機(jī)械工程材料成型及工藝17

1、本次課的內(nèi)容本次課的內(nèi)容n砂型鑄造砂型鑄造n造型方法的選擇造型方法的選擇n鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝設(shè)計(jì)一、砂型鑄造一、砂型鑄造n用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造是應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法，其主要工序包括：是應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法，其主要工序包括：制制造模樣，制備造型材料、造型、造芯、合型、熔煉、造模樣，制備造型材料、造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理與檢驗(yàn)澆注、落砂、清理與檢驗(yàn)等。等。砂型鑄造的生產(chǎn)工藝流程砂型鑄造的生產(chǎn)工藝流程二、造型方法的選擇二、造型方法的選擇 用造型材料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過程稱用造型材料及模樣等工藝裝

2、備制造鑄型的過程稱為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。工造型和機(jī)器造型兩大類。（一）手工造型（一）手工造型 手工造型是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工手工造型是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡單、序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡單、成本低，但其鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本低，但其鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、技術(shù)水平要求高，所以技術(shù)水平要求高，所以手工造型主要用于單件小批生手工造型主要用于單件小批生產(chǎn)，特別是重型和形狀復(fù)雜的鑄件。產(chǎn)，特別是重型和形狀

3、復(fù)雜的鑄件。 1. 1. 手工造型方法分類手工造型方法分類 根據(jù)砂型的不同特征，手工造型方法可分為：兩根據(jù)砂型的不同特征，手工造型方法可分為：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型；箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型；根據(jù)模樣的不同特征，手工造型方法可分為：整模造根據(jù)模樣的不同特征，手工造型方法可分為：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮板造型。板造型。 2. 2. 各種手工造型方法的主要特征及其適用范圍各種手工造型方法的主要特征及其適用范圍 兩箱造型兩箱造型 兩箱造型是造型的最基本方法，鑄型由成對(duì)的上兩箱造型

4、是造型的最基本方法，鑄型由成對(duì)的上型和下型構(gòu)成，操作簡單。適用于各種生產(chǎn)批量和各型和下型構(gòu)成，操作簡單。適用于各種生產(chǎn)批量和各種大小的鑄件。種大小的鑄件。三箱造型三箱造型 三箱造型的鑄型由上、中、下三型構(gòu)成。中型高三箱造型的鑄型由上、中、下三型構(gòu)成。中型高度需與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型操作度需與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型操作費(fèi)工。主要適用于具有兩個(gè)分型面的單件、小批生產(chǎn)費(fèi)工。主要適用于具有兩個(gè)分型面的單件、小批生產(chǎn)的鑄件。的鑄件。脫箱造型脫箱造型 脫箱造型主要采用活動(dòng)砂箱來造型，在鑄型合型脫箱造型主要采用活動(dòng)砂箱來造型，在鑄型合型后，將砂箱脫出，重新用于造型。后，將砂箱脫

5、出，重新用于造型。 一個(gè)砂箱可制出許一個(gè)砂箱可制出許多鑄型。金屬澆注時(shí)為防止錯(cuò)型，需用型砂將鑄型周多鑄型。金屬澆注時(shí)為防止錯(cuò)型，需用型砂將鑄型周圍填緊，也可在鑄型上套箱。常用于生產(chǎn)小鑄件，因圍填緊，也可在鑄型上套箱。常用于生產(chǎn)小鑄件，因砂箱無箱帶，故砂箱一般小于砂箱無箱帶，故砂箱一般小于400mm400mm。 地抗造型是利地抗造型是利用車間地面砂床作為鑄型的下箱。大鑄件需在砂床下用車間地面砂床作為鑄型的下箱。大鑄件需在砂床下面鋪以焦炭，埋上出氣管，以便澆注時(shí)引氣。地坑造面鋪以焦炭，埋上出氣管，以便澆注時(shí)引氣。地坑造型僅用或不用上箱即可造型，因而減少了造砂箱的費(fèi)型僅用或不用上箱即可造型，因而減少

6、了造砂箱的費(fèi)用和時(shí)間，但造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水用和時(shí)間，但造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。適用于砂箱不足，或生產(chǎn)要求不高的中、大型平高。適用于砂箱不足，或生產(chǎn)要求不高的中、大型鑄件，如砂箱、壓鐵、爐柵、芯骨等。鑄件，如砂箱、壓鐵、爐柵、芯骨等。 地坑造型地坑造型整模造型整模造型 整模造型的模樣是整體的，分型面是平面，鑄型整模造型的模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的錯(cuò)型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。鑄件。挖砂造型挖砂造型 挖

7、砂造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。挖砂造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。為便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其為便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。 假箱造型假箱造型 假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個(gè)底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，前預(yù)先做個(gè)底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不參予澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡單，因底胎不參予澆注，

8、故稱假箱。比挖砂造型操作簡單，且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。分模造型分模造型 分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。截面在中部的鑄件?；顗K造型活塊造型 活塊造型是在制模時(shí)將鑄件上的妨礙起模的小凸活塊造型是在制模時(shí)將鑄件上的妨礙起模的小凸臺(tái)，肋條等這些部分作成活動(dòng)的（即活塊）。起模時(shí)，臺(tái)，肋條等這些部分作成活動(dòng)的（即活塊）。起模時(shí)，先起出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費(fèi)先起

9、出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費(fèi)時(shí)，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)時(shí)，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。帶有突出部分、難以起模的鑄件。 刮板造型刮板造型 刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、工人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。（二）機(jī)器造型（二）機(jī)

10、器造型 機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、作的造型工序。機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專用設(shè)備，投資較大，適合大批加工余量小，但需要專用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。量生產(chǎn)。 機(jī)器造型方法分類：機(jī)器造型方法分類： 常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。實(shí)、射砂緊實(shí)。三、鑄造工藝設(shè)計(jì)三、鑄造工藝設(shè)計(jì) 鑄造工藝圖是表示鑄型分型面

11、、澆冒口系統(tǒng)、澆鑄造工藝圖是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫襯板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、襯板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工分型面、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。1. 1. 鑄造方案的確定鑄造方案的確定（1 1）澆注位置的選擇）澆注位置的選擇 澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則： a a）體積收縮大的合金及壁厚

12、差較大的鑄件，應(yīng)按）體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。b b）重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下）重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)面。面或側(cè)面。汽缸澆注時(shí)的位置汽缸澆注時(shí)的位置c c）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時(shí)要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。部，同時(shí)要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。箱蓋澆注時(shí)的位置箱蓋

13、澆注時(shí)的位置d d）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面朝下。）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面朝下。e e）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時(shí)應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。和檢查，同時(shí)應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。（2 2）分型面的選擇）分型面的選擇 分型面為鑄型組元間的接合面，選擇分型面應(yīng)考分型面為鑄型組元間的接合面，選擇分型面應(yīng)考慮以下原則：慮以下原則： a a）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工并應(yīng)盡量選在

14、最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝。藝。a) a) 不正確不正確 b) b) 正確正確分型面應(yīng)選在最大截面處分型面應(yīng)選在最大截面處b b）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯(cuò)型、飛）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯(cuò)型、飛邊、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。邊、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。 a) a) 不合理不合理 b) b) 合理合理分型面的位置應(yīng)能減少錯(cuò)型、飛邊分型面的位置應(yīng)能減少錯(cuò)型、飛邊c c）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。 a) a) 不合理不合理 b) b) 合理合理螺栓塞頭的分型面螺栓塞頭的分型面d d）

15、若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分）若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分型面的同一側(cè)時(shí)，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面型面的同一側(cè)時(shí)，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。處于分型面的同一側(cè)。 e e）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個(gè)分型面。）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個(gè)分型面。 a) a) 不合理不合理 b) b) 合理合理 分型面數(shù)目的確定分型面數(shù)目的確定f f）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。 a) a) 不正確不正確 b) b) 正確正確分型面的位置應(yīng)能避免披縫分型面的位置應(yīng)能避免披縫g g）分型面的選

16、擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時(shí)位置一致。）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時(shí)位置一致。鑄造工藝參數(shù)的選擇鑄造工藝參數(shù)的選擇（1 1）加工余量加工余量 指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)械加工時(shí)切去的金在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募訉賹雍穸?。零件上需要加工的表面，?yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄工余量。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中

17、的位置、加工精度要基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。灰鑄鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件求等。灰鑄鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件表面較光潔、平整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注表面較光潔、平整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注溫度高、表面粗糙、變形大、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件溫度高、表面粗糙、變形大、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大；非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量大；非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件小；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的應(yīng)比鑄鐵件??；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大

18、，故余量也應(yīng)隨之加大；加大； 大量生產(chǎn)時(shí)，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量大量生產(chǎn)時(shí)，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可減小；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；此外，可減小；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；此外，澆注時(shí)朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余澆注時(shí)朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加量應(yīng)比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。工余量國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。（2 2）起模斜度（拔模斜度）起模斜度（拔模斜度） 為使模樣容易從鑄型中為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯

19、盒中脫出，平行于起模方向在模樣或取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測(cè)量面高度、模樣材料及造型度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測(cè)量面高度、模樣材料及造型方法確定。方法確定。（3 3）最小鑄出孔及槽最小鑄出孔及槽 零件上的孔、槽、臺(tái)階等應(yīng)從鑄零件上的孔、槽、臺(tái)階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時(shí)，同時(shí)還避免

20、鑄件局部以便節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時(shí)，同時(shí)還避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。無法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。 （4 4）收縮余量收縮余量 指為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺指為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。寸增大的數(shù)值。（5 5）工藝補(bǔ)正量工藝補(bǔ)正量 由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補(bǔ)正量。工藝補(bǔ)非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補(bǔ)正量。工藝補(bǔ)正量可粗略地按下述經(jīng)驗(yàn)公式來確定，正量可粗略地按下述經(jīng)驗(yàn)公式來確定， e0.002Le0.002L， 式中式中e e為工藝補(bǔ)正量（為工藝補(bǔ)正量