参赛作品-中国大学生铸造工艺设计大赛电子版.pdf

“永冠杯”第六届中国大学生铸造工艺设计大赛 参赛作品 铸件名称：B 件——油缸 自编代码：AB0J00W3 方案编号： 第 1 页 共 62 页 “永冠杯”第六届中国大学生铸造工艺设计大赛 摘 要 本设计在对B—油缸的铸造工艺设计过程中，以符合实际应用情况、工艺简单 和经济性要求为三大基本原则，紧随铸造工艺的发展趋势，采用树脂自硬砂造型， 熟练运用CATIA V5、AutoCAD、Hypermesh、ProCAST 等软件进行铸造工艺的设 计与改善。在此原则的基础上进行了设计和计算，并最终得出符合以上原则的铸造 工艺设计方案。 我们在设计之初对零件进行了详细的分析和资料查询，根据B-油缸件生产厂商 所提供的图表和数据，充分考虑到铸件在实际应用于台湾东毓公司TYC-12 热压成 型机的过程中需要注意的重点工作部位，以最大程度上满足铸件的实际应用为原则。 我们使用CATIA V5 创建模型，通过对铸件实际应用情况以及铸件结构、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。 由于仅根据文献资料无法全面客观衡量内浇口开设位置中顶注式和底注式的优 劣，因而我们采用大孔出流理论设计了两套内浇口位置不同的浇注系统以及浇注系 统各组元的界面形状和尺寸；并利用“均衡凝固”原理设计了两套针对不同浇注系 统的补缩系统；同时采用“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，根据两套铸造工艺模拟结果的 对比，最终选取一套充型平稳且更为有利于缩松、缩孔等缺陷消除的浇注系统和补 缩系统设计方案，并根据ProCAST 模拟结果对此套方案进行进一步的优化，提出增 加冒口压边距离、增设保温套、加设补贴和冷铁等优化方案，最终成功消除了铸件 的缩孔、缩松缺陷，且补缩系统和浇口杯中仅有少量金属液残留，最终获得了质量 均匀的B-油缸铸件。 关键词：B-油缸 铸造工艺设计 数值模拟优化 第 2 页 共 62 页 “永冠杯”第六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 6 1.1 零件结构分析 6 1.2 零件用途 6 1.2.1 平板硫化机（台湾称热压成型机）简介 6 1.2.2 零件详细分析 7 1.3 铸件生产方式 8 1.4 造型、造芯材料的选择 9 2 零件的铸造工艺性分析 10 2.1 铸件的最小壁厚 10 2.2 铸件的临界壁厚 11 2.3 铸件壁的过渡和连接 11 2.4 铸肋的合理分析 11 2.5 小结 12 3 铸造工艺方案的设计 13 3.1 浇注位置的确定 13 3.2 分型面的确定 14 3.3 砂芯设计 15 3.3.1 砂芯方案的确定 15 3.3.2 砂芯形状 15 3.3.3 芯骨设计 19 3.3.4 砂芯排气 19 3.4 铸造工艺参数的设计 20 3.4.1 铸件尺寸公差和铸件质量公差 20 3.4.2 加工余量 21 3.4.3 铸件收缩率 22 3.4.4 起模斜度 22 3.4.5 最小铸出孔和槽 23 3.4.6 其它工艺参数 24 4 浇注系统设计 25 4.1 浇注系统类型的选择 25 4.2 浇注系统尺寸的确定 26 4.3 浇注系统流注时间 26 4.4 方案一：底注式浇注系统设计