熔模精密铸造工艺的设计说明

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1、熔模精密铸造工艺设计熔模精密铸造工艺设计 二零一三年六月二十五日二零一三年六月二十五日 内容提要内容提要 一 一 熔模精铸铸件图绘制熔模精铸铸件图绘制 二 二 铸造工艺方案设计铸造工艺方案设计 三 三 熔模铸造浇熔模铸造浇冒冒系统设计系统设计 四 浇注系统设计举例四 浇注系统设计举例 五 设计过程应注意的问题五 设计过程应注意的问题 第一部分第一部分 熔模精铸铸件图绘制熔模精铸铸件图绘制 1 绘制铸件图的主要依据 2 铸件图应表达的主要内容 一 熔模精铸铸件图绘制一 熔模精铸铸件图绘制 在铸造工艺设计中需要依据产品设计 图样绘制铸件图 它是指导铸造生产的主 要工艺技术文件 铸件图是设计精铸压型

2、 编制工艺规 程或工艺卡片和铸件验收的重要依据 一 熔模精铸铸件图绘制一 熔模精铸铸件图绘制 1 1 绘制铸件图的主要依据绘制铸件图的主要依据 产品设计图样 零件图 铸件专用或通用的技术标准 企业内部的相关标准等 一 熔模精铸铸件图绘制一 熔模精铸铸件图绘制 2 2 铸件图应表达的主要内容铸件图应表达的主要内容 2 1在图形上应表达的内容 机械加工余量 GB T11350或HB6103 工艺余量 包括工艺凸台和工艺筋 工艺补正量 机械加工基准 浇冒口切割 打磨 残余量 需要打印标记的内容和部位等 一 熔模精铸铸件图绘制一 熔模精铸铸件图绘制 2 2在附注说明中应表达的内容 铸件精度等级 拔模斜

3、度 必要时 铸造圆弧半径 铸造线收缩率 铸件热处理类别 硬度检查数值和位置 某些特殊检查要求 执行的铸件验收技术条件 标准或协议 一 熔模精铸铸件图绘制一 熔模精铸铸件图绘制 示例 1 熔模精密铸造 按HB5430 89 铸件验收 2 铸件收缩率按2 3 拔模斜度 外表面45 内表面1 15 4 铸件尺寸公差按HB6103 86 CT5 5 未注铸造圆角R2 6 特种检验项目 液压试验 1 5 Pa水压下保 持30min 第二部分第二部分 铸造工艺方案设计铸造工艺方案设计 1 铸造工艺方法的选择 2 铸件机械加工初基准的选择 3 铸件工艺设计的主要参数 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计

4、 铸造工艺方案设计是整个铸造工艺设 计及工装设计中最基本而又最重要的部分 正确的铸造工艺方案 可以提高铸件质 量 简化铸造工艺 提高劳动生产率 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 1 1 铸造工艺方法的选择铸造工艺方法的选择 1 1 依据零件工艺特点 壁厚 形状 重量 等 选择工艺方法 精铸的特点 可以铸出形状极为复杂的铸件 其复杂程 度是任何其它方法难以达到的 可以铸出清晰的文字 图案 甚至螺纹 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 能铸出孔的最小直径可达0 5mm 最小 壁厚0 3mm 但不宜铸造壁厚大的铸件 比较适宜生产的铸件重量为几十克至几 千克 但它能生产的铸件重量为几克至

5、上 百千克 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 1 2 合金种类 熔模铸造可以铸造任何合金 而对高熔 点合金效果更为突出 航空 舰船上高温合 金叶片铸造一般都用熔模铸造 而各种牌号 不锈钢更是熔模铸造最常用的合金 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 1 3 批量大小及交付期限 熔模铸造较适应于批量生产 单工序 较多 且需要设计 制造压型 故生产周 期比砂型长 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 1 4 尺寸精度 表面粗糙度 熔模铸造没有分型面 使用的压型制 造的精度高 熔模的披缝也被消除 因而 尺寸精度高 表面粗糙度较小 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 a 尺寸公差

6、 GB T6414 1986 铸件尺寸公差 规 定了砂型铸造 金属型铸造 压力铸造 低压铸造和熔模铸造等工艺方法生产的各 种铸件的尺寸公差分16级 代号为CT 见 下表 CT Casting Tolerance 成批生产的熔模铸件尺寸公差等级 铸件材质铸件材质铸钢铸钢灰铸灰铸 铁铁 球墨球墨 铸铁铸铁 铜合铜合 金金 轻金属轻金属 合金合金 镍基镍基 合金合金 钴基钴基 合金合金 公差等公差等 级级CTCT HB6103HB61035 75 74 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 6 GB T6414GB T64145 75 75 75 75 75 74 64

7、64 64 65 75 75 75 7 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 铸造尺寸公差标注一般采用公差等级代 号标注 如 铸件尺寸公差按GB T6414 1986 CT5 通常公差带对称分布 即公差的一半取 正值 另一半取负值 当有特殊要求时 公差值应直接标注 在铸件基本尺寸上 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 b 表面粗糙度 常见评定参数为Ra 对铸件的粗糙度 应在铸件图上标注出 GB6060 1 85 表面 粗糙度比较样块 铸造表面 规定熔模铸 件表面应为Ra3 2 12 5 m 采取特殊措施 打磨 精整等 可达0 8 m 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 熔模铸件

8、采用不同模料和熔模成型 法及型壳制造方法所获得的铸件表面粗 糙度有很大差别 工艺方法工艺方法 铸造状态铸造状态精整状态精整状态 蜡基模料 水玻璃型壳蜡基模料 水玻璃型壳 12 5 6 312 5 6 33 23 2 树脂基模料 硅酸乙酯 硅溶胶型壳树脂基模料 硅酸乙酯 硅溶胶型壳 6 3 3 26 3 3 21 6 0 81 6 0 8 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 2 2 铸件机械加工初基准的选择铸件机械加工初基准的选择 2 1 定义 铸件在机械加工时 作为首次装夹 定位用的基准面称为机械加工初基准面 又称初基准或粗基准 二 铸造工艺方案

9、设计二 铸造工艺方案设计 2 2 要求 初基准面既要考虑加工时铸件装夹 定位稳固 准确等加工要求 又要考虑到 铸造工艺能否保证初基准的尺寸精度和与 其它尺寸相对应位置的精确性 稳定性等 问题 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 2 3 方法 一般根据零件图 由铸造和机械加工 工艺技术部门协商确定 初基准确定后 就成为铸造工艺和机加工工艺设计的共同 依据 不得随意更改 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 2 4 数量 初基准面的数量 必须满足对该铸件六 个自由度具有约束作用的要求 通常在铸件 的上下 前后和左右三个方向各选一个 圆 形铸件只需要两个初基准即可 二 铸造工艺方案设计二

10、铸造工艺方案设计 2 5 原则 应尽量选择铸件非加工面为初基准 应选择加工余量最小或尺寸公差最小 的表面为初基准面 应选择铸件尺寸最稳定的表面为初基 准面 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 当铸件上没有合适的初基准时 可增 设工艺凸台作为 辅助 基准 又称工艺 基准 铸件设置内浇口和冒口的面 最好不 作初基准 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 3 3 铸件工艺设计的主要参数铸件工艺设计的主要参数 3 1铸件机械加工余量 选择加工余量与下列因素有关 铸造合金的种类 铸造方法和生产批量 铸件尺寸大小和加工精度要求 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 铸件加工余量大小的选择 一

11、般加工 余量选在1 5 2 5mm 可按GB T11350 或HB6103规定的方法和表格选用 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 3 2 铸件工艺余量 铸件工艺余量是为了满足工艺上的某 些要求而附加的金属层 工艺余量一般都 在机械加工时被切除 所以应在铸件图上 标注清楚 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 铸件工艺余量应用实例之一 1 冒口 2 工艺余量 3 铸件 铸件工艺余量应用实例之二 1 铸件 2 工艺余量 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 3 3 铸件工艺补正量 为了防止零件因局部尺寸超差而报废 需要把铸件上这种局部尺寸加以放大 铸 件被放大的部分称为铸件工艺补正

12、量 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 铸件工艺补正量实例 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 注 a铸件上放置工艺补正量有可能会引起该部 位超出公差范围 所以在铸件上加放工艺 补正量 应取得设计 使用单位同意 b对于批量大 长期生产的精铸件 应该通 过修改模具尺寸来保证设计要求 而不应 该加防工艺补正量 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 3 4 拔模斜度 铸造斜度 拔模斜度应小于或等于产品图上所规 定的拔模斜度 以防止零件在装配或工作 时与其它零件相妨碍 拔模斜度可在标准上查表获取 未注 明者均按增加厚度法 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 3 5 铸件线收缩率

13、简称 铸造收缩率 铸件在凝固和冷却过程中会发生线收 缩而造成各部分尺寸缩小 为了使铸件的 实际尺寸符合图纸要求 在制造模具时必 须将模具尺寸放大到一定的数值 这个放 大的效值称为铸件收缩余量 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 铸件收缩余量 L件 K 式中 铸件收缩余量 mm L件 铸件图所示尺寸 mm K 铸造线收缩率 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 铸造线收缩率 K L模 L件 L件 式中 L模 模具图所示尺寸 mm 模具图所示尺寸 L模 1 K L件 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 对于批量大 尺寸要求高的铸件 往往需要多次试制 通过划线反复测量 铸件各部分的尺

14、寸 以检查铸件的实际 收缩率 寻找规律后修改模具 才可投 入生产 二 铸造工艺方案设计二 铸造工艺方案设计 3 6 铸件尺寸公差 我国铸件尺寸公差标准等效采用 ISO8062 1984 E 铸件尺寸公差制 第三部分第三部分 熔模铸造浇冒系统设计熔模铸造浇冒系统设计 1 冒口的设计 2 浇注系统设计 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 1 1 冒口的设计冒口的设计 冒口是铸型内用于储存金属液的空腔 习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒 口 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 1 1 冒口的作用 补偿铸件凝固时的收缩 设在最后凝固 部位 使缩孔移入冒口 防止铸件产生缩

15、孔 缩松缺陷 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 调整铸件凝固时的温度分布 控制铸件 的凝固顺序 排气 集渣作用 精铸件的大型铸件可利用明冒口观察型 腔内金属液的充型情况 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 1 2 设计冒口应遵循的基本条件 冒口应有足够大的体积 以保证有足 够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固 收缩 补偿浇注后型腔扩大的体积 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 冒口的凝固时间应大于或等于铸件 被补 缩部分 的凝固时间 在铸件整个凝固过程中 冒口与被补缩部 位之间的补缩通道应该畅通 即 使扩张 角始终向着冒口 三 熔模铸造浇注系统设计三

16、熔模铸造浇注系统设计 对于结晶温度间隔较宽 易于产生分散性 缩松的合金铸件 还需要注意将冒口与浇 注系统 工艺补贴 保温措施 激冷措施 等配合使用 使铸件在较大的温度梯度下 自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向 实现明显的顺序凝固 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 1 3补缩通道扩张角 铸件的凝固过程 由 于凝固是从下部和壁的周 围同时推进的 这样在液 相线之间便形成了向冒口 方向扩张的夹角 角 称 为补缩通道扩张角 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 角大小和方向决定着补缩通道畅通 与否和畅通的程度 角越大 通道越畅 通 补缩越容易 向着冒口方向的温度梯度越大 角 就越大 反之 角越小 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 1 4 冒口的有效补缩距离 冒口作用区长度与末端区长度之和称 为冒口有效补缩距离 冒口有效补缩距离 与合金种类 铸件结构 以及铸件凝固方 向上的温度梯度有关 也和凝固时析出气 体的压力及冒口的补缩压力有关 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计 冒口的有效补缩距离 三 熔模铸造浇注系统设计三 熔模铸造浇注系统设计