右铰接支架铸造工艺设计

华中科技大学专业课程设计报告题目：右铰接支架铸件工艺设计

学院：材料学院

班级：

分组组别号： 1

组员：

评分：

评分人：

目录

任务书 (3)

摘要 (4)

1.零件分析 (5)

1.1.设计要求 (5)

1.2.UG三维设计 (5)

1.1.材料信息 (6)

1.2.UG厚度分析 (6)

2.铸造方案确定 (7)

2.1.造型方法 (7)

2.2.金属合金球化与孕育处理 (8)

2.3.分型面 (8)

2.4.浇注位置确定 (9)

3.铸造工艺参数设计 (10)

3.1.铸件尺寸公差 (10)

3.2.铸件重量公差 (11)

3.3.机械加工余量 (11)

3.4.铸造收缩率 (12)

3.5.起模斜度 (12)

3.6.最小铸出孔 (12)

3.7.铸型、砂芯设计 (13)

铸型设计 (13)

砂芯设计 (15)

4.浇注系统设计 (16)

4.1.浇注温度 (16)

4.2.浇注时间 (16)

4.3.浇道截面积计算 (17)

方案一 (17)

方案二 (19)

5.数值模拟与工艺优化 (20)

5.1.模拟条件及材料物性参数 (20)

5.2.铸件模拟 (21)

5.3.冒口设计 (22)

5.4.方案设计与优化 (22)

方案一 (22)

方案一优化设计 (24)

方案二 (25)

比较总结 (26)

6.砂箱设计 (27)

6.1.设计原则 (27)

6.2.尺寸设计 (27)

7.铸件清理 (30)

8.铸造工艺卡 (32)

8.1.方案一 (32)

8.2.方案二 (33)

9.总结 (33)

10.参考文献 (34)

11.附图 (34)

任务书

1．设计题目和总体目标

设计题目：右铰接支架的铸造工艺设计

总体目标：使用UG、ProE等三维软件建立三维几何模型和铸造工艺，然后使用华铸CAE进行模拟，写出一个分析报告，进行答辩。

2．设计任务与要求

1）设计该零件的铸造生产工艺，编制其铸造工艺卡片，主要内容包含：

（1）铸件重量的计算、铸造合金确定、铸造方式的选择；

（2）工艺方案的确定：分型面的确定、加工余量的设计、浇注系统的设计与计算（压头计算、浇注时间的计算与确定、浇注温度的确定、直浇道的

设计与面积计算、横浇道的设计与面积计算、内浇道的设计与面积计算

等）、冒口的设计、冷铁的设计、砂芯的设计、型板的设计、外模与芯

盒（砂芯模具）的设计（可选做），砂箱的设计等；

（3）铸件毛坯与工艺的二维工艺设计（红蓝铅笔在打印的图纸上画）；

（4）铸件毛坯与工艺的三维CAD设计（可选用任三维造型软件制图）；

（5）铸件工艺的CAE分析（在材料学院机房采用华铸CAE进行模拟分析）；

（6）铸件工艺方案的确定，铸造工艺卡片的编制；

2）分组进行设计，3-5人一组，要求每组每人至少提出一种工艺方案；

3）采用模拟软件进行工艺优化，每组确定一种可行的工艺方案；

4）撰写专业课程设计报告；

5）最后提交的材料包含：

（1）专业课程设计报告电子文档与纸质材料各1份；

（2）铸件毛坯及工艺3D造型文件、STL文件；

（3）铸件毛坯及2D工艺纸质材料附录在报告后。

摘要

（简要描述本专业课程设计的内容，过程，取得成果等）

本次设计中，我们的任务是右铰接支架铸造工艺方案的设计，目的是通过对铸造工业设计方案的探索，得出一个比较合理的设计方案。

首先针对铸件的结构和铸造工艺性进行分析，选择合适的铸造方案，并进行铸造工艺参数设计和工艺方案的初步确定，最后通过数值模拟软件对方案进行模拟分析，并进行优化设计。最终对各种方案进行比较，得到合理、可行的铸造工艺方案。

设计过程中我们主要针对浇注位置和冒口形式的不同提出了三种方案，通过数值模拟后对方案进行比较，我们选择出了最佳设计方案

【关键字】右铰接支架铸造工艺数值模拟

1.零件分析

1.1.设计要求

(1)未注铸造圆角R3

(2)未注壁厚及筋厚均为10

(3)制造拔模斜度不大于3°

(4)铸件表面应该光洁，去除毛刺和锐边，且不允许有砂眼、气孔、夹渣等明

显的铸造缺陷

按Q/CATBD12

(5)漆以CA/C202

乙

1.2.UG三维设计

利用UG对零件进行三维造型得到如图1-1所示的图形：

图1-1右铰接支架的三维造型图

主要的参数见表1-1：

1.1.材料信息

材料名称：球墨铸铁（铁素体型）；

牌号：QT 450-10；

标准：GB/T1348-2009(代替GB/T 1348-1988）；

化学成分：表1-2；

1.2.UG厚度分析

平均厚度9.46782 ，最大厚度23.3833mm，主体厚度余10～15mm，零件的厚度分布较为均匀，属于薄壁零件。壁厚分析如下图1-2：

图1-2 UG检查壁厚的分析

2.铸造方案确定

2.1.造型方法

球铁件的铸造工艺比较广泛，查相关资料可知，造型方法的选用原则为：

（1）手工造型优先选用普通粘土湿砂型，这是由于普通粘土的吸湿性和修补性好。生产中小型铸件，无论从成本，环保，生产率考虑，湿型都是最有优势的。当湿型不能满足要求时在考虑使用表干砂型，干砂型或其它砂型。

（2）造型方法及造芯方法的选择应与实际生产相适应。

（3）造型方法应适应工厂条件。

（4）要兼顾成本。

目前，汽车、拖拉机、采油机等工业中，质量在300-500kg以下的薄壁铸铁件，目前均已成功的采用湿型铸造，湿型砂造型也是使用最广泛、最方便的造型方法，大约占所有砂型使用量的60%-70%。

由于该零件属于中小型铸件，因此可以选用湿型砂型铸造，考虑到石墨的自补缩作用和减少缩孔、缩松等缺陷，需要砂型紧实度高，强度硬度高，故选用高压造型机，也可以满足批量生产的要求。

造型方法：湿砂铸造，高压造型

2.2.金属合金球化与孕育处理

球墨铸铁需要在浇注前向铁液中加入纯镁或稀土镁合金，以阻止铁液结晶时片状石墨析出，促进球状石墨生成。我国常采用的球化剂有镁、稀土或稀土-硅铁-镁合金三种，纯镁的球化作用很强，球化率很高，但是纯镁又是强烈阻碍石墨化的元素，有增大铸铁白口化的倾向，而且纯镁的沸点较低加入铁液中沸腾飞溅，烧损严重。我国目前广泛应用的球化剂是稀土-硅铁-镁合金。主要成分为ωRe=17%～25%，ωMg=3%～12%，ωSi=34%～42%，ωFe=21%～22%。采用这种球化剂时，由于镁含量低，球化反应平稳，通常采用冲入法，即将球化剂放入浇包中，然后冲入铁液使球化剂逐渐熔化。

孕育处理中，考虑到铋与稀土或钙复合可以显著增加石墨球数，适用于铸态薄壁铁素体球墨铸铁件，该铸件正是铸态铸态薄壁铁素体球墨铸铁件，故孕育剂选用铋。

球化处理剂：稀土硅铁镁合金，冲入法

孕育处理剂：铋

2.3.分型面

分型面的选择原则有：

1) 应保证模样能顺利的从铸型中取出

2) 应尽量减少分型面的数量

3) 应尽量使分型面是一个平直的面