第四章++砂型鑄造工藝設(shè)計.ppt

1、材料成形技術(shù)基礎(chǔ),蘭州交通大學(xué)材料成型教研室編,第4章 砂型鑄造工藝設(shè)計,鑄造工藝設(shè)計 ：根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件等，確定鑄造方案和工藝參數(shù)，繪制圖樣和標(biāo)注符號，編制工藝卡和工藝規(guī)范等 。 本章主要介紹砂型鑄造工藝設(shè)計。 主要內(nèi)容：鑄造工藝方案的確定 鑄造工藝參數(shù)的確定 澆注系統(tǒng)和冒口的確定 鑄造工藝方案及工藝圖示例,4.1 砂型鑄造工藝方案的確定,4.1.1 砂型鑄造工藝設(shè)計 具體內(nèi)容： 選擇鑄件的澆注位置及分型面； 確定工藝參數(shù)（如機(jī)械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、 及收縮率等）； 確定型芯的數(shù)量、定位方式、下芯順序、芯頭形狀及尺寸； 確定澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵的形狀和

2、尺寸及在砂型中的布置； 繪制鑄造工藝圖。,（a）零件圖 （b）鑄造工藝圖 （c）模樣圖 圖4.1 圓錐齒輪的零件圖、鑄造工藝圖及模樣圖,4.1.2 澆注位置的選擇,澆注位置：澆注時鑄件在鑄型中所處的空間位置。,1.鑄件的重要加工面和受力面應(yīng)朝下或位于側(cè)面,3.鑄件的大平面應(yīng)朝下,2. 應(yīng)將面積較大的薄壁部位置于鑄型下部，或使其傾斜位置,4.為防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松的缺陷，應(yīng)使鑄件的厚大部位朝 上或側(cè)放,選擇原則：,（1）盡量使分型面平直、數(shù)量少。,4.1.3 鑄型分型面的選擇,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。它決定了鑄件在造型時的位置。,選擇原則

3、：,1. 便于起模，使造型工藝簡化,（2）應(yīng)盡量使鑄型只有一個分型面，以便采用工藝簡便的兩箱造型。多一個分型面，鑄型就增加一些誤差，使鑄件的精度降低。,（a）鑄件 （b）四箱造型,（c）三箱造型 （d）兩箱造型,三通鑄件的澆注位置和分型面,（3）避免不必要的活塊和型芯。,上,下,中,2. 盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件精度,3. 盡量使型腔及主要型芯位于下型,4.2 鑄造工藝參數(shù)的確定,1機(jī)械加工余量和最小鑄出孔,機(jī)械加工余量：在鑄件需要進(jìn)行切削加工的表面上增加的一 層金屬層厚度。,注：加工余量值的下限用于成批大量生產(chǎn)，上限用于單件小批生產(chǎn)。,灰鑄鐵的機(jī)械加工余量,表4.2 鑄件

4、的最小鑄出孔直徑,注： 若孔很深，孔徑很小，一般不鑄出； 不加工的特形孔，原則上應(yīng)鑄出； 非鐵金屬鑄件上的孔，應(yīng)盡量鑄出。 若是加工孔，則孔的直徑應(yīng)為加上加工余量后的數(shù)值；,2起模斜度,在造型和造芯時，為了順利起模而不致?lián)p壞砂型和砂芯，凡垂直于分型面的立壁，應(yīng)該在模樣或芯盒的起模方向上帶有一定的斜度，這個斜度稱為起模斜度。 若鑄件本身沒有足夠的結(jié)構(gòu)斜度，就要在鑄造工藝設(shè)計時給出鑄件的起模斜度。,起模斜度在工藝圖上的標(biāo)注：用角度或?qū)挾萢(mm)表示。 用機(jī)械加工方法加工模具時，用角度標(biāo)注； 用手工加工模具時，用寬度標(biāo)注。 起模斜度的大小應(yīng)根據(jù)模樣的高度、表面粗糙度以及造型方法來確定，如表4.3所

5、示。,表4.3 砂型鑄造時模樣外表面及內(nèi)表面的起模斜度,3鑄造圓角,4鑄造收縮率,5 型芯及芯頭,圓角半徑一般約為相交兩壁平均厚度的1/31/2。,通?；诣T鐵為0.71.0%，鑄造碳鋼為1.32.0%，鋁硅合金為0.81.2%，錫青銅為1.21.4%。,型芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞和形狀復(fù)雜阻礙起模部分的外形。,芯頭的作用：,1）定位作用；,2）固定作用；,3）排氣作用。,型芯可多塊拼裝，但必須考慮每塊型芯的下芯順序,對于某些鑄件，為了增加型芯的穩(wěn)定性，常采用兩個或多個鑄件共一個型芯的方法。,（a）懸臂式型芯 （b）扁擔(dān)式型芯,（a）上下都有芯頭 （b）只有下芯頭，無上芯頭 （c）上下都無

6、芯頭,垂直芯頭的形式,（a）一般形式 （b）聯(lián)合芯頭,（c）加長芯頭 （d）芯頭加型芯撐,水平芯頭的形式,4.3 澆注系統(tǒng)和冒口,一、澆注系統(tǒng) 引導(dǎo)金屬液流入型腔的一系列通道的總稱。,1. 澆注系統(tǒng)的組成及作用 組成：澆口杯、直澆道、橫澆道 和內(nèi)澆道等。 作用：通道。,(1)按澆注系統(tǒng)各組元截面積的比例，澆注系統(tǒng)可分為： 封閉式澆注系統(tǒng) S直S橫S內(nèi) S直S橫S內(nèi)=1.151.11 開放式澆注系統(tǒng) S直S橫S內(nèi) S直S橫：S內(nèi)=124,2. 澆注系統(tǒng)常見類型,(2).按內(nèi)澆道開設(shè)的位置不同，澆注系統(tǒng)可分為：,(1)頂注式澆注系統(tǒng),優(yōu)點：金屬液自由下落，自下而上地逐漸充滿型腔，利于定 向凝固和補

7、縮； 缺點：沖擊力大(與鑄件高度有關(guān))，充型不平穩(wěn)，易發(fā)生飛 濺、氧化和卷人氣體的現(xiàn)象，使鑄件產(chǎn)生缺陷。 用途：這種澆注系統(tǒng)多用于質(zhì)量不大、高度不高和形狀簡單 的薄壁或中等壁厚的鑄件； 易氧化金屬鑄件則不宜采用。,內(nèi)澆道開設(shè)在鑄件的頂部,（a）頂注式,(2) 分型面(中間)注入式澆注系統(tǒng),優(yōu)點：內(nèi)澆道開設(shè)在分型面上，能方便地按需要進(jìn)行布置， 有利于控制金屬液的流量分布和鑄型熱量的分布。 應(yīng)用：應(yīng)用普遍，適用于中等質(zhì)量、高度和壁厚的鑄件。,內(nèi)澆道開設(shè)在分型面上,（b）分型面（中間）注入式,(3) 底注式澆注系統(tǒng),內(nèi)澆道開設(shè)在型腔底部,優(yōu)點：金屬液充型平穩(wěn)，避免了金屬液沖擊型芯、飛濺和氧化及由此引

8、起的鑄件缺陷；型內(nèi)氣體易于逐漸排出，整個澆注系統(tǒng)充滿較快，利于橫澆道撇渣。 缺點：型腔底部金屬液溫度較高，而上部液面溫度較低，不利于冒口的補縮。 故采用底注式澆注系統(tǒng)時，應(yīng)盡快澆注。 應(yīng)用：底注式澆注系統(tǒng)多用于易氧化的合金鑄件。,（c）底注式,(4) 階梯式澆注系統(tǒng),具有多層內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng),優(yōu)點：兼有底注式和頂注式的優(yōu)點，又克服了兩者的缺 點，既注入平穩(wěn)，減少了飛濺，又利于補縮。 缺點：澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增大了造型及鑄件清理工作量。 應(yīng)用：它多用于高度較高、型腔較復(fù)雜、收縮率較大或品質(zhì) 要求較高的鑄件。,（d）階梯式,3、內(nèi)澆道與鑄件型腔連接位置的選擇原則,應(yīng)使內(nèi)澆道中的金屬液暢通無阻地進(jìn)入

9、型腔，不正面沖擊鑄型壁、砂芯或型腔中薄弱的突出部分。,內(nèi)澆道盡量不開設(shè)在鑄件的重要部位。因內(nèi)澆道附近易局部過熱而造成鑄件晶粒粗大，并可能出現(xiàn)疏松，進(jìn)而影響鑄件品質(zhì)。,內(nèi)澆道不應(yīng)妨礙鑄件收縮。如圖421所示的圓環(huán)鑄件，其四個內(nèi)澆道做成曲線形狀，就不會阻礙鑄件向中心的收縮，避免了鑄件的變形和裂紋。,內(nèi)澆道應(yīng)開在容易清理和打磨的地方。如圖4.22所示的開在鑄件砂芯內(nèi)的內(nèi)澆道就難以清除。,當(dāng)合金收縮較大且壁厚有一定差別時，宜將內(nèi)澆道從鑄件厚壁處引入，以利鑄件定向凝固；而對壁薄而輪廓尺寸又較大的鑄件，宜從鑄件薄壁處引入，以利鑄件同時凝固，減小鑄件的內(nèi)應(yīng)力、變形量，防止裂紋產(chǎn)生。,4.3.2 冒口,冒口是

10、在鑄型中設(shè)置的一個儲存金屬液的空腔。其主要作用是在鑄件凝固收縮過程中，提供由于鑄件收縮所需要補給的金屬液，對鑄件進(jìn)行補縮，防止產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。 應(yīng)放置在鑄件的熱節(jié)圓直徑dy較大的部位。,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,冒口尺寸計算方法,比例法 ：基本原理是使冒口根部的直徑d大于鑄件被補縮處的熱節(jié)圓直徑dy，冒口高度H由所選定的系數(shù)乘以d得出。,4.4 零件的鑄造工藝圖的制訂及鑄件圖舉例,表4.4 鑄造工藝圖常用符號及表示方法,4.4.1 鑄造工藝圖的繪制,鑄造工藝圖是在零件圖上以規(guī)定的紅、藍(lán)等色符號表示鑄造工藝內(nèi)容所得到的圖形。它決定

11、了鑄件的形狀、尺寸、生產(chǎn)方法和工藝過程。其繪制步驟如下：,1）分析鑄件質(zhì)量要求、結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)批量； 2）選擇造型方法；,3）選擇澆注位置和分型面 ； 4）確定工藝參數(shù)。如加工余量、起模斜度、不鑄孔、鑄造收縮率； 5）設(shè)計型芯 ； 6）設(shè)計澆冒口系統(tǒng) ； 7）繪制鑄造工藝圖。,鑄件圖舉例 一,上,下,材料：HT200,收縮率：1.0 %,上,上,下,下,上,下,下,上,上,下,例2,實例3,如圖所示的車床進(jìn)給箱體零件圖，其工藝分析如下：,該鑄件在質(zhì)量上沒有特殊要求，故應(yīng)盡量簡化造型工藝，同時保證基準(zhǔn)面的質(zhì)量，可有如圖4.24所示的三種方案。,方案I分型面在軸孔軸線上，凸臺A和槽C采用型芯，便于

12、鑄出軸孔，飛邊少，易清理，下芯頭尺寸大，穩(wěn)定性好；但基準(zhǔn)面D朝上，易產(chǎn)生缺陷；型芯數(shù)量較多。適于大批量生產(chǎn)。鑄造工藝圖如圖4.25所示。 方案II分型面在基準(zhǔn)面D處；凸臺E和槽C分別采用活塊和型芯，基準(zhǔn)面朝上，易產(chǎn)生缺陷，軸孔如鑄出因無芯頭而易產(chǎn)生飛邊，難清理。適于單件小批量不鑄出孔時采用。 方案III分型面在B處；鑄件全部位于下箱；凸臺A、E和槽C分別采用活塊和型芯，基準(zhǔn)面朝下；易于保證鑄件質(zhì)量；但內(nèi)腔型芯穩(wěn)定性差；軸孔如鑄出因無芯頭而易產(chǎn)生飛邊，難清理；適于單件小批量不鑄出孔時采用。,返回文檔,上,下,圖4-24 分型面的選擇 圖4-25車床進(jìn)給箱鑄造工藝圖,零件的鑄造工藝圖的制定及鑄件圖舉例首先應(yīng)綜合考慮澆注位置和分型面的確定，1 加工余量、2 起模斜度，3 砂芯的部位，要畫出砂芯的位置、形狀和芯頭。,作業(yè)及補充,三、零件的鑄造工藝圖的制定及鑄件圖舉例,50,全部,110,150,100,70,M154均布,下,上,收縮率1%,9 選擇題 1如圖4-1所示的零件采用砂型鑄造生產(chǎn)毛坯。與圖中所示的、分型方案相適應(yīng)的造型方法分別為（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。其中較合理的分型方案是（ ）。A 整模造型；B分模造型；C活塊造型；D挖砂造型；