第二章鑄造工藝方案

第二章

鑄造工藝方案

一、工作任務(wù)

第一節(jié)

鑄造工藝設(shè)計的工作任務(wù)和設(shè)計依據(jù)

分析：鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、

交貨期限和現(xiàn)有生產(chǎn)條件等；

鑄造工藝設(shè)計質(zhì)量的好壞，對鑄件品質(zhì)、生產(chǎn)

效率和成本起著決定性的作用。

編制：鑄件工藝方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，

編制產(chǎn)品鑄造工藝規(guī)程或鑄造工藝卡，作為

生產(chǎn)準備、管理和產(chǎn)品驗收的依據(jù)，并用于

直接指導(dǎo)生產(chǎn)操作和中間檢查。

第二章鑄造工藝方案一、工作任務(wù)第一節(jié)鑄造工二、設(shè)計依據(jù)

鑄造工藝設(shè)計的原則或依據(jù)：就是質(zhì)量、效率和成本。

1．生產(chǎn)任務(wù)

2)零件技術(shù)要求明確、合理。

3)產(chǎn)品數(shù)量與生產(chǎn)期限。

1)圖樣清晰無誤，有完整的視圖、尺寸和各種標(biāo)記。

接受生產(chǎn)任務(wù)應(yīng)予明確以下幾點：

包括：材質(zhì)、金相、力學(xué)性能要求、尺寸及重量公差、表面和內(nèi)部缺陷允許程度，水壓、氣壓試驗，零件在機器上的工作條件等。

針對零件內(nèi)外結(jié)構(gòu)進行鑄造工藝分析，要修改圖樣需

與客戶共同研究，以修改后的圖樣為設(shè)計依據(jù)并附注

于生產(chǎn)合同或協(xié)議書中。

二、設(shè)計依據(jù)鑄造工藝設(shè)計的原則或依據(jù)：就是質(zhì)量、效率和成本2．生產(chǎn)條件

生產(chǎn)條件主要指設(shè)備、原材料、企業(yè)工人技術(shù)水

平和模具等工裝加工能力等。

2)車間原材料的應(yīng)用情況和供應(yīng)情況。

1)設(shè)備能力。

a.起重運輸機噸位和最大起重高度；

b.合金熔爐形式、噸位和熔爐生產(chǎn)率、澆包容量；

c.造型與制芯機種類、機械化程度；

d.砂箱規(guī)格、烘干爐和熱處理爐型、地坑

、廠房尺寸。

造型材料：原砂、粘土、煤粉、水玻璃及樹脂等；

鑄造爐料：生鐵、廢鋼回爐料、非鐵金屬、焦炭等。

3)工人技術(shù)水平、生產(chǎn)經(jīng)驗及技術(shù)習(xí)慣。

4)模樣芯盒等工藝裝備的加工能力和生產(chǎn)經(jīng)驗。

2．生產(chǎn)條件生產(chǎn)條件主要指設(shè)備、原材料、企三、設(shè)計工作內(nèi)容和程序

包括：鑄造工藝圖、鑄件圖、鑄型裝配圖(合型圖)、工

藝卡、操作工藝規(guī)程。

1)看清零件圖，對零件技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)進行工藝性分析。

a.選擇鑄造和造型方法；

b.確定鑄件在鑄型內(nèi)的澆注位置和分型面；

c.依據(jù)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準選定各加工面的機械加工余量、起

模斜度和收縮率；決定不鑄孔。

1.設(shè)計工作內(nèi)容

2.鑄造工藝設(shè)計程序

2)制定鑄造工藝方案。

三、設(shè)計工作內(nèi)容和程序包括：鑄造工藝圖、鑄件圖、鑄型裝配圖8)編制鑄造工藝卡或產(chǎn)品鑄造工藝規(guī)程。

3)完成砂芯設(shè)計。

4)設(shè)計澆冒口、冷鐵和鑄肋。

5)繪制鑄造工藝圖和鑄件圖。

工藝圖：制造模樣、模板、芯盒等工藝裝備設(shè)計依據(jù)。

鑄件圖：用于鑄件檢驗、驗收和模具工裝設(shè)計的依據(jù)。

6)設(shè)計模樣、模板、芯盒、砂箱等工藝裝備，繪制相關(guān)

裝配和零件圖樣，為工裝制造提供技術(shù)依據(jù)。

7)繪制鑄型裝配圖(合型圖)。

這是生產(chǎn)準備、合型、檢驗和工藝調(diào)整的依據(jù)。

8)編制鑄造工藝卡或產(chǎn)品鑄造工藝規(guī)程。3)完成砂芯設(shè)計。第二章鑄造工藝方案b.能否容易鑄出而不易出現(xiàn)鑄造缺陷。

第二節(jié)

鑄造工藝方案的擬定

包含：a.造型、制芯方法和鑄型種類的選擇；

b.澆注位置和分型面的確定；

c.工藝參數(shù)的選定等。

一、零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析

a.根據(jù)零件樣圖參數(shù)及要求查定該產(chǎn)品是否能根據(jù)

現(xiàn)有生產(chǎn)條件鑄得出來；

(一)先作好整體性的了解

(二)從壁厚大小、分布及熱節(jié)布局去審查鑄件結(jié)構(gòu)的

合理性

b.能否容易鑄出而不易出現(xiàn)鑄造缺陷。第二節(jié)鑄造工藝1．鑄件壁厚

鑄件壁厚應(yīng)適中。鑄件太薄會引起冷隔、澆不到等缺

陷；鑄件太厚，容易使厚壁中心晶粒粗大，且常出現(xiàn)

縮松、縮孔，力學(xué)性能反而下降。

合金種類

鑄件輪廓尺寸/mm<200200～400400～800800～12501250～2000>2000碳素鑄鋼

低合金鋼

高錳鋼

不銹鋼、耐熱鋼

灰鑄鐵

孕育鑄鐵(HT300以上)球墨鑄鐵

高磷鑄鐵

88～98～98～l03～45～63～4299～101010～124～56～84～8211121212～165～68～108～10—

14161616～206～810～1210～12—

16～18202020～258～1012～1612～14—

202525—

10～1216～2014～16—

合金種類

鑄件輪廓尺寸/mm<5050～100100～200200～400400～600600～800可鍛鑄鐵

2.5—3.53～43.5～4.54～5.55～76～8鋁合金

334～55～66～88～10表2-1砂型鑄造時鑄件最小允許壁厚

各種合金鑄件最大臨界壁厚可按最小壁厚的三倍來考慮。

1．鑄件壁厚鑄件壁厚應(yīng)適中。鑄件太薄會引起冷隔、澆不到等缺2．鑄件內(nèi)壁

鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁。

2．鑄件內(nèi)壁鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁。3．減小鑄件厚壁部分尺寸，縮小熱節(jié)(壁的交換處，熱

量集中)鑄件壁厚力求均勻，縮小熱節(jié)。

肋與壁的布局應(yīng)盡可能減

少十字交叉，減小熱節(jié)。

熱節(jié)處易出現(xiàn)縮

孔、縮松和裂紋。

取消不必要

的厚大壁部

3．減小鑄件厚壁部分尺寸，縮小熱節(jié)(壁的交換處，熱4．鑄件壁的連接

1)采用圓弧連接，圓滑過渡，避免直角相交。

2)避免銳角交接。

4．鑄件壁的連接1)采用圓弧連接，圓滑過渡，避免直角相交。3)厚壁與薄壁間的連接應(yīng)逐步過渡，防止壁厚突變。

圖

例

尺

寸/mmb>2a鑄鐵

鑄鋼

b>2a鑄鐵

鑄鋼

b>2a11632abR??????????????4abR??????????4Lba????5Lba??11632abR??????????????2abRR?????????3cba????45hc?～

～

～

3)厚壁與薄壁間的連接應(yīng)逐步過渡，防止壁厚突變。圖4)輪形鑄件(如帶輪、齒輪、飛輪等)的輪輻或輻板結(jié)構(gòu)，

以奇數(shù)輪輻、彎曲輪輻(或S形輪輻)和開孔輻板、彎曲

輻板為合理。

4)輪形鑄件(如帶輪、齒輪、飛輪等)的輪輻或輻板結(jié)構(gòu)，以奇5．細長形鑄件的橫截面應(yīng)對稱，盡可能采用工字形；

大型平板件采用加強肋結(jié)構(gòu)，預(yù)防鑄件翹曲變形

(圖2-8)。

5．細長形鑄件的橫截面應(yīng)對稱，盡可能采用工字形；大型6．避免尺寸較大的水平面

金屬液流散面積沿大平面突然擴大時，流速變得非常小，此時金屬液的散熱面積急尉加大，冷卻快，極大可能導(dǎo)

致大平面上出現(xiàn)冷隔、氣孔、夾渣或澆不到等缺陷。

改進措施：結(jié)構(gòu)上盡可能把水平壁改為斜壁或曲面壁。

6．避免尺寸較大的水平面金屬液流散面積沿大平面突然擴大時，7．對鑄鋼件審查實現(xiàn)定向凝固的可行性

對鑄鋼件分析實現(xiàn)定向凝固的可行性，有利于補縮。

7．對鑄鋼件審查實現(xiàn)定向凝固的可行性對鑄鋼件分析實現(xiàn)（三)從簡化鑄造工藝去分析或改進零件結(jié)構(gòu)

簡化制造工藝的內(nèi)容：

a.簡化外形開始，做到簡單、平直，有利于造型；

b.內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的合理性，以利于砂芯固定和排氣，有利于

砂芯自鑄件內(nèi)的清除；

c.簡化模具與芯盒的制造。

（三)從簡化鑄造工藝去分析或改進零件結(jié)構(gòu)簡化制造工1．簡化外形

改進妨礙起模的凸臺、凸緣和肋板結(jié)構(gòu)，取消鑄件

外表側(cè)凹。

變速箱體外形結(jié)構(gòu)工藝性分析

1．簡化外形改進妨礙起模的凸臺、凸緣和肋板變速箱體外形結(jié)構(gòu)工藝性改進

變速箱體外形結(jié)構(gòu)工藝性改進帶有側(cè)部外表幾乎全凹的鑄件結(jié)構(gòu)改進。

帶有側(cè)部外表幾乎全凹的鑄件結(jié)構(gòu)改進。2．分析并改進鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)

1)減少不必要的

砂芯，以降低成

本，提高鑄件精

度。

2．分析并改進鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)1)減少不必要的砂芯，以降低用自帶型芯(亦稱砂垛)替代專制砂芯，減少砂芯數(shù)目，降低成本。

用自帶型芯(亦稱砂垛)替代專制砂芯，減少砂芯數(shù)目，降低成本。2)有利于砂芯固定和排氣。

取消了芯撐，利于固定和砂芯自身排氣。

2)有利于砂芯固定和排氣。取消了芯撐，利于固定和砂芯自身排鑄件清理后，須用

釘或柱塞、堵頭將

多余孔封閉，做到

不滲漏。

3)易于鑄件清理。

該件的最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計：將鑄件沿圖2-17b的A-A剖面分成兩部分分別鑄出，

然后以螺釘聯(lián)接固定為整體。

鑄件清理后，須用釘或柱塞、堵頭將多余孔封閉，做到不滲漏3．減少和簡化分型面，簡化模具制造

分型面應(yīng)盡量在一個平面上，減少制造模樣和模板的工作量。

3．減少和簡化分型面，簡化模具制造分型面應(yīng)盡量在一個平面上盡量減少分型面，避免多箱造型，降低鑄型成本

盡量減少分型面，避免多箱造型，降低鑄型成本盡量采用對稱結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)鑄型可采用刮板造型法，減少模具制造費用。

原設(shè)計為非對稱結(jié)構(gòu)(實線所

示)，模樣和芯盒難以制造；

改進后(虛線所示)，呈對稱

結(jié)構(gòu)，減少模具制造費用。

盡量采用對稱結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)鑄型可采用刮板造型法，減少模具制造費用

大而復(fù)雜的鑄件可考慮分成若干簡單鑄件分開鑄造再行焊接

或用螺栓將其聯(lián)接固定。

大而復(fù)雜的鑄件可考慮分成若干簡單鑄件分開鑄造

大而復(fù)雜的鑄件可考慮分成若干簡單鑄件分開鑄造再行焊接

或用螺栓將其聯(lián)接固定。

大而復(fù)雜的鑄件可考慮分成若干簡單鑄件分開鑄造

對于一些很小的簡易零件，常把這些小件毛坯連接成一個較

長的大鑄件。

對于一些很小的簡易零件，常把這些小件毛坯連接二、造型與制芯方法的選擇

1．優(yōu)先選用濕型

砂型鑄造應(yīng)優(yōu)選濕型。濕型中金屬凝固冷卻較快，

鑄件表面光潔，省略了鑄型干燥或表面烘干，節(jié)約了工

時和能耗，降低了成本。

表面干砂型多用于手工或機器造型的中大件。

只有濕型不能滿足要求時再考慮使用表面干砂型、干砂型或

其他砂型，具體考慮以下幾個方面：

1)鑄件過高，金屬靜壓力超過濕型的抗壓強度時，應(yīng)使用干

砂型或自硬砂型等。

2)澆注位置上鑄件有較大水平壁，用濕型容易引起夾砂缺陷，

應(yīng)使用其他砂型。

3)大型復(fù)雜鑄件，造型時間長，下芯多，濕型久置會風(fēng)干，

易出現(xiàn)沖砂缺陷，不宜用濕型。濕型一般應(yīng)在當(dāng)天澆注。

4)型內(nèi)放置冷鐵較多，應(yīng)避免使用濕型。

二、造型與制芯方法的選擇1．優(yōu)先選用濕型2．與生產(chǎn)批量相匹配

1)大量生產(chǎn)的小型鑄件：采用水平分型或垂直分型的

無箱擠壓線。不需砂箱，生產(chǎn)效率高，占地面積小。

2)大量生產(chǎn)的中型鑄件：如汽車發(fā)動機缸體、曲軸等，

采用有箱高壓造型生產(chǎn)線，用多觸頭高壓造型機制

造上、下鑄型；用冷芯盒、熱芯盒及殼芯法等制芯；

用自動澆注機澆注，適應(yīng)快速、高精度鑄造的需要。

3)中等批量的大型鑄件：采用樹脂自硬砂造型和制芯。

4)鑄鋼件：一般選用水玻璃砂或鎂砂、鋯砂做面砂來

造型。鐵道機車車輛鑄鋼件基本沿用水玻璃砂造型。

2．與生產(chǎn)批量相匹配1)大量生產(chǎn)的小型鑄件：采用水平分型或5)單件小批生產(chǎn)的重型鑄件、大型覆蓋件的凸、凹模板

鑄件，現(xiàn)多采用消失模鑄造。

聚苯乙烯發(fā)泡組裝模樣

流態(tài)自硬砂或水玻璃砂

5)單件小批生產(chǎn)的重型鑄件、大型覆蓋件的凸、凹模板3．與生產(chǎn)條件和企業(yè)環(huán)境相適應(yīng)

4．兼顧鑄件精度要求和成本

三、鑄件澆注位置的確定

鑄件的澆注位置：澆注狀態(tài)下鑄件在鑄型內(nèi)所處的位置。

可分為：水平澆注、垂直澆注或傾斜澆注。

確定澆注位置很大程度上著眼于控制鑄件的凝固順

序，鑄件上部易發(fā)生缺陷的可能。

3．與生產(chǎn)條件和企業(yè)環(huán)境相適應(yīng)4．兼顧鑄件精度要求和成本確定澆注位置應(yīng)遵守的原則。

1．鑄件重要部分或主要加工面、耐磨面、受力部位等

應(yīng)位于下部或呈直立狀態(tài)。

確定澆注位置應(yīng)遵守的原則。1．鑄件重要部分或主要加工面、2．鑄件局部薄壁部位或鑄件大平面應(yīng)朝下

2．鑄件局部薄壁部位或鑄件大平面應(yīng)朝下3．有利于鑄件凝固和補縮

3．有利于鑄件凝固和補縮4．盡可能避免用吊砂、吊芯或懸壁式砂芯

4．盡可能避免用吊砂、吊芯或懸壁式砂芯四、分型面方案的選擇

鑄件分型面：指兩半鑄型(一般為上、下型)或多個鑄型

(多箱造型)相互接觸、配合的表面。即鑄型的分界面。

選定分型面的基本原則是便于起模。

主要原則：

應(yīng)使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)；

盡量減少分型面數(shù)目；

盡量選用平面分型。

四、分型面方案的選擇鑄件分型面：指兩半鑄型(一般為上、下型第二章鑄造工藝方案第二章鑄造工藝方案第二章鑄造工藝方案五、砂芯形狀、數(shù)量及分塊

砂芯用來形成鑄件內(nèi)腔或外形上有礙起模的局部凸凹部位。

五、砂芯形狀、數(shù)量及分塊砂芯用來形成鑄件內(nèi)腔或外形上有礙起

對尺寸不大的鑄件，為了增加砂芯穩(wěn)定性，可采

用兩個或多個鑄件整合成一個砂芯的方法。

對尺寸不大的鑄件，為了增加砂芯穩(wěn)定性，可采砂芯設(shè)計的內(nèi)容主要包括：

a.確定砂芯形狀和個數(shù)(砂芯分塊或整合)及下芯順序(編號)；b.決定芯頭結(jié)構(gòu)及尺寸；c.砂芯通氣方式。

(一)砂芯形狀、分塊與數(shù)目

1．保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度要求和壁厚分布均勻

不宜將內(nèi)腔砂芯橫截分塊來制芯組合，這樣較難保證偏心距e的尺寸公差。合理的方案是最好制成整芯裝入鑄型內(nèi)。

砂芯設(shè)計的內(nèi)容主要包括：a.確定砂芯形狀和個數(shù)(砂芯分塊或應(yīng)使砂芯起模斜度和模樣起模斜度大小、方向一致，保證鑄件壁厚均勻。

應(yīng)使砂芯起模斜度和模樣起模斜度大小、方向一致，保證鑄件壁厚均2．盡量減少砂芯數(shù)目，保證操作方便

2．盡量減少砂芯數(shù)目，保證操作方便3．砂芯形狀要與生產(chǎn)條件、造型、制芯方法相適應(yīng)

3．砂芯形狀要與生產(chǎn)條件、造型、制芯方法相適應(yīng)(二)芯頭與芯座

鑄型中使用砂芯時，為使砂芯在鑄型中定位準確、

安放穩(wěn)固及砂芯內(nèi)部排氣通暢，在砂芯及模樣上均需

做出芯頭。

1.垂直芯頭：

直立安放在砂型中的芯頭

垂直芯頭的設(shè)計數(shù)據(jù)包括：

上、下芯頭高度和芯頭

斜度、芯頭間隙、上部壓緊

環(huán)與下部集砂槽等。

(二)芯頭與芯座鑄型中使用砂芯時，為使砂芯幾種砂芯吊裝和芯撐周定形式

幾種砂芯吊裝和芯撐周定形式第二章鑄造工藝方案2．水平芯頭：水平安放在砂型中的臥式砂芯芯頭

2．水平芯頭：水平安放在砂型中的臥式砂芯芯頭防止下芯、合型時壓壞芯座

能起壓緊砂芯、封

閉芯頭間隙的作用

防止下芯、合型時壓壞芯座能起壓緊砂芯、封閉芯頭間隙的作用3．定位芯頭

3．定位芯頭六、鑄造工藝參數(shù)

鑄造工藝參數(shù)：鑄型工藝設(shè)計需要確定的合理工藝數(shù)據(jù)。

包括：鑄件尺寸公差，機械加工余量，最小鑄出孔、槽，

起模斜度，鑄造收縮率及各種工藝補正量等。

鑄造工藝參數(shù)最終決定鑄件形狀、尺寸精度和產(chǎn)品重量。

1．鑄件尺寸公差與機械加工余量

鑄件尺寸公差，由精到粗分為16級，命名為CTl～CTl6鑄鋼、鑄鐵件砂型鑄造中機器造型尺寸公差等級規(guī)定

為CT8～CTl2；

手工造型大批量生產(chǎn)規(guī)定為CTll～CTl4。

六、鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝參數(shù)：鑄型工藝設(shè)計需要確定的合理工影響機械加工余量大小的主要因素有：

鑄造合金類別、鑄造工藝方法、生產(chǎn)批量、設(shè)備

與工裝水平、預(yù)加工表面所處的澆注位置(頂面比底面、

側(cè)面降一級選用)、鑄件基本尺寸的大小等。

2.最小鑄出孔

灰鑄鐵件

鑄鋼件

大量生產(chǎn)

12～15成批生產(chǎn)

15～3030～50單件、小批生產(chǎn)

30～5050表2-5鑄件的最小鑄出孔直徑(單位：mm)注：1．若是加工孔，則孔的直徑應(yīng)為加上加工余量后的數(shù)值(小

于加工孔徑)。

2．有特殊要求的鑄件例外。

影響機械加工余量大小的主要因素有：鑄造合金3．起模斜度

平行于起模方