毕业设计（论文）再热复合阀体铸造工艺设计

《毕业设计（论文）再热复合阀体铸造工艺设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）再热复合阀体铸造工艺设计（44页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、毕业设计（论文）再热复合阀体铸造工艺设计系 部： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 年 月 日目录摘 要1引 言31内汽缸参数与主要技术要求41.1设计参数：41.2主要技术要求：42 铸造工艺设计方案52.1 零件结构的铸造工艺性分析：52.1.1铸造工艺对零件结构的要求：52.1.2为简化铸造工艺改进零件结构方法：52.2 砂型铸造方法的分类与选择62.3 铸造工艺方案的确定62.3.1浇注位置的确定62.3.2分型面的确定82.4 砂芯设计92.4.1砂芯的固定和定位112.4.2芯头的设计112.4.3砂芯的排气122.5 冒口和冷铁设计132.5.1概述132.5.2铸钢件冒

2、口设计142.5.3冷铁的设计：182.6 浇注系统的设计212.6.1浇注系统的作用212.6.2对浇注系统的基本要求222.6.4浇注系统类型及特点243铸造工艺设备设计263.1模样263.2砂箱263.2.1砂箱的选择和设计263.2.2砂箱尺寸263.2.3砂箱设计263.3定位方式264铸钢件缺陷的分析与防止275.铸件铸造过程的温度模拟比较29结论31致谢33参考文献34摘 要随着科学技术的发展，要求金属铸件具有高的机械性能和尺寸精度，满足某些性能，如耐高温、耐磨等，同时要求铸件产量大，成本低。一个铸件必须经过许多工序才能完成，从各种原材料准备开始，直到造型、制芯、合箱、浇注、落

3、砂及清理为止，整个工艺过程都实行科学的操作，才能有效的控制铸件的形成，达到优质高产的效果。铸件在生产之前，首先应编制出控制该铸件生产工艺过程的技术文件，称为铸造工艺设计。铸造工艺设计是生产的指导性文件，因此，铸造工艺设计的好坏，对铸件的质量、生产率及成本起着很大的作用。本文介绍了铸造大型铸钢件易产生的缺陷及防止缺陷所采取的工艺措施。本文以再热复合阀体的铸件为例。主要内容有铸造分型面的选择方法，浇注系统设计和冒口设计。采用冒口设计保证了铸件质量、节约金属、提高冒口的补缩效率，论述铸造工艺设计的步骤和需要解决的部分问题。关键词：铸造工艺设计；浇注系统；冒口；冷铁AbstractWith the d

4、evelopment of science technology, require metal castings have high mechanical performance and size precision to satisfied certain performance, for example: heat proof, wear and so on , meanwhile should be ability finished, from kinds of raw materials ready to roll , until style, make care, shut box,

5、 casting, fall sand and cleaning stoop ,the whole technological process all be practiced by scientific operation .Talent effective contort the castings formed , reach high-quality ,high-yield result.Before the castings production , first ought to technological process called castings techniques desi

6、gn. Casting techniques design is the guidance document of productive, so, the good and bad of coatings techniques engineered can rise great effect on the castings quality productivity and costs.This test introduced the techniques steps of big steel casting which easiest give fault and prevent fault

7、, what has taken. This thesis just use the cylinder inside as an example. Main point have the selection method of casting types, the design of casting system and brave mouth adopt the brave mouth designed assured the castings quality , saved metals raised brave mouth fill scrunch efficiency, simple

8、expatiated the part steps of casting techniques engineered and the part question need to solve. Keywords:Casting technical design; casting system; brave mouth; chill 引 言铸造行业是制造业的重要组成部分，对国民经济的发展及国防力量的增强起着重要的作用。铸造是汽车、石化、钢铁、电力、造船、纺织、装备制造等支柱产业的基础。在科学技术迅猛发展的今天，由于铸造成型工艺的特殊优势，有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可以代替。铸造工艺仍是最经

9、济且便捷的金属成型工艺。随着全球经济一体化，在国际间的合作日益密切、竞争日趋激烈之时，中国应更充分地发挥铸造资源优势，发展自己的铸造工业。近年来我国制造业发展迅猛，世界铸造大国地位已形成，但铸造业在国际上缺乏整体竞争优势，若称为世界铸造强国还有很长的路要走，加入世界贸易组织后，我国经济发展要进入全球化，经济全球化必将推动我国经济的进一步发展，因此我国铸造业也将面临更开放的市场。要使我国铸造业的发展与世界的发展趋势相吻合，必须进一步促进我国铸造行业产品结构和组织结构的调整，充分利用现有的技术优势和国内资源优势，迅速做大做强，从而完成国际化的战略构想。铸造是零件毛坯最常用的生产工艺之一。与其他成型

10、方法相比，它不受零件毛坯重量、尺寸和形状的限制，重量从几克到几百吨，壁厚由几毫米到几米，形状十分复杂，用机械加工十分困难，耗费大量机床工时，甚至难以制得的零件，都可由铸造获得。铸造工艺是铸造生产的核心，是能否生产优质铸件的关键。古今中外都把提高和发展工艺水平视为推动行业技术进步，满足经济和社会发展需要的一个重要组成部分。铸造工艺设计是铸造过程中极其重要的环节。工艺方案的好坏与铸件的质量、企业生产效率、生产成本息息相关。长期以来人们的经验和手工制作水平是决定产品质量的最关键因素。1内汽缸参数与主要技术要求1.1设计参数：材质：45#钢；净重：12.8t； 毛重：16.79t；最大尺寸：2466.

11、5mm；最小壁厚：25mm；生产方式：单件小批量，手工造型。图1：铸件立体图1.2主要技术要求：保证内在及表面质量高，不允许有裂纹、气孔、夹砂、缩孔、及缩松等铸造缺陷。手工造型，用冲天炉熔化，然后转包浇注。2 铸造工艺设计方案 2.1 零件结构的铸造工艺性分析：零件结构的铸造工艺性指的是零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程和降低成本。零件一旦设计成型，其结构一般是不能修改的，在铸造工艺上必须采取各种措施，实现用户对零件提出的各项技术要求。只有当铸件质量得不到保证，或在不影响使用性能的条件下又可简化生产工艺，并已征得用户同意，才能更改铸件结构。铸造零件的设计结构除了

12、应满足机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外，还应满足铸造工艺的要求。铸件的结构是否合理（包括形状、尺寸及其各部分的相互位置），和铸造合金的种类、产量的多少铸造方法和生产条件等密切相关。2.1.1铸造工艺对零件结构的要求：合理的零件结构可以消除许多铸造缺陷。为保证获得优质铸件，对零件结构的要求应考虑以下几个方面： 铸件应有合理的壁厚； 铸件壁的联结应当逐渐过渡； 合适的铸造圆角； 防止逐渐出现裂纹和变形。2.1.2为简化铸造工艺改进零件结构方法：当铸件质量得不到保证，或在不影响使用性能的条件下又可简化生产工艺时，可改进零件结构，以简化制造工艺过程，稳定产品质量，提高生产率和降低成本。其主要改

13、进方法如下： 改进妨碍起模的凸台、凸缘和筋板的结构； 取消铸件外表侧凹； 有利于砂芯的固定和排气； 尽量不用或少用砂芯； 分体铸造。2.2 砂型铸造方法的分类与选择内汽缸为单件生产，选择手工造型。面砂采用铬矿砂，厚度为30mm，转角处为80mm厚，背砂选用再生砂，在砂型表面刷锆粉涂料2-3遍即可。型芯采用手工造型对分式芯盒制取，挖排气道以利排气。2.3 铸造工艺方案的确定2.3.1浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。正确的浇注位置应保证能获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方便。内汽缸的重要表面为内圆面，该面是由型芯表面形成，无论浇注位置如何不影响重要表面的质量。对此

14、铸件选择浇注位置时主要考虑其补缩及造型方便。在选定浇注位置时应以保证铸件质量为主，一般应注意下面的几个原则：（1） 应将铸件上的质量要求高的表面或主要的加工面放在铸型的下面。如果做不到，可将该表面置于铸型的侧面或倾斜放置进行浇注。（2） 对于一些需要补缩的铸件，应把截面较厚的部分放在铸型的上部或侧面。这样便于在铸件的厚壁处放置冒口，造成良好的顺序凝固，有利于铸件补缩。（3） 对于具有大面积的薄壁部分放在铸型的下部，同事尽量使薄壁立着或倾斜着浇注，这样有利于金属的充填。（4） 对于具有大平面的铸件，应将铸件的大平面放在铸型的下面。（5） 对于带有泥芯的铸件，应使泥芯能放置牢固并在合箱时便于检验。

15、（6） 应使铸件总的生产工时和材料消耗较少。内汽缸的浇注位置比较复杂，本设计采用六个水口的浇注方法。此浇注系统的好处在于能够更均匀的使铸件成型，而且更便于排出废气跟废渣。提高了铸件的质量，防止铸件缺陷的产生。如下图所示：图2：浇注位置方案2.3.2分型面的确定铸件分型面是指铸型组元间的结合面。合理地选择分型面对于简化铸造工艺、提高生产率、降低成本、提高铸件质量等都有直接关系。分型面的选择标准：（1）应使铸件全部或大部分位于同意砂型内，或使主要加工面与加工的基准面位于同一砂型中，以防错型，保证铸件尺寸精度，便于造型和合型操作。若铸件的加工面很多，又不可能都与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工

16、基准面与大部分加工面处在分型面的同一侧。（2）应尽量减少分型面的数量，最好只有一个分型面。这样可简化操作过程，提高铸件精度（因为多一个分型面，铸型就增加一些误差）。（3）应尽量是型腔和主要型芯处于下型，以便于造型，下芯，合型及检验型腔尺寸。但下型的型腔也不宜过深，并力求避免使用吊芯和大的掉砂。（4）应尽量选用平直面作分型面，少用曲面，以简化制模和造型工艺。（5）应尽量减少型芯和活块的数量，以简化制模、造型、合型等工序。（6）分型面应选在铸件的最大截面处，以保证从铸型中取出模样，而不损坏铸型。具体选择铸件分型面时，为了保证铸件的质量，应尽量避免合型后翻转砂型。一般应首先确定浇注位置，再考虑分型面

17、。对于质量要求不高的铸件，应先选择能使工艺简化的分型面，而浇注位置的选择则处于次要位置。本铸件的分型面如下图所示： 图3：铸件分型面示意图2.4 砂芯设计 型芯是铸型的一个重要组成部分，型芯的功能是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍取模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。型芯应满足一下要求：型芯的形状、尺寸以及在铸型中的位置应符合铸件的要求，具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程中型芯所产生的气体能及时排出型外。铸件收缩时阻力小，造芯、烘干、组合装配和铸件清理等工序操作简便、芯盒结构简单和造芯方便。型芯的种类及应用：（1）砂芯：用不同材料制成的型芯，称为砂芯。砂芯制作容易、价格便宜，可以制出各

18、种复杂的形状，砂芯强度和刚度一般能满足使用要求，铸件收缩时阻力小，铸件清理方便，在砂型铸造中得到广泛的应用，在金属型铸造、低压铸造等铸造工艺中，对于形状复杂的内腔孔洞，也用砂芯来形成。（2）金属芯：在金属型铸造、压力铸造等工艺方法中，广泛应用金属材料制作的型芯。金属芯强度和刚度好，得到的铸件尺寸精度高，但对铸件收缩的阻力大，对于形状复杂的孔腔则抽芯比较困难，选用时应引起足够的重视。（3）可溶性型砂：用水溶性盐类制作型芯或作为粘结剂制作的型芯为水溶芯。此类型芯有较高的常温强度和高温强度，好的抗粘砂型，铸件浇注后用水即可方便的溶失型芯。水溶芯在砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等工艺方法中都得到一定的

19、应用。砂芯的设计：在铸件浇注位置和分型面等工艺方案确定后，就可根据铸件结构来确定砂芯如何分块（即采用整体结构还是分块组合结构）和各个分块砂芯的结构形状。确定时总的原则应是：是造芯到下芯的整个过程方便，铸件内腔尺寸精确，不致造成气孔等缺陷，芯盒结构简单。确定砂芯的原则：（1）保证铸件内腔尺寸精度。凡铸件内腔尺寸要求较严的部分应由同一砂型形成，不易划分为几个砂芯。在铸件尺寸精度要求较高的地方，尽管结构很复杂，但仍采用整体砂芯。（2）保证操作方便。复杂的大砂芯、细而长的砂芯可分为几个小而简单的砂芯。大而复杂的砂芯，分块后芯盒结构简单，制造方便。细长的砂芯，应分成数段，并设法使芯盒通用。砂芯上的细薄连

20、接部分或悬臂凸出部分应分块制造，待烘干后再装配粘结在一起。（3）砂芯应有较大的填砂平面和运输及烘干时的支撑面。（4）在砂芯分块数量较多时，为便于砂芯组合、装配和检查，最好采用“基础砂芯”（其本身不是成型部分或只起部分铸型作用），在它的上面预先组合大部分或全部砂芯，然后再整体下芯。除上述几条原则外，还应使每块砂芯有足够的断面，保证有一定的强度和刚度，能树立排出砂芯中的气体；是芯盒结构简单，便于制造和使用等。本铸件采用的是干砂芯。选择干砂芯的原因是：干砂芯烘干后增加了强度和透气性，大大减少了由于铸型方面的原因而产生的气孔、砂眼、胀砂、夹砂等缺陷。干砂芯的确定是生产周期长，需要烘干设备，增加燃料消耗

21、，恶化劳动条件，难于实现机械化和自动化。主要用于质量要求高，结构复杂，单件、小批量生产的大中型铸件上。所以本铸件采用干砂芯。2.4.1砂芯的固定和定位砂芯在砂型中的位置一般是靠芯头来固定。为防止其沿轴线旋转采用定位芯头的形式。2.4.2芯头的设计芯头是砂芯的定位、支撑和排气结构，在设计师需要考虑：如何保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用以及把浇注时在砂芯内部产生的气体引起的铸型问题。（1） 芯头尺寸的确定：芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类。由于芯头的直径（或宽度）通常与砂芯的直径相同，所以确定芯头承压于水平砂芯就是确定芯头的长度。一般的情况下，芯头的尺寸可通过查

22、表确定，不需要繁琐的计算。（2） 芯头斜度的确定：为了便于造型、造芯、下芯和合型操作，芯头和芯座在造型取模和下芯方向有一定的斜度。对于垂直砂芯，其芯头和芯座的上部斜度一般比下部斜度大；对于水平砂芯，有时为了简化芯盒结构和制造方便，只在芯座（或模样芯头）上带斜度。上芯座斜度一般约取10，下芯座斜度约取5，为了保证芯头与芯座的配合，形成芯座的模样芯头的斜度应取正偏差，芯盒中芯头部分的斜度取负偏差。（3） 芯头与芯座的配合间隙的确定：芯头与芯座的配合关系和轴与轴承的配合相似，必须有一定的装配间隙。如果间隙过大，虽然下芯、合型较方便，但是铸件尺寸精度较低，甚至合金液可能流入间隙中造成大量的“披逢”，是

23、铸件落砂、清理困难，或堵塞芯头的通气孔道，是铸件造成气孔等缺陷。如果间隙过小，将使下芯、合型操作困难，易产生掉砂或踏箱等缺陷。间隙的大小取决于铸型的种类、砂芯的大小、精度及芯座本身的精度，具体的配合间隙参考有关手册。2.4.3砂芯的排气砂芯在高温金属液的作用下，由于水分蒸发及有机物的挥发、分解和燃烧，在浇铸后很短时间内会产生大量气体。当砂芯排气不良时，这些气体会侵入到金属液中，使铸件产生气孔缺陷。因此，在砂芯的结构设计、制造方式，以及在下芯、合型操作中，都应采取必要的措施，使浇注时在芯砂中产生的气体能顺利的通过芯头及时排出。内汽缸砂芯比较大，为了保证砂芯排气通畅，砂芯中心放炉渣填料，再挖排气道

24、。造型时插入钻有孔眼的钢管，钢管末端深入炉渣填料，不仅有利于此处排气，而且增加了刚度，防止由于受钢水浮力而断裂。2.5 冒口和冷铁设计2.5.1概述冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。冒口可补偿铸件固定时的收缩，以防止缩孔、缩松等缺陷，并具有排气、集渣的功能。冒口设计的基本原则：（1）冒口的凝固时间应不小于铸件被补缩部分在凝固过程中的收缩时间；（2）冒口所能提供的补缩的补缩液量应不小于铸件的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和；（3）冒口和铸件需要补缩部分之间在整个补缩过程中应存在通道；（4）冒口体内要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域

25、，以克服流动阻力，保证铸件在凝固过程中一直处于正压状态，即补缩过程终止时，冒口中还有一定高度的残余金属液压头；（5）冒口和铸件连接形成的接触热节应不大于铸件的几何热节，避免冒口设置而大大延长铸件的凝固时间。冒口的形状有圆柱形、球顶圆柱形、方形、腰形、球形等多种。根据铸件情况灵活选取。2.5.2铸钢件冒口设计冒口是一个储存金属液的空腔。其主要作用是在铸件成型过程中提供由于体积变化而需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现收缩类型的缺陷，这些需要补偿的体积变化可能有：（1） 铸型的胀大；（2） 金属的液态收缩；（3） 金属的凝固收缩。补偿这些体积变化所需要的金属量随着铸型和金属的种类不同而异。此外，冒

26、口还有排气及汇集浮渣和非金属夹杂物的作用。铸件制成后，冒口部分将从铸件上除去。因此，在保证铸件质量的情况下，冒口应尽可能的小些，以节约金属，提高铸件的工艺出品。适合的冒口设计可以有效地防止或减少铸件的收缩缺陷。收缩缺陷与合金的凝固特性有关，也与冒口自身设计有关。宽凝固范围的合金与逐层凝固的合金相比较，对冒口所产生的温度梯度更敏感，较大的冒口会在冒口的附近区域造成不利的温度梯度，使得临近冒口的区域内疏松增加。因此，对于按模糊状机理凝固的宽结晶范围的合金，应采用尽可能小的冒口，以便防止宏观疏松。这样做也将使显微缩松减至最小限度。如果采用一个较小的绝热冒口，它所产生的温度梯度将更有利于得到较高质量的

27、铸件。选择冒口位置的原则：（1）方向性凝固：要使凝固进行的方向朝向冒口，而且通常是将冒口设置在最后凝固的壁厚处。要注意浇注系统对铸型温度场的影响。也要注意浇注系统和冒口的关系，应将最后的高温金属液留在冒口内。对壁厚均匀而较长的铸件，可在远离冒口的一端设置冷铁。如果厚大部分在下部，可应用冷铁或开设侧冒口。（2）冒口尽量设在铸件较高、最厚的部位。对低处的热节测设补贴和使用冷铁造成补缩的有利条件。如果为了补缩某局部热节处而又不可能将冒口置于铸件顶面时，则冒口的高度应大于热节的高度。（3）冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防组织粗大降低强度。（4）冒口的位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸

28、件的收缩阻碍，以免引起裂纹。（5）尽可能地将冒口设置在方便和容易清除冒口残根的地方，或铸件的加工面上，以节约铸件的精整工时，降低成本。（6）分析铸件的补缩通道与非补缩通道。补缩通道是指铸件的某个区域，由于它的凝固比相邻区域迟一些，即它的相对凝固速度值小一些或者模数值M大一些，因而钢水就可以通过它向邻近的区域补缩。这种补缩通道若不与冒口相连接就起不了什么作用，而且它本身就将是个缩孔区，如热节点、均匀截面等。由于冒口的补缩范围有限，因此，在同一个补缩通道上可能需要设置几个冒口。同一补缩通道上的冒口数，由冒口的补缩范围确定。（7）冒口的补缩范围。致密的冒口区与致密的末端区之和，称之为冒口的补缩距离，

29、加冒口根部的尺寸，称为冒口的补缩范围。（8）利用外冷铁控制或延长冒口补缩范围。合理地使用外冷铁可以达到充分发挥冒口的补缩所用，缩减冒口尺寸或数量的目的。本铸件的冒口如下图所示： 图4：冒口示意图 图5：冒口示意图 图6：冒口示意图以上三幅图中：第一幅图的冒口为：8501160高2个 冒口为对称分布第二幅图的冒口为：550宽800长750高2个 冒口为对称分布第三幅图的冒口为：500到分型面高1个冒口的补缩效率。为了保证有足够的补缩金属液量，必须依据冒口补缩区域内的铸件体积决定冒口的最小体积。由冒口的补缩关系，可得VRVRE=（VR+VC） 式中 VR冒口的初始体积； VRE凝固结束后的冒口的残

30、余体积；VC冒口补缩区域内的原型腔体积加浇铸后型腔扩大的体积；金属液的体收缩率（%），一般取=4.5% 7.0%。2.5.3冷铁的设计：冷铁的作用： 建立人为的末端区； 消除裂纹、缩孔和缩松。本设计采用经验法设计冷铁的数量，体积与位置。冷铁的分布如下图所示：图7：汽缸上表面冷铁分布示意图图8：汽缸侧面冷铁分布示意图图9：汽缸内部冷铁分布示意图本设计的冷铁位置如上图所示。冷铁的大小则都是100mm100mm的圆柱形冷铁。补贴的设计：对于致密度要求高的铸件，当冒口在垂直方向的补缩距离达不到时，应在冒口之下设置补贴造成向冒口方向的顺序凝固，以增加冒口的补缩距离。当冒口不便设置在铸件热节正上方时，设置

31、补贴还可以防止冒口冷却过快造成的补缩通道堵塞，强化顺序凝固。下图为补贴的示意图：图10：冒口之下补贴示意图图11：补贴示意图2.6 浇注系统的设计浇注系统式砂型中引导液态金属进入型腔的通道。成功的浇注工艺取决于金属本身的性质、铸型的性质和浇注系统的结构。合理的浇注系统设计，应根据铸件的结构特点、技术条件、合金种类，选择浇注系统结构类型、确定引入位置、计算截面尺寸等。 浇注系统包括：（1） 浇口杯：承接浇包倒出来的金属液，也称外浇口。（2） 直浇口：连接外浇口和横浇口，将金属液由铸型外面引入铸 型内部。 （3） 横浇口：连接直浇口，分配由直浇口来的金属液流。（4） 内浇口：连接横浇口，向铸型型腔

32、灌输金属液。2.6.1浇注系统的作用：控制金属液充填铸型的速度及充满铸型所需要的时间；使金属液平稳地进入铸型，避免紊流和对铸型的冲刷；阻止熔渣和其他夹杂物进入型腔；浇注时不卷入气体，并尽可能使铸件冷却时符合顺序凝固的原则。内浇口的总面积、横浇口的总截面积和直浇口的总截面积是浇注系统的重要参数。根据内浇口、横浇口、直浇口的各自总截面积的比例不同，浇注系统分为开放式和封闭式两种。这里所说的截面积都是指与液流方向垂直的最小截面积。当内浇口的总截面积最小时，浇注开始后整个浇注系统很快就充满了金属液，有利于阻止熔渣及夹杂物进入型腔，这种浇注系统通称为封闭式浇注系统，一般都优先采用。当横浇口或直浇口的总截

33、面积小于内浇口的总截面积时，浇注过程中金属液不会完全充满浇注系统，这种浇注系统通常称为开放式浇注系统，仅在特殊工艺中采用。浇口杯的作用是：将浇包倾注的液态金属导入直浇口。小型铸件的浇口杯大都为漏斗形，上口的直径应是直浇口的2倍以上，而且一般都在造型时直接在铸型上做出。中型以上的铸件，浇口杯常为盆形，一般都单独做出后置于铸型上面。质量要求高的铸件还要在浇口杯中设置特殊的集渣装置。2.6.2对浇注系统的基本要求：（1） 应在一定的浇注时间内，保证充满铸型。保证铸件轮廓清晰，防止出现浇不足缺陷。（2） 应能控制液体金属流入型腔的速度和方向，尽可能使金属液平稳流入型腔，防止产生冲击、飞溅和漩涡等不良现

34、象，以免铸件产生氧化夹渣、气孔和砂眼等缺陷。（3） 应能吧混入金属液中的熔渣和气体挡在浇注系统里，防止产生夹渣和气孔缺陷。（4） 应能控制铸件凝固时的温度分布，减少或消除铸件产生缩松、缩孔、裂纹和变形等缺陷。（5） 浇注系统结构应力求简单，简化造型、减少清理工作量和液体金属的消耗。2.6.3浇注系统设计应遵循的原则：（1）引导金属液平稳、连续的充型，避免卷气、夹杂；（2）充型过程中流动的方向和速度可以控制，保证铸件轮廓清晰、完整；（3）在合适的时间内充满型腔，避免形成夹砂、冷隔、皱皮等缺陷；（4）调节铸型内的温度分布，有利于强化铸件补缩、减少铸造应力、防止铸件出现变形、裂纹等缺陷；（5）具有挡

35、渣、溢渣能力；（6）浇注系统结构力求简单、可靠，减少金属液的消耗，便于清理。以浇注位置为准，内浇道设在铸件底部的称为底注式浇注系统。这种浇注系统的优点是：1）合金液从小部充填型腔，流动平稳，不易产生冲击、飞溅、氧化和卷入气体，便于排除型腔中的气体。2）无论浇道比多么大，横浇道基本工作在充满状态，有利于挡渣。这种浇注系统的缺点是：a）充型后铸件的温度分布不利于自下而上的顺序凝固，削弱了顶部冒口的补缩作用。b）铸件底部尤其是内浇道附近容易过热，使铸件产生缩松、缩孔、经历粗大等缺陷。c）充型能力差，对大型薄壁件容易产生冷隔和浇不足的缺陷。d）造型工艺复杂，金属消耗量大。底注式浇注系统的这些缺点，通过

36、有关工艺措施可以解决，采用快浇和分散的多内浇道，底部使用冷铁，用高温金属补浇冒口等措施。由于壳体铸件属于中型件，不影响充型。本铸件就设计为底注式浇注系统，上面有两个浇口，通到砂型的底部后有六个水口（即底部的内浇口）进行浇注。浇注系统的示意图如下：图12：浇口的位置2.6.4浇注系统类型及特点根据浇注系统个单元截面的比例关系，可分为封闭式、半封闭式、开放式、封闭开放式等四种类型；根据内浇道在铸件上的相对位置，分为顶注式、中注式、底注式和阶梯注入式等。开放式浇注系统截面比例关系A直上A直下A横A内。阻流截面在直浇道口上。当各单元开放比例较大时，金属液不易充满浇注系统，呈无压流动状态。充型平稳，对型

37、腔冲刷力小，但挡渣能力较差。一般地说，金属液消耗多，不利于清理，常用于非铁合金，球墨铸铁及铸钢等易氧化金属铸件。顶注式浇注系统特点是内浇口设在铸型的顶部，有利于铸件的顺序凝固，但浇注过程不平稳，易冲坏铸型并使钢水氧化，卷入气体。底注式浇注系统特点是内浇口设在铸型的底部。浇注过程平稳，但不利于铸件的顺序凝固和补缩。如果浇注速度慢则钢水表面形成氧化膜降低铸件的表面质量。阶梯式，特点金属液进入型腔是分层自下而上进行的，直浇道不能封闭，内浇道分散分层注入，金属液冲击力小，充型平稳。高温金属液在型腔的上部，有利于补缩、排气，兼有顶注和底注的优点。适用于要求高难度大的铸件。3铸造工艺设备设计3.1模样由于

38、是单件生产，所以选用木质模样。3.2砂箱3.2.1砂箱的选择和设计砂箱材料ZG35。热处理要求：退火处理。3.2.2砂箱尺寸在保证砂箱箱壁、箱带和模样间吃砂量的前提下，结合实际情况，确定砂箱尺寸。上箱尺寸：2516mm2454mm1217mm；下箱尺寸：2516mm2454mm400mm。上砂箱形状见图13。图13： 上砂箱形状3.2.3砂箱设计 砂箱外壁设置加强筋增加砂箱的强度和刚度；内部设置箱带保证铸型在翻转、合型、浇注过程中完整而不掉砂和塌箱。3.3定位方式上下砂箱的固定用定位销定位。4铸钢件缺陷的分析与防止铸钢生产和其他铸造合金一样，生产过程中由于工艺不当，操作失误，钢液质量不佳等原因

39、都会造成缺陷。本铸件外形为半圆环形，如图14：图14： 铸件实体形状在发电机盖生产中可能引起的变形、冷裂、缩松、缩孔等缺陷。冷裂是铸件凝固后冷却到弹性状态时，因局部铸造应力大于合金极限强度而引起的开裂。引起冷裂的原因可能是铸件结构设计不当，壁厚悬殊等，防止热裂的原因合理设计铸件的结构，对铸件的壁厚尽量力求均匀，连接处用圆角过渡。铸钢件在凝固过程中，由于发生液态收缩和固态收缩固在最后凝固部位出现孔洞。这种孔洞称为缩孔，缩孔内部表面可观察到枝晶状晶体，在晶体之间往往存在低熔点的物质，如硫化铁等。产生缩孔的原因在于：金属的液态收缩的值和凝固收缩值的总和大于同一时间内固态收缩的值。金属的液态收缩系数要

40、比固态收缩系数大得多。所以在液态收缩和凝固收缩的作用下，铸件内部于金属凝固时期发生的金属体积减小，将比同一时期于金属固体收缩的作用下，铸件外表尺寸的减少得很多。所以本铸件在生产时应采用冒口加冷铁来预防缩孔，冒口的作用是使缩孔移至冒口处，铸件本身就不存在缩孔。内冷铁的作用：一是填充一部分缩孔体积，二是加快钢液在铸件热节部位的冷却。外冷铁的使用是与冒口结合，使铸件实现顺序凝固，确保说开移至冒口内。为了提高冒口的说所效果，可采用保温冒口和发热冒口，以延长冒口的凝固时间。5.铸件铸造过程的温度模拟比较1铸件在浇注完成后冷却过程第一阶段的温度如图15：图15： 冷却过程第一阶段铸件整体温度大体一致，且底

41、部温度较低。2铸件在浇注完成后冷却过程第二阶段的温度如图16：图16：冷却过程第二阶段由图可看出铸件内部温度变化明显，底部因由冷铁所以最先冷却，而两端紧接底部冷却，冒口最上端靠近外界，所以也冷却较快。3铸件在浇注完成后冷却过程第三阶段的温度如图17：图17：冷却过程第三阶段最后，铸件已结束冷却。剩余冒口中部分的残余热量，进行最后的冷却，这表明本次铸件的冷却成功，残渣、气泡等都聚集在冒口，提高铸件的质量，且有利于切割冒口。结论通过以上分析，归纳以下几点：1. 造型造芯是铸件形成过程中的关键工序之一，它对铸件质量、铸造成本、生产效率、劳动强度和环境污染等各方米昂都有十分重要的影响。（1） 粘土砂湿

42、砂造型工艺：多年的生产实践表明，具有成本低、污染小、效率高、质量好等优点的射压、气冲造型和静压造型等高度机械化、自动化、高密度湿型造型工艺，将成为我国今后中、小型铸件生产的重要发展趋势。（2） 水玻璃砂造型造芯工艺：研究水玻璃的净化以提高其粘结性能，开发新型水玻璃砂旧砂再生回用工艺及设备，进一步推广酯硬化水玻璃砂在中、大型铸钢件上的应用。2. 铸铁件的成本低、工艺性好、重熔再生节省资源和能源，所以这种材料的应用和发展持久不衰。广泛采用先进的铁液脱硫、过滤技术；铸铁件表面或局部强化技术。3. 铸钢产量相对稳定，而铸钢件的质量、品种、性能以及合金钢、特殊钢的比例不断提高。采用各种精炼工艺和技术，开

43、发新型铸钢材料，可提高材料的强韧性和特殊性能。4. 实施绿色铸造生产、实现可持续发展的关键，推广适合中国国情的节能、环保新技术和新设备。采用新技术，消除对环境的污染，提高熔炼质量、降低废品率。节约材料资源、开发材料的再生技术、回收利用铸造废弃物、创造最高价值的回用，如采用旧砂回用新技术。5. 铸造工艺计算机辅助设计（CAD）技术，浇注系统的设计计算；补缩系统的设计计算；绘图。与传统的铸造工艺设计相比，采用计算机设计铸造工艺的特点是：计算准确、迅速，消除了人为的计算误差；能够大量储存并利用众多铸造工作者的经验，使得使用者能够设计比较合理的铸造工艺；能够对铸造工艺方案进行优化以便确定最佳方案。此外

44、，由于本人缺乏实际工作经验，在选取参数、选用标准件时可能不太准确，在对工艺进行经济分析时存在一些问题，将在今后的工作中逐渐改正，努力使自己的专业知识有所提高。致谢经过半年的忙碌和学习，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有赵志立老师的督促指导，想要完成这个设计是难以想象的。在这里真诚的感谢赵志立老师给子我的指导、关怀。赵老师知识渊博，教学态度严谨，实践经验丰富，给予我极大的帮助和指导。在其他方面，赵老师也给予我许多教诲，让即将毕业的我知道怎样面对社会。我会铭记赵老师的教导，努力工作，踏实做人。赵老师的教导将使我受益终生。经过短暂

45、的四年大学生活我也即将毕业，踏入社会，我们都将走进各自的人生。在这里非常感谢各位老师的教导和同学们的帮助。祝愿各位老师和同学们工作顺利，身体健康，家庭幸福，开开心心每一天。最后对参加本文评审和答辩工作的各位老师致以诚挚的谢意。参考文献1 铸钢件生产指南/于家茂，薛修治，金广明编M.北京：化学工业出版社，2008.2 2 铸造工艺设计/李弘英，赵成志编著M北京：机械工业出版社，2005.23 铸造手册.第二卷，铸钢/中国机械工程学会铸造分会编M.2版.北京：机械工业出版社，2002.84 铸造技术 4JB1 发动机缸体缸盖内腔的喷丸清理J 耿茂鹏，杨龙山,罗国纲,徐万里,康宽滋5/2004 5

46、柴油机 第30卷（2008）第五期 大型柴油机气缸体的生产工艺J 孙永泰 （40）6 孙方策. 铸钢件手册M. 北京: 机械工业出版社, 1988.67 铸造工实用技术/罗敬堂主编M.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.48 铸造实用技术问答/杜西灵，杜磊编著M.北京：机械工业出版社，2007.49 铸件缺陷和对策手册/陈国桢等编M.北京：机械工业出版社，199610铸造技术07/ 2009 260气缸体的铸造工艺设计与生产控制J 杨传栋,陈现君,王乐成,徐焕磊,雷其会 （949）11 曹文龙.铸造工艺学M .北京:机械工业出版社，1988.5：213-21512 魏华胜.铸造工程基础M .北

47、京:机械工业出版社，2002.6：105-11213 李魁盛.铸造工艺设计基础M .北京:机械工业出版社，1981.3：313-31514 林再学.现代铸造法M .北京:机械工业出版社，1991.7：321-33115 林明清.铸造及其经济性M .北京:机械工业出版社，1986.121-13116 鲁永杰. 铸造行业绿色铸造技术发展战略J. 文献来自:铸造 1999年 第S1期17 张立波 ,田世江, 葛晨光 . 中国铸造新技术发展趋势J .文献来自:铸造 2005年 第03期18 徐顺庆. 铸造机械发展动向J .文献来自:中国铸造装备与技术 1994年 第01期19 陈立亮 ,刘瑞祥 ,林汉同 .铸造行业计算机应用战略 J .文献来自:铸造 1999年 第S1期20 洪慎章.油泵壳体挤压铸造工艺 J .文献来自:特种铸造及有色合金 1998年 第S1期