盖铸造工艺设计说明书
1铸件结构工艺性分析
1.1铸件基本情况:
铸件材料为ZG310—570,铸件属半圆环厚壁零件,最大直径780mm,最小直径490mm,加工后最大壁厚210mm,最小145mm,加工后净重238Kg,铸件尺寸精度CT14,质量需符合GB/T6414—1999标准,允许深度不大的短小裂纹补焊,加工面不允许有肉眼看见的缩孔、缩松和裂纹等缺陷。
铸件属于中型铸件,属单件小批量生产性质类型。 根据零件三视图,画出铸件三维图如图1-1所示。
图1-1 铸件三维图
1.2铸件结构工艺性分析
1.2.1铸件壁厚的合适性分析
铸件壁过薄,铸件将产生浇不足、冷隔、浇注流痕等铸造缺陷,铸件壁过厚,将使铸件由于冷却过慢晶粒粗大,也影响铸件的机械性能,因此对于一个具体的铸件,根据其材料与铸造方法,必须有一个最小临界壁厚才能保证其铸造工艺的实施。由于零件属单件小批量生产类型,因此适宜的铸造方法为砂型铸造,根据材料的类型与铸件最大尺寸,查阅资料[1],从铸件尺寸来看,临界壁厚必须小于39mm,而本铸件最小壁厚为145mm,远远大于临界壁厚,所以本铸件属厚壁件,因此在铸造过程中应想法使金属液快速冷却。
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1.2.4铸件壁的连接过渡圆角
铸件的过渡圆角过小,将使连接处产生较大的铸造应力,并有可能造成铸件开裂,对于本铸件来说,铸件尺寸大,铸件收缩亦大,从而铸造应力更大,铸件壁连接转角更易开裂,因此对铸造圆角的大小进行分析具有重要意义。
从图1-2可知,其过渡圆角查阅资料[2]可知,铸造合适的圆角应在R50较为合适,本铸件的过渡圆角在图中为R20,此处圆角过小,易在此处产生较大的铸造应力,导致铸件在此处开裂,因此,与厂家协商后,铸造工艺设计中按铸造圆角R50进行设计模样与芯盒。
1.3铸件可能产生的铸造缺陷
本铸件属于中型半圆环厚壁铸件,对于此类铸件,铸件由于壁太厚,铸造完成后容易使晶粒粗大,以至于达不到厂家所要求的力学性能,为消除与防止这些缺陷的产生,铸件除快速浇注外,还需采用加冷铁等方法方法。
二.铸件整体工艺方案设计
1.铸造工艺方法选择
本铸件为中型铸钢件,属于单件小批量,因而只能采用砂型铸造,因水玻璃砂无论从环保、成本及铸件质量来说,在所有砂型种类中综合性能比较好,并且对铸钢件来说,抗粘砂性能也很好,因此本铸件整体采用水玻砂造型最为合适,考虑到铸件属于中型铸件,厚壁也比较大,型砂与金属液接触的时间较长,粘砂趋向严重,因此铸型表面浸涂锆英粉酒精涂料2mm左右。
2.铸件浇注位置
本铸件采用滴注式浇筑。
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图2-1 铸件浇注位置
3.分型面确定
根据分型面选择原则,尽可能使铸件处于全部一个砂箱考虑,将分型面设置在下表面,这样设置不仅分型面为平面,而且铸件全部处在上砂箱,铸件精度定位高,这样造型、合箱等均较为方便。分型面设计如图2-2。
图2-2 铸件分型面
4.砂箱中铸件数量及排列
本铸件尺寸较大,质量也大,浇注过程中所需铁水多,如再考虑一箱多件,不仅铸造生产操作不便,生产也不经济,铸造过程报废风险也大,因此本铸件采取一箱一件原则,吃砂量根据铸件重量及铸件大小考虑,查表[4]确定吃砂量为400mm。
三、铸造工艺参数确定
1.铸件尺寸公差
本铸件属于单件小批量生产的砂型铸造,对于单件手工造型的铸钢件生产,国家标准规定铸造精度在CT13—15范围内,本铸件要求铸造精度在CT14级,精度要求合适,为提高铸件精度,除了精确考虑铸件收缩外,但为了提高铸件精度,应重点考虑模具结构及模具材料,同时铸型要用高强度型砂,为此本铸件采用整体模样,呋喃树脂自硬砂造型。
2.铸件重量公差
本铸件重量不影响其质量及使用功能,重量公差不考虑,只要其尺寸在范围内即可,因此重量公差根据按MT14控制。
3.机械加工余量
根据GB/T6414-1999机械加工余量标准规定,本铸件加工余量等级为G~K范围,考虑到铸件铸造精度不是太高,精度按J控制,铸件加工后最大尺寸210mm,查表[5]加工余量为10mm,因此铸件的下表面加工余量为10mm,上表面由于有冒口及其它铸造缺陷存在,
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精度降低一级,按K级考虑,加工余量为14mm,铸件上的孔都处于侧壁,考虑到孔尺寸小,实际定位尺寸也小,铸造工艺又处于高精度控制思想控制,因处孔的加工余量按G级最高精度确定加工余量较为合理,其加工余量为8mm。孔的台阶面虽也为加工面,但其实只需表面平整利于拧紧螺帽就行,如图3-1为孔的螺母拧紧面。这个面的尺寸精度要求不高,只需加工后平整就行,因此孔的拧紧面确定3mm加工余量。
4.铸件收缩率
本铸件属于自由收缩,这里查表得收缩率为2.0%
5.模样起模斜度
由于铸件是单件小批生产,模样采用木模结构,根据铸件浇注位置与分型面设置,铸件全部处于上箱,因而模样全部在上箱,铸件高度为210mm,模样高度比铸件高度加放一个收缩量,因此模样高度为252mm,按自硬砂木模造型查表[7],起模斜度为0°30′,即0.5°。起模斜度方向为加大法
7.不铸出结构
根据铸造工艺理论,需要加工的孔与槽只有在尺寸大于一定值时才铸出,其最小铸出尺寸根据铸造工艺类型,铸造合金种类,铸件壁厚大小及孔、槽的深度或长度有关,根据孔长度及壁厚查找碳钢件的最小铸出孔[9],可知最小铸出孔为100mm,本铸件的加工孔在放置加工余量后小于这个尺寸,因此本铸件的孔全部不铸出,本铸件的槽,也不铸出。
8.反变形量
因铸件为不易变形结构,不考虑反变形量
9.工艺补正量
铸件的理论收缩与实际收缩的不同,可能影响铸件孔之间的毛坯距离与加工距离不同,因此铸件孔的的台阶面需加一个工艺补正量,根据孔的定位距离与孔台阶半径,查表[10],当孔距离在501~1000,凸台半径为>25时,工艺补正量为3.5,本铸件的螺孔台阶直径为39,,因此工艺补正量按3.5mm计,即将孔台阶的半径尺寸在制作模样时根据原有尺寸加大3.5mm的半径。
10.分型负数
本铸件全部在上箱,铸件分型面的大小不对其它尺寸造成影响,只影响铸件下表面的厚度,铸件下表面为加工面,分面面间隙越大,铸件上表面加工余量越大,因此在模样上不考虑铸件的分型负数。
11.收缩筋的设计
本铸件工艺筋设计如图所示 为一薄板连接铸件两脚 补着补正量为10~15 取15 板厚36 如图 3-1 所示
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图3-1 拉筋
四、砂芯设计
本铸件为简单铸件,不需要砂芯!
五·浇注系统设计
5.1浇注系统类型的选择
铸件材料为ZG310—570,铸件属半圆环厚壁零件,最大直径780mm,最小直径490mm,加工后最大壁厚210mm,最小145mm,加工后净重238Kg,因为铸件采用两箱造型,铸件结构简单,结合铸件要求及铸件结构及分型面设置,底注式浇注系统较为合适,故本设计采用底注式浇注系统。
根据资料[6],厚壁球墨铸铁采用开放式浇注系统,其浇注比为: ∑A内:∑A横:∑A直﹦1.0:(0.8~0.9):(1.1~1.2) 参照教材及其它资料,确定浇注系统截面计算比例为:
∑A内:∑A横:∑A直﹦1.0: 0.9: 1.2
5.2浇注系统形式及内浇口位置
根据根据浇注系统设计原则以及浇注系统的类型,内浇口开设在铸件底面,开设薄片式内浇口,内浇口尽量分散,以减少铸造应力,内浇口不对正砂芯等,本铸件开设1个直浇道,1个总横浇道,2个分横浇道,2个内浇口。考虑到本铸件是小型件,且浇注高度比较低,直
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盖铸造工艺设计说明书
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