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1、第3节 铸造工艺设计,1.浇注位置的选择 浇注位置：指浇注时铸件在铸型中所处的位置。 分类：水平浇注、垂直浇注和倾斜浇注。,1) 重要加工面、工作面、基准面应朝下或侧面（组织致密） 气体、夹杂物易漂浮在型腔的 上部，上部易形成砂眼、气孔夹渣 等缺陷。,床身的浇注位置,原则：控制凝固顺序，好补缩 考虑上部缺陷；减少芯子,2)铸件上宽大的平面应位于型腔的下部-（防夹砂、气孔） 金属液对型腔上表面烘烤严重，易导致型腔急剧膨 胀而拱起或开裂，使铸件产生夹砂。（可采用倾斜浇注，以便增大金属液面的上升速度，缩短浇注时间，快速均匀充型）,3)铸件上的薄壁位置应位于型腔的下部或侧面。 压头大，充型好，以防冷隔
2、或浇不足。,大平面倾斜,4) 厚大部分应位于上部或侧面， 以便安冒口，顺序凝固，利于补缩。,5) 尽量减少型芯的数量，且便于型芯的固定、排气和检验。,螺栓塞头的浇注位置,7） 应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致 这样可避免在合箱后,或于浇注后再次翻转铸型。翻转铸型不仅劳动量大,而且易引起砂芯移动、掉砂、甚至跑火等缺陷。 只在个别情况下，如单件、小批生产较大的球墨铸铁曲轴时，为了造型方便和加强冒口的补缩效果，常采用横浇竖冷方案。,分型面的表示符号：,以一粗短实线和两个背向的箭头表示分型面的位置,以上，中、下表示砂箱合型装配位置,2.分型面的选择 分型面是铸型组元间的结合面。 基本原则：简
3、化造型工艺-好起模、好下芯、好检查， 且不错箱 。 1)为便于起模，分型面应选在最大截面处，,不正 b) 正确 分型面应选在最大截面处,2）为简化工艺，应减少分型面的数量。,3) 铸件尽量位于同一砂型内， 以防错型，保证铸件的尺 寸精度，便于造型与合型 操作。,妨碍起模的凸台处加了型芯，铸件在同一砂箱中，保证铸件精度。,4) 尽量使铸件型腔和主要型芯位于下箱。 好下芯、好检验。 但下箱不宜过深，力求避免使用吊芯和吊砂。,型芯、型腔 大部分位于下箱，方案合理,上箱 太高,5) 分型面应尽量平直，少弯曲。 以简化制模和造型工艺。,起重臂铸件的分型面,注：1)浇注位置与分型面的选择原则，有时甚至相互
4、矛盾。 2)质量要求高时，应先满足浇注位置，后简化造型工艺。 3)一般则以简化铸造工艺、提高经济效益为主，不必过多地考虑浇注位置。,3.工艺参数的确定 工艺方案确定后，须选择工艺参数。 如：切削加工余量、拔模斜度、收缩率、型芯头尺等。 1)切削加工余量 （在铸件上为切削加工而加大的尺寸） 其大小取决于合金种类、铸造方法、生产批量、铸件尺寸形状、加工面位置及加工质量等 a.合金种类 铸钢件：浇温高，表面粗，变形大，余量大； 灰铁件：表面光，余量小； 有色件：表面光，材料贵，余量更小； b.生产条件 单小批，手工型，余量大； c.其他条件 尺寸大、形复杂、位顶部、高要求，余量大。,铸件精度高，余量
5、小；零件精度高，则余量大,加工余量的确定：确定铸件尺寸公差等级和加工余量等级后查表即可。 铸件尺寸公差CT分1-16级，精度低减； 加工余量等级RMA分AB。JK共10级精度低减,零件、铸件和模样三者在尺寸与形状上的区别：,【相关知识-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。,因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量。,注意： 对于成批、大量生产的铸件或永久性产品，不应使用工艺补
6、正量，而应修改模具尺寸,【相关知识-分型负数,干砂型、表面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,2）最小铸孔 孔槽是否铸出，不仅取于工艺可行性，还取于经济性。 一般大孔槽应铸出，小孔槽则不必铸（或铸不出）。 不需加工的孔或不能加工的弯孔），尽量都铸出。,注意： 国家标准规定，加工余量用红线画出轮廓，剖面处全涂以
7、红色（或细纹格），机加工余量数值用数字在图纸上直接标出。不加工孔打红色的叉表示。,3)起模斜度 A 定义：为便于起模样或开芯盒，在铸件垂直分型面的各个侧面上设计的斜度，也叫拔模斜度，（通常不是零件的结构） B 影响因素：主要取决于起模高度、造型方法、模样材料 高度越大斜度越小（细）； 机器型比手工型小； 金属模比木模小； 外壁比内壁小。,非加工面起模斜度有3种形式。,必须加工时，只能增加壁厚， 且在加工余量基础上给出斜度,4)收缩率 由于合金的收缩，为保证铸件应有的尺寸，在模 型上必须比铸件放大一个该合金的收缩量。 它取决于合金种类、铸件结构、尺寸等因素 灰铸铁为0.71.0， 铸钢为1.52
8、.0， 铝硅合金为0.8%1.2% 锡青铜为1.2%1.4% 5）铸造圆角 为了减少应力集中，防止冲砂、裂纹。 一般为邻壁厚平均值的（1/31/5）， 中小铸件圆角半径为R3-5mm,铸造工艺参数可在有关铸造工艺设计手册中根据铸造合金种类、铸件结构和尺寸等具体因素查询获取。,6）芯头 设计,芯头：型芯伸出型腔以外，不与金属接触的部分。不影响铸件。 作用：支撑、定位、排气和落砂。 分类：垂直芯头和水平芯头两大类。,芯头设计主要确定：长度、斜度、间隙。,（1）长度l或高度h,水平芯头：,长度l，取决于芯头直径和型芯长度。,垂直芯头：,高度h，一般有上下芯头， 短而粗的型芯可省去上芯头。,（2）斜度
9、,垂直芯头有斜度。,一般上芯头斜度大（6-15），便于合箱；,下芯头斜度小，（5-10）增加稳定性。,（3）芯头间隙s,芯头与芯座间应留有1-4mm间隙s，方便下芯。,型芯头的构造,【相关知识-典型芯头结构】,典型的芯头结构 a）水平芯头 b）垂直芯头,压环的作用,合箱后它能把砂芯压紧，避免金属液沿间隙钻入芯头,防压环的作用,下芯、合箱时，它可防止此处砂型被压塌，因而可以防止掉砂,集砂槽的作用,用来存放个别的散落砂粒，这样就可以加快下芯速度,（机器造型/芯用的多）,【相关知识】-斜度要一致，,使砂芯的起模斜度和模样的起模斜度大小、方向一致，保证铸件壁厚均匀,保证铸件壁厚均匀 a) 不合理 b)
10、 合理,4.浇注系统设计 引导金属液体流入铸型型腔的通道。,1)浇口杯：承受金属液，防飞溅外溢，分离熔渣，避免对型腔的直接冲击。 2)直浇道：提供充型压力，控制充型能力和流速。 3)横浇道：水平通道，梯形截面 起挡渣、分配流量的作用。 4)内浇道：在横浇道的下部，直接和型腔相连的部分，截面扁梯形，分配金属、控制充型速度。,5.冒口 在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔，称为冒口， 也指该空腔中充填的金属。 作用：1)补给铸件凝固收缩所需的金属，避免产生缩孔。 2)有时也起排气和集渣作用。,高大的铸件,形状复杂、大型厚壁不易冲砂,矮小件、补缩作用好,内浇道开在分型面上,图1-32 连接盘零件,
11、四、铸件的技术要求 铸件的技术要求是根据使用要求而提出的，是工艺图的补 充说明，是铸件检验的主要依据之一，其主要内容如下： 1.力学性能要求 2.几何形状要求 3.外观质量要求 4.内部组织及化学成分要求 5.热处理要求 6.特殊要求,五、铸造工艺分析举例 1.某工厂铸造车间生产端盖铸件，材质为HT150，生产100件，采用砂型铸造。零件图如下图所示。,端盖零件图,1.浇注位置和分型面的选择,案例1：端盖铸造工艺设计,2）工艺参数的设计,案例1：端盖铸造工艺设计,加工余量： 端盖零件材质为灰铸铁，且采用砂型铸造手工造型。查表其加工余量等级为FH级，由于批量不大，故选为H级。零件最大尺寸为165
12、mm，查表得：大端面外圆直径72mm及端面的机加工余量为4mm，孔内余量应稍大，取为5mm。 最小铸孔： 端盖上有两个11mm孔及两个22mm深2mm沉孔，直径均小于30mm，不易铸出，由机加工完成。在铸造工艺图上，不铸出孔用红线打叉表明。,起模斜度：端盖72圆柱增加壁厚法，起模斜度为1mm。62mm内孔，取3mm，使内孔易于脱模。,收缩率：小型普通灰铸铁件，查表得线收缩率取为1%。,2）工艺参数的设计 铸造圆角：端盖属小型铸件，未注铸造圆角均为R35mm 。 芯头设计：端盖铸件内孔的直径大于铸件的高度，可以使用砂垛代替型芯，没有型芯头的设计问题。,案例1：端盖铸造工艺设计,3）绘制铸造工艺图
13、与铸件图,端盖的铸造工艺图,案例1：端盖铸造工艺设计,端盖的铸件图,支撑座铸造工艺设计,铸造工艺举例：,支撑座零件图,铸造工艺举例,确定浇铸位置和分型面,支撑座铸造工艺设计,铸造工艺举例,确定浇铸位置和分型面,支撑座铸造工艺设计,铸造工艺举例,确定加工余量,支撑座铸造工艺设计,铸造工艺举例,确定拔模斜度,支撑座铸造工艺设计,铸造工艺举例,确定型芯,支撑座铸造工艺设计,铸造工艺举例：,拖拉机轮铸造工艺图,拖拉机轮零件图,3. 拖拉机轮铸造工艺设计,2.轴架设计材 料为HT200，小批量 生产，承受轻载 荷，可用湿砂型， 手工分模造型。,此铸件可供选择的主要铸造工艺方案有两种。 方案一：采用分模造
14、型 。铸件轴线为水平位置，过中心轴线 得纵剖面为分型面 。 优点：1)两端加工面置于侧壁位置，质量较易得到保证； 2)内孔表面虽有一侧位于上面，但对铸造质量影响不大 3)浇注时熔融金属充型平稳 。 缺点：由于分模造型，易产生错型缺陷，铸件外形精度较差。,一箱五件，直立浇注，机器造型， 热芯法制芯，压边浇口（浇口当冒口）,方案二：采用三箱造型，垂直浇注，铸件两端面均为分型面。 优点：整个铸件位于中箱，外形精度较高。 缺点：1)上端面质量不易保证； 2)没有横浇道，熔融金属对铸型冲击较大； 3)由于采用三箱造型，多用一个砂箱，型砂耗用量和造 型工时增加； 4)上端面加工余量加大，金属耗费和切削工时增加。,
