1、鑄造課程設計說明書 學院：材料科學與工程學院專業：鑄造姓名：班級：學號：指導老師： 前言鑄造工藝即將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件（零件或毛坯）的工藝過程。它是現代機械制造工業的基礎工藝。鑄造生產的毛坯成本低廉，對于形狀復雜、特別是具有復雜內腔的零件，更能顯示出它的經濟性；同時它的適應性較廣，且具有較好的綜合機械性能。但鑄造生產所需的材料（如金屬、木材、燃料、造型材料等）和設備（如冶金爐、混砂機、造型機、造芯機、落砂機、拋丸機等）較多，且會產生粉塵、有害氣體和噪聲而污染環境。 鑄造是人類掌握較早的一種金屬熱加工工藝，已有約600

2、0年的歷史。公元前3200年，美索不達米亞出現銅青蛙鑄件。公元前13前10世紀之間，中國已進入青銅鑄件的全盛時期，工藝上已達到相當高的水平，如商代的重875千克的司母戊方鼎、戰國的曾侯乙尊盤和西漢的透光鏡等都是古代鑄造的代表產品。早期的鑄造受陶器的影響較大，鑄件大多為農業生產、宗教、生活等方面的工具或用具，藝術色彩較濃。公元前513年，中國鑄出了世界上最早見于文字記載的鑄鐵件晉國鑄鼎（約270千克重）。公元8世紀前后，歐洲開始生產鑄鐵件。18世紀的工業革命后，鑄件進入為大工業服務的新時期。進入20世紀，鑄造的發展速度很快，先后開發出球墨鑄鐵，可鍛鑄鐵，超低碳不銹鋼以及鋁銅、鋁硅、鋁鎂合金，鈦基

3、、鎳基合金等鑄造金屬材料，并發明了對灰鑄鐵進行孕育處理的新工藝。50年代以后，出現了濕砂高壓造型，化學硬化砂造型和造芯、負壓造型以及其他特種鑄造、拋丸清理等新工藝。本次課程設計主要用砂型鑄造的方法。目錄第一章 鑄造工藝設計方法及分析5一 造型和造芯材料、方法.5二 鑄型種類.5三 砂箱中鑄件數目的確定.5四 確定澆注位置和分型面.6第二章 鑄造工藝參數設計6一 鑄件尺寸公差和質量公差6二 機械加工余量的選擇6三 鑄件模樣起模斜度.7四 鑄件收縮率7五 最小鑄出孔及槽7六 工藝補正量其他鑄造工藝參數7第三章 砂芯設計.8一 芯頭尺寸8二 砂芯的排氣系統8第四章 澆注系統設計9一 澆注系統的選定9

4、二 澆注系統的尺寸計算9第五章 冒口、冷鐵和鑄肋設計9一 冒口種類和尺寸.9二 出氣孔11三 冷鐵11第六章 鑄造工裝設計11.一 模樣及模板.11二 芯盒.11 三 砂箱.11第七章 參考文獻12第八章 鑄造工藝圖.12.正文第一章 鑄造工藝設計方法及分析一 造型和造芯材料、方法造型和造芯材料采用型砂。由于本次課程設計的鑄件是小批量生產，所以造型和造芯的方法應采用靈活多樣，適應性強的手工造型。但它有生產率低，勞動強度大，鑄件質量不易穩定的缺點。造型方法可選用砂箱造型，其操作方便，勞動量小，大、中、鑄件，大量成批和單件生產均可采用。 造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯，前者用于造各種形狀、尺寸

5、和批量的砂芯，后者用于造單件小批量生產，形狀簡單或回旋體砂芯。二 鑄型的種類 采用濕型鑄型，該鑄型不烘干。其優點是成本低、生產率高、勞動條件得到改善、易于實現機械化。但鑄型水分多、強度低，易產生嗆火、夾砂、氣孔、沖砂、漲箱等鑄件缺陷。它適用于單件、成批和大量生產的中小件，機械化、自動化的流水線生產。自采用膨潤土活化砂后，大大提高了濕型的應用范圍。三 砂箱中鑄件數目的確定 根據鑄件尺寸，沙箱尺寸、吃砂量和車間起重能力的等，采用三箱造型。砂箱的平均輪廓尺寸（A+B）/2為401mm到700mm。所以選定400*500*200的砂箱。四 確定澆注位置和分型面 見鑄造工藝圖。 第二章 鑄造工藝參數設計

6、一 鑄件尺寸公差和質量公差 1.鑄件的尺寸公差 各種鑄件合金采用不同的鑄造工藝，針對成批和大量以及小皮和單件生產兩種生產方式，在正常生產情況下所能達到的公差等級不同，查表（GB641486）得濕型鑄鋼件的尺寸公差等級為CT14級。 上凸臺的尺寸公差值2.8mm,側凸臺的尺寸公差值2.8mm,上法蘭的尺寸公差值12mm,側法蘭的尺寸公差值12mm，管道內圈尺寸公差值12mm,管道長度尺寸公差值16mm,管道外圈尺寸公差值12mm，側法蘭的寬度尺寸公差值4.4mm管道半剖面以上的高度尺寸公差14mm。2.鑄件的質量公差由于鑄件是小批和單件的鑄鋼件，查表（GB/T 1135189）所以鑄件的質量公差

7、等級MT為14級。鑄件質量公差數值為18%。二 機械加工余量的選擇 先確定鑄件的尺寸公差等級和機械加工余量等級，查表（GB/T 1135089），得出用于小批和單件生產與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級為14/J。 上凸臺的加工余量1.0mm，側凸臺的加工余量11.0mm, 管道內圈的加工余量9.0mm ,上法蘭的加工余量9.0mm,側法蘭的加工余量11.0mm。三 鑄件模樣起模斜度 鑄件模樣起模斜度簡稱起模斜度。起模斜度可按起模斜度形成的傾斜角表示：上法蘭的起模斜度1°25，上凸臺的起模斜度為2°55，側凸臺的豎直方向的起模斜度30，側法蘭的起模斜度2°

8、;55，頸部的起模斜度30。四 鑄件收縮率鑄件收縮率：K=(L模-L件)*100%/L件L模模樣的尺寸（mm），L件鑄件尺寸(mm)。查表得該鑄件的線收縮率為1.8%。五 最小鑄出孔及槽由于低合金鋼的單件、小批量生產的最小鑄出孔位20mm，所以該鑄件的所有孔皆采用機加工形式獲得。六 工藝補正量及其他鑄造工藝參數鑄鋼法蘭類鑄件的工藝補正量：上法蘭的工藝補正量S1=4mm 兩個側法蘭工藝補正量S2=5mm。 第三章 砂芯設計一 芯頭尺寸1. 水平砂芯 1） 由于砂芯長度L=287mm，D=200mm，所以芯頭長度：查表（JB/T510691）得水平砂芯的芯頭長度為6075mm，取70mm。查表（J

9、B/T510691）可得出不需考慮水平芯頭頂面和芯座的配合間隙。水平砂芯的芯頭斜度和芯頭與芯座的配合間隙為=6° a=11mm ，1=2°30 a1=4mm。圖見（鑄造工藝設計簡明手冊P38表3-5）2）其定位方式為序號2（見鑄造工藝設計簡明手冊P40）。3）壓緊環、防壓環、集砂槽盒倒角尺寸，查表（JB/T510691）得a=8mm b=1.5mm c=20mm r1=2mm。圖見（鑄造工藝設計簡明手冊P41表3-9）。2.垂直砂芯1）由于砂芯長度L=195mm，D 50mm，所以垂直砂芯的芯頭的高度和芯頭與芯座的配合間隙為：S=0.3mm h=3035mm。圖見（鑄造工藝

10、設計簡明手冊P38表3-1）。查表（JB/T510691）可得芯頭與芯座的配合間隙為S2=0，垂直芯頭的斜度：上部芯頭1=10°a1=11mm.2)其定位方式為序號（見鑄造工藝設計簡明手冊P36）3）根據查表（JB/T510691）得，不需設計壓緊環、防壓環、集砂槽盒倒角尺寸。二 砂芯的排氣系統砂芯的排氣方法采用扎通氣孔。第四章 澆注系統設計一 澆注系統的選定由于鑄鋼的澆注溫度高，流動性差，氧化傾向大，故其澆注系統要求結構簡單，橫截面尺寸應較大，沖型快而平穩，并有利于 鑄件的順序凝固。此外，因夾雜物嚴重影響鑄鋼件的力學性能，應嚴格擋渣，除大批量鑄鋼件的生產線及澆注小型鑄件使用轉包外，

11、大多采用擋渣能力強的漏包澆注。其澆道比如下：包孔直 橫 內=1:(1.82.0): (1.82.0):2.0頂注式澆注系統澆口杯采用盆形。二 澆注系統的尺寸計算F阻=m/ 2gHp=0.32（見金屬材料的液態成型工藝P123表4-5）,=7.82*103 kg/m3,g=10m/s2,Hp=H0-P2/2C=H0=179mm根據金屬材料的液態成型工藝P128表4-16，可得該鑄件的工藝出品率為55%，所以m=mc+mG=mc/55%=80.69kg, =S=25.27s所以F阻=m/ 2gHp=674.40mm2第五章 冒口、冷鐵和鑄肋設計一 冒口種類和尺寸冒口的主要作用在于補償鑄件的液態和凝

12、固時期的收縮，還可以排氣，集渣和調節溫度分布。而鑄鋼的液態和凝固時期的體收縮率高，縮孔形成傾向大，需要保證鑄件的順序凝固，因而其冒口設計十分重要。1）由鑄造工藝分析，鑄件下面的管狀鑄件部分需采用冒口，即在兩端側法蘭頂部設置暗冒口,該帽口為頂冒口。用模數法設計鑄鋼件的普通冒口：根據鑄造工藝設計簡明手冊P36表5-18，可算得鑄件下面的管狀鑄件部分（即桿（環形體）板（大法蘭）連接）的模數M=其中a=17.5mm b=287mm c=14mm n=15.536 D=217.5mm 所以Mc=8.454.2）由上，因為MC:MR=1:(11.2)所以MR =9.3003）確定鑄鋼的體收縮率根據鑄造工藝

13、設計簡明手冊P109表5-23，得= C+ X其中=C=5.8%, X= Ki i=0.9%*(+0.12)=0.108%所以=5.908%4）由上面可確定冒口的尺寸D=54mm,H=81mm,V=1.18D35) 校核冒口的有效補縮距離和數目，合格。6）校核冒口最大補縮能力V= V冒V冒：冒口的體積185.808cm3：合金的體收縮率為5.908%：冒口的補縮效率（查表鑄造工藝設計簡明手冊P108表5-24）為18%所以V=380.295 cm3，合格。二 出氣孔 出氣孔可排出型腔的氣體或監視鑄型中鐵液的充滿程度。出氣孔一般設置在鑄件頂部，采用暗出氣孔。圓形出氣孔，其底部直徑d一般等于該處鑄件的厚度的1/21/3，對中小件，常用的d取8mm、10mm、12mm。該處取10mm合適。三 冷鐵冷鐵是控制鑄件凝固順序和加快冷卻速度的激冷物。冷鐵可以調節鑄件溫度分布，改變凝固順序，防止鑄件產生縮孔、縮松、變形和冷裂，還可以提高激冷出的表面硬度和耐磨性。在該鑄件的壁厚較厚處放置直接外冷鐵即可滿足要求，外冷鐵