材料成型与控制技术毕业论文支架铸造工艺设计.doc

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1、毕业设计论文设计（论文）题目： 支架铸造工艺设计 下 达 日 期： 2012 年 12 月 3日开 始 日 期： 2012年 12 月 3 日完 成 日 期： 2012 年 1 月 8 日指 导 教 师： 李明 学 生 专 业： 材料成型与控制技术 班 级： 材料 1003 班 学 生 姓 名： 教 研室主任： 杨 兵 兵 材 料 工 程 学院前言 铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成形方法。在金属加工领域中，铸造是世界历史上最悠久的工业之一。青铜冶炼技术的发明，使人类进入了青铜器时代。伴随着青铜冶炼技术的同时，出现了铸造技术。我

2、国的铸造技术已有近6000年悠久的历史，是世界上较早掌握铸造技术的文明古国之一。2500多年以前（公元513年）就铸出270kg的铸铁邢鼎。我国是最早应用铸铁的国家之一，自周朝末年开始就有了铸铁，铁制农具发展很快，秦、汉以后，我国农田耕作使用了铁制农具，如耕地的犁、锄、镰、锹等，表明我过当时已具备有相当先进的铸造生产水平，到宋朝我国已使用铸铁炮和铸造地雷。 从商朝起，我国就已创造了灿烂的青铜文化，所谓“钟鸣鼎食”，成了当时贵族权势和地位的标志。我国最大的钟是明朝永乐大钟，现存于北京大钟寺内，铸于明朝永乐年间（公元1418-1422年），全高6.75m，钟口外径3.3m，钟唇厚0.185m，重4

3、6.5t。据考证钟体铸型为泥范，芯分七段。先铸成钟钮，然后再使钟钮与钟体铸接成一体。钟体的内外铸满经文，约227000余字。大钟至今完好，声音优雅悦耳，声闻数十里，是世界上罕见的古钟之一。我国古代的钟、鼎等文物，有不少是用熔模远铸造的，其工艺复杂。铸工精湛、铸件精美，不难看出我国古代熔模铸造工艺已达到相当高的水平。1953年在河北省兴隆县古燕国铸冶作坊遗址的挖掘中，发现距今2200-2350年的战国时期的铁范（铁质铸件）等87件，可用于铸造铁锄、铁斧、铁凿和车具等，表明早在战国时期，铸铁件在我国已广泛应用了。 新中国成立以来，铸造工业发展取得了辉煌的成就，2004年我国铸造产量达2300万t/

4、年，年产量居世界第一位，已经成为国家重要的基础工业之一。近年生产出了一些技术难度大的铸件，如三峡水力发电机水轮导叶，每片重13t；直径2.6m、长8m的大型离心球墨铸铁管；毛坯重480t、钢液700t、外形尺寸15.3m4.7m2.2m的厚板轧机机架；最薄壁厚为3.5mm的汽车发动机灰铸铁件等。 计算机的广泛应用正从各方面推动着铸造业的发展和变革，它不仅可以提高生产率和降低生产成本，同时又能促进新技术和新工艺的不断出现，使铸造生产正在从主要依靠经验走向科学理论指导生产的阶段。例如，铸造过程的计算机模拟分析及计算机辅助工程的应用，可以科学地预测液体金属充型过程、凝固过程中的温度场及应力场，以及宏

5、观缺陷和微观组织等。它可以优化铸造过程，缩短试制周期，确保铸件质量；可以在提高铸造生产水平的同时获得显著的经济效益，特别是对大型铸件的单件生产确保一次成功，具有重要意义。计算机在铸造工艺计算机辅助设计技术、凝固过程数值模拟技术、快速成形制造技术、铸造工艺参数检测与生产过程的计算机控制等方面的应用发挥着前所未有的作用。 我国铸造工业的生产规模、铸件的产量品种等已处于世界前列。今后应继续走优质、高效、低耗、清洁、可持续发展的道路，是我国由铸造大国变为铸造强国。目录前言2摘要6Abstract7绪论8一：铸件工艺结构和生产要素分析101.1零件图 HT150101.2 合金铸造性能分析111.3 生

6、产批量和生产条件分析11二铸造，造型(芯)方法122.1 不同铸造方法及其应用特点122.2 不同选型芯方法及特点132.3 造型方法的确定14三铸造工艺方案的确定143.1 浇注位置和分型面的确定143.2 砂箱中铸件数量的确定及排列方法173.3 砂芯设计17四 工艺参数的选择174.1 机械加工余量和铸件尺寸公差174.2最小铸出孔和槽184.3 铸造收缩率184.4 起模斜度184.5 分型负数和反变形量19五浇注系统及冒口的设计195.1 浇注系统类型的确定195.2 质量计算205.3补缩及排气系统的设计22六 工艺装备要求236.1 模样236.2 砂箱24七 熔炼工艺26选择炉

7、型：26八 铸件的落砂清理以及后处理278.1. 铸铁件在型内的冷却时间278.2. 落砂278.3 清理28九、铸件的质量检验289.1铸件外观质量检验289.1.1铸件形状和尺寸检测289.1.2铸件表面粗糙度的评定299.1.3铸件质量偏差的检验299.1.4铸件浇冒口残余量的检验299.1.5铸件表面和近表面缺陷的目视检验299.2铸件内腔质量检验299.3铸件内在质量检验30总结31致谢语32参考文献33附 录34摘要 本铸件是某机械厂万能工具床床面床面变向装置支架零件，该说明书主要叙述了该零件的铸造工艺过程材料为HT150，采用粘土砂砂造型，成批量生产，手工造型，工艺要求较为简单，

8、一箱两件，铸件全部在上箱，底注式浇注铸造工艺设计,根据零件的结构形式和技术要求选取合理的工艺参数，设计浇注系统和冒口。 铸造工艺装备的确定,根据铸件的生产条件、工艺要求和铸件的吃砂量合理的选取模样和砂箱。 熔炼工艺的制定,根据铸件的材料和生产要求结合铸件的工艺制定出合理的熔炼工艺。铸件浇注后的落砂清理及后处理要在保证铸件的力学性能和工艺要求下完成。关键词：工艺 ，工装 ，熔炼 ，落砂清理及后处理 AbstractThis casting is the latitude and longitude manufacture machinery Limited company piece rolle

9、r bracket components, this instruction booklet mainly narrated this components foundry technique process material is HT200, uses the resin granulated substance modelling, the mass productions, the hand molding, the technological requirement is in groups simpler, box of two, casting completely on box

10、, rising pouring type casting 1. Foundry technique design; According to components structural style and specification selection reasonable technological parameter, design gating system and rising head.2. Foundry technique equipment determination; According to the casting working condition, the techn

11、ological requirement and the casting eat the granulated substance quantity reasonable selection appearance and the flask. 3. Smelting craft formulation; Request according to the casting material and the production to unify the casting the craft to formulate the reasonable smelting craft. 4. After th

12、e casting castings sand-out cleaning up and the post-processing need to guarantee that the casting under the mechanical properties and the technological requirement complete. KEY WORD: Craft， Work clothes ，Smelting ，Sand-out cleaning up and post-processing绪论发达国家铸造技术的发展现状:发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境

13、污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉，普遍使用铸造焦，冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达0.01%，以下：熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备，使钢液中H、O、N达到几个或几十个106的水平。在重要机床铸件生产中，对材质要求高，如球墨铸铁要求P小于0.04、S小于0.02，铸钢要求P、S均小于0.025，采用热分析技术及时准确控制C、S含量，用直读光谱仪23 min分析出十几个元素含量且精度

14、高，C、S分析与调控可使超低碳不锈钢的C、S含量得以准确控制，采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。普遍采用液态金属过滤技术，过滤器可适应高温诸如钴基、镍基合金及不锈钢液的过滤。过滤后的钢铸件射线探伤A级合格率提高13个百分点，铝镁合金经过滤，铸件抗拉强度提高50、伸长率提高100以上。广泛应用合金包芯线处理技术，使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理过程无污染，实现了微机自动化控制。铝基复合材料以其优越性能被广泛重视并日益转向工业规模应用，如汽车驱动杆、缸体、缸套、活塞、连杆等各种重要部件都可用铝基复合材料制作，并已在高级赛车上应用；在汽车向轻量化发展的进程中，用镁合金材料

15、制作各种重要汽车部件的量已仅次于铝合金。采用热风冲天炉、两排大间距冲天炉和富氧送风，电炉采用炉料预热、降低熔化温度、提高炉子运转率、减少炉盖开启时间，加强保温和实行微机控制优化熔炼工艺。在球墨铸铁件生产中广泛采用小冒口和无冒口铸造。铸钢件采用保温冒口、保温补贴，工艺出品率由60提高到80。考虑人工成本高和生产条件差等因素而大量使用机器人。由于环保法制严格(电炉排尘有9国规定100250 mgm3、冲天炉排尘，11国规定1001000 mgm3，或0.251.5kgt铁液；砂处理排尘，8国规定100250 mgm3)，铸造厂都重视环保技术。在大批量中小机床铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静

16、压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺，砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统，制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺。用自动化压铸机生产铸铝缸体、缸盖；已经建成多条铁基合金低压铸造生产线。用差压铸造生产特种铸钢件。所生产的各种口径的离心球墨铸铁管占铸铁管总量95以上，球铁管占球铁年产量3050。成功地采用EPC技术大批量生产汽车汽缸体、缸盖等复杂铸件，生产率达180型h。在工艺设计、模具加工中，采用CADCAMRPM技术；在机床铸造机械的专业化、成套化制备中，开始采用CIMS技术。铸造生产全过程主动、从

17、严执行技术标准，铸件废品率仅25；标准更新快(标龄45年)；普遍进行ISO 9000、IS014000等认证。重视开发使用互联网技术，纷纷建立自己的主页、站点。铸造业的电子商务、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速发展。一：铸件工艺结构和生产要素分析1.1零件图 HT150图1零件图图示零件是变向支架零件，主要由三部分组成。底座平面厚度为15mm中间是一个竖直的支撑结构平均厚度24mm。最上面是壁厚10mm外形尺寸长宽高=118mm77mm77mm管的内孔是直径为20的孔，在孔的竖直中心线逆方向有M6的螺纹通孔。直板中间有6mm通孔.底座上有两个定位锥孔直径为8mm还有三个台阶孔。底座板倒角半径

18、为12mm。 该M5M万能工具床床面变向装置支架，铸造时应留有一定的加工余量。铸造壁的连接处应逐渐过渡，壁厚均匀，各部位有合适的铸造圆角。以防止铸件出现变形和开裂等缺陷.技术要求：该零件的材料为HT15-32，其金相组织由片状石墨和金属基体组成，流动性好，体收缩和线收缩小，综合力学性能低，可采用同时凝固方式，套筒壁上端可直接得出，其余外表面粗糙度为12.5，可通过铸造来达到精度要求。1.2 合金铸造性能分析 灰铸铁具有良好的流动性，因此在生产上可用灰铸铁铸造形状复杂的薄壁铸件。影响灰铸铁流动性大小的另一个主要因素是铁液的温度，生产上通常是用提高铁液的浇注温度的办法来改善其流动性。 灰铸铁的收缩

19、包括液态收缩，凝固收缩和固态收缩和固态收缩三个阶段，降低浇注温度，提高铸铁中的含碳量极其它促进石墨化元素的含量，都能减少液态，凝固收缩。 灰铸铁由于石墨化的作用，其收缩小，产生应力，发生变形和开裂的倾向都比较小。 1.3 生产批量和生产条件分析（1） 同样的铸件，生产量大于5000件以上的为大量生产，生产过程中应尽量使用专用设备；年产量在5005000件的为成批生产，生产过程中应使用通用设备和装置；铸造一件或年产量小于500件的即为单件或小批量生产，生产过程中所用工艺装置应尽可能简单，以缩短生产准备时间和降低工艺装备的费用。（2) 车间条件车间设备。包括车间起重运输设备能力（最大起重量和高度）

20、，熔化炉的数量和生产率，造型机及造芯机型号和机械化程度，烘干炉和热处理的大小，厂房高度和大门尺寸等。原材料的应用情况和供应情况。车间生产工人的技术水平和生产经验。制造模具等工艺装备车间的加工能力。二铸造，造型(芯)方法2.1 不同铸造方法及其应用特点铸造方法的确定由于该铸件生产批量较小，使用砂型铸造经济划算，砂型铸造又分为湿型，干型，表干型铸造。湿型铸造法的基本特点是砂型（芯）无需烘干，不存在硬化过程，生产灵活性大，效率高，周期短，便于组织流水生产，易于实现过程的机械化和自动化，材料成本低，节约了烘干设备，燃料，电力，容易落沙，但容易使铸件产生一些铸造缺陷，如：夹砂结疤，粘砂，沙眼等。干型是将

21、粘土砂型烘干，砂眼，粘砂，夹砂等缺陷，但需要烘干设备，增加燃料消耗;干型落砂比较困难，还会产生大量的灰尘，因此主要用于铸造表面质量要求高和结构特别复杂的单件小批量生产及大型，重型铸件。表干型是仅将砂型表面烘干，烘干的深度一般为520mm.它与湿型相比，表面强度高，深度小，因而浇注重量较大的铸件时不易产生毛孔，粘砂，夹砂，冲砂等缺陷，单表干型要采用粗砂，型砂水分要严格控制，而且工艺操作严格。表面干型表面干型具有湿型的优点，也具有干型的一些特点，因此，近年来一些中大型铸件（10000-50000kg），正在推广使用的这种表面干型。自硬型自硬性是采用化学作用使型砂硬化的铸型，这是改变铸造生产落后的面

22、貌的先进工艺，应大力推广。表2-1 型砂的成分旧砂新砂煤粉膨润土水分湿透气性湿压强度944.50.51610080mpa所以，该铸件应采用砂型铸造中的湿型铸造方法。2.2 不同选型芯方法及特点（1） 水玻璃砂粘结剂型（芯）剂铸造生产中应用的无机化学粘结剂有水玻璃砂，水泥和磷酸盐等。其中应用最广的无机化学粘结剂钠水玻璃，它们主要是通过发生物理化学反应而达到硬化的。因此，用它们作粘结剂配制的型（芯）砂流动性好，易于紧实，故造型（芯）劳动强度低；硬化快；硬化强度较高，可简化造型（芯）工艺；缩短生产周期，提高劳动生产率；可在型（芯）硬化后起模；型（芯）尺寸精度高；材料来源广，价格便宜；无毒，无味，无黑

23、色污染。缺点是：溃散性差，落砂难；旧砂再生困难，旧砂废弃污染环境。（2） 树脂砂 树脂砂是以树脂为粘结剂配制的型（芯）砂，其主要优点：铸件表面质量好，车间粉尘，噪音较少；溃散性好；树脂砂流动性好，易紧实；旧砂回用，在生率高；树脂型（芯）的强度高，透气性好；缺点是：树脂价格高，对原砂质量要求高；树脂发气量大，易产生孔类铸造缺陷；混砂，浇注，造型有刺激性气味产生。（3） 以油类为粘结剂的型砂 铸造生产中，对于一些形状复杂，断面细薄，要求干强度高和出动性好的砂芯，常采用以油类及树脂作为粘结剂的芯砂油类粘结剂包括植物油和矿物油。用油类粘结剂配制配制的芯砂其特点是：硬化前芯砂具有良好的流动性；具有较高的

24、干强度；油砂不易粘芯盒；烘干后不易吸湿，保存时间长；有较好的退让性和溃散性；铸件质量高。缺点是：湿态下易变形；烘干时间长，生产率不高；发气量大，注意排气工艺.(4) 粘土砂的组成：原砂+粘土+水+附加物粘土砂的特点：粘土砂型根据在合型和浇注时的状态不同可分为湿型、表面干型、干型的型砂；湿型主要优点是：铸型不需要烘干，生产周期短，生产率高，节约燃料，容易落砂，灰尘少，劳动条件较好，便于组织流水作业生产等，但铸件易产生砂眼、气孔、粘砂、夹砂等缺陷；而粘土砂干型通常用在生产表面质量要求高或受高的液压试验、结构特别复杂的铸件，其生产周期长，需要烘干设备，增加燃料消耗，砂箱寿命短，铸件成本较高，劳动条件

25、差，落砂困难等，因此生产中应尽量采用湿型、表干型。表干型与湿型相比，其表面强度高，湿度小，因而浇注重量较大的铸件时不易产生气孔，粘砂，夹砂，冲砂等缺陷，与干型相比，节省了烘炉、燃料和电力，缩短了生产周期，改善了劳动条件。铸造中生产使用大量最大的原砂是以石英砂粒为主，直径在0.053-3.35mm之间，SiO2含量大于或等于75%的天然硅砂。因为天然硅砂资源丰富，分布广，易于开采，价格低廉，能满足铸造上的多种情况的要求。表2-2 铸铁件用硅砂等级项目铸铁件用硅砂等级合格砂一等砂优等砂SiO2最少含量（质量分数，%）85-9090-9393含泥量（质量分数，%）1.0-0.70.7-0.30.3角

26、形系数1.45-1.31.32.3 造型方法的确定 机器造型生产率高，劳动强度低，质量比较稳定。但需要庞大的机器设施，投资大。主要应用于成批大量生产，由于综合考虑该铸件是单件小批量生产，使用机器造型成本高不划算也不经济。 手工造型使用的工艺装备简单，灵活多样，适应性强。适用于单件小批量生产，且投资小，也经济划算。 所以，该铸件应该选用手工造型较为合适的。三铸造工艺方案的确定3.1 浇注位置和分型面的确定(1) 选择合理的浇注位置应注意的问题a. 重要加工面应朝下或呈直立状态。b. 铸件的大平面应朝下。c. 应有利铸件的补缩。d. 应保证铸件有良好的金属液导入位置，保证铸件能充满。f. 应尽量少

27、用或不用砂芯。e. 应使合型，浇注和补缩位置一致。(2) 选择合理得分型面应注意的问题 a. 应使铸件全部或者大部分置于同一半型内 b. 应尽可能减少分型面数量。c. 平直分行面或者曲折分型面的选择，要尽可能地选择平直分型面。.d. 分型面应该选取在铸件最大投影影面处。根据以上综合分析如以下两个方面：方案一： 优点：a. 铸件的大平面朝下。 b. 金属液易导入型腔. C 砂芯的用量较少. d. 铸件大部分置于同一半型内 缺点：a.型腔中的落砂不易清理 方案二： 优点：a. 铸件的大平面朝下. b. 分型面选在铸件最大投影处 缺点： a. 铸件上会出现毛刺，飞边等缺陷 b砂型数量过多，不易定位，

28、会产生偏差 综合所述，选择第二种方案3.2 砂箱中铸件数量的确定及排列方法 砂箱中铸件数量：采用一箱一件3.3 砂芯设计 型芯是铸型的一个重要组成部分，型芯的作用是形成铸件的内腔，孔洞，阻碍起模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分 根据此铸件结构分析该铸件不用砂芯。四 工艺参数的选择4.1 机械加工余量和铸件尺寸公差 机械加工余量是指为了保证铸件加工尺寸面尺寸和零件精度，工艺设计时，在铸件待加工面上预先增加的而在机械加工时切削掉的金属层厚度。机械加工余量的代号用“MA”表示，并由精到粗分为A,B, C,D,E,F,G,H和J共9个等级。 按照GB/T 64141999铸件尺寸公差与机械加工余量

29、的规定，铸件机械加工余量应与铸件尺寸公差规定的铸件尺寸公差配套使用。 机械加工余量应该合理选取。加工余量过大，浪费金属，增加机械加工工时，余量小，会使铸件因尺寸和机械加工精度达不到图纸要求而报废。机器造型比手工造型生产的铸件加工余量小一些，尺寸较大，结构复杂，精度不易保证的铸件加工余量大一些，铸件加工面在浇注位置的上面时比在下面的加工余量大些。 综合确定：该铸件待加工面的加工余量为4mm。 铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差。在这两个允许极限尺寸之间，铸件可满足加工，装配和使用的要求。 铸件尺寸精度取决于工艺设计及工艺过程控制的严格程度，其主要因素有：铸件的结构复杂程度，铸造设

30、计及铸造工艺设计水平，造型，造芯，设备及工艺装备的精度和质量；造型，造芯材料的影响因素的控制越严格，但铸件的生产成本也相应提高。不同的生产规模和生产方式生产的铸件所能达到的铸件尺寸精度等级也是不同的。 按照GB/T6414-1999铸件尺寸公差规定，铸件尺寸公差等级为16级表示CT1-CT16。综合考虑该铸件尺寸公差为9mm。4.2最小铸出孔和槽 铸件上常常有许多的孔和台，要是能铸造出的话倒要铸造出来。这样可以减少机械加工余量降低成本又可以使铸件的厚度比较均匀，还可以减少形成缩孔和缩松的缺陷。若是有弯曲的孔无法机械加工就必须铸造。 铸铁件的最小铸出孔（mm）铸件厚度200应铸出的最 小孔径HT

31、303540另定QT354045表4-14.3 铸造收缩率铸造收缩率又称铸件收缩率，是铸件从线收缩开始温度冷却到室温时的线收缩率，以摸样与铸件的长度差占占铸件长度的百分数表示= (L1-L2)/L1100% （ 公式一）式中：L1模样长度 L2铸件长度 铸造收缩率与起始温度、铸件结构、铸型种类、冒口系统结构、砂型和砂芯的退让性有关。一般砂型铸造灰铸铁的铸造收缩率是0.7-1.0%，该零件取1.0%。4.4 起模斜度为使摸样容易从铸型中取出或型芯由芯盒中脱出，在模样样或芯盒的平行于起模方向壁上所作出的斜度称为起模斜度。起模斜度应用在没有结构斜度并垂直于分型面的模样表面。起模斜度的大小，依据模样的

32、起模斜度。表面粗糙度以及造型材料和造型方法而定。同一铸件的起模斜度尽量可能取一种或两种，手工制造木模，起模斜度尽量可能取一种或两种，手工制造木模，起模斜度应该标出毫米，机械加工金属模应标明角度，以便于制造，操作，度量。4.5 分型负数和反变形量（1）分型负数：造型时，由于起模后的修型和烘干过程中砂型的变形引起分型面凹凸不平而使合型不严密，为防止跑火，型时需需在分型面上放耐火泥条或石棉绳，从而增大了型腔的高度。为保证铸件尺寸符合图的要求，在模样上必须减去相应的高度。减去的数值称为分型负数。确定分型负数时应该注意一以下几点：a. 若模样分为两半，且上，下两半是对称的，则分型负数在上，下两半模样上个

33、取一半，否则，分型负数应在上半模样上留取。b. 多箱造型时，每个分型面都要留分型负数。c. 湿型一般不留分型负数，但砂箱尺寸大于2M时，也留分型负数综合总结，该铸件不用留分型负数。 五浇注系统及冒口的设计5.1 浇注系统类型的确定为了使铸件的清晰的轮廓，浇注系统位置的选择非常重要。根据其结构特点，根据铸件结构、重量及材质特点，确定合金液从铸件热节处注入，采用浇口杯补缩铸件的顶注法浇注系统。因此确定方案设计如下： （1）注（上注）式浇注系统 以铸件的浇注位置为基准，内浇道开设在铸件的顶部。金属液容易冲满型腔，有利于补缩，对薄壁铸件可以防止浇不到、冷隔等缺陷；但对铸型底部冲击大，金属液易产生飞溅、

34、氧化，容易产生砂眼、铁豆、气孔、氧化夹渣等缺陷。所以不合适 （2）底注（下注）式浇注系统 内浇道开设在铸件底部，即金属液从铸件的底部注入型腔。这种浇注系统充型不平稳，会产生飞溅、铁豆，氧化倾向小，排气容易；但铸件的温度分布不利于自下而上的定向凝固，补缩效果差，所以不合适。 （3）分型面（中间）注入式浇注系统 金属液经过开在分型面上的横浇道和内浇道进入型腔。这种浇注系统对于分型面以下的型腔相当于顶注，而对于分型面以上的型腔则相当于低注，故兼有顶注和低注的特点，由于内浇道开在分型面上，所以便于选择金属液引入位置，应用广泛。故该铸件选择中间注入式浇注系统。5.2 质量计算将磨头架零件分为一个长方体和

35、两个底座三部分计算其体积，计算过程如下V铸件=V1+V2+V3 V4 =232cm3M=V铸件*铁=2.1kg 冒口占铸件质量的比例为25-30%，该零件取比例为30%。 G1=铸件+G冒口=2.1（1+30%）=2.4kg 浇注时间 因为，M=2.4kg，所以选取浇注时间计算公式 （公式5-1）根据壁厚，选取S=2.2所以，T=K =14s时间的校核 因为铸件壁厚为12mm，K=2.0，C=77mm根据浇注时间的校核V=C/t，当铸件壁厚为1040mm时，则V=1020m/s经验证：t=c/v=77/12=6s 计算各浇道横截面积 经过对铸件的分析，一箱一件，采用中间注入式，应该有一个横浇道

36、，一个直浇道，一个内浇道，根据流量方程和伯努力方程可推导出铸铁件阻流截面积的计算公式得：S = =0.1 （公式5-2） 式中：S阻阻流截面积（cm2）G浇注重量（kg）流量系数t浇注时间（s）H均作用于内浇道的金属液静压头，一般取平均压头（cm）因为此铸件为湿型砂小铸件，所以铸铁型阻力小，取=0.35，平均压头的计算H=H- （公式5-3） 式中：H均平均压头(cm )H。内浇道以上的金属液(cm)C浇注时铸件的高度(cm)P内浇道以上的铸件高度(cm) 采用顶注式浇注系统P=，H=H-H=120 所以S=0.1 cm，该铸件利用封闭式浇注系统1：1.1：1.15 S=0.1cm，S=0.1

37、1cm，S=0.12 cm（1）单个内浇道形状尺寸，取扁平梯形。设计方案如图：a=（0.1-0.9）b，取a=0.6b，c=（0.1-0.5）b，取c=0.3b 解得，b=20mm，a=12mm，c=6mm（2）横浇道的形状尺寸设计如下：横浇道设计示意图a=（0.1-0.9）b，取a=0.6b，h=（1.5-2.0）b，取h=1.7b 解得，b=27mm，a=16mm，h=45mm（3）直浇道模型尺寸设计如下： 直浇道设计示意图 S直=3.14（）=120， 解得，d=40mm5.3补缩及排气系统的设计由表查得，铸件质量G=31kg100kg，单件小批量生产时，浇冒口的质量占铸件质量的比例为：

38、25-30%，该零件取30%G冒口=230%=0.6kg应使用明顶冒口进行补缩和排气，根据有关数据设计如下： 出气冒口设计示意图DR=1.212=14.4mm， HR=1.214.4=17mm，d=0.812=9.6mm， h=0.312=4.32mm 六 工艺装备要求6.1 模样用木材制成的模样称为木模，是生产中应用较多的一种模样，它具有质轻，易加工，生产周期短，成本低等优点。但强度和硬度低，易变形和损坏，一般用于单件或小批量生产中。制造模样用的木材要求纹理平直，纤维坚韧，硬度适中，质地细密，吸湿性低，缩胀性小，无木节裂纹等缺陷。常用的木材有红木，白松，杉木等，制作木模前应将木材进行干燥处理

39、，一面发生干缩变形。金属模用铝合金，铸铁，铸钢，铜合金等金属制成的模样，它具有强度高，尺寸精度高，表面光洁，耐磨耐用等优点，但制模的生产周期长，成本高，多用于成批大量生产和机器造型中。塑料模是一环氧树脂为主要材料制成的模样，它具有表面光洁，起模性能好，不易变形，质轻耐磨耐腐蚀，制造工艺简单，生产周期短等优点，缺点是中不能加热，在制造是会发出油害气体。多用于成批生产的中小型铸件，特别是形状复杂和机械加工困难的模样。综合考虑经济性与车间生产条件，选用木模样。 模样尺寸=（零件尺寸工艺尺寸）（1+铸造收缩率）L长=（118+8）（1+1.0%）=127（）L宽=（77+8）（1.0+1%）=86()

40、L高=（77+8）（1.0+1%）=86() 待添加的隐藏文字内容2模样图6.2 砂箱砂箱是构成铸型的一部分，其作用是制造和运输砂型。砂箱造型既要符合砂型工艺要求，又要符合车间的造型、运输设备的要求。因此，正确地选用和设计砂箱的结构，对于保证铸件的质量，提高生产效率，减轻劳动强度，降低成本以及保证安全生产都具有重要意义。砂箱的基本要求：内框尺寸应保证砂箱壁和模样间有合理的吃砂量；为保证砂箱的强度和刚度，应有合适的箱壁、箱带和加强肋结构；为便于铸型烘干和浇注时的排气，中、大型砂箱的箱壁上应设有排气孔；为保证造型和合型时准确定位，砂箱上应设有安装定位销套的结构；为便于搬运，小型砂箱上应有把手，中、

41、大型砂箱应设有吊轴、吊环，并有足够的强度，以确保安全；为防止浇注时抬箱炮火，砂箱上应设有紧固装置，合型后要锁紧；在满足工艺要求和确保安全的前提下，砂箱的结构应简单、轻便、易于制造；砂箱的规格应尽可能标准化、系列化、通用化，以减少砂箱规格，降低生产成本，便于使用和管理。 因为使用手工分模造型。故砂箱的设计为手抬式砂箱，为了保证合适的吃砂量，保证铸件一箱一件的质量要求，查阅相关资料，可知；侧壁吃砂量为50mm，浇口杯一侧吃砂量为50mm，分型面处无吃砂量，故可选用的砂箱尺寸：218187mm130mm。砂箱材料：HT150。七 熔炼工艺选择炉型：目前，国外一般铸铁熔炼仍然以冲天炉为主，铸造用冲天炉

42、的最大熔化率已达100t/h，由电子计算机控制整个熔化过程。冲天炉的优点是适应不同原材料和熔炼各种铸铁的需要，但此铸件是小批量生产， 冲天大批量生产时耗能大，污染环境，所以应选用中频感应炉。HT150 化学成分元素种类CSiMnP成分范围(%)3.2-3.52.0-2.40.5-0.80.3平均值(%)3.352.20.650.3提高铸铁的力学性能的主要途径：1. 适当调整灰铸铁的化学成分，采用高的W%SiW%C比。2 采用合金化。3. 改进炉料质量。4. 对灰铸铁进行热处理处理。5 对原铁液进行炉前孕育处理。孕育铸铁的熔制原理:在炉前向低碳、硅铁液中加入一定数量的促进石墨化元素，将原来按亚稳定系结晶的部分转变为按稳定系进行结晶。人为的在很短时间内加入了大量的结晶核心，降低了过冷度，使宫共晶团细化，得到具有细小A型石墨片和细珠光体或索氏体基体的灰铸铁，力学性能提高。孕育处理方法：1传统的包内孕育法。2. 瞬时孕育法。3. 型内孕育法。该铸件生产采用传统的包内孕育法八 铸件的落砂清理以及后处理8.1. 铸铁件在型内的冷却时间 铸件在型内的冷却时间和铸件的壁厚、质量、铸件的特点等因素有关，其中最