铸造工艺毕业论文.doc

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1、湖北工业大学毕业设计（论文） I 摘要摘要 首先，分析零件的技术条件，明确零件的材料组成以及性能要求。对零 件结构的铸造工艺性进行分析，明确零件的结构特点，找出可能存在的结构 问题。提出改进措施或预防缺陷的措施。其次,根据零件结构特点，技术要求， 生产要求，生产批量，生产条件选择铸造及造型方法。由零件的结构特点， 提出多种浇注和分型方案，综合对比分析，选择最为理想的浇注位置及分型 面。制定出详细的铸造工艺方案。再次,根据铸造工艺方案和零件的特点，选 用适宜的工艺参数，设计铸件的补缩系统，浇注系统。绘制出铸造工艺图。 最后,设计铸造工艺装备，包括模板和芯盒,绘制模板和芯盒的装配图。 关键字关键字

2、：铸造工艺性 ；铸造工艺方案 ；铸造工艺参数 ；补缩系统；浇注系 统 湖北工业大学毕业设计（论文） II Abstract First of all, I analyse the technical conditions of the parts to clear the material composition and performance requirements of parts ,analyse the casting process of the part structure to clear the structural features of parts ,identify p

3、ossible structural problem and propose measures to improve the structure of parts or the prevention of defective。Secondly, According to structural characteristics of parts, technical requirements, production requirements, production volume, production conditions I choose methods of casting and model

4、ing. According to the structural characteristics of components, I develop a variety of pouring and parting programmes, analyse comprehensively and comparatively, choose the best pouring position and parting plan and develop a detailed programme of casting process. Again,according to the programme an

5、d structural characteristics of parts, I select the appropriate technical parameters , design feeding system and pouring system.of the casting ,map out the casting process plans. Finally, I design the casting process equipment, including the templates and core-boxes and draw the assembly plans of te

6、mplate and core- box . Keyword: Casting process；Casting process programme； Casting process parameters；Feeding system ；Cating system 湖北工业大学毕业设计（论文） III 摘要摘要I ABSTRACT.II 绪论绪论1 1 零件材料性能分析零件材料性能分析2 2 零件结构的铸造工艺性分析零件结构的铸造工艺性分析3 3 铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定6 3.1 分型的分析比较与选择6 3.1.1 方案一6 3.1.2 方案二7 3.1.3 方案三8 3.2 造型

7、方案8 3.3 造型（芯）方法的选择9 3.4 铸型种类的选择9 3.5 浇注位置的确定10 3.6 砂箱中铸件数目的确定10 3.7 砂芯的设计.10 3.7.1 砂芯尺寸10 3.7.2 下芯顺序11 4 铸造工艺参数的选择铸造工艺参数的选择12 4.1 铸件线收缩率12 4.2 机械加工余量12 4.3 起模斜度的选取13 5 铸件体积的计算铸件体积的计算14 5.1 实体部分体积14 5.2 去除部分体积16 5.3 铸件与铸型的体积17 6 冒口的设计冒口的设计18 6.1 热节分析及热节圆的计算18 6.2 冒口的设计18 6.2.1 初步方案18 6.2.2 改进方案 a.19

8、6.2.3 改进方案 b.19 6.2.4 改进方案 c.20 6.6 冒口的验算21 7 浇注系统的设计浇注系统的设计22 7.1 浇包的选择22 7.2 浇注系统的设计23 7.3 工艺出品率的验算24 湖北工业大学毕业设计（论文） IV 8 补缩距离的计算与冷铁的安放补缩距离的计算与冷铁的安放25 8.1 圆筒的补缩核算25 8.2 圆筒的支撑壁的补缩核算25 9 9 铸造工艺装备设计铸造工艺装备设计26 9.1 模板的设计26 9.2 芯盒的设计26 10 总结总结27 致谢致谢28 参考文献参考文献29 湖北工业大学毕业设计（论文） 1 绪论绪论 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特

9、点，技术要求，生产批量和生产 条件等，确定铸造工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术 文件的过程。在进行铸造工艺前，设计者应掌握生产任务和要求，熟悉工厂和 车间的生产条件。此外要求设计者有一定的生产经验和设计经验，并应对铸造 先进技术有所了解，具有经济观点和发展观点。因为现代科学技术的发展，拓 展了铸造技术的应用领域，同时也提高了对金属铸件的要求。不仅要求铸件具 有高的力学性能，尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如 耐热，耐蚀，耐磨等，同时还要求生产周期短，成本低。 铸造工艺设计人员在设计的过程中应时刻关心铸件成本，节约能量和环境 保护问题。从零件结构的铸造工艺性

10、的改进，铸造，造型，造芯方法的选择， 铸造方案的确定，浇注系统和冒口的设计，直至铸件清理方法等，每到工序都 与上述问题有关。采用不同的工艺，对铸造车间或工厂的金属成本，熔炼金属 量，能源消耗，铸件工艺出品率和成品率，工时费用，铸件成本和利润率等都 有显著的影响。铸造工艺设计应是追求以最少的成本和损耗生产出质量最好， 竞争品质最强的铸件产品。 此次毕业设计的目的是通过自主设计，在设计的过程中梳理大学四年中学 到的专业知识，学会发现问题并运用所学的知识来解决实际问题。通过毕业设 计巩固和拓展自己的专业知识，熟悉铸造工艺设计的流程，领略铸造工艺设计 的要领，体验铸造工艺设计工作的内涵，为即将步入社会

11、，走向工作岗位做最 后的准备。 湖北工业大学毕业设计（论文） 2 1 零件材料性能分析零件材料性能分析 机座原材料为 ZG310-570。由铸造合金及其熔炼表 6-1 及铸造实用 数据速查手册表 4-6 可知在 800-820退火后的其力学性能如下： 屈服强度 s310MPa； 抗拉强度 b570MPa； 伸长率 15%； 断面收缩率 21%； 冲击韧性 Akv15J，ak20J/cm3；硬度 156-217HBW。 由铸造合金及其熔炼表 6-2 可知 ZG310-570 化学成分的上限值（%）如下： C0.50； Si0.60； Mn0.90； S0.01； P0.01； Ni0.30； C

12、r0.35； Cu0.3； Mo0.2； V0.05。 ZG310-570 为中碳钢。 零件对材料性能的要求：机座主要作用是支撑设备的运转，定位装配各种 机构，使其具备特定的机械功能。由于是设备与地面的接触部分，承受着设备 运转的载荷，为了能使设备有较好的工况，运转平稳，要求机座具有一定的减 震性。一般的机座的尺寸都比较大，属于长久性构件，必须具有足够长的使用 寿命。因此机座应该具备一定的耐磨性。 湖北工业大学毕业设计（论文） 3 2 零件结构的铸造工艺性分析零件结构的铸造工艺性分析 湖北工业大学毕业设计（论文） 4 图 2-1 零 件主视图 由零件 图图 2-1， 图 2-2，图 2-3 分

13、析零 件结构的铸 造工艺性。 零件重 要的部分是 零件两端圆 筒，也就是 注有加工粗 糙度的部分 。由零件结 构分析，该 机座是用来 支撑回转轴 运转工作的， 由于该部分几乎是枝端结构，直接承受载荷，并且有装备要求，所以对于圆筒 的内部组织结构要求很高.在设计铸造工艺时，应重点分析考虑。 铸件壁厚比较大，最小壁厚处是机座两端的圆筒。其尺寸超过了 ZG310- 570 铸件的最小壁厚，浇注成型没有问题。而最大热节处在零件的中间部位， 两端圆筒则是通过支撑壁由中间部分补缩的。有利于补缩和实现顺序凝固。圆 筒自身的补缩通道，以及上端支撑壁的补缩通道不够，应该设计补贴或冷铁。 湖北工业大学毕业设计（论

14、文） 5 图 2-2 零件左视图 零件多枝杈结构，铸件成型时的收缩会受到一定的阻碍，枝端结构的形位 很容易受到影响。而这是零件结构的最大忌讳，将会直接影响零件的性能，决 定着铸件的质量。由于零件的结构性能需要，改进零件结构的操作性不是很大， 采用工艺手段避免是主要的方法。 枝端处及背面的斜槽会对零件的造型方案的选择有影响，并且会给工艺方 案的设计带来很大的麻烦。如果在不影响零件性能的前提下，可以对零件的结 构做出相应的改进。背面的 3 个斜槽可以开得浅一些，通过模样就可以造型， 不需要下芯。而枝端处的斜槽可以适量开得下一些，通过模样造型和机加工一 部分的方法就可以成型。 湖北工业大学毕业设计（

15、论文） 6 图 2-3 零件背视图 零件的结构特点局限了零件造型方案的选择，进而局限了浇注位置的选择。 由于砂芯的数目较多，浇注位置上有大平面结构，可能会对铸件的质量有影响。 零件上的所有螺孔及圆筒端面的浅槽，由于尺寸较小且需要加工，不易铸出， 由机加工成形。 湖北工业大学毕业设计（论文） 7 3 铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定 3.1 分型的分析比较与选择 3.1.1 方案一方案一 图 3-1 分型示意图 图 3-2 分型示意图 见图 3-1，图 3-2，将几乎整个铸件置于下箱，上箱相当于一个盖箱，只成 型铸件表面的工垫凸台。由于零件两端的 200mm 和 240mm 的圆孔有很高的

16、形位要求，将其用一个模板在同一个砂箱中造型，形位公差容易保证，合箱操 作简单。但由于铸件两端为断续圆柱面，不可能用模板直接造型，只有通过下 芯成型，而且零件结构中如圆孔 ，凹槽等部分也不能通过模样造型成型或完全 成型。于是，这种方案分型将会增加了下芯的数目，提高了砂型芯定位的难度， 同时也增加了工序，延长了工时，为浇注系统的设计，及浇注位置的选择制造 湖北工业大学毕业设计（论文） 8 了难度。由于不是半箱造型，上箱不是盖箱，仍需要为简单的凸台成型，实在 不划算。即使凸台不靠上箱成型，也必须通过下芯成型，在表面设计下芯是很 复杂的。所以这样分型效果很不理想，不予选择。 3.1.2 方案二方案二

17、图 3-3 分型示意图 见图 3-3，采用两个模样成型型腔，零件两端的圆柱面被一分为二，可以 直接通过模样成型，从而减少了下芯的数目。但是即使通过两箱造型，零件结 构中的凹槽部分，仍是不能被完全成型。450mm135mm 的 3 个凹槽下面有部分 是无法成型的，而由于形状的原因，显然不易加工成形，于是必须下芯。而下 芯也存在问题，如果是整个凹模通下芯成型，则砂芯不好固定。因为凹模四周 除上面外，都是实体，且离下面的型砂很远，靠芯撑固定很不理想。唯一的办 法是吊芯，但吊芯是造型最避讳的，不到万不得已，尽量不采用。而且吊芯超 出了上箱很大一部分，给合箱制造了很大麻烦。还有一种方法是将能成型的部 分

18、用模样成型，凹槽不能通过模样成型的那一部分可以通过下芯成型 ，然后用 粘结剂将砂芯固定在上箱成型部分上。然而通过粘结剂固定砂芯需要一定的时 间，并且是在造完型的上箱上粘结芯砂，会影响到整个铸造生产过程。由于是 手工操作，会影响这部分结构的形状精度。同样也有下芯的麻烦，好像也不可 行。这种分型方案还存在一个问题，枝端圆筒旁边的凹槽同样也有一部分不能 成型。由于该部分体积有点大，且形位特别，机械加工成形不理想，唯一可行 的办法也只有下芯。两端的圆孔也是采用下芯成型。由于两箱造型会影响圆孔 湖北工业大学毕业设计（论文） 9 的形位公差，所以对合箱操作要求很高 。 3.1.3 方案三方案三 图 3-4

19、 分型示意图 见图 3-4，同样采用两箱造型，方案二中未能通过模样成型的部分仍然不 能成型，也需要下芯。但由于将 450mm135mm 凹槽调换了位置，将其大部分置 于下箱，也就解决了方案二中存在的问题，可以用垂直芯头定位沙芯，下芯就 变得容易了 。而枝端圆筒旁边的不能完全成型的凹槽，上箱部分可以直接通过 模样成型。未能成型的部分下芯。由于这样分型，使得这个砂芯成为了悬臂芯。 为了牢固定位沙芯，确保铸件精度，必须扩大芯头尺寸。而砂芯必须得有 30- 50mm 的厚度才能保证其具有一定的强度。对于这部分不能成型的部位，可以采 用下芯和机加工结合的方法成型。而两端间隔的圆孔，为了保证其形状公差，

20、通过采用两个圆柱芯分别成形两端。这样分型使得零件重要部件（有装配要求） 的分开造型，对其形状公差有影响，合箱时要注意操作，但它们的位置仍然有 所保证。由于砂芯数目较多，且排布较密集，对于浇注位置的选择有很大的局 限性。 3.2 造型方案 综合比较上述三种方案，第三种方案最为理想，两箱造型。零件两端的圆 柱面由模样造型，三个 450mm135mm 凹槽分别下芯，为了确保两端间隔圆孔的 湖北工业大学毕业设计（论文） 10 形状和位置，分别由两个整体圆柱砂芯成型。孔 240mm 旁的凹槽可以由模样 成型（h/b10） ，而孔 200mm 旁的凹槽上部也由模样造型，而四个凹槽下部 分分别下芯。由于这样

21、的分型，使得这个砂芯成为了悬臂芯。为了牢固定位沙 芯，确保铸件精度，必须扩大芯头尺寸。而砂芯必须得有 30-50mm 的厚度才能 保证其具有一定的强度。对于这部分不能成型的部位，可以采用下芯和机加工 结合的方法成型。 3.3 造型（芯）方法的选择 机座时设备产品的生产批量不会很大，而形状有点复杂。造型材料采用自 硬砂，手工造型具有工艺装备简单，灵活方便，适应强的特点。砂芯由于结构 简单，形状特点的原因，采用手工造芯比较适宜。而机座的尺寸有点偏大，采 用机器造型对设备的要求比较高，一般工厂的生产条件可能达不到，同样也采 用手工造型，可以在造型平台上造型。 3.4 铸型种类的选择 由于机座材料为

22、ZG310-570，而铸钢件很少采用湿型，高锰钢除外。因为 1540-1600浇注钢水时 Fe 首先被氧化，H2O 被还原为 H。H 在液态钢中的溶解 量大，而在固态钢中量小，几乎为 0，易产生皮下气孔。铸钢多采用漏包底注 式，浇注系统为开放式，金属液快速充型，对砂芯砂型的冲刷较大。于是要求 砂芯和砂型必须具备很高的强度才不至于产生冲砂，夹砂等缺陷，保证铸件的 质量。由于砂芯形状简单，生产批量不是很大。由铸造手册表 2-19 冷芯盒 用树脂的主要技术指标及适用范围选用： 粘结剂：碱性酚醛树脂；硬化气体：CO2；氮气的质量分数0.5%； 黏度1000mPas；游离酚质量分数1%；游离醛质量分数0

23、.5%； 由铸造手册表 2-41 可知，芯盒砂的组成为： 碱性酚醛树脂原沙的质量分数 2.5-3.5%；促硬剂占树脂的 30-40%； （促硬剂为硼酸盐，锡酸盐或铝酸盐） 。 混砂工艺：原砂加树脂混合 1-2min，再加促硬剂混合 1-2min 后卸砂。 湖北工业大学毕业设计（论文） 11 由于呋喃树脂粘结强度高，黏度小，毒性小，旧砂再生利用率高，所以型砂选 用呋喃树脂砂。由铸造手册表 2-20 选用呋喃树脂自硬砂的主要技术指标： 固化剂：中强酸氮的质量分数 1-2%；黏度15mPas； 游离醛0.3%；比强度1.0MPa；适用一般铸钢。 由铸造手册表 2-42 可知味喃树脂自硬砂的主要组成：

24、 低氮味喃树脂质量分数 0.8-1.5%； 固化剂：磷酸，加入量占树脂重 25-50%。 混砂工艺：砂加固化剂混合均匀，加树脂混合均匀后卸砂。 3.5 浇注位置的确定 零件结构的独特性使得铸件的造型方案没有多的选择。分型面的确定，且 由于下芯数目较多，不可能采用倾斜浇注，浇注位置没有多的选择方案。分型 面选择确定浇注位置。合箱，浇注，冷却位置一致。 3.6 砂箱中铸件数目的确定 由于零件的尺寸为 1233mm1021mm，尺寸规格较大， 通常车间现存砂箱 尺寸规格也只能是一箱一件。即使是扩大砂箱尺寸，能够一箱多件生产，但对 生产设备的要求提高了，操作起来也不是很方便。还是一箱一件生产比较合适。

25、 3.7砂芯的设计 3.7.1 砂芯尺寸砂芯尺寸 由分型方案可知，机座铸件的造型需要下 4 种砂芯。由于机座两端间断的 圆孔有很高的形状要求，圆柱度公差为 0.012，而且这样的结构是用来装备支 撑回转轴运转。因此，这两部分直接通过两个整体圆柱砂芯成型最为理想，结 构的形状很容易保证。 （1）对于 240mm 孔，为 1 号芯。由于砂芯较长，将圆柱芯对分为二个半圆柱 湖北工业大学毕业设计（论文） 12 砂芯造型，下芯前将两个半圆柱芯组装成圆柱芯。砂芯的尺寸直径为 230mm，长度为 L=1021+6.52=1034mm，由于圆孔旁边的凹槽通过造型成形， 成型凹槽的型砂，会对砂芯有支撑作用，因此

26、，计算砂芯芯头尺寸时，取砂芯 的长度尺寸当量 L=145+6.52=158mm，就能满足要求。参考铸造手册表 1- 16 水平芯头长度取 l=60mm.参考铸造工艺学P235，手工造型，制芯，且是 自硬型芯头间隙应较大，取 S1=2mm， S=4mm。 （2）对于 200 圆孔，为 2 号芯。由于砂芯较长，也将圆柱芯对分为二个半圆 柱砂芯造型，下芯前将两个半圆柱芯组装成圆柱芯。 砂芯尺寸：D=190mm，L=1246mm，由于圆孔旁边的凹槽需要下芯成型，同 样也会对砂芯有分支支撑作用，同理，取砂芯当量长度 L=118mm，设计砂芯长 度就能满足生产要求，取 l=60mm，S1=2mm，S=4m

27、m。 （3）对于三个 450mm135mm 的凹槽，为 4 号芯。砂芯形状为三棱柱，为垂直 砂芯。底部尺寸为 450mm135mm， （A+B）/2=（135+450）/2=292.5mm，砂芯高 度 L=270mm。参考铸造手册表 1-13 选取砂芯垂直芯头的高度 h=40mm。由 表 1-14 取垂直芯头的斜度为 1：10。由于上芯不接触砂芯，不用放间隙，下芯 头间隙取 S=2mm。 （4）对于四个 200mm 圆孔旁边的凹槽，为 3 号芯。下部分未能成型，砂芯有 一部分悬臂。为了能准确定位，就必须扩大砂芯，基于结构特点，整个凹槽下 部分，都由下芯成型，下 4 个垂直砂芯。 （A+B）/2

28、=（147-13+285+172.5）/2=296mm，L=172.5mm。同理取 h=40mm， 斜度为 1：10，S=2mm。由于上芯处与砂型有接触，取间隙 S1=2mm。 3.7.2 下芯顺序下芯顺序 先下 3 号芯和 4 号芯，接着分别组装 1 号芯和 2 号芯，将两个半圆柱芯用 定位销组装成一个圆柱芯。组装完成下芯。 湖北工业大学毕业设计（论文） 13 4 铸造工艺参数的选择铸造工艺参数的选择 4.1 铸件线收缩率 机座为中型铸件，有很多枝端，下芯数目较多，收缩受阻。参考铸造 手册表 1-1 常用铸造合金的铸造收缩率， 铸造手册表 3-37 砂型铸造普通 合金铸件的铸造收缩率。 取机

29、座铸造线收缩率 =1.8%。 4.2 机械加工余量 由铸造手册表 1-9，普通碳素钢和低合金铸件最小铸出孔（槽）尺寸 及铸造工艺表 3-3-8，可知铸件的最小铸出径 d=3060mm，于是机座上面 的 2-M5-6H 深 12；4-M16-16H 深 25；2-M20-6H 深 40； 4-M5-6H 深 10； 4-RC1/8 深 7.5 ； 2-M5-6H 深 15 等孔 以及圆筒端面的 20mm45mm 的浅槽都选择不铸出，由机加工成形。 由铸造手册表 1-2，选取机座的机械加工余量等级为 H（手工造型） ， 选取尺寸公差为 CT10 级 由铸造工艺学表 3-3-3 选取铸件的加工余量如

30、下表。 表 4-1 机座各部分加工余量 序 号 基本尺寸/mm加工余量等 级 加工余量数 值/mm 说明 1345H6.5 双侧加 工 2200H5.0 双侧加 工 3240H5.0 双侧加 工 湖北工业大学毕业设计（论文） 14 496105H5.0 单侧加 工 545105H5.0 单侧加 工 4.3 起模斜度的选取 由铸造手册表 1-6 自硬砂造型模样外表面的起模斜度（JB/T5105- 1991）可知手工造型，模样采用木模样，测量面高度 H上=172.5mm，H下 =212.5mm。取 模样斜度 =035,a=2.6mm。 湖北工业大学毕业设计（论文） 15 5 铸件体积的计算铸件体积

31、的计算 图 5-1 铸件主视图 湖北工业大学毕业设计（论文） 16 5.1 实体部分体积 由图 5-1，图 5-2，图 5-3 计算如下各实体部分体积。 上下两端的圆柱 (145+13) 73452/4=103338695.3mm3 (105+13) 23452/4=22050571.5 mm3 正反两面的凸台 9610510=100800 mm3 10545410=189000 mm3 上端圆筒支撑壁 (345585-3452/8) (1353+952) =(201825-46717.3125) 595 =92289074.06 mm3 上端圆筒支撑壁间隙实体 (75+345-120)(58

32、5-285) 41571/2 =180000157=28260000 mm3 624015741/2=778720 mm3 湖北工业大学毕业设计（论文） 17 图 5-2 铸件左视图 中间实体从上到下分三部分 345(1233-10) (675-585)=37974150 mm3 (795-675) 345(1233+1021-20)/2=46243800 mm3 (1021-10) 345(1100-795-253)=18137340 mm3 下端圆筒支撑壁 (345253-3452/8) 1354 =(87285-46717.3125) 1354 =21906551.25 mm3 湖北工业

33、大学毕业设计（论文） 18 5.2 去除部分体积 由图 5-1，图 5-2，图 5-3 计算如下各孔槽部分体积。 图 5-3 铸件背视图 上端圆孔 （200-52）2/4（1052+1453+135）=20120335 mm3 下端圆孔 （240-52）2/41584=26244748 mm3 背面斜槽（45+270）/24501353=28704375 mm3 湖北工业大学毕业设计（论文） 19 5.3 铸件与铸型的体积 实体部分体积 V+=371268702.3 mm3 去掉部分体积 V-=7506945.8 mm3 铸件体积 V铸=V+-V-=296199244.3 mm3 由铸造手册查

34、得常温下 2G310-570 的密度约为 =7.8cm3/g。 铸件质量 m铸=V铸=231035410610-3g=2310.35kg 由于铸件的缩尺(线收缩率)为 =1.8%。 铸型的体积 V 型=(1+1.8%)3*V铸=312483636.6mm3 湖北工业大学毕业设计（论文） 20 6 冒口的设计冒口的设计 6.1 热节分析及热节圆的计算 零件的结构特点是多分支部分，两端的分支结构固定生根于机座的中部。 所以中间部分近似于一个实体，虽然间或性的开了些槽，但仍是机座最厚实的 部分。最大热节应该在这个区域，平面分析最大热节应为中间分支部分根源处。 但由于其局部区域被挖去，纵向厚度减少，远

35、不及横尺寸，我认为最大的热节 是中间区域两个边上的实体部分。作图求出其半径 r0=105mm，见图 6-1。 图 6-1 热节示意图 6.2 冒口的设计 6.2.1 初步方案初步方案 由于零件的分支部分很多，分支部分都得依靠中间支撑部分来补缩。而将 两个冒口安放在中间边缘区域上，补缩距离似乎不够，计划在正中间还安放一 个冒口。 铸件模数 Mc=r0=105mm，取冒口安全系数 f=1.2。 冒口模数 Mr=fMc=1051.2=126mm， 冒口的高径比取 H/D=1.25，H=1.25D=2.5r。 选用圆柱沙冒口，顶部撒保温剂 体积 Vr=r2h=2.5r3 散热面积 Sr=2r2.5r=

36、5r2 Mr=Vr/Sr=2.5r3/5r2=r/2 湖北工业大学毕业设计（论文） 21 r=2Mr=252mm 由于冒口的尺寸较大，安不下 3 个冒口，还是在两个热节处安放共 2 个冒 口。 其总体积 V冒=2Vr=22.52523=251247225.6 mm3 V总=V冒+V型 =563770862.2 mm3 查阅资料取 2G310-570 的凝固收缩率 0=5%，两个冒口缩孔总体积 V缩=V总0=28186543.11 mm3 估算冒口补缩效率 =V缩/V冒100%=11.22%， 而砂冒口的补缩率 =12-15%最为合理，显然补缩率偏低，设计不合理。 6.2.2 改进方案改进方案

37、a 取冒口高径比 H/D=1， H=D=2r，则 Vr=2r3 V冒=2Vr=22r3=260997780.5 mm3 V总=V冒+V型=513481417.1 mm3 V缩=V总0=25674070.85 mm3 冒口补缩效率 =V缩/V冒100%=12.8% 冒口的补缩率基本达到要求， 试算工艺出品率 查阅资料可知高温 2G310-570 的密度 0约为 7.0cm3/g， 则工艺出品率=2310354106/(513481417.17.0)100%=64.2%, 砂冒口的合理工艺出品率为 55-65%,此种方案的工艺出品率还比较理想，但两 个冒口处在边缘，中间枝端需要更多的补缩液量，而其

38、补缩通道不堪理想。 6.2.3 改进方案改进方案 b 选用腰圆砂冒口，取高径比为 1：25， 长度为 L=1.25D=2.5D，H=1.25D=2.5r 湖北工业大学毕业设计（论文） 22 冒口体积 Vr=（r2+2r2）2.5r 由于顶部撒保温剂，其散热面积 Sr=（2r+2r）2.5r Mr=Vr/Sr=(+2)r/(2+2)=126mm r=(2+2)/(+2)126=203mm 同样设置 2 个冒口， 冒口总体积 V冒=2(2.5+5)r3 =(5+10)r3=214991473.9 mm3 V总=V冒+V型=527475110.5 mm3 V缩=V总0=26373755.53 mm3

39、 =V缩/V冒100%=12.3% 由于采用顶部绝热，补缩效率有点偏低。 6.2.4 改进方案改进方案 c 在 b 方案的基础上将高径比改为 1。 H=D=2r Vr=(r2+2r2)2r V冒=2Vr=2(2+4)r3 =2.56+2033=17199379.1 mm3 V总=V冒+V型=484476815.7 mm3 V缩=V总0=24223840.79 mm3 =V缩/V冒100%=14.1% 补缩率比较理想。 估算工艺出品率 工艺出品率=m铸/(V总0)100% =2310354106/(474476815.77)100% =68.1% 由于是冒口顶部绝热，且未算上浇注系统和补贴，出品

40、率比较理想。因为 是腰圆冒口，增大了冒口的补缩距离，正中部分的补缩通道有明显的改善，总 湖北工业大学毕业设计（论文） 23 体效果最好。最终确定冒口的设计方案为方案 c。 6.6 冒口的验算 因为是砂冒口，所以冒口要放斜度，取其斜度为 1：50。 根据图 6-2 计算斜度部分体积 V斜： 图 6-2 冒口示意图 圆柱部分 V1=1/32112（406+23050）-1/3203223050 -22033 =491895314.2-437790679.7-52534881.56 =1569752.94 mm3 长方体部分 V2=840620321/2 =659344 mm3 V斜=2(V1+V2

41、)=4458193.88 mm3 冒口的总体积： Vm=V冒+V斜=176451373 mm3 V总=Vm+V型=488935009.6 mm3 V缩=V总0=24446750.48 mm3 =V缩/Vm100%=13.9% 湖北工业大学毕业设计（论文） 24 冒口补缩效率比较理想。 湖北工业大学毕业设计（论文） 25 7 浇注系统的设计浇注系统的设计 7.1 浇包的选择 由铸造工艺表 3-4-3 查得，质量为 2.310t 的铸钢件的浇注时间， =20-50S 由铸造工艺学表 3-4-7，型内钢液面最小上升速度 V型 min 铸件特点一般 m铸=2.310t V型 min=20mm/s 型内

42、合金液的质量 m合=V总0=3.423t 由浇注时间范围估算平均浇注速度 q=m合/, 68.5V型 min 7.2 浇注系统的设计 铸钢件用漏包浇注，采用开放式浇注系统，以包孔截面积为基准，各组元 截面积比如下： S包:S直:S横:S内=1:(1.82.0): (1.82.0): (2.02.5) 取 S包:S直:S横:S内=1:1.8: 2.0:2.5 S包=(70/2)2=302=3846.5 mm3 S直=6923.7 mm3 ，S横=7693 mm3 ，S内=9616.25 mm3 设一个直浇道，D直=93.9mm，圆整为 D直 直=94mm， r直=47mm。 设一个单向横浇道 D

43、横=98.99mm，圆整为 D横=94mm ， r横 =47 mm。 设四个相同的内浇道 D内 内=2 =55.33mm，圆整为 D内=55mm，r内)4/(S =27.5mm。 取直浇道窝高 94mm，直浇道高 406+345+60+94+94=999mm，圆整为 湖北工业大学毕业设计（论文） 27 1020mm。 浇口杯为 70，高为 100mm。 横浇道长为 1300mm，内浇道高 60mm。 采用底注式浇注系统，两个内浇道设在最大热节处，能其到一定的补缩作 用。浇注系统的具体设置见工艺图。 7.3 工艺出品率的验算 计算浇注系统体积 V浇： V直=r直 2h=4721020=70749

44、85.2 mm3 V横=r横 2h=4721300=9017138 mm3 V内=4r内 2h=427.5260=569910 mm3 图 7-2 浇口杯示意图 由图 7-2 计算浇口杯体积 V杯=1/31172167-1/347267 =2392745.94-154909.807 mm3 =2237836.1 V浇=V直+V横+V内+V杯=18899869.3 mm3 浇注金属液总体积 V液=Vm+V型+V浇=507834878.9 mm3 浇注金属液总质量 m液=V液0=507834878.97.0=3727387360.210-3g=3554.8Kg 湖北工业大学毕业设计（论文） 28

45、工艺出品率=m铸/m液100%=65.0%，出品率比较理想。 浇注时间 = m液/q =3554.8/120=30s 湖北工业大学毕业设计（论文） 29 8 补缩距离的计算与冷铁的安放补缩距离的计算与冷铁的安放 8.1 圆筒的补缩核算 将机座两端的半圆筒拉直，计算其补缩距离 L=D/2=345/2=541.7mm 200mm 孔处壁厚 T1=(345-190)/2=77.5mm 240mm 孔处壁厚 T2=(345-230)/2=57.5mm 圆筒类似于杆件且没有末端区，补缩距离为 20，分别为 176.1mm 和T 151.7mm，显然其补缩距离不够，所以需要安放冷铁。由铸造工艺表 3-5-

46、 14 可知铸钢件外冷铁的厚度 =0.5T，1=38.75mm 圆整为 40m ，2=28.75mm 圆整为 30mm。共需安放 158mm100mm40mm 冷铁 3 块；135mm100mm40mm 冷铁 3 块；118mm100mm40mm 冷铁 2 块；106mm100mm40mm 冷铁 2 块； 158mm100mm30mm 冷铁 8 块，具体安放位置见工艺图 080510。这些冷铁安放 在圆柱面上，接触面相应做成弧面。 8.2 圆筒的支撑壁的补缩核算 较短的四个支撑壁长为 253mm，壁厚为 135mm，宽为 345mm，且有一定的末 端区。由中间实体部分补缩的距离足够。上方较长的

47、 5 个支撑壁长为 585mm， 壁厚分别为 95mm 和 135mm，同样有一定的末端区。并且冒口有一部分安放在支 撑壁上，补缩通道畅通，不需要安放冷铁和加补贴。 湖北工业大学毕业设计（论文） 30 9 9 铸造工艺装备设计铸造工艺装备设计 9.1 模板的设计 由于是手工两箱造型，采用上下两块模板造型。为了方便操作，模样及模 底板的原材料选用东北红松。分模面取在模样的中间平面，它将模样两端的圆 柱对称一分为二。模样用螺钉固定在模底板上。造型采用树脂自硬沙，不需要 用到加热元件。冒口的尺寸较大，直接固定在模样上会影响到造型，局部部位 型砂的充型紧实会存在很大的问题。而且采用的是砂冒口，需要放一

48、定的斜度， 导致的结果是起不了模。将冒口木模做成活块，造型到一定程度时，再将冒口 木模安放在模样上完成造型。造型完成后，先将冒口木模取出再起模。浇注系 统则是先用耐火砖预埋成型。见模板图 080521，080522。 9.2 芯盒的设计 砂芯采用树脂自硬砂手工制芯，芯盒原材料选用东北红松。 1 号砂芯和 2 号砂芯均为半圆柱芯，其长径比较大。其芯盒为纵向对称的 两部分组成，采用螺栓紧固，定位销定位。填砂面为半圆柱芯的直径平面。见 芯盒图 080531，080532。 3 号芯盒也是由对称的两部分组成，同样采用螺栓紧固，定位销定位。制 芯时芯头部分朝上，填砂面为芯头端面。取芯时，芯盒横放，支撑面为最大侧 面。见芯盒图 080533。 4 号砂芯形状较为复杂，砂芯侧面面积最大，但不是平面，有一个面积较 大的半圆凹面。而砂芯上端面有一个半圆柱面以支撑 1 号砂芯 。芯盒填砂面应 为较大平面，上述砂芯面都不能做填砂面。砂芯的另外两的侧面，一个为折面， 另一个虽近乎于平面，但芯盒的形腔较深，不利于舂砂和取芯。芯头端面为平 面，作为填砂面将使砂芯的一部分不能充砂紧实。4 号芯盒采用一个填砂面不 可行，故采用两个填砂面，砂芯悬出的那部分由砂芯上端面填砂。取芯的问题 综合考虑的方案是将芯盒分为三部分组成，具体组成见芯盒图 080534。 湖北工业大学毕业设计（论文）