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摘 要 为了进一步探讨铸造成型工艺技术的改进，文中应用灰铸铁完成了车床拨叉铸造成形工艺的设计分析，首先确定了设计的车床拨叉在确保零件的机械性能的情况下选定为HT250灰铸铁，进而确定了上下联模的铸造工艺，在零件毛坯的铸造工艺的详细设计中完成了铸件浇注位置的确定、分型面的选择的分析，型芯确定了干芯并依据砂芯设置设计原则完成了其铸造工艺的设计，通过零件部分的就算实现了合理的浇注系统设计以及模样在模板上的装配设计，最后完成了砂箱设计、支座铸件芯盒的确定和给出了整体铸型装配设计工艺，这一研究对于铸造成形工艺的进一步规范化发展具有一定的意义。
关键词 铸造成型工艺；HT250灰铸铁；上下联模；芯盒；装配设计
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0036-02
一个国家的制造业的发展水平，在一定程度上彰显着一个国家的综合国力。而一个国家制造业的能力强弱，则与其生产大型铸、锻件所达到的水平有关。如果要发展一个国家的装备制造业，要优先确保该国家的铸造业达到一定程度。发展装备制造业的前提是拥有较成熟的铸造技术[1-2]。目前，我国的铸造技术并不成熟，还需要从国外引进较先进的铸造技术，同时，还需要不断培养主业技术人员。我国的铸造业的不足主要表现在：生产企业规模不大，专业素质较低，进行铸造加工生产的装备技术较落后，缺乏自主创新，逐渐合格率较低。基于这种情况，我国的铸造业要走向成熟还有一段很长的路[3]。不过我国许多企业及相关研究人员对铸造业进行相关研究，并取的一定的成绩，尤其是在铸造成型工艺方面。我国将铸造成型工艺分为砂型铸造和特种铸造。目前我国大部分的逐渐均采用砂型铸造，该铸造成形工艺造价较低，而所谓特种铸造就是非砂型铸造，其主要包括容模铸造，金属型铸造，压力铸造等，勇创痛的机械工业对铸造具进行加工，因铸造具形状较复杂，要耗费大量的工作量对其进行机床加工。本文基于这一背景，应用灰铸铁较为详细的完成了车床拨叉铸造成形工艺的设计分析。
1 零件材料的确定
拨叉工作条件：拨叉主要负责承受拉应力和冲击力，因而其工作时间较长。要求拨叉强度、硬度设计值为：HBS210～241，同时要求其最大抗拉强度硬度为HBS210～241，基于以上要求，在确保零件的机械性能的情况下选用HT250灰铸铁。
2 铸造工艺方案设计
2.1 铸造工艺方法
本次生产的产量为50件，且产品规格较小，且结构复杂，因而使用两箱砂型铸造，一箱一铸。两箱造型其模样不同，因而分为整体模样、分开模样和刮板模样造型。此次所要对轴支座类零件进行设计，通过观察可发现其下表面为基准面，￠14孔位装配孔，为重要加工面，在对其进行设计时，要确保其质量除此以外，其顶面也属于重要加工面，同样要确保其质量，因为上下表面均为重要加工面，因而要使用上下联办模样进行铸造生产，同时要确保铸件的质量。
2.2 零件毛坯的铸造工艺设计
1）铸件浇注位置的确定。
所谓铸件浇注位置就是进行浇注时，逐渐所处铸型的位置。要综合考虑铸件的材料，结构及技术要求同时还要结合生产现场的条件才能确定铸件的位置，图1即为浇注位置。
图1 浇注位置
2）分型面的选择。
完成了浇注位置的确定后，即可开始对分型面进行确定。而所谓铸造分型是铸型组元件的结合面，选择合理的分型面能够在一定程度上降低摸样制造的难度，因而简化铸造工艺降低产品生产周期，提供铸件的合格率等。进行分型面选择时，应优先考虑将逐渐的加工定位面同主要加工面放在同一箱中，从而有效避免加工定位的尺寸偏差过大。同时考虑到模样制造的难易，要将分型面尽量选在铸件的最大截面处，除此以外，在确定分型面时，还要确保其便于清洁，基于以上几点考虑，分型面的选择如图2。
图2 分型面的选择
2.3 型芯设计
根据分析比较，本文确定选用干芯。
应当尽量减少砂芯数量，这样有利于提高铸件的尺寸精度，便于下芯。
2.4 模样在模板上的装配设计
1）壁厚和加强肋厚度及连接圆角半径r可根据模底板平均轮廓尺寸和选用材料，选用：，，，。
2）加强肋的布置：加强肋之间的距离为。
3）模底板和砂箱的定位装置：模底板与砂箱之间用定位销与销套定位。
模板在满足以上的基础上确定为，模底板的长为120、宽为80。模样在模板上的装配设计。
3 砂箱设计
砂箱是进行铸件生产必不可少的设备，进行不同造型时对砂箱的要求也不同，进行手工造型时对砂箱的要求较低，但进行半机械化造型时，对其要求就较高了。砂箱的设计与选择对进行实际的铸造生产具有重要意义。
3.1 砂箱选择和设计原则
按砂箱外形分类可有：木质、铝合金、灰铸铁、球墨铸铁及铸钢五种；按搬运方式分类可有手抬、吊运和滑道三种；按砂型外形分类可有方形、矩形和圆形三种；按制造方法分类可有整铸、铸接和拼合三种。本次所使用的是灰铸铁整铸式砂箱，这一类型的砂箱适用范围广，价格低廉，制造简单，具有较高的强度，刚度。
3.2 砂箱的结构设计
要对砂箱内框轮廓尺寸进行确定，要综合考虑模样的大小和数量，浇冒口尺寸和位置等因素，基于这些因素对其进行初步确定。
箱壁截面形式直接影响砂箱强度和刚度，在进行砂箱截面形式的确定时，要综合考虑砂箱的材料高度及工作条件。装备在砂箱壁外缘加强肋是用来提高砂箱强度和刚度的，从而延长砂箱的使用寿命，肋的布置和尺寸要以砂箱的高度和内框平均尺寸为基础。
4 支座铸件芯盒的确定
芯盒是制芯过程中不可缺少的工艺装备。选择正确合理的芯盒有利于提高生产效率，较低资金投入，降低劳力的投入。考虑到金属芯盒，耐用性较强，因而其在实际生产中得到广泛的应用。 4.1 芯盒设计的一般原则
要根据产量的多少进行芯盒材料的结构设计；要确保芯盒有一定的强度、刚度和耐磨性，切不易损坏；芯盒的几何形状和尺寸精度一定要符合工艺要求；确定芯盒的重量达到最轻，从而降低人力物力的投入。
对芯盒的结构进行设计主要包括以下内容：
1）芯盒壁厚：在确保芯盒使用寿命及符合其他相关条件的前提下，使芯盒壁厚尽可能小。以便于芯盒质量小，便于操作。
2）芯盒加强肋：应排列合理，便于芯盒制造和使用。在芯盒外面配置加强肋的主要目的在于加强了芯盒的强度和刚度，不过加强肋要布置合理才有利于芯盒的制造与使用。
根据铸造工艺手册选，，，。
3）芯盒的活块：在芯盒不易出芯的地方应设置活块。
4.2 手工芯盒的设计
手工芯盒的设计主要包括两大类。他们分别是：金属芯盒的设计和非金属芯盒。根据本铸件的特点和生产形式选用非金属芯盒设计的木质芯盒设计。木质芯盒一般由多块木料，根据芯盒的几何形状、尺寸以及分盒形式拼接组合而成。本次选用木质芯盒设计即非金属芯盒设计。木质芯盒是根据芯盒的具体特点由多块木料拼接组成的。
5 铸型装配
5.1 下芯原则
5.1.1 熟悉工艺图
下芯工必须熟悉铸造工艺图和工艺要求，避免下芯位置和方向发生错误或漏放砂芯。禁止使用不合格的砂芯。
5.1.2 下芯后检查
下芯后的检查项目主要有：检查砂芯的数量和位置；砂芯建的相对位置；砂芯和砂型的配合间隙；砂芯的排气通道是否畅通。
结论：画出砂芯实际大小，进而确保求得的下芯准确。
5.2 合型及定位
5.2.1 合型
造型的最后一道工序是合型，该工序直接决定着铸件是否有缺陷合型过程：
1）在分型面四周放置封火泥条或石棉绳以避免炮火。
2）合型时，上型要呈水平状态，缓慢下落，准确定位合型。
3）要确保分型面严密以防炮火。
4）确保直浇道与下型横浇道位置无异样，砂芯无卡砂现象。
5）将砂型紧固好。
6）放浇、冒口杯、盖好浇口杯，准备浇注。
5.2.2 定位
砂箱上应设有定位装置，以便于其进行定位。常用的砂箱定位方法有：划泥号定位、楔定位、定位销定位、箱垛定位、止口定位，本次选用选用箱垛定位。
5.3 砂型、砂芯的烘干
对于干型和表干砂型要对其进行烘干工艺的控制。表干砂型刷一次水基石墨涂料要经喷烘才可以刷下一边。对于较厚大铸铁一般情况下要刷2-3遍涂料。有关其的烘干温度可参见表。经烘干后的砂型，其砂芯的干燥层深度更大一些。几种砂型（芯）烘干保温温度（℃）保持在350-400℃，同湿型砂相似，干型砂及表干型砂需要定期对监测，并对新砂和旧砂的比例进行调整，从而确保型砂和芯砂性能的稳定。其中要求总含混量在16%-18%以下。
6 小结
铸造工艺直接影响着逐渐的产品质量，可见其在铸件生产中的地位是十分重要的。现如今国内外都意识到一个国家的工艺水平直接影响着一个行业的发展前景，因而对发展创新工艺水平已经成为一个国家振兴其制造业的基础了。本文利用铸造成形工艺方法设计出车床拨叉零件的毛坯，主要内容有铸造工艺方案的设计，铸造工艺参数的确定，砂芯设计，浇注系统设计等，除此以外还对铸造工艺装配进行了相关设计，这一研究对于铸造成形工艺的进一步规范化发展具有一定的意义。
参考文献
[1]王华侨，盛学斌.铝合金发动机水冷双层排气管消失模铸造成形技术应用[J].金属加工（热加工），2009（01）：67-71.
[2]王新节.排气管与气缸盖连体式消失模铸造工艺[J].铸造，2010（02）：153-156.
[3]王孟光，孙建科，陈志强.TiAl基合金的熔炼与铸造成形工艺研究现状[J].钛工业进展，2010（04）：1-4.
作者简介
刘铁（1968-），男，重庆市开县人，副教授，大学本科，现从事机械制造与维修工程技术及职教研究。
关键词 铸造成型工艺；HT250灰铸铁；上下联模；芯盒；装配设计
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0036-02
一个国家的制造业的发展水平，在一定程度上彰显着一个国家的综合国力。而一个国家制造业的能力强弱，则与其生产大型铸、锻件所达到的水平有关。如果要发展一个国家的装备制造业，要优先确保该国家的铸造业达到一定程度。发展装备制造业的前提是拥有较成熟的铸造技术[1-2]。目前，我国的铸造技术并不成熟，还需要从国外引进较先进的铸造技术，同时，还需要不断培养主业技术人员。我国的铸造业的不足主要表现在：生产企业规模不大，专业素质较低，进行铸造加工生产的装备技术较落后，缺乏自主创新，逐渐合格率较低。基于这种情况，我国的铸造业要走向成熟还有一段很长的路[3]。不过我国许多企业及相关研究人员对铸造业进行相关研究，并取的一定的成绩，尤其是在铸造成型工艺方面。我国将铸造成型工艺分为砂型铸造和特种铸造。目前我国大部分的逐渐均采用砂型铸造，该铸造成形工艺造价较低，而所谓特种铸造就是非砂型铸造，其主要包括容模铸造，金属型铸造，压力铸造等，勇创痛的机械工业对铸造具进行加工，因铸造具形状较复杂，要耗费大量的工作量对其进行机床加工。本文基于这一背景，应用灰铸铁较为详细的完成了车床拨叉铸造成形工艺的设计分析。
1 零件材料的确定
拨叉工作条件：拨叉主要负责承受拉应力和冲击力，因而其工作时间较长。要求拨叉强度、硬度设计值为：HBS210～241，同时要求其最大抗拉强度硬度为HBS210～241，基于以上要求，在确保零件的机械性能的情况下选用HT250灰铸铁。
2 铸造工艺方案设计
2.1 铸造工艺方法
本次生产的产量为50件，且产品规格较小，且结构复杂，因而使用两箱砂型铸造，一箱一铸。两箱造型其模样不同，因而分为整体模样、分开模样和刮板模样造型。此次所要对轴支座类零件进行设计，通过观察可发现其下表面为基准面，￠14孔位装配孔，为重要加工面，在对其进行设计时，要确保其质量除此以外，其顶面也属于重要加工面，同样要确保其质量，因为上下表面均为重要加工面，因而要使用上下联办模样进行铸造生产，同时要确保铸件的质量。
2.2 零件毛坯的铸造工艺设计
1）铸件浇注位置的确定。
所谓铸件浇注位置就是进行浇注时，逐渐所处铸型的位置。要综合考虑铸件的材料，结构及技术要求同时还要结合生产现场的条件才能确定铸件的位置，图1即为浇注位置。
图1 浇注位置
2）分型面的选择。
完成了浇注位置的确定后，即可开始对分型面进行确定。而所谓铸造分型是铸型组元件的结合面，选择合理的分型面能够在一定程度上降低摸样制造的难度，因而简化铸造工艺降低产品生产周期，提供铸件的合格率等。进行分型面选择时，应优先考虑将逐渐的加工定位面同主要加工面放在同一箱中，从而有效避免加工定位的尺寸偏差过大。同时考虑到模样制造的难易，要将分型面尽量选在铸件的最大截面处，除此以外，在确定分型面时，还要确保其便于清洁，基于以上几点考虑，分型面的选择如图2。
图2 分型面的选择
2.3 型芯设计
根据分析比较，本文确定选用干芯。
应当尽量减少砂芯数量，这样有利于提高铸件的尺寸精度，便于下芯。
2.4 模样在模板上的装配设计
1）壁厚和加强肋厚度及连接圆角半径r可根据模底板平均轮廓尺寸和选用材料，选用：，，，。
2）加强肋的布置：加强肋之间的距离为。
3）模底板和砂箱的定位装置：模底板与砂箱之间用定位销与销套定位。
模板在满足以上的基础上确定为，模底板的长为120、宽为80。模样在模板上的装配设计。
3 砂箱设计
砂箱是进行铸件生产必不可少的设备，进行不同造型时对砂箱的要求也不同，进行手工造型时对砂箱的要求较低，但进行半机械化造型时，对其要求就较高了。砂箱的设计与选择对进行实际的铸造生产具有重要意义。
3.1 砂箱选择和设计原则
按砂箱外形分类可有：木质、铝合金、灰铸铁、球墨铸铁及铸钢五种；按搬运方式分类可有手抬、吊运和滑道三种；按砂型外形分类可有方形、矩形和圆形三种；按制造方法分类可有整铸、铸接和拼合三种。本次所使用的是灰铸铁整铸式砂箱，这一类型的砂箱适用范围广，价格低廉，制造简单，具有较高的强度，刚度。
3.2 砂箱的结构设计
要对砂箱内框轮廓尺寸进行确定，要综合考虑模样的大小和数量，浇冒口尺寸和位置等因素，基于这些因素对其进行初步确定。
箱壁截面形式直接影响砂箱强度和刚度，在进行砂箱截面形式的确定时，要综合考虑砂箱的材料高度及工作条件。装备在砂箱壁外缘加强肋是用来提高砂箱强度和刚度的，从而延长砂箱的使用寿命，肋的布置和尺寸要以砂箱的高度和内框平均尺寸为基础。
4 支座铸件芯盒的确定
芯盒是制芯过程中不可缺少的工艺装备。选择正确合理的芯盒有利于提高生产效率，较低资金投入，降低劳力的投入。考虑到金属芯盒，耐用性较强，因而其在实际生产中得到广泛的应用。 4.1 芯盒设计的一般原则
要根据产量的多少进行芯盒材料的结构设计；要确保芯盒有一定的强度、刚度和耐磨性，切不易损坏；芯盒的几何形状和尺寸精度一定要符合工艺要求；确定芯盒的重量达到最轻，从而降低人力物力的投入。
对芯盒的结构进行设计主要包括以下内容：
1）芯盒壁厚：在确保芯盒使用寿命及符合其他相关条件的前提下，使芯盒壁厚尽可能小。以便于芯盒质量小，便于操作。
2）芯盒加强肋：应排列合理，便于芯盒制造和使用。在芯盒外面配置加强肋的主要目的在于加强了芯盒的强度和刚度，不过加强肋要布置合理才有利于芯盒的制造与使用。
根据铸造工艺手册选，，，。
3）芯盒的活块：在芯盒不易出芯的地方应设置活块。
4.2 手工芯盒的设计
手工芯盒的设计主要包括两大类。他们分别是：金属芯盒的设计和非金属芯盒。根据本铸件的特点和生产形式选用非金属芯盒设计的木质芯盒设计。木质芯盒一般由多块木料，根据芯盒的几何形状、尺寸以及分盒形式拼接组合而成。本次选用木质芯盒设计即非金属芯盒设计。木质芯盒是根据芯盒的具体特点由多块木料拼接组成的。
5 铸型装配
5.1 下芯原则
5.1.1 熟悉工艺图
下芯工必须熟悉铸造工艺图和工艺要求，避免下芯位置和方向发生错误或漏放砂芯。禁止使用不合格的砂芯。
5.1.2 下芯后检查
下芯后的检查项目主要有：检查砂芯的数量和位置；砂芯建的相对位置；砂芯和砂型的配合间隙；砂芯的排气通道是否畅通。
结论：画出砂芯实际大小，进而确保求得的下芯准确。
5.2 合型及定位
5.2.1 合型
造型的最后一道工序是合型，该工序直接决定着铸件是否有缺陷合型过程：
1）在分型面四周放置封火泥条或石棉绳以避免炮火。
2）合型时，上型要呈水平状态，缓慢下落，准确定位合型。
3）要确保分型面严密以防炮火。
4）确保直浇道与下型横浇道位置无异样，砂芯无卡砂现象。
5）将砂型紧固好。
6）放浇、冒口杯、盖好浇口杯，准备浇注。
5.2.2 定位
砂箱上应设有定位装置，以便于其进行定位。常用的砂箱定位方法有：划泥号定位、楔定位、定位销定位、箱垛定位、止口定位，本次选用选用箱垛定位。
5.3 砂型、砂芯的烘干
对于干型和表干砂型要对其进行烘干工艺的控制。表干砂型刷一次水基石墨涂料要经喷烘才可以刷下一边。对于较厚大铸铁一般情况下要刷2-3遍涂料。有关其的烘干温度可参见表。经烘干后的砂型，其砂芯的干燥层深度更大一些。几种砂型（芯）烘干保温温度（℃）保持在350-400℃，同湿型砂相似，干型砂及表干型砂需要定期对监测，并对新砂和旧砂的比例进行调整，从而确保型砂和芯砂性能的稳定。其中要求总含混量在16%-18%以下。
6 小结
铸造工艺直接影响着逐渐的产品质量，可见其在铸件生产中的地位是十分重要的。现如今国内外都意识到一个国家的工艺水平直接影响着一个行业的发展前景，因而对发展创新工艺水平已经成为一个国家振兴其制造业的基础了。本文利用铸造成形工艺方法设计出车床拨叉零件的毛坯，主要内容有铸造工艺方案的设计，铸造工艺参数的确定，砂芯设计，浇注系统设计等，除此以外还对铸造工艺装配进行了相关设计，这一研究对于铸造成形工艺的进一步规范化发展具有一定的意义。
参考文献
[1]王华侨，盛学斌.铝合金发动机水冷双层排气管消失模铸造成形技术应用[J].金属加工（热加工），2009（01）：67-71.
[2]王新节.排气管与气缸盖连体式消失模铸造工艺[J].铸造，2010（02）：153-156.
[3]王孟光，孙建科，陈志强.TiAl基合金的熔炼与铸造成形工艺研究现状[J].钛工业进展，2010（04）：1-4.
作者简介
刘铁（1968-），男，重庆市开县人，副教授，大学本科，现从事机械制造与维修工程技术及职教研究。