《砂型铸造工艺设计PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《砂型铸造工艺设计PPT课件（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 砂型铸造工艺设计砂型铸造工艺设计l铸造工艺设计铸造工艺设计 ：在生产铸件之前，首先要编制出控制 铸件生产工艺过程的技术文件。l本章主要介绍砂型铸造砂型铸造工艺设计。 l主要内容主要内容：铸造工艺方案的确定 铸造工艺参数的确定 浇注系统和冒口的确定 铸造工艺方案及工艺图示例第一节第一节第一节第一节 铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定具体内容：具体内容： 选择铸件的浇注位置及分型面；选择铸件的浇注位置及分型面； 确定型芯的数量、定位方式、下芯顺序、芯头形状及尺寸；确定型芯的数量、定位方式、下芯顺序、芯头形状及尺寸； 确定工艺参数（如机械加工余量、起模斜度、铸
2、造圆角确定工艺参数（如机械加工余量、起模斜度、铸造圆角 及收缩率等）；及收缩率等）； 浇注系统、冒口、冷铁的形状和尺寸及在砂型中的布置；浇注系统、冒口、冷铁的形状和尺寸及在砂型中的布置； 绘制铸造工艺图绘制铸造工艺图。一、浇注位置的选择一、浇注位置的选择浇注位置：浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的浇注时铸件在铸型中所处的空间位置空间位置。1.1.铸件的重要加工面和受力面应朝下或位于侧面铸件的重要加工面和受力面应朝下或位于侧面 上上下下下下上上上上下下3.3.铸件的大平面应朝下铸件的大平面应朝下 2. 2. 应将面积较大的薄壁部位置于铸型下部，或使其倾斜位置应将面积较大的薄壁部位置于铸型下部，或
3、使其倾斜位置上上下下4.4.为防止铸件产生缩孔、缩松的缺陷，应使铸件的厚大部位朝为防止铸件产生缩孔、缩松的缺陷，应使铸件的厚大部位朝 上或侧放上或侧放 上上下下下下上上二、分型面的选择二、分型面的选择 1. 1. 分型面应选在铸件的最大截面处。分型面应选在铸件的最大截面处。2. 2. 应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件 的尺寸精度。的尺寸精度。 3. 3. 应尽量减少分型面的数量，并尽可能选择平面分型。应尽量减少分型面的数量，并尽可能选择平面分型。 上上下下中中4. 4. 为便于造型、下芯、合箱及检验铸件壁厚，应尽量使型为便于造型、
4、下芯、合箱及检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。腔及主要型芯位于下箱。 上上下下上上下下上上下下上上下下三、型芯形状、数量及分块三、型芯形状、数量及分块l型芯用来形成铸件内腔或外形妨碍起模的部位。型芯用来形成铸件内腔或外形妨碍起模的部位。多块型芯拼装时，必须考虑每块型芯的下芯顺序。多块型芯拼装时，必须考虑每块型芯的下芯顺序。第二节、工艺参数的确定第二节、工艺参数的确定 1 1机械加工余量和铸孔机械加工余量和铸孔 机械加工余量：机械加工余量：在铸件需要进行切削加工的表面上增加的一在铸件需要进行切削加工的表面上增加的一 层金属层厚度。层金属层厚度。 铸件机械加工余量应与铸件铸件机械加工余
5、量应与铸件尺寸公差尺寸公差配套使用，规定机配套使用，规定机 械加工余量的代号用字母械加工余量的代号用字母MAMA表示，加工精度由精到粗分表示，加工精度由精到粗分 为为A A、B B、C C、D D、E E、F F、GG、HH、J J共九个等级。共九个等级。 使用表使用表4-34-3，应遵守以下几条规定：，应遵守以下几条规定： 表中每栏有两个加工余量数值，上面的是单侧加工时表中每栏有两个加工余量数值，上面的是单侧加工时的加工余量，下面的是双侧加工时每侧的加工余量。的加工余量，下面的是双侧加工时每侧的加工余量。 在小批和单件生产中，铸件的不同加工表面允许采用在小批和单件生产中，铸件的不同加工表面允
6、许采用相同的加工余量数值。相同的加工余量数值。 用砂型铸造的铸件，其顶面用砂型铸造的铸件，其顶面( (相对于浇注位置相对于浇注位置) )的加工的加工 余量等级应比底、侧面加工余量等级降一级选用。余量等级应比底、侧面加工余量等级降一级选用。 例例如如：某某铸铸件件的的底底、侧侧面面的的加加工工余余量量为为CTl0CTl0级级、MAMA一一GG级，其顶面加工余量则应为级，其顶面加工余量则应为CT11CT11级、级、MA-HMA-H级。级。 砂型铸造中孔的加工余量等级，可采用与顶面相同的等级。砂型铸造中孔的加工余量等级，可采用与顶面相同的等级。表表4-4 4-4 铸件的最小铸出孔直径铸件的最小铸出孔
7、直径生产批量最小铸出孔直径灰口铸铁件铸钢件大量生产成批生产单件、小批生产121515303050305050注：注： 若孔很深，孔径很小，一般不铸出；若孔很深，孔径很小，一般不铸出； 不加工的特形孔，原则上应铸出；不加工的特形孔，原则上应铸出； 非铁金属铸件上的孔，应尽量铸出。非铁金属铸件上的孔，应尽量铸出。2 2起模斜度起模斜度 在在造造型型和和造造芯芯时时，为为了了顺顺利利起起模模而而不不致致损损坏坏砂砂型型和和砂砂芯芯，应应该该在在模模样样或或芯芯盒盒的的起起模模方方向向上上带带有有一一定定的的斜斜度度，这个斜度称为这个斜度称为起模斜度起模斜度。 若若铸铸件件本本身身没没有有足足够够的的
8、结结构构斜斜度度，就就要要在在铸铸造造工工艺设计时给出铸件的起模斜度。艺设计时给出铸件的起模斜度。起模斜度在工艺图上的标注：用起模斜度在工艺图上的标注：用角度角度 或或宽度宽度a(mm)a(mm)表示。表示。 用机械加工方法加工模具时，用角度标注；用机械加工方法加工模具时，用角度标注； 用手工加工模具时，用宽度标注。用手工加工模具时，用宽度标注。 起模斜度的大小应根据模样的高度、表面粗糙度以起模斜度的大小应根据模样的高度、表面粗糙度以及造型方法来确定，如表及造型方法来确定，如表4-54-5所示。所示。3 3 3 3铸造圆角铸造圆角铸造圆角铸造圆角 4 4铸造收缩率铸造收缩率5 5 型芯及芯头型
9、芯及芯头圆角半径一般约为相交两壁平均厚度的圆角半径一般约为相交两壁平均厚度的1/31/21/31/2。 通常灰铸铁为通常灰铸铁为0.71.0%0.71.0%，铸造碳钢为，铸造碳钢为1.32.0%1.32.0%，铝硅，铝硅合金为合金为0.81.2%0.81.2%，锡青铜为，锡青铜为1.21.4%1.21.4%。 型芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起型芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形。模部分的外形。 芯头的作用：芯头的作用：1 1）定位作用；）定位作用；2 2）固定作用；）固定作用；3 3）排气作用。）排气作用。第三节、浇注系统和冒口第三节、浇注系统和冒口一、
10、浇注系统一、浇注系统 引导金属液流入型腔的一系列通道的总称。引导金属液流入型腔的一系列通道的总称。1. 1. 浇注系统的组成及作用浇注系统的组成及作用 组成：浇口杯、直浇道、横浇道组成：浇口杯、直浇道、横浇道 和内浇道等。和内浇道等。 作用：通道。作用：通道。 内浇道总横截面尺寸内浇道总横截面尺寸SS内内的确定的确定 理论上：用水力学公式计算；理论上：用水力学公式计算； 生产中：根据有关经验图表直接查出。生产中：根据有关经验图表直接查出。 浇注系统其它组员横截面尺寸的确定浇注系统其它组员横截面尺寸的确定 封闭式浇注系统封闭式浇注系统 SS直直SS横横SS内内 SS直直SS横横SS内内=1.15
11、1.11=1.151.11 开放式浇注系统开放式浇注系统 SS直直SS横横SS内内 SS直直SS横横：SS内内=124=1242. 2. 浇注系统尺寸的确定浇注系统尺寸的确定 3.3.常见浇注系统的类型常见浇注系统的类型 (1)顶注式浇注系统 优点：金属液自由下落，自下而上地逐渐充满型腔，利于定优点：金属液自由下落，自下而上地逐渐充满型腔，利于定 向凝固和补缩；向凝固和补缩；缺点：冲击力大缺点：冲击力大( (与铸件高度有关与铸件高度有关) )，充型不平稳，易发生飞，充型不平稳，易发生飞 溅、氧化和卷入气体的现象，使铸件产生缺陷。溅、氧化和卷入气体的现象，使铸件产生缺陷。用途：这种浇注系统多用于
12、质量不大、高度不高和形状简单用途：这种浇注系统多用于质量不大、高度不高和形状简单 的薄壁或中等壁厚的铸件；的薄壁或中等壁厚的铸件； 易氧化金属铸件则不宜采用。易氧化金属铸件则不宜采用。内浇道开设在铸件的顶部内浇道开设在铸件的顶部 (2) (2) (2) (2) 分型面分型面分型面分型面( ( ( (中间中间中间中间) ) ) )注入式浇注系统注入式浇注系统注入式浇注系统注入式浇注系统优点：内浇道开设在分型面上，能方便地按需要进行布置， 有利于控制金属液的流量分布和铸型热量的分布。应用：应用普遍，适用于中等质量、高度和壁厚的铸件。 内浇道开设在分型面上内浇道开设在分型面上 (3) (3) (3)
13、 (3) 底注式浇注系统底注式浇注系统底注式浇注系统底注式浇注系统内浇道开设在型腔底部内浇道开设在型腔底部 优点：金属液充型平稳，避免了金属液冲击型芯、飞溅和优点：金属液充型平稳，避免了金属液冲击型芯、飞溅和氧化及由此引起的铸件缺陷；型内气体易于逐渐排出，整氧化及由此引起的铸件缺陷；型内气体易于逐渐排出，整个浇注系统充满较快，利于横浇道撇渣。个浇注系统充满较快，利于横浇道撇渣。缺点：型腔底部金属液温度较高，而上部液面温度较低，缺点：型腔底部金属液温度较高，而上部液面温度较低，不利于冒口的补缩。不利于冒口的补缩。 故采用底注式浇注系统时，应尽快浇注。故采用底注式浇注系统时，应尽快浇注。应用：底注
14、式浇注系统多用于易氧化的合金铸件。应用：底注式浇注系统多用于易氧化的合金铸件。 (4) (4) (4) (4) 阶梯式浇注系统阶梯式浇注系统阶梯式浇注系统阶梯式浇注系统 具有多层内浇道的浇注系统 优点：兼有底注式和顶注式的优点，又克服了两者的缺优点：兼有底注式和顶注式的优点，又克服了两者的缺 点，既注入平稳，减少了飞溅，又利于补缩。点，既注入平稳，减少了飞溅，又利于补缩。缺点：浇注系统结构复杂，增大了造型及铸件清理工作量。缺点：浇注系统结构复杂，增大了造型及铸件清理工作量。应用：它多用于高度较高、型腔较复杂、收缩率较大或品质应用：它多用于高度较高、型腔较复杂、收缩率较大或品质 要求较高的铸件。
15、要求较高的铸件。4 4、内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则、内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则l应使内浇道中的金属液畅通无阻地进入型腔，不正面冲击铸型壁、砂芯或型腔中薄弱的突出部分。 内浇道尽量不开设在铸件的重要部位。因内浇道附近内浇道尽量不开设在铸件的重要部位。因内浇道附近易局部过热而造成铸件晶粒粗大，并可能出现疏松，进而易局部过热而造成铸件晶粒粗大，并可能出现疏松，进而影响铸件品质。影响铸件品质。 内浇道不应妨碍铸件收缩。如图内浇道不应妨碍铸件收缩。如图4 41616所示的圆环铸所示的圆环铸件，其四个内浇道做成曲线形状，就不会阻碍铸件向中心件，其四个内浇道做成曲线形状，就不会阻碍铸件向中心
16、的收缩，避免了铸件的变形和裂纹。的收缩，避免了铸件的变形和裂纹。l内浇道应开在容易清理和打磨的地方。如图417所示的开在铸件砂芯内的内浇道就难以清除。当合金收缩较大且壁厚有一定差别时，宜将内浇道从当合金收缩较大且壁厚有一定差别时，宜将内浇道从铸件厚壁处引入，以利铸件定向凝固；而对壁薄而轮廓铸件厚壁处引入，以利铸件定向凝固；而对壁薄而轮廓尺寸又较大的铸件，宜从铸件薄壁处引入，以利铸件同尺寸又较大的铸件，宜从铸件薄壁处引入，以利铸件同时凝固，减小铸件的内应力、变形量，防止裂纹产生。时凝固，减小铸件的内应力、变形量，防止裂纹产生。 二二. . 冒口冒口冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。冒口是
17、在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。应放置在铸件的热节圆直径应放置在铸件的热节圆直径dy较大的部位。较大的部位。 冒口冒口普通冒口普通冒口特种冒口特种冒口明冒口明冒口暗冒口暗冒口保温冒口保温冒口发热冒口发热冒口大气压力冒口大气压力冒口易割冒口易割冒口冒口尺寸计算方法冒口尺寸计算方法l比例法 ：基本原理是使冒口根部的直径d大于铸件被补缩处的热节圆直径dy，冒口高度H由所选定的系数乘以d得出。 注：注：L L冒口的相对长度（相对延续率）冒口的相对长度（相对延续率） 沿铸件长度方向各个冒口根部长度的总和与铸件被补缩沿铸件长度方向各个冒口根部长度的总和与铸件被补缩 部分长度之比的百分数。部分长度之比的百分数。第四节第四节 液态成形工艺设计实例液态成形工艺设计实例 上上下下材料：材料：HT200HT200收缩率：收缩率：1.0 %1.0 %上上上上下下下下上上下下下下上上上上下下
