支架铸造课程设计说明书

南昌航空大学铸造工艺专业课程设计

题目：支架铸造工艺设计

院系：航空制造工程学院

专业：材料成型及控制工程

学号： ********

*名：**

指导老师：***

日期： 2012年11月30日

目录

1设计任务的分析 (1)

1.1铸件的结构特点 (1)

1.2铸件的材料及性能 (1)

1.3铸件的技术要求 (1)

2铸造工艺方案的确定 (1)

2.1铸件在金属型中的位置 (1)

2.2铸件的凝固顺序 (2)

2.3浇注位置与分型面的选择 (2)

2.3.1浇注位置的选择 (2)

2.3.2分型面的选择 (2)

2.4铸造工艺参数的确定 (3)

2.5浇注系统类型的形式 (3)

2.6熔化与浇注 (5)

3浇注系统的计算 (5)

3.1浇注时间的确定 (5)

3.2浇注系统截面积计算 (5)

3.3冒口设计计算 (6)

4金属型的设计 (6)

4.1金属型设计 (6)

4.1.1 金属型类型 (6)

4.1.2主要结构形式 (7)

4.1.3金属型壁厚 (7)

4.1.4型腔尺寸计算 (7)

4.1.5刚度强度 (8)

4.1.6耐用性 (8)

4.1.7 标准 (8)

4.1.8其他尺寸要求 (8)

4.1.9金属芯设计 (8)

4.1.10型腔的排气 (8)

4.2锁紧机构 (8)

4.3金属模材质选择 (9)

5.铸造工艺 (9)

5.1金属型的准备 (9)

5.1.1金属型的清理 (9)

5.1.2金属型的涂料 (9)

5.1.3金属型的预热 (9)

5.2浇注温度和速度 (10)

参考文献 (11)

设计总结 (12)

1设计任务的分析

1.1铸件的结构特点

铸件为支架，最大尺寸280mm，属小型铸件，支架基本壁厚为5mm，最大壁厚为18mm，有三个直径为11mm的孔，可采用机加工方法得到，不铸出。有四个内凹空腔。

1.2铸件的材料及性能

材料为ZL201-T4，铸造铝铜合金，属Al-Mn-Cu-Ti合金，抗拉强度295MPa,硬度HB70，密度2.78g/cm³,熔化温度548-650℃。（GB/T1173-1995）

1.3铸件的技术要求

机加工余量：铸件最大尺寸为280mm，所以铸件机加工等级为D-F，D-1.3mm，E-1.4mm （GB/T 6414-1999）

工艺余量：铸件支架壁厚5mm，设置冒口及高于铸件的浇口，作为充填铸型所必需的重力和补缩之用，作为工艺余量。

质量等级：金属型铝合金铸件尺寸公差合格品≤CT8，表面粗糙度要求的有6.3和3.2，其余面不用加工。

未注圆角半径2mm；铸造斜度0º30´；铸件收缩率1.6。重要加工表面不得有铸造缺陷；应使铸件内外表面无气孔、缩孔缩松、裂纹、浇不足等缺陷；表面应光洁美观。

2铸造工艺方案的确定

2.1铸件在金属型中的位置

考虑因素：①保证铸件的顺序凝固，将铸件薄壁部分放在下面，粗大部分放在上面，以使冒口对铸件起到良好的补缩作用。

②主要工作面最好放在下面，以保证铸件质量。

根据铸件的特点，采用金属型铸造，左右半型分开制造。

2.2铸件的凝固顺序

顺序凝固要求在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身凝固。

为了便于金属液顺序凝固，在铸件上设置一个明冒口，一个暗冒口。

2.3浇注位置与分型面的选择

2.3.1浇注位置的选择

定义：浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。浇注位置选择的正确与否，对铸件质量有很大影响，所以浇注位置的选择应以保证铸件质量为主。

一般原则：(1) 质量要求高的重要加工面、受力面应该朝下；

(2)厚大部分放在上面或侧面；

（3）大而薄的平面朝下，或侧立、倾斜；

（4）应充分考虑型芯的定位、稳固和检验方便。

综合以上原则浇注位置应选择将作为主要加工面的大平面朝下。此方案的主要优点：方便可靠，主要加工面朝下，可减少气孔夹渣，能保证铸件质量；缺点：铸件平放平浇，且大平面朝下，易产生夹渣，浇不足等（此铸件结构较简单，产生夹渣、夹气的可能性不会很大）；对于精度要求比较高的侧面会有影响（可用机加工方法来提高侧面的质量）。

2.3.2分型面的选择

定义：分型面是指铸型之间的结合面。铸型分型面选择的正确与否是铸造工艺合理性的关键之一。若选择不当，不仅影响铸件质量，而且还将使制模、造型、造芯、合型或清理，甚至机械加工等工序复杂化。分型面的选择主要以经济性为出发点，即在保证质量的前提下，尽量简化工艺过程、降低生产成本。

一般原则：

（1）尽量把分型面开在铸件的最大平面上，便于起模；

（2）减少分型面和活块的数量；

（3）重要加工面应位于同一型腔中；

(4) 尽量采用平直的分型面，不要是曲面、折面；

（5）减少型芯数量，同时注意下芯、合型及检验的方便；

（6）便于浇冒口设置，型芯的安放和固定；

（7）避免在机加工平面设置分型面。

综合以上原则选择此零件顶部的大平面作为分型面。主要优点：便于起模，能保证整体浇注，还可改善铸件的外观质量。缺点：无出气孔、冒口，易产生气孔、缩松和缩孔等，但只要适当地提高浇注温度，这个问题可以得到解决。

2.4铸造工艺参数的确定

铸件的收缩率为 1.6%；零件图上的小孔均采用机加工的方法获得；加工余量据查（GB/T6414-1999）得，具体尺寸见工艺图；起模斜度0º30′，具体尺寸参见工艺图。

2.5浇注系统类型的形式

浇注系统分类：

1、封闭式浇注系统：封闭式浇注系统可理解为正常浇注条件下，所有组元能被金属液充满的浇注系统，也称为充满式浇注系统（因全部截面上的金属液压力均高于型壁气体压力，故是有压或正压系统）。

优点：封闭式浇注系统有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。

缺点：进入型腔的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使金属氧化，型内金属液发生扰动、涡流和不平静。

因此，主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对于容易氧化的轻合金铸件、采用漏包浇注的铸钢件和高大的铸铁件，均不宜使用。

2 、开放式浇注系统：在正常浇注条件下，金属液不能充满所有组元的浇注系统，又称为非充满式或非压力式浇注系统。

完全开放式浇注系统在内浇道被淹没之前，各组元均呈非充满流态，几乎不能阻渣而且会带入大量气体。因此，使用转包浇注的铸铁件上不宜应用这种浇注系统。

主要优点：进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷力小，金属氧化轻。适用于轻合金铸件、球铁件等漏包浇注的铸钢件也宜采用开放式浇注系统，但直浇道不能成充满态，以防钢水外溢，造成事故。