铸造工艺课程设计

绪论11. 铸造工艺方案的确定21.1零件结构工艺性分析21.1.1零件基本信息及技术要求21.1.2零件结构组成分析21.1.3零件所用材质性能分析21.1.4零件结构工艺总结31.2造型方法与铸型种类的选择31.2.1造型方法31.2.2铸型种类31.3砂芯种类与制芯方法的选择41.3.1砂芯种类的选择41.3.2制芯方法的选择51.4分型面和浇注位置确定51.4.1分型面的确定51.4.2浇注位置的确定62. 铸造工艺参数的确定62.1尺寸公差和加工余量公差的确定62.1.1尺寸公差的确定62.1.2加工余量公差的确定72.2机械加工余量和铸件基本尺寸的确定72.2.1机械加工余量的确定72.2.2铸件基本尺寸的确定82.3收缩率和起模斜度的确定82.3.1收缩率的确定82.3.2起模斜度的确定92.4其它工艺参数的确定103. 砂芯设计103.1砂芯的基本知识103.2芯头设计103.3型芯尺寸的确定114. 浇注系统设计124.1浇注系统的作用124.2浇注系统类型的选择124.3浇注时间的确定124.4阻流元（内浇道）截面的计算124.5各浇道截面比例关系，截面形状及尺寸的确定134.6浇注系统图135. 冒口冷铁设计145.1冒口的设计145.2冷铁的设计146. 铸造工艺设备设计146.1工艺装备的基础知识146.2工艺装备的选用156.2.1模样的选用156.2.2模板的选用156.2.3芯盒的选用166.2.4砂箱的选用167. 铸型的装配177.1铸型的装配177.2铸型的紧固178. 结论189. 附录1.铸造工艺图18参考文献19铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，己有约6000年的历史。中 国约在公元前1700前1000年之间已进入青铜铸件的全盛时期，工艺上己达到 相当高的水平。铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属液浇入铸型，凝固 后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。铸造所生产的产品 称为铸件。大多数铸件只能作为毛坯，经过机械加工后才能成为各种机器零件。 当有的铸件达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，才可作为成品或零件直接 使用。常用被铸金属有：铜、铁、铝、锡、铅等，普通铸型的材料是原砂、黏土、 水玻璃、树脂及其他辅助材料。特种铸造的铸型包括：熔模铸造、消失模铸造、 金属型铸造、陶瓷型铸造等。（原砂包括：石英砂、镁砂、皓砂、銘铁矿砂、镁 橄榄石砂、兰晶石砂、石墨砂、铁砂等）我国古代铸造技术居世界先进行列。由于过长的封建社会影响了科学技术的 发簪，阻滞了铸造技术前进的步伐。新中国成立以來的50多年中，自20世纪 50年代初至今，儿乎从零开始，逐步发展到现在这样的规模，成绩是巨大的。 现在铸造在我国是一个很大的行业，产量居世界第二位，年产量达1000万一1200 万吨，厂点多大2万多个，职工100130万人，其中工程技术人员约占3.5%, 己经成为了国家重要的基础工业之一。20世纪40年代，H.Morrogh和WJ.Williams研制成功球墨铸铁,使铸铁进入 一个新的发展时期，这引起人们极大的重视，球墨铸铁从此得到迅速发展与推广。 球墨铸铁是在浇注前向一定成分的铁液中加入纯镁、稀土或稀土镁合金等球化剂 进行球化处理及孕育处理后获得大部分或全部为球状石墨的铸铁。球墨铸铁是一种广泛应用于各工业部门的重要结构材料，它的出现使铸铁材 料的性能发生了质的飞跃，因此在国内外发展都很快，许多方面己取代了锻钢、 铸钢及可锻铸铁的应用，成为产量仅次于灰铸铁的铸造合金材料。以往球铁均需 通过各种不同的热处理手段方能达到相应的牌号要求，从而耗费能源、污染环境、 增加成本、延长生产周期、加重工人劳动强度，因此生产铸态球铁便成为近年來 国内外球铁生产方面的一个重要发展方向。据数据统计，我国用于灰铸铁件热时效的能耗每吨铸件为40100血标准煤, 而用于球墨铸铁件退火、正火的能耗每吨铸件为100180血标准煤。我国球墨 铸铁件中高韧性铁素体球铁和高强度珠光体球铁占有很大的比重，通常是采用退 火、正火处理。采用铸态球墨铸铁生产技术省去了退火、正火处理工序，节约能 源，避免了因高温处理而带來的铸件变形、氧化等缺陷。所以，推广应用铸态球 墨铸铁生产技术，对于铸造行业的节能降耗减少排放，以及提高经济效益都具有 非常重要的意义。1.铸造工艺方案的确定1.1零件结构工艺性分析1.1.1零件基本信息及技术要求零件名称：支座（如图1-1）零件材料：QT500-7球墨铸铁件生产类型：大批量生产技术要求：1、铸件重量5.6Kg,重量偏差小于0.1kg2、不允许有超标的外观和内部缺陷3、未注拔模斜度为24、未注圆角半径为3mmr%/ 丿 /A2-|114川图1-1零件图5、硬度 230270HB 1.1.2零件结构组成分析使用UG作出如图1-2三维模型进行结构 组成分析。图1-2零件三维图零件支架由外径90mm内径50mm的 空心圆柱和120mmX200mm的方形底座构成， 总高120mm,零件壁厚不均匀，其中底座壁厚 30mm,空心圆柱壁厚20mm。支座底部需螺栓 固定，留有两个螺栓孔，尺寸为12mm,可在 铸件完成后切削加工。零件结构对称，没有突出 部件影响起模，适合使用两箱造型。铸件整体有 一定的表面精度要求。1.1.3零件所用材质性能分析支架在铸造过程中釆用QT500-7球墨铸铁为材料，大批量生产。球墨铸铁是 在浇注前向一定成分的铁液中加入纯镁、稀土或稀土镁合金等球化剂进行球化处 理及孕育处理后获得大部分或全部为球状石墨的铸铁。理论上在化学成分和浇注温度相同时，球墨铸铁的流动性较灰铸铁好，收缩 性两者相当。由于球墨铸铁的弹性模量较灰铸铁大（160180GPa）,加之其热 导率乂较灰铸铁低，因此，无论是收缩应力还是温差应力均较灰铸铁大。这样, 球墨铸铁件的变形及开裂倾向均高于灰铸铁，故应在铸件结构设计上和铸件工艺 上釆取相应的防止措施。球墨铸铁在生产中，除会产生一般的铸造缺陷外，还会经常产生：缩孔及缩 松、夹渣、皮下气孔、石墨漂浮及球化衰退等缺陷。1.1.4零件结构工艺总结结合零件基本信息、结构组成、所用材质性能及技术要求，总结归纳出铸件 可能出现的缺陷及问题有：1、因零件壁厚不均匀，在壁厚、拐角处可能出现缩孔。2、因零件拐角处壁厚，导致冷却速度不均匀，可能产生热结。3、因浇注材料球墨铸铁的变形及开裂倾向大，可能导致工件出现裂纹。4、浇注材料球墨铸铁还会还会经常产生：缩松、夹渣、皮下气孔、石墨漂 浮及球化衰退等缺陷。5、未能选择最合适的造型方法，合箱出现偏差，导致铸件尺寸，内腔出现 错位，飞边等。1.2造型方法与铸型种类的选择1.2.1造型方法零件支架结构对称简单，没有突出部件影响起模，适合使用两箱造型，整体 尺寸大小归属于小型铸件。因生产类型为大批量生产，故建议使用机器造型。考 虑到铸件整体有一定的表面精度要求，铸件为小型铸件，型砂紧实方法适合使用 震压紧实。震压紧实的主要特点为：经多次震击后再加压紧实砂型；生产率较高，能量 消耗少，机器磨损少，砂型紧实度均匀。考虑到铸件为整体尺寸小于400mm X 500mm的小型铸件，选择使用Z145 型震压式造型机。Z145型震压式造型机是以震击为主、压实为辅的小型造型机， 广泛用于小型机械铸造车间。Z145型震压式造型机采用顶杆式起模，顶杆顶着 砂箱四个角而起模。1.2.2铸型种类根据零件的基本信息及技术要求，查阅资料了解砂型分类及特点应用可知， 湿型砂更适合支架零件的生产。湿型的主要特点是：以膨润土或黏土为黏结剂, 砂型不烘干，成本低，劳动条件好，机械化造型应用多。釆用活化膨润土砂高压 造型，可得到强度高，透气性较好的砂型。湿型砂的性能是靠合理的配方和制备工艺來达到的，下表1-1为资料中显示 的工厂中铸铁件湿型砂配方和性能实例。4表1-1型砂配比Fn4配比（%）性能用途IH 砂新砂膨润土藤粉砾酸钠（以膨润土为基其他含水量（%（%）透代性湿压（kPa轴湿拉 强度 （kPa）含泥*其他粒度组别加入量14955KD51.0-2.()03-0.7水液318-4.670型单一砂.铁中、小件16722843-4TNi11型单一砂， 铸适灰铸我们选用表中序号15的配比方法來生产支架零件的铸件。湿型砂制备工艺：湿型砂的混制设备多为碾轮式或摆轮是混砂机，混砂效果 比较稳定。用碾轮式和摆轮式混砂机制备工艺是：旧砂、新砂、膨润土、煤粉等 固体材料先加入混砂机干混砂机干混均匀，再加入水（最好是淋入或经雾化后加 入）和其他液体后湿混，待充分混匀即出砂。常常是经过调匀和松砂处理后用于 造型制芯。一般干混35min湿混47min。1.3砂芯种类与制芯方法的选择13.1砂芯种类的选择因铸件结构简单，属于小型铸件，型芯所受压力不是很大，故釆用干型芯砂。 砂芯烘干的目的主要是除去水分，降低型芯的发气量，提高强度及透气性。铸件 所选用的配比如表1-2：表1-2芯砂配比砂序号配比）性 能应用旧砂新砂膨润土高岭土其他含公莹（%）度（k內;干剪强 雯（kPa：湿透气性粒组加量干型砂1必95XV501551 261()8K)50-D100 1601(1)大件面砂275-85XV5025151 36 80.5-27950 70100 150冷KI)大件芯砂3必954V70155125779507080 10(中件面砂40)9()4CVX)20 101-24-6，回0.57-950 知7() KXJS()中心芯砂我们选用表1-2中序号4作为支架零件型芯的生产所用配比。1.3.2制芯方法的选择造芯设备的结构形式与芯砂的粘结剂及造芯工艺密切相关，结合我们制芯所 使用的干型膨润土砂和铸件的基本结构、生产类型，我们选择热芯盒射芯机。热芯盒射芯机主要由供砂装置、射砂机构工作台及加紧机构、立柱机座、加 热板及控制系统，依次完成加砂、芯盒夹紧、射砂、加热硬化、取芯等工序。1.4分型面和浇注位置确定1.4.1分型面的确定结合支架零件基本信息和结构组 成，得出以下三种分型方案如图1-3：分型方案1以零件底座底面为分型面，使 零件整体位于下砂箱内。分型方案2以零件的纵向中心轴为分型面， 使零件的左右分型模分别位于上下 砂箱内。分型方案3以零件的横向中心轴为分型面， 使零件的前后分型模分别位于上下 砂箱内。分型方案分析：1上!.| It上下图1-3分型方案方案1、分型方案以零件底座底面为分型面，使零件整体位于下砂箱内。此 种方案使整个零件处于一个砂箱内，优点是：合箱不会出现错型错位，铸件飞边 缺陷减少；因为铸件整体处于下砂箱中，浇注时更容易充满型腔。缺点是：零件 中心有一空腔，需要安放型芯铸出，这种分型方案不利于型芯的定型定位；这种 分型方案相对其它方案不利于起模。方案2、以零件的纵向中心轴为分型面，使零件的左右分型模分别位于上下 砂箱内。这种方案的优点是：相对方案1更利于型芯的定型定位，起模。缺点是： 合箱时容易产生错型错位，浇注时上砂箱中底座充型容易产生缩孔缩松缺陷。方案3、以零件的横向中心轴为分型面，使零件的前后分型模分别位于上下 砂箱内。这种方案的优点是：和方案2型芯的定型定位方法相同，起模比方案1 更容易。缺点是：合箱时比方案2更容易产生错型错位，铸型错型错位面积比方案2更大，浇注时上砂箱中底座充型容易产生缩孔缩松缺陷。 分型面的最终确定：考虑到零件的空腔是重要部位，粗糙度要求高，对以上三种分型方案进行分 析对比可知，方案1最佳，与方案2、方案3相比更容易定位合箱，不会出现错 型错位，铸型更容易充型。方案1也更加利于冒口、浇道的设计安放。考虑到方 案1不利于起模，不利于型芯的安放，可以适当增加起模斜度，设计合适的型芯 来解决这些问题。1.4.2浇注位置的确定浇注位置的确定应该考虑以下原则：1、浇注位置不应开设在铸件的重要部 位，以免造成浇注位置附近的铸型 局部过热。2、浇注位置应开设在铸件易打磨的地 方。3、浇注位置尽量开设在分型面上，以 方便造型。4、浇注位置不应开设在型壁及砂芯或 型腔中的薄弱部位。图中衣示浇注位置图1-4浇注位置铸造工艺参数的确定根据以上原则对铸件进行结构分析，得出如图1-4所示的两个浇注位置。因 铸件为空心圆柱和方形底座构成的对称结构，铸件的重要部位为圆柱空腔内部, 所以将浇注位置对称设置在方形底座两侧，为了充型均匀，选择在底座长端两侧。2.1尺寸公差和加工余量公差的确定2.1.1尺寸公差的确定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 限尺寸之内，铸件可满足机械加工、装配和使用。影响铸件尺寸精度的主要因素有：铸造合金，铸件的结构，铸造方法，铸造 工艺设计水平，操作水平，造型、制芯设备及工装的精度，造型、制芯材料的性 能，铸件的精整和表面质量，生产技术管理和质量控制手段等等。按照GB/T64141999铸件尺寸公差与机械加工余量的规定，铸件尺寸 公差等级分为16级，表示为CT1CT16o不同生产方式和生产规模的铸件尺寸公差等级不同，根据支架零件铸件所用材料和生产类型查表得出大批量机器造型生产球墨铸铁件的尺寸公差等级为812CTo根据支架零件铸件尺寸大小查铸件尺寸公差数值表得出如表2-1：表2-1铸件尺寸公差铸件基本尺寸单位（mm）公差等级CT891011121001601.82.53.65.071602502.02.84.05.68结合支架零件铸件的结构、所用材料，技术要求等确定铸件的尺寸公差等级 为10CT, 4.0mm。结合实际生产及应用我们对其进行适当调整，最终确定铸件 的尺寸公差为6mmo考虑到铸件空腔为重要部位，其尺寸公差设为8mmo2.1.2加工余量公差的确定机械加工余量值有精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共10个等 级。查阅GB/T64141999铸件尺寸公差与机械加工余量的规定，根据各种 铸造方法和铸造合金铸件的RMA等级得出如表2-2：表2-2机械加工余量等级方法要求的机械加工余量等级铸件材料铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金砂型铸造手工造型GKFHFHFHFH砂型铸造机器造型EHEGEGEGEG金属型DFDFDFDF压力铸造BD熔模铸造EEEE结合支架零件铸件的结构、所用材料，技术要求等最终确定铸件的加工余量 公差等级为EG。2.2机械加工余量和铸件基本尺寸的确定2.2.1机械加工余量的确定GB/T64141999铸件尺寸公差与机械加工余量中规定，机械加工余量值 应根据最终机械加工后成品零件的最大轮廓尺寸和相应的尺寸范围选取。铸件的某一部位在铸态下的最大尺寸应不超过成品尺寸与要求的加工余量及铸造总公差之和。当有斜度时，斜度值应另外考虑。由2.2.1确定出加工余量公差等级为EG，查阅铸件加工余量表绘出如表2-3：表2-3机械加工余量值最大尺寸 单位（mm）要求的机械加工余量等级EFG1001601.11.52.21602501.422.8结合支架零件铸件的结构、所用材料，技术要求等最终确定铸件的加工余量 为 2mm。222铸件基本尺寸的确定结合支架零件铸件的结构、所用材料，技术要求和上节求出的铸件的尺寸, 加工余量，收缩率得出铸件的基本尺寸如图2-1所示。2.3收缩率和起模斜度的确定23.1收缩率的确定铸造收缩率乂称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分 比表示： = hzxioo%厶2式中E 铸造收缩率（）Li模样长度（mm）1_2铸件长度（mm）查阅资料可知常用球墨铸铁铸造合金线收缩率如表2-4：表24铸造收缩率球墨铸铁收缩率受阻收缩自有收缩珠光体球墨铸铁0.8-1.21.0-1.3铁素体球墨铸铁0.61.20.8T.2因为铸件在冷却过程中各部分尺寸都要缩小，所以必须将模样及芯盒的工作 面尺寸根据铸件收缩來加大，加大的尺寸称为缩尺。结合铸件的整体尺寸大小, 算出支座零件铸件的缩尺为1mm。2.3.2起模斜度的确定当零件图样没有适合起模的结构斜度，在铸造工艺设计时，给出模样的起模 斜度，以保证起模操作。模样的起模斜度，应不致使铸件超出尺寸公差。起模斜 度的取值查阅资料得出如表2-5：表2-5起模斜度测量面高度h戒加/mm粘土砂逍或时槌样 外哀而起模斜度粘土砂造羽时僅 样凹处内表面起棋斜度自硬砂适型时，棋样 表面起漠斜度金厲模样、 翊料模样木蟆样金属模样、 塑料模样木模样金属模样、 塑料模样木模样aa/mmaa/mmaa/mmaa/mmaa/mmaa/inn)10-401。100.8l25r1.0220x1.62S2.0I1.62Q5*1.640-100(T30*J.O0M01.2ros，2.01。】52.2(T50r1.6(T55r1.6100- 160025*1.2030，1.4045”2.2(T5512.6(T35r1.6040,2.0160 - 250(T201.6025*1.8040*3.0045，3.40.30r2.2O35r2.6250-4000202.4(T25#3.00404.60%亍5.2(X30r3.6O35#4.2400 - 630020*3.8020f3.8(T3516.40407.4(T25r4.6030r5.6根据铸件的基本信息及要求，我们选用木模样、湿砂造型。铸件的基本尺寸 为200mmX120mm,查表得，起模斜度为0“ 30 , 1.4mm。最终确定铸件基本 尺寸如下图2-2：2083208 3098+3098 + 3图2-1铸件基本尺寸图22铸件起模斜度2.4其它工艺参数的确定结合零件基本信息可知，支座底部需螺栓固定，留有两个螺栓孔，尺寸为 12mm,查阅资料可知得出如表2-6：表2-6铸件最小加工孔径诲件材施壁厚最小孔径痔快8200000.51111.5222干型0.5111.51.52334566口硬型0.511!12333455垂直芯头斜度芯头位盘芯头髙度人，窗W40mm41 63mm64 - lOOixn lOOnro芯头斜度W匕芯头a|/()10108(/ mm7111423下芯头ai/()7766a/mm581117垂亶芯头高度和芯头与芯座的间隊（单位：mm）L砂型类别D或（八8）W5051-100101-151 200201 300301 400401-500501-70)701-VXD1001-15001501-20002000s h$hh1hSh1h$h3h9h4h$hSh湿壇02 150.320w50干型0.2 -0.5自哽型|o.2 200.525良型02 250.3250.52510301.0351.0351.5401.54051*100干熨0.20.51.01.C1.5J1.52.02.C自彊型 0.2300.5301.0301.C351.5401.5402.0502.C50炭?002如0.3300.5301.C351.5351.3351.5b1.5402.050101 * 150干墩C3;0.51.01.C1.51.52.02.CZo2.5自境型 00.5351.0351.C401.5401.5402.0502.C60湿型0J 350.3350.5351.0351.5401.5402.0452.C2.050151-200干別0+0.51.01.01.51.52.02.C2.52.3602.5702.570自锁型0.5401.0401.0I1.5501.5502.055匸552.0652.075-902.590注：1 当不设上部芯头时，下部芯头高度按衣中敷值堆加2对于一些大批II生产.11对奇度中心线对称的砂芯.上、下部芯头尺寸可以相同。 3何諒釘的值可取，产（1520）$。4.上芯头岛度h、的值町取A|S（0.6-0.7）fco3.3型芯尺寸的确定根据零件尺寸，结合上表，可 知：芯头高35mm,上芯头斜度10 下芯头斜度7芯头左右间隙为 0.3mm, K头上间隙为0.5mm。型 芯如图3-2所示：-1X X00X XX X X X X XXrRaX xX X X X X X X二 X3512835图3-2型芯4.浇注系统设计4.1浇注系统的作用浇注系统是承接并引导液态金属液流入型腔的一系列通道。浇注系统的设计 时工艺设计的重要组成部分。铸铁件浇注系统的典型结构由浇口盆、直浇道、横 浇道、内浇道四个基本组元组成。4.2浇注系统类型的选择浇注系统可分为以下儿种：顶注式浇注系统、底注式浇注系统、分型面注入 式浇注系统、阶梯式浇注系统、垂直缝隙式浇注系统。根据分型方案、零件结构 等要求，我们选择顶注式浇注系统。4.3浇注时间的确定液态金属从进入浇口开始到充满铸型所需的时间称为浇注时间。常用的浇注 时间经验公式如下：式中：t浇注时间（s）G,浇入型内的金属液总重量（kg）8 一一铸件的平均壁厚（mm）,对于圆形或正方形的铸件，取其直径或 边长的一半。K系数。对于球墨铸铁取3.04.0。将数据G1=6.72kg, S=25mm, K=3.5代入式中，求出浇注时间为19.32s4.4阻流元（内浇道）截面的计算把金属液看作普通流体，浇注系统看作管道，在封闭式浇注系统中，内浇道 为阻流组元，根据流量方程和伯努利方程可推导出铸铁件内浇道截面积的计算公 式：S Go.3itV77式中：S内浇道截面积（cm2 ） Gj型内金属液的总重量（kg）U一流量系数t一一浇注时间（s）H一一作用于内浇道的金属液静压头（cm）,因为式中的H在浇注时大多 是变化的，可用平均压头H代替。式中：G一包括浇冒口在内的金属总重量（kg）。浇冒口的重量按铸件重量的 比例求出，见表牛1：表41铸件重量的比例铸件重量/kg大量生产（）成批生产（%）单件、小批生产（）100010151020将数据G产672kg, t=19.32s, U=0.5, H=15cm代入式中，求出内浇道截面积为 0.58 cm2 =58mm245各浇道截面比例关系，截面形状及尺寸的确定求得阻流组元的截面积之后，根据合金和铸件的特点，选定封闭式浇注系统 各组元截面比例关系的类型，确定其比值为：ES内：ES横：ESfi=l:1.2:1.4确定S rt=58mm2 S =69.6 mm2 S =81.2mm2 o考虑到生产类型为大批量, 选择一箱多型铸造，各浇道截面形状尺寸如图44：4.6浇注系统图由4.5确定出來各浇道截面形状及尺寸，考虑到生产类型为大批量，选择一 箱两型铸造，设计出浇注系统如下图4-2所示内浇道20.横浇道图4-1各浇道面积CY图4-2浇注系统5冒口冷铁设计5.1冒口的设计冒口是在铸型内专门设置的储存金属液的空腔，用以补偿铸件成形过程中可 能产生收缩所需的金属液，防止缩孔、缩松的产生，并起到排气和集渣的作用。考虑到支架零件工件小，壁厚差相对较小，球墨铸铁的收缩率较小，我们 可以利用冷铁来使其同时冷却，除浇口杯外将不再进行冒口设计。5.2冷铁的设计冷铁是用来控制铸件凝固最常用的一种金属块。各种铸造合金均可使用冷铁, 尤以铸钢件应用最多。冷铁的主要作用有：1、与冒口配合使用，加强铸件的顺序凝固，扩大冒口的有效补缩距离，不 仅有利于防止铸件产生缩孔、缩松等缺陷，而且能减少冒口的数量或体积，提高 工艺出品率。2、加快铸件热节部分的冷却速度, 使铸件趋向同时凝固，有利于防止铸件 产生变形和裂纹。3、加快铸件某些特殊部位的冷却 速度，改善其基体组织和性能，提高 铸件表面硬度和耐磨性等。4、难于设置冒口或冒口不易补缩 到的部位放置冷铁可减少或防止出现缩 孔、缩松。冷铁分为外冷铁和内冷铁，因铸 件较小，我们选用外冷铁。查阅资料 显示，冷铁的大小及厚度应为工件的 一半，冷铁大小及位置如图5-1所示：图5-1冷铁的位置6 铸造工艺设备设计6.1工艺装备的基础知识铸造工艺装备（简称工装）是铸造生产过程中所用的各种模具、工夹量具的 总称，例如模样、模板、芯盒、砂箱等。6.2工艺装备的选用6.2.1模样的选用模样是造型工艺必需的工艺装备之一, 其作用是用來形成铸型的型腔，因此模样 直接关系铸件的形状和尺寸精度。常用的 模样种类有：木模、金属模、塑料模等。木模具有质轻、易加工、生产周期短、 成本低等优点。根据技术要求我们选用木 模造型。其木模设计尺寸大小如图6-1：II图6-1木模设计6.2.2模板的选用模板一般是由铸件模样、芯头模样和浇冒口系统模样与模底板通过螺钉、螺 栓、定位销等装配而成，但也有整铸的模板，通常模底板的工作面形成铸型的分 型面。铸件模样、芯头模样、浇冒口模样分别形成铸件的外轮廓、芯头座、浇冒 口系统的型腔。采用模板造型不仅可以简化造型操作，提高生产率，而且型腔尺寸精确。所 以模板造型不仅用于成批大量生产的机器造型中，在小批量生产的手工造型中, 为了提高铸件质量，也可采用模板造型。B C-C十B B亢浇道与浇1丨 杯以活块形讥山借 钉模板相连.以 便上起條结合生产类型、零件要求等，我们选用木模整铸模板，其模板样式如图6-2：15#卜模板a“)上模板图6-2#为150mm,下砂箱高度为200mmo图6-4砂箱7 铸型的装配7.1铸型的装配铸型装配的主要任务是按顺序将砂芯安装、固定在砂型内，清理通气孔道并 检验型腔的主要尺寸，最后合型。1、砂芯的安装放入砂型中的砂芯应该稳固，不能因砂芯本身重量或金属 液对其冲击或浮力的作用而使砂芯发生偏移、歪斜。砂芯一般依靠其芯头在型中 固定，当芯头仍不能固定砂芯时，可用芯撑辅助支撑。2、砂芯的通气和补正整个铸型的排气是一个非常重要的工艺问题，在合 型时应使各砂芯通气道相互贯通，并使通气道与型外大气连通，以便使型芯内的 气体顺利而迅速地排出型外。3、型腔尺寸的检验 在铸造生产过程中，除了砂芯、砂型需要分别检验外， 在铸型装配时，还要对装配后型腔的主要尺寸进行检验。7.2铸型的紧固砂型合型后装配成铸型，浇注前一定要将上、下砂型紧固。否则会由于浇注 时金属液的压力和砂芯的浮力作用，而可能将上砂型抬起，出现炮火（金属液泄 露）现象。铸型的紧固方法是根据造型方法、砂型大小、砂箱结构和生产方式的不同來 选择的。考虑到我们的铸件比较小，砂箱选择较大，有一定的自重，所以我们不 再需要对铸型进行紧固处理。8. 结论本次所铸支架零件由外径90mm内径50mm的空心圆柱和 120mmX200mm的方形底座构成，总高120mm,零件壁厚不均匀，其中底座壁 厚30mm,空心圆柱壁厚20mm。支座底部需螺栓固定，留有两个螺栓孔，尺寸 为12mm,可在铸件完成后切削加工。零件结构对称，没有突出部件影响起模， 我们选用以零件底座底面为分型面的两箱造型。支架在铸造过程中釆用QT500-7球墨铸铁为材料，大批量生产。我们选用湿 型砂一箱两件木模板机器造型，一盒三芯芯盒造芯。为了防止热力居中，冷却不 同时我们在空心圆柱两侧添加冷铁。在浇注系统的设计中，我们选用的浇注系统在直浇道和各拐角处分别设计了 集渣槽，用來集渣过滤。考虑到球墨铸铁在浇注前需要在一定成分的铁液中加入纯镁、稀土或稀土镁 合金等球化剂进行球化处理及孕育处理，所以浇铸时应该适当提高浇铸温度来提 高球墨铸铁的流动性及充型能力。附录1 铸造工艺图18参考文献1 蔡启舟，吴树森编.铸造合金原理及熔炼北京：化工工业出版社，2010. 12 曹瑜强 主编.铸造工艺及设备.北京：机械工业出版社，2008. 13 程芳，杜伟 主编.金属材料与热处理.南京：南京大学出版社，2011.84 司乃钧，王丽凤 主编.热成型工艺基础.北京：高等教育出版社，2008. 65 李弘英，赵成志 编著.铸造工艺设计.北京：机械工业出版社，2005. 26 李昂，吴密主编.铸造工艺设计技术与生产质量控制使用手册，2003. 57 陆文华，李隆盛，黄良余 主编.铸造合金熔炼.机械工业出版社，2002. 18 王慧，刘鹏主编.机械制图.北京：机械工业出版社，2012.99 石徳全 主编.造型材料.北京：北京大学出版社，2009. 910 王慧，孙建香 主编.AutoCAD 2012机械制图实例教程.北京,人民邮电出 版社,2012.911 李晨希主编.铸造工艺设计及铸件缺陷控制.北京，化学工业出版社，2009.112 吕振林等编著.铸造工艺及应用.北京，国防工业出版社，2011.119