砂型鑄造工藝設計

砂型鑄造工藝設計第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六概述一、鑄造工藝設計的概念

根據(jù)零件圖及其相關要求，編制出一個鑄件生產(chǎn)工藝過程的技術文件就是鑄造工藝設計。這些技術文件必須結合工廠的具體條件，是在總結先進經(jīng)驗的基礎上，以圖形、文字和表格的形式對鑄件的生產(chǎn)工藝過程加以科學地規(guī)定。它是生產(chǎn)的直接指導性文件，也是技術準備和生產(chǎn)管理、制定進度計劃的依據(jù)。第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六二、鑄造工藝設計的內(nèi)容鑄造工藝設計包括以下幾種主要技術文件：

1.鑄造工藝圖5.模樣圖2.鑄造工藝卡6.芯合圖3.鑄型裝配圖7.砂箱圖4.鑄件圖8.模板圖由于每個鑄件的生產(chǎn)任務和要求不同，生產(chǎn)條件不同，因此，鑄造工藝設計的內(nèi)容也不同。對于不太重要的單件小批量生產(chǎn)的鑄件，鑄造工藝設計比較簡單。一般選用手工造型，只限于繪制鑄造工藝圖和填寫有關工藝卡，即可投入生產(chǎn)對于要求比較高的單件生產(chǎn)的重要鑄件和大量生產(chǎn)的鑄件，除要詳細繪制鑄造工藝圖，填寫工藝卡以外，還應繪制鑄件圖、鑄型裝配圖以及大量的工裝圖，如模樣圖、模板圖、砂箱圖、芯合圖、下芯夾具圖，檢驗樣板及量具圖等。第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六三、鑄造工藝設計的一般步驟1.對零件圖紙進行審核和進行鑄造工藝性分析2.選擇鑄造方法3.確定鑄造工藝方案4.繪制鑄造工藝圖5.繪制鑄件圖6.填寫鑄造工藝卡和繪制鑄型裝配圖7.繪制各種鑄造工藝裝備圖紙第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六四、鑄造工藝方案

概括說明鑄造生產(chǎn)的基本過程和方法的工藝文獻，包括造型和造芯方法、鑄型種類、澆注位置和分型面的確定等。第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六澆注位置：澆注時鑄件在砂型中所處的空間位置。分型面：鑄型組員間的結合面一、澆注位置的選擇原則原則：主要考慮鑄件質(zhì)量1.鑄件的重要加工面或主要工作面應朝下或位于側面原因：鑄件的上表面容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，組織也不如下表面致密。第一節(jié)澆注位置與分型面的選擇第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

2.鑄件的大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注

原因：鑄型的上表面除了容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣外，大平面還極易產(chǎn)生夾砂缺陷。這是由于在澆注過程中，高溫的液態(tài)金屬對型腔上表面有強烈的熱輻射，型砂因急劇膨脹和強度下降而拱起或開裂。拱起處或裂口浸入金屬液中，形成夾砂缺陷。同時鑄件的大平面朝下，也有利于排氣，減小金屬液對鑄型的沖刷力。第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3.鑄件大面積的薄壁部分放在鑄型的下部或垂直、傾斜。原因：這樣能增加薄壁處金屬液的壓強，提高金屬液的流動性，防止薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷。第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六4.易產(chǎn)生縮孔的構件，應使厚截面位于分型面附近的上部或側面原因：便于安放冒口，實現(xiàn)定向凝固，進行補縮。第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六二、鑄型分型面的選擇原則：在保證質(zhì)量的前提下，盡量簡化工藝1.分型面應設在鑄件最大截面處，以保證模樣從型腔中順利取出第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2.應使造型工藝簡化★應盡量使分型面平直，以簡化模具制造及造型工藝，避免挖砂造型

第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六★盡可能減少鑄件的分型面，盡量做到只有一個分型面第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六★應使型芯和活塊數(shù)量盡量減少。第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3.應使鑄件全部或大部放在同一砂箱。第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六4.應盡量使型腔及主要型芯位于下型，以便于造型、下芯、合型及檢驗。第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六下上上下②①第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

第二節(jié)鑄造工藝參數(shù)的確定一、機械加工余量和最小鑄孔

灰鑄鐵的機械加工余量注：加工余量數(shù)值中下限用于大批大量生產(chǎn)，上限用于單件小批生產(chǎn)鑄件最大尺寸(㎜)澆注時位置加工面與基準面的距離(mm)<5050～120120～260260～500500～800800～1250<120頂面底、側面3.5～4.52.5～3.54.0～4.53.0～3.5120～260頂面底、側面4.0～5.03.0～4.04.5～5.03.5～4.05.0～5.54.0～4.5260～500頂面底、側面4.5～6.03.5～4.55.0～6.04.0～4.56.0～7.04.5～5.06.5～7.05.0～6.0500～800頂面底、側面5.0～7.04.0～5.06.0～7.04.5～5.06.5～7.04.5～5.57.0～8.05.0～6.07.5～9.06.5～7.0800～1250頂面底、側面6.0～7.04.0～5.56.5～7.55.0～5.57.0～8.05.0～6.07.5～8.05.5～6.08.0～9.05.5～7.08.5～106.5～7.5第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六生產(chǎn)批量最小鑄出孔直徑灰口鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)12～1515～3030～50－30～5050最小鑄孔注：對于零件上不要求加工的孔槽，無論大小均應鑄出第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六二、起模斜度為了起模方便又不損壞砂型，凡垂直于分型面的壁上須留有斜度。 第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六起模斜度的形式第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六三、鑄造圓角鑄件上相鄰兩壁之間的交角，應做出鑄造圓角，防止在尖角處產(chǎn)生沖砂及裂紋等缺陷。圓角半徑一般為相交兩壁平均厚度的1/3～1/2第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六四、收縮率鑄件由于凝固、冷卻后的體積收縮，其各部分尺寸均小于模樣尺寸。為保證鑄件尺寸要求，需在模樣(芯盒)上加大一個收縮的尺寸。加大的這部分尺寸稱收縮量，一般根據(jù)鑄造收縮率來定。鑄造收縮率定義如下：

K＝[(L模－L件)/L件]×100%式中：K為鑄造收縮率；L模為模樣尺寸；L件為鑄件尺寸。鑄造收縮率主要取決于合金的種類，同時與鑄件的結構、大小、壁厚及收縮時受阻礙情況有關。對于一些要求較高的鑄件，如果收縮率選擇不當，將影響鑄件尺寸精度，使某些部位偏移，影響切削加工和裝配。通?；诣T鐵為0.7～1.0%，鑄造碳鋼為1.3～2.0%，鋁硅合金為0.8～1.2%，錫青銅為1.2～1.4%。第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

第三節(jié)砂芯設計一、型芯的作用形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞和形狀復雜阻礙起模部分的外形。第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六二.型芯的數(shù)量及分塊★型芯的數(shù)量取決于鑄件的形狀★大型復雜型芯根據(jù)需要分塊制作三.型芯的形式常用的型芯有水平型芯、垂直型芯、懸臂型芯、懸吊型芯、引申型芯（便于起模）、外型芯（使三箱造型變?yōu)閮上湓煨停┑攘N。第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六四、型芯的技術要求第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六五、型芯的制作第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六六、型芯頭及芯座型芯頭的作用：對型芯起固定、定位、排氣作用。

第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第四節(jié)澆注系統(tǒng)和冒口一、澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)是指液態(tài)金屬流入鑄型型腔的通道。

1.澆注系統(tǒng)的組成及作用

澆注系統(tǒng)一般包括外澆口、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等。58目錄澆注系統(tǒng)的作用應能平穩(wěn)地將金屬液引入鑄型，要有利于檔渣和排氣，并能控制鑄件的凝固順序。

第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六澆注系統(tǒng)的組成第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六(1)外澆口其作用是容納注入的金屬液并緩解液態(tài)金屬對砂型的沖擊。小型鑄件通常為漏斗狀(稱澆口杯)，較大型鑄件為盆狀(稱澆口盆)。(2)直澆道是連接外澆口與橫澆道的垂直通道，改變直澆道的高度可以改變型腔內(nèi)金屬液的靜壓力從而改善液態(tài)金屬的充型能力。(3)橫澆道橫澆道是將直澆道的金屬液引入內(nèi)澆道的水平通道，一般開在砂型的分型面上。橫澆道的主要作用是分配金屬液入內(nèi)澆道和隔渣。(4)內(nèi)澆道內(nèi)澆道直接與型腔相連，其作用是調(diào)節(jié)金屬液流入型腔的方向和速度，以及調(diào)節(jié)鑄件各部分的冷卻速度。

第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六澆注系統(tǒng)的類型很多，根據(jù)金屬的種類和鑄件的形狀及內(nèi)澆道在鑄件上開設的位置，可分為頂注式、底注式、中間注入式和分段注入式等幾種類型。（1）頂注式澆注系統(tǒng)2.澆注系統(tǒng)的類型優(yōu)點是易于充滿型腔，型腔中金屬的溫度自下而上遞增，因而補縮作用好、簡單易做、節(jié)省金屬材料。缺點是對鑄型沖擊較大，有可能造成沖砂和飛濺，而且會加劇金屬的氧化。所以這類澆注系統(tǒng)多用于重量輕，高度低和形狀簡單的鑄件。60目錄第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

頂注式澆注系統(tǒng)第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六（2）底注式澆注系統(tǒng)

與頂注式澆注系統(tǒng)相反，底注式澆注系統(tǒng)是從鑄件底部(下端面)注入型腔的。

底注式澆注系統(tǒng)61目錄第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

這類澆注系統(tǒng)的優(yōu)點是充型平穩(wěn)，排氣方便，不易沖壞型腔和引起飛濺，適宜于大、中型的鑄件。對易于氧化的合金，如鋁、鎂合金和某些銅合金也較適宜。這類澆注系統(tǒng)的缺點是不利于定向凝固，補縮效果差，充型速度慢，不適合復雜薄壁鑄件的充型。第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六（3）中間注入式澆注系統(tǒng)

中注式澆注系統(tǒng)62目錄第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六這是一種介于頂注和底注之間的注入方法，既降低了液流落下的高度，又使溫度的分布較為均勻，內(nèi)澆道處在分型面上，便于開設和選擇部位。因此，這種澆注系統(tǒng)的應用很廣。第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六（4）階梯注入式澆注系統(tǒng)

階梯注入式澆注系統(tǒng)63第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

階梯注入式澆注系統(tǒng)亦稱階梯式澆注系統(tǒng)，是在鑄件高度上設二層或二層以上的內(nèi)澆道，它兼?zhèn)淞隧斪⑹?、底注式和中間注入式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點。第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六冒口是在鑄型中設置的一個儲存金屬液的空腔。

冒口普通冒口特種冒口明冒口暗冒口保溫冒口發(fā)熱冒口大氣壓力冒口易割冒口二、冒口第44頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第五節(jié)鑄造工藝圖實例鑄造工藝圖是鑄造過程最基本和最重要的工藝文件之一，它對模樣的制造、工藝裝備的準備、造型造芯、型砂烘干、合型澆注、落砂清理及技術檢驗等都起著指導和依據(jù)的作用。★鑄造工藝圖有彩色圖和墨線圖兩種★彩色圖是利用紅、藍兩色鉛筆，將各種簡明的工藝符號標注在產(chǎn)品零件圖上。鑄造工藝圖包括的內(nèi)容：(1)分型面和分模面。(2)澆注位置、澆冒口的位置、形狀、尺寸和數(shù)量。(3)工藝參數(shù)。(4)型芯的形狀、位置和數(shù)目，型芯頭的定位和安裝方法。(5)冷鐵的形狀、位置、尺寸和數(shù)量。