铸造工艺设计说明书电子教案

铸造工艺设计说明书

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“永冠杯”第三届中国大学生铸造工艺设计大赛

参赛作品

铸件名称：B件---铰接支架

自编代码：AB33510A

方案编号：

目录

摘要 (1)

1 零件简介 (2)

1.1零件名称及用途 (2)

1.2零件的技术要求 (2)

1.3零件的结构 (2)

2铸造工艺方案 (3)

2.1材料选择 (3)

2.2工艺方案的选择 (3)

2.3工艺参数的确定 (5)

2.3.1铸件的尺寸公差 (5)

2.3.2铸件的质量公差 (5)

2.3.3机械加工余量 (5)

2.3.4模样的起模斜度 (5)

2.3.5铸造收缩率 (5)

2.3.6最小铸出孔 (5)

2.4浇注系统的设计 (6)

2.4.1浇注系统的选择 (6)

2.4.2浇注系统尺寸的计算 (6)

2.4.3浇注系统设计的校核 (8)

2.5砂芯设计 (9)

2.5.1砂芯设计的要点 (9)

2.5.21#砂芯 (10)

2.5.32#砂芯 (11)

2.6冒口设计 (12)

2.6.1冒口设计的说明 (12)

2.6.2冒口的尺寸计算 (12)

2.7出气孔的设计 (13)

3砂箱的设计 (13)

4铸件充型及凝固过程数值模拟 (14)

4.1ViewCast 模拟软件 (14)

4.2充型过程模拟 (14)

4.3铸造凝固过程数值模拟 (17)

4.4铸造工艺改进方案 (18)

结论 (19)

参考文献 (20)

附图1 ——铸造工艺图

附图2 ——合箱图

附图3 ——铸造工艺卡片

附图4 ——砂箱图

摘要

该铸件为驾驶室右铰接支架，通过分析零件的结构特点和性能要求，选用粘土砂湿型手工造型方法，采用两箱造型，确定了浇注位置和分型面等工艺方案，使零件整体位于下箱。确定了机械加工余量、起模斜度、铸件收缩率等工艺参数。根据各铸造工艺参数用Pro/Engineer软件画出铸件的三维实体图。根据零件的形状特征，选用两个竖直放置的砂芯，1#砂芯采用盖板砂芯的形式固定。选用了封闭式底注式浇注系统，采用了两个内浇道，用奥赞公式计算了浇注系统各部分的截面面积和尺寸，根据工艺方案在铸件顶部放置了两个用于补缩的暗冒口。用Viewcast软件对铸件进行充型过程和凝固过程数值模拟，根据模拟结果对工艺方案优化。最后达到充型过程平稳，没有缩松缩孔的效果。

关键词：球墨铸铁；工艺优化；浇注系统；数值模拟；

1零件简介

1.1零件名称及用途

该零件名称为右铰接支架-驾驶室，用于驾驶室中，每个驾驶室中两个，对应的为左铰接支架，与扭杆、过渡支架总成等组成驾驶室的悬置系统，主要起连接作用。

1.2零件的技术要求

零件的材质为QT450-10，技术要求主要有：

1)铸件表面应光滑，去除毛刺和锐边

2)不允许有砂眼、气孔、夹渣等明显铸造缺陷

3)铸造拔模斜度不大于3o

1.3零件的结构

铸件的整体尺寸为425.5×363×150.5mm，重量为11.676Kg。铸件整体为一曲线轮廓，两边上下各有两个肋板，用于增加零件的结构强度，左端用于和轴承垫圈、过渡支架总成等零件配合，精度要求较高。（如图1.1所示）

（a）视角1 （b）视角2

图1.1零件的三维实体图

由表查得球墨铸铁最大轮廓尺寸在400-800mm时，可铸的最小壁厚为8-10mm，而零件的平均壁厚一般10mm，符合标准，但可认为充型阻力较大，对浇注系统要求较高，而四个加强肋的铸造质量要求一般。

2铸造工艺方案

2.1材料选择

零件的材质为QT450-10，属于铸铁件，选择粘土砂作为造型和造芯用砂。其中造型用湿型砂，造芯用干型砂。

设计说明：

1)铸件为普通球墨铸铁件，粘土砂来源广泛、价格低廉、生产周期短并能满足

本件的性能要求，故选用粘土砂作为造型、造芯材料。

2)铸件尺寸不大，不存在较大的水平壁、金属的静压力过高、冷铁多等问题，

故选用湿型造型，生产周期短，材料成本低。

3)考虑到砂芯的强度问题，选用干型砂制芯。

2.2工艺方案的选择

铸件用于汽车驾驶室的悬置系统，但并非标准件，不同的汽车型号千差万别，不可同一而论，再者考虑工艺实施的简便性，降低对设备的要求，降低生产成本和保护环境等几个方面的因素，此处选用手工造型。

铸件尺寸不大，但轮廓较为复杂，整体为一曲面轮廓，轮廓较为敞开。由零件结构特点，可选用如2.1图所示的浇注位置和两种分型方案。

（a）曲面分型

（b）直线分型

图2.1铸件的两种分型方案

设计说明：

曲面分型的选择依据：铸件整体为一曲面轮廓，两侧为加强肋，轮、轮廓没有较深的内腔，较为开放，考虑可以自备砂胎成型，这样就可不要砂芯，大大减小了生产的复杂程度，提高铸件生产效率。

但这种分型有其明显的缺陷：

1)从10mm厚的薄壁分型，会有错型、合型等很容易出现的问题，降低铸件的

尺寸精度，是生产过程不好控制；

2)由于铸件表面要铸出制造厂代码、零部件号、日期标记等字号，自带砂芯的

尺寸精度不够，字体清晰度达不到要求。

3)拔模时会和铸件一边的两个加强肋有很大的摩擦，砂芯强度会达不到要求，

直接使砂芯溃散。

直线分型的选择依据：这种分型方式使铸件基本上全部处于同一半型，上面的四个凸台做成活块，易于保证铸件精度。同时采用两个砂芯，可保证砂芯的强度，并能得到较为清晰的轮廓。

综上所述，在此选用第二种分型方式——直线分型。