摘 要

本设计以先进的计算机制图技术为平台，以生产实际中的铸钢座体为对象，进行铸造工艺、工装，及现代制芯技术—热芯盒的设计，从而达到改善传统铸造过程中生产周期长、成本高、水平差等问题。

首先对铸钢座体进行铸造工艺性，包括铸件壁厚的合理性、壁的连接与圆角、铸件质量的合理结构以及不同铸造合金对零件结构要求等方面进行了严谨的分析，结果表明，该座体结构合理，可以进行铸件工艺和工装设计并大规模生产；其次，根据零件的具体尺寸，并结合铸钢材料的性能特点，通过查找并与设计手册参数相比，计算并确定该铸件的铸造工艺方案、工艺参数、砂芯以及浇注系统的设计；再次，根据铸造工艺方案以及查得的具体资料，与具体工厂生产条件相结合，进行工艺装备设计，包括模样设计和模板装配。最后，根据铸造工艺图和产品零件图来确定制芯方案，完成包括热芯盒材料的选择以及热芯盒的本体设计。

在设计过程中，运用先进的CAD计算机制图技术对生产实际中的铸钢座体进行辅助设计，大大缩短了整个设计周期，在提高绘图效率的同时保证了图纸的规范化和尺寸的精确性，推动了工件整体成型速率，这在实际生产活动中具有十分重大的意义。同时热芯盒制芯技术的应用可以在制造出几何形状比较复杂的砂芯的同时大大提高砂芯质量，并且改善生产条件，节约生产成本，提高生产效率。

关键词：砂型铸造；工艺装备设计；模样设计；热芯盒设计

Abstract

In order to improve the condition of the long production , high cost and poor level on the traditional casting process , traditional sand casting process , assembly process and modern system of core technologies - hot box design of cast steel seat was designed which was based on advanced and modern computer drawing tools.

Firstly , the casting process of the steel seat is analysised in the design . The results showed that the structure of the castings are reasonable and the steel seat can be mass producted; secondly , the casting process can be designed according to the casting technology manual ; next , according to the plan of casting process and related technical information combined with the specific production conditions , assembly process can be devised including pattern design and template assembly . Finally , based on the product parts figure and casting process chart , the system of core programs and the design of hot box equipment can be completed .

Making use of the advanced CAD computer graphics technology to devise the casting process and process equipment can shorten the design circle and improve the mapping efficiency.It also can ensure standardization of drawings and dimensions of accuracy, which is the actual production of very practical significance.

The application of Hot box technology can also improve the quality of sand core, and create a more complex geometry of the sand core, besides improving production conditions and enhancing production efficiency.

Keywords: sand casting; process equipment design; pattern design; hot-box design

目录

第1章 绪论 1

1.1 铸造工艺设计内容 1

1.2 铸造工装设计内容 1

第2章 铸造工艺设计 2

2.1 零件结构的制造工艺性 2

2.1.1 铸件壁厚的合理性分析 2

2.1.2 铸件壁的连接与圆角 2

2.1.3 保证铸件质量的合理结构 2

2.1.4 铸造工艺对零件结构的要求 3

2.1.5 不同铸造合金对零件结构的要求 3

2.2铸造工艺方案的确定 3

2.2.1 造型和造芯方法的选择 3

2.2.2 铸型的种类及选择 3

2.2.3 铸件浇注位置的确定 3

2.2.4 分型面的确定 4

2.2.5 砂箱中铸件数目的确定 4

2.3 工艺参数的选择 4

2.3.1 铸造收缩率 4

2.3.2 机械加工余量 5

2.3.3 拔模斜度 5

2.3.4 最小铸出孔及槽 5

2.4 砂芯设计 6

2.4.1 砂芯数量 6

2.4.2 芯头尺寸 6

2.4.3 芯撑和芯骨 6

2.4.4 砂芯排气 7

2.4.5 压环、防压环和集砂槽尺寸的确定 7

2.5 浇注系统 7

2.5.1 浇注系统的类型及出气孔 8

2.5.2 浇注系统断面尺寸的确定 9

2.6 冒口和冷铁的设计 11

2.6.1 冒口的设计 11

2.6.2 冷铁的设计 11

第3章 铸造工艺装备设计 12

3.1 模样的设计 12

3.1.1 模样材料的选择 12

3.1.2 模样尺寸的确定 12

3.1.3 模样结构的设计 12

3.1.4 对金属模样的技术要求 12

3.2 模板的设计 13

3.2.1 模板的类型 13

3.2.2 模底板本体结构设计 13

3.2.3 模样在模底板上的装配 14

第4章 热芯盒的设计 16

4.1 热芯盒的材料 16

4.2 热芯盒本体的设计 17

4.2.1 分盒面的选择 17

4.2.2 热芯盒的壁厚和形状 17

4.2.3 热芯盒的定位 18

4.2.4 热芯盒的排气 18

4.2.5 取芯方式极其机构 18

4.2.6 热芯盒的加热 19

4.2.7底框的设计 19

结论 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

中国是全世界最早学习并利用铸造技术的科技大国，铸造成型技术已有5000多年的灿烂历史。在古代，我国的铸造技术水平虽然一直位于世界前列，但是由于历代对科学技术不重视甚至打压导致我国的实际铸造生产水平逐步落后于其他国家。新中国成立以后，在国家领导人的大力倡导以及无数优秀科研学者的努力下，科学技术又重新迸发了新的活力，我国的铸造产业也得到了新的生机。目前，经过数十年的实践积累，我国早已成为世界上的铸造大国。目前我国的铸造生产基地主要集中于“长三角”地区、山西、辽宁、山东等地，与此同时，铸造在全国上下建设的每一个部门中应用都十分的广泛，据统计，在汽车行业制造过程里，通过铸造成型的零件质量占其总质量的30％~60％，在农耕器械中占有40％~60％，在大中型机械上占了80％~90％，通过以上数据可以看出，铸造技术已经与我们的生活息息相关，密不可分。但是传统铸造过程生产得到的铸件产品也有许多不足的地方，例如可加工性差、凝固过程很难控制、铸件质量不稳定。为了解决铸造过程中会出现的一系列问题，随着科学技术的不断发展，科学家们把传统铸造工艺与先进的计算机技术结合起来，对铸造过程进行模拟，及时弥补缺陷和不足，从而改进生产工艺，提高铸件水平，所以现在铸造工艺已与现代科学技术紧密相关。随着不断发展进步的科学文明，铸造技术已经成为一种先进的制造工艺，铸造过程中采用了新方法、新材料，又为国家经济基础和社会的迅速发展提供了必要的铸件产品。

目前国内外使用的计算机辅助软件通常有：Unigraphics，SLIDEDGE，AutoCAD，MDT，SolidWorks以及Pro/Engineer等。此次设计选择的是CAD/CAM技术。CAD/CAM技术在经历了大约四十多年的发展历史，已经有了长足的进步，目前已经成为先进世界上最为流行的二维制图软件，而且具有一定的三维功能。虽然已经发展成为世界上最受欢迎的制图软件，CAD技术目前仍然在不断地探索新的领域，更新新的手段。