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“永冠杯”第二届中国大学生铸造工艺设计大赛
参赛作品
铸件名称：F件-铝合金框架
自编代码：BF0201JS
方案编号：
“永冠杯”第二届中国大学生铸造工艺设计大赛
目 录 TOC o "1-3" h z 慹1. 生产条件及技术要求 - 3 -
1.1. 生产性质 - 3 -
1.2. 材质 - 3 -
1.3. 结构及使用条件 - 3 -
1.4. 主要技术要求 - 3 -
2. 铸造工艺方案的确定 - 3 -
2.1. 零件结构及技术条件的审查 - 3 -
2.2. 从避免缺陷方面审查铸件结构 - 4 -
2.3. 从简化铸造工艺方面改进零件结构 - 4 -
2.4. 造型、造芯方法和浇注位置的确定 - 4 -
2.4.1. 浇注位置及内浇口位置的选择 - 5 -
2.5. 分型面的选择 - 6 -
2.6. 砂芯设计 - 6 -
2.6.1. 确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则 - 7 -
2.6.2. 芯头设计 - 7 -
2.7. 铸造工艺设计参数 - 8 -
2.8. 浇注系统的设计 - 10 -
2.8.1. 浇注时间的计算 - 10 -
2.8.2. 阻流截面面积的计算 - 11 -
2.8.3. 浇注系统各单元截面的确定 - 11 -
2.8.4. 直浇道设计 - 12 -
2.8.5. 横浇道设计 - 12 -
2.8.6. 内浇道设计 - 12 -
2.8.7. 过滤器的设计 - 12 -
2.9. 冒口的设计 - 13 -
2.10. 出气孔的设置 - 13 -
2.11. 冷铁的设置 - 14 -
2.12. 铸造工艺全图 - 14 -
3. 铸造工艺模拟及优化 - 15 -
3.1. 凝固过程的数值模拟简介 - 15 -
3.2. 前处理 - 15 -
3.3. 初始条件及边界的确定 - 15 -
3.4. 充型过程分析 - 15 -
3.5. 铸件的缩松缩孔模拟 - 16 -
3.6. 凝固过程模拟 - 17 -
3.7. 各内浇口充填量模拟 - 18 -
3.8. 铸造工艺特性分析 - 18 -
4. 铸造工装设计 - 18 -
4.1. 模样及模板 - 18 -
4.1.1. 模样材料的选择 - 18 -
4.1.2. 金属模样尺寸的确定 - 19 -
4.1.3. 金属模样的结构设计 - 19 -
4.1.4. 模板的设计 - 20 -
4.1.5. 模板与砂箱的定位 - 20 -
4.1.6. 模板的搬运结构 - 21 -
4.2. 砂箱的设计和选用 - 21 -
4.3. 芯盒的设计 - 22 -
4.3.1. 芯盒的选材 - 22 -
4.3.2. 分盒面的确定 - 22 -
4.3.1. 芯盒型腔尺寸的确定 - 22 -
4.3.2. 芯盒主体结构的设计 - 22 -
4.3.3. 芯盒外围结构设计 - 23 -
4.4. 浇口杯的设计 - 24 -
参考文献 - 25 -
生产条件及技术要求
生产性质
小批量单件生产，选用手工砂型铸造。
材质
材料选用ZL114A-T5，该种材料具有很高的力学性能和很好的铸造性能，即很高的强度、好的韧性和很好的流动性、气密性和抗热裂性，能铸造复杂形状的高强度铸件，适用于各种铸造方法(1)。其成分见表1，经过T5处理后的机械性能见表2
表1化学成分
主要元素（%）
杂质含量（不大于%）
Si
Mg
Ti
Al
Fe
Mn
Zn
Ti
Pb
Sn
6.5～7.5
0.45～0.60
0.10～0.20
余量
0.2
0.1
0.1
0.2
0.03
0.01
表2机械性能
铸造方法
热处理状态
抗拉强度（σbMPa）
断后伸长率δ5（%）
硬度HBS
≥
砂型铸造
T5
290
2
85
结构及使用条件
该铝合金框体用于某机床上，轮廓尺寸为：1300X800X360,平均辟厚为10-12mm，其中有四个轴安装处较为厚大，工作时承受较大的载荷。铸件结构复杂，壁厚不均，砂芯多而复杂。
主要技术要求
图1 增加铸造工艺孔铸件不允许有缩孔、缩松等铸造缺陷；不得有披缝、毛刺，铸件表面光洁；不得有粘砂。
图1 增加铸造工艺孔
铸造工艺方案的确定
零件结构及技术条件的审查
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。一般应该经过以下设计步骤：
