“永冠杯”第五届中国大学生铸造工艺设计大赛
参赛作品
铸件名称：A件——横梁
自编代码：AA0000W1
方案编号： ［单击此处键入方案编号］
“永冠杯”第五届中国大学生铸造工艺设计大赛
摘 要
铸造具有十分悠久的发展历史，是现代装备制造业的基础共性技术之一，在现
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今制造技术中占有重要地位。在改革开放后的 多年，我国的铸造技术有了很大的
发展，突出地表现在三个方面：造型、制芯机械化、自动化程度明显提高，取代干
型粘土砂和油砂的化学硬化砂的广泛应用；伴随着计算机技术的应用，铸造工艺由
凭经验走向科学化。这些对于提高生产效率，降低劳动强度，改善铸件的内在质量
A
和外观质量，节省原材料和能源，起了重大作用。本设计在对 —横梁的铸造工艺
设计过程中，便紧随铸造工艺的发展趋势，采用树脂自硬砂造型，摒弃手工制图等
CATIAV5 AutoCAD Hypermesh ProCAST
传统方法，熟练运用 、 、 、 等软件进行铸
造工艺的设计与改善。
A
本设计对 —横梁采用呋喃树脂砂型铸造，一方面是因为 “树脂自硬砂”具有
很好的 “流动性”，能够获得“紧实度”均匀的铸型；另一方面， “树脂”硬化得
到的铸型强度很高，从而能够获得高质量的铸型，为充分利用球墨铸铁的体积膨胀
进行自补缩创造了条件。用CATIAV5创建模型，通过对铸件结构、形状和尺寸的
详细分析设计了铸造生产时的 “浇注位置”、“分型面”，设计了砂芯的形状和数
量等铸造工艺方案内容以及铸造生产所涉及到的“加工余量”、“拔模斜度”、“铸
造收缩率”等工艺参数，采用大孔出流方法设计了浇注系统的类型、内浇口的开设
位置及浇注系统各组元的界面形状和尺寸；利用 “均衡凝固的原理”设计了铸件生
产过程中的补缩系统，采用 “压边冒口”可以有效地发挥球墨铸铁凝固过程中由于
石墨的膨胀而减少冒口尺寸的设计原理。最后应用Hypermesh软件剖分网格，采用
ProCAST软件对铸件进行充型及凝固过程数值模拟，根据模拟结果的分析，提出增
加冒口压边距离、增设保温套和冷铁等优化方案并成功消除了铸件的缩孔、缩松缺
陷，最终获得了质量均匀的铸件。
关键词：球墨铸铁 呋喃树脂砂 数值模拟
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“永冠杯”第五届中国大学生铸造工艺设计大赛
目 录
摘 要2
1 零件特点和生产方式5
1.1 零件结构分析5
1.2 铸件生产方式6
1.3 造型、造芯材料的选择6
2 零件的铸造工艺性分析7
2.1 铸件的合理壁厚7
2.2 铸肋的合理分析8
2.3 铸件壁的过渡和连接8
3 铸造工艺方案的设计9
3.1 浇注位置的确定9
3.2 分型面的确定10
3.3 砂芯设计11
3.3.1 砂芯方案的选择11
3.3.2 砂芯形状12
3.3.3芯头结构尺寸14
3.3.4 芯骨设计16
3.3.5 砂芯的排气18
3.4 铸造工艺参数的设计19
3.4.1 起模斜度19
3.4.2 铸件尺寸公差和铸件重量公差19
3.4.3 加工余量20
3.4.4 铸造收缩率21
3.4.5 最小铸出孔
