泵盖铸造工艺设计毕业设计

本科毕业设计
设计题目：泵盖铸造工艺设计二
目录
摘要 (4)
Abstract (3)
第1章概述 (4)
1.1目的和意义 (4)
1.2题目简述 (4)
第2章零件的三维实体造型 (5)
2.1零件的结构分析 (5)
2.2三维实体造型 (5)
第3章铸造工艺方案确定 (5)
3.1铸造方法 (5)
3.2铸造用涂料、分型剂及胶补剂 (6)
3.3铸钢熔炼 (6)
第4章铸造工艺设计 (12)
4.1铸件三维图 (12)
4.2分型面的确定及浇注位置的选择 (9)
4.3主要的铸造工艺参数 (15)
4.4浇注系统设计 (18)
4.4.1浇注系统的类型选择 (18)
4.4.2计算浇注时间并核算合金液上升的速度 (19)
4.4.3浇注系统各部分的尺寸................... 错误!未定义书签。

4.4.4浇口杯 (20)
4.5冒口设计 (21)
4.5.1冒口位置选择 (21)
4.5.2冒口尺寸的计算 (21)
4.5.3浇冒系统三维图 (24)
4.5.4铸件的工艺出品率 (26)
第5章工装设计 (26)
5.1砂箱设计 (22)
5.2平板及其他 (22)
第6章铸件的落砂、清理及后处理 (27)
6.1铸件的落砂 (27)
6.2铸件的清理 (27)
6.3铸件的后处理 (28)
第7章铸造工艺模拟 (23)
7.1模拟软件简介 (23)
7.2铸造工艺模拟 (24)
结论 (29)
参考文献 (30)
附图 (31)
泵盖的铸造工艺设计二
摘要
本设计根据泵盖的结构、材质、主要轮廓尺寸、使用条件及技术要求等综合考虑，采用传统的砂型铸造工艺方案。

通过对泵盖铸造工艺性进行分析以及各不同方案间的比较，合理确定其铸造工艺方案、铸造工艺参数，进而设计计算出相应的浇冒口系统，确定生产该铸件所需工装，绘制出相应的铸造工程图等，从而得到砂型铸造生产泵盖的工艺方法和主要工艺文件。

并对铸件充型和凝固过程进行了计算机数值模拟，分析和讨论其模拟结果，并尽可能减少其缺陷。

关键词：泵盖，砂型铸造，工艺设计
The Design of the Pump cover No. 2Foundry
Technique
Abstract
This design according to the structure of the pump cover, material quality, main dimensions, using conditions and technical requirements, such as comprehensive consideration, the traditional scheme of sand mold casting process.
Through the pump cover casting process is analyzed and the comparison between the different schemes, reasonably determine the casting process, casting process parameters, and calculate the corresponding poured riser system design, determine equipment for the production of the castings, draw the corresponding casting engineering drawing, etc., sand casting is obtained in the production of pump cover process method and main process files. And casting filling and solidification process of a computer
numerical simulation, analysis and discuss the simulation results, and as far as possible to reduce the defects.
Key words: Pump cover，Sand casting，Process design
第1章概述
1.1设计的目的和意义
1. 应用所学的成形理论及专业知识尤其是工艺设计及相关模拟软件方面，进行工程设计实践，用理论知识解决实际生产中遇到的问题的同时，综合考虑各生产因素，提高实践能力，深化对专业知识的感悟和运用能力，全面提升专业综合素养。

2. 初步培养学生优良的思维品质和自主进行科学研究、理论创新、分析问题和结合查阅文献解决问题的能力。

3. 在各指导老师的指引下，了解和把握专业前沿进一步明确铸造专业发展趋势巩固专业知识。

4. 不断提升共同解决问题的能力，增强合作意识，培养团队精神和团队意识。

1.2 题目简述
零件名称：泵盖2；
图2.1零件三维图
零件材质：ZG20Cr13，经查资料[1]知其力学性能、化学成分和主要金相组织如表1.1和表1.2。

表1.1 ZG20Cr13力学性能
抗拉强度b σ/MPa
屈服强度
0.2σ/MPa
延伸率
δ/% 硬度 HBS
主要金相组织 ≧610
440
16
170
235
马氏体
表1.2 ZG20Cr13化学成分（%）
C Cr Si Mn P S
残余Cu 残余V 残余W
0.16
0.24 11.5~13.5 1.0 ＜0.6 ＜0.035 ＜0.030 0.5
0.03 0.10
由零件图可见：零件为一形状较为简单的小型件，材质为铸钢（ZG20Cr13） ，生产纲领为小批量生产，采用铸造方法生产。

1.要解决的关键问题 1）完成零件的三维实体造型。

2）设计浇注系统和冒口，并完成相关计算。

3）铸件成形的凝固及冲型模拟。

2.解决问题的思路
1）看懂零件图，掌握和正确使用三维实体造型软件，将铸件由零件图转换成为三维图。

2）综合分析该件的铸造工艺性并不断改进方案，细心地进行铸造工艺设计和计算。

3）掌握铸造模拟软件，并在设计中加以应用。

第2章零件的三维实体造型
2.1零件的结构分析
零件轮廓尺寸为362mm ×362mm ×102mm ，主要壁厚为25～60mm,属于小型薄壁精密件，呈长“中空圆盘”形状，且大部分零件壁均属加工面，按照零件图转换添加加工余量后，得到零件的各铸造尺寸。

泵盖的零件简图见图2.2
图2.2
铸件生产技术要求：铸件应满足几何尺寸精度，材质选用ZG20Cr13，铸件表面应光洁，去除毛刺和锐边，且不允许有砂眼、缩孔缩松、裂纹等明显缺陷，热处理采用淬火+回火处理，铸件尺寸公差按GB/6414·1999-CT7验收。

2.2泵盖的工艺流程
对于泵盖的铸造工艺流程如下：
图纸、技术要求
造 型
编制工艺
模型、砂箱工装制作 修整、上涂料
合箱
浇注
落砂、清理、初割冒口
混砂 原料准备
熔炼
精炼
↓
2.3零件的三维实体造型
根据零件二维CAD 图的各项尺寸，利用UG 三维造型模块进行三维造型，得到剖视图2-3。

图2.3零件剖视图
第3章 铸造工艺方案确定
3.1铸造方法
在诸多铸造方法中手工造型能适应各种复杂的要求，且不要求很多工艺装备，造型方式比较灵活，成本低，投产快。

该件生产纲领为小批量生产，这正适合选用手工造型。

3.2铸造用涂料、分型剂及胶补剂
去应力退火
精整、入库
冒口精割
950度退火1050度油淬 750--800度空冷
1、铸造涂料
铸造涂料具有耐火等作用主要用在铸型和砂芯的表面上，在浇注过程中铸型和砂芯表面的涂料形成耐火保护层，增强铸型和砂芯的耐热性，另一方面涂料通过填塞砂型和砂芯表面空隙等方式改善铸件表面质量，铸造涂料种类众多，为满足要求可选醇基涂料，根据生产纲领选用刷涂的涂敷方式，这种施涂方式简单，可操作性强，刷涂次数可以一次或是多次，在刷涂作用下，涂料粘度降低，这使得涂料渗透能力增强可避免涂层过厚，但生产率较低。

2、分型剂
分型剂也叫脱模剂，在造型过程中可在模样、芯盒工作表面覆盖一薄层分型剂，减少或者防止型砂对模样或芯盒的粘附，降低起模力，以便得到表面光洁、轮廓清晰的砂型，分型剂种类较多有汽车蜡、银色石墨粉、滑石粉等，涂覆方式可采用手工涂抹。

3、胶合剂
胶合剂是用来粘合砂芯或修补粘砂的粘结剂如砂型或砂芯出现裂纹、孔洞、掉角以及不平整等缺陷可用胶补剂进行修补，以提升生产效率。

另外胶合剂的应用可以减轻铸造的劳动强度和减小壳型的变形。

胶合剂通常根据自身要求与需要自行购买和配制。

3.3铸钢熔炼
1、熔炼设备
炼钢有很多种方法，最常用的是电弧炉、平炉和感应炉等，其中电弧炉炉子容量一般是1--15t，炼出的钢液质量较高。

而且炼钢周期适中（一般2h-3h)。

开炉停炉都比较方便，比较容易与造型及合箱等工序的进度相协调，便于组织生产。

其普遍应用于大批量或大型生产铸钢件中。

感应电炉炼钢工艺简单，钢液质量有保证。

我国有很多工厂都用感应炉熔炼钢来浇注中小铸件，为保证获得化学成分均匀、稳定且稳定较高的ZG20Cr13钢液，结合铸件熔炼量采用感应电炉熔炼。

2、熔炼要求
酸性感应电炉炼钢一般是造酸性渣，不能脱硫和脱磷。

因此，熔炼金属液采用无芯式中频碱性感应电炉不氧化法熔炼。

查资料铸钢耿浩然等得钢的规格含碳
量为0.1~0.3时出炉温度为1610~1640℃浇注温度为1540～1560℃。

配料和装料过程中C≤0.16%，P≤0.06%，S≤0.04%，其余合金元素由下表得出
元素名称合金名称适宜的加入时间收得率
铬铬铁装料时97%--98%
锰锰铁金属锰还原时
装料时90%
94%--97%
铜金属铜装料时100%
钒钒铁还原期95%--98% 钨钨铁装料时100%
硅硅铁出钢前10min 90% 时期序号工序操作要点
熔化期1 通电熔化
开始通电时，6--8min内供给60%左
右的功率，带电流冲击停止后，逐渐将功
率增值最大值。

2 捣料助熔
随着坩埚下部炉料的熔化，经常注意
捣料，防止“搭桥”并陆续加入炉料
3
造渣
在大部分炉料熔化后，加入造渣材料
造渣覆盖钢液，其加入量约1%--1.5%
4
取样扒渣
炉料熔清95%后，取钢样分析，并将
其余5%的炉料加入炉内。

炉料全熔化后减
小功率至40%--60%，倾炉扒渣，并另造新
渣
5
脱氧
渣料化清后，往炉渣面上加脱氧剂进
行扩散脱氧。

脱氧过程中可用石灰粉和氟
石粉调整炉渣黏度，是炉渣具有良好流动
性。

还原期 6 调整成分
根据化学成分分析结果调整钢液化学成分，其中含硅量应在出钢液前10min 内进行调整
7 测温做圆杯
试样
测量温度，并做圆杯试样，检查钢液脱氧情况
8 加钛铁
钢液温度达到1630--1650℃，圆杯试样收缩良好时，扒出一半炉渣，加入钛铁，并将其压入钢液内。

出钢9 终脱氧钛铁化清后，每吨钢插铝1kg进行终
脱氧，插铝后2--3min内停电，倾炉出钢
3.4造型材料的配置
铸造用砂需要满足以下条件：
（1）发气量低；
（2）避免铸件的热裂；
（3）不会给铸件增碳；
（4）不会增加硫、磷等有害元素；
（5）具有较好的高温性能；
铸造用砂根据合箱和浇注时的状态分为湿型、干砂型、表面烘干型。

综合考虑铸件使用条件，选择有面砂的湿型砂，该方法造型方便、应用广泛。

综合以上要求选择碱性酚醛树脂自硬砂，其技术要求有：型砂：优质天然擦洗砂
1.面砂技术指标：
采用新砂+再生砂制成面砂，其中新砂质量分数20%，再生砂质量分数80%，粒度40/70号筛，SiO2质量分数>97.5%，三筛质量分数>85%，角形系数≦1.3，含泥质量分数≦0.3%，含水质量分数≤0.2%，微粉质量分数≤0.3%，灼烧减量0.3%；
2.树脂及固化剂：采用环保型碱性酚醛树脂和有机脂固化剂
碱性酚醛树脂技术指标：树脂加入量为原砂的1.5%~2.5%，黏度（20℃）≦150mPa. s，游离甲醛质量分数≦0.1%，pH>12，保质期（<25℃）三个月；
固化剂技术指标：固化剂加入量为树脂加入量的得23%~30%。

表XX-XX固化剂技术指标
型号HQG1 HQG20 HQG60 HQG240 度/mPa.s(20℃) ≦10 ≦30 10 ≦10
脂含量（质量分数，%）≧98 ≧98 ≧98 ≧98
游离酸（质量分数，%）≦0.2 ≦0.2 ≦0.2 ≦0.2 起模时间/min（20℃）1(快速) 20(中速) 60(慢速) 240(超慢)
根据共产生产实际选择几种固化剂的比例，以控制砂型固化时间和产效率以及型砂质量三者能达到最佳效果。

型砂工艺参数的控制
第4章铸造工艺设计
4.1铸件三维图
经资料[2]查取相关的参数后，根据技术要求放了拔模斜度，如图4.1和图4.2、4.3。

图4.1 铸件立体图
图4.2 铸件图
图4.3 铸型图
4.2分型面的确定及浇注位置的选择
1、分型面的确定
方案一：如图4.3所示，分析可知：
1）该分型方案可以使铸件绝大部分的放在同一砂箱，从而减少了因错型而造成的尺寸偏差，可以更好的保证铸件精度。

2）该分型方案的分型面为单一平面，有利于分型。

3）铸件的上表面有加工余量，该方案可以将浮渣至于铸件上表面，在后期机加工时切除以提高铸件精度。

4）铸钢件需要冒口补缩，该方案有利于冒口安放。

5）该方案有利于安放和固定砂芯。

图4.3 分型面一
方案二：如图4.4所示，分析可知：
1）铸件的大部分加工面在同一砂箱内，可以很好的保证尺寸的精度和浇注质量。

2）该方案有利于固定和安放砂芯。

3）该方案冒口设置难度大。

4）该方案砂芯制作困难。

图4.4 分型面二
针对该件的小批量生产，采用方案一为宜。

2、浇注位置的选择
方案一：如图4.5采用底注法从铸件底端注入，此方案浇注系统结构简单，浇注过程中由于金属液流动平稳，因而对砂芯冲击力小因而夹砂现象相对较好。

但若浇注时间过长容易形成氧化皮。

图4.5方案一浇注位置示意图
方案二：此方案不利于安放砂芯且浇注系统合砂芯间相互干涉因此该方案
不可取，综合考虑拟采用方案一。

图4.6 方案二浇注位置示意图
4.3主要的铸造工艺参数
1、铸件尺寸公差和重量公差
在小批量生产铸件时，不适当的采用过高的工艺要求来提高公差等级，将使得生产成本增加。

但当有特殊要求时应根据相关技术要求生产，对于小批量生产铸钢件选用呋喃自硬砂做造型材料时铸件尺寸公差和质量公差为12--14级，若选重量公差等级为12级，该铸件的重量公差为±16％，若是用砂型手工造型则铸件尺寸公差等级为11级；质量公差等级为11级，该铸件的重量公差为±14％，但当零件有具体生产技术要求是，生产工艺设计应按技术要求实施，此铸件有特殊要求（铸件尺寸公差按GB/T6414-1991-CT7）所以应按技术要求生产。

则铸件尺寸公差和质量公差为CT7级，由表3-3-2王文清得该铸件的重量公差为6％。

尺寸公差值为1.6
2、加工余量与铸造圆角
根据技术要求的尺寸精度，结合铸件收缩时的倾向，砂型铸造手工造型的铸钢件机械加工余量应为G--K 级选择不同的加工余量，经查资料[2]李宏英可得范围在3.5～7mm 之间，故该件取5mm 的加工余量。

为了降低铸造时的应力与热裂倾向，铸件各拐角部分应设置铸造圆角以便圆滑过渡。

铸造圆角在铸造工艺图上有具体表示，按技术要求未标注铸造圆角为
53R R -mm 。

3、铸造收缩率
由于金属液的固态收缩(线收缩)将使铸造出的铸件各部分尺寸小于模样原来的尺寸，因此，为了使铸件冷却后的尺寸与铸件图示尺寸一致，则需要在模样或芯盒上加上其收缩的尺寸，这个收缩的尺寸用铸造收缩率表示。

经查[2]李宏英可知该铸件的线收缩率为1.7％，体收缩率为6.8%。

4、最小铸出孔
铸件仅有的孔可以铸出。

5、起模斜度
由于铸件自身结构复杂，在造型时和制芯的起模过程中易损坏砂型和砂芯，为避免这一现象的出现，我们在模样或芯盒的出模方向设置适当的斜度以便于起模。

在确定起模斜度时，应与模具车间协商并结合实际设置。

根据生产技术要求拔模斜度外表面为1°，内表面拔模斜度为1.5°，朝增大壁厚方向。

图4.7未放拔模斜度图4.8有拔模斜度
6、砂芯设计
从该铸件的分型面可以看出，该铸件有内腔结构，故需设计砂芯。

方案一：将砂芯制成一个整体的大砂芯，如图4.3所示，
分析可知：
（1）该方案砂芯为一个整体，有利于砂芯的安放，可以有效地防止砂芯被金属液冲动。

（2）该方案砂芯制作过程中要用到环形活块，砂芯制作过程较困难。

（3）该方案用砂芯成型的面较多，且砂芯大多只能使用一次，因此制造是难以稳定砂芯精度，从而难以保证成型面的尺寸精度。

（4）该方案制作砂芯时用砂较多，而制作砂芯所用面砂成本较高，故此方案不符合控制成本原则。

图4.3砂芯整体造型
方案二：采用组芯的方式制作型芯，将砂芯分成三部分制作，然后再将砂芯组装起来砂芯如下图
砂芯第一部分砂芯第一部分截面图
砂芯第二部分截面图砂芯第三部分
（1）该方案砂芯制作容易无需用到活块，且铸件大部分用铸型成型能更精确的保证铸件性能要求。

（2）该方案需将砂芯组装起来，因此砂芯的固定性不如方案一。

（3）该方案用面砂比方案一少，成本更低。

7、出气孔
在铸件的浇注过程中，由于型腔内存在空气和残余水分等，型内压力会在瞬间增加，有极少部分空气可从型砂的空隙间逸出，但铸造用砂的透气性常不足以控制型腔内压力的显著增高。

当浇注过程即将结束时，压力可以高到使液态合金倒流，再循环性地返回，从而降低浇注速度。

另一方面压力过大可能瞬时拾起上箱，引起“跑火”现象，甚至从浇道中喷出，造成不安全隐患。

除此之外出气不良还可能增加气孔、浇不足和冷隔等缺陷。

该铸件本身是小型件，加上两个明冒口可以出气外，可适当在型砂顶面上舂些针眼，利于金属液排气。

8、冷铁
在铸造凝固过程中，为了控制钢液顺序凝固和加速铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放一定规格的金属块。

这种金属款就叫做冷铁，冷铁分为内冷铁和外冷铁。

内冷铁放置在型腔内在铸造完成之后与铸件熔合为一体成为铸件的一部分，通常对铸件使用性能有影响。

外冷铁是在造型或造芯时放在模样或者芯盒表面上用于激冷的金属块，铸造结束后可以取出，能回收利用。

由于该铸件在高压下工作，对其性能要求较高，因此，选择应用外冷铁。

4.4浇注系统设计
4.4.1浇注系统的类型选择
该铸件为铸钢小型铸件，壁厚相差不大，根据资料[2]查得，薄壁小型铸钢件
可采用中间注入式可充满式浇注系统，则F
内：F
横
:F
直
=1.0:（0.8～0.9）:（1.1～
1.2）。

4.4.2计算浇注时间并核算合金液上升的速度
浇注采用单包浇注，浇注时间t采用公式[2] 2-54：
L
G t Nnq =
（1）
t---浇注时间（秒）；
L G ---型内钢液含量（含胀箱和冒口重量）（㎏）； N ---同时浇注的浇包数量(个)； n ---一个漏包内的浇注数量(个)；
q ---平均浇注流量速度（㎏/s ）近似值可以查表[李宏英2-52。

上面公式（1）中的q 值是未知的，需要通过计算得出，所以必须先要知道钢液在型内浇注的最大时间，这就需要通过公式（2）李宏英中的先校核所需要的浇注最大时间，在通过这个时间利用公式（1）计算出q 值。

对于铸钢件的浇注时间可用V
C
t ≤
（2） C ——铸件最高点到最低点的高度（㎜） t ——浇注时间(s)
min V 型——钢液在型内允许上升速度（㎜/s ）
查表李宏英 表2-53。

min V 型=20 ,在这里取 min V 型=15mm/s ，而C=102mm
所以
s t 8.615102
=≤
所以t ≤6.8s 故取6秒 4.4.3浇注系统各部分的尺寸
根据资料[2] 李弘英，赵成志编著. 铸造工艺设计[M]，第2版.北京：机械工业出版
社，2005铸件以漏包浇注由公式V
d L
G =
G L ---铸件浇注重量 V---铸件轮廓体积 d---铸件相对密度 计算出
d=
62
.362.302.12
.30⨯⨯=2.31
查表2-49
得内F =8.3cm 2
cm F 2
5.7=横cm 2 cm F 21.10=直
根据浇注系统的形式及铸件的形状尺寸，该铸件应有2个内浇口，直浇道的直径为35mm ，锥度为1:50，内浇道和横浇道的尺寸见下表。

表4.1 内浇道截面尺寸
内浇道截面积(2
cm )
a(mm ) b(mm ) c(mm ) L (mm ) 3
28
24
12
26
表4.2 横浇道截面尺寸
表4.3 直浇道截面尺寸
各浇道截面图
4.4.4浇口杯
由于该铸件是小型件，故采用普通的盆形浇口杯就可以满足其浇注要求，浇口杯尺寸由表]2[查得各数据如下表。

浇口杯外形尺寸见图4.16所示。

横浇道截面积(2
cm )
a(mm ) b(mm ) c(mm ) L(mm ) 7.5
29
23
29
568
直浇道截面积(2cm )
D1(mm ) D(mm ) L(mm ) 10.1
30
28
400
图4.16 浇口杯形状尺寸图
A B L a d H1 H
200 120 70 10 30 10 120
4.5冒口设计
4.5.1冒口位置选择
冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件凝固过程中补给金属，能有效防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。

通用明冒口可以有效地排气、集渣，根据冒口应放在铸件最上方和铸件热节处的原则，不同工艺方案的冒口的安放位置不同。

方案一：
图4.17 冒口设计与安放
该方案采用是个暗冒口对铸件较厚处进行补缩，相较于方案二、方案三出品率更高，但处在铸件较厚处的冒口不易切除。

方案二：
图4.18冒口设计与安放
该方案采用圆柱形明冒口，对中间壁厚处补缩效果优于方案一，但中间圆柱形大冒口不利于后期切除，对铸件精度影响较大，于是将浇注系统改进，得到方案三。

方案三：
经过对前两个方案的分析总结，该方案将中间大圆柱形冒口改为腰形冒口，减少了金属液的耗费量，但该逐渐切除冒口依然不便操作，基于铸件的特殊性该铸件冒口不易切除难以避免。

冒口的设计与安放
4.5.2冒口尺寸的计算
根据模数法件冒fM M =
式中f--冒口扩大系数，又称冒口安全系数，f ≧1。

对于铸钢件其冒口和铸件模数应满足下列比例。

顶冒口：件冒M M )2.1~1(=
其次，冒口必须提供足够的金属液，以补偿铸件和冒口在凝固完毕前得体收
缩和因型壁移动而扩大的体积，使得缩孔不致延伸入铸件内。

为此应满足下列条件：
ηε冒扩冒件）V V V V =++(
式中件V 冒V 扩V --铸件体积 冒口体积 因型壁移动而扩大的体积，扩V 值对于舂砂紧实的干型紧实为零。

ε--金属液从凝固完得体收缩，具体见资料董璇普表4-3所列
η--冒口的补缩效率，各冒口的补缩效率见下表 冒口种类或补缩工艺措施
%/η 圆柱或腰圆柱形冒口
12--15 球形冒口 15--20 补浇冒口时 15--20 浇道通过冒口时
15--25 发热冒口
30--45 大气压冒口 15--20 由ηε冒扩冒件）
V V V V =++(计算得到冒V =3.844L 根据补缩液量法[3]：
d 0=3πεc
V 6=314
.338413.2207.06⨯⨯=1.44cm 式中：V c -铸件被补缩部分体积；
ε-铸件金属的凝固收缩率，对于铸钢取ε=7%
理论上需要用以补缩部分液体的体积V 1：
V 1=
34πR 3=3
4×3.14×（24.14）3=1562.61mm 3
实际需要用以补缩部分液体的体积V ： V =1V η
=14.066.1562=0.011161L η--冒口的补缩效率
综上取冒口体积为3.844L 。

经查[2]可得标准圆柱形暗冒口的尺寸及形状如图4.19所示。

图4.19 冒口尺寸及形状示意图
4.5.3浇冒系统三维图
根据前面各部分设计的工艺参数和形状尺寸，用UG直接造出铸件整体的浇冒系统设计方案图如下。

方案一：采用跨度为120度的两边浇注，此方案两内浇道在浇注过程中容易引起对冲，对铸件质量影响较大。

而且在两金属液交汇处易产生缩孔缩松。

模拟显示中间壁厚处缺陷较严重。

浇注系统三维图模拟分析图
方案二：该方案依然采用跨度为120度的两边浇注，只是将内浇道倾斜度改小减小了两金属液对冲现象，另外该方案采用圆柱形明冒口补缩在一定程度上减少了缩孔缩松体积但模拟显示中间壁厚处底部缺陷较严重。

图4.21 浇冒系统图1 模拟缺陷图
方案三：经过对前两个方案的分析总结，该方案将中间大圆柱形冒口改为腰形冒口，减少了金属液的耗费量，另外将内浇口有两个改为三个，直浇道跨度改为180度，针对方案三作如下工艺改进：1.在铸件下底面安放冷铁控制铸件凝固顺序，2.在铸件上边沿四个一出现缺陷的对称位置设置小冒口。

图4.22 浇冒系统图2
方案改进之后得到模拟缺陷分布图如下图4.20。

综合比较该方案缺陷较少，但也存在以下问题：1.工艺较难，尤其是上边沿四个小冒口不易制作，而且补缩效果不易保证。

2.中间两个腰形大冒口不易切除。

3.出品率比前两个方案低。

4工序多生产效率低。

改进后的三维图和模拟图
将以上三种浇注方案的设计进行模拟比较，最终确定采用第三种方案生产。

4.5.4铸件的工艺出品率
铸件工艺出品率= +铸件质量铸件质量浇冒系统质量
×100% 由于该铸件有两种工艺方案，则出品率也不同，方案一的工艺出品率= 2.182.302.30+=62.4%，方案二工艺出品率=15
2.302.30+=60.7%，方案三工艺出品率=8
.212.302.30+=58%。

第5章 工装设计
5.1砂箱设计
根据浇冒系统及工艺需要设计砂箱。

砂箱的选择首先应联系工厂实际，根据现场的砂箱进行选择匹配，如果工厂没有能满足生产要求规格的砂箱，再进行设计制作。

根据该铸件的工艺布置和吃砂量[1]来设计其尺寸：
预设砂箱的长：362+18+18+50+50=498mm
预设砂箱的宽：362+18+18+50+50=498mm
预设上砂箱的高：74+30=104mm
预设下砂箱的高：28+26=54mm
查表[1]可得常用砂箱的规格尺寸见表5-1。

砂箱长砂箱宽上砂箱高下砂箱高
500mm 500mm 250mm 100mm
在此处插入合箱图
5.2平板及其他
1、平板
平板也称底板是用于造型、合箱等工序的主要工艺装备，铸造车间一般都备有，直接使用即可。

若没有则需专门设计平板或采购。

2、其他工装
其他工装包括压铁、紧固螺栓、卡铁、定位销（栓）等，这些铸造车间一般都备有，直接使用即可。

若没有则需专门设计或采购。

若生产过程中还需专用工装，则需进行设计或采购。

第6章铸件的落砂、清理及后处理
6.1铸件的落砂
落砂机的选用原则与生产率、铸型尺寸和重量及生产类型有着十分密切的关系，该铸件可以采用振动电机驱动的惯性振动落砂机，它的优点是便于维修、寿命长、激振力可调、只在上下方向振动、噪音低。

6.2铸件的落砂和清理
落砂是在铸件冷却之后，将铸件从砂型中分离出来的过程。

落砂工序通常是由落砂机来完成的，目前常用的落砂机有振动和滚筒两大类。

随着振动电机制造质量的提高，其他种类的落砂设备正不断被加以利用，如振动式落砂滚筒等。

振动式落砂滚筒特点：1.避免了落砂滚筒易损坏铸件的缺点。

2.大大增加了落砂效率，扩大了应用范围，适合与大小铸件。