支座铸造工艺设计

热加工工艺课程设计

支座铸造工艺设计

院 系： 工学院机械系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机电n班 姓 名： 欢迎学弟学妹咨询 学 号： qq37730385 指导老师： 刘万福 时 间： 2012年6月2日

黄河科技学院课程设计任务书

工 学院 机 械 系 机械设计制造及其自动化 专业 2011 级 班

学号 姓名 指导教师 刘万福

设计题目: 支座铸造工艺设计

课程名称: 热加工工艺课程设计 课程设计时间： 5 月 26 日至 6 月 2 日 共 2 周

课程设计工作内容与基本要求(已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、

所需相关资料)（纸张不够可加页）

1、已知技术参数：

图1 支座零件图

2、设计任务与要求：

（1）设计任务

1 选择零件的铸型种类，并选择零件的材料牌号。

2 分析零件的结构，找出几种分型方案，并分别用符号标出。

3 从保证质量和简化工艺两方面进行分析比较，选出最佳分型方案，标出浇注位置和造型方法。

4 画出零件的铸造工艺图（图上标出最佳浇注位置与分型面位置、画出机加工余

量、起模斜度、铸造圆角、型芯及型芯头，图下注明收缩量） 5 绘制出铸件图。

（2）设计要求

1设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用三号图纸出图。 2 按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书（不少于3000字）。

3、工作计划

熟悉设计题目，查阅资料，做准备工作 1天 确定铸造工艺方案 1天 工艺设计和工艺计算 2天 绘制铸件铸造工艺图 1天 确定铸件铸造工艺步骤 2天 编写设计说明书 3天 答辩 1天

4．主要参考资料

《热加工工艺基础》、《金属成形工艺设计》、《机械设计手册》

系主任审批意见：

审批人签名：

时 间：2012年

月 日

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摘 要

热加工技术是机械类个专业一门重要的综合性技术学科。在机械制造过程中，由于加工过程十分复杂，加工工序繁多，工艺过程不仅有铸造成型，锻压成形，焊接成形，还有非金属的模压成形，挤压成形等。因此选着合适的工艺是保证产品质量的重要依据。本次课程设计，将进行铸造工艺的总结和学习。

铸造主要是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔里，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，是机械类零件和毛坯成型的主要工艺方法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件。

本文主要分析了支座的结构并根据其结构特点确定了它的铸造工艺，支座是支撑零部件的载体其主要承受了轴向的压缩作用的机械零件。在日常生产中对支座的选用异常广泛，因为它具有经济型良好、结构稳定性好、结构简单美观实用等特点，所以在机器零件的设计，加工过程中支座都起着不可代替的作用。

确定支座的铸造工艺过程主要包括：1）铸型及方法选择、2）分型面选择、3）浇注位置的确定、4）工艺参数的确定、5）浇注系统的设计、7）绘制铸造工艺图、8）绘制铸件图型面，型芯的数量、形状、尺寸及固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和位置等。

关键词：铸造、支座、工艺参数、分型面、浇注位置

目录

绪论 ................................................................................................................................................................ 1 一、零件的简介 ............................................................................................................................................ 2 1.1 零件的介绍 ......................................................................................................................................... 2 1.2确定零件的材料及牌号 ....................................................................................................................... 2 二、铸造工艺方案的确定 ............................................................................................................................ 3 2.1铸件的结构特点 .................................................................................................................................. 3 2.2铸件的工艺分析 .................................................................................................................................. 4 2.3分型面选择 .......................................................................................................................................... 4 2.4 确定出最佳浇注位置.......................................................................................................................... 6 三、工艺参数确定 ........................................................................................................................................ 8 3.1工艺参数的确定 .................................................................................................................................. 8 3.1.1铸件尺寸公差.............................................................................................................................. 9 3.1.2 机械加工余量............................................................................................................................. 9 3.1.3铸造收缩率.................................................................................................................................. 9 3.1.4起模斜度 ................................................................................................................................... 10 3.1.5铸造圆角 ................................................................................................................................... 10 3.1.6反变形量 ................................................................................................................................... 10 3.2 砂芯设计 ........................................................................................................................................... 10 3.2.1 芯头的设计............................................................................................................................... 10 3.2.2 砂头的定位结构 ........................................................................................................................11 3.2.3 芯座 ...........................................................................................................................................11 四、浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计 ...........................................................................................11 4.1 浇注系统的设计 ................................................................................................................................11 4.1.1 选择浇注系统类型 ................................................................................................................... 12 4.1.2 横浇道及内浇道 ....................................................................................................................... 12 4.2 冒口的设计 ....................................................................................................................................... 12 4.3 冷铁的设计 ....................................................................................................................................... 13 4.4 出气孔的设计 ................................................................................................................................... 13 五、铸造工艺图绘制 .................................................................................................................................. 14 六、铸件图的绘制 ...................................................................................................................................... 15 七、支座铸造工艺卡 .................................................................................................................................. 16 总结 ............................................................................................................................................................ 17 致谢 ............................................................................................................................................................ 18 参考文献： ................................................................................................................................................ 19

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综合分型方案原则及各方面的分析，方案III为最佳选择，如图3.2.1所示

图3.2.1

2.4 确定出最佳浇注位置

浇注位置确定应符合铸件凝固方式，保证铸型充填及铸件质量，而尽量置于有理部位，因此讲支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立位置，以利于保证铸件质量及精度，并利于型芯稳固、排气落砂和检验。铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。

浇注位置的确定有一下原则： 1.铸件的重要部分应尽量置于下部； 2.重要加工面应朝下或直立状态；

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3.使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷； 4.应保证铸件能充满； 5.应有利于铸件的补缩；

6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验。

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根据铸件技术要求，需先找出支架铸件上高质量要求的重要面及受力面，易产生缺陷的的厚壁和薄壁处及大平面，再按照宽大平面向下放的浇注原则，铸件型芯应放置牢固并尽量减少其数量，必要时可自带型芯，以保证铸型充满，又能置于有利位置，保证铸件质量。

最佳浇注位置如图2.4所示

图2.4 浇注位置

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三、工艺参数确定

3.1工艺参数的确定

铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低成本。支座的尺寸公差为CT8～12级，取CT9级。支座的轮廓尺寸为200mm*110mm*100mm，由《铸造工艺设计》得：支座尺寸公差数值为2.5mm。下图为铸件的基本尺寸及尺寸公差数值图3.1；

图3.1

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3.1.1铸件尺寸公差

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铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。在两个允许极限尺寸之内，逐渐可满足机械加工，装配和使用要求。

支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由《铸造工艺设计》查表1-10的：支座的尺寸公差为CT8-12级，取CT9级。

支座的轮廓尺寸为200mm*110mm*120mm，由《铸造工艺设计》查表1-9得：支座尺寸公差数值为2.5mm.

3.1.2 机械加工余量

机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计师时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由《铸造工艺设计》查表1-13得：支座的加工余量为E-G级，取G级。在分型面及浇注系统设置中，不得已将重要加工底面朝上放置，这样使其容易产生气孔、非金属杂物等缺陷，所以讲采取适当加大加工余量的方法是其在加工后不出现缺陷。支座的轮廓尺寸为160mm*135mm*100mm，支座加工余量数值为2.2mm，取2mm。

3.1.3铸造收缩率

铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：ζ= [（L1-L2）／L1]* 100％

ζ-铸造收缩率 L1-摸样长度 L2-铸件长度

支座受阻收缩率由《铸造工艺设计》查表1-14得：受阻收缩率为0.9％

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3.1.4起模斜度

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为了方便起模，在摸样、芯盒的出摸方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯，这个斜度即称为斜度。起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直于分型面的表面上应用。

3.1.5铸造圆角

铸造圆角是指在铸件上相邻两壁之间的夹角，为了防止在该处产生缩孔、因冲砂而缺角、因集中力而产生开裂等缺陷。一般为两交壁平均厚度的1/3~1/2，中小型铸件应采用R3~R5mm，这里取R4mm。

3.1.6反变形量

铸造较大的平板类、床身类等铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题，在制造摸样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形摸样，使其与反变形量抵消，这样在铸造摸样上做出的预变形量称为反变形量。而支座没有较大平板做基本不会产生挠曲变形，所以不用设置反变形量。

3.2 砂芯设计

砂芯的功用是形成铸件的内腔，孔和铸件外型不能出砂的部分。砂型局部要求特殊性能的部分有时也砂芯。

3.2.1 芯头的设计

砂芯主要靠芯头固定在砂型上。对于垂直芯头为了保证其轴线垂直、牢固地固定在

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砂型上，必须有足够的心头尺寸。

3.2.2 砂头的定位结构

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砂芯要求定位准确，不允许沿芯头轴向移动或绕芯头轴线转动。对于形状不对称的砂芯，为了定位准确，需要作出定位芯头。

3.2.3 芯座

芯座是指铸型中专为放置芯头的孔腔，为便于下芯合箱，芯头与芯座留有间隙，一般为芯头0.5~4mm对于垂直芯头，湿砂型造模间隙应采用0.5~1.5mm。

四、浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计

4.1 浇注系统的设计

浇注系统是指砂型中引导金属液流入行腔的通道，一般由浇口杯、直浇杯、横通道等组成。浇口杯承接金属液，并进入横浇道，再分配给内浇道流入型腔，因此各浇道形状及截面均影响铸件质量

。

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4.1.1 选择浇注系统类型

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浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。浇注系统分为封闭式浇注系统，开放式浇注系统，半封闭式浇注系统和封闭-开放式浇注系统。支座就是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。支座结构较为简单且是小型件，每个铸件上只用一个内浇道。内浇道开，支座的浇注顺序为由下至上凝固，这样有利于支座的重要部分先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在底部侧面引入金属液。

4.1.2 横浇道及内浇道

横浇道的作用除了分配金属液外，主要作用就是排渣，可组织水平流动中的熔渣进入行腔。横浇道有梯形、圆形、圆顶梯形。支座则应该把上型分型面设为横浇道，起集排渣排气作用，因为铸铁应采用梯形或圆顶梯形截面。

内浇道对于小件20~30mm有助于横浇道挡渣，且制模及切除方便。支撑台下型的下型面开设内浇道，并分两道将熔融金属从两端法兰处注入，有利于法兰冷却过程中补缩。

4.2 冒口的设计

冒口是铸型内用于存储金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气、集渣的作用。

支座所用的蠕墨铸铁在凝固时其体积变化情况与一些工业上常用的金属及合金不同，其特点是在液态冷却时发生收缩，冷却至晶温时停止收缩。由于析出石墨而发生膨胀，在接近凝固终了时余下的液态金属凝固时又开始收缩，直至凝固结束。所以其凝固时的膨胀和液态收缩趋于互相补偿。故蠕墨铸铁补缩时需要的铁水量少，而且支座壁厚均匀无厚大壁，所以可以利用浇注系统进行补缩不设置冒口。

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4.3 冷铁的设计

为了增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁。 支座铸件壁厚较为均匀，且无厚大壁，故不易产生裂纹缩松等缺陷。而且设置冷铁会增加生产工序，使成本增大。所以不设置冷铁，但是采用在壁厚交叉部位的型腔和砂芯上刷激冷涂料用以防止缩松等缺陷。

4.4 出气孔的设计

出气孔用于排除型腔内的气体，改善金属液充填能力、排除先冲到型腔中的过冷金属液与浮渣，还可作为观察金属液冲满型腔的标志。

防止出气孔过大导致铸件形成热节，以致产生缩孔，出气孔根部直径不应大于设置铸件壁厚的0.5倍。

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五、铸造工艺图绘制

铸造工艺图是在零件图上以规定的红、蓝等色符号表示铸造工艺内容所得到的图形，是铸造行业所特有的一种图样。实际生活中使用的铸造工艺图，大多将分型线、加工余量、浇注系统等均用红线表示，且分型线的两侧用红线标出“上”、“下”字样以表示上、下型位置。其主要内容包括：浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）。铸造工艺图是指导铸造生产的技术文件，也是验收铸件的主要依据。

支座的铸造工艺图如图5.1所示

下起模斜度浇口 图5.1

冒口上

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六、铸件图的绘制

铸件图俗称毛坯图，是反映铸件实际形状、尺寸和尺寸公差及其他技术等要求的工程图样，是根据铸造工艺图以及模样图绘制而成的、由工程图形、工艺符号和文字标注等内容组成的图样，如图6.1所示。

图6.1

铸件图是铸造生产、技术检验、铸件清理和铸件成品验收的依据，也是铸造工艺装备设计和制造的重要依据。同时，还是设计和制造加工装备和切削加工工艺的依据。 铸件图纸上主要包括切削加工余量、工艺余量、结构斜度和起模斜度、分型面及浇注位置、不铸出孔槽、未注明圆角、铸件加工定位基准、铸件金属质量等级、热处理规范以及铸件技术验收条件等内容。

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七、支座铸造工艺卡

铸件材料牌号 名称 支座 灰铸铁 类型 单件 7.2Kg 15mm 生产毛坯质量 平均壁厚 零件图 造型方法 砂型铸造 紧固方法 压铁紧固600Kg 造 型 规格 砂箱内部尺寸/mm 上箱 下箱 长 240mm 240mm 宽 150mm 150mm 高 110mm 110mm 砂 型 烘 干 浇冒口尺寸 /mm 烘干温度/°C 烘干时间/h 方法 500 浇道数量 横浇道 内浇道 长 32 24 15 宽 22 21 高 35 10 烘干炉

截面积 950mm2 255 mm2 浇注工艺规范 出炉温度/°C 浇注温度/°C 浇注温度/°C >1400 >1250 30-50 冷却时间/h >24 热处理工艺 加热5-7h至850摄氏度左右，保温均热3-5小时。炉温冷至400-500度出炉空冷

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总结

经过了两周的时间，课程设计已经接近尾声了，由于我所学知识有限，所以有很多不足的地方还请老师给予指正。

通过这次课程设计，我有了很多收获。首先通过此次课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、观念和知识，培养了自己分析和解决与本课程相关的具体铸造工艺所涉及的实际问题的能力。

其次通过这次实践练习，增强了大家的团队精神和自我思考能力，达到了预期目标，是我我们受益匪浅，这将为我们以后参加工作有很大的帮助，并加深我们的学习兴趣。 但在本次设计中，由于经验不足，有一些考虑不到的地方，希望老师们能够谅解。我会在以后的学习及实践中，不断地提高和完善自己的知识和实践操作能力。

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致谢

在这次课程设计中得到了很多帮助，其中我的老师刘万福的课前讲解及课程设计过程中的督促指导是非常的重要，在此感谢我们的刘老师。他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；支座铸件设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。。

另外我要感谢校方给与我这样一次独立实践的机会，为我们提供了良好的学习及生活环境，增强了我们实践操作和动手应用能力，对知识也有了进一步的了解。 感谢在这次课程设计中帮助过我的同学，让我圆满的完成了此次任务，正是因为你们的无私帮助，我才能深刻体会到知识以外的更重要的东西，那就是团结的力量。 最后，感谢所有在这次课程设计中给予过我帮助的人。

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参考文献：

【1】 王爱珍主编：《机械工程材料》：北京航空航天大学出版社 【2】 王爱珍主编：《热加工工艺基础》：北京航空航天大学出版社 【3】 王爱珍主编：《金属成型工艺设计》：北京航空航天大学出版社 【4】 胡传鼎主编：《铸铁件生产使用技术》：化学工业出版社 【5】 邓文英主编：《金属工艺学》：高等教育出版社

【6】 丁殿忠主编：《金属工艺学课程设计》：机械工业出版社

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/flh5.html