加工工艺课程设计
支座铸造工艺设计
院
专 业：机械设计与制造
班 级：机械一班
姓 名： 张言康
学 号：1506170003
时 间：2016年11月27日
黄河科技学院课程设计任务书 机械工程学院机械系机械设计与制造专业 2015 级
学号1506170003姓名张言康指导教师闫盼盼
题目:支座铸造工艺设计
课程:热加工工艺课程设计课程设计时间：11月 21日至 11 月 27 日共 1 周
课程设计工作内容与基本要求
1．已知技术参数：
零件图
2．设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等）：
1. 铸件设计任务
(1)选择零件的铸型种类，并选择零件的材料牌号。
(2)分析零件的结构，找出几种分型方案，并分别用符号标出。
(3)从保证质量和简化工艺两方面进行分析比较，选出最佳分型方案，标出浇注位置和造型方法。
(4)画出零件的铸造工艺图（图上标出最佳浇注位置与分型面位置、画出机加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及型芯头，图下注明收缩量）。
2. 铸件设计要求
(1)设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用四号图纸出图。
(2)按所设计内容及相应顺序要求，编写说明书。
摘 要
热加工技术是机械类个专业一门重要的综合性技术学科。在机械制造过程中，由于加工过程十分复杂，加工工序繁多，工艺过程不仅有铸造成型，锻压成形，焊接成形，还有非金属的模压成形，挤压成形等。因此选着合适的工艺是保证产品质量的重要依据。本次课程设计，将进行铸造工艺的总结和学习。
铸造主要是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔里，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，是机械类零件和毛坯成型的主要工艺方法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件。
本文主要分析了支座的结构并根据其结构特点确定了它的铸造工艺，支座是支撑零部件的载体其主要承受了轴向的压缩作用的机械零件。在日常生产中对支座的选用异常广泛，因为它具有经济型良好、结构稳定性好、结构简单美观实用等特点，所以在机器零件的设计，加工过程中支座都起着不可代替的作用。 确定支座的铸造工艺过程主要包括：1）铸型及方法选择、2）分型面选择、3）浇注位置的确定、4）工艺参数的确定、5）浇注系统的设计、7）绘制铸造工艺图、8）绘制铸件图型面，型芯的数量、形状、尺寸及固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和位置等。
关键词：铸造、支座、工艺参数、分型面、浇注位置
绪论.... ............................................. 6
一、零件的简介............................................ 7
1.1零件的介绍............................................... 7
1.2确定零件的材料及牌号..................................... 7
二、铸造工艺方案的确定............................. 8
2.1铸件的结构特点........................................... 8
2.2铸件的工艺分析........................................... 8
2.3分型面选择............................................... 9
2.4确定出最佳浇注位置....................................... 10
三、工艺参数确定...................................11
3.1工艺参数的确定...........................................11
3.1.1铸件尺寸公差....................................... 11
3.1.2机械加工余量....................................... 11
3.1.3铸造收缩率......................................... 12
3.1.4起模斜度.......................................... 12
3.1.5铸造圆角.......................................... 13
3.1.6反变形量..........................................13
3.2砂芯设计................................................14
3.2.1芯头的设计........................................14
3.2.2砂头的定位结构.................................... 14
3.2.3芯座..............................................14
四、浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计............15
4.1浇注系统的设计..........................................16
4.1.1选择浇注系统类型.................................. 16
4.1.2横浇道及内浇道....................................16
4.2冒口的设计..............................................16
4.3冷铁的设计..............................................16
4.4出气孔的设计............................................16
五、铸造工艺图绘制..........................................17
六、铸件图的绘制............................................ 18
总结................ ........................................ 19 .
绪论
铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将固态金属溶化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形的加工方式。被铸金属有：铜、铁、铝、锡、铅等，普通铸型的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。特种铸造的铸型包括：熔模铸造、消失模铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造等。（原砂包括：石英砂、镁砂、锆砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、兰晶石砂、石墨砂、铁砂等）。铸造――熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程（砂型铸造生产工序流程）。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间．铸造是现代装置制造工艺的基础工艺之一。
我国古代铸造技术居世界先进行列。由于过长的封建社会影响了科学技术的发簪，阻滞了铸造技术前进的步伐。心中过成立以来的50多年中，自20世纪50年代初至今，几乎从零开始，逐步发展到现在这样的规模，成绩是巨大的。现在铸造在我国是一个很大的行业，产量居世界第二位，达年产1000万-1200万吨，厂点多大2万多个，职工100-130万人，其中工程技术人员约占3.5%，已经成为了国家重要的的基础工业之一。
虽然中国的铸造取得了一定的发展，但与发达国家相比仍然有很大的差距，为了缩小与发达国家的差距我们首先要注重对铸造方面人才的培养，对西方的知识取其精华去其糟粕。为了提高铸件相对于其他成形工艺制造的零部件的竞争能力，需要发挥铸件的特长，进一步发挥铸造材料的高强度化和高机能化，同时还要开发创新的精密成型技术或者是净形技术，以提高铸件的内外在质量，最需要开发的是节材节能技术，尽量减少资源和能源的消耗。只有发挥我们的优点，中国的铸造业才能在国际市场中立于不败之地。
一、 零件的简介
1.1 零件的介绍
支座是机械工程中最为常用的一种零件，其工作环境也相对比较复杂，可能受到各种力的的作用，在这些力中对支座影响最大的是收到了轴向的压缩作用，为了防止其受到这些因素而发生裂纹或破坏，我们在选择材料进行浇注加工时尤为注意选择能使在工作过程中不至于受压破坏。而铸造件在铸造的时候必须严格按照铸造工艺手册中正确的操作方式对支座零件进行有效的铸造操作使其能有效的符合我实用时的标准，是经济性实用性大大的提升。对于要求更高的支座可通过对其相应的处理使其得更好的力学性能。同时用铸件做零件毛坯可以减少用材，和二次切削所浪费的材料，不仅节约材料也大大的提高了经济性。
此机架铸件以中心轴为对称轴有一个尺寸为50mm 的空心圆柱，长为200mm 。两边有两个凸台，每个凸台中都有一个尺寸我Φ15的空心圆柱，此两空心圆柱线间的距离为145mm 。凸台高30mm ，表面粗糙度为12.5. 支架为120mm ，下底面表面粗糙度为12.5，上顶面表面粗糙度为6.3，支架大圆为Φ80mm 。。
1.2确定零件的材料及牌号
灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，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，故应用较少；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稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。灰铸铁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、
在铸造过程中，应选用的金属材料种类是灰铸铁，因为此铸件结构为左右对称，最大截面为地面，因此可以采用整体造型进行铸造。灰铸铁的流动性好，易浇注，
且收缩率最小。并随含碳量的增加而减少，使铸件易于切削加工。铸铁材料还可以减少噪音。在浇注时，浇注温度为1200-1380℃。采用砂型铸造方法，操作简便，工艺性好，提高了工作效率。灰铸铁材料抗压能力强，保证了铸件的使用性能。
此铸件为200×110mm 的灰铸铁，参考文献[1]其型号应为HT150
二、铸造工艺方案的确定
2.1铸件的结构特点
铸造是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，的主要工艺方法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件，俗称为铸件。通常按其铸型性质不同，可分为砂型铸造、特种铸造和快速成形等方法。合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，也是简化铸造工艺、提高生产率和降低成本的根本保证。需铸造的零件的结构不仅应满足工作性能和力学性能的要求，同时应该满足铸造工艺、方法和合金铸造性能的基本要求，还能在很小改动下使铸件结构与这些要求相适应，力求工艺简单，能够经济、迅速的生产出合格的铸件。铸件具有以下几个优越性：1）可以制成形状复杂的，特别是复杂内嵌的毛坯、2）由于是直接用金属液浇注形成的形状复杂各异的铸件。
.2铸件的工艺分析
根据支座的使用要求和条件进行分析、研究，总结出自己的设计方案。由于支座的结构简单在综合考虑过其经济性、工艺性和使用性后，对支座的工艺性进行深入的分析。支座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. 铸件应有合壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，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；。
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。
2.3分型面选择
分型面是指上、下砂型的接触面或铸造模样的分合面，分型面的选择应在保证质量前提下，尽量简化工艺过程，节省人力物力。对于零件质量要求不高、外形复杂且批量不大的支撑台铸件，为简化工艺操作，可优先考虑分型面，并找出零件的可分型方案。
选择分型面的原则有，
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。
该零件可能的分型方案有三种，
一. 以支架的底面为分型面
二. 以凸台为分型面三.
三. 以110mm 的对称中心线为分型面分析比较各方案的特点并确定方案
一. 以支架的底面为分型面
在分型面少儿平的原则中，其分型面数量不仅少而且还平直，铸件全部放在下型，既便于型芯安放和检验，又可以使上型高度减低而便于合箱和检验壁厚，还有利于起模及翻箱操作。顶面粗糙的要求为6.3的面可以向下方，以保证其表面粗糙度。凸台后端面向上放置，可以实现顺序凝固，分型面为底面时便于起模。
二. 以凸台为分型面
不利于起模及翻箱操作，大面应该向下方，易保证质量。
三. 以110mm 的对称中心线为分型面
分模两箱造型易产生错箱，从而影响铸件精度。
综合分型方案原则及各方面的分析，方案III 为最佳选择，如图3.2.1所示
2.4 确定出最佳浇注位置
浇注位置确定应符合铸件凝固方式，保证铸型充填及铸件质量，而尽量置于有理部位，因此讲支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立位置，以利于保证铸件质量及精度，并利于型芯稳固、排气落砂和检验。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。浇注位置的确定有一下原则： 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. 使铸件的答平面朝下，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。
根据铸件技术要求，需先找出支架铸件上高质量要求的重要面及受力面，易产生缺陷的的厚壁和薄壁处及大平面，再按照宽大平面向下放的浇注原则，铸件型芯应放置牢固并尽量减少其数量，必要时可自带型芯，以保证铸型充满，又能置于有利位置，保证铸件质量。
最佳浇注位置如图2.4所示
图2.4浇注位置
三、工艺参数确定
3.1工艺参数的确定
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。支座的尺寸公差为CT8～12级，取CT9级。支座的轮廓尺寸为200mm*110mm*100mm，由《铸造工艺设计》得：支座尺寸公差数值为2.5mm 。
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，逐渐可满足机械加工，装配和使用要求。
支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由《铸造工艺设计》查表1-10的：支座的尺寸公差为CT8-12级，取CT9级。
支座的轮廓尺寸为200mm*110mm*120mm，由《铸造工艺设计》查表1-9得：支座尺寸公差数值为2.5mm.
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，即在铸件工艺设计师时预先增加的，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，：支座的加工余量为E-G 级，取G 级。在分型面及浇注系统设置中，不得已将重要加工底面朝上放置，这样使其容易产生气孔、非金属杂物等缺陷，所以讲采取适当加大加工余量的方法是其在加工后不出现缺陷。支座的轮廓尺寸为160mm*135mm*100mm，支座加工余量数值为2.2mm ，取2mm 。
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：ζ= [（L1-L2）／L1]* 100％
ζ-铸造收缩率 L1-摸样长度 L2-铸件长度
支座受阻收缩率：受阻收缩率为0.9％
3.1.4起模斜度
为了方便起模，在摸样、芯盒的出摸方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯，这个斜度即称为斜度。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。
3.1.5铸造圆角
铸造圆角是指在铸件上相邻两壁之间的夹角，为了防止在该处产生缩孔、因冲砂而缺角、因集中力而产生开裂等缺陷。一般为两交壁平均厚度的1/3~1/2，中小型铸件应采用R3~R5mm，这里取R4mm 。
3.1.6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，在制造摸样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形摸样，使其与反变形量抵消，这样在铸造摸样上做出的预变形量称为反变形量。而支座没有较大平板做基本不会产生挠曲变形，所以不用设置反变形量。
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砂芯。
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，必须有足够的心头尺寸。
3.2.2 砂头的定位结构
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，需要作出定位芯头。
3.2.3 芯座
芯座是指铸型中专为放置芯头的孔腔，为便于下芯合箱，芯头与芯座留有间隙，一般为芯头0.5~4mm对于垂直芯头，湿砂型造模间隙应采用0.5~1.5mm。
四、浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计
4.1 浇注系统的设计
浇注系统是指砂型中引导金属液流入行腔的通道，一般由浇口杯、直浇杯、横通道等组成。浇口杯承接金属液，并进入横浇道，再分配给内浇道流入型腔，因此各浇道形状及截面均影响铸件质量
。
4.1.1 选择浇注系统类型
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。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。支座就是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。支座结构较为简单且是小型件，每个铸件上只用一个内浇道。内浇道开，支座的浇注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。
4.1.2 横浇道及内浇道
横浇道的作用除了分配金属液外，主要作用就是排渣，可组织水平流动中的熔渣进入行腔。横浇道有梯形、圆形、圆顶梯形。支座则应该把上型分型面设为横浇道，起集排渣排气作用，因为铸铁应采用梯形或圆顶梯形截面。
内浇道对于小件20~30mm有助于横浇道挡渣，且制模及切除方便。支撑台下型的下型面开设内浇道，并分两道将熔融金属从两端法兰处注入，有利于法兰冷却过程中补缩。
4.2 冒口的设计
冒口是铸型内用于存储金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气、集渣的作用。
支座所用的蠕墨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，冷却至晶温时停止收缩。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。故蠕墨铸铁补缩时需要的铁水量少，而且支座壁厚均匀无厚大壁，所以可以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。支座铸件壁厚较为均匀，且无厚大壁，故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
出气孔用于排除型腔内的气体，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冲满型腔的标志。防止出气孔过大导致铸件形成热节，以致产生缩孔，出气孔根部直径不应大于设置铸件壁厚的0.5倍。
五、铸造工艺图绘制
铸造工艺图是在零件图上以规定的红、蓝等色符号表示铸造工艺内容所得到的图形，
是铸造行业所特有的一种图样。实际生活中使用的铸造工艺图，大多将分型线、加工余量、浇注系统等均用红线表示，且分型线的两侧用红线标出“上”“下” 字样以表示上、下型位置。其主要内容包括：浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）铸造工艺图是指导铸造生产的技术文件，也是验收铸件的主要依据。
支座的铸造工艺图如图5.1所示附1
图5.1
六、铸件图的绘制
铸件图俗称毛坯图，是反映铸件实际形状、尺寸和尺寸公差及其他技术等要求的工程图样，是根据铸造工艺图以及模样图绘制而成的、由工程图形、工艺符号和文字标注等内容组成的图样，
如图6.1所示。
图6.1
铸件图是铸造生产、技术检验、铸件清理和铸件成品验收的依据，也是铸造工艺装备设计和制造的重要依据。同时，还是设计和制造加工装备和切削加工工艺的依据。铸件图纸上主要包括切削加工余量、工艺余量、结构斜度和起模斜度、分型面及浇注位置、不铸出孔槽、未注明圆角、铸件加工定位基准、铸件金属质量等级、热处理规范以及铸件技术验收条件等内容。
总结
一周多的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习。学会了合作，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们机械专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决本课程有关铸造工艺所涉及的实际问题的能力在这次设计过程中，体现出自己单独设计铸件的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
在此感谢我们的闫老师. 严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；支座铸件设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教, 我十分乐意接受你们的批评与指正，本人万分感谢。我会在以后的学习及实践中，不断地提高和完善自己的知识和实践操作能力。
加工工艺课程设计
支座铸造工艺设计
院
专 业：机械设计与制造
班 级：机械一班
姓 名： 张言康
学 号：1506170003
时 间：2016年11月27日
黄河科技学院课程设计任务书 机械工程学院机械系机械设计与制造专业 2015 级
学号1506170003姓名张言康指导教师闫盼盼
题目:支座铸造工艺设计
课程:热加工工艺课程设计课程设计时间：11月 21日至 11 月 27 日共 1 周
课程设计工作内容与基本要求
1．已知技术参数：
零件图
2．设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等）：
1. 铸件设计任务
(1)选择零件的铸型种类，并选择零件的材料牌号。
(2)分析零件的结构，找出几种分型方案，并分别用符号标出。
(3)从保证质量和简化工艺两方面进行分析比较，选出最佳分型方案，标出浇注位置和造型方法。
(4)画出零件的铸造工艺图（图上标出最佳浇注位置与分型面位置、画出机加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及型芯头，图下注明收缩量）。
2. 铸件设计要求
(1)设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用四号图纸出图。
(2)按所设计内容及相应顺序要求，编写说明书。
摘 要
热加工技术是机械类个专业一门重要的综合性技术学科。在机械制造过程中，由于加工过程十分复杂，加工工序繁多，工艺过程不仅有铸造成型，锻压成形，焊接成形，还有非金属的模压成形，挤压成形等。因此选着合适的工艺是保证产品质量的重要依据。本次课程设计，将进行铸造工艺的总结和学习。
铸造主要是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔里，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，是机械类零件和毛坯成型的主要工艺方法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件。
本文主要分析了支座的结构并根据其结构特点确定了它的铸造工艺，支座是支撑零部件的载体其主要承受了轴向的压缩作用的机械零件。在日常生产中对支座的选用异常广泛，因为它具有经济型良好、结构稳定性好、结构简单美观实用等特点，所以在机器零件的设计，加工过程中支座都起着不可代替的作用。 确定支座的铸造工艺过程主要包括：1）铸型及方法选择、2）分型面选择、3）浇注位置的确定、4）工艺参数的确定、5）浇注系统的设计、7）绘制铸造工艺图、8）绘制铸件图型面，型芯的数量、形状、尺寸及固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和位置等。
关键词：铸造、支座、工艺参数、分型面、浇注位置
绪论.... ............................................. 6
一、零件的简介............................................ 7
1.1零件的介绍............................................... 7
1.2确定零件的材料及牌号..................................... 7
二、铸造工艺方案的确定............................. 8
2.1铸件的结构特点........................................... 8
2.2铸件的工艺分析........................................... 8
2.3分型面选择............................................... 9
2.4确定出最佳浇注位置....................................... 10
三、工艺参数确定...................................11
3.1工艺参数的确定...........................................11
3.1.1铸件尺寸公差....................................... 11
3.1.2机械加工余量....................................... 11
3.1.3铸造收缩率......................................... 12
3.1.4起模斜度.......................................... 12
3.1.5铸造圆角.......................................... 13
3.1.6反变形量..........................................13
3.2砂芯设计................................................14
3.2.1芯头的设计........................................14
3.2.2砂头的定位结构.................................... 14
3.2.3芯座..............................................14
四、浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计............15
4.1浇注系统的设计..........................................16
4.1.1选择浇注系统类型.................................. 16
4.1.2横浇道及内浇道....................................16
4.2冒口的设计..............................................16
4.3冷铁的设计..............................................16
4.4出气孔的设计............................................16
五、铸造工艺图绘制..........................................17
六、铸件图的绘制............................................ 18
总结................ ........................................ 19 .
绪论
铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将固态金属溶化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形的加工方式。被铸金属有：铜、铁、铝、锡、铅等，普通铸型的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。特种铸造的铸型包括：熔模铸造、消失模铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造等。（原砂包括：石英砂、镁砂、锆砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、兰晶石砂、石墨砂、铁砂等）。铸造――熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程（砂型铸造生产工序流程）。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间．铸造是现代装置制造工艺的基础工艺之一。
我国古代铸造技术居世界先进行列。由于过长的封建社会影响了科学技术的发簪，阻滞了铸造技术前进的步伐。心中过成立以来的50多年中，自20世纪50年代初至今，几乎从零开始，逐步发展到现在这样的规模，成绩是巨大的。现在铸造在我国是一个很大的行业，产量居世界第二位，达年产1000万-1200万吨，厂点多大2万多个，职工100-130万人，其中工程技术人员约占3.5%，已经成为了国家重要的的基础工业之一。
虽然中国的铸造取得了一定的发展，但与发达国家相比仍然有很大的差距，为了缩小与发达国家的差距我们首先要注重对铸造方面人才的培养，对西方的知识取其精华去其糟粕。为了提高铸件相对于其他成形工艺制造的零部件的竞争能力，需要发挥铸件的特长，进一步发挥铸造材料的高强度化和高机能化，同时还要开发创新的精密成型技术或者是净形技术，以提高铸件的内外在质量，最需要开发的是节材节能技术，尽量减少资源和能源的消耗。只有发挥我们的优点，中国的铸造业才能在国际市场中立于不败之地。
一、 零件的简介
1.1 零件的介绍
支座是机械工程中最为常用的一种零件，其工作环境也相对比较复杂，可能受到各种力的的作用，在这些力中对支座影响最大的是收到了轴向的压缩作用，为了防止其受到这些因素而发生裂纹或破坏，我们在选择材料进行浇注加工时尤为注意选择能使在工作过程中不至于受压破坏。而铸造件在铸造的时候必须严格按照铸造工艺手册中正确的操作方式对支座零件进行有效的铸造操作使其能有效的符合我实用时的标准，是经济性实用性大大的提升。对于要求更高的支座可通过对其相应的处理使其得更好的力学性能。同时用铸件做零件毛坯可以减少用材，和二次切削所浪费的材料，不仅节约材料也大大的提高了经济性。
此机架铸件以中心轴为对称轴有一个尺寸为50mm 的空心圆柱，长为200mm 。两边有两个凸台，每个凸台中都有一个尺寸我Φ15的空心圆柱，此两空心圆柱线间的距离为145mm 。凸台高30mm ，表面粗糙度为12.5. 支架为120mm ，下底面表面粗糙度为12.5，上顶面表面粗糙度为6.3，支架大圆为Φ80mm 。。
1.2确定零件的材料及牌号
灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，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，故应用较少；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稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。灰铸铁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、
在铸造过程中，应选用的金属材料种类是灰铸铁，因为此铸件结构为左右对称，最大截面为地面，因此可以采用整体造型进行铸造。灰铸铁的流动性好，易浇注，
且收缩率最小。并随含碳量的增加而减少，使铸件易于切削加工。铸铁材料还可以减少噪音。在浇注时，浇注温度为1200-1380℃。采用砂型铸造方法，操作简便，工艺性好，提高了工作效率。灰铸铁材料抗压能力强，保证了铸件的使用性能。
此铸件为200×110mm 的灰铸铁，参考文献[1]其型号应为HT150
二、铸造工艺方案的确定
2.1铸件的结构特点
铸造是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，的主要工艺方法，尤其适合于制造内腔和外形复杂的毛坯或零件，俗称为铸件。通常按其铸型性质不同，可分为砂型铸造、特种铸造和快速成形等方法。合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，也是简化铸造工艺、提高生产率和降低成本的根本保证。需铸造的零件的结构不仅应满足工作性能和力学性能的要求，同时应该满足铸造工艺、方法和合金铸造性能的基本要求，还能在很小改动下使铸件结构与这些要求相适应，力求工艺简单，能够经济、迅速的生产出合格的铸件。铸件具有以下几个优越性：1）可以制成形状复杂的，特别是复杂内嵌的毛坯、2）由于是直接用金属液浇注形成的形状复杂各异的铸件。
.2铸件的工艺分析
根据支座的使用要求和条件进行分析、研究，总结出自己的设计方案。由于支座的结构简单在综合考虑过其经济性、工艺性和使用性后，对支座的工艺性进行深入的分析。支座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. 铸件应有合壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，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；。
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。
2.3分型面选择
分型面是指上、下砂型的接触面或铸造模样的分合面，分型面的选择应在保证质量前提下，尽量简化工艺过程，节省人力物力。对于零件质量要求不高、外形复杂且批量不大的支撑台铸件，为简化工艺操作，可优先考虑分型面，并找出零件的可分型方案。
选择分型面的原则有，
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。
该零件可能的分型方案有三种，
一. 以支架的底面为分型面
二. 以凸台为分型面三.
三. 以110mm 的对称中心线为分型面分析比较各方案的特点并确定方案
一. 以支架的底面为分型面
在分型面少儿平的原则中，其分型面数量不仅少而且还平直，铸件全部放在下型，既便于型芯安放和检验，又可以使上型高度减低而便于合箱和检验壁厚，还有利于起模及翻箱操作。顶面粗糙的要求为6.3的面可以向下方，以保证其表面粗糙度。凸台后端面向上放置，可以实现顺序凝固，分型面为底面时便于起模。
二. 以凸台为分型面
不利于起模及翻箱操作，大面应该向下方，易保证质量。
三. 以110mm 的对称中心线为分型面
分模两箱造型易产生错箱，从而影响铸件精度。
综合分型方案原则及各方面的分析，方案III 为最佳选择，如图3.2.1所示
2.4 确定出最佳浇注位置
浇注位置确定应符合铸件凝固方式，保证铸型充填及铸件质量，而尽量置于有理部位，因此讲支撑台水平浇注，可使两端加工面处于侧立位置，以利于保证铸件质量及精度，并利于型芯稳固、排气落砂和检验。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。浇注位置的确定有一下原则： 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. 使铸件的答平面朝下，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。
根据铸件技术要求，需先找出支架铸件上高质量要求的重要面及受力面，易产生缺陷的的厚壁和薄壁处及大平面，再按照宽大平面向下放的浇注原则，铸件型芯应放置牢固并尽量减少其数量，必要时可自带型芯，以保证铸型充满，又能置于有利位置，保证铸件质量。
最佳浇注位置如图2.4所示
图2.4浇注位置
三、工艺参数确定
3.1工艺参数的确定
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。支座的尺寸公差为CT8～12级，取CT9级。支座的轮廓尺寸为200mm*110mm*100mm，由《铸造工艺设计》得：支座尺寸公差数值为2.5mm 。
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，逐渐可满足机械加工，装配和使用要求。
支座为砂型铸造机器造型大批量生产，由《铸造工艺设计》查表1-10的：支座的尺寸公差为CT8-12级，取CT9级。
支座的轮廓尺寸为200mm*110mm*120mm，由《铸造工艺设计》查表1-9得：支座尺寸公差数值为2.5mm.
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，即在铸件工艺设计师时预先增加的，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，：支座的加工余量为E-G 级，取G 级。在分型面及浇注系统设置中，不得已将重要加工底面朝上放置，这样使其容易产生气孔、非金属杂物等缺陷，所以讲采取适当加大加工余量的方法是其在加工后不出现缺陷。支座的轮廓尺寸为160mm*135mm*100mm，支座加工余量数值为2.2mm ，取2mm 。
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：ζ= [（L1-L2）／L1]* 100％
ζ-铸造收缩率 L1-摸样长度 L2-铸件长度
支座受阻收缩率：受阻收缩率为0.9％
3.1.4起模斜度
为了方便起模，在摸样、芯盒的出摸方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯，这个斜度即称为斜度。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。
3.1.5铸造圆角
铸造圆角是指在铸件上相邻两壁之间的夹角，为了防止在该处产生缩孔、因冲砂而缺角、因集中力而产生开裂等缺陷。一般为两交壁平均厚度的1/3~1/2，中小型铸件应采用R3~R5mm，这里取R4mm 。
3.1.6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，在制造摸样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形摸样，使其与反变形量抵消，这样在铸造摸样上做出的预变形量称为反变形量。而支座没有较大平板做基本不会产生挠曲变形，所以不用设置反变形量。
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砂芯。
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，必须有足够的心头尺寸。
3.2.2 砂头的定位结构
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，需要作出定位芯头。
3.2.3 芯座
芯座是指铸型中专为放置芯头的孔腔，为便于下芯合箱，芯头与芯座留有间隙，一般为芯头0.5~4mm对于垂直芯头，湿砂型造模间隙应采用0.5~1.5mm。
四、浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计
4.1 浇注系统的设计
浇注系统是指砂型中引导金属液流入行腔的通道，一般由浇口杯、直浇杯、横通道等组成。浇口杯承接金属液，并进入横浇道，再分配给内浇道流入型腔，因此各浇道形状及截面均影响铸件质量
。
4.1.1 选择浇注系统类型
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。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。支座就是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。支座结构较为简单且是小型件，每个铸件上只用一个内浇道。内浇道开，支座的浇注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。
4.1.2 横浇道及内浇道
横浇道的作用除了分配金属液外，主要作用就是排渣，可组织水平流动中的熔渣进入行腔。横浇道有梯形、圆形、圆顶梯形。支座则应该把上型分型面设为横浇道，起集排渣排气作用，因为铸铁应采用梯形或圆顶梯形截面。
内浇道对于小件20~30mm有助于横浇道挡渣，且制模及切除方便。支撑台下型的下型面开设内浇道，并分两道将熔融金属从两端法兰处注入，有利于法兰冷却过程中补缩。
4.2 冒口的设计
冒口是铸型内用于存储金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气、集渣的作用。
支座所用的蠕墨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，冷却至晶温时停止收缩。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。故蠕墨铸铁补缩时需要的铁水量少，而且支座壁厚均匀无厚大壁，所以可以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。支座铸件壁厚较为均匀，且无厚大壁，故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
出气孔用于排除型腔内的气体，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冲满型腔的标志。防止出气孔过大导致铸件形成热节，以致产生缩孔，出气孔根部直径不应大于设置铸件壁厚的0.5倍。
五、铸造工艺图绘制
铸造工艺图是在零件图上以规定的红、蓝等色符号表示铸造工艺内容所得到的图形，
是铸造行业所特有的一种图样。实际生活中使用的铸造工艺图，大多将分型线、加工余量、浇注系统等均用红线表示，且分型线的两侧用红线标出“上”“下” 字样以表示上、下型位置。其主要内容包括：浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）铸造工艺图是指导铸造生产的技术文件，也是验收铸件的主要依据。
支座的铸造工艺图如图5.1所示附1
图5.1
六、铸件图的绘制
铸件图俗称毛坯图，是反映铸件实际形状、尺寸和尺寸公差及其他技术等要求的工程图样，是根据铸造工艺图以及模样图绘制而成的、由工程图形、工艺符号和文字标注等内容组成的图样，
如图6.1所示。
图6.1
铸件图是铸造生产、技术检验、铸件清理和铸件成品验收的依据，也是铸造工艺装备设计和制造的重要依据。同时，还是设计和制造加工装备和切削加工工艺的依据。铸件图纸上主要包括切削加工余量、工艺余量、结构斜度和起模斜度、分型面及浇注位置、不铸出孔槽、未注明圆角、铸件加工定位基准、铸件金属质量等级、热处理规范以及铸件技术验收条件等内容。
总结
一周多的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习。学会了合作，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们机械专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决本课程有关铸造工艺所涉及的实际问题的能力在这次设计过程中，体现出自己单独设计铸件的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
在此感谢我们的闫老师. 严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；支座铸件设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教, 我十分乐意接受你们的批评与指正，本人万分感谢。我会在以后的学习及实践中，不断地提高和完善自己的知识和实践操作能力。