端盖铸造工艺设计

湖南科技大学

课 程 设 计

课程设计名称： 端盖铸造工艺设计 学 生 姓 名： 学 院： 专业及班级： 学 号：

指导教师：

2015 年 7 月 7 日

湖南科技大学本科课程设计

铸造工艺课程设计任务书

一、 任务与要求

1．完成产品零件图、铸件铸造工艺图各一张，铸造工艺图需要三维建模(完成3D图)。 2．完成芯盒装配图一张。 3．完成铸型装配图一张。

4. 编写设计说明书一份(15～20页)，并将任务书及任务图放置首页。

二、 设计内容为2周

1. 绘制产品零件图、铸造工艺图及工艺图的3D图(2天)。

2. 铸造工艺方案设计：确定浇注位置及分型面，确定加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率，确定型芯、芯头间隙尺寸。(1天)。 3. 绘制芯盒装配图(1天)。

4. 绘制铸型装配图、即合箱图(包括流道计算共2天)。 5. 编制设计说明书(4天)。

三、主要参考资料

1. 张亮峰主编，材料成形技术基础[M]，高等教育出版社，2011. 2. 丁根宝主编， 铸造工艺学 上册 [M] ，机械工业出版社，1985. 3. 铸造手册编委会，铸造手册：第五卷[M] ，机械工业出版社，1996. 4. 沈其文主编, 材料成形工艺基础(第三版)[M]，华中科技大学出版社，2003.

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摘要

本设计是端盖的铸造工艺设计。端盖的材料为QT400-15，结构简单，无复杂的型腔。根据端盖的零件图进行铸造工艺性分析，选择分型面，确定浇注位置、造型、造芯方法、铸造工艺参数并进行浇注系统、冒口和型芯的设计。在确定铸造工艺的基础上，设计模样、芯盒和砂箱，并利用CAD、Pro/E等设计软件绘制端盖零件图、芯盒装配图。

关键词：铸造；端盖；型芯

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ABSTRACT

This design is about the casting process of end cap. The material of end cap is QT400-15. The end cap without complex cavity owns simple structures. Select the right parting line, pouring position, modeling method ,core making method, parameters of casting by analyzing the part drawing, then design gating system, riser, core. After the design of casting process, accomplish the part drawing of end cap and assembly drawing of core box with the aid of design software such as CAD and Pro/E.

Keywords: Cast; End cap; Core

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目 录

第一章 零件工艺性分析 .............................................................................................................. 1

1.1 零件分析 ..................................................................................................................................... 1 1.2 铸造工艺性分析 ....................................................................................................................... 1

第二章 铸造合金和造型材料的选择 ................................................................................... 2

2.1 铸造合金的选用 ....................................................................................................................... 2 2.2 造型和造芯材料 ....................................................................................................................... 2

第三章 浇注位置及分型面的确定 ......................................................................................... 3 第四章 铸造工艺参数设计 ......................................................................................................... 5

4.1 加工余量的选择 ....................................................................................................................... 5 4.2 铸件孔是否铸出的确定 ......................................................................................................... 5 4.3 起模斜度的确定 ....................................................................................................................... 6 4.4 铸造圆角的确定 ....................................................................................................................... 6 4.5 铸造收缩率的确定 .................................................................................................................... 7

第五章 造型方法设计 ................................................................................................................... 8 第六章 浇注系统和冒口设计 ................................................................................................ 10

6.1 浇注系统的选择 .................................................................................................................... 10 6.2 冒口的选择 .............................................................................................................................. 11

第七章 装配图设计 ...................................................................................................................... 13

7.1 铸型装配图 ............................................................................................................................. 13 7.2 芯盒装配图 ............................................................................................................................. 13

第八章 总结 ...................................................................................................................................... 14 参考文献 ................................................................................................................................................ 15

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第一章 零件工艺性分析

1.1 零件分析

轴承端盖起轴向固定作用，同时防尘密封，避免污染。

1.2 铸造工艺性分析

零件结构的铸造工艺性是指零件结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺和降低成本。分析时应考虑以下几个方面：铸件应有合适的壁厚，铸件壁厚太薄易产生浇不足、冷隔等缺陷；铸件结构不应造成严重的收缩受阻，壁的连接处和转角处应采取逐渐过渡的形式，即铸造圆角，它既可以使转角处不产生脆弱面，又可以减少应力集中；铸件内壁应薄于外壁；壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。该端盖底面较大，轴向高度较小，壁的连接处壁厚较大。Φ80的孔质量要求较高，阶梯孔较大，用型芯铸出，6个Φ15小孔可以不铸出。

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第二章 铸造合金和造型材料的选择

2.1 铸造合金的选用

端盖起轴向固定作用，同时防尘密封，避免污染，铸造合金材料为球墨铸铁 QT400-15，质量估算为22.8kg。

2.2 造型和造芯材料

本次课程设计的铸件是大批量生产，故造型方法采用机器造型，其具有生产效率高、铸件尺寸精度高、表面质量好、加工余量小、生产总成本低和铸件质量稳定等特点。

造型方法可选用砂箱造型，两箱造型，其操作方便。造型材料选择湿型砂。湿型砂是以膨润土作粘结剂的一种不经烘干的型砂，适用于中小型铸件的大批量生产。湿型砂的主要性能指标：水分质量分数4.5%~5.5%，湿压强度60kPa~150kPa，紧实率40%~50%，破碎指数65%~75%。用于球墨铸铁湿型砂的配比和性能：旧砂质量分数93%~95%，新砂加入量3%~5%，膨润土1.0%~1.5%，煤粉0.3%~0.5%，含水量4.6%~5.3%，紧实率34%~45%。

造芯方法可采用芯盒造芯，机器制芯，芯盒材料选用灰铸铁。

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第三章 浇注位置及分型面的确定

零件尺寸如图3.1所示，零件中心是阶梯孔，零件底端大，顶端小，轴向高度小，径向长度大。选择浇注位置时应考虑如下原则：质量要求高的加工面、工作面或大平面应该朝下或处于侧面或斜面的位置；为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔等缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置。选择分型面时应考虑如下原则：分型面应尽量选择在铸件的最大截面处，并尽量使逐渐地的大部分或全部置于同一砂箱内，或使加工面和加工基准面在同一砂箱中，以便于造型，保证铸件的精度、型芯的安放和检验及合箱操作；尽量减少分型面的数量；分型面的选择应尽量减少型芯和活块的数量，以便简化制模、造型和合箱等工序；分型面的选择不宜使型腔过深；分型面的选择应考虑铸件的不加工面尽量避免有披缝。分型面位置的选择有两种方案，分别如图3.2和图3.3所示。对于方案二，分型面不在截面最大处，会使型腔过深，而且容易产生披缝。方案一，最大截面处为分型面，直径为180的孔朝下，利于型芯放置的稳定；上下模都有斜度，利于取模。综合分析，方案一更为合理。

图3.1 零件尺寸

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图3.2 方案一

图3.3 方案二

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第四章 铸造工艺参数设计

确定铸造工艺参数必须以零件尺寸为依据，零件的详细尺寸如图3.1所示。

4.1 加工余量的选择

该端盖为成批、大量生产，可采用机器造型及造芯。由《材料成形技术基础》P54 表1.11查得尺寸公差等级CT应为8~12级，选10级，加工余量等级RMA应为E~G，选择F。端盖的最大尺寸为320mm，查《材料成形技术基础》P56 表1.13，并根据加工余量中“顶面（相对于浇注位置）的加工余量等级应比底、侧面加工余量等级降一级选用”的规定得，顶面的加工余量取3.5mm，底面和侧面的加工余量取2.5mm。

结论：顶面的加工余量取3.5mm，底面和侧面的加工余量取2.5mm。加工余量 如图4.1所示。

图4.1 加工余量

4.2 铸件孔是否铸出的确定

因为该铸件材料是QT400-15钢，大量生产，最小孔径15mm，由《铸造工艺及工装设计》表2-11查得铸件的最小铸出孔直径是35mm~40mm，则该孔不需要铸出。

结论：该孔径为15mm的孔不需要铸出。

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4.3 起模斜度的确定

根据《材料成形技术基础》中的规定，该铸件选用增加铸件厚度的起模斜度形式，如图4.2所示。

图4.2 起模斜度

该铸件模具是金属模，由《新编铸造技术数据手册》查得砂型铸造时模样外表面起模斜度查得外表面起模斜度α=1°10′，a=0.8mm。

结论：α=1°10′，a=0.8mm。

4.4 铸造圆角的确定

如图所示，1~4、6、7处均有尖角，考虑到起模及避免剩余两壁渡部分浇不足，以上这些部分需要铸出圆角，查《铸造工艺及工装手册》得知铸造圆角可选为内壁圆角R4，外壁圆角R2。

图4.3 尖角所在位置

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4.5 铸造收缩率的确定

该铸件材料为球墨铸铁，由《铸造技术数据手册》P755知球墨铸铁的铸造收缩率为0.83%~1.25%，该铸件可以选1%，则制造尺寸放大一个线收缩率。

结论：铸造收缩率1%。

综上所述考虑到铸件的加工余量、收缩量、拔模斜度、铸造圆角、工艺补正量后的铸件尺寸如图4.4所示。

图4.4 铸件尺寸

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第五章 造型方法设计

要确定造型方法必须根据铸件的外形来选择分型面和型芯形状。铸件的外形如图5.1所示。

图5.1 铸件的外形

由上图可看出，该铸件结构简单，如前所述分型面选在直径320处，模样需要设计出定位销，模样如图5.2所示。

图5.2 模样3D图

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端盖的阶梯孔采用外型芯来成型，型芯垂直放置，型芯尺寸如图5.3所示。

图 5.3 型芯尺寸

型芯需要埋入透气绳，透气绳直径可以选用Φ8，材质通常为塑料制品。

该铸件孔的直径为Φ73mm~Φ182mm，可以用到水平型芯及芯头，查阅《新编铸造技术数据手册》P765知，对于Φ73mm垂直上芯头的长度h1=30~35mm，S=0.3，S2=0.5，α1=8°；对于垂直下芯头长度h=35~40mm，S=1，α=6°。S1可以按(1.5~2)S计算。

结论：下芯头h=40，S=1，a=3, α=6°；上芯头h1=30，S=0.3，S2=0.5，α1=8°，S1=0.6。 端盖大批量生产，芯盒材料应选用灰铸铁。灰铸铁芯盒机械强度和硬度高、耐磨性好、尺寸精度高，适用于成批和大量生产。芯盒开模图如图5.4所示。

图5.4 芯盒开模图

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第六章 浇注系统和冒口设计

6.1 浇注系统的选择

因该铸件质量约为22.8kg、高度不高和形状简单，则选用直浇口式的浇注系统。浇口杯选用漏斗形浇口杯，参数如图6.1所示。

图6.1 浇口杯

直浇道的参数如图6.2所示。

图6.2 直浇道

内浇道数量为两个，对称布置，其参数如图6.3所示。

图6.3 内浇道

橫浇道的参数如图6.4所示。

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图6.4 橫浇道

浇注系统的3D图如图6.5所示。

图6.5 浇注系统

6.2 冒口的选择

冒口应设置在铸件热节圆直径dy较大的部位，该端盖顶部适合安放明冒口，冒口参数如图6.6所示。

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图6.6 冒口

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第七章 装配图设计

7.1 铸型装配图

铸型装配图如图7.1所示。

图7.1 铸型装配图

7.2 芯盒装配图

芯盒装配图如图7.2所示。

图7.2 芯盒装配图

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第八章 总结

此次课程设计涉及到了分型面、浇注位置的确定，造型材料、铸造工艺参数的选择，浇注系统、金属模的设计，以及运用绘图软件绘制零件图和装配图。端盖铸造工艺参数的确定需要查阅铸造数据手册，在查阅手册的过程中，我了解到了较为更广泛的铸造工艺知识，同时也加强了对《材料成形技术基础》知识点的理解和运用。在课程设计的过程中，需要综合运用机械制图、三维绘图等多方面的知识，巩固了对学习过的知识的掌握，为之后的学习积累了一定的经验。但在此次设计过程中仍然存在一定不足，对以往的学习内容遗忘程度较大，在今后的学习过程中一定会勤于总结，加强实践，更加牢靠的掌握专业知识。

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参考文献

[1] 张亮峰.材料成形技术基础[M].北京:高等教育出版社,2011.6. [2] 温平.新编铸造技术数据手册[M].北京:机械工业出版社,2012.5 [3] 杜西灵,杜磊.铸造技术与应用案例[M].北京:机械工业出版社,2009.3 [4] 李晨希.铸造工艺及工装设计[M].北京:化学工业出版社,2014.8

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/a3go.html