5-特种铸造及锻造(第6周)

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1、机械制造基础Fundamentals of Mechanical Manufacturing教师：李端玲机械工程及自动化专业主干课程北京邮电大学自动化学院机电工程教研中心2回顾 Reviewnull 基本概念null砂型铸造null铸铁的熔炼和浇注null铸件的结构工艺性null特种铸造铸造一、判断题1.砂型铸造时，木模尺寸应与铸件尺寸完全相同。2.铸造时零件两壁相交处之内角和转弯处均应设计成直角。二、选择题3. 铸造时冒口的主要作用是 ( )a增加局部冷却速度 ; b补偿液态金属，排气及集渣 ;c 提高流动性4.普通车床床身浇注时，导轨面应该（ ）a 朝上 ; b朝左侧 ;c 朝下N N b

2、C回顾 Review第二节铸件的结构工艺性及铸件图铸件内腔尽量不用或少用型芯，以简化铸造工艺。如图为支柱的两种结构设计。采用方案 b）可以省去型芯 。还有如图4.11所示的圆盖铸件内腔的设计方案。方案 b）的内腔设计可以省去型芯，采用自带型芯形成，减少了制芯工序，降低了铸件成本。第二节铸件的结构工艺性及铸件图（二）、铸件内腔的设计2.当铸件的内腔较复杂、需用型芯形成时，应考虑好型芯的稳固、排气顺畅和清理方便。如图所示，为轴承架内腔的两种设计。方案 a）需要两个型芯，其中较大的型芯呈悬臂状态，需用型芯撑 A支承其无芯头的一端；若将轴承架内腔改成方案b），则型芯的稳定性大大提高，而且型芯的排气顺畅

3、、也易于清理。6回顾 Reviewnull 基本概念null砂型铸造null铸铁的熔炼和浇注null铸件的结构工艺性null特种铸造铸造7 手工造型 1）整模造型；2）分模造型；3）挖砂造型；4）活块造型；5）刮板造型；6）三箱造型； 机器造型 只能用于两箱造型造型方法造型方法砂型铸造8造芯的方法1）造芯的工艺要求2）造芯方法（可手工、可机器）刮板造型芯盒造型安放芯骨安放芯骨开通气道开通气道刷涂料、刷涂料、烘干烘干9浇铸系统和冒口浇铸系统：引导液态金属流入铸型型腔的通道称为浇注系统。典型浇注系统的组成：由外浇道、直浇道、横浇道和内浇道四部分组成。影片浇注系统及冒口1冒口 2外浇口 3直浇道 4

4、横浇道 5内浇 道外 浇口 容纳注入的金属液并缓解液态金属对砂型的冲击 .直浇 道 是连接外 浇口 与横浇道的垂直通道 .其高度和流速 ,可改变冲型 能横浇道 主要作用 是分配金属液进入内浇道和隔渣 .内浇道 调节金属液流入型腔的方向和速度 ,调节铸件各部分的冷却速度 .冒口 出气集渣、补缩10合型将己制作好的砂型和砂芯按照图样工艺要求装配成铸型的工艺过程叫合型。铸型的紧固11浇注浇注操作顺序：1.去渣 浇注前迅速将金属液表面的熔渣除尽,然后在金属液面上撒一层稻草灰保温。2.引火 浇注时先在砂型的出气孔和冒口处,用刨木花或纸引火燃烧,促使铸型中气体更快地逸出,使有害气体(CO)燃烧,保护工人健

5、康。123.浇注 浇注前应估计好铁液重量。开始时细流浇注,防止飞溅；快满时,也应以细流浇注,以免铁液溢出并减小抬箱力；浇注中间不能断流,应始终使外浇道保持充满,以便熔渣上浮。4.落砂、清理、缺陷分析落砂 :将已经冷凝到一定温度的铸件从铸型中取出的过程称为落砂。清理 ：铸件在落砂后，进一步清除型芯、表面粘砂、毛刺等工作称为清理。铸件的缺陷分析13常见的铸件缺陷分析铸造工艺方案的内容2.工艺方案的确定1.铸件结构工艺性分析4 .型芯设计3.工艺参数确定6.出气冒口补缩冒口5.浇注系统设计7.绘制铸件图热加工部分主线工艺原理一成形方法及应用 成形工艺设计 工件的结构工艺性 ”15符合铸造生产的工艺要

6、求符合合金铸造性能要求铸件结构工艺性分析第二节铸件的结构工艺性及铸件图2.1 铸件的结构工艺性P.59表1-4-216第二节铸件的结构工艺性及铸件图（一）、铸件外形的设计要求1、铸件的外形应力求简化，造型时便于起模。（ 1） 避免铸件的外形有侧凹。如图所示的机床铸件，结构 a）的侧凹处在造型时另需两个 外型芯 来形成。而结构 b）在满足使用要求的前提下，将凹坑一直扩展到底部省去了 外型芯 ，降低了铸件成本。17第二节铸件的结构工艺性及铸件图1、铸件的外形应力求简化，造型时便于起模。（ 2） 尽可能使分型面为平面，去掉不必要的外圆角。因为平面分型面可以避免挖砂和假箱造型、生产率高。如图所示的托架

7、铸件，设计了不必要的外圆角，使造型工序复杂。去掉外圆角的结构 4.3b），便于整模造型。18第二节铸件的结构工艺性及铸件图1、铸件的外形应力求简化，造型时便于起模。（ 3） 铸件上凸台和筋条的设计，应考虑其结构便于造型。如图箱体铸件，其原设计的结构 a）有凸台，就需要采用活块造型、工艺复杂，且凸台的位置尺寸难于保证；否则采用 外型芯 来形成会增加铸件成本。若改为方案 b）便于采用机器造型。19第二节铸件的结构工艺性及铸件图2、铸件的外形应尽可能使铸件的分型面数目最少。铸件的分型面数目减少，不仅减少砂箱数目、降低造型工时，还可以减少错箱、偏芯等的机会，提高铸件的尺寸精度。如图为端盖结构的两种设计

8、。图 a）的结构有两个分型面，需采用三箱造型，使选型工序复杂。若是大批量地生产，只有增设环状型芯才可采用机器造型。将端盖的结构设为图 b）的设计，就只有一个分型面，使造型工序简化。20第二节铸件的结构工艺性及铸件图3、在铸件上设计结构斜度在铸件的所有垂直于分型面的非加工面上，应设计有结构斜度，如图所示 .a）图的结构没有结构斜度，铸造工艺人员应铸造前给出拔模斜度，这样就不必要地增加了铸件的壁厚。结构斜度的大小，随垂直壁的高度而异。高度愈小，斜度愈大；内侧面的斜度应大于外侧面的。具体数值可查表21第二节铸件的结构工艺性及铸件图（二）、铸件内腔的设计1.铸件内腔尽量不用或少用型芯，以简化铸造工艺。

9、如图 4.10为支柱的两种结构设计。采用方案 b）可以省去型芯 。还有如图 4.11所示的圆盖铸件内腔的设计方案。方案 b）的内腔设计可以省去型芯，采用自带型芯形成，减少了制芯工序，降低了铸件成本。22第二节铸件的结构工艺性及铸件图（二）、铸件内腔的设计1.铸件内腔尽量不用或少用型芯，以简化铸造工艺。铸孔一般用型芯成形。只有当铸孔的直径与高度之比大于或等于 1，且孔与分型面垂直时，这种浅孔就不必用型芯成形，可直接在模样上挖成内壁斜度 (3 10 )较大的孔，造型时形成自带型芯（ 自带型芯 : 以型砂制成的砂垛代替型芯。或称砂垛、砂台）。悬吊在上砂型的自带型芯常称为吊砂。23第二节铸件的结构工艺

10、性及铸件图（二）、铸件内腔的设计2.当铸件的内腔较复杂、需用型芯形成时，应考虑好型芯的稳固、排气顺畅和清理方便。如图所示，为轴承架内腔的两种设计。方案 a）需要两个型芯，其中较大的型芯呈悬臂状态，需用型芯撑 A支承其无芯头的一端；若将轴承架内腔改成方案 b），则型芯的稳定性大大提高，而且型芯的排气顺畅、也易于清理。24第二节铸件的结构工艺性及铸件图（三）、铸件壁与壁连接的设计 1、设计结构圆角 铸件上所有壁的转角处，均应设计结构圆角，以防止形成热节而产生内应力、缩孔、缩松等缺陷。如图所示。设计成直角连接，有以下缺点：1) 直接连接处会形成铸造合金的聚积，易产生缩孔和缩松缺陷。2) 在铸造合金的

11、凝固过程中，由于柱状晶的方向性，转角处对角线上将形成晶界，此处因集中了许多低熔点的夹杂物，也将成为铸件的薄弱节。3) 铸件在使用过程中，直角内侧易产生应力集中，会降低其有效承载力。为此，在铸件上壁与壁的垂直连接处，必需设有结构圆角，其大小查表。25第二节铸件的结构工艺性及铸件图（三）、铸件壁与壁连接的设计 2、 铸件壁与壁之间应避免锐角连接，是为了减小热节和内应力。26第二节铸件的结构工艺性及铸件图（三）、铸件壁与壁连接的设计 3、铸件的厚壁与薄壁的连接应逐步过渡，以防止应力集中。27第二节铸件的结构工艺性及铸件图（三 )、铸件壁与壁连接的设计 4、 铸件壁与壁之间应避免交叉。对中、小型铸件壁

12、与壁的连接，应设计成交错接头；对大型铸件可采用环状接头28第二节铸件的结构工艺性及铸件图null合理设计铸件的壁厚 1）铸件壁厚应适当：若壁厚过小，金属的充型能力差，易产生浇不到、冷隔等缺陷。若壁厚过大，壁的中心部位晶粒粗大，且易产生缩松等缺陷。具体数值可到机械设计手册中去查。 2）铸件壁厚应均匀：铸件各部位壁厚应均匀一致，以利于减少热节，防止产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷，如图 2-2-18所示。 3）内壁厚应小于外壁：铸件内部的肋、壁等，散热条件差，冷却速度较慢，故内壁应比外壁薄，以使整个均匀冷却，从而减少内应力和防止裂纹产生。29第二节铸件的结构工艺性及铸件图null铸件的结构设计还应考虑到

13、其它一些与合金铸造性能有关的问题：null1、铸件的结构是否使铸件的收缩受阻。null2、应尽量避免设计过大面积水平面的铸件。null因为大面积的水平面在充型时不易充满，会产生浇不足和冷隔缺陷。null3、 对于较长易挠曲的梁形铸件，应将其截面设计成对称截面。null4、 铸件上易产生变形或裂纹的部位，设计加强筋结构，可防止其变形。null5、大件和形状复杂件可采用组合结构。30第二节铸件的结构工艺性及铸件图（影片）2.2 铸件图 反映铸件实际形状、尺寸和技术要求的图样，称为铸件图 ， 它是用彩色铅笔将浇注位置分型面、加工余量、起模斜度、铸造圆角等绘制在零件图上，并在图旁注出收缩率1、浇注位置

14、分型面、浇注位置分型面31浇注位置与分型面的选择 选择原则 ：1 .铸件的重要加工面应朝下。2 .铸件的大平面应朝下。3. 铸件薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置。4. 使容易产生缩孔、缩松的厚大部分容易补缩。321 .铸件的重要加工面应朝下。-机床导轨面大面积薄壁 倾斜33分型面的选择原则 1 . 应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱， 以保证铸件精度。2. 应便于起模，使造型工艺简化。 为此，应使分型面尽可能少，尽可能平直，避免不必要的活块和型芯。3 .为便于造芯、下芯、合箱和检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。342 .机械加工余量和铸孔 加工余量 -在铸件上为切削加

15、工而加大的尺寸。1 . 加工余量的大小取决于铸件尺寸及形状误差的大小。与铸造方法、合金性质、铸件尺寸等因素有关。一般情况下，手工造型的误差大于机器造型、铸钢件的误差大于铸铁件、有色金属误差较小。设计中余量的选择是按设计中余量的选择是按 GB/T11350-89（铸件的机械加工余量）来确定的。（铸件的机械加工余量）来确定的。35逐渐增加36 铸孔及铸槽铸件上的孔和槽类这部分结构是否铸出，取决于工艺的可行性和必要性。 一般来说，尺寸较小的孔不铸出反而经济。设计时查手册。注 -零件图上没有要求加工的孔必须铸出。因此，设计时必须注意这类孔的尺寸不可太小 ！37小孔不铸出，留待机加工。不铸出孔的表示38 灰铸铁件铸孔尺寸（最小铸出孔）生产量 孔的直径大量生产 12-15成批生产 15-30单件、小批生产 30-50铸钢件最小铸出孔（槽）的尺寸取决于孔壁铸钢件最小铸出孔（槽）的尺寸取决于孔壁厚度和深度。需要时，查手册。厚度和深度。需要时，查手册。39 3 .拔模斜度 拔模斜度 （铸造斜度） -为了便于起模，凡垂直于分型面的立壁，在制造模型时需留出一定的斜度。用红色线条或全部填红表示。 拔模斜度根据起模难易程度、相应尺寸及壁厚决定。