题目：铸造工艺及模具设计。
学院： 机电工程学院系：材料加工系。
专业班级材成084
学号5901208181
学生姓名胡文成。
起讫日期： 2011. 11.29---2011.12.16
指导老师： 刘勇职称： 副教授
学院审核。审核日期。
目录。一、绪言3
二、铸件工艺考核3
1.零件生产条件及技术要求3
2.零件结构分析4
3.技术要求分析7
三、铸造工艺方案的确定7
1.造型、制芯方法的选择7
2.铸型种类的选择7
3.浇注位置、分型面的确定7
4.砂箱（型）中铸件的数量及排列情况9
四、铸造工艺参数的确定10
1.铸件尺寸公差等级以及机械加工余量10
2.铸件重量公差11
3.铸造收缩率12
4.起模斜度12
5.最小的铸出孔和槽13
五、砂芯设计13
六、浇注系统的设计14
七、冒口与冷铁的设计16
八、铸造工艺装备设计18
1.模样设计18
2.模板设计18
3.芯盒设计19
九、结束语20
十、参考文献21
一、绪言。我本次课程设计的任务是对adc12铝合金发动机连杆进行铸造工艺及工装设计，adc12 铝合金主要有al、si、cu元素组成，这种铝合金连杆有着较高的表面质量和力学性能。随着轻量化的普及，此种连杆得到广泛的应用。
铸造是指将液态合金注入铸型中使其冷却、凝固，并进行后处理，最终成为金属制品的一种生产方法。铸件的生产过程，也就是从零件图开始，一直到铸件成品检验合格入库为止，要经过很多道工序，铸件的生产过程称为铸造生产工艺过程。
本次设计采用砂型铸造，其最大优点就是生产成本低，为机械制造行业中广泛应用的毛坯生产工艺方法。在砂型铸造的过程中，考虑到铸件的结构，生产条件以及加工批量等因素，要对铸件工艺的设计作全面分析，为避免铸件的缺陷，我们要根据标准选择合理的工艺设计方法。
由于每个铸件的生产任务和要求不同，生产条件不同，因此铸造工艺及工装设计的内容也不同。一般情况下，铸造工艺设计包括以下几种技术文件：铸造工艺图，铸件图，模样图，芯盒图，模板图。
二、 铸件工艺考核。
1）零件生产条件及技术要求。
1.零件名称：发动机连杆。
2.生产性质：大批量生产。
3.材质：adc12铝合金。
4.结构及使用条件：连杆在发动机运转中需要承受与巨大的冲击力与交变载荷，连接活塞和曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
零件轮廓尺寸为158mm×78mm×30mm。重约0.22kg,铸件主要壁厚为8mm，壁厚基本均匀，为长板类结构。
具体尺寸及结构见下图，且圆孔端面及内孔面为加工面。
2）零件结构分析。
1.从避免缺陷方面分析铸件结构。
1）铸件应有合适的壁厚。
a.铸件的最小壁厚：为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。
铸件的最小允许壁厚与铸造的流动性密切相关。在普通砂型铸造的条件下，铸件最小允许壁厚见《铸造工程师手册》表6-5（部分如图）
查得铝合金铸件在100~200mm的轮廓尺寸下，最小允许壁厚为4~5mm。
b.铸件的临界壁厚；厚壁铸件易于产生锁孔、疏松、晶粒粗大、偏析等缺陷，从而使铸件的力学性能降低，因此，铸件壁厚不应设计得太厚。一般可取临界壁厚为最小允许壁厚的3倍，即12~15mm。
2）铸件内壁应薄于外壁。
因为此铸件不存在内壁，因而不予考虑。
3）注意壁厚过渡和圆角。
不合理的结构会造成铸件严重的应力集中和收缩阻碍，常导致裂纹缺陷。因此，铸件薄、厚壁的相接、拐弯都应采取过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免应力集中系数过大。在所给零件图中，以下结构需设置圆角过渡。
经查《铸造工艺课程设计手册》表1-5（部分如下）
其中α≤50°，a＝8mm，b＝4mm，则a+b/2＝6≤8，因是铝合金铸件，可同选r＝4mm。
4）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止壁的接头形成过大热节。
因上述结构不存在不必要的肥厚部分，因此不予考虑。
5）利于补缩和实现顺序凝固。
凝固体收缩大、易产生缩孔的合金，要注意实现顺序凝固的可能，可通过冒口、冷铁的设计来实现。
6）防止铸件翘曲变形。
某些壁厚均匀的细长形铸件以及平板形铸件，会产生翘曲变形，可在进行热处理时予以矫正。
7）避免浇注位置上有水平的大平面结构。
在浇注时，如果型腔内有较大的水平面存在，当金属液上升到该位置时，由于断面突然扩大，金属液面上升速度变得非常小，灼热的金属液面较长时间地、近距离烘烤顶面型壁，极易造成夹砂、渣孔、砂孔或浇不到等缺陷。应尽可能把水平壁改进为稍带倾斜的壁或曲面壁。本次设计的浇注位置上无水平大平面，符合条件，见工艺图。
8）从简化铸造工艺方面改进铸件结构。
可从改进凸台、凸缘结构、简化模具制造方面改进，因为零件结构较为简单，且具有一定对称性，因此暂不予以改变。
3）技术要求分析。
1.按零件结构特征，加工面处在粗加工之前，需留有加工余量。
2.按照零件使用条件，发动机连杆需具备一定的抗拉强度。需进行热处理，热处理代号为gb/t1173—1995 t6，即固溶处理（淬火）加完全人工时效，并在热处理时予以矫正变形，这样可使合金的抗拉强度最高而塑性稍低。
3.铸件应保证壁厚均匀，无气孔、砂眼、夹渣、粘砂等缺陷，铸件成形后应进行清理，保证表面平整，并在非加工面涂以铜色保护漆。
三、 铸造工艺方案的确定。
1.造型、制芯方法的选择。
1）造型方法：该零件需批量生产，为中小型铸件，应创造条件采用技术先进的机器造型，暂选取水平分型脱箱射压造型机，型号为amf-ⅱ（h）-05。
2）制芯方法：同样应和生产批量与铸件砂芯特点相适应，因此选用机器制芯，暂选z236a震实制芯机。
2.铸型种类的选择。
优先选用粘土湿砂型（简称湿型）
铸件为扁平的小铸件，适合湿型铸造法。其基本特点是砂型（芯）无需烘干，不存在硬化过程，且生产灵活，生产率高。
3.浇注位置和分型面的确定。
a.浇注位置选择原则。
1）浇注位置应有利于所确定的凝固顺序，而且要有利于铸件的补缩以及冒口的安放。
2）铸件的重要部分应尽量置于下部。
3）重要加工面应朝下或呈直立状态。
4）应使铸件的大平面朝下。
5）应保证铸件能充满。
6）应使合型位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致。
b.分型面选择原则。
1）应使铸件全部或大部置于同一半型内。
2）应尽量减少分型面的的数目。
3）分型面应尽量选用平面。
4）分型面通常选在铸件的最大截面处，尽量不使砂箱过高。
经考虑，得到以下两个方案：
方案一：如下图，将铸件大部分（重要部分）置于下部，且分型面为最大截面；孔为重要加工面，呈直立状态。此方案容易保证浇注质量，使其金相组织均匀，减少不必要的缺陷。
方案二：如下图，上下砂箱对称分布；圆柱两端面为重要加工面，呈竖直状态。减少气孔与非金属夹杂物等缺陷，使其表面光洁，出现缺陷的可能性较小。但此方案不便于起模。
综合以上，选取方案一。
4.砂箱（型）中铸件的数量及排列情况。
1）吃砂量的确定。
由于之前确定造型方法为机器高压造型，因此选取的吃砂量要比其他造型方法大一些。下表为高压造型模样的吃砂量（见《铸造工程师手册》表6-23）
因此，模样高度在25~50mm范围内，选取模样间距为50mm，模样与砂箱壁的距离为60mm，而直浇道据铸件的距离，因为重量小于5kg,取60mm。
2）砂箱内铸件数量与排列。
为使得浇注系统便于安排，充分利用砂箱面积，铸件在砂箱内做对称排列。已知铸件的轮廓尺寸约为160mm×80mm，而初始确定造型方法时，选取的amf-ⅱ（h）-05水平分型脱箱射压造型机的最大砂型尺寸为500mm×400mm，因此经过计算得出：一个砂箱（型）内布置4个铸件，做对称排列。
如下图：
四、 铸造工艺参数的确定。
1.铸件尺寸公差等级以及机械加工余量。
1）尺寸公差等级。
查《铸造工程师手册》表6-25（部分见下图） gb/t 6414—1999铸件材料为铝合金，因此选取轻金属合金以及砂型机器造型，取定成批量和大量生产铸件的尺寸公差等级为7~9，取中为8。
2）机械加工余量等级。
查《铸造工程师手册》表6-33（部分见下图》
铸件材料为铝合金，选取轻金属合金以及砂型机器造型，取定机械加工余量等级为e~g，取中为f。
3）机械加工余量。
查《铸造工程师手册》表6-32（部分见下图》gb/t 6414—1999
铸件最大尺寸为160mm，在160~250mm之间，选取等级为f的机械加工余量为2mm。
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