“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：Ｃ－推进器框架

自编代码：ＡＣｒｙｌｓWYHRYL 方案编号：

目 录

摘 要…………………………………………………………………2 1 零件的工艺性分析?????????????????????2 1.1金的化学成分，组织，性能及熔炼……………………………………

1.2零件的结构特点说明…………………………………………………… 1.3应用特点……………………………………………………………………… 1.4不需要铸出的工艺孔和槽??????????????????? 2 铸造工艺方案确定???????????????????????

2.1铸型种类与造型及制芯方法的选择……………………………….4 2.1.1铸型种类及造型方法的选择…………………………………4 2.1.2制芯方法的选择………………………………………….…...4 2.2分型面及浇注位置的确定…………………………………….……4 2.3铸造工艺参数……………………………………………………….5 2.3.1铸件最小铸出壁厚……………………………………….....5 2.3.2铸件最小铸出孔 ………………………………………….5 2.3.3铸件尺寸公差及加工余量………………………………….5 2.3.4铸件收缩率………………………………………………….5 2.3.5起模斜度与分型负数……………………………………….6 3 砂芯的设计………………………………………………………………7 4 浇注系统设计…………………………………………………………….8 4.1直浇道的确定………………………………………………….......9 4.2横浇道的设计………………………………………………………9 4.3内浇道的确定 ……………………………………………………10

7结论………………………………………………………………………..15 参考文献……………………………………………………………….……16

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摘 要

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，是现代装备制造业的基础共性技术之一，在现今制造技术中占有重要地位。铸造是指熔炼金属、制造铸型并将熔炼金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。铸造的主要优点是投资少，生产周期短，技术过程灵活性大，能制造形状复杂的零件；缺点是铸件内部组织疏松、晶粒粗大，易产生缩孔、缩松，气孔等缺陷，逐渐外部易产生粘砂、夹砂、砂眼等。

铸件C-推进器框架,材质为ZL101，铸件质量约37.52kg，为中空小型薄壁复杂铝铸件。铸件外形尺寸为1222mm×1222mm×93.5mm，主要壁厚为10mm，最小壁厚9mm。铸件采用机械砂型造型，选择呋喃树脂砂制芯。浇注系统采用顶部注入搭边式浇注系统。分型面选在铸件最大截面处，置于上下平板中间。浇注位置选在铸件分型面侧面。铸件沿长度方向一边浇注。铸件工艺出品率约65%。设计过程采用三维造型软件Pro/E绘制出零件的三维图，然后在Procast软件中完成网格划分并模拟浇注和凝固过程，观察模拟结果，验证工艺方案的合理性。通过对结果的分析模拟，最终铸造工艺可获得质量良好的铸件，避免了缩孔、缩松等缺陷，符合零件的使用要求。

1. 零件铸造工艺性分析

1.1合金的化学成分，组织，性能及熔炼

1.1.1零件名称：铸件C-推进器框架 1.1.2. 材质：ZL101（相当于国内GB/T 1173-1995 ） 1.1.3物理性能 合金代号 密度ρ /g·cm-3 熔化温度范围 /℃ 20～100℃时平均线膨胀系数α /μm·(m·K)-1 100℃时比热容с /J·(kg·K)-1 25℃时热导率λ /W·(m·K)-1 20℃时电导率κ /(%IACS) 20℃时电阻率ρ /nΩ·m ZL101A 2.68 557～613 21.4 963 150 36 44.2 ZL101 各状态下力学性能： 名称 抗拉强度/σb (MPa)： 伸长率/δ5 (%)： 硬度/（HB)： S R K T4态 J JB T4态 S R K T5态 ≥195 ≥225 ≥235 ≥5 ≥5 ≥4 ≥4 ≥60(5/250/30) ≥60(5/250/30) ≥70(5/250/30) ≥70(5/250/30) SB RB KB T5态 ≥235 第 2 页 共 20 页

≥70(5/250/30) ≥80(5/250/30) ≥80(5/250/30) JB J T5态 JB J T6态

≥265 ≥295 ≥4 ≥2 ≥3 SB RB KB T6态 ≥275

1.1.3：ZL101化学成份： 牌号 ZL101 成分 Si Mg 0.25～0.45 Ti 0.08～0.20 Fe ＜0.2 含量（%） 6.5～7.5

1.1.4. 熔炼工艺 1、熔炼准备

①清炉和洗炉(电阻炉或中频灼）

②预热柑涡及熔炼工具到200-3000C，然后喷刷涂料。 ③清理和预热炉料。 ④准备熔剂。

⑤配料计算，由于熔炼中Si和Mg的烧损很大，合金成分含量变化大，故配料时应按标准成分上限计算。

2.装料

装料的顺序为:回炉料，Al -Si中间合金或ZL102合金，纯铝锭。 3.熔化及精炼

炉料装完之后，升温熔化。待炉料全部熔化后，除渣并加入熔剂。当温度达到680℃时，用钟罩将预热到200-300℃的金属镁块或Al-Mg中间合金压入熔池的一定深度处并缓慢回转和移动，时间为3-5min。然后升%} ill 730-75O t，用占炉料总质量0.7%一0.75%的C2C1。分2-3次用钟罩压入合金液内精炼合金液，总时间为10-15min，缓慢在炉内烧圈。待精炼完成后静置1-2min，取试样做炉前分析。

4.变质处理 当合金液温度达到730-750℃时，用占炉料总质量1.5%-2.5%的三元变质剂做变质处理，变质时间为15-18min

5.浇注 当变质完成后除渣并搅拌，然后静置5 -10min。当温度达到760℃时，扒渣出炉浇注。

1.2零件的结构特点说明：

本铸件是一个中空小型薄壁复杂铝合金铸件，材质为ZL101,铸件质量约为37.52kg。铸件外形尺寸为1222mm×1222mm×93.5mm，主要壁厚10mm，最小壁厚9mm。铸件主体为中小型环形中空框架，环形铸件周围有三个带孔耳朵。

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