鑄件結(jié)構(gòu)設計特種鑄造

鑄件結(jié)構(gòu)設計特種鑄造第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二

第三章鑄件結(jié)構(gòu)設計本章重點內(nèi)容：一、砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設計的要求二、合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求鑄造工藝設計是依據(jù)鑄件的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)特點、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。工藝設計是生產(chǎn)準備、管理、驗收的依據(jù)，對保證鑄件質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本有重要意義。第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二一、鑄造工藝設計的依據(jù)1、生產(chǎn)任務和技術(shù)要求（1）審查零件圖（2）零件的技術(shù)要求（3）生產(chǎn)類型及生產(chǎn)期限2、車間生產(chǎn)條件（1）設備狀況（2）車間原材料的供應情況（3）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3、設計的經(jīng)濟性第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二二、鑄造工藝設計的內(nèi)容1、鑄造工藝圖：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、澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵等。2、鑄造工藝卡：說明造型、造芯、澆注、清理工藝過程及要求的文件。3、合箱圖：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。第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二三、鑄造工藝設計的程序1、對零件圖的技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性進行分析，有不當之處應提出改進意見。2、選擇鑄造及造型方法。3、確定澆注位置及分型面。4、選用工藝參數(shù)。5、設計澆冒口、冷鐵。6、砂芯設計。第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二§1砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設計的要求一、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求(一)鑄件的外形:1、盡量避免外表面?zhèn)劝?、鑄件要盡量減少分型面數(shù)量3、盡量使分型面為平直分型面(a)(b)圖3.4-1端蓋鑄件第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二4、鑄件形狀應盡量簡單，避免使用活塊。第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二5、鑄件應避免過大的水平面避免過大水平面，受阻收縮和翹曲變形a)改進前結(jié)構(gòu)b)改進后結(jié)構(gòu)罩蓋鑄件第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二6、鑄件上應有結(jié)構(gòu)斜度a)b)a)b)結(jié)構(gòu)斜度第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二（二）鑄件的內(nèi)腔1、鑄件結(jié)構(gòu)應少用或不用型芯

a)改進前結(jié)構(gòu)b)改進后結(jié)構(gòu)圖3.4-3軸承支架第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二a)b)第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二2、鑄件結(jié)構(gòu)應有利于型芯的固定、排氣和清理。(a)改進前的結(jié)構(gòu)(b)改進后的結(jié)構(gòu)軸承座的結(jié)構(gòu)(a)改進前的結(jié)構(gòu)(b)改進后的結(jié)構(gòu)軸承支架的結(jié)構(gòu)第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二上下活塞結(jié)構(gòu)的改進a)不合理型芯不便固定b)合理上下第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二bAbB─B§2合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求1、鑄件壁厚應合理2、鑄件壁厚應盡可能均勻，避免厚大截面A─AAA─Aa）BBB─Bb）頂蓋的設計第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二3、鑄件壁的聯(lián)接①鑄件的結(jié)構(gòu)圓角第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二②、鑄件壁應避免交叉和銳角連接。第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二改過后的交錯接頭或環(huán)狀接頭，其熱節(jié)均較小，且可通過微量變形來緩解內(nèi)應力，抗裂性能均較好。第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二4、避免鑄件收縮受阻a)b)c)圖3.4-15輪輻的設計偶數(shù)輪輻nob)彎曲輪輻c)奇數(shù)輪輻第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二5、鑄件防裂筋的應用易裂處增設以防熱裂，厚度為聯(lián)結(jié)壁厚的1/4-1/3，防裂筋的應用第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第五章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第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二熔模鑄造---用易熔材料制成模樣,然后用造型材料將其包住,經(jīng)過硬化,再將模樣熔失,從而獲得無分型面的鑄型.工藝過程：蠟模制作、型殼制造、焙燒澆注三個階段第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二熔模鑄造的特點和應用1鑄造精度,光潔度高,且可澆注形狀復雜的件

2能鑄造各種合金(型殼是高級耐火材料)3單件,小批,大批量生產(chǎn)均可

4少無切削加工(Ra3.2~1.6um)5材料貴,工藝過程繁雜,生產(chǎn)周期長.應用:

使用高熔點合金精密鑄件的成批,大量生產(chǎn),形狀復雜,難以切削加工的小零件.如:汽輪機葉片,工藝品第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二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鋼。鑄件的內(nèi)腔可用金屬型芯或砂芯得到，薄壁復雜件或黑色金屬件，多采用砂芯，而形狀簡單件或非鐵金屬件，多采用金屬型芯。金屬型的結(jié)構(gòu)：水平分型式、垂直分型式及復合分型式等。第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二結(jié)構(gòu)特點：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：鋁硅合金為2~4mm，鋁鎂合金3~5mm，鑄鐵2.5~4mm.（金屬型無退讓性和潰散性，鑄件結(jié)構(gòu)要保證能順利出型）第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二鑄造工藝1、金屬型預熱

金屬型應保持一定的工作溫度.具有良好的充型條件和一定的激冷作用.1)

噴刷涂料前預熱.保證涂料層致密,均勻.

合金鑄鐵80—150℃;鑄鋼100—250℃.2)

澆注前預熱降低冷卻速度,防白口.（未預熱的金屬型導熱性好，使金屬液降溫過快，易出現(xiàn)冷隔、澆不足、夾雜和氣孔缺陷。同時鑄型本身受到強烈熱沖擊，應力倍增，極易損壞。不能低于150度）

第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二

2、噴刷涂料1)利用涂料層的厚度改變鑄件各部分冷卻速度，減緩冷卻速度,防白口

2)保護型壁表面防高溫液體對鑄型直接沖蝕和熱擊

3)有一定蓄氣,排氣能力,防氣孔.

鑄

鐵—石墨粉涂料,炭墨涂料;

（耐火粘土滑石粉、石墨和水）鋁合金—氧化鋅涂料,滑石粉3、澆注合理澆注溫度:∵導熱快,t澆比砂型高20~35℃

4、適宜出型時間

收縮快—出型難

冷速大—白口

第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二三特點1、多次澆注,節(jié)約工時、省型砂,提高生產(chǎn)率2、改善勞動條件3、鑄件的精度和表面質(zhì)量較高.尺寸公差等級IT12~IT14,Ra6.3μm

4、金屬型鑄件冷卻快，組織致密,機械性能高5、澆冒口尺寸小,液體金屬耗量減少,可節(jié)約15%~30%6、成本高,周期長,工藝要求嚴,易出現(xiàn)白口,多用于生產(chǎn)有色金屬7、不透氣、無退讓性。所以要求嚴格的鑄造工藝,否則易產(chǎn)生澆不足,、冷隔、裂紋等缺陷.應用：主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn),如鋁活塞、氣缸蓋、油泵殼體、銅瓦、襯套等第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二

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內(nèi)的一種鑄造方法.

高壓下(5~500MPa)快速(0.001~0.2)將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入金屬鑄型中,并在壓力下結(jié)晶.

分類:按壓射部分的特征分為熱壓室冷壓室式第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二二特點

1、精度,表面質(zhì)量↑

最小鑄孔直徑0.7mm2、可壓鑄形狀復雜的薄壁件.(高壓

沖型↑)3、鑄件強,硬↑(壓力下結(jié)晶致密)4、生產(chǎn)率↑

易自動化5、投資大,適于批量6、種類受限,不宜壓鑄高熔點合金7、壓速高,易形成氣孔8、不宜熱處理應用:汽車儀表行業(yè),廣泛應用.第三十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二

低壓鑄造---用較低的壓力將金屬液由鑄型底部注入型腔,并在壓力下凝固以獲得鑄件的方法.

由于所用壓力較低(一般為此0.02~0.06MPa),故稱低壓鑄造.

1.低壓鑄造的工藝過程(1)準備合金液和鑄型(2)升液、澆注

(3)增壓、凝固(4)減壓、降液

(5)開型取出鑄件.第三十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二2.低壓鑄造的特點及應用(1)底注充型,平穩(wěn)且易控制,減少金屬液注入型腔時的沖擊、飛濺,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,低壓鑄造適用于各種鑄