轴壳体铸造设计.docx

轴壳体铸造工艺设计一. 设计的背景轴壳体起固定和保护轴正常工作，并使其在工作过程中不漏油的作用，每 年我们国家需要数千万个轴和轴壳体，壳体结构需要严格的密封和高强度，耐 磨性，耐腐蚀性在其保护零件损坏之前一般要求其质量完好，保证机器正常 运行轴壳体用砂型铸造方法生产，其铸造工艺过程，造型材料，铸造合金，浇 注系统等都会影响壳体质量为保证壳体质量，所以必须极好的运用并掌握铸 造工艺过程，努力开发新材料，适应现代化农业生产二. 铸造工艺方案的确定1. 轴壳体的生产条件及技术要求(1) 产品生产性质一一中小批量生产(2) 零件材质——HT250(3) 轴壳体的外形轮廓尺寸为552X410X316mm，主要壁厚12mm，最大壁厚 30mm，为一中小型铸件；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2. 轴壳体结构的铸造工艺性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对于轴壳体的铸造工艺性审查、分析如下：轴壳体的轮廓尺寸为552X410X316mm砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最 小壁厚查表得：最小允许壁厚为3〜4 mm而轴壳体的最小壁厚为10mm符合要求3. 造型、造芯的方法选择(1) 铸造方法的选择轴壳体的轮廓尺寸为552X410X316mm，铸件尺寸不太大，属于中小型零件零件形状比较复杂，但壁厚比较均匀，故毛坯生产方法为砂型铸造，砂型类型 为湿砂2) 造型、造芯方法的选择选择造型方法为手工造型，具体为两箱造型；造芯方法为手工芯盒造芯两箱 造型示意图见下图；4. 浇注位置及分型面1. 铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置确定浇注位置 是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造 型工艺过程的难易程度确定浇注位置应注意以下原则：(1.铸件的重要部分应尽量置于下部(2.重要加工面应朝下或直立状态(3 .使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷(4.应保证铸件能充满(5.应有利于铸件的补缩(6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验考虑到砂芯安放固定与排气、起模、充型等，选择将浇注位置确定为轴壳 体底部。

2. 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、成本和生产率分型面确定为输出轴壳体底部，以便顺利起模、下芯、充型，及铸造出质 量和强度高的铸件5. 砂箱中铸件数目轴壳体的重量为77kg，〃铸件质量〃选择51-100kg，查得，〃最小吃砂量〃分 别为"a=50mm，b=70mm，c=90mm，d或e=70mm，f=40mm，g=50mm"，砂箱尺寸为987.5mm (砂箱尺寸=(A+B) /2= (1030+945) /2=987.5mm，A、B分别为砂箱内框长宽 及宽度)铸件本身的尺寸为552 X 410 X 317mm，因此在"915mm 〃的砂箱中只 能放置一个铸件三. 铸造工艺参数及砂芯设计1. 工艺设计参数铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工 艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与 造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关这些工艺数据主要是指加工余量、 起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等工艺参数选 取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便， 提高生产率，降低成本。

1) 铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差在两个允许 极限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求轴壳体为砂型铸造手工造型中小批量生产，查表得:轴壳体的尺寸公差为CT13〜15级，取CT13级轴壳体的轮廓尺寸为552X410X 316mm，查表得：铸件基本尺寸(mm)公差等级CT (mm)大于至13级16256254074063863100910016010160250112504001240063014630100016(2) 机械加工余量机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量， 即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度 轴壳体为砂型铸造手工造型中小批量生产，查表得： 轴壳体的加工余量为H级轴壳体的轮廓尺寸为552X410X 316mm，查表得：轴壳体加工余量数值为4-6mm，根据具体尺寸选取参考图如下图(3) 铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百 分比表示：e=[ (L1-L2) /L1]*100%8 —铸造收缩率L1—模样长度L2—铸件长度查表得：受阻收缩率为0.8-1.0%，自由收缩率为0.9-1.1%。

4) 起模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或 砂芯这个斜度，称为起模斜度起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直 于分型面的表面上应用初步设计的起模斜度如下：轴壳体为一较复杂铸件，其本身就有斜度，部分铸孔需要起模斜度①120，h=50, a =5①100，h=25，a=7①90,h=12, a =7°①50,h=60, a =7°①46,h=49, a =7°但有具体技术条件知道允许的拔模斜度为1-2°，所以均取拔模斜度为2如下图9'(5) 最小铸出孔和槽零件上的孔、槽、台阶等，究竟是铸出来好还是靠机械加工出来好，这应 该从品质及经济角度等方面考虑一般来说，较大的孔、槽等应该铸出来，以 便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成热节，提高铸件 质量较小的孔、槽或则铸件壁很厚则不易铸出孔，直接依靠加工反而方便 根据轴壳体的轮廓尺寸为552X410X 316mm查表得:单件小批量生产灰铸铁最小铸出孔直径为30-50mm铸件壁厚小于50mm 时，灰铸铁应铸出的最小铸出孔约为30mm6) 铸件在砂型内的冷却时间铸件在砂型内的冷却时间短，容易产生变形，裂纹等缺陷。

为使铸件在出 型时有足够的强度和韧性，铸件在砂型内应有足够的冷却时间查表得：当铸件质量在50-100kg时，壁厚小于30mm时的冷却时间为80〜 100min7) 铸件重量公差铸件重量公差是以占铸件公称重量的百分比表示的铸件重量变动的允许范 围轴壳体的公称重量约为77kg，尺寸公差为CT13级查表得：轴壳体的重量公差为MT14级8)工艺补正量在单件小批量生产中，由于选用的缩尺与铸件的实际收缩率不符，或由于 铸件产生了变形等原因，使得加工后的铸件某些部分的壁厚小于图样要求尺寸， 严重时会因强度太弱而报废因此工艺需要在铸件相应的非加工壁厚上增加层 厚度称为工艺补正量但该轴壳体在大批量生产前的小批量试产过程中将进行 调整，所以设计中不考虑工艺补正量9) 分型负数干砂型、表面烘干型以及尺寸较大的湿砂型，分型面由于烘烤，修整等原 因一般都不很平整，上下型接触面很不严为了防止浇注时炮火，合箱前需要 在分型面之间垫以石棉绳、泥条等，这样在分型面处明显增加了铸件的尺寸 为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时为抵掉铸件增加的尺寸而在模样上减去 相应的尺寸称为分型负数而该轴壳体是湿型且是中小型铸件故不予考虑分型 负数。

10) 反变形量铸造较大的平板类、床身类等铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷 却后常出现变形为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变 形的相反方向做出反变形模样，使其于变形量抵消，这样在模样上做出的预变 形量称为反变形量而该轴壳体没有较大平板且有肋及圆柱结构故基本不会产 生挠曲变形，所以不用设置反变形量2. 砂型主体部位及心头斜度设计(1) 轴壳体中心部分对于该轴壳体中心部分，其可以用一个整体砂芯来形成，因此为该中心部位 单独设一个砂芯，以便下芯后检查并调整四周壁厚至均匀及方便芯头设计：由设计资料得，芯头长度确定为l=60mm，a=7°，垂直芯头底 面与芯座的间隙为S=2mm主砂芯形状(2) 两侧面肋及圆筒下部分对于两侧面肋及圆筒下部分，两边砂芯采用相同的垂直芯头来定位和固定由设计资料得，芯头长度确定为l=35mm，a=7°，垂直芯头与芯座的间隙为S=2mm 侧面砂芯形状(3)轴壳体顶部部分由设计资料得，芯头长度确定为l=40mm ,a=7°，垂直芯头与芯座间隙为S=2mm顶端砂芯形状(4) 压环、防压环和集砂槽芯头结构在湿型大批量生产中，为了加速下芯、合芯及保证铸件质量，在芯头的模样 上常常做出。

此造型为中小批量生产不需要压环、防压环和集砂槽5) 芯骨设计为了保证砂芯在制芯、搬运、配芯和浇注过程中不开裂、不变形、不被金属 液冲击折断，生产中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其刚度和强度因为砂芯尺寸为中小型，而且采用树脂砂，故砂芯强度较好，砂芯内不用放置 芯骨6) 砂芯的排气砂芯在浇注过程中，其粘结剂及砂芯中的有机物要燃烧(氧化反应)放出气 体，砂芯中的残余水分受热蒸发放出气体，如果这些气体排不出型外，则要引 起铸件产生气孔砂芯排气采用扎通气孔形式，通气孔大小及位置根据具体情况确定7) 砂芯负数大型粘土砂芯在春砂过程中砂芯向四周涨开，刷涂料以及在烘干过程中发生 的变形，使砂芯四周尺寸增大为了保证铸件尺寸准确，将芯盒的长、宽尺寸 减去一定量，这个被减去的量叫做砂芯负数因为砂芯负数只用于大型粘土砂芯，本设计中的砂芯为小型砂芯不设计砂芯 负数四. 浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计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2. 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中小件而输出轴壳体就 是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统3. 确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向轴壳体为较复杂的壳体铸件，每个铸件上需要两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铸件全部位于上箱的方式进行铸造，这。