模块拨杆铸件铸造工艺设计.doc

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1、 目 录摘要IAbstractII1 前 言11.1中国古代铸造技术发展11.2中国铸造技术发展现状11.3发达国家铸造技术发展现状11.4我国铸造未来发展趋势21.5灰铸铁22 铸造工艺方案的确定32.1模块拨杆的生产条件、结构及技术要求322模块拨杆结构的铸造工艺性42. 3造型，造芯方法的选择42. 4浇注位置的确定52. 5分型面的确定62. 6砂箱中铸件数量及排列方式确定83. 1 工艺设计参数确定93.1.1铸件尺寸公差93.1.2机械加工余量93.1.3铸造收缩率103.1.4起模斜度103.1.5最小铸出孔和槽103.1.6铸件在砂型内的冷却时间113.1.7铸件重量公差113

2、.1.8工艺补正量113.1.9分型负数113.1.10反变形量113.1.11非加工壁厚负余量123. 2砂芯设计123.2.1芯头的设计123.2.3压环、防压环和集砂槽芯头结构133.2.4芯骨设计143.2.5砂芯的排气143.2.6砂芯负数144 浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计154.1浇注系统的设计154.1.1选择浇注系统类型154.1.2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向154.1.3决定直浇道的位置和高度154.1.4计算浇注时间并核算金属上升速度154.1.5计算阻流截面积154.1.6确定浇口比164.1.7计算内浇道截面积164.1.8计算横浇道截面积17

3、4.1.9计算直浇道截面积174.1.10浇口窝的设计184.1.11浇口杯的设计184.2冒口的设计194.3冷铁的设计194.4出气孔的设计204.5铸件工艺出品率的校核205 铸造工艺装备设计215.1模样的设计215.1.1金属模样尺寸的确定215.1.2壁厚与加强筋的设计215.1.3金属模样的技术要求225.2模板的设计225.2.1模底板材料的选用225.2.2模底板尺寸确定225.2.3模底板与砂箱的定位235.3芯盒的设计235.3.1芯盒的类型和材质235.3.2芯盒的结构设计235.4砂箱的设计235.4.1砂箱的材质及尺寸235.4.2砂箱型壁尺寸及圆角尺寸235.4.

4、3砂箱排气孔尺寸256 总 结26参考文献27模块拨杆铸件铸造工艺设计 模块拨杆铸件的铸造工艺设计摘要 本文主要设计了模块拨杆铸件的铸造工艺设计参数。模块拨杆为小型零件，一般中小批量生产，材质采用灰铸铁。本设计先分析模块拨杆的铸造工艺要求和特点，在此基础上确定铸造的方案，分型面及浇注位置的确定。本设计模块拨杆铸件采用湿型造型方法和机器造型。然后对于此铸件的若干个工艺参数进行确定，例如铸件尺寸公差和铸件重量公差等等。最后再进行浇注方案的设计。根据实际生产的需求进行模板模样的设计和砂型铸造的设备选用，并对可能出现的缺陷进行分析并提出解决方案。关键词：模块拨杆铸件；铸造工艺参数；分型面；浇注系统模块

5、拨杆铸件铸造工艺设计 Casting process design module of shifter lever Abstract In this paper, we designed the module dial rod casting casting process design parameters .Module shifter lever for small parts, General small and medium-sized batch production, adopts the grey cast iron.First an analysis module of th

6、e shifter lever casting process requirements and characteristics ,on this basis to determine the casting solution ,the determination of parting surface and pouring position.This design module dial rod casting using wet modelling method and machine model .Then for the casting of several process param

7、eters were determined.Such as casting dimension tolerance and the weight of the casting tolerance and so on .Finally, for the design of casting solution .According to the practical production requirements for the design of template shape and sand mold casting equipment selection ,and analyze the pos

8、sible defects and solutions are put forward.Key words: casting module of shifter lever；casting process parameters；parting surface；gating system1模块拨杆铸件铸造工艺设计1 前 言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

9、术只是一门手艺。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的产品。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；而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如下：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,生产规模不怎么大。我

10、国每年每厂的平均生产量是815t,这远远低于美国的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平均低约20个百分点。第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础很薄弱。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,但可惜却无法生产出高质量铸件,究其原因也就是管理水平较低。第五,材料损耗及能耗高污染严重。中国铸铁件能耗比美国和日本高70%120%。第六,研发投入低、企业技术自主创新体系还没有形成。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、环境的污染少、原辅材料已形成商品化系列化的供应，如在欧洲已经建立了

11、跨国服务系统。生产普遍实现了机械化、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、射压或者气29模块拨杆铸件铸造工艺设计冲造型机械化、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, 制芯工艺普遍都采用树脂砂热、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，铸件废品率仅约2%5%；标准更新更是快（标龄45年）；普遍都进行ISO9000、ISO14000等认证。 重视开发使用互联网技术，纷纷建立自己产品的主页、站点。铸造业的电子商务、远程设

12、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,鼓励企业重组和发展专业化生产，包括铸件大型化、轻量化生产。第二，加大科技投入，切实提高自主创新能力，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，力求实现清洁化铸造。1.5灰铸铁灰铸铁是价格便宜，应用最广泛的铸铁材料。在各类铸铁的总产量中，灰铸铁的用量占80%以上。力学性能：灰铸铁的力学性能与基体的组织以及石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂非常严重，在石墨尖角处容易造成应力集中，

13、使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定程度的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用很少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁有点粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多较多使用的是珠光体基体的灰铸铁，并且具有良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性 。2 铸造工艺方案的确定2.1模块拨杆的生产条件、结构及技术要求1）零件材料：HT2002）生产批量：中、

14、小批量3）零件如图2-1、2-2所示。模块拨杆的外形轮廓尺寸为167.5mm32mm 30mm，主要壁厚7mm，最大壁厚12mm，为一小型铸件； 图2-1 模块拨杆外形示意图 图2-2模块拨杆零件图1）铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外还有技术要求，技术要求如下：2）铸件不得有夹渣、气孔等缺陷3）未注R允许R1-3自然过渡4）未注拔模斜度30-15）铸件需经时效处理6）非配合表面喷漆22模块拨杆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

15、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。 对于模块拨杆的铸造工艺性审查、分析如下： 模块拨杆的外形轮廓尺寸为167.5mm32mm30mm，砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的

16、最小壁厚查铸造工艺学得：最小允许壁厚为34 mm，而设计模块拨杆的最小壁厚为7mm，符合要求。 模块拨杆设计壁厚较为均匀，过渡处都有圆角过渡，避免了应力集中造成的裂纹缺陷，可以有效构成热节，不易产生热烈。2. 3造型，造芯方法的选择 模块拨杆的外形轮廓尺寸为167.5mm32mm30mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要中、小批量生产。采用湿型粘土砂造型灵活性很大，生产率也高，生产周期短，便于组织流水生产，材料的成本低，而且节省烘干设备、燃料、电力，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。 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

17、易产生裂纹，容易变形。在中、小批量生产的条件下，由于需要提高造芯的效率，且常要求砂芯具有很高的尺寸精度，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一起制成的一种芯砂，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以自芯取出，中心部分的砂芯利用余热也可以自行硬化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

18、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 初步对模块拨杆浇注位置的确定有：方案一如图2-3、方案二图2.4 图2-3 方案一 图2-4 方案二 对于方案一如图2-3进行综合分析如下：重要加工面水平放置，容易出现缺陷，铸件的上表面可能出现没充满的情况，薄壁部分可能出现冷嗝。 对于方案二如图2-4进行综合分析如下：铸件的重要加工面都竖直放置，且位于下部分，所以下部分的凝固都能得到补缩，组

19、织致密，而且能使之间充满，所以方案二较好。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。初步对模块拨杆进行分型有：方案一如图2-5、方案二图2-6、方案三图2-7： 图2-5 分型面确定方案一 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：

20、砂芯竖直放置，没有全部位于下箱内，使铸件尺寸产生偏差 对方案二如图2-6进行综合分析如下：不便于下芯和合箱，铸件的孔尺寸容易出现偏差，轴线位置偏移，且孔为受力位置，分型面的选区削弱了孔的受力强度 对方案三如图2-7进行综合分析如下：铸件的大部分都位于下箱内，便于合箱，且下芯受力的强度没有收到削弱。方案三较方案一、二好。所以选取方案三。2. 6砂箱中铸件数量及排列方式确定 模块拨杆的外形轮廓尺寸为167.5mm32mm30mm，单件质量约为0.35KG,因此铸件为小型简单件。如果一箱一件生产则工艺出品率会较低，如此生产成本较高。所以采用一箱四件生产。这样工艺出品率大幅提高，生产成本也能够大大降低

21、。 初步选取砂箱尺寸由铸造实用手册查得：上箱为450350200mm 下箱为450350200mm由铸造实用手册查得：a20 e30 f30 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，也有利于安排浇注系统，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：a1=30 a2=40 e1=70 e2=70 f=35 图2-8 砂箱中铸件排列示意3 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

22、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和合适，才能保证铸件尺寸的精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低生产的成本。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。模块拨杆为砂型铸造机器造型中、小批量生产，由铸造工艺学查得：模块拨杆的尺寸公差为CT812级，取CT9级。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

23、先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。模块拨杆为砂型铸造机器造型中、小批量生产，由铸造工艺学查得：模块拨杆的机械加工余量为13-15H，取15H模块拨杆的外形轮廓尺寸为167.5mmX32mmX30mm，由铸造工艺学查得模块拨杆的机械加工余量为7mm，表1 机械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a123H7.0上表面降一级双侧加工b28H5.5底面，双侧加工c19J5.5孔，降一级双侧加工d32J5.5孔，降一级双侧加工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）/L1100铸造收缩率L1模样

24、长度L2铸件长度模块拨杆受阻收缩率由铸造工艺学得受阻收缩率为0.93.1.4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：外型模的测面高约15.4mm的起模斜度由铸造实用手册得：粘土砂造型外表面起模斜度为=220，a=0.4mm。粘土砂造型外凹处内表面起模斜度为=220,a=1.6mm。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

25、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。根据模块拨杆的轮廓尺寸167.5mm32mm30mm，由铸造工艺学得： 最小铸出孔约为15-30mm，模块拨杆的孔为17，考虑加工余量后直径为10mm，厚度为7mm，该孔直径较小，不应该铸出，机械加工较为经济方便。 模块拨杆的孔为39mm，考虑加工余量后直径为32mm，厚度为30mm，该孔直径较大，高径比也不大，则应该铸出。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。模

26、块拨杆的冷却时间由铸造工艺设计查得：冷却时间为3060min。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。 模块拨杆的公称重量约为0.35KG，尺寸公差为CT9级。 由铸造工艺学得：模块拨杆的重量公差为MT11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。但模块拨杆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

27、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。而模块拨杆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。而模块拨杆没有较大

28、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。模块拨杆砂芯属于机器造芯，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。砂芯设计要包括确定砂芯的形状和个数。为了

29、减少制造工时，降低铸件成本和提高其尺寸精度，对于不太复杂的铸件，应尽量减少砂芯数量。 图3-1 砂芯外形图3.2.1芯头的设计 芯头是指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。芯头的作用是：定位和固定砂芯，使砂芯在铸型中能够准确的位置。并且能够承受砂芯本身重力及浇铸时液体金属对砂芯的浮力。因此，芯头应足够大才不致破坏，才能保证砂芯能起到相应的功效。浇铸后砂芯收缩产生的气体，都应能通过芯头排至铸型以外。在设计芯头时，除了要满足上面的要求，但是，为了启芯方便，所以应保证适当斜度。定位的可靠性，是保证在浇铸过程中砂芯位置不能变动。根据砂芯在铸型中安放的位置，可分为垂直芯头、水平芯头两类。本次设计中，采用

30、的是水平芯头。芯头它由芯头长度、斜度、间隙、压环、防压环和集砂槽等结构组成。各部分具体位置如图3-2所示。 图3-2 砂芯设计图1)芯头长度指的是砂芯伸入铸型部分的长度，对于直径小于150mm和长度小于1m的中、小型砂芯，水平芯头长度一般在20100mm之间。查表取20mm2）斜度为了避免合箱时和砂芯相碰，在端面上要留有一定的斜度,上箱斜度比下箱的斜度大3）芯头间隙为了下箱方便，通常在芯头和芯座之间留有一定的间隙。间隙的大小取决于砂芯的大小和精度及芯座本身的精度。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

31、槽。压环、防压环和集砂槽尺寸由铸造工艺设计得：a=5,b=0.5,c=15,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。而模块拨杆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。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，

32、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。 4 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

33、属液易氧化。适用于湿型铸件小件。而模块拨杆就是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。4.1.2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向模块拨杆结构较为简单且是小型件，铸造时采取一箱四件，故每个铸件上只用一个内浇道。为了方便造型，内浇道开在分型面上。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。4.1.4计算浇注时间并核算金属上升速度根据铸件图计算单个铸件的体积V=47619mm，灰铸铁的密度为7.2-7.35g/cm，取度度为7.35，一箱四件质量为M=0.354KG=1.4KG，模块拨杆大批量生产

34、的工艺出品率约为85%，可估计铸型中铁水总重量GG=1.4KG/0.85=2.12KG，初步计算浇注时间由铸造实用手册得：T=SG=2.22.12=3.2S计算铁水液面上升速度 v=C/t=40/3.2=12.5m/s，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实用手册得：上升速度v=1020m/s通过比对13mm/s的上升速度符合实际，不必调整经验系数。4.1.5计算阻流截面积根据水力学近似计算公式：F内= m/t(2gHp)0.5 cm式中 m流经阻流的金属质量 kgt充满行腔总时间 s金属液密度 kg/cm 浇注系统阻流截面的流量系数Hp充填型腔时的平均计算压力头 cmHP=

35、H0P2/2C式中，H0阻流截面以上的金属压力头 C铸件（型腔）总高度 P阻流以上的型腔高度因此HP=200-22.52/259=195.7mm，由铸造工艺学得：=0.4【因此S阻=5.7/0.007360.4(298019.57)0.5 1.66cm】4.1.6确定浇口比浇口比由铸造工艺学得： 取S直：S横：S内=1:2.5:2.5 4.1.7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。由于设计内浇口有四个，因此S内1.15cm内浇道形状取梯形断面形状如图4-1图4-1 内浇道截面示意图 梯形断面大小

36、由铸造实用手册得：a=7mm b=5mm c=7mm4.1.8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。S横=1.15 cm 横浇道形状取梯形断面形状如图4-2图4-2 横浇道截面示意图 梯形断面大小由铸造实用手册查得： A=15mm B=10mm C=16mm4.1.9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=0.462cm直浇道形状取圆形截面形状如图4-

37、3图4-3 直浇道截面示意图 圆形断面大小由铸造实用手册查得：D=25mm 为了方便取模直浇道做成上小下大的倒圆锥形，（通常锥度取1/50）。因此直浇道上端是直径约为：D1=25-（1/50）150=22mm4.1.10浇口窝的设计浇口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。浇口窝直径为直浇道下端直径两倍，因此D=225=50mm浇口窝高度为横浇道高度两倍，因此h=216=32mm浇口窝底部放置耐火砖防止冲型。4.1.11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

38、冲击，还可分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔。浇口杯选用普通漏斗形浇口杯，其断面形状如图4-4所示图4-4 浇口杯截面示意图 浇口杯断面大小由铸造实用手册查得：D1=68mm, D2=64mm, H=52mm4.2冒口的设计 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。模块拨杆所用的灰铸铁在凝固时其体积变化情况与一些工业上常用的金属及合金不同，其特点是在液态冷却时发生收缩，冷却至共晶温度时停止收缩，由于析出石墨而发生膨胀，在接近凝固终了时余下的液态金属凝固时又开始收缩，直至凝固结束。所以其凝固时的膨胀和液态收缩趋于互相补偿。故灰铸铁补缩时需要的铁水量

39、少，而且模块拨杆壁厚均匀无厚大壁，所以可利用浇注系统进行补缩不设置冒口。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模块拨杆铸件壁厚较为均匀，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工艺图。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

40、出气孔直径应小于7mm(0.514mm)。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3cm。因此设计出气孔根部直径为7mm，一箱4件共4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（0.7/2）4=1.5386cm4.5铸件工艺出品率的校核 铸型中铁水总重量=铸件重量+浇注系统重量+冒口重量+气孔等的重量工艺出品率=铸件重量/铸型中铁水总重量=83%在计算浇注系统时估计工艺出品率为85%，基本符合事实。5 铸造工艺装备设计铸造工艺装备是造型、造芯及合箱过程中所使用的模具和装置的总称。5.1模样的设计模样是造型工艺过程必须

41、的工艺装备，用来形成铸型的型腔，因此直接关系着铸件的形状和尺寸精确度。模块拨杆为中、小批量生产，所以用金属模样，该金属模样的材料选用如下： 模样：铝合金（质轻、不生锈，加工性能好，加工后表面光滑，并有一定的耐磨性，但耐磨性较差）出气针、气孔针：45号钢5.1.1金属模样尺寸的确定 模样尺寸铸件尺寸（1K），（模样尺寸精确到小数点后两位） 注：K 铸件线收缩率模块拨杆的收缩率K=0.9%5.1.2壁厚与加强筋的设计模样的壁厚按图5-1所示曲线选择。由于模样的平均轮廓尺寸小于200，故对于铝合金模样取壁厚为6mm。图5-1金属模样壁厚1.铝合金 2.铸铁 3.青铜模样加强筋取知道分型面上的筋，一般

42、将加强筋的厚度设计为模样壁厚的80%，查表加强筋下端厚度为4mm。因模样形状属于圆形截面，加强筋的布置属I类，根据(A+B) /2 250mm，仅在模样长度和宽度中心轴上设有交叉十字形加强筋。模样高度21mm 100mm，查得筋的斜度取130。5.1.3金属模样的技术要求模样的尺寸精度、表面光洁度是影响铸件质量的一个重要因素，因此对其表面光洁度和尺寸偏差应严格控制。由铸造实用手册查得：模样表面的粗糙度为3.2，模样与模板接触面的粗糙度为6.3 。为增加材料浇注后的致密度，现将材料制作成与该模样形状类似的腔体，然后进行热处理，以增加其硬度，增加抗磨损能力，然后在用机器按模样的尺寸加工成模样的形状

43、。5.2模板的设计模板也称型板，是由摸底板和模样、浇冒口系统及定位销等装配而成。模底板用来连接与支承模样、浇冒系统、定位销等。本设计采用单面模底板，其工作面是平面。5.2.1模底板材料的选用对模底板材料的要求是有足够的强度，有良好的耐磨性，抗震耐压，铸造和加工性。根据模样的结构及生产要求，选用铸造铝合金作为模底板的材料。5.2.2模底板尺寸确定双面模板考虑到翻转砂箱，故尺寸不能很大，其规格见下表51：表51双面模板尺寸规格砂箱内尺寸ABC300250340290390300300350300340340390390340440在本设计中砂箱内尺寸为300mm300mm，所以此双面模板A=340

44、mm，B=340mm，C=390mm。模底板的材料为铝合金，高度为3090mm之间，取60mm. 图5-1 模板图5.2.3模底板与砂箱的定位 模底板与砂箱之间采用定位销与销套定位。5.3芯盒的设计5.3.1芯盒的类型和材质 采用热芯盒，芯盒材料为铝合金。5.3.2芯盒的结构设计 芯盒的壁厚由铸造实用手册查得：68mm，取7mm5.4砂箱的设计 砂箱的设计内容有：选择类型和材质，确定砂箱尺寸。结构设计，定位及紧固等。5.4.1砂箱的材质及尺寸模块拨杆零件机械造型用砂箱可选用的材料牌号由铸造工艺课程设计手册查得有：HT15-33，HT20-40，QT45-5，QT60-2，QT40-10，ZG1

45、5ZG45。选择HT200为砂箱材料，需进行人工时效或退火处理。根据通用砂箱的规格尺寸选砂箱的尺寸：上箱为450mm350mm200mm 下箱为450mm350mm200mm5.4.2砂箱型壁尺寸及圆角尺寸普通机械造型砂箱常用向下扩大的倾斜壁，底部设突缘，防止塌箱，保证刚性，便于落砂，箱壁上流出气孔。由铸造实用手册查得：箱壁壁厚为t=10mm，b1=25 mm，h1=10 mm，h2=15 mm箱壁型式如图5-2：图5-2 箱壁形式示意图 砂箱过渡圆角示意图如图5-3。其中R=20 mm，R1=40 mm图5-3 砂箱过渡圆角示意图 5.4.3砂箱排气孔尺寸由铸造实用手册查得：C=40 mm，c1=50mm，c2=20mm，d=10