下钳体的铸造工艺设计 课程设计

、下钳体的铸造工艺设计指导老师：郭永春班级：学号：姓名：1绪论1.1中国古代铸造技术发展1.2中国铸造技术发展现状1.3发达国家铸造技术发展现状1.4我国铸造未来发展趋势2零件分析2．1下钳体的生产条件、结构及技术要求1)零件材质——铸钢2)零件的外型示意图如图2.1所示，零件图如图2.2所示，下钳体外形轮廓尺寸为380mm*122mm*232mm，主要壁厚6mm，铸件重量为2.5-3Kg，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。

图2.1 水泵体外形示意图(a)（b）图2.1 水泵体外形示意图图2.2水泵体零件图2．2水泵体结构分析零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。

审查、分析应考虑如下几个方面：1.铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。

此铸件根据《铸造工艺课程设计手册》第一页表1-1与表1-2综合考虑，我们选用碳素铸钢作为铸造此铸件的材料。

2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应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。

3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。

4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。

5.利于补缩和实现顺序凝固。

6.防止铸件翘曲变形。

7.避免浇注位置上有水平的大平面结构。

据此规则分析水泵体的零件图：此零件图有两处需要予以改正如下图所示图2.3 零件图修正对于下钳体的铸造工艺性审查、分析如下：支座的轮廓尺寸为。

砂型铸造条件下该轮廓尺寸为380mm*122mm*232mm，允许的最小壁厚查《铸造工艺课程设计手册》第一页表1-1与表1-2得：最小允许壁厚为6mm。

根据《铸造工艺课程设计手册》第一页表1-3、表1-4与表1-5 经过检验零件图上各处的铸造圆角、壁厚的过度形式、铸件壁的连接形式均较合理，符合要求。

2.3 下钳体的毛胚结构考虑铸造生产的局限性以及零件加工面的技术要求的到下钳体体的铸造毛胚图如图2.4所示。

2.4 水泵体毛胚图3.工艺分析3.1分型面的确定分型面是指两半铸型相互接触的表面。

分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。

初步对下钳体进行分型有：方案一如图3.1所示，图3.1分型面确定方案一而选择分型面时应注意一下原则：1.应使铸件全部或大部分置于同一半型内2.应尽量减少分型面的数目3.分型面应尽量选用平面4.便于下芯、合箱和检测5.不使砂箱过高6.受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7.注意减轻铸件清理和机械加工量对方案一如图3.1进行综合分析如下：1.铸件大部分位于同一半型内，这样合箱时易于对准，不会产生偏错；2.分型面只有一个，保证了精度。

3.砂芯大都在下半型中，便于合箱时检查尺寸。

3.2确定型内铸件数目由于铸件外形尺寸较小，也考虑到所选用的铸造方法是砂型铸造，故采用一箱一件的铸造方案。

图3.3 砂箱中铸件排列示意图4砂芯设计4.1 1#砂芯如下图所示：5浇注系统的设计5.1浇注系统的设计浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。

5.1.1选择浇注系统类型浇注系统分为封闭式浇注系统，开放式浇注系统，半封闭式浇注系统和封闭-开放式浇注系统。

因为封闭式浇注系统控流截面积在内浇道，浇注开始后，金属液容易充满浇注系统，呈有压流动状态。

挡渣能力强，但充型速度快，冲刷力大，易产生喷溅，金属液易氧化。

适用于湿型铸件小件。

而支座就是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。

5.1.2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向支座结构较为简单且是小型件，铸造时采取一箱四件，故每个铸件上只用一个内浇道。

为了方便造型，内浇道开设在分型面上。

因为铸件采用底座朝上且铸件全部位于下箱的方式进行铸造，这样铸件凝固顺序为由下至上凝固，这样有利于支座的重要部分先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在底部侧面引入金属液，浇注系统分为直浇道，内浇道，和横浇道由内浇道最小截面积查表法可知由《铸造工艺设计》李弘英赵成志编书69页表2-10可知，内浇道最小截面积取1.2cm2由于内浇道数量n=2,所以内浇道的最小面积应该是0.6cm2内浇道开设在砂型的分型面上，造型方便，应用广泛。

内浇道采用扁平梯形，如此可有效防止夹杂物流入铸型型腔，不易在铸件连接处产生缩松，同时便于清理。

横浇道采用高梯形，直浇道为圆柱形，浇口杯采用普通漏斗形。

浇注系统为封闭式浇注系统，各基元尺寸及比例关系为：F 内：F 横：F 直=1:1.1:1.15各浇道面积如图：4.2冒口的设计冒口是铸型内用于储存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气、集渣的作用。

支座所用的蠕墨铸铁在凝固时其体积变化情况与一些工业上常用的金属及合金不同，其特点是在液态冷却时发生收缩，冷却至共晶温度时停止收缩，由于析出石墨而发生膨胀，在接近凝固终了时余下的液态金属凝固时又开始收缩，直至凝固结束。

所以其凝固时的膨胀和液态收缩趋于互相补偿。

故蠕墨铸铁补缩时需要的铁水量少，而且支座壁厚均匀无厚大壁，所以可利用浇注系统进行补缩不设置冒口。

4.3冷铁的设计为了增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁。

支座铸件壁厚较为均匀，且无厚大壁，固不易产生裂纹缩松等缺陷。

而且设置冷铁会增加生产工序，使成本增大。

所以不设置冷铁，但是采用在壁厚交叉部位的型腔和砂芯上刷激冷涂料用以防止缩松等缺陷。

4.4出气孔的设计出气孔用于排出型腔内的气体，改善金属液充填能力、排除先冲到型腔中的过冷金属液与浮渣，还可作为观察金属液充满型腔的标志。

出气孔设置位置详见工艺图。

9 1110防止出气孔过大导致铸件形成热节，以至产生缩孔，出气孔根部直径，不应大于设置处铸件壁厚的0.5倍。

即出气孔直径应小于10.5mm(0.5*21mm)。

防止出气孔过小导致型内气压过份增大，出气孔根部总截面接应大于内浇口总截面积3cm²。

因此设计出气孔根部直径为10mm，一箱4件共4个出气孔。

为方便取模采用上小下大的锥形，斜度为起模斜度а=1°10＇出气孔总截面积为3.14*（1.0/2）²*4=3.14cm²浇注系统5．工装设计5.1模样的设计5.1.1模样材料的选用模样是造型工艺过程必须的工艺装备，用来形成铸型的型腔，因此直接关系着铸件的形状和尺寸精确,水泵体为大批量生产，所以用金属模样，该金属模样的材料选用如下：模样：铝合金（质轻、不生锈，加工性能好，加工后表面光滑，并有一定的耐磨性，但耐磨性较差）出气针、气孔针：45#钢5.1.2金属模样尺寸的确定模样尺寸＝铸件尺寸 （1＋K），（模样尺寸精确到小数点后两位）注：K 铸件线收缩率水泵体的收缩率K=0.8%5.1.3金属模样的技术要求模样的尺寸精度、表面光洁度是影响铸件质量的一个重要因素，因此对其表面光洁度和尺寸偏差应严格控制。

由《铸造工艺课程设计手册》查表6-29与表6-30得：模样表面的粗糙度为3.2，模样与模板接触面的粗糙度为6.3 。

5.1.4金属模样的生产方法为增加材料浇注后的致密度，现将材料制作成与该模样形状类似的腔体，然后进行热处理，以增加其硬度，增加抗磨损能力，然后在用机器按模样的尺寸加工成模样的形状。

5.2模板的设计模板也称型板，是由模底板和模样、浇冒口系统及定位销等装配而成。

模底板用来连接与支承模样、浇冒系统、定位销等。

本设计采用单面模底板，其工作面是平面。

5.2.1模底板材料的选用对模底板材料的要求是有足够的强度，有良好的耐磨性，抗震耐压，铸造和加工性。

根据模样的结构及生产要求，选用铸造铝合金作为模底板的材料。

5.2.2模底板尺寸确定模底板长＝砂箱长＋2×砂箱分型面出边缘厚度＝450＋2×25=500 mm模底板宽＝砂箱宽＋2×砂箱分型面出边缘厚度＝350＋2×25＝400 mm由《铸造工艺课程设计》查表6-20得：模底板的壁厚取为12mm5.2.3模底板与砂箱的定位模底板与砂箱之间采用定位销与销套定位。

5.3模样的设计砂型铸造对铸件结构设计有一定的要求，砂型造型铸件设计，不仅要考虑工作功能和力学性能的要求，还必须考虑合金铸造性能、铸造工艺对铸件结构的要求。

铸件结构设计是否合理，对铸件质量、生产率和制造成本都有很大影响。

铸件的结构，假如不能满意合金铸造性能的要求，将可能产生浇不到、冷隔、缩孔、缩松、气孔、裂纹和变形等缺陷。

流动性好的合金，充型能力强，铸造时就不易产生浇不到、冷隔等缺陷，而且能铸出铸件的最小壁厚也小。

不同的合金，在一定的铸造条件下能铸出的最小壁厚也不同。

设计铸件的壁厚时，一定要大寸：该合金的“最小答应壁厚”，以保证铸件质量。

铸件的“最小允许壁厚“主要取决于合金种类、铸造方法和铸件的大小等。

但是，铸件壁也不宜太厚。

厚壁铸件晶粒粗大，组织疏松，易产生缩孔和缩松，力学性能下降。

铸件艰载能力并不是随截面积增大成比例地增加。

设计过厚的铸件壁，将会造成金属浪费。

为了提高铸件承载能力而不增加壁厚，铸件的结构设计应选用合理的截面形状。

此外，铸件内部的筋或壁，散热条件比外壁差，冷却速度慢。

为防止内壁的晶粒变粗和产生内应力，一般内壁的厚度应小于外壁。

铸件各部分壁厚若相差过大，厚壁处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时在热节处易形成缩孔、缩松等缺陷。

此外，各部分冷却速度不同，易形成热应力，致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹。

因此在设计铸件时，应尽可能使壁厚均匀，以防止上述缺陷产生。

结合以上综述，我们分别设计如下：(a)(b)图5.1 上模板模样图5.2下模板的设计（a）（b）图5.2下模板模样图5.3模具合模图5.3模板的设计模板也称型板，是由模底板和模样、浇冒口系统及定位销等装配而成。

模底板用来连接与支承模样、浇冒系统、定位销等。

本设计采用单面模底板，其工作面是平面。

5.3.1模底板材料的选用对模底板材料的要求是有足够的强度，有良好的耐磨性，抗震耐压，铸造和加工性。

根据模样的结构及生产要求，选用铸造铝合金作为模底板的材料。

5.2.2模底板尺寸确定模底板长＝砂箱长＋2×砂箱分型面出边缘厚度＝450＋2×25=500 mm模底板宽＝砂箱宽＋2×砂箱分型面出边缘厚度＝350＋2×25＝400 mm由《铸造工艺课程设计》查表6-20得：模底板的壁厚取为12mm5.2.3模底板与砂箱的定位模底板与砂箱之间采用定位销与销套定位。