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1、工程实践工艺设计Fundamentals of Materials Forming Process哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学工程训练中心工程训练中心1 将金属材料熔化成液态后，浇注入与拟成形的零件形状及尺寸相适应的模型空腔（称铸型）中，待其冷却凝固后获得具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的方法。铸造的概念1 铸造成形技术我国铸造业的历史1 铸造成形技术重重875Kg875Kg，外型尺寸，外型尺寸1.33m0.78m1.10m1.33m0.78m1.10m是迄今世界上最古老的大型青铜器是迄今世界上最古老的大型青铜器司母戊大方鼎司母戊大方鼎战国时期楚国的乐器，音质很好，战国时期楚国的乐器，音质很好，
2、音阶准确，至今仍可演奏乐曲。音阶准确，至今仍可演奏乐曲。 编钟编钟 1 铸造成形技术出自战国时期的秦国。由出自战国时期的秦国。由3462个铸件组成，总重量达个铸件组成，总重量达1241公斤公斤铜车马铜车马 我国铸造业的历史1 铸造成形技术我国铸造业的历史我国铸造业的历史1 铸造成形技术永乐大钟永乐大钟它重46.5吨，通高6.75米，最大外径3.3米。永乐大钟距今已有500多年历史，它是采用地坑造型、表面陶范的泥型法铸造的。钟体内外遍铸经文，共22.7万字。铸造时，几十座熔炉同时开炉，熔化的铜汁沿着泥做的槽道注入陶范，一次成形，工艺高超。我国铸造业的历史1 铸造成形技术永乐大钟永乐大钟铸造的特点
3、 能够制造形状复杂的铸件，尤其是能制造具有复杂内腔的毛坯。 工艺适应性强，铸件质量、大小、形状及所用合金种类几乎不受限制。 成本低，原材料来源广泛， 价格低廉,一般不需要昂贵的设备。铸 造优 点1 铸造工艺设计铸造的特点铸造缺点 用同样金属材料制造的铸件，其力学性能不如锻件。 铸造工序繁多，且难以精确控制，故铸件质量有时会不够稳定。 劳动条件较差。1 铸造铸造的应用1 铸造铸造的应用1 铸造砂型铸造 1.2 铸造方法 特点： 手工造型操作灵活、工艺装备(模样、芯盒、砂箱等)简单、生产准备时间短、适应性强，造型质量一般可满足工艺要求，但生产率低、劳动强度大、铸件质量较差，所以主要用于单件小批生产
4、。造型材料: 型砂和芯砂 由原砂、粘结剂、水和附加物砂型铸造工艺过程零件图零件图铸造工艺图铸造工艺图模样图、芯盒图、铸型装配图模样图、芯盒图、铸型装配图制造模样及芯盒制造模样及芯盒混制芯砂混制芯砂预处理造型材料预处理造型材料混制型砂混制型砂造型造型制芯制芯准备准备炉料炉料熔炼熔炼金属金属浇注浇注化验化验落砂、清理落砂、清理检验检验热处理热处理合格铸件合格铸件合型合型烘干铸型烘干铸型烘干芯子烘干芯子 1.2 铸造方法 砂型铸造 1.2 铸造方法 1.2.1 砂型铸造 1.2 铸造方法 砂型铸造 1.2 铸造方法 造型方法: 压实式造型 震压实式造型 机器造型 微震压实式造型 气流紧实式造型 射压
5、式造型 抛砂式造型手工造型砂型铸造 1.2 铸造方法 手工造型： 填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵活，生产率低，主要用于单件小批量生产。手工造型的主要方法: 分模造型，整模造型，刮板造型，三箱造型，挖砂造型，假箱造型，活块造型。砂型铸造 1.2 铸造方法 手工造型-分模造型砂型铸造 整模造型整模造型刮板造型刮板造型三箱造型三箱造型挖砂造型挖砂造型假箱造型假箱造型活块造型活块造型制定工艺规程的目的： 制造合格的铸件 降低铸件的成本 减少生产的工作量铸造生产的首要步骤是合理地制订铸造工艺方案 1.3 铸造工艺设计制定工艺规程的依据： 零件结构特点 技术要求 生产批量 设备技术条件 1.3
6、铸造工艺设计制定工艺规程的内容：对零件进行工艺分析对零件进行工艺分析, ,绘制铸件工艺图绘制铸件工艺图确定浇注位置和分型面确定加工余量及有关工艺参数确定型芯数目和设置方式确定浇注系统形状，尺寸和位置 1.3 铸造工艺设计1.3.1 选择浇注位置浇注位置-浇注时铸件在铸型中所处的空间位置 选择浇注位置的主要原则： 1）质量要求高的重要加工面、受力面应该朝下。车床床身的浇注位置 1.3 铸造工艺设计选择浇注位置的主要原则：2）厚大部分放在上面或侧面铸钢双排链轮的浇注位置 1.3 铸造工艺设计1.3.1 选择浇注位置选择浇注位置的主要原则：3）大而薄的平面朝下，或侧立、倾斜 曲轴箱的浇注位置 合理不
7、合理 1.3 铸造工艺设计1.3.1 选择浇注位置选择浇注位置的主要原则： 4）应充分考虑型芯的定位、稳固和检验方便 箱体的浇注位置 1.3 铸造工艺设计1.3.1 选择浇注位置 分型面 分模面 分型分模面分型面、分模面符号分型面：相邻铸型之间的结合面。分模面：将模样分开的切面，有时与分型面重叠。上上下下 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：1）便于取模 分型面的确定应能方便、顺利地取出模样或铸件，分型面一般选在铸件的最大截面处。 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择有两个分型面的方案型芯减少分型面 1.3 铸造工艺设计确定分型面的原则：2）减少分型面和活块的
8、数量1.3.2 分型面的选择带活块的方案型芯代活块 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：2）减少分型面和活块的数量箱体铸件分型方案的比较 不正确 正确 1.3 铸造工艺设计确定分型面的原则：3）重要加工面位于同一砂型中。1.3.2 分型面的选择不合理合理起重臂铸件 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：4）尽量采用平直的分型面。摇臂铸件分型方案的比较 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：4）尽量采用平直的分型面。合理不合理接头铸件分型方案的比较 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：5）减少砂芯
9、的数量，同时注意下芯、合型及检验的方便。合理不合理 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：5）减少砂芯的数量，同时注意下芯、合型及检验的方便。铸造工艺参数：铸件尺寸公差、机械加工余量、铸造收缩率、起模斜度、最小铸出孔和槽、铸造圆角。1) 铸件尺寸公差：取决于铸件设计的精度、加工要求、铸件大小和批量、材料、装备和工艺方法等。成批大量生产时灰铸铁件的尺寸公差等级及其与之配套使用的机械加工余量等级 1.3 铸造工艺设计1.3.3 铸造工艺参数铸造工艺参数2) 机械加工余量 机械加工余量数值的大小与合金种类、造型方法、加工要求、铸件的形状和尺寸及浇注位置等因素有关。与尺寸公差配
10、套使用的灰铸铁件机械加工余量 1.3 铸造工艺设计1.3.3 铸造工艺参数3) 铸造收缩率： 通常灰铸铁的线收缩率为0.71.0%；铸钢为1.62.0%； 有色金属为1.01.5%。砂型铸造时几种合金的铸件线收缩率 1.3 铸造工艺设计1.3.3 铸造工艺参数 1.3 铸造工艺设计4) 起模斜度：为了在造型和造芯时便于起模，应该在模样或芯盒的起模方向上加上一定的斜度即起模斜度。起模斜度的形式 1.3.3 铸造工艺参数 1.3 铸造工艺设计4) 起模斜度砂型铸造时模样外表面及内表面的起模斜度 1.3.3 铸造工艺参数 1.3 铸造工艺设计5) 铸造圆角 铸件上相邻两壁之间的交角，应做出铸造圆角，
11、以防止在尖角处产生冲砂及裂纹等缺陷。圆角半径一般约为相邻两壁平均厚度的1/3-1/2。1.3.3 铸造工艺参数 1.3 铸造工艺设计 型芯分为水平型芯和垂直型芯；型芯头是型芯的重要组成部分，起到定位和支撑型芯及引导型芯中气体排出的作用。垂直芯头的形式1.3.4 型芯 1.3 铸造工艺设计水平芯头的形式 型芯分为水平型芯和垂直型芯；型芯头是型芯的重要组成部分，起到定位和支撑型芯及引导型芯中气体排出的作用。1.3.4 型芯1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例 1.3 铸造工艺设计1. 常用铸造工艺符号及表示方法 1.3 铸造工艺设计1. 常用铸造工艺符号及表示方法1.3.5 铸造工艺方案及铸造
12、工艺图示例2. 铸造工艺方案示例 1.3 铸造工艺设计支撑座零件图1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例 1.3 铸造工艺设计1）确定浇注位置和分型面2. 铸造工艺方案示例1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例 1.3 铸造工艺设计2）确定加工余量2. 铸造工艺方案示例1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例 1.3 铸造工艺设计3）确定拔模斜度2. 铸造工艺方案示例1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例 1.3 铸造工艺设计4) 确定型芯2. 铸造工艺方案示例1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例铸件名称接盘件数10材料Q235铸造方法砂型铸造零件图铸造图接盘的铸造工艺设计过程 1.
13、3 铸造工艺设计接盘的铸造工艺设计过程1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例序号工序名称工序简图工序控制要点1制造模样按模样图（来自铸造工艺图）制造和检验，注意模样的表面质量。2制造芯盒按芯盒图（来自铸造工艺图）制造和检验，注意芯盒的内腔表面质量，定位准确。接盘的铸造工艺设计过程序号工序名称工序简图工序控制要点3制备型砂控制原砂的粒度分布、粘结剂比例，新、旧型砂比例。4制备芯砂控制原砂的粒度分布、粘结剂比例。接盘的铸造工艺设计过程序号工序名称工序简图工序控制要点5 造芯控制型芯的形状、表面质量。6 造型控制铸型内腔表面质量、紧实度、透气性、吃砂量。接盘的铸造工艺设计过程序号工序名称工序简图工序控制要点7合型浇注型芯安放准确，清（吹）净浮砂，上、下砂箱定位准确，安放卡箍（或压铁），控制浇温、浇速、冷却时间。8 落砂清理控制打箱时间，清净型（芯）砂，除去浇、冒口。接盘的铸造工艺设计过程接盘的铸造工艺设计过程 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正。谢谢大家！正。谢谢大家！64
