支座的铸造设计

目录

1 零件的简介 (1)

2铸造工艺设计 (3)

1工艺方案的选择 (3)

1.1 分型面的选选择 (3)

1.2浇注位置的选择 (4)

2.铸造的工艺参数的确定 (5)

2.1 最小铸出孔 (5)

2.2 加工余量与铸造圆角 (6)

2.3 铸造缩尺 (7)

2.4 铸造斜度与分型负数 (8)

3浇注系统和冒口的设计 (10)

3.1浇注系统的选择原则 (10)

3.3冒口的设计 (11)

四、造型方法设计 (12)

4.2砂芯的制作 (13)

5 冷铁的设置 (14)

总结 (15)

1 零件的简介

1.1零件的介绍

此铸造的零件为支座，主要作用是起到支撑轴。其形状如下图所示：

1.2造型材料和铸造材料的选择

造型和造芯材料

由于本次课程设计的铸件是大批量生产，所以造型方法采用机械造型，铸心为手工造型。造型方法可选用砂箱造型，其操作方便，无论是大、中、小型铸件，还是大量、成批和单件生产均可采用。型砂选择：铸钢用的型砂和泥心砂，其主要的组成部分是石英砂和耐火粘土。作为造型材料的沙子性质，由砂粒形状和大小，氧化硅的含量，以及沙子中存在的各种混合物来确定。该铸件型砂选用瘦沙（粘土含量2~10%）来代替石英砂。在湿模造型时，小型和中小型钢铸件泥心砂可以采用小颗粒的半肥沙（粘土含量10~20%）作为附加物加入石英砂中。加入的耐火粘土，其工艺试样的抗压强度应为0.5~0.6公斤/公斤2。耐火粘土应该是白色或者淡灰色的，不应有可被肉眼看出的混杂物，如砂子、矿石、石灰等。碎粘土所含水分不应超过2%。.（铸件材料是铸铁时，制造湿砂型的粘土砂所用粘土为膨润土，湿抗压强度一般为80-120kpa。含水量为4.5-5.5％，透气性为60-100，型砂配比70/140目占33，100/200目占17%，红砂占50%。芯砂选择油砂或水玻璃砂。）

造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯，前者用于造各种形状、尺寸和批量的砂芯，后者用于造单件小批量生产，形状简单或回转体砂芯。

铸造材料采用给定的HT250。

造型机选择为Z145A。

2铸造工艺设计

1工艺方案的选择

1.1 分型面的选选择

分型面的选择原则：

1）技术要求条件较高的应尽量放在底面

2）根据零件形状特点尽量减少砂型箱数

3）便于造型

4）节省原材料

5）利于补缩

6）浇冒系统放置方便，容易清理

而零件的剖面图如图1

图1 零件图

根据分型面的选择原则和此零件的特点，其分型面选零件的中

心线平面为分型面。

1.2浇注位置的选择

浇注位置选择的原则如下

1、铸件的重要加工面或主要工作面应朝下。

2、铸件的大平面应朝下，以免夹砂。

3、为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象，应将面积大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直、倾斜位置。

4、容易形成缩孔缩松的铸件，厚大部位放在分型面附近的上部或侧面，以便于安放冒口、冷铁。

5、应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。

6、尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。

7、应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致，避免多次翻动砂箱

根据浇注面的选择原则和零件的特点，利用两箱造型其浇注位置如图2所示：

图2 浇注位置

2.铸造的工艺参数的确定

2.1 最小铸出孔

根据查阅华中大学出版社《材料成型工艺基础》第三版P69 表1 铸件的最小铸出孔的直径mm

灰铸铁件铸钢件

大量生产12~15 ——

成批生产15~30 30~50 单件、小批量生产30~50 50

而此支座零件的孔只有Ф13，平且铸件材料是采用的为HT250，所以此铸件的的孔不铸出，而是利用机加工钻孔。

2.2 加工余量与铸造圆角

由于此铸件是采用灰铸铁手工造型，查阅文献1 表4-2 等其尺寸公差等级CT为8~10，加工余量等级MA为G。选择铸件的尺寸公差等级为10级，查阅文献1 表4-3，铸件的顶面加工余量为5mm,底面和侧面的加工与余量为4mm。

加工余量与铸造圆角图如图3所示：

图3 加工余量图

铸件相邻两臂之间的交角，应该做出铸造圆角，防止在尖角处产生冲砂和裂纹，圆角半径一般为平均壁厚的三分之一或者二分之一，此铸件三分之一，铸造圆角半径选择为8mm。

图4 铸造圆角铸件

2.3 铸造缩尺

由于金属的收缩，铸件冷却后的尺寸将比型腔的尺寸的小，查表的HT250铸造的的收缩率为0.9。

把收缩前的尺寸取整，则铸件收缩前尺寸及模型尺寸如下图：

图5 铸件缩尺图

2.4 铸造斜度与分型负数

在造型和造芯时，为了顺利起摸而不损坏砂芯和砂型，应该在摸样上的起摸方向上带有一定的斜度。起摸斜度有增加铸件壁厚、加减铸件薄厚和减少铸件壁厚三种形式。此铸件采用增加铸件壁厚的方式，如图6所示。

由于此铸件的模型是采用木模，根据铸件尺寸查文献1 表4-5得知：

a=1.8mm α=0°20′

图6

干砂型、表面烘干型以及尺寸较大的湿砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接触面很不严。为了防止浇注时炮火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条等，这样在分型面处明显增加了铸件的尺寸。为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时为抵掉铸件增加的尺寸而在模样上减去相应的尺寸称为分型负数。而支座是湿型且是小型铸件故不予考虑分型负数。

根据以上起摸斜度、铸造圆角、收缩率、加工余量等因素，则最终的铸件如下图所示：

铸件最终图

3浇注系统和冒口的设计

3.1浇注系统的选择原则

1.能顺利的引导金属液注入到行腔各个部位且在填充过程中不致产生涡流或紊乱，使型腔内气体能顺利排出。

2.应选择最短流程以缩短填充时间。

3.尽量避免直接撞击型芯和嵌件。

4.应尽量减少弯折，有较高光洁度。

5.对于一模多腔时应尽量与模板中心对称。

6.浇注系统的容积应取最小值。

根据铸件的特点和浇注系统选择的原则，因此此铸件浇注系统选择封闭式浇注系统。

3.2浇注系统尺寸的确定

经过计算此铸件的重量大致在10~15kg，根据铸件的壁厚在15~25mm之间，所以查阅《铸造技术数据手册》（机械工业出版社）表7-45：铸件内流道的总断面积为2.0cm2，内流道长度为25~30mm。此铸件内流道长度取25mm。

由于浇注系统选择的是是封闭式浇注系统，查阅资料其灰铸铁的内浇道、横浇道、直浇道横切面积之比为1：1.5:：2。此铸件的的直浇道断面积为4cm2。此铸件的只选用直浇道和内浇道。金属液经过直浇道后，直接通过内浇道进入型腔之中。

3.3冒口的设计

冒口应设置在铸件热节圆直径d y较大的部位，因此在铸件原板处加顶明冒口，冒口类型选用B型。该铸件H0=82mm，d y=60mm，d=30mm,查文献一表4-6，

D=1.5d y d1=1.1d,

d2=1.5d h=0.3H H=2.5d

D=90mm H=75mm h=22.5mm d1=33mm d2=45mm。

B型冒口

4、造型方法设计

4.1 木模的设计

由于采用砂型铸造，所以再铸造之前必须有一个木模，根据铸件的形状和浇注位置确定。根据铸件的分型面，该铸件结构简单，成中心对称、上下对称分布。所以木模分了2份，销钉连接。根据铸件工艺参数中铸件的收缩量、加工余量、拔模斜度、铸造圆角、工艺补正量及芯头间隙，设计木模。木模每处的尺寸=铸件实际尺寸+加工余量+收缩量+型芯与芯头的间隙量

利用2个半木模利用销钉配合，铸件上的凸台由于要铸出，所以利用活块造型，也使用销钉和木模配合，放入砂箱中构成型腔。

木模和木模的配合件下图中：

单个木模

合模状态

4.2砂芯的制作

因为铸件有一较大的通孔，因此要制造砂芯来保证铸件的形状。、为了保证砂芯在制芯、搬运、配芯和浇注过程中不开裂、不变形、不被金属液冲击折断，生产中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其刚度和强度。

砂型放在芯盒中制作，芯盒中的空腔是砂芯的形状，将树脂砂放入芯盒之中，利用2芯盒的配合，并且给与芯盒一定的压力，使得芯盒中的沙能充分成型。再砂芯在芯盒中成型之后，将砂芯烘烤使其有着较强的刚度和强度。砂盒如图所示：

5 冷铁的设置

来中设置冷铁虽然铸件已经设置了冒口，但是由于铸件下方还是有较大的热节圆位置，容易造成铸件的裂纹和气孔，所以应该到下砂箱中设置冷铁。

所以最终的铸件工艺图如下:

上

下

气孔

浇口杯直浇道

内浇道砂芯

冷铁

总 结

经过这次课程设计，我大体对砂型铸造有了更深的了解，更加

熟悉了砂型铸造的工艺过程。相比《材料成型技术》书本上的知识也

经过这次课程设计到得了一定的扩充，在课程设计之中由于很多知识

点是课程上一笔带过或者没有讲过的内容，例如计算内浇道的断面面

积和金属液冷却时间等，也逐渐的学会了去翻阅各种专业资料。

由于老师要求的是利用CAD 和PROE 画图，所以在课程设计中

经常要利用画图软件，也让我对已经生疏的软件又复习一次，再次掌

握了不少内容和学会了一些新的PROE 绘图知识。也让我认识到这些

学过的软件还是得经常练习，才能在用到之时熟练的去运用。

这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练

综合运用所学的理论利用到实际方面,加深和扩展有我们做设计的能

力，也为以后的毕业设计和毕业后的工作打下了一定的基础。

参考文献

1、《材料成型工艺基础》沈其文主编 3版华中科技大学出版社

2003

2、《高级铸造工工艺学》国家机械工业委员会第一版机械工

业版社1987