铸造工艺学课程设计说明书

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铸造工艺学课程设计-铸钢支座工艺
4 冒口计算 此铸件的冒口采用模数法进行计算设计。 由于铸件尺寸较大， 结构较为复杂， 热节较多，在利用模数法设计冒口时，按照整体模数设计冒口易引起较大误差， 故而将铸件分块进行设计，经过分析，该件需分为三块，使用 4 个冒口来补索， 以保证铸件质量。 4.1 1#冒口计算
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厚大于 41mm 小于 50mm 时，非加工壁厚富余量为-3.5mm。
2.8 铸件尺寸的确定 根据零件的相关要求， 在添加了零件的加工余量和确定了铸出孔之后，得到 零件的铸件图（详见附录一） 。根据铸件图做出铸件的三维结构如图 2.1 所示。
图 2.1 铸件的三维结构示意图
S 铸 3339162.01mm 2 ，则 M 冒
V铸 S铸

8661731.32mm 3 25.65mm 3339162.01mm 2
冒口参数采用： H 2D 其顶面撒保温剂，设顶面绝热，则 M 冒 0.204D 、
V冒 1.44D 3
此处取 f=2.3，则： D
f M 铸件 0.242
4.1.1 补缩区分析
1#冒口补缩区三维如图：
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图 4.1 1#冒口补缩区
该处为对称结构，需放置且只能放置两个冒口。
4.1.2 冒口参数计算
由 UG 可得出该处的体积和表面积分别为： V铸 85661731.32mm 3
S 铸 3339162.01mm 2
表 1.2 ZG270-500 机械性能 屈服强度 抗拉强度 断后延伸率 断后收缩率 （Mpa） （Mpa） （%） （%） ≥270 ≥500 ≥18 ≥25 1.3 分型方案的确立 现整理出二种分型方案：
冲击韧性 （Akv/J) ≥22
图 1.2 A 分型方案 A 从底面偏中分型，使铸件大部分存在于下箱,该方案一方面可以保证铸件的 质量和尺寸精度， 不会产生错箱等缺陷； 另一方面,由于尺寸宽度较小,可采用一 模两件,提高沙箱利用率；同时该件不许采用砂芯。但是该分型方案使该件的肥 厚部分至于最下端不利于顺序凝固，同时也不利于冒口的安放。
图 1.1 零件图
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1 零件分析 1.1 零件结构分析 零件为支座，其零件结构如图 1.1 所示。该件结构复杂,壁厚较为均匀,长、 宽和高相差大，结构上的铸造工艺性能较为合理。 1.2 零件化学成分分析 零件为支座，其零件结构如图 1.1 所示。材料为 ZG270-500，对材料的化学 成分和机械性能要求见下表 1.1 和表 1.2。 表 1.1 ZG270-500 化学成分(%) 元素 C≤ 0.40 Si≤ 0.50 Mn≤ 0.90 S≤ 0.04 P≤ 0.04 Ni 0.30 残余元素≤ Cr Cu Mo 0.30 0.30 0.25 V 0.05
则 M铸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱV铸 S铸
85661731.32 85661731.32mm 3 25.65mm
取 M 铸 25.7mm 取 M冒 41.12 mm
则 M冒 fM 铸 1.6 25.7 41.12mm（此处f取1.6） 此处采用 H 1.5D 的普通圆柱冒口 则经计算 M 冒

2.3 17.3 195mm 0.204
则 H=390mm、 V冒 10677420mm3 冒口补缩效率校核：

[V冒 （ 1 5%）V铸 ] 2V冒
100%
[10677420 1.05 115850.64] 4.5% 100% 14.94% 10677420
故该冒口设计合理。 4.2 2#冒口计算
4.2.1 补缩区分析
2#冒口补缩区三维如图：
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图 4.2 2#冒口补缩区
结合零件二维图可知该部分中间平台区肥厚,四周小.经过初步的计算确定此处 采用腰圆形暗冒口。
4.2.2 冒口参数计算
由 UG 可得出该部分的体积和表面积分别为 V铸 43959226.45mm 3 、
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图 1.3 B 分型方案 B 从中部分型，使铸件一部分存在于上箱，另一部分存在于下箱。铸件高度不 高，三面采用砂芯成型，此方案虽需砂芯，但垂直方向上壁厚均匀，一方面有利 于冒口补缩，同时也有利于保证液面上升速度，利于保证铸件质量。 。 综合对比两种方案 选择 B 方案更为合理，故选用 B 方案。 2 铸件的铸造工艺参数的选定 2.1 铸件尺寸公差 铸件尺寸公差是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差， 它取决于铸造工艺方法 等多种因素。铸件基本尺寸即铸件图上给定的尺寸，应包括机械加工余量。公差 带应对称分布（见图 2.1 ）铸件选用 CT13 级（见表 2.1 ） ，表示为 GB/T 6414-1999CT13。 表 2.1 CT11 铸件尺寸公差数值
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铸钢支座工艺
指导老师： 课程题目：铸钢支座的铸造工艺 课程题目：支座的铸造工艺 材 料： 材 料： ZG270-500 班 学 姓 级： 号： 名： 11 铸造 1 班
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设计要求： 1 用 CAD 绘制符合国家制图标准的铸件零件二维三视图，经过指导老师检 查合格打印出图，图纸采用 A0 图幅; 2 在 A0 铸件图样上用红蓝铅笔做铸造工艺设计，包括分型面、加工余量、 分型（芯）负数、拔模斜度、铸造体（线）收缩率、补正量、冷铁，浇注系统设 计、冒口设计、砂芯设计、工艺说明等；必须设计 3 种分型方案，从中选取一种 合适的方案做铸造工艺设计， 设计中冒口及浇注系统等设计须有详细的计算过程 和计算依据； 3 铸造工艺图设计完成后，根据铸造工艺图设计金属模板装配图、金属芯盒 装配图（中等难度砂芯） ，用 A2 图幅打印出图；
铸件基 本尺寸 公差 数值 6 7 8 9 10 11 12 14 16 18 21 16-25 25-40 40-63 63-100 100-160 160-250 250-400 400-630 630-1000 1000-1600 1600-2500
2.2 铸件质量公差 铸件质量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的 允许值。GB/T11351-89 规定了铸件质量公差的数值﹑确定方法及检验规则，与 GB6416-86《铸件尺寸公差》配套使用。质量公差代号用字母“MT”表示。此铸 件属于小批量生产，以计算质量作为公称质量。根据计算该铸件质量大约为 1328kg，该铸件的尺寸公差为 CT13 级（见表 2.2） ，所以质量公差为 MT13 级要 求。查表得：质量公差为 10%。表示方法为 GB11351-89MT13。 表 2.2 铸件质量公差数值
2.3 机械加工余量
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铸件为保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时 预先增加的，而后在机械加工时又被加工去的金属层厚度，称为机械加工余量， 简称加工余量。最小加工量等于加工余量减去铸件尺寸的下偏差。 查《铸造工艺学》 机械工程出版社 王文清主编一书可知，成批大量碳钢自 硬砂砂型手工造型铸造生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级 GB/T11350CT13-MA-J 级。根据《铸造工艺学》 机械工程出版社 王文清主编一 书中表 3-3-3 可得出该件的加工余量如表 2.3 所示: 表 2.3 铸件各部加工余量参数 加工面基本尺寸/mm 256 10 6 加工方式 单面加工 单面加工 单面加工 加工余量/mm 13 7.5 7.5 2.4 铸造收缩率 2.4.1 铸造线收缩率 此铸件材料为 ZG270-500， 且为有砂芯受阻收缩,同时壁厚平均约 40mm~50mm, 铸件最长长度约 2m。查《铸造手册-铸造工艺》图 3-112 可知，此处选取收缩率 为 1.6%。
已知铸件线收缩率为 1.6%，则线收缩率下的体收缩率约为 5%。 2.4.2 铸造体收缩率 铸造体收缩率是熔融金属浇入铸型时与完全凝固时的体积差， 以体积百分率 表示。根据铸件的材料（ZG270-500）和浇注温度（1580℃）选取铸造体收缩率 ε =4.5%。 2.5 起模斜度 为了方便起模， 在模样﹑芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂 芯，这个斜度，称为起模斜度。 此铸件模样采用手工制作木模，起模斜度采用增减减铸件壁厚法，起模斜度 取 1∶50，芯盒采用手工制作木芯盒，起模斜度采用减小铸件厚度法，起模斜度 取 1∶50。
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2.9 分型负数
由《铸造工艺手册》一书中表 3-85 ，根据铸件尺寸形状采用 b 型，分型负 数选用 2mm。 3 砂芯设计 砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂型局部要 求特殊性能的部分，有时也用砂芯。 根据铸造方案，该铸件在成型时需要 4 个砂芯。 由于大部分砂芯结构较为复杂，故二维图详见铸造工艺图，砂芯三维见下列 图：
补缩效率合理，故该冒口设计合理。
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4.3 3#冒口计算
4.3.1 补缩区分析
3#冒口补缩区三维如图：
图 4.3 3#冒口补缩区
结合零件二维图可知该部分凸台区肥厚,四周小。经过初步的计算确定此处采用 普通圆柱冒口。
4.3.2 冒口参数计算
由 UG 可得出该部分的体积和表面积分别为 V铸 8661731.32mm 3 、
S铸 2356613.62mm 2 ，则 M 冒
V铸 S铸

43959226.45mm 3 18.65mm 2356613.62mm 2
通过查《铸造工艺手册（第 3 版） 》一书中表 3-257 得：