鑄造工藝學(xué) 第2版 課件 第6章 鑄造工藝設(shè)計(jì)

第6章

鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.1概述一個(gè)鑄件的生產(chǎn)工序很長(zhǎng)，在整個(gè)工藝過程中，只有進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的操作和管理，才能有效地控制鑄件的成形，達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的。而要達(dá)到這一切，就離不開各種指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝技術(shù)文件。因此，在鑄件進(jìn)行生產(chǎn)之前，一定要編制出一套鑄件工藝過程的技術(shù)文件，這一過程叫做鑄造工藝設(shè)計(jì)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)1.生產(chǎn)任務(wù)(1)鑄造零件圖樣。提供的圖樣必須清晰無(wú)誤，有完整的尺寸和各種標(biāo)記。設(shè)計(jì)者應(yīng)仔細(xì)審查圖樣。注意零件的結(jié)構(gòu)是否符合鑄造工藝性，若認(rèn)為有必要修改圖樣時(shí)，需與原設(shè)計(jì)單位或訂貨單位共同研究，取得一致意見后以修改后的圖樣作為設(shè)計(jì)依據(jù)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)(2)零件的技術(shù)要求。金屬材質(zhì)牌號(hào)、金相組織、力學(xué)性能要求、鑄件尺寸及重量公差及其他特殊性能要求，如是否經(jīng)水壓、氣壓試驗(yàn)，零件在機(jī)器上的工作條件等。在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意滿足這些要求。(3)產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)期限。產(chǎn)品數(shù)量是指批量大小。生產(chǎn)期限是指交貨日期的長(zhǎng)短。對(duì)于批量大的產(chǎn)品，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)技術(shù)。對(duì)于應(yīng)急的單件產(chǎn)品，則應(yīng)考慮使工藝裝備盡可能簡(jiǎn)單，以便縮短生產(chǎn)周期，并獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2.生產(chǎn)條件(1)設(shè)備能力包括起重運(yùn)輸機(jī)的噸位和最大起重高度、熔爐的形式、噸位和生產(chǎn)率、造型和制芯機(jī)種類、機(jī)械化程度、烘干爐和熱處理爐的能力、地坑尺寸、廠房高度和大門尺寸等。(2)車間原材料的應(yīng)用情況和供應(yīng)情況。(3)工人技術(shù)水平和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。(4)模具等工藝裝備制造車間的加工能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3.經(jīng)濟(jì)性

對(duì)各種原材料、爐料等的價(jià)格、每噸金屬液的成本、各級(jí)工種工時(shí)費(fèi)用、設(shè)備每小時(shí)費(fèi)用等，都應(yīng)有所了解，以便考核該項(xiàng)工藝的經(jīng)濟(jì)性。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.1.2鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序較完整的鑄造工藝設(shè)計(jì)，一般應(yīng)包括下列內(nèi)容：1)對(duì)產(chǎn)品零件圖進(jìn)行鑄造工藝性分析；2)鑄造方法的選擇；3)鑄件澆注位置和鑄型分型面的選擇；4)鑄件機(jī)械加工初基準(zhǔn)與劃線基準(zhǔn)的選擇；5)鑄造工藝設(shè)計(jì)的主要參數(shù)的確定；6)砂芯的設(shè)計(jì)；鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.1.2鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序7)澆注系統(tǒng)與冒口和冷鐵的設(shè)計(jì)；8)鑄造工藝裝備的設(shè)計(jì)(主要包括：模板、芯盒、墊板、烘芯板和檢測(cè)工具等的設(shè)計(jì)；9)編制鑄造工藝規(guī)程和工藝卡(更具體地規(guī)定有關(guān)工藝程序的操作過程及其注意事項(xiàng))。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.1.3鑄件的試制工作

鑄件的試制，一般應(yīng)包括幾何尺寸的試制和冶金質(zhì)量的試制兩個(gè)方面。1.鑄件幾何尺寸的試制

航空鑄件一般具有壁薄、形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。經(jīng)常采用大量的固定凸緣、縱橫分布的油路、中空夾層通道、具有氣動(dòng)理論型面以及大型骨架等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。鑄造生產(chǎn)這些零件時(shí)，必須采用大量型芯和多層組合砂型，工藝復(fù)雜，容易造成鑄件尺寸超差。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.1.3鑄件的試制工作

在生產(chǎn)中，由于模具尺寸的偏差可能造成鑄件大量報(bào)廢。為了保證成批生產(chǎn)的鑄件尺寸精度能符合圖紙的要求，必須通過鑄件試制這一重要環(huán)節(jié)。試制前，首先要仔細(xì)驗(yàn)收模具，然后進(jìn)行試制，鑒定鑄件尺寸。

一般都采用在鑄件表面或剖面上直接劃線的方法，檢查鑄件的幾何尺寸和機(jī)械加工余量等。必要時(shí)，返修模具或改變工藝，再試澆。

通過試加工，檢查鑄件的機(jī)械加工基準(zhǔn)和加工余量是否符合加工要求。如此反復(fù)，直至符合圖紙的要求為止。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2.鑄件冶金質(zhì)量的試制

為了保證成批生產(chǎn)的鑄件其內(nèi)部冶金質(zhì)量能符合通用或?qū)Ｓ眉夹g(shù)文件規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，也必須通過試制，對(duì)鑄件的冶金質(zhì)量進(jìn)行全面檢查。檢查項(xiàng)目主要根據(jù)鑄件技術(shù)要求與具體生產(chǎn)條件而定，一般包括：化學(xué)成分、力學(xué)性能(常溫的與高溫的)、低倍或高倍組織、氣密性試驗(yàn)、x光、熒光和超聲波檢查等。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

產(chǎn)品零件的鑄造工藝性分析，一般可分為兩方面：

①零件主要技術(shù)要求的鑄造工藝性分析；

②零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析。6.2產(chǎn)品零件的鑄造工藝性分析鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.2.1零件技術(shù)要求的鑄造工藝性分析

產(chǎn)品設(shè)計(jì)員根據(jù)產(chǎn)品的用途及其工作條件，對(duì)鑄件所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求，在一般情況下鑄造工藝人員必須盡力設(shè)法予以滿足。對(duì)于那些超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、目前又受生產(chǎn)技術(shù)條件的限制確實(shí)難以達(dá)到的特殊要求，應(yīng)與設(shè)計(jì)部門共同協(xié)商，或更改技術(shù)要求或委托外廠協(xié)作生產(chǎn)。

鋁、鎂合金鑄件的主要技術(shù)要求和工藝性分析需要考慮的主要問題大致為三個(gè)方面：鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)1.鑄件的化學(xué)成分和力學(xué)性能鑄造鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能：GB/T1173-2013或HB962-2001驗(yàn)收方法應(yīng)按鋁合金鑄件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T9438-2013或HB963-2005鑄造鎂合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能：GB/T1177-1991或HB7780-2005驗(yàn)收方法應(yīng)按鎂合金鑄件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T13820-1992或HB7780-2005。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性分析時(shí)，應(yīng)注意如下幾個(gè)問題：

1)應(yīng)盡量減少生產(chǎn)用的合金種類，以便于生產(chǎn)技術(shù)管理和降低成本。如需改變鑄件的合金牌號(hào)，必須取得設(shè)計(jì)部門的同意；凡是采用在本車間未經(jīng)生產(chǎn)定型的新合金，必須經(jīng)過生產(chǎn)試制，才能投入正式生產(chǎn)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2)根據(jù)圖紙和其它技術(shù)文件，仔細(xì)了解該零件在化學(xué)成分和力學(xué)性能上是否有其它特殊要求，研究為實(shí)現(xiàn)這些特殊要求在工藝上應(yīng)采取的措施。3)對(duì)所選用的鑄造合金，尤其是新牌號(hào)的合金，進(jìn)行物理、化學(xué)及鑄造工藝性能的初步分析，如合金的熔點(diǎn)、氧化傾向、體收縮率、線收縮率和流動(dòng)性(螺旋形)試樣的數(shù)值；形成氣孔、縮孔、縮松、熱裂和偏析等的傾向。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2.鑄件的尺寸精度和表面粗糙度(1)鑄件的尺寸精度

我國(guó)鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)等效采用ISO8062—1984(E)《鑄件尺寸公差制》。該標(biāo)準(zhǔn)適用于砂型鑄造、金屬型鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造等鑄造方法生產(chǎn)的各種鑄造金屬及合金的鑄件，是設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)鑄件尺寸公差的通用依據(jù)。所規(guī)定的公差是指正常生產(chǎn)情況下通常所能達(dá)到的公差，分16級(jí)，命名為CT1到CT16(CT是鑄件公差的英文CastingTolerance的縮寫)。

鑄件公差總表詳見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6414-2017或HB6103-2004)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)表6-1為成批生產(chǎn)的鑄件尺寸公差等級(jí)。注意：GB/T6414-2017更新為鑄件尺寸公差、幾何公差和機(jī)械加工余量第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)在由表查找具體公差尺寸時(shí)，毛坯鑄件基本尺寸是指機(jī)械加工之前毛坯鑄件的圖紙尺寸，因此包括了機(jī)械加工余量和拔模斜度。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)(2)鑄件的表面粗糙度

鑄件表面粗糙度與鑄造方法有密切關(guān)系，各種方法所能獲得的表面粗糙度見表6-2，表面缺陷對(duì)表面粗糙度有較大影響，一般會(huì)使粗糙度提高。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3.鑄件表面和內(nèi)部的冶金質(zhì)量

鑄件表面和內(nèi)部的冶金質(zhì)量要求也是鑄造工藝設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一。如無(wú)特殊要求：一般鋁合金按GB/T9438-2013或HB963-2005，鎂合金按GB/T13820-2018或HB7780-2005進(jìn)行驗(yàn)收。如有特殊要求則需要仔細(xì)分析研究，看是否能達(dá)到。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.2.2鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析

鑄件結(jié)構(gòu)是否合理，不僅直接影響到鑄件的力學(xué)性能、尺寸精度、重量要求和其它使用性能，并對(duì)鑄造生產(chǎn)過程也有很大的影響。

工藝性良好的鑄件結(jié)構(gòu)，鑄件的使用性能容易得到保證，生產(chǎn)工藝過程及其所用的工藝裝備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)1.鑄件的壁厚

在現(xiàn)代航空工業(yè)中，要求飛機(jī)的速度大、航程遠(yuǎn)和飛行高度高，為了滿足這些要求，總希望鑄件的壁厚盡可能薄，重量越輕越好。但是，鑄件的最小壁厚往往受到鑄造工藝的限制。

合金材料的鑄造性能、鑄件尺寸大小和鑄造工藝是決定鑄件最小壁厚的主要因素。

在一定的工藝條件下，各種合金所能鑄出的最小壁厚都有一定的范圍。如果鑄件的壁厚過小，可能使鑄件產(chǎn)生冷隔和澆不足等缺陷。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)(1)鑄件最小壁厚

在砂型鑄造中，各種合金鑄件的最小壁厚可參考表6-3~表6-7。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)（2）鑄件的臨界壁厚

在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，單純用增加壁厚的方法來(lái)提高鑄件的強(qiáng)度是不科學(xué)的。因?yàn)椋癖阼T件容易產(chǎn)生縮孔、疏松及結(jié)晶組織粗大等缺陷，致使鑄件的力學(xué)性能下降。因此，各種鑄造合金都存在著一個(gè)臨界壁厚。

在最小壁厚和臨界壁厚之間的壁厚，才是適宜的壁厚。

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

據(jù)資料推薦，各種鑄造合金砂型鑄件的臨界壁厚可按其最小壁厚的3倍來(lái)計(jì)算，也可參照表6-8所列數(shù)據(jù)確定，而碳鋼鑄件的臨界壁厚可按含碳量確定（見表6-9）。但是各種資料推薦的臨界壁厚數(shù)據(jù)不盡相同，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體條件參照選用。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)圖6-7壁厚的過渡形式鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)圖中a)：當(dāng)T/t<1.5時(shí)，厚、薄兩壁最好用圓弧連結(jié)，圓弧半徑R=(2t+T)/2；圖中b)：當(dāng)T/t>1.5時(shí)，兩壁的連結(jié)可用斜坡逐漸過渡，其斜坡部分的長(zhǎng)度L=4(T+t)，斜坡與薄壁連結(jié)的圓弧半徑R=4t，圖中c)：如果斜坡部分的長(zhǎng)度L受到限制時(shí)，則厚壁與斜坡之間的連接再取適當(dāng)?shù)膱A弧半徑R1如所示。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2.鑄件壁的連接

鑄件壁的連結(jié)處應(yīng)呈圓弧狀，若是尖角連接，就會(huì)在該處形成結(jié)晶脆弱面，降低強(qiáng)度又有應(yīng)力集中現(xiàn)象，易產(chǎn)生裂紋缺陷。同時(shí)在交接處又是熱節(jié)點(diǎn)，易產(chǎn)生縮孔或縮松(圖6-8a)。圖6-8鑄件壁的連接鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

如果鑄件相連兩壁的厚度相差較大時(shí)(即T/t≥2時(shí))，對(duì)于鑄造性能較差的合金，單采用圓角連接不行，還需采用逐漸過渡的辦法(如圖6-9)，以防連接處開裂。W=0.75T；r=0.5T（>0.5）；當(dāng)T/t>4時(shí)，L=2T；當(dāng)T/t=2~4時(shí)，L=1.5T。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)圖6-10鑄件壁的幾種連接形式鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)可以改變連接形式，見圖6-11。

圖6-11改變連接形式的實(shí)例鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)如輪形鑄件的結(jié)構(gòu)，在凝固過程中，輪輻冷卻最快，輪緣次之，輪轂冷卻最慢；就可能使輪轂(或輪轂與輪輻的連接處)形成熱裂或造成輪輻因應(yīng)力開裂(冷裂)。圖6-12輪輻的形式(a)直輻條(b)彎輻條(c)板輻鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3.鑄件的結(jié)構(gòu)形狀

鑄件的結(jié)構(gòu)形狀，對(duì)鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)成本有很大影響，如果鑄件形狀設(shè)計(jì)不合理，不僅會(huì)使模具制造、造型、造芯和清理等工序復(fù)雜化，并且會(huì)提高鑄件的廢品率。在設(shè)計(jì)鑄件形狀時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)1)鑄件結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)符合造型工藝的要求，盡量減少分型面、分模面、模型活塊和砂芯數(shù)量。如圖6-13(a)所示的鑄件，由于其外形在垂直于分型面的取模方向有“內(nèi)凹”部分阻礙取模，所以需要采用活塊模型或砂芯成形。若將鑄件外形改成圖中(b)所示，的形式，就可簡(jiǎn)化模型、鑄型結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

又如圖6-14(a)所示的鑄件，為了取模必須把模型從上部法蘭處分開，中間的凸臺(tái)做成活塊，采用三箱造型方法。若將其結(jié)構(gòu)改成圖中(b)所示的形式；就可用整體模兩箱造型。顯然，后者大大地簡(jiǎn)化了模具制造和造型工藝，并且使鑄件精度也能得到保證。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2)鑄件上的凸臺(tái)或其它凸出部分的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮造型時(shí)取模是否方便。如圖6-15(a)和(c)鑄件的凸臺(tái)妨礙取模，必須把它做成活塊或采用砂芯，但模型上活塊和鑄型中砂芯愈多，則鑄件尺寸精度愈差、生產(chǎn)率越低。若將鑄件的凸臺(tái)設(shè)計(jì)成如圖中(b)、(d)所示的形式，就可避免上述缺點(diǎn)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3)濕砂型的強(qiáng)度較低，為了避免在造型和澆注過程中發(fā)生“塌箱”，在設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量避免砂型帶有“懸砂”(又稱吊砂)部分，實(shí)在不可避免時(shí)，應(yīng)把“懸砂”的尺寸控制在最小范圍。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

兩平行壁之間的距離a≮10mm；

當(dāng)“懸砂”位于上半型時(shí)，其高度h不應(yīng)過大，一般情況下h≯a。

當(dāng)“懸砂”位于下半型時(shí)，其高度h可適當(dāng)提高，h略大于a。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

若“懸砂”高度(即垂直壁或筋的高度)過大，則需采用插入釘子等加強(qiáng)“懸砂”的措施或用砂芯代替“懸砂”(圖中b所示)，以避免“塌箱”或澆注時(shí)沖毀鑄型。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)4)鑄件上應(yīng)盡量不采用大的水平面。因?yàn)樵诖笏矫嫔?，容易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷(如圖6-17a)，若采用斜面結(jié)構(gòu)(圖中b)，則有利于氣體和雜質(zhì)浮入冒口，同時(shí)也可改善鑄型充填條件和減小鑄造應(yīng)力。圖6-17避免采用大平面的實(shí)例鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)5)為了便于制造模具和簡(jiǎn)化造型、造芯等工藝，鑄件的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量不采用曲線形狀和不必要的轉(zhuǎn)接圓弧。如托架鑄件由于采用了曲線型的內(nèi)腔和外形結(jié)構(gòu)(圖6-18a)，使模具制造困難，加工工時(shí)增加。若用金屬模具，還需在專用機(jī)床上進(jìn)行加工。因此，該鑄件的結(jié)構(gòu)應(yīng)改成(b)所示的形式。圖6-18托架鑄件的兩種形式鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)如圖6-19(a)、(c)所示的兩種不必要的轉(zhuǎn)接成如圖中圓弧，使模具制造復(fù)雜化，不便于造型和造芯，又使披縫(又稱毛刺)離開鑄件棱邊，造成清理困難，正確的結(jié)構(gòu)應(yīng)如圖中(b)、(d)所示。圖6-19多余的轉(zhuǎn)接圓弧示意圖(a)、(c)-不合理；(b)、(d)-合理鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6)設(shè)計(jì)鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量不用或少用砂芯成形；在需要用砂芯時(shí)，必須保證砂芯在鑄件中的位置穩(wěn)定和排氣、清理方便。如圖6-20(a)所示的撐架鑄件，由于右邊大砂芯像懸臂梁一樣，位置極不穩(wěn)定，為此必須采用型芯撐或增設(shè)工藝孔等措施。對(duì)于鋁、鎂合金鑄件很少采用型芯撐，因?yàn)樗粌H難以與鑄件本體熔合在一起，并在其周圍容易產(chǎn)生氣孔和夾雜等缺陷。如將此結(jié)構(gòu)改成圖中(b)所示的形式，則可不用型芯撐和工藝孔等附加措施。圖6-20撐架鑄件的兩種形式鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.3鑄造工藝方法的選擇6.3.1鑄造方法的選擇

目前鑄造方法的種類繁多，按生產(chǎn)方法可分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。

砂型鑄造按澆注時(shí)砂型是否經(jīng)過了烘干又分為濕型、干型與表面干型鑄造。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)1.零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要包括鑄件的壁厚大小、形狀及重量大小等，應(yīng)根據(jù)不同鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的鑄造工藝方法。

熔模鑄造可以鑄出形狀極為復(fù)雜的鑄件，其復(fù)雜程度是任何其它方法難以達(dá)到的。

雖然一個(gè)壓型所能制出的熔模形狀較簡(jiǎn)單，但可用幾個(gè)壓型分別制出復(fù)雜零件的不同部分，然后焊合在一起，組成復(fù)雜零件的熔模。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

金屬型鑄造的鑄件重量范圍一般為0.1～135kg，個(gè)別可達(dá)225kg。而比較合適的鑄件重量對(duì)銅合金為0.5～10kg，對(duì)鋁合金鑄件為15kg以下。由于金屬型的型腔是用機(jī)械加工方法制出的，所以鑄件的結(jié)構(gòu)形狀不能很復(fù)雜，更應(yīng)考慮從鑄型中取出鑄件的可能性。采用金屬型芯時(shí)，也要考慮抽出型芯的可能性，因而鑄件的結(jié)構(gòu)多限于采用形狀簡(jiǎn)單的型芯。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

由于壓力鑄造中金屬液是在高速高壓下充填鑄型，所以，可以鑄出形狀復(fù)雜而壁薄的鑄件。許多由重力(砂型、金屬型)鑄造無(wú)法生產(chǎn)的鑄件，大多數(shù)可以采用壓鑄。壓鑄工藝比較適宜生產(chǎn)小而壁薄、壁厚相差較小的鑄件。最小的壓鑄件為2g，最大的鋁合金壓鑄件為15～40kg，最大壁厚為12mm。

離心鑄造工藝雖適合鑄造各種旋轉(zhuǎn)體形狀的管、筒鑄件。壁厚為4～125mm，長(zhǎng)度不宜大于內(nèi)徑的15倍。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

2.合金種類

各種鑄造工藝方法對(duì)鑄件的合金種類有一定的限制。

任何可熔化的金屬都能采用砂型鑄造，最常用的金屬是鑄鐵、鑄鋼、黃銅、青銅、鋁合金和鎂合金。

熔模鑄造可以鑄造任何合金，而對(duì)高熔點(diǎn)合金效果更為突出，飛機(jī)上的導(dǎo)向葉片等用不易加工的高熔點(diǎn)合金鑄造，一般用熔模鑄造工藝。不銹鋼零件、工具等常用熔模鑄造。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

金屬型鑄造工藝比較適于鑄造鋁合金、鎂合金及銅合金鑄件。至于黑色合金也可采用水冷金屬型和掛砂金屬型鑄造。

適用于壓鑄工藝的合金有鋅、鋁、鎂、銅、鉛、錫等六個(gè)合金系列，其中鋁、鋅合金是應(yīng)用最廣泛的壓鑄合金。黑色金屬由于熔點(diǎn)太高，因而壓鑄型的使用壽命低，通常不采用壓鑄成形。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3.批量大小及交貨期限

砂型鑄造的生產(chǎn)批量不受限制，可用于成批、大量生產(chǎn)，也可用于單件生產(chǎn)。由于砂型鑄造的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較短，所以特別適于交貨期限較短、批量不大的鑄件的生產(chǎn)。

熔模鑄造的主要生產(chǎn)設(shè)備比較簡(jiǎn)單?，對(duì)生產(chǎn)批量限制不大。但熔模鑄造工藝工序較多，且需制作壓型，故生產(chǎn)周期比砂型長(zhǎng)。

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

金屬型鑄造需設(shè)計(jì)制造金屬模型，一次投資較大，且金屬型壽命長(zhǎng)，對(duì)鋁鎂合金鑄件可使用上千萬(wàn)次，故適用批量生產(chǎn)，批量少時(shí)不能充分發(fā)揮金屬型的潛力。金屬型制造周期長(zhǎng)，對(duì)交貨期短的任務(wù)難以滿足。

壓鑄工藝設(shè)備投資大，壓鑄型的制造周期較長(zhǎng)，成本高。但生產(chǎn)效率高，故僅適于成批大量生產(chǎn)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)4.鑄件技術(shù)要求

鑄件的技術(shù)要求包括外觀質(zhì)量要求(尺寸精度、表面粗糙度)及內(nèi)部質(zhì)量(力學(xué)性能、致密度等)，不同的鑄造工藝方法能達(dá)到不同的水平。各種鑄造方法能達(dá)到的尺寸精度等級(jí)見表6-1，能達(dá)到的表面粗糙度見表6-2。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

砂型鑄造①鑄件在凝固冷卻到室溫后組織無(wú)層狀結(jié)構(gòu)、性能無(wú)方向性、其強(qiáng)度、韌性、剛度在各方向都相等，這一點(diǎn)對(duì)某些要求各方向性能均衡的鑄件是重要的。②鑄件凝固收縮受到的阻力較小，鑄件內(nèi)應(yīng)力小。③可采用冷鐵等不同的鑄型材料來(lái)調(diào)整和控制鑄件的凝固過程，鑄件內(nèi)部縮孔縮松較少，內(nèi)部質(zhì)量易于得到保證。④鑄件尺寸精度較差，表面粗糙度較大。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

熔模鑄造沒有分型面，由壓型制出的熔模的披縫也被消除，也沒有砂型鑄造那樣的起模合箱等操作，所以鑄件尺寸精度較高，可達(dá)CT4~5級(jí)，表面粗糙度較小。熔模鑄造的渦輪葉片的精度和粗糙度已達(dá)無(wú)需機(jī)械加工的要求。

金屬型鑄造的鑄件尺寸精度和表面粗糙度優(yōu)于砂型鑄件。由于金屬型傳熱迅速，所以鑄件的晶粒較細(xì)。同時(shí)，凝固過程易于控制，使鑄件形成順序凝固，減少鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松。所有這些都使金屬型鑄件的強(qiáng)度得到提高。一般比砂型鑄件高20％以上。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

壓鑄的顯著優(yōu)點(diǎn)是能生產(chǎn)精密鑄件，壓鑄件的尺寸精度和表面粗糙度均優(yōu)于金屬型鑄件，尺寸精度最高可達(dá)4級(jí)（鋅合金），普遍達(dá)到5級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra0.8μm。大多數(shù)壓鑄件無(wú)需機(jī)械加工即可直接使用。壓鑄件晶粒細(xì)小、強(qiáng)度較高。

壓鑄件主要缺陷之一是氣孔。由于有氣孔存在，不但降低了壓鑄件的力學(xué)性能(特別是延伸率)和氣密性，同時(shí)也不能對(duì)其進(jìn)行焊接和熱處理。因此，需經(jīng)熱處理強(qiáng)化的合金，就不能壓鑄。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.3.2砂型鑄造方法的選擇1.優(yōu)先采用濕型

當(dāng)濕型不能滿足要求時(shí)再考慮使用表面干砂型、干砂型或其它砂型。

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

1)鑄件過高，金屬液靜壓力超過濕型的抗壓強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮使用干砂型或自硬砂型等。

要具體分析：如果鑄件壁薄，雖然鑄件很高大，但出現(xiàn)脹砂、黏砂、跑火的傾向小。

可以把此限制適當(dāng)放寬。因?yàn)樵跐沧⒔Y(jié)束前，金屬液靜壓力尚未達(dá)到最高值時(shí)，鑄件下部表面上已凝結(jié)一層金屬殼。在考慮應(yīng)用濕型時(shí)應(yīng)注意以下幾種情況：鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

此外，采用優(yōu)質(zhì)鈉膨潤(rùn)土型砂或活化膨潤(rùn)土型砂，其砂型濕壓強(qiáng)度較高，為鑄造較高大的鑄件創(chuàng)造了條件。2)澆注位置上鑄件有較大水平壁時(shí)，用濕型容易引起夾砂缺陷，應(yīng)考慮使用其他砂型。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

3)造型過程長(zhǎng)或需長(zhǎng)時(shí)間等待澆注的砂型不宜用濕型。

例如在鑄件復(fù)雜，砂芯多，下芯時(shí)間長(zhǎng)且鑄件尺寸大等條件下，濕型放置過久會(huì)風(fēng)干，使表面強(qiáng)度降低，易出現(xiàn)沖砂缺陷。因此濕型一般應(yīng)在當(dāng)天澆注。

如需次日澆注，應(yīng)將造好的上、下半型空合箱，防止水分散失，于次日澆注前開箱、下芯，再合箱澆注。更長(zhǎng)的過程應(yīng)考慮用其他砂型。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)4)型內(nèi)放置冷鐵較多時(shí)，應(yīng)避免使用濕型。如果濕型內(nèi)有冷鐵時(shí)，冷鐵應(yīng)事先預(yù)熱，放入型內(nèi)要及時(shí)合箱澆注，以免冷鐵生銹或變冷而凝結(jié)“水珠”，澆注后引起氣孔缺陷。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2.造型、造芯方法應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng)

大量生產(chǎn)的工廠應(yīng)創(chuàng)造條件采用技術(shù)先進(jìn)的造型、造芯方法。老式的震擊式或震壓式造型機(jī)生產(chǎn)線生產(chǎn)率不夠高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，噪聲大，不適應(yīng)大量生產(chǎn)的要求，應(yīng)逐步加以改造。

對(duì)于小型鑄件，可以采用水平分型或垂直分型的無(wú)箱高壓造型機(jī)生產(chǎn)線、實(shí)型造型線生產(chǎn)效率又高，占地面積也少；

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

對(duì)于中型件可選用各種有箱高壓造型機(jī)生產(chǎn)線、氣沖造型線。

為適應(yīng)快速、高精度造型生產(chǎn)線的要求，造芯方法可選用：冷芯盒、熱芯盒及殼芯等造芯方法。

中等批量的大型鑄件可以考慮應(yīng)用樹脂自硬砂造型和造芯、拋砂造型等。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

單件小批生產(chǎn)的重型鑄件。手工造型仍是重要的方法，手工造型能適應(yīng)各種復(fù)雜的要求，比較靈活，不要求很多工藝裝備。可以應(yīng)用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有機(jī)酯水玻璃自硬砂型、黏土干型、樹脂自硬砂型及水泥砂型等；對(duì)于單件生產(chǎn)的重型鑄件，采用地坑造型法成本低，投產(chǎn)快。

批量生產(chǎn)或長(zhǎng)期生產(chǎn)的定型產(chǎn)品采用多箱造型、劈箱造型法比較適宜。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

3.造型方法應(yīng)適合工廠條件

如有的工廠生產(chǎn)大型機(jī)床床身等鑄件，多采用組芯造型法。著重考慮設(shè)計(jì)、制造芯盒的通用化問題，不制作模樣和砂箱，在地坑中組芯；而另外的工廠則采用砂箱造型法，制作模樣。

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

不同的工廠生產(chǎn)條件、生產(chǎn)習(xí)慣、所積累的經(jīng)驗(yàn)各不一樣。如果車間內(nèi)吊車的噸位小、烘干爐也小，而需要制作大件時(shí)，用組芯造型法是行之有效的。

每個(gè)鑄造車間只有很少的幾種造型、造芯方法，所選擇的方法應(yīng)切合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)4.要兼顧鑄件的精度要求和成本

各種造型、造芯方法所獲得的鑄件精度不同，初投資和生產(chǎn)率也不一致，最終的經(jīng)濟(jì)效益也有差異。因此，要做到多、快、好、省，就應(yīng)當(dāng)兼顧到各個(gè)方面。應(yīng)對(duì)所選用的造型方法進(jìn)行初步的成本估算，以確定經(jīng)濟(jì)效益高又能保證鑄件要求的造型、造芯方法。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.4鑄件澆注位置或分型面的選擇

鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置；鑄型分型面是指鑄型相互分開、組合接觸的表面。它們的選擇正確與否，對(duì)鑄件質(zhì)量、鑄造工藝、勞動(dòng)生產(chǎn)率和鑄件生產(chǎn)成本，均有很大的影響，它們是鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)首先要解決的兩個(gè)問題。

進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和綜合其它鑄造工藝因素等來(lái)確定澆注位置；隨后，再設(shè)計(jì)、解決其余的鑄造工藝問題。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.4.1選擇鑄件澆注位置的主要原則1.鑄件上的重要工作面和大平面應(yīng)盡量朝下或垂直安放。

鑄件在澆注時(shí)，朝下或垂直安放部位的質(zhì)量一般都要比朝上安放的高。因?yàn)殍T件下部的組織致密，夾渣、砂眼和氣孔等缺陷少。

根據(jù)某鋁合金鑄件(圖6-21)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下部的拉伸強(qiáng)度極限為180MPa，而上部的拉伸強(qiáng)度極限只有80MPa。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

如圖6-22所示的飛機(jī)壁板型鑄件，其弧形表面要求平整光潔，沒有表面缺陷；對(duì)帶筋的一面要求相對(duì)較低，所以該鑄件的澆注位置應(yīng)將弧形表面朝下安放。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

圖6-23是常見的航空發(fā)動(dòng)機(jī)鑄件的典型澆注位置。這種垂直的澆注位置對(duì)保證鑄件尺寸精度和采用底注式澆注系統(tǒng)等也都是有利的。圖6-23使鑄件性能對(duì)稱的澆注位置鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2.應(yīng)保證鑄件有良好的液體金屬引入位置。圖6-24殼體鑄件澆注位置方案

決定澆注位置時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋁、鎂合金鑄件經(jīng)常采用底注式或垂直縫隙式澆注系統(tǒng)、內(nèi)澆道均勻地設(shè)置在鑄件的四周和要求液體金屬平穩(wěn)地流入型腔等特點(diǎn)，選擇合理的澆注位置。圖6-24為殼體鑄件澆注位置的兩種方案，

圖中(a)所示的澆注位置不合理，(b)所示的澆注位置合理。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3.保證鑄件能自下而上的順序凝固。

為滿足這條原則，應(yīng)盡量將鑄件的厚大部分朝上安放，以便在其上面安置冒口，促使鑄件自下而上地向冒口方向順序凝固。這一原則對(duì)體收縮較大的鋁、鎂合金鑄件尤為重要。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)4.應(yīng)盡量少用或不用砂芯；若需要使用砂芯時(shí)，應(yīng)保證其安放牢靠，通氣順利和檢查方便。

鑄件澆注位置的選擇，除了要考慮上述幾個(gè)原則外，還應(yīng)盡量簡(jiǎn)化造型、造芯、合箱和澆冒口的切割等工藝，以減少模具制造工作量和合金液的消耗。

在實(shí)際生產(chǎn)中，情況是復(fù)雜的，上述各原則既有聯(lián)系又有矛盾，所以在應(yīng)用這些原則時(shí)，一定要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，不能生搬硬套。下面以鎂合金(ZM-5)尾部機(jī)匣鑄件(見圖6-25)的澆注位置選擇情況來(lái)說明：鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄件高度為430毫米，大端安裝邊的外徑為Φ280mm，厚度為30mm，小端安裝邊的外徑為Φ146mm，厚度20mm米，兩端安裝邊均與厚度為8mm的匣體壁相連接。圖6-25鎂合金尾部機(jī)匣鑄件鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

澆注位置有兩種方案：其一是將小端朝上安放，此方案的主要優(yōu)點(diǎn)是砂芯位置穩(wěn)定、鑄型和砂芯裝配及檢查方便、鑄件尺寸穩(wěn)定，便于開設(shè)澆注系統(tǒng)；其最大的缺點(diǎn)鑄件厚大部分在下面，不利于鑄件自下而上的順序凝固，存在厚大部分的補(bǔ)縮問題，易產(chǎn)生縮松缺陷。

方案二是將大端朝上安放，其優(yōu)缺點(diǎn)正好與上一種方案相反。圖6-25鎂合金尾部機(jī)匣鑄件鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

在砂型鑄造中，為完成造型、取模、設(shè)置澆冒口和安裝砂芯等需要，砂型型腔必須由兩個(gè)或兩個(gè)以上部分組合而成，砂型的分割或裝配面稱為分型面。在澆注位置確定后，鑄型分型面在很大程度上取決于鑄件的結(jié)構(gòu)形狀。6.4.2鑄型分型面的選擇鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄型分型面的選擇，應(yīng)在保證鑄件質(zhì)量的前提下，力求使鑄造工藝過程最簡(jiǎn)單；在鑄件結(jié)構(gòu)相同的情況下，分型面的位置因下列因素的不同而不同：

合金材料；

質(zhì)量要求；

生產(chǎn)方式(單件、成批或大量生產(chǎn))。

因此，在選擇鑄型分型面時(shí)，應(yīng)全面分析鑄件生產(chǎn)工藝的具體情況，對(duì)各種方案進(jìn)行綜合比較后，再?gòu)闹羞x擇一個(gè)較合理的方案。第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

在分析鑄型分型面對(duì)鑄件尺寸精度的影響時(shí)，首先應(yīng)了解鑄型結(jié)構(gòu)對(duì)鑄件尺寸精度的影響。圖6-26鑄型組元數(shù)目對(duì)鑄件尺寸精度的影響從圖6-26中可以看出，鑄件尺寸精度與鑄型組元數(shù)目的關(guān)系。圖中曲線1、2、3、4分別表示形成鑄件某一尺寸的四種工藝方案(即四種鑄型結(jié)構(gòu))：第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)曲線1-表示鑄件某一尺寸完全由一個(gè)半型(上半型或下半型)成形；曲線2-表示該尺寸由上、下兩個(gè)半型共同成形；曲線3——表示該尺寸由一個(gè)半型和固定在同一半型中的砂芯共同成形；圖6-26鑄型組元數(shù)目對(duì)鑄件尺寸精度的影響曲線4——表示該尺寸由一個(gè)半型和固定在另一半型中的砂芯共同成形。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

因此，為保證鑄件尺寸精度，在選擇鑄型分型面時(shí)，應(yīng)盡量滿足下列要求：1）最好將整個(gè)鑄件安置在同一半型中成形；2）若鑄件不能在同一半型中成形時(shí)，應(yīng)力求將鑄件上機(jī)械加工面或若干重要的加工面與機(jī)械加工基準(zhǔn)面安置在同一個(gè)半型中成形；3）應(yīng)盡量不用或少用砂芯；4）在必須采用砂芯時(shí)，除了要保證砂芯位置穩(wěn)定、裝配和檢查方便外，還應(yīng)力求將砂芯安置在同一個(gè)半型中，以保證鑄件的某些重要尺寸精度。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

圖6-27表示了環(huán)形架鑄件的鑄型分型面的幾種方案，a、b、c、d各代表一種方案。圖6-27環(huán)形架鑄件鑄型分型面的選擇鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

圖6-28所示的輪轂鑄件，由于其最大橫斷面在中間部位，鑄件不能在同一半型中成形。在此情況下，考慮到鑄件中間法蘭盤(Φ278mm)的外圓表面是鑄件機(jī)械加工的初基準(zhǔn)(首次加工下圓柱體Φ161毫米時(shí)的定位基準(zhǔn))，而下圓柱體又是鑄件的加工基準(zhǔn)(或稱精基準(zhǔn))。為了保證鑄件尺寸精度和滿足機(jī)械加工要求，鑄型分型面應(yīng)選擇在A-A面，使法蘭盤和下圓柱體在同一半型中成形。圖6-28輪轂鑄件分型面的選擇鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

在實(shí)際生產(chǎn)中，鑄型分型面的選擇還受各種工藝和生產(chǎn)條件等因素的影響，例如：1)在輕合金鑄造中，常采用底注式澆注系統(tǒng)，一般難以實(shí)現(xiàn)將砂芯安置在同一半型中形成整個(gè)鑄件或鑄件上某些重要的尺寸。如圖6-27中(c)和(d)兩種方案，均無(wú)法采用底注式澆注系統(tǒng)，除非增加砂芯或在原砂芯中開設(shè)澆注系統(tǒng)，而這又將使砂芯的通氣和芯盒結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

為了保證環(huán)形架鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和尺寸精度要求，既要采用底注式澆注系統(tǒng)，又要使整個(gè)鑄件由一個(gè)半型和固定在同一半型的砂芯成形，同時(shí)還要避免增加砂芯或在砂芯中開設(shè)澆注系統(tǒng)。在此情況下，需要增加一個(gè)分型面，采用(上、中、下)三箱的鑄型結(jié)構(gòu)(圖6-29)。圖6-29環(huán)形架鑄件的三箱鑄型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2)在兩箱造型時(shí)，一般應(yīng)盡量將鑄件的整體或大部分安置在下半型(如果采用底注式澆注系統(tǒng)，就只能將鑄件置于上半型中)，使上半型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，以便翻箱、合箱操作。這對(duì)大量生產(chǎn)的機(jī)器造型(尤其用脫箱造型)，具有更大意義。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3)在砂型鑄造中，分型面一般都應(yīng)該選擇在鑄件澆注時(shí)的水平位置，避免采用垂直分型面(采用劈模造型法除外)。因?yàn)樗皆煨?、下芯和合箱后，再翻?dòng)鑄型進(jìn)行澆注，就可能引起砂芯位置移動(dòng)，影響鑄件尺寸精度。在航空砂型鑄件生產(chǎn)中，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、砂芯數(shù)量較多，并且在鑄型或砂芯表面常有不少的冷鐵，所以鑄型在裝配后一般都不允許再次翻動(dòng)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)4)鑄型分型面最好避免選擇在鑄件非加工表面和加工初基準(zhǔn)面上；因?yàn)?，前者?huì)增加鑄件清理的勞動(dòng)量并有損鑄件表面美觀；而后者將會(huì)影響鑄件劃線和加工的尺寸精度。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.5鑄件機(jī)械加工初基準(zhǔn)和劃線基準(zhǔn)的選擇

鑄件在機(jī)械加工時(shí)，作為首次裝夾、定位用的基準(zhǔn)面稱為加工初基準(zhǔn)面(又稱初基準(zhǔn)或粗基準(zhǔn)等)。如果鑄件加工初基準(zhǔn)選擇不當(dāng)或初基準(zhǔn)本身尺寸精度低、表面不平整，將使鑄件裝夾、定位困難，加工精度難以保證；尤其在成批、大量生產(chǎn)中，鑄件依靠初基準(zhǔn)定位、裝夾在專用夾具上進(jìn)行首次加工，如果初基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，將使鑄件大量報(bào)廢。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

對(duì)鑄件機(jī)械加工初基準(zhǔn)面的選擇，既要考慮加工時(shí)鑄件裝夾、定位穩(wěn)固、準(zhǔn)確等加工工藝要求，又要考慮到鑄造工藝能否保證初基準(zhǔn)的尺寸精度和與其它尺寸相對(duì)位置的精確性、穩(wěn)定性等問題。

鑄件加工的初基準(zhǔn)，一般應(yīng)根據(jù)零件圖，由鑄造和機(jī)械加工工藝技術(shù)部門共同協(xié)商確定。初基準(zhǔn)確定后，就成為鑄造工藝和機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)的共同依據(jù)，不得隨意更改。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)選擇初基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)注意下列問題：1.應(yīng)盡量選擇鑄件非加工面為初基準(zhǔn)

鑄件上往往有些表面需要加工，有些表面不加工。鑄件加工表面在加工過程中，其尺寸將受加工公差的影響而變動(dòng)。若以加工面為初基準(zhǔn)面，則鑄件上某些非加工表面到加工表面之間的尺寸精度就不易保證，并且在加工過程中也不易測(cè)定鑄件的機(jī)械加工余量。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2.應(yīng)選擇加工余量最小或尺寸公差最小的表面為初基準(zhǔn)面

如果鑄件內(nèi)外表面均需加工時(shí)，應(yīng)選擇加工余量最小或尺寸公差最小的表面為初基準(zhǔn)，這可保證該加工表面與其它加工表面之間的尺寸精度。圖6-31在鑄件加工表面選擇初基準(zhǔn)的例子如圖，δa<δb，若A表面為初基準(zhǔn)，當(dāng)A與B兩表面的偏心量e<δb/2時(shí)，則B表面仍有一定的加工余量，能保證零件尺寸精度；若以B表面為加工初基準(zhǔn)面時(shí)，偏心量仍為e<δb/2，由于A面加工余量小，造成加工困難甚至無(wú)法加工，而使零件報(bào)廢。δa-外圓表面A的加工余量；δb-外圓表面B的加工余量鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3.應(yīng)選擇鑄件尺寸最穩(wěn)定的表面為加工初基準(zhǔn)面

初基準(zhǔn)最好是由砂型成形的表面；如果是由砂芯成形的表面，則應(yīng)保證砂芯的定位穩(wěn)定可靠。在砂芯數(shù)量較多時(shí)，初基準(zhǔn)應(yīng)選擇由基礎(chǔ)砂芯(即組裝其它砂芯的那個(gè)砂芯)成形的表面。有時(shí)還需要在上部組裝的其它砂芯的成形表面上，選擇一個(gè)輔助基準(zhǔn)，供劃線或加工定位時(shí)作校正用。

為了保證初基準(zhǔn)與加工面或主要加工面相對(duì)位置的穩(wěn)定，初基準(zhǔn)應(yīng)盡可能選擇與加工面(或主要加工面)在同一個(gè)半型或同一個(gè)砂芯成形的表面。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)圖6-32殼體鑄件初基準(zhǔn)的選擇

如圖6-32所示的殼體鑄件，原初基準(zhǔn)選擇在鑄件的外壁，加工后其內(nèi)腔兩個(gè)分油盤孔(由砂芯成形)的尺寸精度經(jīng)常發(fā)生超差現(xiàn)象，后將初基準(zhǔn)改在鑄件的內(nèi)腔(如圖中所示)，它與兩個(gè)分油盤孔都由同一個(gè)砂芯成形，由于它們的相對(duì)位置較穩(wěn)定，就克服了尺寸超差現(xiàn)象。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)4.當(dāng)鑄件上沒有合適的初基準(zhǔn)時(shí)，可增設(shè)工藝凸臺(tái)作為“輔助”基準(zhǔn)(又稱工藝基準(zhǔn))如圖6-33所示。圖6-33鑄件的輔助基準(zhǔn)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄件尺寸檢查和機(jī)械加工(單件、小批生產(chǎn)時(shí))劃線時(shí)所需的測(cè)量基準(zhǔn)稱為劃線基準(zhǔn)。鑄件的劃線基準(zhǔn)應(yīng)盡量與機(jī)械加工初基準(zhǔn)一致，否則容易造成鑄件各部分相對(duì)位置尺寸和加工余量的不穩(wěn)定，使鑄件因尺寸超差而大量報(bào)廢。

鑄件劃線時(shí)，不僅要求定位準(zhǔn)確，還要有合適的測(cè)量基準(zhǔn)，才能正確地劃出鑄件各個(gè)方向的尺寸及其加工余量。這種測(cè)量基準(zhǔn)(即劃線基準(zhǔn))，一般都與零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。而機(jī)械加工初基準(zhǔn)有時(shí)為了考慮裝夾、定位方便，往往可與零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不一致。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

選擇鑄件劃線基準(zhǔn)，不僅要考慮對(duì)鑄件六個(gè)自由度具有約束作用，還要在鑄件對(duì)稱部位選擇兩個(gè)面，以便正確地劃出對(duì)稱面的中心線；對(duì)于圓形結(jié)構(gòu)，有時(shí)還要增加角向基準(zhǔn)，才能正確地劃出中心線。圖6-34選擇多管形鑄件劃線基準(zhǔn)的實(shí)例鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.6鑄造工藝設(shè)計(jì)的主要參數(shù)

鑄造工藝設(shè)計(jì)參數(shù)(簡(jiǎn)稱工藝參數(shù))是指鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些工藝數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與鑄件的精度有密切關(guān)系。工藝參數(shù)選取得準(zhǔn)確、合適，才能保證鑄件尺寸精確，為造型、制芯、下芯、合箱等提供方便，提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本。工藝參數(shù)選取不準(zhǔn)確，則鑄件精度降低，甚至因尺寸超過公差要求而報(bào)廢。下面著重介紹這些工藝參數(shù)的概念和應(yīng)用條件。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.6.1鑄件機(jī)械加工余量

在鑄件加工表面上留出的，準(zhǔn)備切削去的金屬層厚度，稱為機(jī)械加工余量。

加工余量過大，將浪費(fèi)金屬和機(jī)械加工工時(shí)，增加零件成本；加工余量過小，則不能完全除去鑄件表面的缺陷，甚至露出鑄件表皮，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此選擇合適的加工余量有著很重要的意義。

加工余量的選擇與下列因素有關(guān)：鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)(1)鑄造合金的種類：不同的鑄造合金具有不同的物理、化學(xué)、鑄造以及切削性能，鑄件的表面質(zhì)量和生產(chǎn)成本也不相同，所以鑄件的機(jī)械加工余量的選擇也應(yīng)該有所不同。

對(duì)于壁厚效應(yīng)較大的鎂、鋁鑄件和氣密性要求較高的鑄件，鑄件表層組織致密、力學(xué)性能好，在能滿足表面粗糙度和尺寸精度要求的前提下，應(yīng)盡量減少加工余量。

對(duì)于熔點(diǎn)高的合金(鋼、鐵)鑄件，由于其表面黏結(jié)有堅(jiān)硬的砂粒或白口層(鑄鐵件)，加工余量過小將會(huì)大大降低刀具的壽命。

對(duì)于貴重合金材料的鑄件加工余量應(yīng)相應(yīng)縮小些，以降低生產(chǎn)成本。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)(2)鑄造方法和生產(chǎn)批量：

鑄造方法不同，得到的鑄件的表面粗糙度和尺寸精度也不同，所以鑄件的加工余量也應(yīng)不同。GB/T6414-2017或HB6103-2004規(guī)定了各種鑄造方法生產(chǎn)的鑄件的公差等級(jí)和加工余量的選擇方法。

同樣是輕合金鑄件，壓力鑄造的尺寸精度最高(為CT3～CT6)，其加工余量也最小，熔模鑄造尺寸精度為CT4～CT6，金屬型鑄造為CT6～CT8，尺寸精度逐漸降低，加工余量也逐漸增大。

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

與其它鑄造方法相比，普通砂型鑄件的尺寸精度最低，所以其加工余量要比其它鑄造方法大。

鑄件在成批生產(chǎn)時(shí)，一般采用金屬模具、機(jī)器造型，并有專用檢驗(yàn)測(cè)量工具，鑄件尺寸精度較高，表面粗糙度較低；而單件生產(chǎn)時(shí)，采用木模的手工造型，鑄件尺寸精度和表面粗糙度較差。因此前者的加工余量要比后者的小。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)(3)鑄件尺寸大小和加工精度要求：鑄件尺寸越大，形狀越復(fù)雜和加工精度要求越高，則鑄件的機(jī)械加工余量就越大。(4)鑄件加工面在澆注時(shí)的位置：由于在澆注時(shí)朝下或垂直位置的鑄件表面質(zhì)量較高，所以這些表面的加工余量比朝上安放的表面小。

鑄件的機(jī)械加工余量，一般按GB/T6414-2017或HB6103-2004規(guī)定的方法和表格選用。有時(shí)為了消除鑄造缺陷或由于其它工藝要求，而增加的工藝余量以及切割澆冒口后的殘留量，均不屬于加工余量的范圍，這些應(yīng)在鑄件圖上標(biāo)注清楚。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.6.2鑄件工藝余量

鑄件工藝余量，是為了滿足工藝上的某些要求而附加的金屬層。工藝余量一般都在機(jī)械加工時(shí)被切除，所以應(yīng)在鑄件圖上標(biāo)注清楚。

在個(gè)別情況下，如果已取得設(shè)計(jì)和使用單位的同意，工藝余量也可不經(jīng)加工而保留在鑄件上，因?yàn)檫@已屬于更改鑄件結(jié)構(gòu)的問題，所以在鑄件圖上不必再作任何標(biāo)注。

鑄件工藝余量的大小應(yīng)根據(jù)工藝要求的實(shí)際情況而定。工藝余量主要用于如下情況：鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)1)為保證鑄件順序凝固，有利于冒口補(bǔ)縮，因而在鑄件上附加的工藝余量(即補(bǔ)貼)，如圖6-35所示。一般情況下，工藝補(bǔ)貼余量應(yīng)盡量附加在加工表面，若在非加工表面，就需要另行安排機(jī)械加工。圖6-35鑄件工藝余量實(shí)例之一1-冒口2-工藝余量3-鑄件鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2)為保證鑄件機(jī)械加工精度和簡(jiǎn)化鑄造工藝、模具結(jié)構(gòu)，對(duì)一些需要進(jìn)行加工、尺寸精度要求較高的小孔、凸緣、臺(tái)階以及難以鑄造的狹窄溝槽等均以工藝余量的形式，由機(jī)械加工直接成形。圖6-36是鑄件凸緣由加工成形的例子。圖6-36鑄件工藝余量實(shí)例二1-鑄件2-工藝余量鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄件工藝余量除上述兩種主要形式外，有的還將機(jī)械加工所需的工藝凸臺(tái)(輔助基準(zhǔn))、為防止鑄件變形或熱裂而增設(shè)的工藝筋、為改善合金液充填條件而在鑄件薄壁處增大厚度以及為防止鑄件由于變形造成加工余量不足或達(dá)不到加工精度要求而增大的加工余量等，都當(dāng)作鑄造工藝余量處理，并在鑄件圖上標(biāo)注。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.6.3工藝補(bǔ)正量

在單件、小批生產(chǎn)中，由于選用的收縮率與鑄件的實(shí)際收縮率不符等原因，使得加工后的鑄件某些部分的厚度小于圖紙要求。

為了防止零件因局部尺寸超差而報(bào)廢，需要把鑄件上這種局部尺寸加以放大，鑄件被放大的這部分尺寸，稱為鑄件工藝補(bǔ)正量(曾稱為鑄件保證余量和保險(xiǎn)余量等)。它與工藝余量最顯著的區(qū)別在于鑄件上被放大的部分不必加工掉，而保留在鑄件上。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

因此，鑄件工藝補(bǔ)正量一般都會(huì)使鑄件局部尺寸超出公差范圍(有時(shí)由于鑄件工藝補(bǔ)正量較小，也可能剛好控制在公差范圍內(nèi))，所以在鑄件上加放工藝補(bǔ)正量，應(yīng)取得設(shè)計(jì)、使用單位同意。如果有些部位不允許有超差現(xiàn)象，則應(yīng)由機(jī)械加工去除。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄件工藝補(bǔ)正量通常應(yīng)用于下列情況：1)鑄件上加工表面到非加工表面之間的壁厚不易保證時(shí)，需要加放工藝補(bǔ)正量。圖6-37鑄件工藝補(bǔ)正量實(shí)例之一鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2)在鑄件上需要鉆孔的凸耳、耳座，由于鑄造工藝造成的位置尺寸偏差或加工引起的偏差，常使孔的邊距尺寸小于圖紙的要求，為保證凸耳和耳座的強(qiáng)度，控制其邊距尺寸不小于負(fù)偏差，在不加工表面加放工藝補(bǔ)正量。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)如圖6-38所示，就表示邊距尺寸加厚2mm(即為R10)的工藝補(bǔ)正量；有的也用圓弧半徑尺的正偏差表示(即R8+2)，但是這種表示方法容易與鑄件上有特殊公差要求的表示形式相混淆。圖6-38鑄件工藝補(bǔ)正量實(shí)例之二鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3)鑄件上某處由于壁厚薄或?qū)υ摫诤竦某叽缙钜筝^嚴(yán)而在鑄造工藝上又難以保證時(shí)，就需采用工藝補(bǔ)正量。如圖6-39為凸簾框架鑄件，由于外廓尺寸較大，而不加工的最小壁厚只有4毫米，在鑄造時(shí)就有困難。為此，在該處加放2.5毫米的工藝補(bǔ)正量。圖6-39凸簾框架鑄件的工藝補(bǔ)正量鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.6.4鑄造斜度

為了方便起?；蜩T件出型，在模樣、芯盒或金屬鑄型的出模方向留有一定斜度，以免損壞砂型或鑄件。這個(gè)斜度稱為鑄造斜度。圖6-40鑄造斜度的形式鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄造斜度一般有如圖6-40所示：增加壁厚法(圖(a))、加減壁厚法(圖(b))和減少壁厚法(圖(c))等三種形式。圖6-40鑄造斜度的形式鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄造斜度一般用角“α”表示，對(duì)于金屬模具α可取0.5°～1°，木?？扇?°～3°；在用手工加工木質(zhì)模具時(shí)，鑄造斜度最好用寬度“a”表示，便于加工。圖6-40鑄造斜度的形式鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

在上、下兩半模型高度不同時(shí)，或兩個(gè)高度不同的零件相配合時(shí)，為了避免分型面(或零件配合面)處不平齊，最好在上、下模型上都用同一寬度“a”作為鑄造斜度。圖6-40鑄造斜度的形式鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄造斜度應(yīng)小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的拔模斜度值，以防止零件在裝配或工作時(shí)與其它零件相妨礙。按HB6103-2004規(guī)定：當(dāng)產(chǎn)品圖未作特殊規(guī)定時(shí)鑄造斜度可按表6-14選取，未注明者均按增加壁厚法。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

正確選取鑄造收縮率，對(duì)于提高鑄件尺寸精度有著重要意義。

影響鑄造收縮率的因素有：鑄造合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型種類、型、芯材料的退讓性以及澆冒口系統(tǒng)的布置和結(jié)構(gòu)形式等。

不同的鑄造合金，其線收縮率不相同(如表6-15所示)。

鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

合金成分雖然相同，但由于鑄件結(jié)構(gòu)形狀、鑄型和型芯的結(jié)構(gòu)及其退讓性等條件不同，致使鑄件收縮受阻情況也不同，所以也影響到鑄件的線收縮。因此不同鑄件或者同一個(gè)鑄件的不同方向應(yīng)選取不同的鑄造收縮率。

例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的鎂合金機(jī)匣類鑄件，有的工廠統(tǒng)一選取1％的收縮率；有的在水平方向選取0.8％、垂直方向選取1％的收縮率。

選定的收縮率應(yīng)在鑄件圖的附注欄中作統(tǒng)一的說明，以供模具設(shè)計(jì)與制造時(shí)使用。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.7砂芯設(shè)計(jì)

砂芯設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：

確定砂芯形狀、個(gè)數(shù)和下芯順序，

設(shè)計(jì)芯頭結(jié)構(gòu)

核算芯頭大小，

型芯的通氣、加強(qiáng)，

型芯制作工藝方法

材料選擇等。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.7.1確定砂芯形狀、個(gè)數(shù)

在鑄件澆注位置和分型面等工藝方案確定后，就可根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)來(lái)確定砂芯如何分塊(即采用整體結(jié)構(gòu)還是分塊組合結(jié)構(gòu))和各個(gè)分塊砂芯的結(jié)構(gòu)形狀。

確定時(shí)總的原則是：使制芯到下芯的整個(gè)過程方便，鑄件內(nèi)腔尺寸精確，不致造成氣孔等缺陷，芯盒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)1)保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度：凡鑄件內(nèi)腔尺寸要求較嚴(yán)的部分應(yīng)由同一砂芯形成，不宜劃分為幾個(gè)砂芯。在航空鑄件生產(chǎn)中，在鑄件尺寸精度要求很高的地方，盡管結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但仍采用整體砂芯。2)復(fù)雜的大砂芯、細(xì)而長(zhǎng)的砂芯可分為幾個(gè)小而簡(jiǎn)單的砂芯。大而復(fù)雜的砂芯，分塊后芯盒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。細(xì)而長(zhǎng)的砂芯，應(yīng)分成數(shù)段，并設(shè)法使芯盒通用。砂芯上的細(xì)薄連接部分或懸臂凸出部分應(yīng)分塊制造，待烘干后再裝配黏結(jié)在一起。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3)砂芯應(yīng)有較大的填砂、舂砂平面和運(yùn)輸及烘干時(shí)的支撐面。4)在砂芯分塊數(shù)量較多時(shí)，為便于砂芯組合、裝配和檢查，最好采用“基礎(chǔ)砂芯”(其本身不是成形部分或只起部分鑄型作用)，在它的上面預(yù)先組合大部或全部砂芯，然后再整體下芯。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)鑄件生產(chǎn)中，常用的鑄型裝配底板也兼有“基礎(chǔ)砂芯”的作用。

除上述幾條原則外，還應(yīng)使每塊砂芯有足夠的斷面，保證有一定的強(qiáng)度和剛度，并能順利排出砂芯中的氣體；芯盒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和使用等。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.7.2芯頭的設(shè)計(jì)

芯頭是砂芯的定位、支撐和排氣結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮：如何保證定位準(zhǔn)確、能承受砂芯自身重量和液態(tài)合金的沖擊、浮力等外力的作用以及把澆注時(shí)在砂芯內(nèi)部產(chǎn)生的氣體引出鑄型等問題。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)1.芯頭尺寸的確定

芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類。由于芯頭的直徑(或?qū)挾?通常與砂芯的直徑(或?qū)挾?相同。所以確定芯頭承壓面積，確定芯頭尺寸，對(duì)于垂直砂芯實(shí)際上只是確定芯頭的高度；對(duì)于水平砂芯就是確定芯頭的長(zhǎng)度。在一般情況下，芯頭的尺寸可通過查表確定，不需要繁瑣的計(jì)算。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

有時(shí)芯座承壓面積的擴(kuò)大受到限制，為提高其單位面積的抗壓強(qiáng)度，防止該處受壓變形，通?？刹扇「郊由靶?、耐火磚和金屬墊板等措施。在擴(kuò)大芯座承壓面積不受限制時(shí)，仍應(yīng)采用增大芯頭與芯座的承壓面積而不采用上述附加措施；如在用垂直砂芯時(shí)，為增加芯座的承壓面積和使砂芯位置穩(wěn)定，可采用增大下芯頭的措施（見圖6-41）。圖6-41增大下芯頭的措施

特別當(dāng)H/D≥5，或2H/(A+B)≥5時(shí)，更要采取增大下芯頭的措施。（式中H為砂芯高度，D為砂芯直徑，A和B分別為砂芯的長(zhǎng)度和寬度。）鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2.芯頭斜度的確定

為了便于造型、造芯、下芯和合箱操作，芯頭和芯座在造型取模和下芯方向應(yīng)有一定的斜度。對(duì)于垂直砂芯，其芯頭和芯座的上部斜度(α1)一般要比下部斜度(α)大（見圖6-42）；圖6-42垂直芯頭結(jié)構(gòu)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

對(duì)于水平砂芯，有時(shí)為了簡(jiǎn)化芯盒結(jié)構(gòu)和制造方便，只在芯座(或模樣芯頭)上帶有斜度(見圖6-43)。圖6-43水平芯頭結(jié)構(gòu)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

上芯座斜度α1一般約取10°，下芯座斜度α約取5°；為了保證芯頭與芯座的配合，形成芯座的模樣芯頭的斜度應(yīng)取正偏差(如α=5°+15′)，芯盒中芯頭部分的斜度取負(fù)偏差(如α=5°-15′)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)3.芯頭與芯座的配合間隙的確定

芯頭與芯座的配合關(guān)系和軸與軸承的配合相似，必須有一定的裝配間隙：如果間隙過大，雖然下芯、合箱較方便，但是鑄件尺寸精度較低，甚至合金液可能流入間隙中造成大量“披縫”，使鑄件落砂、清理困難，或堵塞芯頭的通氣孔道，使鑄件造成氣孔等缺陷；如果間隙過小，將使下芯、合箱操作困難，易產(chǎn)生掉砂或塌箱等缺陷。

芯頭和芯座的配合間隙見圖6-42、圖6-43，具體數(shù)據(jù)可查表。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)4.芯頭定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為防止圓形砂芯在下芯、合箱和澆注時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)或水平位置偏移，或者對(duì)砂芯的角向位置有要求、在下芯易搞錯(cuò)方位時(shí)，芯頭應(yīng)有良好的定位結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)中常用的垂直和水平圓形芯頭的定位結(jié)構(gòu)，如圖6-44、6-45所示。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)圖6-44垂直圓形砂芯常用定位結(jié)構(gòu)形式圖6-44中(a)、(b)兩種定位方式應(yīng)用最多，在芯頭承壓面積不足時(shí)，可選用(c)、(d)兩種形式；鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)圖6-45水平圓形砂芯常用定位結(jié)構(gòu)形式圖6-45(a)、(b)兩種形式用于大砂芯，(c)(d)形式用于小砂芯，(e)用于水平滑移限位。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)5.特殊芯頭的設(shè)計(jì)

由于鑄件結(jié)構(gòu)和鑄造工藝等原因，需要采用特殊的芯頭結(jié)構(gòu)，其常見的形式有如下幾種：(1)懸臂砂芯的芯頭結(jié)構(gòu)：水平砂芯一般有兩個(gè)以上的芯頭作為支撐點(diǎn)，才能保持砂芯位置穩(wěn)定。但是如果受到鑄件結(jié)構(gòu)的限制，只能用單個(gè)芯頭支撐，這種砂芯就稱為懸臂砂芯。為了保證懸臂砂芯安放穩(wěn)定，常將芯頭加長(zhǎng)或加大斷面尺寸，使砂芯的重心移向芯座，如圖6-46所示。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)圖6-46懸臂砂芯的芯頭結(jié)構(gòu)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)圖中(a)、(b)、(c)三種懸臂砂芯的芯頭尺寸，可參考下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；當(dāng)D(或H)≤150mm，h=D(或h=H)則l=1.25L當(dāng)D(或H)>150mm，h=(1.5～1.8)D[或h=(1.5～1.8)H]，則l=L。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)(2)管接頭砂芯的設(shè)計(jì)：為了避免某些砂芯由于自重力矩或合金液的作用造成不穩(wěn)定現(xiàn)象，可采用一個(gè)聯(lián)合芯頭，將兩個(gè)不穩(wěn)定的砂芯串聯(lián)起來(lái)。這種方法在小型鑄件上應(yīng)用較多，其典型例子就是成90°的兩通管接頭砂芯的芯頭結(jié)構(gòu)（見圖6-47），管接頭砂芯芯頭尺寸可查表確定。圖6-47管接頭砂芯芯頭結(jié)構(gòu)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)(3)補(bǔ)砂芯頭的設(shè)計(jì)：在模樣芯頭或模樣上局部凸起(如搭子等)部分處于鑄型分型面以下位置阻礙取模時(shí)，為了簡(jiǎn)化分型面，可增大芯頭尺寸或采用側(cè)面砂芯，以代替部分砂型(如圖6-48所示)。這些砂芯位置較穩(wěn)定，芯頭設(shè)計(jì)主要考慮取模和下芯方便，在取模、下芯方向應(yīng)有較大的斜度。圖中(b)的形式仍可參照懸臂砂芯的芯頭設(shè)計(jì)。圖6-48三種補(bǔ)砂芯頭的示意圖鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.芯座的附加機(jī)構(gòu)

在大量生產(chǎn)、機(jī)器造型流水作業(yè)時(shí)，為了提高生產(chǎn)率和進(jìn)一步保證鑄件質(zhì)量，一般在濕型的芯座上作出相應(yīng)的附加結(jié)構(gòu)。

為了防止合金液侵入芯座與芯頭的間隙中，將芯頭的通氣孔道堵塞而增設(shè)的壓緊環(huán)；1-防壓肩；2-壓緊環(huán)；3-集砂溝鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.芯座的附加機(jī)構(gòu)

為避免下芯和合箱時(shí)壓壞芯座邊緣產(chǎn)生掉砂，而增設(shè)了防壓肩(環(huán))；

為收集造型或下芯時(shí)落下的散砂，以免墊在芯頭下造成砂芯位置偏斜而增設(shè)的集砂溝等結(jié)構(gòu)。1-防壓肩；2-壓緊環(huán)；3-集砂溝鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.8鑄型通氣方法和砂型內(nèi)框尺寸6.8.1鑄型的通氣

高溫液體金屬澆入鑄型后，由于造型材料中水分的蒸發(fā)、造型和造芯材料中附加物的燃燒、分解和鑄型型腔中原有的空氣受熱膨脹等原因，在鑄型中將產(chǎn)生大量的氣體。如果不及時(shí)迅速地將這些氣體引出鑄型外面，鑄件就可能會(huì)產(chǎn)生氣孔、冷隔或澆不足等缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)出現(xiàn)“嗆火"(沸騰現(xiàn)象)或造成噴射事故。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄型的通氣方法，一般采用在鑄型頂面扎通氣孔、在芯座(垂直砂芯)或芯座的分型面處(水平砂芯)挖通氣溝槽以及在型腔最高或容易窩氣處增設(shè)通氣道(又稱通氣冒口)等措施。通氣道的高度按上砂箱高度確定，其直徑按經(jīng)驗(yàn)可取鑄件厚度的1/2～3/4，通氣道的垂直斜度一般不小于5°。

各種通氣措施，諸如安置通氣道或扎通氣孔的部位、大小和數(shù)量以及扎通氣孔的深度等，都應(yīng)在造型操作工藝卡上用簡(jiǎn)圖標(biāo)出。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.8.2砂箱內(nèi)框尺寸的確定

砂箱內(nèi)框尺寸是設(shè)計(jì)砂箱、模板和造型底板等工藝裝備的主要依據(jù)之一。確定砂箱內(nèi)框尺寸，一般需要考慮以下幾個(gè)問題：1)根據(jù)鑄件大小、工藝方案和本廠造型設(shè)備等情況，確定砂型中安置的鑄件件數(shù)及其排列方法。對(duì)于中、大型鑄件，一般每個(gè)鑄型只安排一個(gè)鑄件；小型鑄件，在一個(gè)鑄型里可安排幾個(gè)相同或不相同的鑄件。鑄件在鑄型中的位置排列應(yīng)考慮有效利用砂箱面積，減小內(nèi)框尺寸和使鑄型垂直中心線的四周重量平衡。以便于起模、搬運(yùn)和合箱操作。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)2)為保證砂型有足夠的強(qiáng)度，防止“塌箱”、“跑火”(即合金液流出鑄型)和便于舂砂緊實(shí)，型腔(包括澆冒口系統(tǒng))與砂箱的內(nèi)壁、頂面和底面應(yīng)保持有一定的距離，即型壁(或砂層)有一定的厚度。

一般把砂型壁(砂層)的厚度稱為砂型的“吃砂量”。如果砂型吃砂量太小，容易產(chǎn)生“塌箱”、“沖砂”和“跑火”等缺陷；吃砂量過大，則浪費(fèi)型砂、增加勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度以及降低生產(chǎn)率。砂型吃砂量可查表選取。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.9鑄造工藝技術(shù)文件的繪制

在鑄造工藝設(shè)計(jì)過程中需要繪制和制訂的工藝技術(shù)文件有：鑄造工藝方案草圖(又稱鑄造工藝圖)、鑄件圖(又稱毛坯圖)、鑄型裝配圖、鑄造工藝裝備圖、鑄造工藝規(guī)程和工藝卡等。在上述工作藍(lán)圖、工藝規(guī)程和工藝卡上應(yīng)清晰地表示出鑄造工藝設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容和具體操作說明。它們是指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)文件。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.9.1鑄造工藝圖的繪制

在零件圖上，用標(biāo)準(zhǔn)(JB/T2435-2013)規(guī)定的符號(hào)表示出；澆注位置和分型面，加工余量，鑄造收縮率(說明)。起模斜度，模樣的反變形量，分型負(fù)數(shù)，工藝補(bǔ)正量，澆注系統(tǒng)和冒口，內(nèi)外冷鐵，鑄筋，砂芯形狀，數(shù)量和芯頭大小等。它是用于制造模樣、模板、芯盒等工藝裝備，也是設(shè)計(jì)這些金屬模具的依據(jù)。還是生產(chǎn)準(zhǔn)備和鑄件驗(yàn)收的根據(jù)。適用于各種批量的生產(chǎn)。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)JB/T2435-2013鑄造工藝符號(hào)及表示方法代替JB/T2435-1978鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝圖的設(shè)計(jì)程序：①零件的技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)鑄造工藝性分析；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，冷鐵和鑄筋；⑥砂芯設(shè)計(jì)。

鑄造工藝圖在航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中稱作鑄造工藝方案草圖（鑄造方法圖）。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)6.9.2鑄件圖的繪制

在航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，鑄件圖有專門的標(biāo)準(zhǔn)，即HB6992-1994《鑄件圖繪制規(guī)定》。鑄件圖是鑄造工藝設(shè)計(jì)過程中，在初步確定鑄造工藝方案(畫出鑄造工藝方案草圖)后首先要完成的工作藍(lán)圖。它是設(shè)計(jì)鑄型工藝及其裝備、編制鑄造工藝規(guī)程和鑄件驗(yàn)收的重要依據(jù)。繪制鑄件圖時(shí)，需要參考的資料有：產(chǎn)品零件圖、鑄造工藝方案草圖、鑄件專用或通用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和由各廠自定的鑄造工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄件圖是反映鑄件實(shí)際形狀、尺寸和技術(shù)要求的圖樣，是鑄造生產(chǎn)、鑄件檢驗(yàn)與驗(yàn)收的主要依據(jù)。

根據(jù)已定的鑄造工藝方案，在鑄件圖上一般應(yīng)表示下列內(nèi)容：

鑄件的澆注位置、

鑄型分型面、

機(jī)械加工余量、

工藝余量(包括工藝凸臺(tái)和工藝筋)

工藝補(bǔ)正量、

機(jī)械加工初基準(zhǔn)和劃線基準(zhǔn)、

不鑄出的孔槽、鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

澆冒口切割后的殘留量、

鑄件力學(xué)性能的附鑄試樣

需打印標(biāo)記的部位等；

同時(shí)在附注欄中還應(yīng)說明，

鑄件精度等級(jí)、

鑄造斜度(起模斜度)、

鑄造線收縮率、

鑄造圓弧半徑、

鑄件熱處理類別、

硬度檢查位置

某些特殊要求等鑄件驗(yàn)收技術(shù)條件。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄件圖的視圖選擇應(yīng)將鑄造毛坯的形狀完全表達(dá)清楚。主視圖的選擇，除了應(yīng)符合形狀特征原則外，鑄件在主視圖中的位置應(yīng)力求符合鑄件的澆注位置（即鑄件在鑄型中的位置）。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)

鑄件圖上只需注出鑄件主要外廓的長(zhǎng)、寬、高尺寸以及加工余量和需要加工切除的工藝余量、工藝筋等尺寸；鑄件尺寸公差除有特殊要求必須標(biāo)注外，其余一般公差不必在每個(gè)尺寸上標(biāo)注。但也有些工廠習(xí)慣于將鑄件的全部尺寸都標(biāo)注在鑄件圖上，以便于鑄型設(shè)計(jì)、劃線檢驗(yàn)及機(jī)械加工。鑄件圖實(shí)例如圖6-49所示。鑄件圖（HB6992-1994）的畫法及常用符號(hào)如表6-16所示。鑄造工藝學(xué)第6章鑄造工藝設(shè)計(jì)澆注位置和分型面鑄件圖上