壳体铸造工艺设计

壳体铸造工艺设计ＤｅｓｉｇｎｏｆＣａｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＨｏｕｓｉｎｇ目录一简介----------------------------------------------------------------------31.1设计（或研究）的依据与意义1.2中国古代铸造技术发展1.3中国铸造技术发展现状1.4发达国家铸造技术发展现状1.5我国铸造未来发展趋势二生产条件-----------------------------------------------------------------4 三工艺分析-----------------------------------------------------------------5 四浇注系统设计、工艺参数计算及措施-----------9 4．１工艺参数的计算4．２工艺参数的校核4．３工艺措施五模具设计要点--------------------------------------------------------10 六冷铁设计-----------------------------------------------------------------13七结束语----------------------------------------------------------------------13 八参考文献------------------------------------------------------------------16一简介1.1设计（或研究）的依据与意义我国有五千年的文明历史，自古以来就是一个农业大国，从传统的农耕石器，到现代化的机器操作。

改革开放以后，我们国家农业也普遍采用了机械农业化生产，其中拖拉机起到了不可替代的作用，我国拖拉机工业虽有较大发展，但大中型拖拉机的产品技术水平、质量、规模、企业素质和结构与发达国家相比，从整体上分析并没有明显缩短差距，要相差20年以上。

特别是新产品品种发展，产品技术水平，机电液一体化，人机工程、电子操纵监控等方面差距更大。

90年代以来，国外拖拉机工业已进入现代化发展的新阶段。

产品的更新速度加快，产品系列化进一步完善，大部分产品实现了机电一体化、智能化，达到高效节能，产品外观质量轿车化。

制造水平进一步提高，计算机数控技术（CNC），新材料、新工艺广泛应用，大大地提高了产品质量、寿命、可靠性。

1.2中国古代铸造技术发展中华文明大致经历了石器时代、铜器时代和铁器时代三个历史阶段，这三种材质的工具和技术的创造发明，随着人类的繁衍，不断推动人类文明向高级阶段发展，金属的应用使人类文明产生了根本性的飞跃，而铸造技术的运用和金属的发展紧密联系在一起。

对古代很多务农的人来说，铸造技术是一门手艺。

据历史考证，我国铸造技术开始于夏朝初期，迄今已有5000多年。

到了晚商和西周初期，青铜的铸造技术得到了蓬勃发展，形成了灿烂的青铜文化，遗留到今天的有一批铸造工艺水平较高的铸造产品。

中国古代的铸造方法有：石型即用石头或石膏制作铸型；泥型古称“陶范”；金属型古称“铁范”；失蜡型有出蜡法、走蜡法、脱蜡法或刻蜡法；砂型这种方法是伴随泥型一起产生的。

1.3中国铸造技术发展现状尽管近年来我国铸造行业取得迅速的发展,但仍然存在许多问题。

第一,专业化程度不高,生产规模小。

我国每年每厂的平均生产量是815t,远远低于美国的4606t和日本的4878t。

第二,技术含量及附加值低。

我国高精度、高性能铸件比例比日本低约20个百分点。

第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱。

第四,管理水平不高,有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术,但却无法生产出高质量铸件,究其原因就是管理水平较低。

第五,材料损耗及能耗高污染严重。

中国铸铁件能耗比美国、日本高70%～120%。

第六,研发投入低、企业技术自主创新体系尚未形成。

1.4发达国家铸造技术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。

在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、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。

铸造生产全过程主动、从严执行技术标准，铸件废品率仅2%-5%；标准更新快（标龄4-5年）；普遍进行ISO9000、ISO14000等认证。

1.5我国铸造未来发展趋势自中国加入WTO以来,我国铸造行业面临机遇与挑战。

其未来发展将集中在以下几方面。

第一,鼓励企业重组发展专业化生产,包括铸件大型化和轻量化生产。

第二,加大科技投入切实推动自主创新,实现铸件的精确化生产和数字化铸造。

第三,培养专业人才加强职工技术培训。

第四,大力降低能耗抓好环境保护,实现清洁化铸造。

二生产条件壳体铸造材质HT200，铸造质量82kg，外形尺寸552.5mm×513mm×488.2mm，壁厚10mm-30mm，主要壁厚10mm。

采用5t／h 大双热风冲天炉熔炼，铁水出炉温度1400-1450℃，采用Z2140顶箱震实式造型机湿砂型造型，漏模起模，砂箱尺寸900mm×700mm×350mm，采用Z878翻台震实式制芯机，合脂砂制芯。

三工艺分析箱体类铸件的收缩率受铁水的化学成分、浇注温度、铸件本身结构特征、铸型的退让性和泥芯的退让性等多种因素的影响，尤其是化学成分、注温度的影响使浇得同一种铸件在每一炉次甚至同一炉次的尺寸都有差异。

一般灰铁件的收缩率在０．７％￣１％之间。

箱体类零件的尺寸精度除偏芯、变形以及受铸件收缩率影响外，还受到错箱、机械加工中的定位误差和机械加工误差的影响。

因此，要生产出合格的零件，在复杂形状箱体类铸件铸造模具设计制造中必须采取一系列的工艺措施，选择灵活适当的工艺参数。

该铸件可视作由近似长方箱体和喇叭口盘状两部分形状组成。

泥芯被金属包裹面积较大。

喇叭口盘状泥芯尺寸较大，为增强泥芯的排气，在分芯面处开通气槽、扎通气孔，这样既利于浇注时泥芯中的气体排出，也利于泥芯烘干时气体的排出，缩短泥芯的烘干时间。

当烘干时间不足时，喇叭口盘状泥芯中心部位常易出现不干现象。

四浇注系统设计、工艺参数计算及措施浇注系统的设计①分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U形和六角形等。

恰当合理的分流道形状和尺寸应根据制品的体积，壁厚，形状复杂程度，模腔的数量以及所用塑料的性能等因素综合考虑。

分流道长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置。

从输送熔体时的减少压力损失和热量损失的要求出发，应力求缩短。

分流道断面尺寸取决于多种因素，其中包括塑件重量和壁厚，塑料粘度和分流道本身的长度。

分流道断面积应能保证型腔充满并补充因腔内塑料收缩所需的熔体后方可冷却凝固。

综合考虑选用矩形分流道。

②分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。

分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布置方法。

③分流道与浇口的连接：分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及充填。

D、浇口的设计：浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。

一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。

浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。

而我们这里选用的是点浇口。

简图如图七图七点浇口浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应注意以下几点：①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。

②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。

③浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。

④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。

⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。

⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。

⑦不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。

根据铸件特点采取中间分型、分芯方式，浇注为了提高铸型系统开设在分型面处，采用封闭式。

通气性，在所有最高点处扎!６ｍｍ明出气孔，同时在最高处设一!１００ｍｍ顶部缩颈冒口，既起排气、溢流又起补缩作用。

工艺图如图２所示。

4．１工艺参数的计算浇注时间21(s)t==≈式中：ｔ为浇注时间（ｓ）；Ｓ为系数；ＧＬ为型内金属液总质量（ｋｇ）。

平均静压力头ＨＰ＝Ｈ０－０．１２５ｈｃ＝３５－０．１２５×４８．８≈２８．９（ｃｍ）式中：ＨＰ为平均静压力头（ｃｍ）；Ｈ０为作用于内浇道的金属液静压力头（ｃｍ）；ｈｃ为铸件高度（ｃｍ）。

平均有效静压力头ｈｐ＝ｋ２＝ＨＰ＝1.42 １＋ｋ１＋ｋ２＝１＋１．２＋１．４式中：ｈｐ为平均有效静压力头（ｃｍ）；ｋ１、２为系ｋ数。

内浇道总断面积26.2(cm)F=≈∑内Ｆ直："Ｆ横：#Ｆ内＝１．４：１．２：１式中：$Ｆ内为内浇道总断面积（ｃｍ２）；Ｆ直为直浇道断面积（ｃｍ２）；%Ｆ横为横浇道总断面积（ｃｍ２）。

4．２工艺参数的校核型内液面上升速度ｖＬ＝ｈｃ＝４８．８≈２．３（ｃｍ／ｓ）＞２ｃｍ／ｓ，符合要求。

最小剩余压力头高度ｈｍ＝Ｌｔａｎ"＝４０ｔａｎ１０≈７（ｃｍ）＜１２ｃｍ，符合要求。

式中：ｈｍ为最小剩余压力头（ｃｍ）；Ｌ为液态金属的流程（ｃｍ）；α为压力角（°。

）4．３工艺措施外模采用漏模起模形式，顶面机械加工余量取４ｍｍ，底面、侧面机械加工余量取３ｍｍ，拔模斜度取１ｍｍ正拔模斜度，长度方向收缩率取１％，其它方向取０．７％。

变速箱壳体机械加工时，以下面大圆盘进行主定位，上部侧面两点进行辅助定位。

由于铸件长度方向尺寸较长（约５５０ｍｍ），同时结构较复杂，需采取一定的工艺措施保证，为此在方法兰背面增加1ｍｍ厚度的工艺补正量，以保证在发生１ｍｍ以内错箱时法兰强度不受影响。

同时对各种塔子按长度方向增加２ｍｍ工艺补正量。

方法兰连接孔处的槽左右各增加１ｍｍ宽度，这样利于装配。

需泥芯中的各轴承孔机械加工余量取６ｍｍ。

加工的凸台机械加工余量取５ｍｍ。

芯头按零件开口处形状随形设计，这样披缝易于清除。

上型芯头外模于泥芯之间设置０．５ｍｍ间隙。

为防止芯头处产生挤砂缺陷，在芯头一周设置１．５ｍｍ×ｍｍ防压砂环，如图３Ａ处所示。

同时为了防止泥芯产生上漂现象，在上芯头处设置压砂环，如图３Ｂ处所示。