鑄造工藝設計

1、授課教師：張艷秋授課教師：張艷秋 將金屬材料熔化成液態(tài)后，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澆注入與擬成形的零件形狀及尺寸相適應的模型空腔（稱鑄尺寸相適應的模型空腔（稱鑄型）中，待其冷卻凝固后獲得型）中，待其冷卻凝固后獲得具有一定形狀和尺寸的毛坯或具有一定形狀和尺寸的毛坯或零件的方法。零件的方法。鑄造概念鑄造概念鑄造的特點鑄造的特點工藝適應性強工藝適應性強 鑄件的合金成分、尺寸、形狀、質量鑄件的合金成分、尺寸、形狀、質量和生產(chǎn)批量等幾乎不受限制。和生產(chǎn)批量等幾乎不受限制。鑄造的特點鑄造的特點 經(jīng)濟性好經(jīng)濟性好原材料來源廣泛，原材料來源廣泛， 鑄件的形狀和尺寸與鑄件的形狀和尺寸與

2、零件非常接近，可以節(jié)約金屬，減少后零件非常接近，可以節(jié)約金屬，減少后續(xù)加工費用，因而生產(chǎn)成本低。續(xù)加工費用，因而生產(chǎn)成本低。鑄造的特點鑄造的特點用同樣金屬材料制造的鑄件，其力學用同樣金屬材料制造的鑄件，其力學性能不如鍛件。性能不如鍛件。鑄造工序繁多，且難以精確控制，故鑄造工序繁多，且難以精確控制，故鑄件質量有時會不夠穩(wěn)定。鑄件質量有時會不夠穩(wěn)定。勞動條件較差，勞動強度較大。勞動條件較差，勞動強度較大。砂型鑄造砂型鑄造 可以生產(chǎn)結構復雜的鑄件，鑄件的大小幾乎可以生產(chǎn)結構復雜的鑄件，鑄件的大小幾乎不受限制，小到不受限制，小到1kg以下，大到以下，大到400多噸。其生產(chǎn)多噸。其生產(chǎn)成本較低，是所有鑄

3、造方法中成本最低的方法。成本較低，是所有鑄造方法中成本最低的方法。 既可以手工生產(chǎn)，又可以機械化生產(chǎn)，且批既可以手工生產(chǎn)，又可以機械化生產(chǎn)，且批量可大可小。所生產(chǎn)的鑄件的質量等級可根據(jù)技量可大可小。所生產(chǎn)的鑄件的質量等級可根據(jù)技術要求進行控制，但是與其他方法相比，其尺寸術要求進行控制，但是與其他方法相比，其尺寸公差、重量公差和表面粗糙度相對低一些。公差、重量公差和表面粗糙度相對低一些。砂型鑄造砂型鑄造特特點點砂型鑄造生產(chǎn)線砂型鑄造生產(chǎn)線砂型鑄造砂型鑄造1.2 鑄造方法鑄造方法鑄鑄造造方方法法砂型鑄造砂型鑄造特種鑄造特種鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造熔模鑄造熔模鑄造壓力鑄造壓力鑄造離心鑄造離心鑄造低壓

4、鑄造低壓鑄造陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造1. 砂型：砂型：1）砂型結構及造型材料）砂型結構及造型材料（包括型砂和芯砂）（包括型砂和芯砂）砂型鑄造砂型鑄造1. 砂型：砂型：2）模樣及芯盒）模樣及芯盒芯盒芯盒模樣模樣砂型鑄造砂型鑄造2. 砂型鑄造工藝過程砂型鑄造工藝過程砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法造型方法手工造型手工造型 是指填砂、緊實、起模等工序主要由手工或手動工具來完成的造是指填砂、緊實、起模等工序主要由手工或手動工具來完成的造型過程。型過程。機器造型機器造型 是指用機器完成填砂、緊實和起模等造型操作過程。是指用機器完成填砂、緊實和起模等造型操作過程。砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法：造型方法：1）手

5、工造型）手工造型(1)整模造型整模造型 模樣是整體，分型面為平面，鑄型型腔全部在一個砂箱中，鑄件不會產(chǎn)生模樣是整體，分型面為平面，鑄型型腔全部在一個砂箱中，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷。錯型缺陷。齒輪坯整模造型過程齒輪坯整模造型過程 砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(1)整模造型整模造型 模樣是整體，分型面為平面，鑄型型腔全部在一個砂箱中，鑄件不會產(chǎn)生模樣是整體，分型面為平面，鑄型型腔全部在一個砂箱中，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷錯型缺陷。砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(2)分模造型分模造型模樣沿最大截面處分為兩半，型腔位于上、下兩個砂型內。模

6、樣沿最大截面處分為兩半，型腔位于上、下兩個砂型內。分模造型分模造型套筒分模造型過程套筒分模造型過程 砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(2)分模造型分模造型模樣沿最大截面處分為兩半，型腔位于上、下兩個砂型內。模樣沿最大截面處分為兩半，型腔位于上、下兩個砂型內。分模造型分模造型砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(3)活塊造型活塊造型當鑄件側面有凸起阻礙起模時，可將此凸起部分做成能與模樣本體分開的活塊。當鑄件側面有凸起阻礙起模時，可將此凸起部分做成能與模樣本體分開的活塊。分模造型分模造型砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法：造型方法：1）手工造

7、型）手工造型(3)活塊造型活塊造型當鑄件側面有凸起阻礙起模時，可將此凸起部分做成能與模樣本體分開的活塊。當鑄件側面有凸起阻礙起模時，可將此凸起部分做成能與模樣本體分開的活塊。分模造型分模造型砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(4)挖砂造型挖砂造型當模樣是整體，而分型面是曲面時，造型時需挖去阻礙起模的型砂。當模樣是整體，而分型面是曲面時，造型時需挖去阻礙起模的型砂。分模造型分模造型手輪挖砂造型過程手輪挖砂造型過程 砂型鑄造砂型鑄造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(4)挖砂造型挖砂造型當模樣是整體，而分型面是曲面時，造型時需挖去阻礙起模

8、的型砂。當模樣是整體，而分型面是曲面時，造型時需挖去阻礙起模的型砂。砂型鑄造砂型鑄造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(5)假箱造型假箱造型克服了挖砂造型的缺點，在造型前預先制作一個與分型面相吻合的底胎克服了挖砂造型的缺點，在造型前預先制作一個與分型面相吻合的底胎分模造型分模造型手輪假箱造型過程手輪假箱造型過程 砂型鑄造砂型鑄造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(5)假箱造型假箱造型克服了挖砂造型的缺點，在造型前預先制作一個與分型面相吻合的底胎克服了挖砂造型的缺點，在造型前預先制作一個與分型面相吻合的底胎砂型鑄造砂型鑄造分模造型分模造型3. 造型方法

9、：造型方法：1）手工造型）手工造型(6)刮板造型刮板造型用與鑄件截面形狀相適應的刮板代替模樣用與鑄件截面形狀相適應的刮板代替模樣帶輪鑄件的刮板造型過程帶輪鑄件的刮板造型過程 砂型鑄造砂型鑄造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(6)刮板造型刮板造型用與鑄件截面形狀相適應的刮板代替模樣用與鑄件截面形狀相適應的刮板代替模樣砂型鑄造砂型鑄造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(7)三箱造型三箱造型帶輪的三箱造型帶輪的三箱造型 砂型鑄造砂型鑄造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(7)三箱造型三箱造型砂型鑄造砂型鑄造零

10、件的結構特點零件的結構特點技術要求技術要求生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量工藝設計的依據(jù)工藝設計的依據(jù)生產(chǎn)條件生產(chǎn)條件工藝設計工藝設計工藝設計的內容工藝設計的內容對零件進行工藝分析對零件進行工藝分析, ,繪制鑄造繪制鑄造 工藝圖工藝圖u確定澆注位置和分型面確定澆注位置和分型面u確定加工余量及有關工藝參數(shù)確定加工余量及有關工藝參數(shù)u確定型芯數(shù)目和設置方式確定型芯數(shù)目和設置方式u確定澆注系統(tǒng)形狀，尺寸和位置確定澆注系統(tǒng)形狀，尺寸和位置工藝設計工藝設計鑄件工藝圖鑄件工藝圖工藝設計工藝設計1.1 澆注位置的選擇澆注位置的選擇1. 鑄件中重要加工面或質量要求較高的表面應朝下鑄件中重要加工面或質量要求較高的表面應朝下車床

11、床身的澆注位置車床床身的澆注位置工藝設計工藝設計1.1 澆注位置的選擇澆注位置的選擇2. 鑄件的寬大平面應朝下鑄件的寬大平面應朝下大平面鑄件的澆注位置大平面鑄件的澆注位置 工藝設計工藝設計曲軸箱的澆注位置曲軸箱的澆注位置 上下下上(a)(b)1.1 澆注位置的選擇澆注位置的選擇3. 面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或側立、傾斜面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或側立、傾斜工藝設計工藝設計曲軸箱的澆注位置曲軸箱的澆注位置 冒 口上中中下1.1 澆注位置的選擇澆注位置的選擇4. 鑄件的厚大部分朝上鑄件的厚大部分朝上工藝設計工藝設計1.1 澆注位置的選擇澆注位置的選擇5. 應考慮型芯的定位、穩(wěn)固和排氣，避

12、免使用吊砂、吊芯和懸臂式砂芯應考慮型芯的定位、穩(wěn)固和排氣，避免使用吊砂、吊芯和懸臂式砂芯箱體的澆注位置箱體的澆注位置 上中中下上下中下中上工藝設計工藝設計上中中下上中中下上下上下上下上下 分型面分型面 分模面分模面 分型分模面分型分模面分型面、分模面符號分型面、分模面符號分型面：相鄰鑄型之間的結合面。分型面：相鄰鑄型之間的結合面。分模面：將模樣分開的切面，有時與分型面重疊。分模面：將模樣分開的切面，有時與分型面重疊。上上下下工藝設計工藝設計1.2 分型面的選擇分型面的選擇1.2 分型面的選擇分型面的選擇1. 方便起模方便起模 分型面應選在鑄件最大截面處，以保證順利拔出模樣而不損壞鑄型。分型面應

13、選在鑄件最大截面處，以保證順利拔出模樣而不損壞鑄型。 工藝設計工藝設計1 1 451模 樣砂 子 阻 礙 起 模下上下上下上11451模樣砂子阻礙起模下上下上下上(a) 鑄件圖鑄件圖 (b) 不正確不正確 (c) 正確正確 分型面的位置分型面的位置 1.2 分型面的選擇分型面的選擇2. 盡量使鑄件位于同一鑄型內盡量使鑄件位于同一鑄型內工藝設計工藝設計箱體鑄件分型面的正確選擇箱體鑄件分型面的正確選擇上下BAab上下1.3 鑄造工藝設計鑄造工藝設計1.3.2 分型面的選擇分型面的選擇4. 分型面應盡量選用平面分型面應盡量選用平面 盡量選用平面做分型面，避免使用曲面、折面作分型面，從而簡化造型過程盡

14、量選用平面做分型面，避免使用曲面、折面作分型面，從而簡化造型過程和曲面模板、曲面模樣的制造工作量，保證鑄件的精度。和曲面模板、曲面模樣的制造工作量，保證鑄件的精度。 起重臂的分型起重臂的分型 下上下上上下（a）曲面分型面）曲面分型面 （b）平面分型面）平面分型面1.2 分型面的選擇分型面的選擇4. 分型面應盡量選用平面分型面應盡量選用平面 但在大批量生產(chǎn)時，某些鑄件也可采用非平直分型面以減少分型面數(shù)量和清但在大批量生產(chǎn)時，某些鑄件也可采用非平直分型面以減少分型面數(shù)量和清理工作量。理工作量。搖臂鑄件分型面的確定搖臂鑄件分型面的確定 （a）平直分型面）平直分型面 （b）非平直分型面）非平直分型面上

15、下下上工藝設計工藝設計1.2 分型面的選擇分型面的選擇5. 分型面的選擇應考慮盡可能減少型芯的數(shù)目分型面的選擇應考慮盡可能減少型芯的數(shù)目接頭鑄件分型面方案的比較接頭鑄件分型面方案的比較（a） （b）工藝設計工藝設計1.3 鑄造工藝設計鑄造工藝設計1.3.2 分型面的選擇分型面的選擇6. 便于下芯、合箱和檢查型腔尺寸便于下芯、合箱和檢查型腔尺寸箱體鑄件分型面方案的比較箱體鑄件分型面方案的比較（a）不合理）不合理 （b）合理）合理 1.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù)：鑄造工藝設計時所需要的特定的工藝數(shù)據(jù)。鑄造工藝設計時所需要的特定的工藝數(shù)據(jù)。 1.尺寸公差和機械加

16、工余量：尺寸公差和機械加工余量：1) 鑄件尺寸公差：指鑄件基本尺寸的正負偏差。鑄件尺寸公差：指鑄件基本尺寸的正負偏差。實際批量生產(chǎn)中鑄件的尺寸公差等級實際批量生產(chǎn)中鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法鑄造方法公差等級公差等級CT鑄件材料鑄件材料鋼鋼灰鐵灰鐵球鐵球鐵可鍛可鍛鑄鐵鑄鐵銅合金銅合金鋅合金鋅合金輕合金輕合金鎳、鈷鎳、鈷基合金基合金砂型手工造型砂型手工造型1114111411141114101310139121114砂型機器造型和砂型機器造型和殼型殼型81281281281281081079812金屬型鑄造金屬型鑄造-8108108108107979-壓鑄壓鑄-684647-精鑄精鑄水玻璃水玻璃

17、797979-58-5879硅溶膠硅溶膠464646-46-4646工藝設計工藝設計1.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定1.尺寸公差和機械加工余量：尺寸公差和機械加工余量：1) 鑄件尺寸公差：指鑄件基本尺寸的正負偏差。鑄件尺寸公差：指鑄件基本尺寸的正負偏差。鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差 鑄件基鑄件基本尺寸本尺寸公差等級公差等級CT12345678910111213141516100.090.130.180.260.360.520.741.01.52.02.84.2-10160.10.140.200.280.380.540.781.11.62.23.04.4-16250.110.150.22

18、0.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.901.31.82.63.65.079111440630.130.180.260.360.500.701.01.42.02.84.05.68101216631000.140.200.280.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.220.300.440.620.881.21.82.53.65.0710121620工藝設計工藝設計1.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定1.尺寸公差和機械加工余量：尺寸公差和機械

19、加工余量： 2) 機械加工余量：在鑄件加工表面上留出的準備由機械加工方法去除的厚度機械加工余量：在鑄件加工表面上留出的準備由機械加工方法去除的厚度鑄造方法鑄造方法機械加工余量等級機械加工余量等級鑄件材料鑄件材料鋼鋼灰鐵灰鐵球鐵球鐵可鍛可鍛鑄鐵鑄鐵銅合金銅合金鋅合金鋅合金輕合金輕合金鎳、鈷鎳、鈷基合金基合金砂鑄手工造型砂鑄手工造型GKFHFHFHFHFHFHGK砂鑄機器造型和殼型砂鑄機器造型和殼型FHEGEGEGEGEGEGFH金屬型金屬型-DFDFDFDFDFDF-壓鑄壓鑄-BDBDBD-精鑄精鑄EEE-E-EE毛坯鑄件的機械加工余量等級毛坯鑄件的機械加工余量等級 工藝設計工藝設計1.3 鑄造

20、工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定1.尺寸公差和機械加工余量：尺寸公差和機械加工余量： 2) 機械加工余量：在鑄件加工表面上留出的準備由機械加工方法去除的厚度機械加工余量：在鑄件加工表面上留出的準備由機械加工方法去除的厚度鑄件的機械加工余量鑄件的機械加工余量工藝設計工藝設計鑄件機鑄件機加尺寸加尺寸機械加工余量等級機械加工余量等級ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500

21、.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571015204000630011.422.845.5811162263001.11.52.234.5691217241.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定2. 最小鑄出孔：最小鑄出孔：太小的孔不易鑄出太小

22、的孔不易鑄出鑄件材料種類鑄件材料種類壁厚壁厚最小鑄出孔直徑最小鑄出孔直徑鑄鐵鑄鐵8106102025101540501530501003550鋁合金或鎂合金鋁合金或鎂合金20銅合金銅合金25鑄鐵和有色合金鑄件最小鑄出孔尺寸鑄鐵和有色合金鑄件最小鑄出孔尺寸 工藝設計工藝設計1.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定2. 最小鑄出孔：最小鑄出孔：太小的孔不易鑄出太小的孔不易鑄出鑄鐵和有色合金鑄件最小鑄出孔尺寸鑄鐵和有色合金鑄件最小鑄出孔尺寸 工藝設計工藝設計孔深孔深H孔壁厚度孔壁厚度252650517576100101150151200201300300最小鑄出孔直徑最小鑄出孔直徑d100606

23、0708010012014016010120060708090120140160190201400809010011014017019023040160010011012014017020023027060110001201301501702002302703001000140160170200230260300330或dH1.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定3. 鑄造收縮率：鑄造收縮率：鑄件種類鑄件種類收縮率收縮率受阻收縮受阻收縮自由收縮自由收縮灰鐵灰鐵中小型鑄件中小型鑄件0.91.0大中型鑄件大中型鑄件0.80.9特大型鑄件特大型鑄件0.70.8特殊圓筒特殊圓筒形鑄件形鑄件直徑方向

24、直徑方向0.50.7長度方向長度方向0.80.9球鐵球鐵珠光體球鐵珠光體球鐵0.81.21.01.3鐵素體球鐵鐵素體球鐵0.61.20.81.2可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵1.21.81.52.0鐵素體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵1.01.31.21.5常用鑄鐵合金的線收縮率常用鑄鐵合金的線收縮率 工藝設計工藝設計1.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定3. 鑄造收縮率：鑄造收縮率：常用鑄鐵合金的線收縮率常用鑄鐵合金的線收縮率 工藝設計工藝設計鑄件種類鑄件種類收縮率收縮率受阻收縮受阻收縮自由收縮自由收縮鑄鋼鑄鋼碳鋼、低合金鋼碳鋼、低合金鋼1.51.71.51.71.62.21.6

25、2.2雙相鋼雙相鋼1.51.91.51.91.82.31.82.3奧氏體鋼奧氏體鋼1.72.01.72.02.02.42.02.4有色合金有色合金錫青銅錫青銅1.21.21.41.4無錫青銅無錫青銅1.61.81.61.82.02.22.02.2普通黃銅普通黃銅1.51.71.51.71.82.01.82.0硅黃銅硅黃銅1.61.71.61.71.71.81.71.8特種鑄造有色合特種鑄造有色合金金錳黃銅錳黃銅1.82.01.82.02.02.32.02.3鋁硅合金鋁硅合金0.81.00.81.01.01.21.01.2鋁銅合金鋁銅合金1.41.41.61.6鋁鎂合金（鋁鎂合金（1010wtw

26、t%Mg%Mg）1.01.01.21.2鎂合金鎂合金1.21.21.61.61.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定4. 起模斜度：起模斜度：為了便于起模和出芯，模樣和芯盒的側面應避免與底平面垂直，要為了便于起模和出芯，模樣和芯盒的側面應避免與底平面垂直，要留有一定的斜度，使得起模或出芯時，砂型或砂芯不易損壞，該斜度是為了工藝要留有一定的斜度，使得起?；虺鲂緯r，砂型或砂芯不易損壞，該斜度是為了工藝要求而設，稱為起模斜度或拔模斜度。求而設，稱為起模斜度或拔模斜度。 工藝設計工藝設計1.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定4. 起模斜度：起模斜度：工藝設計工藝設計h或或h1高度高度mm粘土

27、砂，外表面粘土砂，外表面粘土砂造型，內表面粘土砂造型，內表面自硬砂造型自硬砂造型金屬模金屬模木模木模金屬模金屬模木模木模金屬模金屬模木模木模aaaaaa102200.42550.64350.85451.03000.64000.810401100.81251.02201.62502.01501.6251.6401000301.00401.2152.01152.20501.60551.61001600251.20301.40452.20552.60351.60402.01602500201.60251.80403.00453.40302.20352.62504000202.40253.00404.

28、60455.20303.60354.24006300203.80203.80356.40407.40254.60305.663010000154.40205.80308.803510.20205.80257.410001600-0209.2-035-02511.616002500-01511.0-035-02518.22500-015-025-1.3 鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造工藝參數(shù)的確定5. 鑄造圓角：鑄造圓角：制造模樣時，壁的連接和轉角處要做成圓弧過度，即鑄造圓角。它制造模樣時，壁的連接和轉角處要做成圓弧過度，即鑄造圓角。它既可使轉角處不產(chǎn)生脆弱面，又可減少應力集中，還可避免產(chǎn)生沖砂、縮孔和

29、裂紋。既可使轉角處不產(chǎn)生脆弱面，又可減少應力集中，還可避免產(chǎn)生沖砂、縮孔和裂紋。鑄造圓角的半徑值一般為相交兩壁平均厚度的鑄造圓角的半徑值一般為相交兩壁平均厚度的1/31/2。 工藝設計工藝設計1.4 型芯設計型芯設計（a）一般形式）一般形式 （b）只有下芯頭）只有下芯頭 （c）無芯頭）無芯頭 垂直芯頭的形式垂直芯頭的形式 工藝設計工藝設計1.4 型芯設計型芯設計水平芯頭的形式水平芯頭的形式 工藝設計工藝設計鑄造工藝實例鑄造工藝實例工藝設計工藝設計11724545R28R44A向0.03A1.61.61.6500.03A19+0.21 0835+0.025 055+0.019 00.02 AA94A6.3其余材料為灰口鑄鐵，小批量生產(chǎn)材料為灰口鑄鐵，小批量生產(chǎn) 接盤零件接