盖铸造工艺设计说明书

盖铸造工艺设计说明书

1铸件结构工艺性分析

1.1铸件基本情况：

铸件材料为ZG310—570，铸件属半圆环厚壁零件，最大直径780mm,最小直径490mm,加工后最大壁厚210mm，最小145mm，加工后净重238Kg，铸件尺寸精度CT14，质量需符合GB/T6414—1999标准，允许深度不大的短小裂纹补焊，加工面不允许有肉眼看见的缩孔、缩松和裂纹等缺陷。

铸件属于中型铸件，属单件小批量生产性质类型。

根据零件三视图，画出铸件三维图如图1-1所示。

图1-1 铸件三维图

1.2铸件结构工艺性分析

1.2.1铸件壁厚的合适性分析

铸件壁过薄，铸件将产生浇不足、冷隔、浇注流痕等铸造缺陷，铸件壁过厚，将使铸件由于冷却过慢晶粒粗大，也影响铸件的机械性能，因此对于一个具体的铸件，根据其材料与铸造方法，必须有一个最小临界壁厚才能保证其铸造工艺的实施。由于零件属单件小批量生产类型，因此适宜的铸造方法为砂型铸造，根据材料的类型与铸件最大尺寸，查阅资料[1]，从铸件尺寸来看，临界壁厚必须小于39mm，而本铸件最小壁厚为145mm，远远大于临界壁厚，所以本铸件属厚壁件，因此在铸造过程中应想法使金属液快速冷却。

1.2.4铸件壁的连接过渡圆角

铸件的过渡圆角过小，将使连接处产生较大的铸造应力，并有可能造成铸件开裂，对于本铸件来说，铸件尺寸大，铸件收缩亦大，从而铸造应力更大，铸件壁连接转角更易开裂，因此对铸造圆角的大小进行分析具有重要意义。

从图1-2可知，其过渡圆角查阅资料[2]可知，铸造合适的圆角应在R50较为合适，本铸件的过渡圆角在图中为R20，此处圆角过小，易在此处产生较大的铸造应力，导致铸件在此处开裂，因此，与厂家协商后，铸造工艺设计中按铸造圆角R50进行设计模样与芯盒。

1.3铸件可能产生的铸造缺陷

本铸件属于中型半圆环厚壁铸件，对于此类铸件，铸件由于壁太厚，铸造完成后容易使晶粒粗大，以至于达不到厂家所要求的力学性能，为消除与防止这些缺陷的产生，铸件除快速浇注外，还需采用加冷铁等方法方法。

二．铸件整体工艺方案设计

1.铸造工艺方法选择

本铸件为中型铸钢件，属于单件小批量，因而只能采用砂型铸造，因水玻璃砂无论从环保、成本及铸件质量来说，在所有砂型种类中综合性能比较好，并且对铸钢件来说，抗粘砂性能也很好，因此本铸件整体采用水玻砂造型最为合适，考虑到铸件属于中型铸件，厚壁也比较大，型砂与金属液接触的时间较长，粘砂趋向严重，因此铸型表面浸涂锆英粉酒精涂料2mm左右。

2.铸件浇注位置

本铸件采用滴注式浇筑。

图2-1 铸件浇注位置

3.分型面确定

根据分型面选择原则，尽可能使铸件处于全部一个砂箱考虑，将分型面设置在下表面，这样设置不仅分型面为平面，而且铸件全部处在上砂箱，铸件精度定位高，这样造型、合箱等均较为方便。分型面设计如图2-2。

图2-2 铸件分型面

4.砂箱中铸件数量及排列

本铸件尺寸较大，质量也大，浇注过程中所需铁水多，如再考虑一箱多件，不仅铸造生产操作不便，生产也不经济，铸造过程报废风险也大，因此本铸件采取一箱一件原则，吃砂量根据铸件重量及铸件大小考虑，查表[4]确定吃砂量为400mm。

三、铸造工艺参数确定

1.铸件尺寸公差

本铸件属于单件小批量生产的砂型铸造，对于单件手工造型的铸钢件生产，国家标准规定铸造精度在CT13—15范围内，本铸件要求铸造精度在CT14级，精度要求合适，为提高铸件精度，除了精确考虑铸件收缩外，但为了提高铸件精度，应重点考虑模具结构及模具材料，同时铸型要用高强度型砂，为此本铸件采用整体模样，呋喃树脂自硬砂造型。

2.铸件重量公差

本铸件重量不影响其质量及使用功能，重量公差不考虑，只要其尺寸在范围内即可，因此重量公差根据按MT14控制。

3.机械加工余量

根据GB/T6414-1999机械加工余量标准规定，本铸件加工余量等级为G~K范围，考虑到铸件铸造精度不是太高，精度按J控制，铸件加工后最大尺寸210mm，查表[5]加工余量为10mm，因此铸件的下表面加工余量为10mm，上表面由于有冒口及其它铸造缺陷存在，

精度降低一级，按K级考虑，加工余量为14mm，铸件上的孔都处于侧壁，考虑到孔尺寸小，实际定位尺寸也小，铸造工艺又处于高精度控制思想控制，因处孔的加工余量按G级最高精度确定加工余量较为合理，其加工余量为8mm。孔的台阶面虽也为加工面，但其实只需表面平整利于拧紧螺帽就行，如图3-1为孔的螺母拧紧面。这个面的尺寸精度要求不高，只需加工后平整就行，因此孔的拧紧面确定3mm加工余量。

4.铸件收缩率

本铸件属于自由收缩，这里查表得收缩率为2.0%

5.模样起模斜度

由于铸件是单件小批生产，模样采用木模结构，根据铸件浇注位置与分型面设置，铸件全部处于上箱，因而模样全部在上箱，铸件高度为210mm，模样高度比铸件高度加放一个收缩量，因此模样高度为252mm，按自硬砂木模造型查表[7]，起模斜度为0°30′，即0.5°。起模斜度方向为加大法

7.不铸出结构

根据铸造工艺理论，需要加工的孔与槽只有在尺寸大于一定值时才铸出，其最小铸出尺寸根据铸造工艺类型，铸造合金种类，铸件壁厚大小及孔、槽的深度或长度有关，根据孔长度及壁厚查找碳钢件的最小铸出孔[9]，可知最小铸出孔为100mm，本铸件的加工孔在放置加工余量后小于这个尺寸，因此本铸件的孔全部不铸出，本铸件的槽，也不铸出。

8.反变形量

因铸件为不易变形结构，不考虑反变形量

9.工艺补正量

铸件的理论收缩与实际收缩的不同，可能影响铸件孔之间的毛坯距离与加工距离不同，因此铸件孔的的台阶面需加一个工艺补正量，根据孔的定位距离与孔台阶半径，查表[10]，当孔距离在501~1000，凸台半径为>25时，工艺补正量为3.5，本铸件的螺孔台阶直径为39，，因此工艺补正量按3.5mm计，即将孔台阶的半径尺寸在制作模样时根据原有尺寸加大3.5mm 的半径。

10.分型负数

本铸件全部在上箱，铸件分型面的大小不对其它尺寸造成影响，只影响铸件下表面的厚度，铸件下表面为加工面，分面面间隙越大，铸件上表面加工余量越大，因此在模样上不考虑铸件的分型负数。

11.收缩筋的设计

本铸件工艺筋设计如图所示为一薄板连接铸件两脚补着补正量为10~15 取15 板厚36 如图3-1 所示

图3-1 拉筋

四、砂芯设计

本铸件为简单铸件，不需要砂芯！

五·浇注系统设计

5.1浇注系统类型的选择

铸件材料为ZG310—570，铸件属半圆环厚壁零件，最大直径780mm,最小直径490mm,加工后最大壁厚210mm，最小145mm，加工后净重238Kg，因为铸件采用两箱造型，铸件结构简单，结合铸件要求及铸件结构及分型面设置，底注式浇注系统较为合适，故本设计采用底注式浇注系统。

根据资料[6]，厚壁球墨铸铁采用开放式浇注系统，其浇注比为：

∑A内：∑A横：∑A直﹦1.0:(0.8~0.9):(1.1~1.2)

参照教材及其它资料，确定浇注系统截面计算比例为：

∑A内：∑A横：∑A直﹦1.0: 0.9: 1.2

5.2浇注系统形式及内浇口位置

根据根据浇注系统设计原则以及浇注系统的类型，内浇口开设在铸件底面，开设薄片式内浇口，内浇口尽量分散，以减少铸造应力，内浇口不对正砂芯等，本铸件开设1个直浇道，1个总横浇道，2个分横浇道，2个内浇口。考虑到本铸件是小型件，且浇注高度比较低，直

浇道、横浇道及内浇道均采用木模造型，内浇口采用楔形式，造型时也由木模成型。

铸件浇注的布置形式如图5.2所示。

5.3 浇注载面比计算

浇注系统的计算根据铸造工艺手册第三版中引入的大口出流理论计算公式，其内浇口计算公

式为：

A =内 （5-3）

公式中：L G ——铸件重量（Kg ）

t ——铸件浇注时间（秒）

p h ——内浇品出口处的平均压头（cm ）

内浇口出口处的平均压头与传统计算平均压头的关系为：

2222121p k h H k k =++p （5-4）

公式中：1k ——直浇道断面与横浇道断面之比，则为4/3

2k ——直浇道断面与内浇道断面之比，则为6/5 传统平均压头的计算公式为：

2

02p P H H C =- (5-5)

式中：0H ——内浇口到浇口杯的高度，也就是直浇道+浇口杯的高度

P ——内浇口到型腔顶面的距离

C ——型腔高度

由于铸件高度为210mm ，所以C=21cm ，由于铸件为底注式，P=C 。

浇注最小剩余压头根据铸件的大小、壁厚及合金种类查资料[6]计算，根据直浇道到离铸件

最远距离及压力角计算

tan M H L α≥ （5-6）

式中：L ——直浇道到铸件最远水平距离，根据浇注系统布置与铸件长度，按60cm 计 算

α——压力角，查表为6~7°

计算得到

H M ≥L tan α﹦60tan 7﹦7.36(cm)，取整数，

得H M ﹦8(cm)

则：

70o M H H =+=型腔高度H 0﹦型腔高度+H M ﹦29（cm ）

代入公式（5-5）计算得到：

47.5p H =H p ﹦18.5（cm ）

代入公式（5-5）得到

35p h =h p ﹦6.35（cm ）

根据铸件重量查铸钢浇注时间[6]为15秒，根据型腔高度45及浇注时间得到型腔中液面平均上升高度为：

45/35 1.28(/)V cm s ==V ﹦21/15﹦1.5(cm/s)

根据资料[6]，液面上升速度与铸件壁厚的关系，得本铸件最小液面上升速度为0.8~1.0/cm s 0.8~2.0cm/s ，因此浇注时间合适。

根据铸件三维零件图，铸件毛重为238Kg ，将浇注时间与内浇口平均压头代入公式（5-3）得内浇道总面积为：

250A cm ≈∑内∑A 内﹦7.56cm2

根据截面比计算，直浇道与横浇道总截面积为：

225A cm =∑

直9.1 2

75A cm =∑

横 6.9