支撑台铸造工艺设计

目录

1绪论 (2)

2 材料的确定 (3)

3 结构工艺分析 (4)

4 工艺方案的设计 (5)

4.1铸型种类及造型方法的确定 (5)

4.2分型面的选择 (5)

4.3铸件浇注位置的确定 (6)

5 铸件工艺参数的确定 (8)

5.1加工余量 (8)

5.2起模斜度及圆角确定 (10)

5.3铸出孔 (10)

5.4型芯及型芯头选择 (10)

6 浇注系统的设置 (11)

6.1浇注系统作用与结构分析 (11)

6.2浇口杯和直浇道 (11)

6.3横浇道和内浇道 (11)

6.4各组元截面尺寸确定 (11)

6.5冒口及尺寸确定 (13)

7 铸件工艺图和铸件图 (14)

附录 (15)

总结 (16)

参考文献 (17)

1 绪论

铸造工艺是应用铸造有关理论和系统知识生产铸件的技术和方法。包括铸件工艺，浇注系统，补缩系统，出气孔，激冷系统，特种铸造工艺等内容。就是将液态合金注入到与零件尺寸、形状相适应的铸型空腔内使之冷却、凝固，制备铸件的工艺方法。现代科学技术的发展，要求铸件具有高的力学性能、尺寸精度和低的表面粗糙值；要求具有某些特殊性能，如耐热、耐蚀、耐磨等，同时还要求生产周期短，成本低。合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，是简化铸造工艺，提高生产率，降低生产成本的根本方法。需铸造的零件结构不仅满足工作性能和力学性能的要求，同时还应满足铸造工艺、方法及合金铸造性能的基本要求，这样才能达到优质、高产、低耗的效果。

铸造工艺设计中最重要的环节就是工艺方案，其主要包括零件结构分析和铸造工艺方案分析两部分内容。根据零件的结构特点、技术要求和生产批量等条件确定其铸造工艺，绘制铸造工艺图和铸型图；然后依据绘制的铸造工艺图，结合所选定得造型方案和工艺卡，便可绘制出模样图及铸型图。

2 材料的确定

机械零件材料的选择是一个复杂的问题，需要在掌握工程材料理论及其应用理论知识的基础上，明确目标及限制条件，进行具体分析，进行必要的试验和选材方案对比，最后才能确定选材方案。一般应遵循“使用性、合理性、经济性和工艺性”原则[1]。

支撑台零件主要用于承受中等静载荷，即在工作时起支撑机器上其它部件的作用，而经常处于压应力状态，要求能抗压和耐磨即可，故选用灰铸铁HT150制成。

灰铸铁是一种断面呈灰色，碳主要以片状石墨形式出现的铸铁。并且其含碳、硅较高（碳3.0%-3.7%、硅 1.8%-2.4%）其铁水不经任何处理，出炉后可进行直接浇注。灰铸铁具有良好的减磨性、吸振性和切削加工性，以及铸造流动性好，充满型腔的能力较强，有利于金属渣中的气体和杂质上浮。HT150的工作条件是承受中等负荷，且摩擦面间的单位面积压力不大于490kpa，一般机械制造中的铸件，如：支柱、底座、齿轮箱、刀架、轴承座、轴承滑座等[2]。符合本设计的要求，故支撑台零件的材料选用灰铸铁HT150。

3 结构工艺分析

支撑台零件由法兰、锥度、内腔及小孔等结构组成。此产品的生产性质为单件小批量生产。灰铸铁具有良好的耐磨性，液态流动性好，凝固收缩性小，抗压强度高，吸振性好，使用时有充分的强度和刚性，能够满足支撑台工作要求，而且价格适宜，故选用灰铸铁作为铸件材料。

此零件外形轮廓尺寸为160mm*200mm*200mm，主要壁厚12mm，最大壁厚20mm，为一小型铸件；机器支撑台零件主要用于承受静载荷，即在工作时起支撑机器上及其他部件的作用，而经常处于压力状态，故要求能抗压和耐磨即可。故选择灰铸铁HT150制成。零件结构图及三维图3.1如下所示。

图3.1 零件图及三维图

4 工艺方案的设计

4.1铸型种类及造型方法的确定[3]

铸型包括将熔化的金属倒入铸模(同铸锭过程)，铸模的型腔提供了最终有用的形状，之后仅需根据具体应用进行加工和焊接。铸型通常按照造模的方法、造模的材料或进铸模的方法进行分类，铸造工艺有四种基本类型:砂型铸造、永久型铸造、压模和离心式铸造。考虑其经济性、合理性、工艺性，对本设计采用砂型铸造。

砂型铸造的铸型主要分为湿型、干型、表面干型、自硬型四种。每种铸型的选择需要根据铸件重量、结构和质量要求、生产批量及车间生产条件等因素确定。湿型是应用最广泛的一种铸型。湿型铸造法的基本特点是砂型无需烘干，不存在硬化过程，其主要优点是生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程中的机械化和自动化，材料成本低。通常情况下，中小型铸件应尽可能选择湿型。故本设计采用湿型铸造法。

因湿型铸造法水分多，强度低，铸件易产生结疤、鼠尾、粘砂、气孔、砂眼、胀砂等缺陷，在使用时应注意以下几种情况：

1.浇注时铸件有较大水平壁时，用湿型容易引起夹砂缺陷，应考虑使用其他砂型。

2.铸件过高，金属静压力超过湿型的抗压强度时，应考虑使用干砂型或自硬砂型。

3.型内放置冷铁过多时，应避免使用湿型，因为冷铁生锈或变冷而凝结“水珠”，浇注后会引起气孔缺陷。如果必须使用冷铁时，冷铁应事先预热，放入型内后要及时合型浇注。

4.造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜采用湿型，因为湿型放置过久会风干，使表面强度降低，易出现冲砂缺陷。

支撑台零件为回转体结构，且平直分型面，故适合分模造型。因其生产批量小，因此采用手工造型和制芯。

综上所述，本设计采用湿砂手工分模造型。

4.2分型面的选择

分型面是指两半铸型相互接触的表面。分型面的得选取优劣，对铸件的精度、生产成本和生产率影响很大。选择分型面时应注意一下几项原则：

1.尽可能将整个铸件或其主要加工面和基准面置于同一砂箱内；

2.尽可能减少分型面数目；

3.尽量选用平面分型；

4.分型面应选取在铸件最大投影面处；

5.尽可能少用砂芯；

6.尽量避免铸件非加工面产生飞边；

7.尽量降低砂箱高度；

8.受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度；

9.有利于下芯、验型与合型。

支撑台零件有三个最大截面，可以设计轴向分型和径向分型两种方案。径向分型有两个分型面，分别为A、B在上下法兰下面。需要用三箱造型，工艺复杂，砂箱数量多且容易出现错箱等错误，生产效率低。而轴向分型为一个分型面，在零件垂直轴线上，分两箱造型。便于起模、下芯和验型等且分型面与分模面相同，因此选择轴向分型。

图4.1 分型面选择图

4.3铸件浇注位置的确定

铸件的浇注位置是浇注时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置不仅对保证铸件质量有重要影响，而且与工艺装备（如模样、芯盒）结构，下芯、合型甚至清理等工序均有密切的关系，还能影响到机械加工。浇注位置的选择要根据铸件的大小、结构特点、合金性能、生产批量、现场工艺条件及综合等方面加以确定[3]。