铸造工艺设计 2

铸造工艺设计

一零件分析

1.1零件外轮廓a×b×h (长×宽×高)

83mm×56mm×32mm

1.2最小壁厚δ

最小壁厚δmin=2.7mm 最大壁厚δmax=9mm

1.3孔直径Ф

最小孔直径Фmin=5mm 最大孔直径Фmax=20mm

1.4表面粗糙度分析

底平面（最大截面积处）和Ф20的孔的粗糙度为Ra3.2；上端面的粗糙度为

Ra6.3；Ф16的盲孔内表面粗糙度为Ra1.6。

二零件进行工艺分析

2.1合金种类

HT200为灰铸铁；密度为7.2g/cm3。

2.2 尺寸公差等级

CT6~CT9 2.3生产批量

批量生产

2.4精度要求

端盖下表面Ra=3.2，上表面Ra=6.3。

2.5灰铸铁件工艺出品率

铸件质量小于100kg时，成批生产的出品率为70~80[4]。

三工艺参数

3.1最小壁厚

铸件合金种类铸铝铸铁铸钢

可铸最小壁厚/mm 2~34~55~6

可铸最小孔径/mm 4~68~10 10~12

铸件合金种类选择铸铁，零件图上孔径小于8mm不铸出。由文献[2]

知

3.2机械加工余量

铸件最大外轮廓铸铁件

< 50顶面 2.5侧、下面 2

消失模铸的加工余量少甚至不用，所以加工余量取2m 由文献[1]知3.3测量高度与起模斜度

测量高度H/mm起模斜度/mm起模角度

<20 0.5 1°30'

20~50 0.5~1.0 45'~2°根据铸件尺取起模斜度取0.5；起模角度取1°30'由文献[3]知

3.4浇注温度

浇注温度低，金属液的流动性差，易使铸件形产生冷隔和浇不足等缺陷；高的浇注温度有利改善铸件的质量，但是浇注温度超过1400℃时，虽然铸铁件表面的皱皮大有改善。但是会增大金属液的收缩和含气量，以及使金属液对金属的热作用增强，易使铸件产生缩孔、缩松、气孔和粘砂缺陷。推荐铸铁件的浇注温度比普通铸造法提高20~80℃[2]。消失模铸造时灰铸铁浇注温度1400~1450℃[3]。综合考虑取1400℃。

3.5浇住时推荐的真空度范围

提高砂箱内的真空度后，金属液的穿透力显著提高，铸件表面产生针刺粘砂缺陷的几率也就明显增加[1]。铸铁件的砂箱内真空度在0.03~0.05Mpa，综合考虑砂箱内真空度选择0.04Mpa。

四造型材料

4.1原砂的选择

生产灰铸铁的铸件一般采用硅砂作为消失模铸造的原砂[2]。灰铸铁干砂粒度AFS40~70[1]。较粗的干砂，透气性较高，但经过适当紧实的细砂的抗粘砂能力较强，细砂还有助于抑制金属液的穿透能力[1]。设计的右端盖尺寸较小，铸件体积下。浇注时泡沫塑料模样气化的气量较少，所以选择细砂适合。干砂粒度取AFS45。

4.2塑料薄膜

对密封用的塑料薄膜的要求不高，一般要求是：

1）密封不透气。

2）经济来源广。

3）在高温下燃烧分解产生的气体应无毒或少毒。

符合要求以上条件的材料很多。如聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯塑料薄膜（PS）以及普通的聚氯乙烯塑料薄膜等均可在消失模铸造中使用。

选用普通的聚氯乙烯塑料薄膜[1]。

五砂箱的设计

5.1 砂箱结构

最普遍的消失模铸造生产线使用的砂箱是圆筒砂箱。圆筒砂箱结构简单，适宜小型铸件，更有利于干砂的振动紧实所以砂箱采用圆筒砂箱[2]。砂箱的结构采用圆筒砂箱。

5.2 砂箱内腔尺寸的设计

泡沫模样离砂箱周边的距离

（单位：mm）

底面侧面顶面各泡沫模样间距

泡沫模样离砂箱周边距离

>100,

局部>50

100，局部40~50 >200 50~100

由文献[3，207]知泡沫模离砂箱周边的距离的取值

（单位：mm）底面侧面顶面各泡沫模样间距

泡沫模样离砂箱150 100 250 111

周边距离

六消失模铸造浇注系统设计

6.1 浇注位置设计

选择浇注位置时，应注意一下几点：

（1）重要加工表面应朝下或垂直放置。

（2）模样的大平面应垂直或者倾斜放置。经验表明，气孔，非金属夹杂物等缺陷多出现在朝上的表面，而朝下的表面或测立的面通常比较光洁，出现缺陷的可能性小。

（3）尽量将气化模截面积F与周长n之比最小的面朝上安放。

（4）尽量将气化模具有开口部分朝上安放，便于填砂紧实。

（5）便于开设浇、冒系统和排气道。

（6）有利于造型材料的填充，避免形成死角区。模样在砂箱内的摆放位置，应保证造型材料容易填充和紧实，防止型料填充不到或震实不紧的死角区产生。（7）凝固原则，就是模样的截面积自下而上逐渐增大。

（8）模样在砂箱中的位置应有利于干砂填充，尽量避免水平面和水平向下盲孔。

（9）应有利于铸件的补缩。

铸件右端盖的地面（最大截面积处）是重要的加工表面，理应朝下或垂直放置。但是由于铸件有盲孔，为了造型时盲孔能填充型砂并振实，所以避免水平向下盲孔；模样的大平面可以倾斜放置，可以减少气孔，非金属夹杂物等缺陷；根据凝固原则，模样的截面积自下而上应逐渐增大，所以右端盖大平面在上面；盲孔面；右端盖的内浇道应开在大平面处，有利于金属液的充型，减少铸件气孔，浇不到，冷隔等缺陷[1]。

所以铸件的浇注位置确定为：最大横截面面积处倾斜向上，开口，有盲孔部分朝上，最大横截面积处的端面处开内浇道。如下图：

6.2浇注系统类型的选

6.2.1封闭式浇注系统过程中能保持充满状态，浇注道内金属液的静压力大，有利于挡渣和薄壁铸件的成形。缺点是内浇道的流速大，致使铸型内金属液的搅动较大，不够平稳。

开放式浇注系统在浇注过程中的流速较小。充型平稳。其缺点是内浇道内的压力低，不利于内浇道的挡渣，易卷入气体。

针对消失模铸造的特殊性，实际生产中大多采用封闭式浇注系统。

选择采用封闭式浇注系统。

6.2.2浇注系统形式的选择

一般实型铸造中要使泡沫塑料模的分解产物沿金属液上升方向顺利地逸出铸型，避免金属液流动方向与泡沫塑料模呈逆向紊流而影响铸件质量。为此，一