第二篇第3-4章 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計、特種鑄造

1、第三章第三章 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計 第三章第三章 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計本章重點(diǎn)內(nèi)容：本章重點(diǎn)內(nèi)容：一、砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求一、砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求二、合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求二、合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求鑄造工藝設(shè)計是依據(jù)鑄件的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、鑄造工藝設(shè)計是依據(jù)鑄件的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件確定鑄造工藝方案和工藝參生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件確定鑄造工藝方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等。工藝設(shè)計數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等。工藝設(shè)計是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理、驗(yàn)收的依據(jù)，對保證鑄件質(zhì)是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理、驗(yàn)收的依據(jù)，對保證鑄件質(zhì)量，提

2、高生產(chǎn)率，降低成本有重要意義。量，提高生產(chǎn)率，降低成本有重要意義。一、鑄造工藝設(shè)計的依據(jù)一、鑄造工藝設(shè)計的依據(jù)1、生產(chǎn)任務(wù)和技術(shù)要求、生產(chǎn)任務(wù)和技術(shù)要求（1）審查零件圖）審查零件圖（2）零件的技術(shù)要求）零件的技術(shù)要求 （3）生產(chǎn)類型及生產(chǎn)期限）生產(chǎn)類型及生產(chǎn)期限2、車間生產(chǎn)條件、車間生產(chǎn)條件（1）設(shè)備狀況）設(shè)備狀況（2）車間原材料的供應(yīng)情況）車間原材料的供應(yīng)情況（3）工人的技術(shù)水平和生產(chǎn)條件）工人的技術(shù)水平和生產(chǎn)條件（4）模具及工裝車間的加工能力及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)）模具及工裝車間的加工能力及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)3、設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性二、鑄造工藝設(shè)計的內(nèi)容二、鑄造工藝設(shè)計的內(nèi)容1、鑄造工藝圖：、鑄造工藝圖：

3、用各種符號在零件上表明鑄造工藝用各種符號在零件上表明鑄造工藝方案。如澆注位置、分型面、余量、斜度、收縮率、方案。如澆注位置、分型面、余量、斜度、收縮率、澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵等。澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵等。2、鑄造工藝卡：、鑄造工藝卡：說明造型、造芯、澆注、清理工藝說明造型、造芯、澆注、清理工藝過程及要求的文件。過程及要求的文件。3、合箱圖：、合箱圖：表示鑄件在砂箱中的位置、型芯的安裝，表示鑄件在砂箱中的位置、型芯的安裝，澆冒口與冷鐵的安放、砂箱的結(jié)構(gòu)與大小。澆冒口與冷鐵的安放、砂箱的結(jié)構(gòu)與大小。三、鑄造工藝設(shè)計的程序三、鑄造工藝設(shè)計的程序1、對零件圖的技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析，、對零件圖的技術(shù)

4、要求及結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析，有不當(dāng)有不當(dāng) 之處應(yīng)提出改進(jìn)意見。之處應(yīng)提出改進(jìn)意見。2、選擇鑄造及造型方法。、選擇鑄造及造型方法。3、確定澆注位置及分型面。、確定澆注位置及分型面。4、選用工藝參數(shù)。、選用工藝參數(shù)。5、設(shè)計澆冒口、冷鐵。、設(shè)計澆冒口、冷鐵。6、砂芯設(shè)計。、砂芯設(shè)計。1 砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求 一、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求一、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求( (一一) )鑄件的外形鑄件的外形: :1 1、盡量避免外表面?zhèn)劝?、盡量避免外表面?zhèn)劝? 2、鑄件要盡量減少分型面數(shù)量、鑄件要盡量減少分型面數(shù)量3 3、盡量使分型面為平直分型面、盡量使分型面為平

5、直分型面(a)(b)圖 3.4-1 端蓋鑄件4 4、鑄件形狀應(yīng)盡量簡單，避免使用活塊。、鑄件形狀應(yīng)盡量簡單，避免使用活塊。5 5、鑄件應(yīng)避免過大的水平面、鑄件應(yīng)避免過大的水平面 避免過大水平面，受阻收縮和翹曲變形避免過大水平面，受阻收縮和翹曲變形a) 改進(jìn)前結(jié)構(gòu)b) 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)罩蓋鑄件6 6、鑄件上應(yīng)有結(jié)構(gòu)斜度、鑄件上應(yīng)有結(jié)構(gòu)斜度a)b)a)b)結(jié)構(gòu)斜度（二）鑄件的內(nèi)腔（二）鑄件的內(nèi)腔1 1、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)少用或不用型芯、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)少用或不用型芯 a)a)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)b)b)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)圖 3.4-3 軸承支架a)b)2 2、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于型芯的固定、排氣和清理。、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)有利

6、于型芯的固定、排氣和清理。(a)改進(jìn)前的結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)軸承座的結(jié)構(gòu)(a)改進(jìn)前的結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)軸承支架的結(jié)構(gòu)上下活塞結(jié)構(gòu)的改進(jìn)活塞結(jié)構(gòu)的改進(jìn)a)不合理型芯不便固定b)合理上下bAbBB2 合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求1 1、鑄件壁厚應(yīng)合理、鑄件壁厚應(yīng)合理2 2、鑄件壁厚應(yīng)盡可能均勻，避免厚大截面、鑄件壁厚應(yīng)盡可能均勻，避免厚大截面AAAAAa）BBBBb）頂蓋的設(shè)計3、鑄件壁的聯(lián)接、鑄件壁的聯(lián)接鑄件的結(jié)構(gòu)圓角鑄件的結(jié)構(gòu)圓角、鑄件壁應(yīng)避免交叉和銳角連接。改過后的交錯接頭或環(huán)狀接頭，其熱節(jié)均較小，且可通改過后的交錯接頭或環(huán)狀接頭，其熱節(jié)均較小，且可通過微

7、量變形來緩解內(nèi)應(yīng)力，抗裂性能均較好。過微量變形來緩解內(nèi)應(yīng)力，抗裂性能均較好。4 4、避免鑄件收縮受阻、避免鑄件收縮受阻a)b)c)圖3.4-15 輪輻的設(shè)計 偶數(shù)輪輻 nob)彎曲輪輻 c)奇數(shù)輪輻5 5、鑄件防裂筋的應(yīng)用、鑄件防裂筋的應(yīng)用 易裂處增設(shè)以防熱裂，厚度為聯(lián)結(jié)壁易裂處增設(shè)以防熱裂，厚度為聯(lián)結(jié)壁厚的厚的1/4-1/31/4-1/3，防裂筋的應(yīng)用第五章第五章 特種鑄造特種鑄造由于鑄造是提供毛坯的主要工藝 ，精密鑄造就意味著毛坯組織致密、表面光潔，和尺寸精度高，可達(dá)到少、無切削加工和直接成形。除砂型鑄造以外的鑄造方法統(tǒng)稱特種鑄造。熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造離心鑄造消失模鑄造熔模鑄造熔模鑄

8、造-用易熔材料制成模樣用易熔材料制成模樣,然后用造型材料將其包住然后用造型材料將其包住,經(jīng)過硬化經(jīng)過硬化,再將模樣熔失再將模樣熔失,從而獲得無分型面的鑄型從而獲得無分型面的鑄型. 工藝過程：工藝過程：蠟?zāi)Ｖ谱鳌⑿蜌ぶ圃?、焙燒澆注三個階段型殼制造、焙燒澆注三個階段熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用熔模鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用 1 1鑄造精度鑄造精度, ,光潔度高光潔度高, ,且可澆注形狀復(fù)雜的件且可澆注形狀復(fù)雜的件 2 2能鑄造各種合金能鑄造各種合金( (型殼是高級耐火材料型殼是高級耐火材料) ) 3 3單件單件, ,小批小批, ,大批量生產(chǎn)均可大批量生產(chǎn)均可 4 4少少 無切削加工無切削加工(Ra3.21.6um)

9、(Ra3.21.6um) 5 5材料貴材料貴, ,工藝過程繁雜工藝過程繁雜, ,生產(chǎn)周期長生產(chǎn)周期長. .應(yīng)用應(yīng)用: 使用高熔點(diǎn)合金精密鑄件的成批使用高熔點(diǎn)合金精密鑄件的成批, ,大大量生產(chǎn)量生產(chǎn), ,形狀復(fù)雜形狀復(fù)雜, ,難以切削加工的小零件難以切削加工的小零件. . 如如: :汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片, ,工藝品工藝品金屬型鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造-在重力作用下將液體金屬澆入金屬鑄型以獲得鑄在重力作用下將液體金屬澆入金屬鑄型以獲得鑄件的方法。件的方法。金屬型的材料一般采用鑄鐵，要求較高時，可選用碳鋼或低合金屬型的材料一般采用鑄鐵，要求較高時，可選用碳鋼或低合金鋼。鑄件的內(nèi)腔可用金屬型

10、芯或砂芯得到，薄壁復(fù)雜件金鋼。鑄件的內(nèi)腔可用金屬型芯或砂芯得到，薄壁復(fù)雜件或黑色金屬件，多采用砂芯，而形狀簡單件或非鐵金屬件，或黑色金屬件，多采用砂芯，而形狀簡單件或非鐵金屬件，多采用金屬型芯。多采用金屬型芯。金屬型的結(jié)構(gòu)：水平分型式、垂直分型式及復(fù)合分型式等。金屬型的結(jié)構(gòu)：水平分型式、垂直分型式及復(fù)合分型式等。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)斜度比砂型鑄件大，壁厚均勻。結(jié)構(gòu)斜度比砂型鑄件大，壁厚均勻。 鑄件最小壁厚的限制為：鑄件最小壁厚的限制為： 鋁硅合金為鋁硅合金為24mm， 鋁鎂合金鋁鎂合金35mm， 鑄鐵鑄鐵2.54mm.（金屬型無退讓性和潰散性，鑄件結(jié)構(gòu)要保證能順利（金屬型無退讓性和潰散性，

11、鑄件結(jié)構(gòu)要保證能順利出型）出型）鑄造工藝鑄造工藝 1、金屬型預(yù)熱、金屬型預(yù)熱 金屬型應(yīng)保持一定的工作溫度金屬型應(yīng)保持一定的工作溫度.具有良好的充型條具有良好的充型條件和一定的激冷作用件和一定的激冷作用.1) 噴刷涂料前預(yù)熱噴刷涂料前預(yù)熱.保證涂料層致密保證涂料層致密, 均勻均勻. 合金鑄合金鑄鐵鐵80150; 鑄鋼鑄鋼100250. 2) 澆注前預(yù)熱降低冷卻速度澆注前預(yù)熱降低冷卻速度,防白口防白口.（未預(yù)熱的金屬型導(dǎo)熱性好，使金屬液降溫過快，易（未預(yù)熱的金屬型導(dǎo)熱性好，使金屬液降溫過快，易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜和氣孔缺陷。同時鑄型出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜和氣孔缺陷。同時鑄型本身受到強(qiáng)烈熱沖擊，應(yīng)

12、力倍增，極易損壞。不本身受到強(qiáng)烈熱沖擊，應(yīng)力倍增，極易損壞。不能低于能低于150度）度） 2 、噴刷涂料、噴刷涂料1) 利用利用涂料層的厚度改變鑄件各部分冷卻速度，涂料層的厚度改變鑄件各部分冷卻速度，減緩冷卻速度減緩冷卻速度,防白口防白口 2) 保護(hù)型壁表面保護(hù)型壁表面 防高溫液體對鑄型直接沖蝕和熱擊防高溫液體對鑄型直接沖蝕和熱擊 3) 有一定蓄氣有一定蓄氣,排氣能力排氣能力,防氣孔防氣孔. 鑄鑄 鐵鐵石墨粉涂料石墨粉涂料,炭墨涂料炭墨涂料; （耐火粘土（耐火粘土滑石粉、石墨和水）滑石粉、石墨和水） 鋁合金鋁合金氧化鋅涂料氧化鋅涂料,滑石粉滑石粉3 、澆注、澆注 合理澆注溫度合理澆注溫度: 導(dǎo)

13、熱快導(dǎo)熱快,t澆澆 比砂型高比砂型高2035 4 、適宜出型時間、適宜出型時間 收縮快收縮快出型難出型難 冷速大冷速大白口白口 三特點(diǎn)三特點(diǎn)1 1、多次澆注、多次澆注, ,節(jié)約工時、省型砂節(jié)約工時、省型砂, ,提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率2 2、改善勞動條件、改善勞動條件3 3、鑄件的精度和表面質(zhì)量較高、鑄件的精度和表面質(zhì)量較高. .尺寸公差等級尺寸公差等級IT12IT14,Ra6.3m IT12IT14,Ra6.3m 4 4、金屬型鑄件冷卻快，組織致密、金屬型鑄件冷卻快，組織致密, ,機(jī)械性能高機(jī)械性能高5 5、澆冒口尺寸小、澆冒口尺寸小, ,液體金屬耗量減少液體金屬耗量減少, ,可節(jié)約可節(jié)約15%

14、30% 15%30% 6 6、成本高、成本高, ,周期長周期長, ,工藝要求嚴(yán)工藝要求嚴(yán), ,易出現(xiàn)白口易出現(xiàn)白口, ,多用于生產(chǎn)有色金屬多用于生產(chǎn)有色金屬7 7、不透氣、無退讓性。所以要求嚴(yán)格的鑄造工藝、不透氣、無退讓性。所以要求嚴(yán)格的鑄造工藝, ,否則易產(chǎn)生否則易產(chǎn)生 澆不足澆不足, ,、冷隔、裂紋等缺陷、冷隔、裂紋等缺陷. .應(yīng)用：應(yīng)用：主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn), ,如鋁活塞、如鋁活塞、 氣缸蓋、油泵殼體、銅瓦、襯套等氣缸蓋、油泵殼體、銅瓦、襯套等 壓力鑄造壓力鑄造-液態(tài)金屬或半液態(tài)金屬加壓注入到精密的金屬鑄型液態(tài)金屬或半液態(tài)金屬加壓注入到精密

15、的金屬鑄型內(nèi)的一種鑄造方法內(nèi)的一種鑄造方法.高壓下高壓下(5500MPa)快速快速(0.0010.2)將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入金屬鑄型中金屬鑄型中,并在壓力下結(jié)晶并在壓力下結(jié)晶. 分類分類:按壓射部分按壓射部分的特征分為的特征分為熱壓室熱壓室冷壓室式冷壓室式二特點(diǎn)二特點(diǎn) 1、精度、精度,表面質(zhì)量表面質(zhì)量 最小鑄孔直徑最小鑄孔直徑 0.7mm2、可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁件、可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁件.(高壓高壓 沖型沖型)3、鑄件強(qiáng)、鑄件強(qiáng),硬硬 (壓力下結(jié)晶致密壓力下結(jié)晶致密)4 、生產(chǎn)率、生產(chǎn)率 易自動化易自動化5、投資大、投資大,適于批量適于批量6、種類受限、種類受限,不宜壓鑄

16、高熔點(diǎn)合金不宜壓鑄高熔點(diǎn)合金7、壓速高、壓速高,易形成氣孔易形成氣孔8、不宜熱處理、不宜熱處理應(yīng)用應(yīng)用:汽車汽車 儀表行業(yè)儀表行業(yè),廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用. 低壓鑄造低壓鑄造-用較低的壓力將金屬液由鑄型底部注用較低的壓力將金屬液由鑄型底部注 入型腔入型腔,并并在壓力下凝固以獲得鑄件的方法在壓力下凝固以獲得鑄件的方法. 由于所用壓力較低由于所用壓力較低(一般為此一般為此0.020.06MPa) ,故稱低壓鑄造故稱低壓鑄造. 1.低壓鑄造的工藝過程低壓鑄造的工藝過程(1)準(zhǔn)備合金液和鑄型準(zhǔn)備合金液和鑄型 (2)升液、澆注升液、澆注 (3)增壓、凝固增壓、凝固(4)減壓、降液減壓、降液 (5)開型取出鑄件

17、開型取出鑄件.2.低壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用低壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用(1)底注充型底注充型,平穩(wěn)且易控制平穩(wěn)且易控制,減少金屬液注入型腔時的沖擊、減少金屬液注入型腔時的沖擊、飛濺飛濺,提高產(chǎn)品合格率提高產(chǎn)品合格率.(2)金屬液上升速度和結(jié)晶壓力可調(diào)整金屬液上升速度和結(jié)晶壓力可調(diào)整,低壓鑄造適用于各種低壓鑄造適用于各種鑄型鑄型 、各種合金及各種大小的鑄件、各種合金及各種大小的鑄件.(3)澆注系統(tǒng)簡單澆注系統(tǒng)簡單,金屬利用率高金屬利用率高.(4)與重力鑄造與重力鑄造(砂型砂型 、金屬型、金屬型)相比相比,鑄件的輪廓清析鑄件的輪廓清析,力學(xué)性力學(xué)性能較高能較高,勞動條件改善勞動條件改善,易于機(jī)械化和自動化易于

18、機(jī)械化和自動化.離心鑄造離心鑄造-將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)(2501500r/min)的鑄的鑄型中型中,使金屬液在離心力作用下填充鑄型并結(jié)晶的鑄造方法。使金屬液在離心力作用下填充鑄型并結(jié)晶的鑄造方法。離心鑄造的特點(diǎn)離心鑄造的特點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):1.利用自由表面生產(chǎn)圓筒形鑄件時利用自由表面生產(chǎn)圓筒形鑄件時,可省去型芯和澆注系統(tǒng)可省去型芯和澆注系統(tǒng).降低成本降低成本.2.在離心力的作用下在離心力的作用下,鑄件呈由外向內(nèi)的順序凝固鑄件呈由外向內(nèi)的順序凝固,而氣體和熔密度小而氣體和熔密度小,集集中在內(nèi)腔表面，故鑄件組織致密中在內(nèi)腔表面，故鑄件組織致密,極少存有縮孔、氣孔、夾渣等缺陷。極少存有縮孔、氣孔、夾渣等缺陷。3. 便于流動性差的合金及薄件的生產(chǎn)便于流動性差的合金及薄件的生產(chǎn).缺點(diǎn)缺點(diǎn):1.依靠自由表面所形成的內(nèi)孔尺寸偏差大而內(nèi)表面粗糙依靠自由表面所形成的內(nèi)孔尺寸偏差大而內(nèi)表面粗糙2.不適于鑄造比重偏析大的合金及輕合金不適于鑄造比重偏析大的合金及輕合金