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1、铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、 技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图， 编制工艺卡等技术文件的过程。1. 从避免缺陷方面审查铸件结构（1）铸件应有合适的壁厚（2）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意壁厚过渡和圆角。（3）铸件内壁应薄于外壁（4）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节（5）有利于补缩和实现顺序凝固（6）防止铸件翘曲变形（7）避免浇注位置上有水平的大平面结 构2. 从简化铸造工艺方面改进零件结构（1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板结构（ 2）取消铸件外表侧凹（3）改进铸件内腔结构以减少砂芯（4）减少和简化分型 面（5） 有利于砂芯的固定
2、与排气（6）减少清理铸件的工作量（7）简化模具的制造（8）大型复杂件的分体铸造和简单小件的 联合铸造铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内的所处的状态和位置。3. 浇注位置选择应遵循的原则1. 铸件的重要部分应尽量置于下部。 2 重要加工面应朝下或呈直立状态。 3 使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷。4. 应保证铸件能充满 5应有利于铸件的补缩 6避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验。5. 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变合箱后或于浇注后再次翻转铸型。2.3 分型面：两半铸型相互接触的表面选择分型面的基本原则（1）铸件全部或大部分置于同一半型中 2尽量减少分
3、型面的数目3分型面尽量选择平面 4便于下芯、合箱和检查型腔尺寸5 不使砂箱过高 6 受力件的分型面选择不应削弱铸件的结构强度7 注意减轻铸件的清理和机械加工量4.确定砂芯形状（分块）及分盒面选择的基本原则（1）保证铸件内腔尺寸精度（2）保证操作方便（3）保证铸件壁厚均匀（4）应尽量减少砂芯数目（5）填砂面应宽敞， 烘干支撑面是平 面（6）砂芯形状适应造型、制芯方法。（7 ）还应使每块砂芯有足够的断面，保证有一定的强度和刚度，并能 顺利排出砂芯中的气体；（8） 使芯盒结构简单，便于制造和使用等。芯头是指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。 芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类 对芯头的要求： 定位
4、和固定砂芯，使砂芯在铸型中有准确的位置，并能承受砂芯重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力，使之不致于破坏。 芯头应能及时排除浇注后砂芯所产生的气体至型外。上下芯头及芯号容易识别，不致下错方向及芯号。下芯、合型方便，芯头应有适当斜度和间隙。避免砂芯上有细小突出的芯头部分，以免损坏。 芯头组成：芯头长度，芯头斜度，芯头间隙，压环、防压环和积砂槽芯头长度：砂芯伸入铸型部分的长度。垂直芯头的长度通常称为芯头高度。压环（压紧环）、防压环和积砂槽1 ）压环作用：为了防止合金液侵入芯座与芯头的间隙中，将芯头的通气孔道堵塞而增设的压紧环。制造方法：在上模样芯头上车削一道半圆凹沟（r=25mm）造型后在上芯座上凸起
5、一环型砂，合箱后它能把砂芯压紧，避免液体金属沿间隙钻入芯头，堵塞通气道。 只适于机器造型的湿型。2 ）防压环作用：为避免下芯和合箱时压坏芯座边缘产生掉砂，而增设了防压肩 （环）。制造方法：在水平芯头靠近模样的根部，设置凸起圆环，高度0.52mm宽512mm称为防压环。3 ）积砂槽 作用：为收集造型或下芯时落下的散砂，以免垫在芯头下成砂芯位置偏斜而增设积砂槽。 制造方法：在下芯座模样的边缘上设置一道凸环，造型后砂型内形成一环凹槽，称为积砂槽。2.5 铸造工艺设计参数铸件尺寸公差：铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差 铸件重量公差：以占铸件公称重量的百分率为单位的铸件重量变动的允许值。 机械加工余量
6、：铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。铸件收缩率：金属液浇注到铸型后，随温度下降将发生凝固所引起的尺寸缩减。 起模斜度：为方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定的斜度，以免损坏砂型或砂芯。最小铸出孔及槽工艺补正量：因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度。 分型负数：为保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时，为抵消铸件在分型面部位的增厚，在模样上相应减去的尺寸。 反变形量：为解决挠曲变形，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样，使铸件冷却后变形的结果正好 将反变形量抵消，得到的符合设计要求的铸件，这种在模样上做出的预先变形量。 砂芯负数：为了保证铸
7、件尺寸精确，讲芯盒长宽减去一定量，被减去的尺寸称 非加工壁厚负余量 分芯负数：在砂芯分开面处，将砂芯尺寸减去间隙尺寸，被减去的尺寸称 水力学特性：黏性流体流动不稳定流动多孔管中流动紊流流动浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道之总称。典型铸铁件浇注系统由浇口杯(外浇口)、直浇道、直浇道窝、横浇道和内浇道等部分组成。1.型壁的多孔性、透气性和合金液的不相润湿性，给合金液的运动以特殊边界条件。2. 在充型过程中，合金液和铸型之间有着激烈的热作用、机械作用和化学作用3. 浇注过程是不稳定流动过程4. 合金液在浇注中一般呈紊流状态4.多相流动浇口杯的作用 可用来承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢
8、出，便于浇注；减轻金属液流对型腔的冲击； 分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔；增加充型压力头。浇口杯的形式浇口杯分漏斗形和盆形两大类(1) 漏斗形浇口杯挡渣效果差，但结构简单，消耗金属少。(2) 盆形浇口杯挡渣效果较好，底部设置堤坝有利于浇注操作，使金属的浇注速度达到适宜的大小后再流入直浇道。这样浇口 杯内液体深度大.可阻止水平漩涡的产生而形成垂直旋涡，从而有利于分离渣滓和气泡。浇口杯中的漩涡：水平漩涡和垂直漩涡水平选涡会带入渣滓和气体。垂直旋涡有利于分离渣滓和气泡。影响水平漩涡的因素：主要影响因素是浇口杯内液面深度、浇注高度、浇注方向及浇口杯的结构。1) 浇口杯内液面深度和浇注高度的影响液面浅极
9、易出现水平漩涡； 液面深度超过直浇道上口直径的 5 倍时可基本消除水平漩涡； 浇包嘴距浇口杯越高，水平漩涡越易产生。消除水平漩涡的措施(1)使用深度大的浇口杯，深度应大于直浇道上端直径的 5 倍；(2) 应用拔塞、浮塞和铁隔片等方法，使浇口杯内液体达到深度要求时，再向直浇道提供洁净的金属；(3) 在浇口杯底部安置筛网砂芯或雨淋砂芯来抑止水平旋涡。(4) 浇口杯中置“闸门”、堤坝等，降低浇注高度以避免水平漩涡，并促使形成垂直旋涡。(5) 浇包嘴宜设计得长些为好。(6) 采用逆向浇注，液流不要冲着直浇道。直浇道的功用(1)从浇口杯引导金属向下，进入横浇道、内浇道或直接导入型腔。(2)提供足够的压力
10、头，使金属液在重力作用下能克服各冲 流动阻力，在规定时同内充满型腔。2 直浇道的形状直浇道常做成：上大下小的锥形，等断面的柱形，上小下大的倒锥形。直浇道与横浇道的连接 ，要增设直浇道窝，防止冲砂和卷气，使金属液的紊乱程度降低。直浇道窝的作用(1) 缓冲作用液流下落的动能有相当大的一部被直浇道窝内液体吸收，减轻对直浇道底部铸型的作用。(2) 缩短直一横拐弯处的高度聚流区直浇道窝可减轻液流进入横浇道的孔口压缩现象，缩短高速紊流区。这对减轻金属氧比、阻渣和减少卷入气体部有利。(3) 改善内浇道的流量分布(4) 减小直一横浇道拐弯处的局部阻力系效和水头损失(5) 浮出金属液中的气泡直浇道窝的形状和尺寸
11、直浇道窝常做成半球形、圆锥台等形状。浇口窝直径为直浇道下端直径的 1.4 2倍，高度为横浇道高度的 2倍，侧壁在能顺利拔模的条件下尽量垂直，底部做成平面，转角处避免尖角。横浇道的功用(1) 向内浇道分配洁静的金属液； (2)储留最初浇入的含气和渣污的低温金属液并阻留渣滓；(3) 使金属液流平稳和减少产生氧化夹渣。横浇道发挥阻渣作用应具备的条件(2) 横浇道应呈充满流态，即满足充满条件。2 流速应尽可能低。3 液流紊流搅拌作用要尽量小(4) 内浇道和横浇道相对位置关系要正确。内浇道距直浇道应足够远，使渣团有条件浮起到超过内浇道的吸动区。尽量使用直的横浇道，内浇道应远离横浇道的弯道。(5) 有正确
12、的横浇道末端延长段。提升挡渣能力的主要途径： 改变横浇道的结构以增加流程中的阻力，减慢金属液的流苏，减少紊流搅拌作用方法：缓流式浇注系统阻流式浇注系统设置筛网芯的浇注系统设置集渣包的浇注系统内浇道的功用(1)控制充型速度和方向；2分配金属； 3调节铸件各部位的温度和凝固顺序；(4)浇注系统的金属液通过内浇道时对铸件有一定的补缩作用。浇口比的影响直浇道、横浇道和内浇道截面积之比(S直:S横:2S内)称为浇口比。以内浇道为阻流时，金属液流入型腔时喷射严重；以直浇道下端或附近的横浇道为阻流时，充型较平稳。使各内浇道流量均匀的措施（1）缩小远离直浇道的内浇道截面积 2增大横浇道的截面截面积；3严格依S
13、横:S内的比值，每经过一个内浇道，使横浇道截面积依比值缩小 4 设置直浇道窝浇注系统的基本分类封闭式浇注系统封闭式浇注系统包括了以内浇道为阻流的各种浇注系统。F杯F直F横F内1）封闭式浇注系统的特点 主要优点 封闭式浇注系统有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。 主要缺点 进入型腔的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使金属氧化，使型内金属液发生扰动、涡流和不平静2）应用 这种浇注系统主要用于不易氧化的铸铁件。铝、镁合金易于氧化，要求液流进入型腔时流动平稳，所以收缩式浇注系统应用 很少。开放式浇注系统在正常浇注条件下，金属液不能充满所有组元的浇注系统，又称为非充满式或非压
14、力式浇注系统。F直上VF直下VF横VF内开放式浇注系统的内浇道截面积比阻流面积大得多，一般S内/S阻3。当直浇道不充满时，会使金属液高度紊流，造成氧化、卷气等，故生产中往往要求应用充满式直浇道。完全开放式浇注系统在内浇道被淹没之前，各组元均呈非充满流态几乎不能阻渣且会带入大量气体。因此，使用转包浇注的铸铁件上不宜 应用这种浇注系统。1 ）开放式浇注系统的特点 主要优点是金属液在横浇道和内浇道中流速较慢，在进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷力小，金属氧化轻。 主要缺点是阻渣效果稍差，内浇道较大，金属消耗略多。2）应用适用于轻合金铸件、球铁件等。漏包浇注的铸钢件也直采用开放式浇注系统。半封闭
15、式F横F直F内阻流截面在内浇道，横浇道截面为最大。浇注中，浇注系统能充满，但较封闭式晚； 具有一定的挡渣能力。由于模浇道截面大，金属液在横绕道中流速减小，故又称“缓流封闭式” 。故充型的平稳性及对型腔的冲 刷力都好于封闭式；用于各类灰铸铁件及球铁件封闭-开放式（推荐使用）F杯F直VF横VF内F杯F直F集渣包出口 VF横后VF内F直F阻VF横后VF内F 直F阻VF内VF横 阻流截面设在直浇道下端，或在横浇道中，或在集渣包出口处，或在内浇道之前设置的阻流挡渣装置处； 阻流截面之前封闭，其后开放，故既有利于挡渣，又使充型平稳，兼有封闭式与开放式的优点； 适用于各类铸铁件，在中小件上应用较多，特别是在一箱多件时应用广泛。目前铸造过滤器的使用，使这种浇注系统应用更为 广泛； 注：F杯、F直、F横、F阻、F内等分别指浇口杯、直浇道、横浇道、阻流片、内浇道等各组元最小处的总截面积。顶注式（又称上注式）浇注系统 内浇道设在铸件顶部的浇注系统称为顶注式浇注系统。1 ）形式：五种（简单式、楔形式、压边式、雨淋式、搭边式） 底注式（下注式）浇注系统底注式（基本形）
