“永冠杯”第三届中国大学生铸造工艺设计大赛
由上所示，可以看出，方案三可以实现两个铸件同时充型且几乎同时凝固，保证了一个砂箱内两个铸件的质量相同；且增加冒口之后，缩松缩孔缺陷明显减少，充气裹气现象也同样有所减少。
综上所述，方案三是最优方案，本次设计采用方案三。 5 模板的设计
5.1模底板类型的确定【1】
本铸件属于成批大量生产的小件，选用HT200做模板材料，采用普通单面顶箱式模板。
5.2模板尺寸和结构的确定
采用水平分型自动生产线的模底板尺寸与结构，采用的模板基本尺寸为1200mm×690mm，砂箱内框尺寸为920mm×610mm×250mm。 5.3 模底板上模样及浇注系统的布置【3】
5.3.1 模样在模底板上的布置
模样的外形尺寸为424.5mm×363mm，一箱放置两件，既要保证上、下模板合理分布，也要保证最小吃砂量，由铸造工艺手册查的最小吃砂量为30mm，两铸件相距最小距离50mm，通过反复尝试，采用了两铸件沿模底板Y轴中心线对称布置，使模板的重心适中，便于模样起模和搬运。 5.3.2 浇注系统在模底板上的布置
在确定模样布置方案之后，按照铸件分布设计浇注系统分布方案，其中：直浇道棒布置在上模板，直浇道窝布置在下模板，直浇道棒留拔模斜度。横浇道采用缓流式，降低横浇道内的金属流速，增强挡渣效果。横浇道以模板的Y轴、X轴中心线对称分布，X轴上横浇道位于下模板，Y轴上横浇道位于上模板。 5.3.3 冒口在模底板上的布置
冒口布置在横浇道与内浇道之间，金属液由横浇道引入冒口，再由冒口进入冒口颈引人铸件型腔，取消传统的内浇道。冒口分布在X轴中心线上，按照Y轴中心线对称分布。
上下模底板图示意图如下图5.1、图5.2所示，详见附录C上模板图、附录D下模板图：
图5.1 上模板示意图
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图5.2 下模板示意图
5.4 浇注系统各组元与模板间的连接
直浇道采用六角螺栓固定，尺寸为M10，穿过模底板装配到直浇道模样上，如下图5.3所示；横浇道的固定采用沉头螺钉，尺寸为M8，穿过横浇道模样装配到模底板上，如下图5.4所示：
图5.3 直浇道固定方式 图5.4 横浇道与模底板固定方式
冒口采用沉头螺钉固定，尺寸为M10，穿过模样装配到模底板上去，如图5.5所示；冒口颈采用圆柱头螺钉与模底板固定，穿过冒口颈模样装配到模底板上，如图5.6所示：
图5.5 冒口的固定方式
图5.6 冒口颈的固定方式
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直浇口窝和冒口窝采用铆钉固定，如图5.7所示：
图5.7 直浇口窝和冒口窝固定方式
6 模样的设计
6.1 模样材质的确定
由于采用大批量生产，选择金属模样，根据各金属模样材料的性能和适用范围，选用灰铸铁作为模样材料，牌号为HT150。 6.2 上模样结构及尺寸设计
根据分型面的选择，可以看出上模样主要是成形两条肋板和凹槽，形成较大的吊砂，为此设计了整体嵌入式上模样，在最大凹槽处，壁厚选择20mm，另外还设计了较大的结构斜度（10°），一是便于吊砂取出，二是增加吊砂的强度。 为了便于固定，在凹槽的外轮廓设计了宽大约30mm，深24mm的一整体固定边，采用嵌入式固定方式与模底板固定，这样既方便固定，也方便在模样磨损之后更换模样。一个模样使用6个六角螺栓固定，螺钉穿过模底板装配在模样上，螺钉尺寸为M10；此外，使用2个定位销定位，也是穿过模样装配在模底板上，定位销尺寸d（定位销直径）为15mm。
上模样三维图如下图6.1所示，具体结构及尺寸详见附录E上模样图：
图6.1 上模样三维图
【1】
上模样与模底板固定及定位方式如下图6.2所示，具体结构及尺寸详见附录C上模板图：
六角螺栓固定
图6.2 上模样固定及定位方式
定位销定位
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6.3 下模样结构及尺寸设计
下模样是铸件最大也是最重要的成形部分，且全部位于模底板水平面之上，与上模样较深凹槽对应，下模样上将有一部分是凸出模底板较高的结构，为了减轻模样重量节省材料，将此凸出较大部分采用空心结构，并在空心内增加加强肋来增加其强度。与上模样相对应，同样在与较大凹槽相对应的凸出较大部分设计了相同角度的结构斜度。
由于下模样主要的两部分在高度上相差较大，因此需要分别设计其各自与模底板的固定方式。凸出较大部位，使用4个六角螺栓固定，穿过模底板装配在下模样上，螺栓尺寸为M10；凸出较小部分，使用两个圆柱头螺钉固定，穿过模样装配在模底板上，螺钉尺寸为M10；一个模样采用两个定位销定位，定位销也是穿过模样装配在模底板上，定位销尺寸d（定位销直径）为15mm。
下模样三维图如下图6.3 所示，具体结构及尺寸详见附录F下模样图：
图6.3 下模样三维图
下模样与模底板固定及定位方式如下图6.4所示，具体结构及尺寸详见附录D下模板图。
下固定方式 上固定方式
图6.4 下模样固定及定位方式
定位方式
7 结 论
此次驾驶室右铰接支架的铸造工艺设计，首先分析了零件的大小、重量、材料、生产性质、结构特点以及技术要求等方面，综合考虑之后确定了适宜的铸造方法。通过查阅大量文献，相关企业生产实际调研，结合所学的理论知识和实践经验，设计了零件的两种铸造工艺方案。接着利用铸造仿真软件ProCAST模拟了铸件的充型过程、凝固过程、缩松缩孔预测和充气裹气等，并对方案进行了优化。但是，由于零件的实际铸造生产过程中，会受各种因素的影响，仿真的结果仅仅具有指导意义,所以很多时候需要实践经验，也需要结合工厂的实际情况。最后
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根据前面的要求设计了模板和模样，并经过多次尝试得出了较合理的各组元分布方案，绘制出了详细的模样、模板图。
作为两名即将走上工作岗位的大四学生，在毕业之前能够参加这次比赛，是非常有意义的，虽然工艺设计的过程是复杂、枯燥和乏味的，但是这个过程让所学到的和所经历的都是值得的，从整个设计过程来讲，小到一个很小的工艺参数，大到通过三维软件做出整个浇注环境，最后进行费时费力的仿真，这些都可能由于一个小小的疏忽就出现严重的误差甚至错误，这就需要严谨的思维和认真的态度，还有同伴之前的配合，慢慢的两个人之间有了很强的默契，整个团队的效率有了很大的提升，这对于不久后的岗位工作极其重要。
本文最后，我想对所有指导过我们的老师说一声，谢谢您们！也对策划组织本次大赛的组委会，赞助商以及铸造行业的社会各界人士表示衷心的感谢！
8 参考文献
[1] 叶荣茂、吴维冈、高景艳 《铸造工艺课程设计手册》[M] 哈尔滨：哈尔
滨工业大学出版社，1988.5
[2] 周述积、侯英玮、茅鹏 《材料成型工艺》[M] 北京：机械工业出版社，
2005.7
[3] 李宏英 赵成志 《铸造工艺设计》[M] 北京：机械工业出版社，2005.2 [4] 李日 《铸造工艺仿真PrOCAST从入门到精通》[M] 北京：中国水利水电
出版社，2010.9
[5] 大连理工大学工程图学教研室 《机械制图（第六版）》 北京：高等教育
出版社，2007.7
9附 录
附录A 右铰接支架铸造工艺卡 附录B 铸造工艺图 附录C 上模板图 附录D 下模板图 附录E 上模样图 附录F 下模样图
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