铸造工艺学课程设计--盖体说明书设计.pdf

1 目录 一、零件的技术要求和材质………………………… 2 二、铸件结构的工艺性分析………………………… 2 三、零件铸造工艺方案……………………………… 5 四、 砂芯设计………………………………………… 8 五、 芯盒设计………………………………………… 10 六、 金属型设计……………………………………… 12 七、铸件缺陷分析及解决方案………………………16 八、设计小结…………………………………………17 九、参考文献……………………………………… 19  2 设计内容、设计步骤、公式及计算 备注 一、零件的技术要求及材质 零件名称：盖 1. 1、零件的技术要求 铸件尺寸公差按 GB6414 - 86 CT4 1.2 零件的材质分析 铸件成型材料为 ZL102，其化学成分如下： 表一 ZL102 化学成分 Si Cu Mg Mn Al 10.0-13.0 ≤ 0.30( 杂质) ≤0.10 ≤ 0.5( 杂质) 余量 由于 ZL102 成分在共晶点左右，故在铝硅二元系中，铸造性能最好强度也较高，致密度较好，但塑性较低。

具有良好的抗蚀性，耐磨性和耐热性必须进行热处理，提高力学性能适用于薄壁复杂铸件及对气密性要求较高的铸件以及压铸件 二．铸件结构的工艺性分析 从铸造工艺角度，结合零件结构特征对铸造生产方法进行选择本零件因中大批量生产，采用金属型 材料：ZL102 中大 批量生产 金属型铸造  3 2.1、铸件壁厚 铸件的壁厚要力求均匀，壁的后、薄不宜相差悬殊,在保证能浇注成型的条件下尽量采用最小壁厚;尽量避免采用大的薄壁平面，若必需采用大的薄壁平面时，则设有铸孔或加强筋ZL102 砂型铸造中的最小壁厚为 3mm 盖的零件图如图所示，壁厚基本均匀，主要壁厚3mm，最小壁厚 3mm，最大壁厚 21mm，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 2.2、壁的连接 铸件的连接应圆滑过度，并应尽量避免铸件有厚大的热节点，尤其是三个以上断面集结于一点或一根线上，都是比较难于铸造的零件如图 2-1: 图 2-1 零件图  4 2.3、铸件三维实体图  5 三．铸造工艺方案的设计 铸造工艺方案设计的内容主要有铸造工艺方法的选择，铸件浇注位置及分型面的选择，铸件初加工基准面的选择，铸造工艺设计有关工艺参数的选择等。

3.1、铸造工艺方法的选择 铸造工艺方法的选择应综合考虑以下因素： （1） 零件的使用性能： 即零件承受的载荷情况情况及其所处的工作环境（例如压力、温度、气态或液态介质的性质等）对铸件的尺寸精度和表面光洁度的要求 （2） 零件的铸造工艺性能： 即零件所采用的合金材料的铸造性能（如合金熔点、线收缩、体收缩、流动性以及形成气孔、缩孔等缺陷的倾向：见表 2）和零件结构的铸造工艺性，如零件重量、轮廓尺寸、最小壁厚、最小铸孔、铸造圆角、铸造斜度等 （3） 经济的合理性： 即各种铸造方法生产费用的比较和成品零件的生产总费用综合性比较在合理选择铸造方法时，后者的比较起决定作用  6 3.2、浇注位置及分型面的选择 3.2.1、浇注位置的选择原则： (1) 铸件上重要工作面和大平面应尽量朝下或垂直安放 (2) 应保证铸件有良好的液态金属导入位置，保证铸件能充满 (3) 保证铸件能自下而上的顺序凝固 (4) 应尽量少用或不用砂芯； 3.2.2、铸件分型面的选择原则： (1) 最好将整个铸件安置在同一半型中成型， (2) 应尽量减少分型面的数目。

(3) 应尽量不用或少用砂芯， (4) 分型面应尽量选择平面 (5) 注意减轻铸件清理和机械加工量 该零件的浇注位置和分型面如图 3-1：底注式左右开型 图 3-1 铸件图 底 注 式 左右开型  7 3.3、机械加工初基准的选择 机械加工初基准的选择应注意下列问题 （1） 应尽量选择铸件非加工面为初基准： （2） 应选择加工余量最小或尺寸公差最小的表面为初基准： （3） 应选择铸件尺寸最稳定的表面为加工初基准： （4） 当铸件上没有合适的初基准时，可增设工艺凸台作为辅助基准 该零件的初基准如图3-2： 图 3-2 铸件图（部分）  8 3.4、工艺参数的选择： （1）机械加工余量的选择： 根据航空铸造工艺手册及铸件的最外廓尺寸可选机械加工余量为 1mm； （2）工艺余量的选择： 对于金属型铸造， 为了简化模具， 故把这两侧凸台上的直径为 10mm 的孔做成工艺余量。

（3）铝合金收缩率取 1%； （4）铸件尺寸公差按 GB6414-86CT4; （5）据 2 表 3-57 可选定，外表面的起模斜度 1°，内表面的起模斜度为 2° 四、砂芯设计 砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外型不能出砂的分. 砂型局部要求特殊性能的部分有时也用砂芯. 盖采用树脂砂手工制芯. 4.1 芯头的设计 砂芯主要靠芯头固定在模底板上对于垂直芯头为了保证 ，轴线垂直、牢固地固定在砂型上，必须有足够的芯头尺寸 盖的芯头高度为 12mm；垂直芯头的斜度 a=2°为了定位采用“D”式芯头. 4.2、冷铁的设计 机械加工 余量为 1mm 收缩率取1% 外表面的起模斜度 1°，内表面的起模斜 度 为2° 芯头高12mm， 斜度a=2°，“D”式芯头.  9 由于铸件内壁凸台的厚度为 13mm,明显大于壁厚 3mm,且放置在铸型的下部，对铸件之下而上的顺序凝固十分不利，将严重影响铸件质量介于此，设计两块外冷铁安放砂芯里.如图 4-1： 图 4-1 装配图  10 五、芯盒装配的设计 5.1 芯盒材料的选择 采用 ZL104，自由线收缩率 0.9～1.1%，标准：GB1173-74。

5.2 芯盒分盒面的设计，如图 5-1 图 5-1 芯盒装配图 5.3 芯盒内腔尺寸的确定 芯盒内腔尺寸=（零件尺寸±工艺尺寸） （1+K） 5.4 芯盒的壁厚 根据芯盒的平均轮廓尺寸（A+B）/2，及芯盒材质来决定壁厚 （A+B）/2<300mm，材料为 ZL104，由《砂型铸造工装设计》查表 11-4 得：壁厚δ=7mm 5.5 芯盒的定位与夹紧 用铰链式卡子将其锁紧，如图 5-2. 芯盒壁厚 7mm  11 图 5-2 芯盒装配图（部分） 5.6 金属芯盒的尺寸偏差 分开式芯盒分盒面之间的间隙取 0.1mm在分盒面上芯盒内腔错位的允许偏差为 0.1mm.芯盒上定位销孔距公差为±0.25mm 5.7 芯盒的搬运 芯盒的搬运：本芯盒体积小，所以不设置手柄和吊轴，直接用芯盒边缘实现搬运过程.  12 六、金属型设计 6.1、浇注系统及冒口的设计和计算 6.1.1 浇注系统的设计 (1) 铝合金金属铸造常采用扩张式浇注系统。

其形式如图 6-1： 图 6-1 浇注系统图 （2）浇注系统最小断面积的计算： Fmin=KQ/bH 式中： Q：铸件的毛重（g） K：系数（铝合金为 0.008~0.0108） b: 铸件平均壁厚（包括加工余量在内） ，cm H: 铸件的高度，cm Fmin：浇道最小断面积（cm²） 经计算得： Q=0.23Kg，K=0.008 b=0.35cm H=4.1cm 扩张式 浇注系统 Fmin=1.1cm²  13 所以 Fmin=1.1cm² 6.1.2 直、内浇道断面积的确定 查看参考资料得：F 直：F 内=1： （0.5~1） ，取 F 直：F 内=1：1.1 所以 F 直=1.1cm²，F 内=1.2cm² 6.1.3 冒口的设计与计算 （1） 、采用明冒口，增大补缩，起尺寸如图6-2 （2） 、冒口的切割余量<=5mm （3） 、为了便于切割，可将冒口的跟的切割余量做成缩颈 图 6-2 冒口表示图 6.2、型体、底座设计 6.2.1、型腔尺寸计算 型腔尺寸的计算，除了铸件公称尺寸及偏差外，还应考虑合金从固相线冷却到室温的收缩。

涂料厚度和金属型材料从室温升至预热浇注温度的膨胀率 计算公式 Ax=（Ap+ApK±δ）±ΔAx F 直=1.1cm² F 内=1.2cm²  14 式中 Ax---型腔尺寸，mm; Ap ----铸件平均尺寸，mm; K----综合线收缩，%; δ----涂料厚度,mm; ΔAx---铸型尺寸制造公差,mm. 铸件的平均尺寸按下式计算 Ap=Amin+ΔA/2 K=1%; δ=0.2mm. 经计算型腔尺寸如图 6-3： 图 6-3 型腔图 6.2.2、金属型的壁厚 金属型的壁厚是综合考虑金属型强度、 刚度重量及铸件的冷却速度来确定的壁厚太大，增加铸型重量，操作笨拙，没有必要；壁厚过薄，铸型温度不均，易因应力而变形，缩短寿命  15 综合考虑及结合经验数据，因铸件壁厚<10mm；铝合金铸件金属型壁厚 15mm~20mm..取壁厚为 15mm. 经计算型腔尺寸及壁厚如下图： 6.2.3、型腔的排气 应该铸件有砂芯，所以采用铸型的型芯排气，见图 6-4 图 6-4 型腔排气图 6.2.4、铸型的定位 采用定位销定位 6.2.5 锁紧机构 （1） 、铰链式金属型的固定支点为插销锁。

其形状及尺寸如图6-5： 图 6-5 插销锁 铸型的型芯排气 定位销定位 锁紧机构： 插销锁，偏心锁锁  16 （2） 、用偏心锁锁紧左右半型，如图 6-6： 图 6-6 偏心锁 七、铸件缺陷分析与解决方案 铸造工艺设计的是否合理，影响到是否能够获得合格的、高质量的铸件此次设计因薄壁铸件可能存在一些缺陷： 为防止卷气，因此需控制金属液的流速，保证金属液平稳充型  17 八、 设计心得 经过四个星期的努力,我终于将铸造工艺课程设计做完了在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足.刚开始在铸造工艺设计时,我始终找不到最佳的分型面和浇注方案,令我非常苦恼.后来在蔡老师的指导下,我找到了问题所在之处 ,将之解决了。

因太久没有电脑绘图，在用 AUTOCAD 画图时遇到了很多困难，但在同学和老师的帮忙下， 最终克服了困难 在此我要向他们表示最诚挚的谢意整个作业过程中,我遇到的最大,最痛苦的事是文档 一来自己没 有 电 脑 , 用 起 来 很 不 方 便 ; 最 可 恶 的 是 在 此 期 间 , AUTOCAD2007 的免费版本有病毒，几乎把我们全班人的电脑都感染了，以至于画不出剖面线，最后还是在一台有很强杀毒软件的电脑上，经复制粘贴到新的图纸上才成功的画好了剖面线，圆满地完成了这次设计 尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的不仅仅掌握了金属型模具设计的步骤与方法;也不仅仅对铸造工艺设计这门课有了更进一步的掌握对我来说,收获最大的是方法和能力，那些分析和解决问题的方法与能力在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节总体来说,我觉得做这种类型的设计对我的帮助还是很大  18 的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进.有时候,一个人的力量是有限的,合众人智慧,我们的作品会更完美. 最后再次感谢蔡老师的悉心指导！ 九、参考资料 （1）严青松： 《铸造工艺学》 ，南昌航空大学自编教材。

 19 （2）李维谦、唐自忠主编： 《航空铸造手册》 ，国营洪都机械厂 1980、10 （3）耿鑫明编著：金属型铸件生产指南，化学工业出版社，2008.8 （4）龙文元、卢百平主编《金属液态成型模具设计》 ，化学工业出版社，2010.6 （5）铸造工艺设计及铸件缺陷控制，李希晨主编，化学工业出版社，2009  20 铸造工艺课程设计 说明书 题目： 盖金属型设计 学 院 : 航空制造工程学院 专 业 ：材料成型及控制工程 学 号 ：08011321 姓 名 ：邓腾辉 指导教师：蔡长春 课设时间：2011/6/13--2011/7/8 。