设计C640型进给箱体铸造工艺优化方案

1.生产条件和技术要求

（1）生产性质 年产量为6000件。

（2）材质 HT150灰铸铁。

（3）结构及使用条件 进给箱体位于床身侧面，内装齿轮和轴，它是车削加工的进给部分。其轮廓尺寸（长×宽×高）为408mm×290mm×141mm，重量为35kg。

进给箱体铸件壁厚较均匀，大多数部位为9mm，最大壁厚为24mm，因此，一般不会产生浇不到、缩孔和缩松等缺陷，如图4-80所示。

图4-80 进给箱体零件图

分析进给箱体零件图可知，铸件的内腔和外部形状比较简单，起模容易、下芯方便，且砂芯在铸型中的稳定性好。铸件四面都有砂芯和芯头，内浇道注入位置选择困难。图4-80中M部分为两个凸台，凸台底面（即N面）不加工，如果从三个轴孔中心线分型，则凸台采用下芯或活块形成。

箱体零件技术要求高，加之生产批量大，机械加工时多采用组合机床，加工面的表面粗糙度值一般为Ra6.5μm或Ra3.2μm。图4-80中A面为加工基准面。九个轴孔的相对位置尺寸和同轴度有较高的要求。

2.铸造工艺方案的选择

（1）造型方法的选择 由于生产批量大，进给箱体铸件采用机器造型和制芯，选择ZB3512型半自动微振压实造型机，成对布置在造型线上，分别造上型和下型。下型借助于翻箱机翻箱，人工下芯，自动合型机合型。

（2）浇注位置的选择 进给箱体浇注位置有两种方案，如图4-81所示。

方案Ⅰ：将零件壁薄多的部分放在下型，容易浇到。A面是加工基准面，也是装配基准面，此面朝下质量容易保证。该方案的缺点是内腔砂芯的芯头尺寸较小，型芯的稳定性不如方案Ⅱ好；箱体外部砂芯的芯头C大部分处于上型，使上型高度增加，也对造型不利。

方案Ⅱ：主要优点是铸件大部分位于下型，使上型高度降低，下芯方便，砂芯稳定性也较好。该方案的缺点是A面质量不容易保证。

经过分析对比，决定选方案Ⅱ，适当加大A面加工余量，以保证质量。

（3）分型面的选择 图4-82所示为进给箱体分型面的选择方案。

图4-81 进给箱体浇注位置选择方案

图4-82 进给箱体分型面的选择方案

方案Ⅰ：铸件大量生产时，箱体上九个轴孔应铸出，为了下芯、合型方便，从轴孔中心线分型。其优点是浇注位置与分型面一致，内腔和外部砂芯下芯都方便，且稳定性好。M凸台用砂芯来形成。

方案Ⅱ：铸件的大部分处于下型内，砂芯大部分也位于下型内，仅凸台E需用活块来形成。

方案Ⅲ：把整个铸件放在下型内，浇注位置与分型面一致，铸件质量能得到保证，但凸台E和M都要用活块来形成，砂芯稳定性较差。

若产量小，则采用手工造型时，可采用方案Ⅱ或方案Ⅲ，故本例宜采用方案Ⅰ。

（4）铸件数目的确定 ZB3512型半自动微振压实造型机的砂箱，最大尺寸为1150mm×650mm×200mm/220mm。由于进给箱体铸件与其他中、小件组成中、小件生产线，故采用了800mm×600mm×200mm/200mm的砂箱，进给箱体轮廓尺寸是408mm×290mm×141mm，一个砂箱可放置两个铸件。

（5）工艺参数的确定

1）铸件线收缩率的确定：进给箱体的材料为HT150，重量为37kg，收缩时将受到阻碍。查表1-10得线收缩率为0.8%。

2）机械加工余量：进给箱体加工余量等级取F级，加工余量为3mm，公差等级取11级，铸造公差为7mm。

3）铸件重量的确定：铸件的尺寸公差、铸件重量允许误差可按有关表格查取。

铸件重量=铸件净重+加工余量重

铸件净重为35kg，加工余量和不铸出孔的重量估计占铸件净重的5%（1.7kg），铸件重量允许误差按有关表格查得为6%（2.1kg），铸件最大重量不超过39kg。在此铸件重量取37kg。

4）铸孔：箱体上九个轴孔均要求铸出。(www.xing528.com)

5）起模斜度：按表1-13和表1-14选取起模斜度。

（6）砂芯设计 将箱体内腔的砂芯分为两块制造，然后再组合在一起（方案Ⅰ），如图4-83a所示。在1^#砂芯上下两端都做出垂直芯头，1^#砂芯和内腔侧壁上的三个轴孔的砂芯做成一体，并做出水平芯头。2^#砂芯同样做出上下垂直芯头，并和内腔两侧壁上六个轴孔砂芯做在一起，其中五个轴孔砂芯做出芯头。

1^#和2^#砂芯采用垂直分型的热芯盒射芯机制造，射芯方向分别为A和B。

图4-83 砂芯设计方案

a）方案Ⅰ b）方案Ⅱ

在成批量生产条件下，可采用方案Ⅱ，如图4-83b所示。轴孔砂芯单独做出，然后依次下芯，再把3^#、4^#砂芯外面的空隙填满。

（7）浇注系统设计 进给箱体浇注系统的结构如图4-84所示。

图4-84 进给箱体浇注系统的结构

1）内浇道：由于箱体外部四周都有砂芯，因此内浇道的开设位置只能选在两个凸台砂芯之间。此处壁厚为9mm，可开设两道，形状为扁梯形。

2）横浇道：横浇道选择高梯形截面，挡渣作用较好。

（8）浇注系统计算 内浇道截面积按水力学公式计算。

式中 ΣA_内——内浇道截面总面积（cm²）；

m——铸型中铁液总重量，即铸件和浇冒口重量之和（kg）；

μ——流量系数，查表4-4得μ=0.42；

t——浇注时间，；

h_P——平均压头（cm）。

取浇冒口占铸件重量的20%，m=37kg×（1+20%）≈44kg。s₂取2.2，所以。

平均压头计算示意图如图4-85所示。

图4-85 平均压头计算示意图

取ΣA_内=5cm²，每个内浇道截面积应为A_内=2.5cm²，其截面尺寸为24mm/21mm×10mm。

浇注系统各组元的截面积比A_内∶A_横∶A_直=1∶1.1∶1.15。

一个浇注系统要供两个铸件用，每侧横浇道截面积A_横=5.5cm²，其截面尺寸可取为25mm/20mm×25mm。

A_直=2.5×4×1.15cm²=11.5cm²，因此，直浇道底部最小直径d≈38mm。

（9）绘制铸造工艺图 铸造工艺图见进给箱体工艺示意图，如图4-86所示。

（10）绘制铸型装配图 进给箱体铸型装配图如图4-87所示。

（11）绘制铸件图 进给箱体铸件图如图4-88所示。