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1、第六章 铸造工艺设计参数 及砂芯设计,1、了解铸造工艺设计参数的种类 2、了解砂芯分类 3、了解芯撑和芯骨、砂芯的排气 4、掌握确定铸造工艺设计参数的选用方法 5、掌握砂芯设计基本原则、砂芯固定和定位、 尺寸设计、,铸造工艺设计参数(简称工艺参数)：通常是指铸造工艺设计时需要确定的某些数据。 意义：准确、恰当选择工艺参数是保证铸件尺寸精度、方便造型操作的工艺措施，也是制造模样和芯盒的尺寸依据。 选取工艺参数的依据：铸件尺寸、质量、验收条件等,第一节 铸造工艺设计参数,铸造工艺设计参数主要有：,铸件尺寸公差,铸件重量公差,机械加工余量,铸造收缩率,起模斜度,最小铸出孔及槽,工艺补正量,分型负数,
2、反变形量,砂芯负数,非加工壁厚的负余量,分芯负数,工艺筋,其余的只是用于特定的条件下,每个铸件工艺设计所必要的,一、铸件的尺寸公差,铸件的尺寸公差：指铸件各部分尺寸允许的极限偏差，在这两个允许极限尺寸之间，铸件可满足加工、装配和使用的要求。 按照GB/T64141999铸件尺寸公差与机械加工余量的规定，铸件尺寸公差等级共16级，用CT1CT16表示。不同的生产规模和生产方式生产的铸件所达铸件尺寸公差等也不同。具体数据可参照相关手册。,粗,精,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,精度,CT1,CT16,表6-1 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级,铸件尺寸
3、公差数值,(mm),注：1、CT1和CT2没有规定公差值，是为将来可能要求更精密的公差保留的,2、铸件的基本尺寸小于或等于16mm时，CT13至CT16的公差值需单独标注，可提高23级,表6-9 成批和大量生产铸件的机械加工余量等级,表6-10 与铸件尺寸公差配套使用的铸件加工余量,一种铸造方法得到的尺寸精度如何，与生产过程的许多因素有关，其中包括：,铸件结构的复杂性、模具的类型和精度 铸件材质的种类和成分、造型材料的种类和品质、 技术和操作水平,可以通过以下措施来提高公差等级：,对设备和工装进行改进、调整和维修；严格工艺过程的管理；提高操作水平,铸件基本尺寸（铸件图上给定的尺寸）包括机械加工
4、余量,公差带应对称分布，有特殊要求时，也可非对称分布，并应在图样上注明或技术文件中规定。壁厚尺寸公差一般可降低一级,例如：图样上一般尺寸公差为CT10级，则壁厚尺寸公差为CT11级。在图样上采用公差等级代号标注，如GB641486CT10,二、铸件重量公差,铸件重量公差：以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值。,所谓公称质量是指包括加工余量和其它工艺余量， 作为衡量被检验铸件轻重的基准质量。,GB/T1135189规定了铸件质量公差的数值、确定方法及检验规则，与GB641486铸件尺寸公差配套使用。,质量公差代号用字母“MT”（Mass Tolerances的缩写）表示。质量公差
5、等级和尺寸公差等级相对应，由精到粗也分为16级，从MT1MT16。,铸件公称质量可用如下方法确定：,小批和单件生产时，以计算质量或供需双方共同认定的任意合格铸件的实称质量作为公称质量,成批和大量生产时，从供需双方共同认定的首批合格铸件中随机抽取不少于10件，以实际质量的平均值作为公称质量,铸件公称质量与尺寸公差对应选取。一般情况下，重量公差上下偏差值相同，下偏差也可以比上偏差提高两级选用。,标注方法：当重量公差上下偏差相同时，标注为GB/T 11351-989MT 10级，当不相同时为GB/T 11351-989MT 10/8级,表6-4 铸件质量公差数值,注：表中质量公差数值为上、下偏差之和
6、，即一半为上偏差，一半为下偏差,三、机械加工余量,机械加工余量：为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工是又被切去的金属层厚度,加工余量过大，浪费金属和加工工时，增加成本； 加工余量过小，降低刀具寿命，不能完全去除铸件表面缺陷，缺陷甚至露出铸件表皮，达不到设计要求。,加工余量和尺寸公差的关系 最小加工量等于加工余量减去铸件尺寸的下偏差,影响加工余量的主要因素有：,铸造合金种类,铸造工艺方法,生产批量,设备及工装的水平,加工表面所处的浇注位置（顶、底、侧面）,铸件基本尺寸的大小和结构,选取加工余量图例,表为砂型铸造常用铸造合金单件和小批生产时公差等级及与之配套的
7、加工余量等级。,铸件的公差 等级和加工 余量等级确 定后，加工 余量数值可 根据表（GB /T11350 1989）选取。,加工余量选择原则：,大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小 手工造型误差大，余量应加大 铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大 有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量应比铸铁小 铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铸件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大 浇注时朝上的表面因产生缺陷的机率较大，表面加工余量应比底面和侧面大,机械加工余量（铸造工艺图符号表示） 加工余量分两种方法表示可任选其一。 a.用红色线表示，在加工符号附近注明加
8、工余量数值 b.在工艺说明中写出上、侧、下字样注明加工余量数值 。特殊要求的加工余量可将数值标在加工符号附近。 凡带斜度的加工余量应注明斜度。,示例:,铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小于模样尺寸。 为保证铸件尺寸要求，需在模样(芯盒)上加一个收缩的尺寸。加大的这部分尺寸称为收缩量，一般根据铸造收缩率来定。 铸造收缩率K定义如下：,式中： L模模样尺寸； L件铸件尺寸。,铸造收缩率主要取决于合金的种类，同时与铸件的结构、大小、壁厚及收缩时受阻碍情况有关。因此，要十分准确地给出铸造收缩率是很困难的,四、铸造收缩率,如何正确地选择铸造收缩率：,对于大量生产的铸件，一般应在试生产过程中
9、，对铸件多次划线，测定铸件各部分的实际收缩率，反复修改木模，直至铸件尺寸符合铸件图样要求。然后再以实际铸造收缩率设计制造金属模,对于单件、小批量生产的大型铸件，铸造收缩率的选取必须有丰富的经验，同时要结合使用工艺补正量，适当放大加工余量等措施来保证铸件尺寸达到合格,各种铸造合金的铸造收缩率值，可以依据铸造材料、所用铸型、收缩情况从相关铸造手册选取,五、起模斜度,为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。,五、起模斜度,为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。,起模斜度应在铸件上没有结构斜度
10、的、垂直于分型面（分盒面）的表面上应用，其大小应依模样的起模高度、表面粗糙度以及造型（芯）方法而定。,使用起模斜度时应注意：,起模斜度应小于或等于产品图上所规定的起模斜度值，以防止零件在装配或工作中与其它零件相妨碍,尽量使铸件内、外壁的模样和芯盒斜度取值相同，方向一致，以使铸件壁厚均匀,在非加工面上留起模斜度时，要注意与相配零件的外形一致，保持整台机器的美观,同一铸件的的起模斜度应尽可能只选用一种或两种斜度，以免加工金属模时频繁地更换刀具,起模斜度形成方式： 增加厚度法、加减厚度法和减小厚度法。,增加铸件厚度,加减铸件厚度,减少铸件厚度,起模斜度形式的选用,在铸件不与其它零件配合的非加工面上采
11、用？,增加铸件尺寸法,在铸件加工面上采用？,增加铸件尺寸法,增加和减少铸件尺寸法,减少铸件尺寸法,在铸件与其它零件配合的非加工面上采用？,增加和减少铸件尺寸法,减少铸件尺寸法,当侧面不加工时： 壁厚8mm时，可采用增加壁厚法； 壁厚为816mm时，可采用加减壁厚法 壁厚16mm时，可采用减小壁厚法,当铸件侧面需要加工时： 必须采用增加壁厚法； 加工表面上的起模斜度，应在加工余量的基础上再给出斜度数值。,起模斜度的大小取决于： 立壁的高度、造型方法、模样材料等因素，通常为153。 立壁愈高，斜度愈小； 机器造型应比手工造型小， 木模应比金属模斜度大。 为使型砂便于从模样内腔中脱出、以形成自带型芯
12、，内壁的起模斜度应比外壁大，通常为310。,六、最小铸出孔及槽,零件上的孔、槽、台阶等，是铸出来好，还是机械加工出来好？,铸件上的加工孔是否铸出，从可能性、必要性、经济性方面考虑：,较大的孔、槽等应铸出来，以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成的热节，提高铸件质量,孔、槽比较小，或者铸件壁很厚，则不宜铸出孔，直接依靠加工反而更方便、经济,有特殊要求的孔，如弯曲孔，无法实行机械加工，则一定要铸出,可用钻头加工的受制孔（有中心线位置精度要求）最好不铸出，铸出后很难保证铸孔中心位置准确，再用钻头扩孔也无法纠正中心位置,铸件的最小铸出孔直径,（1）若是加工孔，则孔的直径应为加上加工余
13、量的数值； （2）有特殊要求的铸件例外。,当孔深与孔径比L/D 4时，也为不铸孔。 正方孔、矩形孔一般不铸出。 正方孔、矩形孔的最短加工边必须大于30 mm才能铸出。, 最小铸出孔直径指的是毛坯孔直径,铸件上的加工孔是否铸出，从可能性、必要性、经济性方面考虑：,不铸出的孔和槽 不铸出的孔或槽在图上用红线打叉。 示例：,七、工艺补正量,在单件、小批量生产中，由于选用的收缩率与铸件的实际收缩率不符，或由于铸件产生了变形、操作中的不可避免的误差（如工艺上允许的错型偏差、偏芯误差）等原因，使得加工后的铸件某些部分的厚度小于图样要求尺寸，严重时会因强度太弱而报废。,为防止铸件局部尺寸因各种工艺因素的影响
14、而超差，在铸件相应部位的非加工表面上增加的金属层厚度，称为工艺补正量。,工艺补正量可粗略地按下述经验公式来确定,式中,e,工艺补正量,L,加工面到加工基准面的距离,a) 大型连杆,b) 大型铸钢齿轮,c) 大型铸钢底座,由于单件生产不能在取得该产品的经验数据后再设计,为了确保铸件成品而采用工艺补正量,对于成批、大量生产的铸件或永久性产品，不应使用工艺补正量，而应修改模具尺寸,使用工艺补正量要求有丰富的经验，各种大型铸件的工艺补正量的经验数据都是在一定生产条件下取得的，在使用时应仔细分析,工艺补正量（铸造工艺图符号） 用红色线表示，注明正、负工艺补正量的数值。 示例：,八、分型负数,干砂型、表面
15、烘干型以及尺寸很大的湿型，分型面由于烘烤、修整等原因一般都不很平整，上下型接触面很不严密。为了防止浇注时跑火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条或油灰条等，这样在分型面处明显地增大了铸件的尺寸。为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时，为抵消铸件在分型面部位的增厚（垂直于分型面的方向），在模样上相应减去的尺寸，称为分型负数,模样的分型负数的几种留法(图中打叉部分为芯头模样),a) 两半模样都留负数,b) 上半模样都留负数,c) 下半模样都留负数,分型负数的大小和砂箱尺寸、铸件大小有关,一般大件，起模后分型面容易损坏，修型烘干后变形量大，所以合型时垫的石棉绳等也厚度大些，故分型负数也应增大,此外，
16、还和工厂习惯，垫用材料有关。一般在0.56mm之间,干砂型、表面烘干型、自硬砂型以及砂箱尺寸超过2m以上的湿型才应用分型负数。湿型分型负数一般较小,模样的分型负数,注：1. 适用于工艺装备好、成批生产的干砂型、表干型 适用于工艺装备差、单件生产的干砂型 2. 采用流态砂、水玻璃砂、化学自硬砂、固化后起模者，分型负数应减小,确定分型负数时，应注意以下几点： 1）若模样分成对称的上、下两半，则上、下半模样各取分型负数的一半 2）多箱造型时，每个分型面都要留分型负数 3）自硬砂型和湿型一般不留分型负数，但砂型平面大于1.5时，要留分型负数 4）在分型面上的砂芯间隙不能比分型负数小,上下减量,示例:,分型负数（铸造工艺图符号表示） 用红色线表示，并注明减量数值,上减量：,下减量：,九、反变形量,设计铸造较大的平板类、床身类铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向作出反变形模样，使铸件冷却后变形的结果正好将反变形抵消，得到符合要求的
