铸造工艺设计说明书

上海大学Shanghai University铸造工艺课程设计报告姓名：院系：材料科学与工程学院专业：金属材料工程学号：设计课题：隔爆型转子电动机后端盖指导教师：目录小组成员名单 (1)1.铸造工艺分析 (2)2.确定铸造工艺方案 (3)3.模样的设计 (7)4.模板的设计 (7)5.芯盒的设计 (7)6.总结 (8)参考资料 (8)后端盖小组成员名单及任务分配1.铸造工艺分析1.1读图此次所需铸造的是一种隔爆型锥形转子电动机的后端盖。

铸件材质为HT200，零件净重1.56Kg，其轮廓尺寸36×φ148，属中小件，最小壁厚6mm，联结结构合理，符合灰铸铁铸造要求，可以进行铸造工艺设计。

采用湿砂型机器造型大批量生产。

需加工的表面有：（1）φ148外圆，表面粗糙度Ra6.3；（2）φ120至φ148外圆下端面，表面粗糙度Ra6.3；（3）φ122外圆，表面粗糙度Ra3.2；（4）φ96外圆，表面粗糙度Ra6.3（5）φ72至φ96外圆下端面，表面粗糙度Ra1.6；（6）φ50内圆环、φ48内孔，表面粗糙度Ra6.3；（7）φ47、φ42H7内孔，表面粗糙度Ra1.6；（8）φ47内孔端面、φ42H7内孔端面，表面粗糙度分别为Ra1.25、Ra6.3；（9）φ38内孔，表面粗糙度Ra6.3；其余为不加工面。

设计时考虑加工余量，非加工面由铸造工艺保证表面质量。

据估计，铸件约重1.96Kg。

1.2技术要求分析按照国家标准，对于HT200，其抗拉强度应达到200Mpa。

铸件在使用时工作条件较好，但此铸件需起隔爆作用，按照技术要求，需在粗加工后进行时效处理及相应的热处理工艺。

另外，铸件清砂后，焖火铲除毛刺喷砂后喷G04-6铁红过氯乙烯底漆。

除此外无特殊技术要求。

注：其中φ42H7内孔为重要加工面，不允许存在气孔、夹砂等铸造缺陷。

1.3 合金铸造性能分析灰铸铁具有良好的铸造性能：（1）流动性。

灰铸铁的熔点较低，结晶温度范围较小，在适宜的浇注温度下，具有良好的流动性，容易填充形状复杂的薄壁铸件，且不易产生气孔、浇不足、冷隔等缺陷。

（2）收缩性。

灰铸铁的浇注温度较低，凝固中发生共析石墨化转变，使其线收缩小，产生的铸造应力也较小，所以铸件出现翘曲变形和开裂的倾向以及形成缩孔、缩松的倾向都较小。

（3）灰铁充型能力好，强度较高，耐磨、耐热性好，减振性良好，铸造性较好，但需人工时效。

2.确定铸造工艺方案2.1确定铸造方法采用湿砂型机器脱箱造型，热芯盒水玻璃砂射芯机制芯。

造型机型号：Z124C脱箱震压式造型机。

造芯机型号：SD-400垂直分型射芯机。

详细参数见下表。

Z124C脱箱震压式造型机砂箱最大内框尺寸（mm）长*宽*高400*300*100 自由空气耗量（m3/箱）0.26工作台尺寸（mm）500*430 压头至工作台最大距离（mm）315—515 起模行程（mm）300 生产率（箱/小时）40—80有效负荷（KN） 1.372 外形尺寸（mm ）900*600*150 压实力（KN）19.613 重量（Kg）500 压力（Mpa）0.588SD-400垂直分型射芯机砂芯最大质量（Kg）3.2 射头左右行程（mm）125最大芯盒尺寸（mm）长*宽*高380*280*200 工作台上下最大距离（mm）420工作台到射间最大距离（mm）50—1502.2确定浇注位置和分型面浇注位置选择原则：（1）重要加工面应朝下或呈直立状态；（2）铸件的大平面应朝下；（3）应有利于铸件的补缩；（4）应保证铸件有良好的金属液导入位置，保证铸件能充满；（5）应尽量少用或不用砂芯；（6）应使合型、浇注和补缩位置一致。

分型面选择原则：（1）应使铸件全部或大部分置于同一半型内；（2）应尽可能减少分型面数目；（3）平直分型面和曲折分型面的选择，应尽可能选择平直分型面；（4）分型面应选取在铸件最大截面处。

经考虑，得到以下两个方案：方案一：上下箱对称，砂芯易于固定，但无法起模，故放弃。

方案二：分型面选择在最大截面上端面处，内浇道也从此处进入。

此方案起模方便，大部分铸型位于下箱，有利于保证浇注质量，且也能获得质量均衡的铸件。

缺点是下芯稍有不便，但不影响。

综合以上，选择方案二。

2.3确定型内铸件数目由于铸件外形尺寸较小，也考虑到所选用的造型机型号，采用一箱两件。

2.4不铸出孔及槽的确定查表2-16，灰铸铁件大量生产的不铸出孔的最小直径为12-15mm，故4个直径6.5mm的孔和2个螺孔均不铸出。

2.5机械加工余量的确定根据图纸技术要求：铸件尺寸公差按GB6414-86《铸件尺寸公差》中的CT8。

确定加工余量等级MA为G级。

尺寸在100以下，孔内加工等级降为H级，故内孔加工量为2.5；尺寸在100~160之间，非顶面加工余量为2.5。

2.6起模斜度的确定除零件本身具有的斜度外，另增设4处起模斜度：（1）φ148外圆处；（2）φ122外圆处；（3）φ120外圆下端面处；（4）φ72外圆下端面处。

以上起模斜度均为3°，已在工艺图上标出。

2.7砂芯的确定根据确定的浇注位置和分型面以及铸件内腔的形状，确定在此铸件中安放1个砂芯就可达到工艺要求。

砂芯为垂直砂芯，水玻璃砂、机器造型，安放位置如工艺图所示。

该砂芯有两个芯头，根据《JB/T 5106-1991铸件模样型芯头基本尺寸》确定：下芯头高15mm，与芯座间隙0.2mm；上芯头高8mm，与芯座间隙0.15—0.40mm；上、下芯头斜度为10°。

2.8铸造收缩率的确定灰铸铁中小型铸件收缩率：0.9—1.1%，取中值1.0% 。

2.9冒口的确定由于灰铸铁补缩要求较低，故在铸件最高处设置一个明顶冒口，顶部直径9mm，冒口颈直径6mm，高度65mm。

已在工艺图上标出。

2.10浇注系统的确定该件从分型面进行浇注，浇注系统开设位置详见工艺图。

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=1:1.3:1.05灰铸铁阻流截面计算公式：F阻——浇注系统中的最小断面总面积（cm2）；G——流经F阻断面的金属液总重量（Kg）；μ——总流量损耗系数；t——浇注时间（s）；Hp——平均静压力头（cm）式中G=1.56 KG；μ=0.42；Hp=24 cm；浇注时间t的计算如下：G——型内金属液的总质（重量）（Kg）（根据估算G约为3.4 Kg）S1——系数，取决于铸件壁厚，由表查出。

（此处取2.2）t=2.2* 3.4 =4 s1.56据此可得出F内==0.6 cm20.3*0.42*4* 3.43.模样的设计3.1模样材质的确定模样采用铝合金ZL102，自由收缩率为1.0%；上模由于尺寸较小，采用实心；下模为空心。

3.2确定模样的基本尺寸查表得模样壁厚为8mm，无需设定加强筋。

3.3表面光洁度与尺寸公差确定模样尺寸=铸件尺寸×（1+K），K=1.0%；模样、加工面粗糙度和尺寸偏差已在模板图上标出。

3.4模样在模板上的定位和连接设计由于选用双面模板，故选用沉头螺钉穿过模样装配在模板上，模样与模样间也采用螺钉固定，确定螺钉直径为M8。

4.模板的设计4.1模板类型的确定选用ZL101做底板材料，采用双面脱箱式模板。

4.2模板尺寸和结构的确定由所选定的造型机以及砂箱最大内框尺寸（400*300）确定，得出模板尺寸为440*340*12；为了方便模样的安装，模样安装处镂空；另有一小部分模样直接铸在模板上。

5.芯盒的设计5.1芯盒材质和分盒方式的确定由于采用热芯盒射芯法制芯，故选用HT200做芯盒，采用垂直对开式芯盒。

详细材料和相应热处理要求见下表：名称用材料热处理要求热芯盒主体HT200 消除应力处理，500—550℃保温4—8小时销套定位销45 45钢淬火 HRC50—55顶芯杆回位导杆45 淬火 HRC45—50固定板、盖板45 调质芯棒456.总结本文为铸造工艺课程设计的课题设计报告，设计课题为BZDY 12—4型隔爆型锥形转子电动机后端盖。

报告从后端盖零件图开始分析，逐步确定铸造工艺方案，至模样模板以及芯盒的设计，其过程和数据均已一一给出。

在此次课程设计中，团队发挥了较大的作用。

在课程设计的初期，由于我们都对铸造工艺有相应的不了解，故大家都去查找了相关资料。

我作为组长，也全程参与了每份图纸的设计和审核工作。

在课题设计过程中，铸造工艺图无疑是很重要的，其标示出了分型面、机械加工余量、砂芯形状尺寸、浇注系统等一系列铸造中必不可少的参数。

我们小组的工艺图也是一改再改，不理解之处就去查找相关文献资料，并询问老师意见。

我们发现，铸造工艺设计中有着大量的工艺参数需要去查找，并且面对大量的数据信息，如何从中选出适合本课题铸件的相关参数有着一定难度。

信息的取舍与否直接影响到课题设计的严密性、严谨性，因此在这个问题上，我们也多次询问老师的意见，在于老师的交流和沟通中，不断地改善我们的设计。

作为组长，对每份图纸上的设计与参数需要去了解，并帮助每个成员进行改进，与此同时，自己对于铸造工艺的认知也能得到提高。

本组组员的配合也很默契，大家都竭尽所能地查找资料，及时沟通，针对新出现的问题大家能够一起思考，进行讨论并解决。

我所绘制的是最后一张装配图，由于在参与绘制的前几张图的时间里，已经对相应的内容有了一定的了解，因此绘制装配图时，并没有遇到太大的难点。

相应数据等的取舍也有了些经验，对于绘图软件的应用也已比较熟练。

此次铸造工艺课程设计，对于我们进一步认识铸造领域起到了极大的作用，通过实际的工艺设计，亲身投入到设计中去，体会团队协作、学习设计思路，对于我们而言，有着不可小觑的意义。

参考资料：1.叶荣茂吴维冈高景艳编，《铸造工艺课程设计手册》，哈尔滨工业大学出版社，1993.112.《铸造手册》中国机械工程学会铸造专业学会编，1994.103.高文清李魁盛编，《铸造工艺学》，机械工业出版社，2010.74.于顺阳编，《现代铸造设计与生产使用新工艺、新技术、新标准》，当代中国音像出版社5.陈为国章登明著，《圆柱形型腔热芯盒模具的制造工艺》，《模具制造》2001.No.46.中华人民共和国国家标准《GB-T 11350-89 铸件机械加工余量》7.中华人民共和国第一工业机械部部标准《JB2435-1978_铸造工艺符号及表示方法》8.中华人民共和国机械行业标准《JB-T_5106-1991_铸件模样型芯头_基本尺寸》。