大學(xué)材料加工工程液態(tài)金屬鑄造成形《鑄造工藝》課件

第5章液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計(jì)5.1液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計(jì)概論5.2鑄造工藝方案的確定5.3鑄造工藝參數(shù)的確定5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.1液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計(jì)概論1、鑄造工藝設(shè)計(jì)的目的

為獲得好的鑄件，減少工作量，降低成本，合理制訂鑄造工藝方案，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等。依據(jù)內(nèi)容

鑄造設(shè)計(jì)的有關(guān)文件,是生產(chǎn)準(zhǔn)備、指導(dǎo)生產(chǎn)、管理和鑄件驗(yàn)收的依據(jù)。作用:5.1液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計(jì)概論2、鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容項(xiàng)目?jī)?nèi)容用途及應(yīng)用范圍設(shè)計(jì)程序鑄造工藝圖

在零件圖上用規(guī)定的紅、蘭等各色符號(hào)表示出：澆注位置和分型面，加工余量，收縮率，起模斜度，反變形量，澆、冒口系統(tǒng)，內(nèi)外冷鐵，鑄肋，砂芯形狀、數(shù)量及芯頭大小等

是制造模樣、模底板、芯盒等工裝以及進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備和驗(yàn)收的依據(jù)適用于各種批量的生產(chǎn)①產(chǎn)品零件的技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)工藝性分析②選擇鑄造及造型方法③確定澆注位置和分型面④選用工藝參數(shù)⑤設(shè)計(jì)澆冒口、冷鐵和鑄肋⑥型芯設(shè)計(jì)鑄件圖

把經(jīng)過(guò)鑄造工藝設(shè)計(jì)后，改變了零件形狀、尺寸的地方都反映在鑄件圖上是鑄件驗(yàn)收和機(jī)加工夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)。適用于成批、大量生產(chǎn)或重要鑄件的生產(chǎn)⑦在完成鑄造工藝圖的基礎(chǔ)上，畫(huà)出鑄件圖

鑄型裝配圖

表示出澆注位置，型芯數(shù)量、固定和下芯順序，澆冒口和冷鐵布置，砂箱結(jié)構(gòu)和尺寸大小等是生產(chǎn)準(zhǔn)備、合箱、檢驗(yàn)、工藝調(diào)整的依據(jù)適用于成批、大量生產(chǎn)的重要件，單件的重型鑄件⑧通常在完成砂箱設(shè)計(jì)后畫(huà)出

鑄造工藝卡片

說(shuō)明造型、造芯、澆注、打箱、清理等工藝操作過(guò)程及要求

是生產(chǎn)管理的重要依據(jù)根據(jù)批量大小填寫(xiě)必要條件⑨綜合整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容5.2鑄造工藝方案的確定5.2.1造型及制芯方法的選擇（選擇造型方法）1.優(yōu)先采用濕砂型2.生產(chǎn)批量相適應(yīng)3.適合工廠條件4.兼顧精度與成本1、優(yōu)先采用濕砂型

砂型鑄造優(yōu)先選擇濕砂型。濕型中金屬凝固冷卻快，鑄件表面光潔，節(jié)省了鑄型的干燥和表面烘干，節(jié)約了工時(shí)和能耗，降低了成本。

采用其他砂型的使用主要考慮：1）鑄件過(guò)高，金屬的靜壓力超過(guò)濕型的抗壓強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)使用干型和自硬砂型；2）澆注位置上鑄件有較大的水平壁，用濕型容易引起夾砂缺陷；3）大型復(fù)雜鑄件，造型過(guò)程長(zhǎng)，下芯多，造型過(guò)久會(huì)風(fēng)干，易出現(xiàn)沖砂缺陷；4）型內(nèi)放置較多冷鐵時(shí)，避免使用濕砂型；5.2鑄造工藝方案的確定5.2.1造型及制芯方法的選擇（選擇造型方法）2、生產(chǎn)批量相適應(yīng)

汽車制造業(yè)等大量生產(chǎn)條件下的鑄造工廠，現(xiàn)已采用高壓造型、無(wú)箱造型和殼芯法制芯、射芯等現(xiàn)代化造型、造芯技術(shù)。1）大批量生產(chǎn)小型鑄件應(yīng)采用水平分型或垂直分型的無(wú)箱擠壓生產(chǎn)線。（不需要砂箱、生產(chǎn)率高、占地面積?。?；2）大批量生產(chǎn)中型件，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)制造鑄型；用冷芯盒、熱芯盒及殼芯盒等制芯；用自動(dòng)澆注機(jī)澆注，適應(yīng)快速、高精度鑄造生產(chǎn)線的需要；3）中等批量生產(chǎn)大型鑄件可選用樹(shù)脂自硬砂造型和制芯；4）鑄鋼件一般選用水玻璃砂或鎂砂、鋯砂來(lái)造型；如鐵道機(jī)車車輛鑄鋼件基本沿用水玻璃砂造型；5）單件小批量生產(chǎn)的重型鑄件、大型覆蓋件的凸、凹板鑄件，現(xiàn)多采用實(shí)型鑄造；5.2鑄造工藝方案的確定5.2.1造型及制芯方法的選擇（選擇造型方法）5.2鑄造工藝方案的確定5.2.2澆注位置的確定1、鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或位于側(cè)面車床床身的澆注位置卷?yè)P(yáng)筒的澆注位置5.2鑄造工藝方案的確定5.2.2澆注位置的確定2、鑄件的寬大平面應(yīng)朝下

鑄型的上表面除了容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣外，大平面還常產(chǎn)生夾砂缺陷。平板、圓盤(pán)類鑄件大平面應(yīng)朝下。表面型砂開(kāi)裂表面夾砂5.2鑄造工藝方案的確定5.2.2澆注位置的確定2、鑄件的寬大平面應(yīng)朝下

金屬液的充型過(guò)程中，灼熱的金屬液會(huì)對(duì)砂型上表面有強(qiáng)烈的熱輻射作用，使該表面的型砂拱起或開(kāi)裂，導(dǎo)致金屬液鉆進(jìn)裂縫處，這將使鑄件的該表面產(chǎn)生夾砂缺陷。3、面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜位置可以有效防止鑄件產(chǎn)生澆不足或冷隔等缺陷。薄壁件的澆注位置5.2鑄造工藝方案的確定5.2.2澆注位置的確定5.2鑄造工藝方案的確定5.2.2澆注位置的確定4、對(duì)于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)將厚大部分放在分型面附近的上部或側(cè)面以便在鑄件厚壁處直接安置冒口，使之實(shí)現(xiàn)自下而上的定向凝固。5.2鑄造工藝方案的確定5.2.2澆注位置的確定5、應(yīng)盡量減少型芯數(shù)量，且便于安放、固定和排氣確定澆注位置應(yīng)遵循的原則：鑄件的重要部位置于下部；重要的加工面朝下或呈直立狀態(tài)；鑄件的大平面朝下；保證鑄件充滿；有利鑄件的補(bǔ)縮；避免使用吊芯，便于下芯。5.2鑄造工藝方案的確定5.2.2澆注位置的確定-------小結(jié)5.2鑄造工藝方案的確定5.2.3分型面的選擇（1）分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處。1、便于起模，使造型工藝簡(jiǎn)化便于起模5.2鑄造工藝方案的確定5.2.3分型面的選擇（2）分型面應(yīng)盡量平直起重臂平直分型面的選擇平直分型面可采用簡(jiǎn)便的分模造型，彎曲分型面需采用挖砂或假箱造型。1、便于起模，使造型工藝簡(jiǎn)化5.2鑄造工藝方案的確定5.2.3分型面的選擇（3）盡量減少分型面的數(shù)量。三通減少分型面的分型方案鑄輪使用外型芯減少分型面1、便于起模，使造型工藝簡(jiǎn)化舉例5.2鑄造工藝方案的確定5.2.3分型面的選擇（4）避免不必要的活塊和型芯支架避免活塊的分型方案1、便于起模，使造型工藝簡(jiǎn)化5.2鑄造工藝方案的確定5.2.3分型面的選擇2、盡量使鑄件重要加工面或大部分加工面與加工基準(zhǔn)面置于同一砂箱以保證鑄件精度。床身加工面與基準(zhǔn)面同箱的分型方案加工基準(zhǔn)面加工面加工基準(zhǔn)面加工面分型面有間隙，影響精度5.2鑄造工藝方案的確定5.2.3分型面的選擇3、盡量使型腔及主要型芯位于下型。機(jī)床支架型腔與型芯位于下型的分型方案型腔及主要型芯位于下型，便于造型、下芯、合箱和檢驗(yàn)鑄件壁厚。5.2鑄造工藝方案的確定5.2.3分型面的選擇--------小結(jié)①分型面應(yīng)選擇最大截面處②分型面的選擇應(yīng)盡量簡(jiǎn)化工序③分型面應(yīng)盡量平直④基準(zhǔn)面放在同一個(gè)砂箱中⑤盡量減少分型面⑥使型腔和主要芯位于下箱

分型面為鑄型之間的結(jié)合面，對(duì)鑄件的質(zhì)量影響很大。選擇不當(dāng)還將使制模、造型、合型、甚至切削加工等工序復(fù)雜化，分型面的選擇應(yīng)在保證鑄件質(zhì)量的前提下，使造型工藝盡量簡(jiǎn)化，節(jié)省人力、物力。

思考題

--------該零件有幾種鑄造工藝方案？①②③上下材料：HT200收縮率：1.0%謝謝鑄造工藝圖示例鑄件圖示例鑄件圖鑄型裝配圖示例鑄造工藝卡片示例鑄造工藝卡片產(chǎn)品型號(hào)01-121-60-1-0-1-1-25鑄件圖號(hào)3#每臺(tái)件數(shù)2產(chǎn)品名稱軸承座鑄件名稱軸承座每箱件數(shù)2鑄件材料HT250單件毛重2.3682kg澆冒口重量0澆注總重7.7kg工藝出品率80%模型類別金屬模工藝簡(jiǎn)圖工序工序內(nèi)容澆冒口

模型工藝參數(shù)縮尺加工余量拔模斜度名稱面積材料數(shù)量外模芯盒單邊雙邊外型內(nèi)腔直澆道3.1cm2木模10.9%1.0%1°10'’2°20'’橫澆道1.1cm2木模1

造型方法鑄型種類型砂名稱通氣方式合型方式鑄型重內(nèi)澆道1cm2木模2手工造型砂型自硬砂

上下3.08補(bǔ)縮冒口

澆注澆注溫度澆注時(shí)間冒口澆高零件最小壁厚冷鐵芯撐規(guī)格數(shù)目材料數(shù)目出氣冒口

1350℃6.101000

1

造芯型芯標(biāo)號(hào)型砂號(hào)數(shù)量造芯方式芯骨材料數(shù)量

1

堆砂

編制校對(duì)審核會(huì)簽批準(zhǔn)標(biāo)記處數(shù)更改文件名簽字日期2011/07/08

第5章液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計(jì)5.1液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計(jì)概論5.2鑄造工藝方案的確定5.3鑄造工藝參數(shù)的確定5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.3鑄造工藝參數(shù)的確定加工余量收縮率拔模斜度鑄造圓角型芯頭及型芯座工藝參數(shù)在鑄件上為切削加工而加大的尺寸稱為機(jī)械加工余量。5.3.1、機(jī)械加工余量和最小鑄出孔數(shù)值取決于：鑄件生產(chǎn)批量、合金的種類、鑄件的大小、加工面與基準(zhǔn)面之間的距離及加工面在澆注時(shí)的位置等。鑄件最大尺寸澆注時(shí)位置加工面與基準(zhǔn)面之間的距離﹤5050~120120~260260~500500~800800~1250﹤120頂面底、側(cè)面3.5~4.52.5~3.54.0~4.53.0~3.5

120~260頂面底、側(cè)面4.0~5.03.0~4.04.5~5.03.5~4.05.0~5.54.0~4.5

260~500頂面底、側(cè)面4.5~6.03.5~4.55.0~6.04.0~4.56.0~7.04.5~5.06.5~7.05.0~6.0

500~800頂面底、側(cè)面5.0~7.04.0~5.06.0~7.04.5~5.06.5~7.04.5~5.57.0~8.05.0~6.07.5~9.06.5~7.0

800~1250頂面底、側(cè)面6.0~7.04.0~5.56.5~7.55.0~5.57.0~8.05.0~6.07.5~8.05.5~6.08.0~9.05.5~7.08.5~106.5~7.55.3鑄造工藝參數(shù)的確定鑄件的孔、槽：較大的孔、槽應(yīng)當(dāng)鑄出；較小的孔則不必鑄出；對(duì)于零件圖上不要求加工的孔、槽以及彎曲孔等，一般均應(yīng)鑄出。

鑄件毛坯的最小鑄出孔（mm）生產(chǎn)批量最小鑄出孔的直徑d灰鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)12~15—成批生產(chǎn)15~3030~50單件、小批量生產(chǎn)30~50505.3.1、機(jī)械加工余量和最小鑄出孔5.3鑄造工藝參數(shù)的確定5.3.1、機(jī)械加工余量和最小鑄出孔5.3鑄造工藝參數(shù)的確定Φ15×4均布Φ200Φ50Φ80258其余下上收縮率1%5.3.2、起模斜度（拔模斜度）

5.3鑄造工藝參數(shù)的確定為了使模樣（或型芯）易于從砂型（或芯盒）中取出，凡垂直于分型面的側(cè)壁，制造模樣時(shí)必須作出一定的傾斜度，稱為起模斜度。起模斜度的大小取決于立壁的高度、造型方法、模樣材料等因素，立壁愈高，斜度愈小，外壁斜度比內(nèi)壁??；機(jī)器造型應(yīng)比手工造型斜度小，而木質(zhì)模樣斜度應(yīng)比金屬模樣斜度大。一般外壁為15ˊ~3°，內(nèi)壁3°~10°。增加鑄件厚度加減鑄件厚度減少鑄件厚度在零件設(shè)計(jì)中所確定的垂直于分型面的非加工表面斜度為結(jié)構(gòu)斜度，結(jié)構(gòu)斜度是在零件設(shè)計(jì)時(shí)直接在零件圖上標(biāo)出，且斜度值較大；圖中鑄件之孔和外圓面應(yīng)具有斜度才合理。如果外表面加工則在加上加工余量后再加上部分金屬使其具有斜度。在繪制鑄造工藝圖中加在垂直分型面的側(cè)面所具有的斜度稱為拔模斜度，起模斜度是在繪制鑄造工藝圖時(shí)，對(duì)零件圖上沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的立壁給予很小的起模斜度（0.5°~3°）說(shuō)明結(jié)構(gòu)斜度、拔模斜度及其區(qū)別。下面鑄件結(jié)構(gòu)是否合理？應(yīng)如何改正？5.3.2、起模斜度（拔模斜度）

5.3鑄造工藝參數(shù)的確定5.3.3、收縮率

5.3鑄造工藝參數(shù)的確定鑄件冷卻后的尺寸比型腔尺寸略為縮小，為保證鑄件的應(yīng)有尺寸，模樣尺寸必須比鑄件放大一個(gè)該合金的收縮率。鑄造線收縮率（簡(jiǎn)稱鑄造收縮率）K表達(dá)式為：式中：L模

——模樣或芯盒工作面的尺寸，單位為mm；

L件

——鑄件的尺寸，單位為mm。

通常，灰鑄鐵的鑄造收縮率為0.7%~1.0%，鑄造碳鋼為1.3%~2.0%，鑄造錫青銅為1.2%~1.4%。芯頭指型芯的外伸部分，不形成鑄件內(nèi)腔，只落入芯座內(nèi)，用以定位和支撐型芯。模樣上用以在型腔內(nèi)形成芯座并放置芯頭的突出部分也稱芯頭。芯頭的作用：鑄型中專為放置芯頭的空腔稱芯座。

1）定位作用；2）固定作用；3）排氣作用。5.3.4、型芯頭

5.3鑄造工藝參數(shù)的確定型芯頭的構(gòu)造a）垂直芯頭b）水平芯頭5.3.4、型芯頭

5.3鑄造工藝參數(shù)的確定5.3.5、鑄造圓角5.3鑄造工藝參數(shù)的確定鑄造圓角—制造模樣時(shí)，壁的連接和轉(zhuǎn)角處要做成圓弧過(guò)度。目的：可使轉(zhuǎn)角處不產(chǎn)生脆弱面；可減少應(yīng)力集中；可避免產(chǎn)生沖砂、縮孔和裂紋。圓角半徑一般約為相交兩壁平均厚度的1/3~1/2。一般小型鑄件：外圓角半徑取2～8mm，內(nèi)圓角半徑取4～16mm。凝固特性熱節(jié)、充型不同轉(zhuǎn)角處的熱節(jié)5.3.5、鑄造圓角5.3鑄造工藝參數(shù)的確定第5章液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計(jì)5.1液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計(jì)概論5.2鑄造工藝方案的確定5.3鑄造工藝參數(shù)的確定5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.4.1、鑄造工藝圖的繪制

鑄造工藝圖是直接在零件圖上用各種工藝符號(hào)繪出鑄造所需資料的圖樣，包括鑄件的澆注位置、鑄型分型面、加工余量、起模斜度、收縮率、反變形量、澆冒系統(tǒng)、冷鐵尺寸和布置、型芯和芯頭的大小等。5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.4.1、鑄造工藝圖的繪制工藝符號(hào)及其表示方法5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.4.1、鑄造工藝圖的繪制工藝符號(hào)及其表示方法（續(xù)）5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.4.2、鑄造工藝圖的繪制示例以C6140車床進(jìn)給箱體，質(zhì)量約35Kg。該零件沒(méi)有特殊質(zhì)量要求的表面，僅要求盡量保證基準(zhǔn)面D不得有明顯鑄造缺陷，以便進(jìn)行定位。材料：灰鑄鐵HT150，勿需考慮補(bǔ)縮。在制訂鑄造工藝方案時(shí)，主要應(yīng)著眼于工藝上的簡(jiǎn)化。車床進(jìn)給箱體零件圖

三個(gè)方案供選擇：方案I：分型面在軸孔的中心線上。方案II：從基準(zhǔn)面D分型，鑄件絕大部分位于下型。方案III：從B面分型，鑄件全部置于下型。5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.4.2、鑄造工藝圖的繪制示例5.4鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例5.4.2、鑄造工藝圖的繪制示例方案Ⅰ主要優(yōu)點(diǎn)：適于鑄