下钳体的铸造工艺设计 课程设计

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下钳体的铸造工艺设计

指导老师：郭永春

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1绪论

1.1中国古代铸造技术发展

1.2中国铸造技术发展现状

1.3发达国家铸造技术发展现状

1.4我国铸造未来发展趋势

2零件分析

2．1下钳体的生产条件、结构及技术要求

1)零件材质——铸钢

2)零件的外型示意图如图2.1所示，零件图如图2.2所示，下钳体外形轮廓尺寸为380mm*122mm*232mm，主要壁厚6mm，铸件重量为2.5-3Kg，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。

图2.1 水泵体外形示意图

(a)

（b）

图2.1 水泵体外形示意图

图2.2水泵体零件图2．2水泵体结构分析

零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑如下几个方面：

1.铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。此铸件根据《铸造工艺课程设计手册》第一页表1-1与表1-2综合考虑，我们选用碳素铸钢作为铸造此铸件的材料。

2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。

3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。

4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。

5.利于补缩和实现顺序凝固。

6.防止铸件翘曲变形。

7.避免浇注位置上有水平的大平面结构。

据此规则分析水泵体的零件图：此零件图有两处需要予以改正如下图所示

图2.3 零件图修正

对于下钳体的铸造工艺性审查、分析如下：

支座的轮廓尺寸为。砂型铸造条件下该轮廓尺寸为380mm*122mm*232mm，允许的最小壁厚查《铸造工艺课程设计手册》第一页表1-1与表1-2得：最小允许壁厚为6mm。

根据《铸造工艺课程设计手册》第一页表1-3、表1-4与表1-5 经过检验零件图上各处的铸造圆角、壁厚的过度形式、铸件壁的连接形式均较合理，符合要求。

2.3 下钳体的毛胚结构

考虑铸造生产的局限性以及零件加工面的技术要求的到下钳体体的铸造毛胚图如图2.4所示。

2.4 水泵体毛胚图

3.工艺分析

3.1分型面的确定

分型面是指两半铸型相互接触的表面。分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。

初步对下钳体进行分型有：方案一如图3.1所示，

图3.1分型面确定方案一

而选择分型面时应注意一下原则：

1.应使铸件全部或大部分置于同一半型内

2.应尽量减少分型面的数目

3.分型面应尽量选用平面

4.便于下芯、合箱和检测

5.不使砂箱过高

6.受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度

7.注意减轻铸件清理和机械加工量

对方案一如图3.1进行综合分析如下：

1.铸件大部分位于同一半型内，这样合箱时易于对准，不会产生偏错；

2.分型面只有一个，保证了精度。

3.砂芯大都在下半型中，便于合箱时检查尺寸。

3.2确定型内铸件数目

由于铸件外形尺寸较小，也考虑到所选用的铸造方法是砂型铸造，故采用一箱一件的铸造方案。

图3.3 砂箱中铸件排列示意图

4砂芯设计

4.1 1#砂芯如下图所示：

5浇注系统的设计

5.1浇注系统的设计

浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。

5.1.1选择浇注系统类型

浇注系统分为封闭式浇注系统，开放式浇注系统，半封闭式浇注系统和封闭-开放式浇注系统。因为封闭式浇注系统控流截面积在内浇道，浇注开始后，金属液容易充满浇注系统，呈有压流动状态。挡渣能力强，但充型速度快，冲刷力大，易产生喷溅，金属液易氧化。适用于湿型铸件小件。而支座就是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。

5.1.2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向

支座结构较为简单且是小型件，铸造时采取一箱四件，故每个铸件上只用一个内浇道。为了方便造型，内浇道开设在分型面上。因为铸件采用底座朝上且铸件全部位于下箱的方式进行铸造，这样铸件凝固顺序为由下至上凝固，这样有利于支座的重要部分先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在底部侧面引入金属液，浇注系统分为直浇道，内浇道，和横浇道

由内浇道最小截面积查表法可知

由《铸造工艺设计》李弘英赵成志编书69页表2-10可知，内浇道最小截面积取1.2cm2

由于内浇道数量n=2,所以内浇道的最小面积应该是0.6cm2

内浇道开设在砂型的分型面上，造型方便，应用广泛。

内浇道采用扁平梯形，如此可有效防止夹杂物流入铸型型腔，不易在铸件连接处产生缩松，同时便于清理。横浇道采用高梯形，直浇道为圆柱形，浇口杯采用普通漏斗形。

浇注系统为封闭式浇注系统，各基元尺寸及比例关系为：

F 内：F 横：F 直=1:1.1:1.15

各浇道面积如图：

4.2冒口的设计

冒口是铸型内用于储存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气、集渣的作用。

支座所用的蠕墨铸铁在凝固时其体积变化情况与一些工业上常用的金属及合金不同，其特点是在液态冷却时发生收缩，冷却至共晶温度时停止收缩，由于析出石墨而发生膨胀，在接近凝固终了时余下的液态金属凝固时又开始收缩，直至凝固结束。所以其凝固时的膨胀和液态收缩趋于互相补偿。故蠕墨铸铁补缩时需要的铁水量少，而且支座壁厚均匀无厚大壁，所以可利用浇注系统进行补缩不设置冒口。

4.3冷铁的设计

为了增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁。

支座铸件壁厚较为均匀，且无厚大壁，固不易产生裂纹缩松等缺陷。而且设置冷铁会增加生产工序，使成本增大。所以不设置冷铁，但是采用在壁厚交叉部位的型腔和砂芯上刷激冷涂料用以防止缩松等缺陷。

4.4出气孔的设计

出气孔用于排出型腔内的气体，改善金属液充填能力、排除先冲到型腔中的过冷金属液与浮渣，还可作为观察金属液充满型腔的标志。出气孔设置位置详见工艺图。 9 11

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