鑄造工藝學(xué)-哈爾濱工程大學(xué)

1、工程實踐工藝設(shè)計Fundamentals of Materials Forming Process哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué)工程訓(xùn)練中心工程訓(xùn)練中心 將金屬材料熔化成液態(tài)后，澆注入與擬成形的零件形狀及尺寸相適應(yīng)的模型空腔（稱鑄型）中，待其冷卻凝固后獲得具有一定形狀和尺寸的毛坯或零件的方法。鑄造的概念1 鑄造成形技術(shù)我國鑄造業(yè)的歷史1 鑄造成形技術(shù)重重875Kg875Kg，外型尺寸，外型尺寸1.33m1.33m0.78m0.78m1.10m1.10m是迄今世界上最古老的大型青銅器是迄今世界上最古老的大型青銅器司母戊大方鼎司母戊大方鼎戰(zhàn)國時期楚國的樂器，音質(zhì)很好，戰(zhàn)國時期楚國的樂器，音質(zhì)很好，音

2、階準(zhǔn)確，至今仍可演奏樂曲。音階準(zhǔn)確，至今仍可演奏樂曲。 編鐘編鐘 1 鑄造成形技術(shù)出自戰(zhàn)國時期的秦國。由出自戰(zhàn)國時期的秦國。由3462個鑄件組成，總重量達(dá)個鑄件組成，總重量達(dá)1241公斤公斤銅車馬銅車馬 我國鑄造業(yè)的歷史1 鑄造成形技術(shù)我國鑄造業(yè)的歷史我國鑄造業(yè)的歷史1 鑄造成形技術(shù)永樂大鐘永樂大鐘它重46.5噸，通高6.75米，最大外徑3.3米。永樂大鐘距今已有500多年歷史，它是采用地坑造型、表面陶范的泥型法鑄造的。鐘體內(nèi)外遍鑄經(jīng)文，共22.7萬字。鑄造時，幾十座熔爐同時開爐，熔化的銅汁沿著泥做的槽道注入陶范，一次成形，工藝高超。我國鑄造業(yè)的歷史1 鑄造成形技術(shù)永樂大鐘永樂大鐘鑄造的特點

3、能夠制造形狀復(fù)雜的鑄件，尤其是能制造具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯。 工藝適應(yīng)性強，鑄件質(zhì)量、大小、形狀及所用合金種類幾乎不受限制。 成本低，原材料來源廣泛， 價格低廉,一般不需要昂貴的設(shè)備。鑄 造優(yōu) 點1 鑄造工藝設(shè)計鑄造的特點鑄造缺點 用同樣金屬材料制造的鑄件，其力學(xué)性能不如鍛件。 鑄造工序繁多，且難以精確控制，故鑄件質(zhì)量有時會不夠穩(wěn)定。 勞動條件較差。1 鑄造鑄造的應(yīng)用1 鑄造鑄造的應(yīng)用1 鑄造砂型鑄造 1.2 鑄造方法 特點： 手工造型操作靈活、工藝裝備(模樣、芯盒、砂箱等)簡單、生產(chǎn)準(zhǔn)備時間短、適應(yīng)性強，造型質(zhì)量一般可滿足工藝要求，但生產(chǎn)率低、勞動強度大、鑄件質(zhì)量較差，所以主要用于單件小批生產(chǎn)。

4、造型材料: 型砂和芯砂 由原砂、粘結(jié)劑、水和附加物砂型鑄造工藝過程零件圖零件圖鑄造工藝圖鑄造工藝圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖制造模樣及芯盒制造模樣及芯盒混制芯砂混制芯砂預(yù)處理造型材料預(yù)處理造型材料混制型砂混制型砂造型造型制芯制芯準(zhǔn)備準(zhǔn)備爐料爐料熔煉熔煉金屬金屬澆注澆注化驗化驗落砂、清理落砂、清理檢驗檢驗熱處理熱處理合格鑄件合格鑄件合型合型烘干鑄型烘干鑄型烘干芯子烘干芯子1.2 鑄造方法 砂型鑄造 1.2 鑄造方法 1.2.1 砂型鑄造 1.2 鑄造方法 砂型鑄造 1.2 鑄造方法 造型方法: 壓實式造型 震壓實式造型 機(jī)器造型 微震壓實式造型 氣流緊實式造型 射壓式造

5、型 拋砂式造型手工造型砂型鑄造 1.2 鑄造方法 手工造型： 填砂、緊實、起模等主要有人工完成，操作靈活，生產(chǎn)率低，主要用于單件小批量生產(chǎn)。手工造型的主要方法: 分模造型，整模造型，刮板造型，三箱造型，挖砂造型，假箱造型，活塊造型。砂型鑄造 1.2 鑄造方法 手工造型-分模造型砂型鑄造 整模造型整模造型刮板造型刮板造型三箱造型三箱造型挖砂造型挖砂造型假箱造型假箱造型活塊造型活塊造型制定工藝規(guī)程的目的： 制造合格的鑄件 降低鑄件的成本 減少生產(chǎn)的工作量鑄造生產(chǎn)的首要步驟是合理地制訂鑄造工藝方案 1.3 鑄造工藝設(shè)計制定工藝規(guī)程的依據(jù)： 零件結(jié)構(gòu)特點 技術(shù)要求 生產(chǎn)批量 設(shè)備技術(shù)條件 1.3 鑄造

6、工藝設(shè)計制定工藝規(guī)程的內(nèi)容：對零件進(jìn)行工藝分析對零件進(jìn)行工藝分析, ,繪制鑄件工藝圖繪制鑄件工藝圖確定澆注位置和分型面確定加工余量及有關(guān)工藝參數(shù)確定型芯數(shù)目和設(shè)置方式確定澆注系統(tǒng)形狀，尺寸和位置 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.1 選擇澆注位置澆注位置-澆注時鑄件在鑄型中所處的空間位置 選擇澆注位置的主要原則： 1）質(zhì)量要求高的重要加工面、受力面應(yīng)該朝下。車床床身的澆注位置 1.3 鑄造工藝設(shè)計選擇澆注位置的主要原則：2）厚大部分放在上面或側(cè)面鑄鋼雙排鏈輪的澆注位置 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.1 選擇澆注位置選擇澆注位置的主要原則：3）大而薄的平面朝下，或側(cè)立、傾斜 曲軸箱的澆注位置 合理不合理

7、 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.1 選擇澆注位置選擇澆注位置的主要原則： 4）應(yīng)充分考慮型芯的定位、穩(wěn)固和檢驗方便 箱體的澆注位置1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.1 選擇澆注位置上下上下上中中下上下上下中下上中 分型面 分模面 分型分模面分型面、分模面符號分型面：相鄰鑄型之間的結(jié)合面。分模面：將模樣分開的切面，有時與分型面重疊。上上下下 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.2 分型面的選擇確定分型面的原則：1）便于取模 分型面的確定應(yīng)能方便、順利地取出模樣或鑄件，分型面一般選在鑄件的最大截面處。 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.2 分型面的選擇有兩個分型面的方案型芯減少分型面 1.3 鑄造工藝設(shè)計確定分型面的原

8、則：2）減少分型面和活塊的數(shù)量1.3.2 分型面的選擇帶活塊的方案型芯代活塊 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.2 分型面的選擇確定分型面的原則：2）減少分型面和活塊的數(shù)量箱體鑄件分型方案的比較 不正確 正確 1.3 鑄造工藝設(shè)計確定分型面的原則：3）重要加工面位于同一砂型中。1.3.2 分型面的選擇不合理合理起重臂鑄件 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.2 分型面的選擇確定分型面的原則：4）盡量采用平直的分型面。搖臂鑄件分型方案的比較 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.2 分型面的選擇確定分型面的原則：4）盡量采用平直的分型面。合理不合理接頭鑄件分型方案的比較 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.2 分型面的選擇確定

9、分型面的原則：5）減少砂芯的數(shù)量，同時注意下芯、合型及檢驗的方便。合理不合理1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.2 分型面的選擇確定分型面的原則：5）減少砂芯的數(shù)量，同時注意下芯、合型及檢驗的方便。鑄造工藝參數(shù)：鑄件尺寸公差、機(jī)械加工余量、鑄造收縮率、起模斜度、最小鑄出孔和槽、鑄造圓角。1) 鑄件尺寸公差：取決于鑄件設(shè)計的精度、加工要求、鑄件大小和批量、材料、裝備和工藝方法等。成批大量生產(chǎn)時灰鑄鐵件的尺寸公差等級及其與之配套使用的機(jī)械加工余量等級 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.3 鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù)2) 機(jī)械加工余量 機(jī)械加工余量數(shù)值的大小與合金種類、造型方法、加工要求、鑄件的形狀和尺寸及澆注位置

10、等因素有關(guān)。與尺寸公差配套使用的灰鑄鐵件機(jī)械加工余量 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.3 鑄造工藝參數(shù)3) 鑄造收縮率： 通常灰鑄鐵的線收縮率為0.71.0%；鑄鋼為1.62.0%； 有色金屬為1.01.5%。%100/模鑄件模LLL砂型鑄造時幾種合金的鑄件線收縮率 1.3 鑄造工藝設(shè)計1.3.3 鑄造工藝參數(shù) 1.3 鑄造工藝設(shè)計4) 起模斜度：為了在造型和造芯時便于起模，應(yīng)該在模樣或芯盒的起模方向上加上一定的斜度即起模斜度。起模斜度的形式 1.3.3 鑄造工藝參數(shù) 1.3 鑄造工藝設(shè)計4) 起模斜度砂型鑄造時模樣外表面及內(nèi)表面的起模斜度 1.3.3 鑄造工藝參數(shù) 1.3 鑄造工藝設(shè)計5) 鑄造

11、圓角 鑄件上相鄰兩壁之間的交角，應(yīng)做出鑄造圓角，以防止在尖角處產(chǎn)生沖砂及裂紋等缺陷。圓角半徑一般約為相鄰兩壁平均厚度的1/3-1/2。1.3.3 鑄造工藝參數(shù) 1.3 鑄造工藝設(shè)計 型芯分為水平型芯和垂直型芯；型芯頭是型芯的重要組成部分，起到定位和支撐型芯及引導(dǎo)型芯中氣體排出的作用。垂直芯頭的形式1.3.4 型芯 1.3 鑄造工藝設(shè)計水平芯頭的形式 型芯分為水平型芯和垂直型芯；型芯頭是型芯的重要組成部分，起到定位和支撐型芯及引導(dǎo)型芯中氣體排出的作用。1.3.4 型芯1.3.5 鑄造工藝方案及鑄造工藝圖示例 1.3 鑄造工藝設(shè)計1. 常用鑄造工藝符號及表示方法 1.3 鑄造工藝設(shè)計1. 常用鑄造

12、工藝符號及表示方法1.3.5 鑄造工藝方案及鑄造工藝圖示例2. 鑄造工藝方案示例 1.3 鑄造工藝設(shè)計支撐座零件圖4- 26180502080800.81.61.3.5 鑄造工藝方案及鑄造工藝圖示例 1.3 鑄造工藝設(shè)計1）確定澆注位置和分型面12342. 鑄造工藝方案示例1.3.5 鑄造工藝方案及鑄造工藝圖示例 1.3 鑄造工藝設(shè)計2）確定加工余量上下2. 鑄造工藝方案示例1.3.5 鑄造工藝方案及鑄造工藝圖示例上下 1.3 鑄造工藝設(shè)計3）確定拔模斜度2. 鑄造工藝方案示例1.3.5 鑄造工藝方案及鑄造工藝圖示例 1.3 鑄造工藝設(shè)計4) 確定型芯上下2. 鑄造工藝方案示例1.3.5 鑄造工藝方案及鑄造工藝圖示例鑄件名稱接盤件數(shù)10材料Q235鑄造方法砂型鑄造零件圖鑄造圖接盤的鑄造工藝設(shè)計過程 1.3 鑄造工藝設(shè)計接盤的鑄造工藝設(shè)計過程1.3.5 鑄造工藝方案及鑄造工藝圖示例序號工序名稱工序簡圖工序控制要點1制造模樣按模樣圖（來自鑄造工藝圖）制造和檢驗，注意模樣的表面質(zhì)量。2制造芯盒按芯盒圖（來自鑄造工藝圖）制造和檢驗，注意芯盒的內(nèi)腔表面質(zhì)量，定位準(zhǔn)確。接盤的鑄造工藝設(shè)計過程序號工序名稱工序簡圖工序控制要點3制備型砂控制原砂的粒度分布、粘結(jié)劑比例，新、舊型砂比例。4制備芯砂控制原砂的粒度分布、粘結(jié)劑比