支撑台铸造工艺设计

材料成形工艺课程设计支撑台铸造工艺设计院系：工学院机械系专业：材料成型及控制工程班级：10材料姓名：学号：指导老师：时间：2013年6月5日黄河科技学院课程设计任务书工学院机械系材料成型及控制工程专业2010级1班学号姓名指导教师设计题目: 支撑台铸造工艺设计课程名称:材料成形工艺课程设计课程设计时间：6 月5 日至6月18日共 2 周课程设计工作内容与基本要求(已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）1、已知技术参数：支撑台零件图2、设计任务与要求（完成后所需提交的文件和图表等）（1）设计任务1) 选择零件的铸型种类，并选择零件的材料牌号。

2) 分析零件的结构，找出几种分型方案，并分别用符号标出。

3) 从保证质量和简化工艺两方面进行分析比较，选出最佳分型方案，标出浇注位置和造型方法。

4) 画出零件的铸造工艺图（图上标出最佳浇注位置与分型面位置、画出机加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及型芯头，图下注明收缩量）。

5) 绘制出铸件图。

（2）设计要求1) 设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用三号图纸出图。

2) 按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书（不少于2000字）。

3、工作计划（进程安排）熟悉设计题目，查阅资料，做准备工作1天确定铸造工艺方案1天工艺设计和工艺计算2天绘制铸件铸造工艺图1天确定铸件铸造工艺步骤2天编写设计说明书3天答辩1天4、主要参考资料《材料成形工艺》、《机械设计手册》、网络百度搜索等。

系主任审批意见：审批人签名支撑台铸造工艺设计摘要支撑台在工作中主要起支撑机器上其他组件的作用。

该支撑台用于承受中等载荷，选用HT150作为铸件材料，具有足够的抗压和耐磨的性能，且具有良好的减振性能。

HT150在液态时具有很好的流动性，可浇注出复杂的优质铸件，并且收缩率较小。

本设计以图样技术要求、生产批量和使用信息为依据，分析了铸件结构，选择了铸型种类、造型方法及分型面，设计了浇注系统，确定了型芯和造芯方法，编制了铸造工艺卡，可满意铸出铸件结构。

关键词：支撑台，分型面，浇注系统，型芯，铸造工艺卡目录1 绪论 (6)2 铸件结构的分析与选材 (7)3 铸造工艺拟定方案 (8)3.1 零件结构分析及造型方法的确定 (8)3.2 找出分型方案并分析确定最佳分析方案 (8)3.3 浇注位置确定和造型方法 (10)4 铸造工艺参数的确定 (11)4.1 切削的加工余量及起模斜度 (11)4.2铸造圆角 (11)4.3型芯及型芯头 (12)5 浇注系统设置 (13)5.1口浇杯及直浇道 (13)5.2 横浇道及内浇道 (13)6 铸造工艺图绘制 (15)7 支撑台铸件图的绘制 (16)8 铸造工艺卡的拟定 (17)结论 (18)致谢 (19)1绪论铸造工艺就是把液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型空腔内，待其凝固冷却后得到毛坯或零件的方法。

合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，是简化铸造工艺，提高生产率，降低成本的根本方法。

需铸造的零件结构不仅满足工作性能和力学性能的要求，同时应满足铸造工艺、方法及合金铸造性能的基本要求。

制定铸造工艺方案是其中的一个重要环节，目的是使整个铸造工艺过程都实行科学的操作，合理地控制铸件成形，从而获得高质量，低成本的合格铸件。

其首要步骤是根据零件的结构特点、技术要求和生产批量等条件确定其铸造工艺，绘制铸造工艺图和铸型图；然后依据绘制的铸造工艺图，结合所选定的造型方案和工艺卡，便可绘制出模样图及铸型图。

2 铸件结构的分析与选材零件材料的选择要考虑的因素很多，总体上应遵循“使用性、合理性、经济性和工艺性”原则。

材料的使用性包括材料的强度、刚度、塑性、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等，为保证这些指标要求，通常要根据使用件的工作条件、性能要求及可能产生的失效等因素综合考虑。

合理性原则，是指不同材料及零件均有其相应性能要求与指标数据，应考虑二者的匹配情况和实际条件，合理的选择材料。

经济性是指所选材料能够制造出成本最低的机器。

当然，采用生产成本低、工艺简单且性能足够的材料是最基本的解决方法。

工艺性能是指金属材料在加工过程中反映出的性能。

各种金属结构的铸造通常是先经铸造、轧制成各种型材，在经切割和各种塑性加工等方法制成毛坯或零件，然后进行机加工和焊接成型等。

上述材料选择之间既相互影响又相互制约，四个原则的主次地位也随实际情况的变化而变化。

机器支撑台零件主要用于承受中等静载荷，即在工作时起支撑机器上其他部件的作用，而经常处于压应力状态，要求能抗压和耐磨即可，零件的材料选择灰口铸铁HT150，HT150用于承受中等负荷的零件，如机座、机架、轴承座等。

并且由于铸铁中的C主要以游离态的石墨形式存在，所以铸铁组织是由基体和石墨组成，并且构成铸铁的基体与钢基体相同，石墨一个钟不同形态存在于铁素体、珠光体、马氏体、奥氏体及贝氏体等基体组织中，因此铸铁的组织特性可看做是钢的基体上分布着不同形态的石墨，因此使铸铁具有一些碳钢所没有的性能，如良好的耐磨性、减震性、低的缺口敏感性。

灰口铸铁其含碳、硅较高（碳 3.0%～3.7%、硅1.8%～2.4%）其铁水不经任何处理，出炉后可直接进行浇注；灰铸铁的耐磨性好，具有良好的消振性，切削加工性好，而且铸造流动性较好，充满型腔的能力较强，有利于金属渣中的气体和杂物上浮，易于浇铸除细薄精致的铸件；另处其壁厚敏感性大，适合制造复杂的中、小型铸件；支撑台受中等静载，起支撑作用，处于压力状态，符合本设计要求，故选用灰铸铁HT150制成。

3 铸造工艺拟定方案3.1 零件结构分析及造型方法的确定铸型按其型体构成材料，可分为砂型、金属型、熔模型、压力型、陶瓷型和快速成型RP技术等，各种铸型均可获得各种所需形状及轮廓尺寸的铸件。

砂型按型体材料特点不同，又可分为干型、湿型、自硬型、水泥砂型、液态砂型等，通常情况下，中小型铸件应尽可能选用湿型，其成本低、生产率高，易于机械自动化。

支撑台零件由法兰、锥度、内腔及小孔等结构组成。

因为其组织复杂，耽误表面质量要求，要采用砂型铸造成型。

由于支撑台零件为回转体结构，且平直分型，用分模造型。

又因为为小批量生产，应该采用湿砂手工分模造型。

图3.1零件图3.2找出分型方案并分析确定最佳分析方案分型面是指上、下砂型的接触面或铸造模样的分合面，分型面的选择应在保证铸件的质量前提下，尽量简化工艺过程，尤其是质量要求不高的支架类和外形复杂的小批铸件，可优先选择分型面，同时应遵循以下原则：1）分型面在最大截面处的原则分型面一般应选在铸件的最大截面处，以保证从铸型中取出模样，而不易损坏铸型，但应注意尽可能消除垂直于分型面方向上的飞边、毛刺及错箱。

2）分型面少而平直原则为简化造型工艺，提高铸件尺寸精度和生产效率，应尽量减少分型面和活块数目，并尽量做到只有一个分型面。

3）铸件全部放下型原则在制作工艺方案时，应使铸件的重要加工面、大部分加工面或者加工基准面均放在同一砂箱内，而且还应尽可能地放在下砂箱内，以利于型芯的安放和检验，并保证铸件的尺寸精度，减少铸件的飞边、毛刺或错箱等缺陷。

4）利于内浇口引入原则分型面的选择应尽可能考虑到内浇口的引入位置，使合箱后与浇注位置一致，并使模样在一个砂箱内不致于过高，以避免合箱后翻转损坏砂型型腔。

支撑台零件有3个最大截面，可找出轴向分型和径向分型两种方案。

径向分型分为两个分型面，分别为上法兰端面和下法兰端面，需要采用三箱造型。

轴向分型为一个分型面，在零件垂直轴线上，分两箱造型。

径向分型，工艺复杂，沙箱数目较多，容易出现错箱等错误，生产效率较低。

而对于这个支撑台来讲，直径200mm，高度200mm，尺寸相当，采用分模块两厢造型，不仅便于起模下芯检验，并且分型面与分模面一致，生产效率高，更优于径向分型。

故选择轴向分型。

图3.2铸件工艺图3.3 浇注位置确定和造型方法浇注位置的确定对铸件质量和铸造工艺均有很大的影响，通常需根据铸件技术要求，先找出铸件上质量要求高的部分（如加工面、受力面）和易产生缺陷的部分（如厚壁处、大平面、薄壁处），在考虑浇注位置，使其既符合铸件凝固方式、保证铸型填充，又置于有利位置而保证铸件质量，同时还要注意以下原则：1）重要表面向下原则铸件重要加工面或者主要工作面应放在铸型的下面。

若做不到，可将该表面置于铸型的侧面或倾斜放置进行浇注。

若铸件有多个面均要求向下时，应将较大的面朝下放，并对朝上的面采用加大加工余量等措施以保证质量。

2）大而薄表面向下原则铸件上大面积平直表面或薄壁部分，在浇注时应放在铸件的下部，并尽量使薄壁垂直或倾斜浇注，以免出现浇不足、冷隔等缺陷。

3）厚大断面处向上原则对于大型铸钢阀体、铸钢双排齿轮、起重机卷筒等铸件，由于其壁厚不均匀且铸钢体收缩率较大，因而在确定浇注位置时，应从顺序凝固原则出发，而将厚大部分放到上面或者侧面，以便于放置冒口和冷铁，从而造成自下而上的顺序凝固条件，以利于补缩而防止缩孔或缩松。

4）型芯设置稳定原则在确定浇注位置时，应尽量减少铸件型芯数量，以便于造芯、下芯与芯盒的制作；同时还应有利于型芯定位、稳固、排气和检验方便。

对于本次设计中，支撑台在工作中承受载荷，起支撑作用。

下面受力较大，应宽大。

按照重要平面向下方的原则，为避免出现浇注不足、隔冷等缺陷，应将支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立的位置，以便保证铸件质量和精度，并利于型芯稳固、排气、落砂和检验。

4铸造工艺参数的确定4.1 切削的加工余量及起模斜度机械加工余量指的是铸件凡需加工表面，在拟定方案时所要加大的尺寸量，其大小取决于逐渐的种类、尺寸大小、生产批量、加工表面质量要求以及所浇注的位置等因素。

支撑台铸件采用湿型砂型的灰铁铸件，基本尺寸200mm，加工表面与基准面为200mm，根据表4.1中尺寸公差为（CT15~CT13）/H可采用CT14/H。

同时根据表4.2中大于“160~250mm双侧切削加工”，支撑台铸件两侧面加工余量为7.5mm。

起模斜度指的是在造型和造芯的时候，为了使模样从铸型中取出，而采用的斜度。

由于铸件两端法兰较厚，可在远离分型面处减少1mm的加工余量，取起模斜度为1度。

以获得加工起模斜度。

表4.1 主键尺寸公差等级与配套用加工余量等级（摘GB/T6414—1999、GB/T6416—1999）表4.2灰铸铁件常见基本尺寸及切削加工余量（摘GB/T6416—1999）对于支撑台的8个小孔尺寸大小，根据铸造加工艺性能的可能性和使用的必要性。

小批量孔直径30~50mm，而支撑台为20mm，所以不用铸出，直接在钻床上用钻头钻出方便。

4.2铸造圆角铸造圆角是指在铸件上相邻两壁之间的夹角，为了防止在该处产生缩孔、因冲砂而缺角、因集中力而产生开裂等缺陷。