芯方法选择 (5)

2.3工艺方案确定 (6)

3砂芯设计及铸造工艺参数选择 (8)

3.1砂芯的设计及芯头的校核 (8)

3.1.1砂芯设计 (8)

3.1.2芯头校核 (9)

3.2铸造工艺参数 (10)

3.2.1铸件尺寸公差 (10)

3.2.2机械加工余量 (10)

3.2.3铸造收缩率 (11)

3.2.4起模斜度 (11)

4浇注系统及冒口的设计 (12)

4.1浇注系统类型 (12)

4.2浇注时间确定 (12)

4.3确定浇口比及各组员的截面积 (13)

4.3.1直浇道设计 (13)

4.3.2直浇道窝设计 (14)

4.3.3横浇道设计 (14)

4.3.4内浇道设计 (14)

4.3.5浇口杯的设计 (15)

4.4冒口的设计 (15)

5铸造工艺数值模拟 (17)

5.1搭边注入式浇注系统的模拟 (17)

5.1.1充型过程 (17)

5.1.2凝固过程 (19)

5.1.3缺陷分析 (20)

5.2搭边注入式浇注系统改进及模拟 (21)

6铸造工艺装备的设计 (23)

6.1模样设计 (23)

6.1.1模样材料选择 (23)

6.1.2模样形状 (23)

6.1.3木模的坯料拼接 (23)

6.2模板设计 (24)

6.3芯盒设计 (24)

6.3.1芯盒材料和结构形式 (24)

6.3.2木质芯盒结构设计 (24)

6.4砂箱确定 (25)

6.5铸件的后续处理流程 (25)

6.5.1铸件的冷却 (25)

6.5.2铸件的热处理工艺 (25)

6.5.3铸件冒口去除 (25)

6.5.4铸件后续处理 (26)

结论 (27)

参考文献 (28)

附图 (29)

摘要

ZG270-500后梁支座选用手工造型，可以降低生产成本，提高经济效益。该铸件为单件小批量生产的大型铸件，且其形状对称。通过分析铸件，分型面选为铸件的下平面，铸件完全位于下砂箱。

为提高零件铸造的可行性、保证充型顺序，开设两边对称的开放式浇注系统。为了补缩铸件，在铸件热节处设置明冒口。为了承接来自浇包的金属液，增加充型压力头，砂箱上设置一个浇口杯。通过Solidworks三维实体造型，对所设计的铸造工艺利用AnyCasting进行数值模拟分析，并反复优化方案，直至设计出最优的铸造工艺。

关键词：手工造型;工艺设计;实体造型;数值模拟

1 ZG270-500的化学成分与性能

1.1ZG270-500的化学成分

后梁支座的材质为铸钢，牌号为ZG270-500，其化学成分见表1.1。

表1.1 ZG270-500的化学成分（质量分数，%）

C Si Mn S,P Ni Cr Cu Mo V Fe O.4 0.5 0.9 0.01 0.3 0.35 0.3 0.2 0.05 96.99

1.2 ZG270-500的力学性能与铸造性能

1.2.1 力学性能

ZG270-500具有很高的强度，硬度和很好的耐腐蚀性能。其力学性能见表1.2 表1.2 ZG270-500的力学性能

屈服强度

/M 抗拉强度

/M

伸长率

δ/%

断面收缩率

ψ/%

冲击韧性

/J

/（J/cm2）

270 500 18 25 22 35

1.2.2 铸造性能

铸钢的特点是熔点高，流动性差，收缩大，易氧化。铸钢件的收缩分为液态收缩，凝固收缩和固态收缩。凝固收缩主要取决于钢的化学成分。C有利于改善流动性，Cr增加体收缩量，Ni可以改善流动性，Mo在低合金范围内降低流动性，Si能改善流动性。固态收缩主要与铸钢的组织有关。

对于ZG270-500铸钢来说，体收缩和线收缩均较大，因此，在铸造工艺设计时必须考虑合理的设置冒口或冷铁，造成顺序凝固条件，避免缩孔缩松缺陷产生。

2铸造工艺方案选择

根据合金特性、铸件结构、产品质量要求和生产批量，合理选择铸造工艺方法，不仅确保产品质量，还能提高生产效率，降低成本，提高经济效益。

后梁支座铸件尺寸较大，单件小批量生产，故采用手工砂型铸造。

砂型铸造工艺方案通常包括下列内容：审查零件结构的铸造工艺性、造型、造芯方法的选择，浇注位置的确定，分型面的选择。

2.1零件结构的铸造工艺性

后梁支座，该零件的尺寸较大且对称，如图2.1所示。

图2.1后梁支座图

轮廓尺寸为46002550的大型铸钢件，对于砂型铸造最小允许壁厚为20～25mm，而本铸件最小壁厚为60mm，满足铸造要求。

铸件薄、厚部分的相接、铸件拐弯处，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。

铸件下表面为分型面最后凝固，此处有很多热节，由于金属凝固收缩，在这些热节处需设置冒口来保证补缩和实现顺序凝固。

2.2造型、造芯方法选择

该铸件为单件小批量生产的大型铸件，选用手工造型，这种造型能适应各种复杂的要求，比较灵活，不要求很高的工艺装备。考虑到铸件为铸钢件，而且为平面大件，为简化操作、减小铸造缺陷，造型、造芯采用树脂砂。

造型采用树脂自硬砂，树脂自硬砂是指原砂或再生砂，以合成树脂为粘结剂，在相应的固化剂作用下，在室温下自行硬化成形的一类型（芯）砂。

树脂自硬砂的优点: 硬化无需烘干;型砂容易紧实，易溃散，好清理，旧砂容易再生回用。因而，可大大减轻劳动强度，改善车间生产环境，使单件小批生产车间容易实现机械化;铸件质量比粘土砂和水玻璃砂的高。

造芯采用树脂砂。因为自硬冷芯盒法具有提高铸件的尺寸和精度，节约能源和降低成本，减轻造芯、落砂的劳动强度的优点，特别适用于单件和小批量生产，