铸造成形技术铸造工艺设计

铸造工艺设计 浇注位置的选择原则 分型面的选择原则 铸造工艺参数的确定 铸件三维造型工艺分析 铸造工艺方案 选择铸件的 浇注位置 及 分型面 型芯 的数量、形状及其固定方法 确定 工艺参数 （加工余量、起模 斜度、圆角、 收缩率） 浇冒口、冷铁形状、尺寸 及其布 置 铸造工艺图 在零件图上用各种工艺 符号表示出铸造工艺方案的图形 它是制造模样和铸型，进行生产准备 和铸件检验的依据 基本工艺文件 。 铸造工艺设计是根据铸件 结构特 点、技术要求、生产批量、生产条 件 等，确定铸造方案和工艺参数， 绘制图样和标注符号，编制工艺卡 和工艺规范等。 1.浇注位置的选择原则 浇注位置是指浇注时 铸件在铸型中 所处的空间位置 。 选择正确与否，对铸件质量影响很大。 选择时应考虑以下原则： 铸件的 重要加工面 应朝下或位于侧面 铸件 宽大平面 应朝下 面积 较大的薄壁部分 应置于铸型下部 或垂直 易形成缩孔 的铸件，较厚部分置于上 部或侧面 应尽量减少型芯的数量 要便于安放 型芯、固定和排气 铸件的 重要加工面 应朝下 或 位于侧面 因为铸件上部凝固速度慢，晶粒较粗大，易在铸件 上部形成砂眼、气孔、渣孔等缺陷。铸件下部的晶粒 细小，组织致密，缺陷少，质量优于上部。 机床 床身导轨 和铸造 锥齿轮 的锥面都是主要的工作 面，浇注时应朝下。 实际浇铸机床床身落砂后的照片 铸件宽大平面应朝下 因为在浇注过程中，熔融金属对型腔上表面 的 强烈辐射 ，容易使上表面型砂急剧地膨胀而 拱起或开裂 ，在铸件表面造成 夹砂结疤 缺陷 面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或 垂直 将薄壁部分置于铸型上部，易产生浇不 足、冷隔等缺陷。改置于铸型于下部后， 可避免出现缺陷。 易形成缩孔的铸件，较厚部分置于 上部或侧面 应尽量减少型芯的数量 要便于安放型芯、固定和排气 合理的方案 ： 不合理 ： 2.分型面的选择原则 分型面为铸型之间的结合面，对铸件 的质量影响很大。选择不当还将使 制模、 造型、合型、甚至切削加工 等工序复杂化， 分型面的选择应在保证铸件质量的前提下， 使造型工艺尽量简化，节省人力、物力。 分型面选择应考虑以下原则： 分型面应选择 最大截面 处 分型面的选择应 尽量简化工序 分型面应 尽量平直 基准面放在 同一个砂箱 中 尽量 减少分型面 使型腔和主要芯 位于下箱 分型面应选择最大截面处 分型面的选择应尽量简化工序 活块造型三维动画分析 pro/E活块造型三维动画分析 砂芯代替活块三维动画分析 pro/E砂芯代替活块三维动画分析 分型面应尽量平直 右图为采用 平直 分型面的造型图 基准面放在同一个砂箱中 加工基准面放在同一个砂箱中，以避免产生 错箱、 披缝 和 毛剌 ，降低铸件精度 和增加清理工作量。 尽量减少分型面 三箱造型动画的动图演示： 观看影像 二箱造型动画的动图演示： 观看影像 零件、砂芯、木模图 使型腔和主要型芯位于下箱 使型腔和主要芯位于 下箱 ，便于下 芯、合型和 检查型腔 尺寸。 3.铸造工艺参数的确定 铸造工艺参数包括 收缩余量、 加工余量 、 起模斜度 、 铸造圆角 、 芯头 、芯座 等。 收缩余量 ： 为了补偿收缩，模样比铸件图纸尺寸 增大的数值称收缩余量。收缩余量的大小 与铸件尺寸大小、结构的复杂程度和铸造 合金的线收缩率有关，常常以铸件线收缩 率表示： =(L模 -L铸件 )/ L模 X100% 通常 灰铸铁 的线收缩率为 0.7一 1.0 铸钢 为 1.6 2.0 非铁合金 为 1 0一 1.5 加工余量 铸件为进行机械加工而加大的尺寸称为 机械加工余量。 由铸件的大小、生产批量、合金种类、 铸件复杂程度及加工面在铸型中的位置来 确定。 灰铸铁 表面光滑平整，精度较高，加工余量小； 铸钢 的表面粗糙，变形较大，比铸铁件要大些； 非铁金属 由于表面光洁、其加工余量可以小。 机器造型 比手造型精度高，故加工余量小一些。 零件上的 孔与糟 是否铸出，应考虑 工艺上的可行性和使用上的必要性。 一般说来，较大的孔与槽应铸出， 以节约金属、减少切削加工工时，同 时可以减小铸件的热节；较小的孔， 尤其是位置精度要求高的孔、槽则不 必铸出，留待机加工反而更经济 。 （表 1-3） 起模斜度 为使模样容易地从铸型中取出或型芯 自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或 芯盒壁上的斜度，称为 起模斜度 。 起模斜度的大小根据 立壁的高度 、 造型 方法 和 模样材料 来确定。 立壁愈高，斜度愈小；外壁斜度比内壁 小；机器造型的一般比手工造型的小；金 属模斜度比木模小。 一般外壁为 15 3，内壁为 3 10 。 典型零件造型工艺分析 三通的分型方案（ d是合理的分型方案 ） 铸造工艺设计 主要是画 铸造工艺图 、铸件 毛坯 图 、铸型 装配图 和编写 工艺卡片 等。 一般 大量生产 的定型产品、 特殊 重要 的单件生产的铸件，铸造工 艺设计订得 细致，内容涉及较多 。 单件、小批 生产的 一般性产品 ，铸造 工艺设计内容可以 简化 。 在最简单的情况下，只须绘制一张 铸 造工艺图 即可。 铸造工艺设计的内容和一般程序 见下表 项 目 内容 用途及应用范围 设计程序 铸 造 工 艺 图 在零件图上用规定的 红、兰等各色符号表 示出：浇注位置和分 型面，加工余量，收 缩率，起模斜度，反 变形量，浇、冒口系 统，内外冷铁，铸肋， 砂芯形状、数量及芯 头大小等 是制造模样、模底板、 芯盒等工装以及进行生 产准备和验收的依据 适用于各种批量的生 产 产品零件的技术条件 和结构工艺性分析 选择铸造及造型方法 确定浇注位置和分型 面 选用工艺参数 设计浇冒口、冷铁和 铸肋 型芯设计 铸 件 图 把经过铸造工艺设计后， 改变了零件形状、尺寸 的地方都反映在铸件图 上 是铸件验收和机加工夹具设 计的依据。适用于成批、大 量生产或重要铸件的生产 在完成铸造工艺图的基 础上，画出铸件图 铸 型 装 配 图 表示出浇注位置，型 芯数量、固定和下芯 顺序，浇冒口和冷铁 布置，砂箱结构和尺 寸大小等 是生产准备、合箱、检验、 工艺调整的依据 适用于成批、大量生产的 重要件，单件的重型铸件 通常在完成砂箱设计后 画出 铸造 工艺 卡片 说明造型、造芯、浇注、 打箱、清理等工艺操作 过程及要求 是生产管理的重要依据 根据批量大小填写必要条 件 综合整个设计内容 实例分析： 以 C6140车 床进给箱体 为例分析毛 坯的铸造工 艺方案如下： 质量约 35Kg。 车床进给箱体零件图 该零件 没有特殊质量要求 的表面， 仅要求尽量保证 基准面 D不得有明显 铸造缺陷 ，以便进行定位。 材料：灰铸铁 HT150，勿需考虑补缩。 在制订铸造工艺方案时，主要应着 眼于 工艺上的简化 。 1.分型面 三个方案供选择： 方案 I：分型面在 轴孔的中心线上。 方案 II：从 基准面 D分型，铸件绝大部分位于 下型。 方案 III：从 B面 分型，铸件全部置于下型。 方案 I： 凸台 A因距分型面较近，又处于上 型，若采用活块，型砂易脱落，故只能用 型芯 来形成， 槽 C可用 型芯或活块 制出。 主要优点 ：适于铸出轴孔，铸后轴孔的飞 边少，便于清理。同时，下芯头尺寸较大， 型芯稳定性好，不容易产生偏芯。 主要缺点： 基准面 D朝上，使该面较易产生 气孔和夹渣等缺陷，且型芯的数量较多。 方案 II： 凸台 A不妨碍起模，但 凸台 E和 槽 C妨碍起模，也需采用 活块或型芯 来克 服。 它的 缺点 除基准面朝上外，其轴孔难以 直接铸出。轴孔若拟铸出，因无法制出 型芯头，必须加大型芯与型壁的间隙， 致使飞边清理困难。 方案 III： 优点 是铸件不会产生错型缺 陷；基准面朝下，其质量容易保证； 同时，铸件最薄处在铸型下部，金属 液易于充满铸型。 缺点 是 凸台 E、 A和 槽 C都需采用活块或 型芯，而内腔型芯 上大下小 稳定性差； 若拟铸出轴孔，其缺点与 方案 II相同。 大批量生产，为减少切削加 工工作量， 九个轴孔 需要铸出。 此时，为了使 下芯、合箱及 铸件的清理简便 ，只能 按照方 案 I从轴孔中心线处分型。 为了便于采用 机器造型、尽量 避免活块 ，故凸台和凹槽均应 用 型芯 来形成。 为了 克服基准面朝上的缺点 ， 必须 加大 D面 的加工余量。 单件、小批量生产，采用 手 工造型 ，使用 活块造型 较型芯 更为方便。同时，因铸件的尺 寸允许偏差较大， 九个轴孔不 必铸出 。 此外，应尽量降低 上型高度 ， 以便利用现有砂箱。 显然，在单件生产条件下，宜 采用 方案 II或方案 III。 2. 铸造工艺图 采用分型 方案 I时的铸造工艺图 3. 工艺参数的确定 机械加工余量 起模斜度 铸造图角 铸造收缩率