材料成型铸造毕业设计.doc

第一章 简 介1.1中国古代铸造技术发展中华文明大致经历了石器时代、铜器时代和铁器时代三个历史阶段，这三种材质的工具和技术的创造发明，随着人类的繁衍，不断推动人类文明向高级阶段发展，金属的应用使人类文明产生了根本性的飞跃，而铸造技术的运用和金属的发展紧密联系在一起。对古代很多务农的人来说，铸造技术是一门手艺。据历史考证，我国铸造技术开始于夏朝初期，迄今已有5000多年。到了晚商和西周初期，青铜的铸造技术得到了蓬勃发展，形成了灿烂的青铜文化，遗留到今天的有一批铸造工艺水平较高的铸造产品。中国古代的铸造方法有：石型即用石头或石膏制作铸型；泥型古称“陶范”；金属型古称“铁范”；失蜡型有出蜡法、走蜡法、脱蜡法或刻蜡法；砂型这种方法是伴随泥型一起产生的。中国古代铸造中的精品有：沧州铁狮，司母戊方鼎，四羊方尊，曾侯乙尊盘，永乐大铜钟，大型铜编钟，铜车马仪仗队等。1.2中国铸造技术发展现状尽管近年来我国铸造行业取得迅速的发展,但仍然存在许多问题。第一,专业化程度不高,生产规模小 。我国每年每厂的平均生产量是815t,远远低于美国的4606t和日本的4878t。第二,技术含量及附加值低。我国高精度、高性能铸件比例比日本低约20个百分点。第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱。第四,管理水平不高,有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术,但却无法生产出高质量铸件,究其原因就是管理水平较低。第五,材料损耗及能耗高污染严重。中国铸铁件能耗比美国、日本高70%120%。第六,研发投入低、企业技术自主创新体系尚未形成。1.3发达国家铸造技术发展现状发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。 在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺。 砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统, 制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺。铸造生产全过程主动、从严执行技术标准，铸件废品率仅2%-5%；标准更新快（标龄4-5年）；普遍进行iso9000、iso14000等认证。 重视开发使用互联网技术，纷纷建立自己的主页、站点。铸造业的电子商务、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速发展。1.4我国铸造未来发展趋势自中国加入wto以来,我国铸造行业面临机遇与挑战。其未来发展将集中在以下几方面。第一,鼓励企业重组发展专业化生产,包括铸件大型化和轻量化生产。第二,加大科技投入切实推动自主创新,实现铸件的精确化生产和数字化铸造。第三,培养专业人才加强职工技术培训。第四,大力降低能耗抓好环境保护,实现清洁化铸造。15 zg4545号钢,是gb中的叫法,jis中称为:s45c,astm中称为1045,080m46,din称为:c45 。国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。一般，市场现货热轧居多。冷轧规格1.0-4.0mm之间。轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定。第二章 铸造工艺方案的确定21支座的生产条件、结构及技术要求l 产品生产性质中批量生产l 零件材质zg45l 零件的外型示意图如图2.1所示，支座的零件图如图2.2所示，支座的外形轮廓尺寸为600mm*400mm*40mm，主要壁厚16mm，最大壁厚20mm，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。根据proe实体图的测量得铸件的体积v=8433402mm3zg45密度由铸造实用手册查表1.1-90得：q=7.8 g/cm3 铸件质量为m=66kg图2.1 支座外型示意图 图2.2 支座零件图22支座结构的铸造工艺性l 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：l 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。l 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。l 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。l 壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。 l 利于补缩和实现顺序凝固。l 防止铸件翘曲变形。l 避免浇注位置上有水平的大平面结构。l 对于支座的铸造工艺性审查、分析如下：l 支座的轮廓尺寸为600mm*400mm*120mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最小壁厚查铸造工艺学表3-2-1得：最小允许壁厚为15 mm。而设计支座的最小壁厚为16mm。符合要求。支座设计壁厚较为均匀，两壁相连初采用了加强肋，可以有效构成热节，不易产生热裂。2.3造芯方法的选择l 支座的轮廓尺寸为600mm*400mm*120mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产。采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模是合理的。l 在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形。在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量。选择使用射芯工艺生产砂芯。采用热芯盒制芯工艺热芯盒法制芯，是用液态固性树脂粘结剂和催化剂制成的一种芯砂，填入加热到一定的芯盒内，贴近芯盒表面的砂芯受热，其粘结剂在很短的时间内硬化。而且只要砂芯表层有数毫米的硬壳即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余热可自行硬化。2. 4浇注位置的确定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。初步对支座对浇注位置的确定有：方案一如图2.3、方案二图2.4图2.3 浇注位置确定方案一图2.4 浇注位置确定方案二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.使铸件的大平面朝下，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，合箱及检验对于方案一如图2.3进行综合分析如下：1.铸件的a面（如图2.3所示）为重要加工面，朝上放置容易产生气孔、非金属夹杂物等缺陷。2.铸件的重要部分也没能全部置于下部。对于方案二如图2.4进行综合分析如下：1.铸件的重要部分全部置于下部，这样置于下部的重要部分可以得到上部金属的静压力作用下凝固并得到补缩，组织致密。2.铸件的重要加工面a面、b面（如图2.4所示）位于侧立面，比较光洁，产生气孔、非金属夹杂物等缺陷的可能性小。综合比较，方案二更加科学可行。2. 5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。初步对支座进行分型有：方案一如图2.5、方案二图2.6、方案三图图2.5 分图2.5 型面确定方案一 图2.6 分型面确定方案二 图2.7 分 型面确定方案三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2.5进行综合分析如下：1.铸件没有能尽可能的位于同一半型内，这样会因为合箱对准误差使铸件产生偏错。也有可能因为合箱不严在垂直面上增加铸件尺寸。2.砂芯不能全部位于下半型内。3.上箱难于取出模样。对方案二如图2.6进行综合分析如下：1.铸件没有能尽可能的位于同一半型内，这样会因为合箱对准误差使铸件产2.生偏错。也有可能因为合箱不严在垂直面上增加铸件尺寸。对方案三如图2.7进行综合分析如下：此方案较之方案一与方案二更加科学可行。2. 6砂箱中铸件数量及排列方式确定支座轮廓尺寸为600mm*400mm*40mm，质量约为66kg，因此看铸件为中小型简单件。所以采用一箱一件生产。初步选取砂箱尺寸由实用铸造手册查表1.5-45得：上箱为750*600*200mm 下箱为750*600*400mm铸件在砂箱中排列最好均匀对称，这样金属液作用于上砂型的抬芯力均匀，也有利于浇注系统安排，在结合已经确定分型面及浇注位置以及砂箱尺寸，基本确定铸件在砂箱内的排列如图2.8所示，其中模样的吃砂量基本确定为：a=60mmb=100mmc=80mm图2.8 砂箱中铸件排列示意图 第三章铸造工艺参数及砂芯设计3. 1 工艺设计参数确定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。3.1.1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。支座为砂型铸造机器造型中批量生产，由铸造工艺设计查表1-10得：支座的尺寸公差为ct1114级，取ct12级。支座的轮廓尺寸为600mm*400mm*40mm，由铸造工艺设计查表1-9得：支座尺寸公差数值为10mm。3.1.2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。支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺设计查表1-13得：支座的加工余量为h级。支座的轮廓尺寸为600mm*400mm*40mm，由铸造工艺设计查表1-12得：但在分型面及浇注系统设置中，不得已将重要加工面底面朝上放置，这样使其容易产生气孔、非金属夹杂物等缺陷，所以将采取适当加大加工余量的方法使其在加工后不出现缺陷。将底面的加工余量调整为7mm。3.1.3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：=（l1-l2）/l1*100铸造收缩率l1模样长度l2铸件长度支座受阻收缩率由铸造工艺设计查表1-14得：受阻收缩率为1.63.1.4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：外型模的a面（如图3.1所示）高40mm的起模斜度由铸造工艺设计查表1-15得：粘土砂造型外表面起模斜度为=030,a=1.0mm外型模的b面（如图3.1所示）高115mm的起模斜度由铸造工艺设计查表1-15得：粘土砂造型外表面起模斜度为=030,a=0.8mm但是同一铸件要尽量选用同一起模斜度，以免加工金属模时频繁的更换刀具。所以选用同一起模斜度为=110,a=0.8mm由于a面，b面（如图3.1所示）均为非加工表面，因此起模斜度的形式选用增加和减少铸件尺寸的方法。图3.1 外型模起模斜度示意图3.1.5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。根据支座的轮廓尺寸600mm*400mm*40mm由铸造工艺设计查表1-5得：最小铸出孔约为15mm。支座的孔14显然不应该铸出，机械加工较为经济方便。3.1.6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。支座的冷却时间由铸造工艺设计查表1-25得：冷却时间为50100min。3.1.7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。支座的公称重量约为66kg，尺寸公差为ct12级。由铸造工艺设计查表1-57得：支座的重量公差为mt16级。3.1.8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。但支座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。3.1.9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。而支座是湿型且是小型铸件故不予考虑分型负数。3.1.10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。而支座没有较大平板故基本不会产生挠曲变形，所以不用设置反变形量。3.1.11非加工壁厚负余量在手工粘土砂造型、制芯过程中，为了取出木模，要进行敲模，木模受潮时将发生膨胀，这些情况均会使型腔尺寸扩大，从而造成非加工壁厚的增加，使铸件尺寸和重量超过公差要求。为了保证铸件尺寸的准确性，凡形成非加工壁厚的木模或芯盒内的肋板厚度尺寸应该减少，即小于图样尺寸。为减少的厚度尺寸称为非加工壁厚的负余量。支座砂芯属于机器造芯，造型属于机器造型。故不用设置非加工壁厚负余量。3. 2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部分。砂型局部要求特殊性能的部分有时也用砂芯。支座砂芯的外型如图3.3所示。图3.3 砂芯外型示意图 3.2.1芯头的设计砂芯主要靠芯头固定在砂型上。对于垂直芯头为了保证其轴线垂直、牢固地固定在砂型上，必须有足够的芯头尺寸。根据实际设计量取计算1# 砂芯 砂芯高度：l=40mm 砂芯直径： d=100mm形状：圆柱形芯头长度初步选取由铸造工艺设计查表1-31得：h=2025mm 取h=25mm出于考虑分型面的选取等因素综合芯头选用垂直芯头并且不能做出上芯头，只设计下芯头并且加大下芯头。下芯头长度设计修正为：h=25*(1+40%)=35mm芯头间隙初步选取由铸造工艺设计查表1-31得：s=0.3mm但考虑砂芯为垂直高度较低的湿型砂芯且不设置上芯头，所以使用过盈的芯头，过盈量为0.2mm芯头斜度选取由铸造工艺设计查表1-32得：7 取=72、3# 砂芯 砂芯高度：l=80mm 砂芯直径： （a+b）/2=(60+20)/2=40mm形状：见图芯头长度初步选取由铸造工艺设计查表1-31得：h=2530mm 取h=25mm出于考虑分型面的选取等因素综合芯头选用垂直芯头并且不能做出上芯头，只设计下芯头并且加大下芯头。下芯头长度设计修正为：h=25*(1+40%)=35mm芯头间隙初步选取由铸造工艺设计查表1-31得：s=0.2mm但考虑砂芯为垂直的湿型小砂芯且不设置上芯头，所以使用过盈的芯头，过盈量为0.2mm芯头斜度选取由铸造工艺设计查表1-32得：7 取=73.2.2砂芯的定位结构砂芯要求定位准确，不允许沿芯头轴向移动或绕芯头轴线转动。对于形状不对称的砂芯，为了定位准确，需要做出定位芯头。定位芯头结构如图3.4图3.4 定位芯头结构图 3.2.3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压环、防压环和集砂槽。压环、防压环和集砂槽尺寸由铸造工艺设计查表1-38得：1#：e=2mm f=3mm r=2mm 2、3# e=1.5mm f=3mm r=1.5mm 4、5# e=1.5mm f=3mm r=1.5mm3.2.4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。因为砂芯尺寸较小，而且采用树脂砂，故砂芯强度较好，砂芯内不用放置芯骨。3.2.5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。1、2、3、4#支座的砂芯采用热芯盒造芯，故不用有意设置排气道、排气孔等排气：5#由于直径较大，形状简单，因此需用排气装置，由铸造工艺设计表1-44得用扎排气孔，既能提高效率，又能使排气装置准确，深度适宜。3.2.6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。第四章 浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计4.1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。4.1.1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-开放式浇注系统设在直浇道下端或在横浇道中，或在集渣包出口处，或在内浇道之前设置的阻流挡渣装置处，阻流截面之前封闭，其后开放，故既既有利于挡渣，又使充型平稳兼有封闭式和开放式的优点。适用于各类铸件，在中小件上应用较多，特别是在一箱多件时应用广泛。4.1.2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，铸造时采取一箱一件，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，如图4.1所示。图4.1 内浇道位置示意图 4.1.3决定直浇道的位置和高度实践证明，直浇道过低使充型及液态补缩压力不足，容易出现铸件棱角和轮廓不清晰、浇不到上表面缩凹等缺陷。初步设计直浇道高度等于上沙箱高度400mm。但应检验该高度是否足够。检验依据为，剩余压力头应满足压力角的要求，如下式所列：hmltg式中 hm上型高度（mm） l直浇道中心到铸件最高且最远点的水平投影距离压力角由铸造工艺学查表3-4-11得：为67 取7ltg=400*tg750mm因为铸件全部位于下箱，所以剩余压力头hm等于上箱高度400mm经过验证剩余压力头满足压力角的要求。4.1.4计算浇注时间并核算金属上升速度根据proe实体图的测量得铸件的体积v=8433402mm3zg45密度由铸造实用手册查表1.1-90得：q=7.8 g/cm3 铸件质量为m=66kg支座大批量生产的工艺出品率约为70%，可估计铸型中铁水总重量g即：g=66/70%93kg初步计算浇注时间由实用铸造手册查表5.1-55得：t=a*gna、n为系数；g为铸件的浇注质量（kg）查表得a=1.5t=1.5*=14.47s计算铁水液面上升速度 v=c/t=120/14.47=8.30mm/sc为铸件的总高度;校核铁水上升速度，一般允许铁水的最小上升速度范围由铸造工艺查表2-53得：最小上升速度v=8mm/s通过比对12mm/s的上升速度符合实际，不必调整经验系数。4.1.5计算内浇道截面积内浇道是控制充型速度和方向，分配金属液，调节铸件各部位的温度和凝固顺序，浇注系统的金属液通过内浇道对铸件有一定补缩作用。我们应用的是封闭开放式浇注系统：以转包浇注的小铸件，其内浇道截面积由铸造工艺设计查表2-49，表中d的计算式：d=gl/v(kg/dm3),可以从表2-50选取ag和aru的截面尺寸。v=600*400*40=9.6dm3d=gl/v=93/9.6=9.48 kg/dm3 6.0 kg/dm3由铸造工艺设计查表2-49得ag=7.5cm2 gl是铸件的浇注重量；v是铸件的轮廓体积，是铸件三维最大尺寸的乘积。内浇道形状取梯形断面形状如图4.2。图4.2 内浇道截面示意图 梯形断面大小由：铸造工艺设计查表2-50得：a=40mm b=33mm c=20mm4.1.6确定浇口比浇口比由由铸造工艺设计查表2-49：ag：aru:as =1:0.8：1.2ag为内浇道总的截面积；aru为横浇道总的截面积；as为直浇道总的截面积。4.1.7计算横浇道截面积横浇道的功用是向内浇道分配洁净的金属液，储留最初浇入的含气和渣污的低温金属液并阻留渣滓，使金属液流平稳和减少产生氧化夹杂物。由于设计横浇口双向，因此s横=7.3*0.8=6.0 cm横浇道形状取梯形断面形状如图4.3图4.3 横浇道截面示意图 梯形断面大小由：铸造工艺设计查表2-50得：a=26mm b=20mm c=26mm4.1.8计算直浇道截面积直浇道的功用是从浇口杯引导金属液向下，进入横浇道、内浇道或直接进入型腔。并提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能克服各种流动阻力充型。由于设计直浇口有一个，因此s直=7.5*1.2=9.0cm直浇道形状取圆形截面形状如图4.4图4.4 直浇道截面示意图 圆形断面大小由实用铸造手册查表5.1-53得：d=34mm 为了方便取模直浇道做成上大下小的圆锥形，（通常锥度取1/50）。因此直浇道上端是直径约为：d1=34+（1/50）*100=36mm直浇道的长度为l=400mm4.1.9直浇道窝的设计直浇道窝对于来自直浇道的金属有缓冲作用，能缩短直横浇道拐弯处的紊流区，改善横浇道内的压力分布，并能浮出金属液中的气泡。直浇道窝直径为直浇道下端直径两倍，因此d=2*34=68mm直浇道窝底部放置耐火砖防止充型。4.1.10浇口杯的设计浇口杯是用来承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注，并可以减轻金属液对型腔的冲击，还可分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔。浇口杯选用普通耐火砖漏斗形浇口杯，其断面形状如图4.5所示图4.5 浇口杯截面示意图 浇口杯断面大小由铸造实用手册查表1.4-89得：m=3,g杯=m*gl/t 即g杯=3*93/10=19.3kgg杯为交口杯中的金属液重量（kg）；gl为铸型中金属液总重量（kg）；t为浇注时间（s）；m为金属液储备系数v杯=g杯/q=19.3/7.8=2474cm3v杯为浇口杯的容积；q为金属液的密度（kg/cm3）; g杯为交口杯中的金属液重量（kg）v杯=d1* d2 *hd1为浇口杯长度；d2为浇口杯宽度：h为浇口杯深度d2=（v杯/1.12）=130mm由,实用铸造金属手册表5.1-47得d1:d2:h=1:1.6:0.7d1=82mmh=57mm 4.2冒口的设计4.2.1 热节的分析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两侧，最大热节应该在这个区域，如图4-2所示，因此冒口应加在此位置，并选用侧暗冒口。4-2最大热节示意图4.2.2冒口的计算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。常见的铸造缺陷如缩孔、缩松、裂纹等都与铸件的凝固和收缩有关。因此在铸件的厚实部位常设置冒口，并按顺序凝固原则使冒口最后凝固；而在铸件的厚薄交接处常常按同时凝固原则设置冷铁来加速冷却，必要时再加设铸筋。这样，就防止铸件产生缩孔、缩松、和裂纹等缺陷。对于铸钢、可锻铸铁、黄铜和无锡青铜等体收缩大的合金铸件尤为重要，对这类容易出现收缩缺陷的铸件，除正确设计浇注系统以外，如何正确设置冒口、冷铁和铸筋，也是保证铸件质量的重要措施。因而冒口设置应符合顺序凝固原则。即： 冒口的位置尺寸在铸件最高、最厚的部位，设在铸件热节的上方（顶冒口）或旁侧（边冒口）。 冒口应比铸件冷却得晚。 在整个凝固期间，冒口应有足够的液态金属以补充铸件的收缩。由铸造工艺设计表3-28得冒口的设计参数，如下图所示：h=1.5da=db=0.53dmr=0.189dvr=10.4d34-2-2标准侧冒口4.2.3 冒口的验算v冒=2*1.04*d3=2*1.04*1303=4569760mm3v总=v型 + v冒=8433402+4569760=13003162 mm3由中国机械工程学会铸造专业学会铸造手册第5卷，得zg45的凝固收缩率为4.5%。v缩= v总*4.5%=585142 mm3n= v缩/ v冒13%冒口补缩比较理想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4-4图。防止出气孔过大导致铸件形成热节，以至产生缩孔，出气孔根部直径，不应大于设置处铸件壁厚的0.5倍。即出气孔直径应小于25mm(0.5*50mm)。防止出气孔过小导致型内气压过份增大，出气孔根部总截面接应大于内浇口总截面积7.5cm。因此设计出气孔根部直径为20mm，一箱共3个出气孔。为方便取模采用上小下大的锥形，斜度为起模斜度=110出气孔总截面积为3.14*（2/2）*3=9.42cm经验证满足要求图4-4出气孔位置示意图总 结经过了近一个学期的精心准备，毕业设计已经接近尾声了，由于我所学的知识有限，所以有很多不足和没有考虑到的地方还请老师予以指正。本设计主要开篇对我国铸造的历史及现状，其他国家铸造发展现状，我国铸造的发展趋势等进行了相应的简单介绍。在铸造工艺设计中首先进行了铸造工艺方案的确定，其中包括对零件铸造工艺性的分析，造型造芯方法的选择以及浇注位置和分型面的确定。其次分析计算了零件的各种铸造工艺参数并设计了砂芯。最后对浇注系统、冒口、冷铁、出气孔等进行了计算与设计。经过近一个学期的毕业设计，使我更加熟练的掌握了proe，cad等软件，也更加熟悉了砂型铸造的工艺过程，本人受益匪浅。但在本次设计中，由于实践经验的不足，有一些和现实状况结合很密切的问题考虑的还不够周全，希望老师们予以谅解。我会在以后的工作和学习中，更全面更深层次的提高和完善自己的知识和实践操作技能。参考文献1 陈琦 彭兆弟实用铸造手册中国电力出版社，19942 李宏英，赵成志铸造工艺设计北京：机械工业出版社，20053 王文清，李魁盛铸造工艺学北京：机械工业出版社，20024 陈琦，彭兆弟铸造合金配料速查手册北京：机械工业出版社，20045 中国机械工程学会铸造专业学会铸造手册第1卷北京：机械工业出版社，20006 胡亚民，冯小明，申荣华材料成型技术基础重庆：重庆大学出版社，20047 中国机械工程学会铸造专业学会铸造手册第5卷北京：机械工业出版社，20008 陆文华，黄良余，等铸造合金及其熔炼北京：机械工业出版社，20029 朱辉，唐保宁，等画法几何及工程制图上海：上海科学技术出版社，200510 涅小武中国古代的组要铸造技术j金属加工.2008，2.11 李新亚，祝强，等铸造行业国内外生产技术现状及发展方向j铸造.1999，