《砂型铸造》PPT课件.ppt

第三章 砂型铸造,主要内容： 3.1 造型方法的选择 3.2 砂型铸造的工艺设计 3.3 铸件的结构设计（第4章）,如何将设计的零件变成铸件？怎样生产出合格铸件?,手工造型,金属型铸造 熔模铸造 压力铸造 低压铸造 陶瓷型铸造 离心铸造 消失模铸造,液态成型工艺,砂型铸造,特种铸造,整模造型 分模造型 活块造型 三箱造型 挖砂造型 刮板造型,机器造型,砂型铸造的工艺设计 砂型铸造的结构设计,铸造工艺图的绘制 分型面的选择 工艺参数的确定 浇注位置的确定,震压造型 微震压实造型 射压造型 抛砂造型,3.1 砂型铸造,砂型铸造是目前最常用最基本的铸造方法，价格低廉，操作方便灵活。不受铸造合金种类、铸件形状和尺寸的限制，并适合于各种生产规模。,将液态金属浇入砂型，冷却后形成铸件。 型（芯）砂通常是由石英砂、粘土（或其它粘结材料）和水按一定比例混制而成的。型（芯）砂要有一定的强度，透气性、耐火性和退让性。,零件图,铸造工艺图,型砂 模样,芯盒 芯砂,型芯,铸型,合 箱,冷却,凝固,落砂、清理,检 验,熔化,浇注,（一）砂型铸造工艺过程,铸 件,砂型铸造的工艺过程,（二）造型材料,制作砂型和型芯的材料称为造型材料，即型砂和芯砂。,构成：型砂和芯砂主要是由硅砂、粘结剂和水按一定比例而成。,型砂要求：“一强三性”，即一定的强度，透气性、耐火性和退让性。,型砂,型砂强度检测仪,1）按模样特征分：整模造型、分模造型、活块造型、刮板造型、假箱造型、挖砂造型、实物造型等。 2）按砂箱特征分：两箱造型、三箱造型、地坑造型、脱箱造型等。,、手工造型,（三）造型方法的选择,适用于单件、小批量生产,手工造型,a）直浇道棒；b）捣砂锤；c）通气针；d）起模针； e）墁刀：修平面及挖沟槽用；f）秋叶：修凹的曲面用； g）砂勾：修深的底部或侧面及钩出砂型中散砂用；h）皮老虎,a)造下砂型 b)造上砂型 c)开外浇口、扎气孔 d)起出模样 e)合型 f)带浇口铸件,齿轮坯整模两箱造型过程,特点：模样是整体，分型面为平面，铸型型腔位于半个铸型内,适用：铸件最大截面在端部，且为平面铸件,整模造型,a)铸件图 b)模样 c)造下型 d)造下型 e)铸型,分模造型过程,特点：模样沿最大截面分为两半，型腔位于两个半箱内,适用：铸件最大截面在中部（或圆形）的铸件,分模造型,活块造型过程,特点：铸件上有妨碍起模的小凸台、肋板等，制模时将其作为活动部分。起模时，先起出主模，再从侧面取出活块。造型费时，操作要求高。,适用：单件、小批量、带有突出部分不易起模的铸件。,活块造型,挖砂造型过程,特点：模样虽是整体的，但铸件的分型面为曲面；造型时挖掉阻碍起模的型砂；造型费工时，生产率低。,适用：单件、小批量、分型面不是平面的的铸件。,挖砂造型,假箱造型,三箱造型过程,特点：铸件两端截面尺寸大于中间截面尺寸，需用三箱造型；模样是分开的，中型上、下两面都是分型面，两边分别起模。,适用：单件、小批量、具有两个分型面的铸件。,三箱造型,刮板造型,特点：用一个与铸件轮廓形状相同的刮板代替模样，刮制出型腔的造型方法。,适用：单件、小批量生产的尺寸较大且为回转体的铸件。,刮板造型,常用手工造型方法的特点和应用范围,机器造型使用机器来完成填砂、紧实和起模等造型的操作过程，是现代化铸造车间的基本造型方法。,、机器造型,适用于中、小型铸件的成批、大批量生产。 1)生产效率高; 2)铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）; 3)设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。,按紧实方式不同，机器造型分为压实造型、振压造型、抛砂造型和射压造型,中小型铸件多以振压造型方法,大型铸件多以抛砂造型方法,1-工作台 2-模样 3-砂箱 4-辅助框 5-压板 6-压板架,压实造型工作示意图,（1）机器造型分类,a)填砂 b)振击紧砂 c)辅助压实d)起模振压造型机的工作过程,1）振压造型是利用振动和撞击力对型砂紧实,振压造型机的工作演示,微振压实造机的紧砂原理是在型砂压实的同时进行微振，所以其紧实度比振压造型的高而且均匀。,微振压实造型,高压造型,高压造型机的压头采用液体加压，每个小压头的行程可随模型的高度自行调节，使砂型各部位的紧实度均匀，且在压实的同时还可进行微震，它制得的砂型紧实度高、能获得表面粗糙度低、尺寸精度高的铸件、且噪音小，生产率高。,2）抛砂造型,利用抛砂头内高速旋转的叶片将传送带的型砂呈团状以3060m/s的速度高速抛入砂箱，使型砂表逐层紧实，同时完成填砂和紧实两个工序。,3）射压造型,射砂和压实复合方法紧实型砂。,a)顶箱起模 b)顶箱漏模机器造型的起模方法,（2）起模方式,常用的起模方式有顶箱起模、顶箱漏模和翻转起模。,通常是采用模板进行两箱造型。模板是将模样、浇注系统沿分型面与模底板联成一体的专用模具。 造型后，模底板形成分型面，模样形成铸型空腔，而模底板的厚度不影响铸件的形状与尺寸。,（3）机器造型的工艺特点,通常是采用模板进行两箱造型。模板是将模样、浇注系统沿分型面与模底板联成一体的专用模具。 造型后，模底板形成分型面，模样形成铸型空腔，而模底板的厚度不影响铸件的形状与尺寸。,（3）机器造型的工艺特点,机器造型尽量避免活块，不能进行三箱造型,不能紧实中箱,采用填砂和紧砂两个工序一并完成将砂型紧实； 铸件的尺寸精度高； 生产率高，易于实现自动化； 也可用于造型； 适合于中小铸件成批大量的生产。,3. 机器造芯,1）射芯机,2）壳芯机,砂型铸造演示,浇注,凝固,3.2 砂型铸造的工艺设计,设计要点,铸 造 工 艺 图 的 绘 制,工 艺 参 数 的 确 定,分 型 面 的 选 择,浇 注 位 置 的 确 定,1.掌握浇注位置、分型面选择；铸造工艺参数确定；型芯设计；浇冒系统等有关知识。 2.学会绘制简单铸件的铸造工艺图。,铸造工艺设计的一般步骤 1.对零件图纸进行审核和进行铸造工艺性分析 2.选择铸造方法 3.确定铸造工艺方案 4.绘制铸造工艺图 5.绘制铸件图 6.填写铸造工艺卡和绘制铸型装配图 7.绘制各种铸造工艺装备图纸,3.2.1 铸造工艺图的绘制,分型方案,对浇注位置的选择,铸型分型面选择,绘制方法,绘图要领,分型面的选择,浇注位置画法(上和下),工艺参数定性给出即可,铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形,铸造工艺图实例,分型面的选取至关重要,3.2.2 分型面的选择,分型面指铸型中组元间相互结合的面。,1、应尽量减少分型面的数量,2、应尽量使分型面是一个平直的面,若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型,3、应避免不必要的型芯和活块，简化造型工艺,3、应避免不必要的型芯和活块，简化造型工艺,4、应尽量使铸件全部或大部分置于下箱,4、应尽量使铸件全部或大部分置于下箱,3.2.3 浇注位置的选择原则,铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。,1、铸件的重要工作面、主要的加工面应朝下或侧立放置。,C620床身浇注位置 圆锥齿轮浇注位置 气缸套的浇注位置,2 、铸件的大平面应朝下,以免形成夹渣和夹砂等缺陷。,平板铸件,铝电机端盖浇注位置,3、应将铸件薄而大的平面放在下部、侧面或倾斜位置,以利于合金液填充铸型,油盘浇注位置,4、应将铸件的厚大部分放在上部或侧面,以获得组织致密，外形完整的铸件,链轮的浇注位置(铸钢),卷扬筒的浇注位置,5、铸件圆周表面质量要求高，应进行立铸（三箱造型或平作立浇）,3.2.4 工艺参数的确定,加工余量,收缩率,拔模斜度,铸造圆角,型芯及型芯头,工艺参数,一、机械加工余量和最小铸孔,灰铸铁砂型铸造的机械加工余量,注：加工余量数值中下限用于大批大量生产，上限用于单件小批生产,孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。,最小铸孔,注：对于零件上不要求加工的孔槽，无论大小均应铸出,二、起模斜度,为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在模样、芯盒的起模方向留有一定的斜度。,木模样外壁高40-100时，斜度140,木模样外壁高100-160时，斜度130,内壁起模斜度比外壁大,三、铸造收缩率,铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体积和尺寸缩小。 为保证铸件尺寸要求，需在模样(芯盒)上加大一个收缩的尺寸。加大的这部分尺寸称收缩量，一般根据铸造收缩率来定。 铸造收缩率定义如下： K(L模L件)/L件100% 式中： K为铸造收缩率；L模为模样尺寸；L件为铸件尺寸。 合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。通常灰铸铁为0.71.0%，铸造碳钢为1.32.0%，铝硅合金为0.81.2%，锡青铜为1.21.4%。,四、型芯及型芯头,型芯作用：型芯是铸件的一个重要的组成部分，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。,型芯形式：水平型芯、垂直型芯、悬臂型芯、悬吊型芯、引申型芯（便于起模）、外型芯（使三箱造型变为两箱造型）等六种。,型芯头,型芯头:是型芯的定位、支撑和排气的部分。 设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅引出铸型等。,综合分析举例1,(1)方案I 沿底板中心线分型，即采用分模造型。 优点：底面上110 mm凹槽容易铸出，轴孔下芯方便，轴孔内凸台不妨碍起模。 缺点：底板上四个凸台必须采用活块，同时，铸件易产生错型缺陷，飞翅清理的工作量大。此外，若采用木模，加强筋处过薄，木模易损坏。,(2)方案 沿底面分型，铸件全部位于下箱，为铸出110 mm凹槽必须采用挖砂造型。 特点：方案克服了方案工的缺点，但轴孔内凸台妨碍起模，必须采用两个活块或下型芯。当采用活块造型时，30 mm轴孔难以下芯。,(3)方案 沿110 mm凹槽底面分型。 特点：优缺点与方案类同，仅是将挖砂造型改用分模造型或假箱造型，以适应不同的生产条件。,可以看出，方案、的优点多于方案I。,70,上,下,由于轴孔直径较小、勿需铸出，而手工造型便于进行挖砂和活块造型，此时依靠方案分型较为经济合理。,单件、小批生产,71,上,下,大批量生产,机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内凸台。 采用方案从110凹槽底面分型，以降低模板制造费用。 方型芯的宽度大于底板，以便使上箱压住该型芯，防止浇注时上浮。若轴孔需要铸出，采用组合型芯即可实现。,综合分析举例2,