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课程设计名称： 螺栓铸造工艺设计学 生 姓 名：
学 院： 材料科学与工程学院专业及班级：
学 号：
指导教师：
2025 年 5 月 15 日
名目
设计任务书 2
1、螺栓零件简介 4
零件根本信息 4
零件分析 5
2、铸造工艺设计 5
工艺方案的选择 5
型砂的选择 6
浇注位置的选择 6
分型面的选择 6
主要缺陷及防止 7
铸造工艺参数确实定 8
铸造尺寸公差和重量公差 8
加工余量 9
铸造收缩率 9
铸造起模斜度 9
铸件其它工艺参数确实定与分析 9
3、浇注系统设计 10
浇注系统及冒口的选择 10
浇注系统的选择原则 10
冒口的选择 11
冒口的选择依据 11
冒口位置的选择原则 11
浇注系统的计算 12
4、铸件图、铸造工艺图、装配图 14
铸件图 14
铸造工艺图 14
装配图 15
5、设计心得会 16
6、参考文献 16
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课程设计任务书
一、设计题目
小批量螺栓 ZG200 铸造生产工艺设计
二、课程设计教学目的及根本要求
通过设计这一实践性教学环节，培育学生独立思考力，生疏并系统地把握铸造工艺与工艺设备的设计方法及设计力量；
学会并把握液态成型工艺设计及工装模具设计的全过程；
通过所学专业学问，提高运算、设计绘图力量及查阅技术资料的技能；培育学生分析、初步解决液态成型工艺问题的力量；
为毕业设计〔论文〕及毕业后从事工程工作打下良好的根底。三、课程设计内容及安排 1．结合具体零件图〔液态成型件〕，确定设计任务；
课堂讲解典型零件的设计任务、设计方法〔步骤〕；
学生设计内容：
读图，依据零件图技术要求及零件构造特点分析零件设计原理、成型工艺；
完成铸件工艺分析以及几种成型工艺方案的比较和论证；选取最正确工艺方案；
设计计算浇注系统、确定工艺参数、绘制铸造工艺图〔包括主视图、俯视图、侧视图等〕
在工艺图的设计根底上完成模板图〔上或下模〕设计，包括主视图、俯视图、侧视图等。
设计绘制芯盒的装配图设计，包括主视图、俯视图、侧视图等。
撰写设计说明书一份，约 4000-5000 字，按上述 1-5 包括的设计内容，方案分析比较与设计计算过程结果，查找资料依据，参考资料。要求书写工整，图文并茂，规格统一。
设计题目〔每个学生一个题目，独立完成〕
按零件图完成铸造工艺设计并绘制铸造工艺图一张；
依据铸造工艺图，绘制铸件图一张；
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按工艺图设计绘制模板装配图一张；
按工艺图设计绘制芯盒图一张。
四、课程设计考核方法及成绩评定
学生全部完成〔按内容 1-5〕课程设计，包括四张设计图纸、一份设计说明书， 交给指导教师审核签字通过前方可参与辩论。
辩论完毕后，指导教师依据学生辩论状况、图面质量等方面的表现，依据统一评分标准进展成绩总评。辩论成绩分为四局部：寻常表现、图面质量、辩论成绩、设计论证〔说明书〕，各局部所占比例：
寻常表现： 20 分图面质量： 30 分辩论成绩： 30 分
设计论证〔说明书〕： 20 分
五、设计说明书撰写
课程设计说明书内容要求如下：
名目
零件构造分析、技术要求分析；
工艺方案论证
对零件进展工艺分析，选择多种方案进展比照、结合设计条件的具体状况和要求，分析优缺点，确定最优方案；
工艺尺寸计算
依据确定的工艺方案，计算浇注系统，确定工艺参数、模板尺寸等， 计算方法应有依据，公式有出处，计算结果正确，并有图示。
完毕语
对自己的设计进展客观评价以及对课程设计中存在的问题进展分析和争论经。
参考文献
在设计说明书撰写过程中引用资料的出处，它反映设计的取材来源及工艺分析的牢靠性。
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1、螺栓零件简介
零件根本信息：
零件名称：螺栓 。零件材料：ZG 200。外形：六棱柱加圆柱
生产条件：小批量生产。
铸钢特性： 3,有良好的塑性、韧性和焊接性能。适用于受力
不大，要求韧性高的各种机械零件，如机座、变速箱壳体等。对于要求较高的， 可进展热处理提高其性能。
技术要求：进展清砂处理，不准有砂眼。
材料成分:碳 C: ≤% 硅 Si: ≤% 锰 Mn: ≤%
硫
S: ≤%
磷 P:≤% 铬 Cr:≤% 镍 Ni:≤%
铜
Cu:≤%
运用 CAD 三维制图，零件三维实体造型图如下
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：
零件分析：
该零件由宽13mm、高9mm 的六棱柱头部与半径6mm 高55mm 带有螺纹的圆柱体螺杆组成。零件的螺纹局部不能通过铸造而得到，可以通过铸造后机械加工对其打丝。因此铸件图不考虑螺纹局部。螺栓主要承载轴向的受力，也可以承载要求不高的横向受力。因此要求具有较高的强度，硬度及肯定的塑性。
另一方面，铸造零件塑性相对一般钢的塑性更低，且内部应力较大。假设螺栓外表具有裂纹和缺口，很简洁产生脆断，导致零件失效。因此，铸造螺栓生
产设计时，需要从降低内应力和外表粗糙度两个方面选择铸造方案和工艺。
2、铸造工艺设计
铸造工艺方法的选择应综合考虑以下因素：
〔1〕零件的使用性能：即零件承受的载荷状况状况及其所处的工作环境〔例如压力、温度、气态或液态介质的性质等〕对铸件的尺寸精度和外表光滑度的要求。
零件的铸造工艺性能：即零件所承受的合金材料的铸造性能〔如合金熔点、
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线收缩、体收缩、流淌性以及形成气孔、缩孔等缺陷的倾向：见表2〕和零件构造的铸造工艺性，如零件重量、轮廓尺寸、最小壁厚、最小铸孔、铸造圆角、铸造斜度等。
经济的合理性：即各种铸造方法生产费用的比较和成品零件的生产总费用综合性比较。在合理选择铸造方法时，后者的比较起打算作用。
型砂的选择：
依据零件的材料、性能要求及实际状况，选择自硬呋喃树脂砂。自硬呋喃树脂砂有以下优点：
铸件外表光滑、棱角清楚，尺寸精度高。
造型效率高，提高了生产效率和场地利用率，缩短了生产周期。
减轻劳动强度，大大改善了劳动条件和工作环境，尤其是减轻了噪声，降低了压缩空气消耗，从而在节水、节电、节煤等方面效果显著。
节约能源。
树脂砂型强度高、成形性好，发气量较其他有机型低，热稳定性好、透气性好，可以大大削减铸件的粘砂、夹砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等缺陷。
旧砂回收再生简洁
、浇注位置选择方案
浇注位置的选择原则：
铸件上重要工作面和大平面应尽量朝下或垂直安放
应保证铸件有良好的液态金属导入位置，保证铸件能布满
保证铸件能自下而上的挨次凝固
应尽量少用或不用砂芯；
浇注面的选择有以下两种，如以下图所示，A 方案铸件大平面在上，小平面在下面，选择这样的教主位置，便于合箱，B 方案中，与A 方案正好相反，不便于合箱，是不合理的铸造工艺浇注系统位置的设置方案。
A 方案 B 方案
、铸件分型面的选择原则：
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最好将整个铸件安置在同一半型中成型，
应尽量削减分型面的数目。
应尽量不用或少用砂芯，
分型面应尽量选择平面。
留意减轻铸件清理和机械加工量。
不使砂箱过高。
受力件的分型面的选择不应减弱铸件构造强度。本铸件分型面设计如下图：
主要缺陷及防止
气孔：浇注时选用的砂型是湿型，浇注时发气量大，易消灭气孔，对于雨淋式浇注系统，开放式浇注系统通气较好，掌握合理的浇注温度。
夹砂：在浇注最终凝固的平面较大，简洁消灭夹砂，金属液与砂型作用时间较长，砂型强度不够造成的夹砂，影响金属组织的内部形态，对零件的机械
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性能会造成肯定的影响。
粘砂：有时消灭大面积的粘砂，经分析是机械粘砂，缘由是紧实度不够， 留意舂砂既可防止。
在造型的过程中，有很多的影响因素会造成别的缺陷，浇注温度、浇注时间的掌握，以及金属液体的类别，会影响铸件的性能。凝固挨次会对铸件的壁厚产生影响。
铸造工艺参数确实定：
铸造尺寸公差和重量公差
该铸件材质为 HT200，手工造型，经查得，铸件的尺寸公差、重量公差等级为 13 级，该铸件的重量公差为 10％。
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机械加工余量
该铸件为铸钢件，砂型人工造型，经查加工余量等级为 J，经查得，该铸件底面加工余量为 ，圆柱面加工余量为 1mm.
铸造收缩率
由于铸件的固态收缩(线收缩)将使铸件各局部尺寸小于模样原来的尺寸，因此，为了使铸件冷却后的尺寸与铸件图示尺寸全都，则需要在模样或芯盒上加上其收缩的尺寸。加大的这局部尺寸为铸件的收缩量，一般用铸造收缩率表示。经查可知该锥体铸件的线收缩率为 ％。
起模斜度
为了便利起模，在模样的出模方向留肯定的斜度，以免损坏砂型。该螺栓圆柱局部长度为 55mm，查表。设计 1mm 的起模斜度
其他工艺参数确实定
工艺补正量
对中小批量的铸件由于选用的收缩尺寸与实际的收缩率不符，或由于铸件产生变形、操作中不行避开的误差等缘由使加工后铸件的尺寸小于图样要求尺寸，
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