《砂型铸造工艺设计》PPT课件.ppt

第 四 章 砂 型 铸 造 工 艺 设 计教 学 目 的 1.了 解 砂 型 铸 造 工 艺 设 计 有 关 知 识 。 2.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 。 3.学 会 绘 制 简 单 铸 件 的 铸 造 工 艺 图 。教 学 重 点 1.浇 注 位 置 、 分 型 面 选 择 。 2.铸 造 工 艺 参 数 确 定 。教 学 难 点 : 型 芯 及 浇 冒 系 统 设 计计 划 学 时 ： 1学 时 概 述一 、 铸 造 工 艺 设 计 的 概 念 根 据 零 件 图 及 其 相 关 要 求 ， 编 制 出 一 个 铸 件生 产 工 艺 过 程 的 技 术 文 件 就 是 铸 造 工 艺 设 计 。 这 些 技 术 文 件 必 须 结 合 工 厂 的 具 体 条 件 ， 是在 总 结 先 进 经 验 的 基 础 上 ， 以 图 形 、 文 字 和 表 格的 形 式 对 铸 件 的 生 产 工 艺 过 程 加 以 科 学 地 规 定 。它 是 生 产 的 直 接 指 导 性 文 件 ， 也 是 技 术 准 备 和 生产 管 理 、 制 定 进 度 计 划 的 依 据 。 二 、 铸 造 工 艺 设 计 的 内 容铸 造 工 艺 设 计 包 括 以 下 几 种 主 要 技 术 文 件 ： 1.铸 造 工 艺 图 5.模 样 图 2.铸 造 工 艺 卡 6.芯 合 图 3.铸 型 装 配 图 7.砂 箱 图 4.铸 件 图 8.模 板 图 由 于 每 个 铸 件 的 生 产 任 务 和 要 求 不 同 ， 生 产 条 件 不 同 ， 因 此 ， 铸造 工 艺 设 计 的 内 容 也 不 同 。 对 于 不 太 重 要 的 单 件 小 批 量 生 产 的 铸 件 ， 铸 造 工 艺 设 计 比 较 简 单 。一 般 选 用 手 工 造 型 ， 只 限 于 绘 制 铸 造 工 艺 图 和 填 写 有 关 工 艺 卡 ， 即 可投 入 生 产 对 于 要 求 比 较 高 的 单 件 生 产 的 重 要 铸 件 和 大 量 生 产 的 铸 件 ， 除 要详 细 绘 制 铸 造 工 艺 图 ， 填 写 工 艺 卡 以 外 ， 还 应 绘 制 铸 件 图 、 铸 型 装 配 图 以 及 大 量 的 工 装 图 ， 如 模 样 图 、 模 板 图 、 砂 箱 图 、 芯 合 图 、 下 芯 夹具 图 ， 检 验 样 板 及 量 具 图 等 。 三 、 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 四 、 铸 造 工 艺 方 案 概 括 说 明 铸 造 生 产 的 基 本 过 程 和 方 法 的 工 艺文 献 ， 包 括 造 型 和 造 芯 方 法 、 铸 型 种 类 、 浇 注 位置 和 分 型 面 的 确 定 等 。 浇 注 位 置 ： 浇 注 时 铸 件 在 砂 型 中 所 处 的 空 间 位 置 。分 型 面 ： 铸 型 组 员 间 的 结 合 面一 、 浇 注 位 置 的 选 择 原 则 原 则 ： 主 要 考 虑 铸 件 质 量1.铸 件 的 重 要 加 工 面 或 主 要 工 作 面 应 朝 下 或 位 于 侧 面 原 因 ： 铸 件 的 上 表 面 容 易 产 生 砂 眼 、 气 孔 、 夹 渣 等缺 陷 ， 组 织 也 不 如 下 表 面 致 密 。第 一 节 浇 注 位 置 与 分 型 面 的 选 择 2.铸 件 的 大 平 面 尽 可 能 朝 下 或 采 用 倾 斜 浇 注 原 因 ： 铸 型 的 上 表 面 除 了 容 易 产 生 砂 眼 、 气 孔 、夹 渣 外 ， 大 平 面 还 极 易 产 生 夹 砂 缺 陷 。 这 是 由 于 在浇 注 过 程 中 ， 高 温 的 液 态 金 属 对 型 腔 上 表 面 有 强 烈的 热 辐 射 ， 型 砂 因 急 剧 膨 胀 和 强 度 下 降 而 拱 起 或 开裂 。 拱 起 处 或 裂 口 浸 入 金 属 液 中 ， 形 成 夹 砂 缺 陷 。同 时 铸 件 的 大 平 面 朝 下 ， 也 有 利 于 排 气 ， 减 小 金 属液 对 铸 型 的 冲 刷 力 。 3. 铸 件 大 面 积 的 薄 壁 部 分 放 在 铸 型 的 下 部 或 垂 直 、 倾 斜 。 原 因 ： 这 样 能 增 加 薄 壁 处 金 属 液 的 压 强 ， 提 高 金 属 液的 流 动 性 ， 防 止 薄 壁 部 分 产 生 浇 不 足 或 冷 隔 缺 陷 。 4.易 产 生 缩 孔 的 构 件 ， 应 使 厚 截 面 位 于 分 型 面 附 近 的 上 部 或 侧 面 原 因 ： 便 于 安 放 冒 口 ， 实 现 定 向 凝 固 ， 进 行 补 缩 。 二 、 铸 型 分 型 面 的 选 择原 则 ： 在 保 证 质 量 的 前 提 下 ， 尽 量 简 化 工 艺1.分 型 面 应 设 在 铸 件 最 大 截 面 处 ， 以 保 证 模 样 从 型 腔 中 顺 利 取 出 2.应 使 造 型 工 艺 简 化 应 尽 量 使 分 型 面 平 直 ， 以 简 化 模 具 制 造 及 造 型 工 艺 ， 避 免 挖 砂 造 型 尽 可 能 减 少 铸 件 的 分 型 面 ， 尽 量 做 到 只 有 一 个 分 型 面 应 使 型 芯 和 活 块 数 量 尽 量 减 少 。 3.应 使 铸 件 全 部 或 大 部 放 在 同 一 砂 箱 。 4.应 尽 量 使 型 腔 及 主 要 型 芯 位 于 下 型 ， 以 便 于 造 型 、 下 芯 、 合 型 及 检 验 。 下上 上下 第 二 节 铸 造 工 艺 参 数 的 确 定一 、 机 械 加 工 余 量 和 最 小 铸 孔 灰 铸 铁 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 产铸 件 最 大尺 寸( ) 浇 注 时位 置 加 工 面 与 基 准 面 的 距 离 (mm)50 50 120 120 260 260 500 500 800 800 1250120 顶 面底 、 侧 面 3.54.52.53.5 4.0 4.53.0 3.5120 260 顶 面底 、 侧 面 4.05.03.04.0 4.5 5.03.5 4.0 5.0 5.54.0 4.5260 500 顶 面底 、 侧 面 4.56.03.54.5 5.0 6.04.0 4.5 6.0 7.04.5 5.0 6.5 7.05.0 6.0500 800 顶 面底 、 侧 面 5.07.04.05.0 6.0 7.04.5 5.0 6.5 7.04.5 5.5 7.0 8.05.0 6.0 7.5 9.06.5 7.0800 1250 顶 面底 、 侧 面 6.07.04.05.5 6.5 7.55.0 5.5 7.0 8.05.0 6.0 7.5 8.05.5 6.0 8.0 9.05.5 7.0 8.5 106.5 7.5 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 12 1515 3030 50 30 5050 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 起 模 方 便 又 不 损 坏 砂 型 ， 凡 垂 直 于 分 型 面 的 壁 上 须 留 有 斜 度 。 起 模 斜 度 的 形 式 三 、 铸 造 圆 角 铸 件 上 相 邻 两 壁 之 间 的 交 角 ， 应 做 出铸 造 圆 角 ， 防 止 在 尖 角 处 产 生 冲 砂 及 裂 纹等 缺 陷 。 圆 角 半 径 一 般 为 相 交 两 壁 平 均 厚度 的 1/3 1/2 四 、 收 缩 率 铸 件 由 于 凝 固 、 冷 却 后 的 体 积 收 缩 ， 其 各 部 分 尺 寸 均 小于 模 样 尺 寸 。 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 。 铸 造 收 缩 率 主 要 取 决 于 合 金 的 种 类 ， 同 时 与 铸 件 的 结 构 、大 小 、 壁 厚 及 收 缩 时 受 阻 碍 情 况 有 关 。 对 于 一 些 要 求 较 高 的铸 件 ， 如 果 收 缩 率 选 择 不 当 ， 将 影 响 铸 件 尺 寸 精 度 ， 使 某 些部 位 偏 移 ， 影 响 切 削 加 工 和 装 配 。 通 常 灰 铸 铁 为 0.7 1.0%， 铸 造 碳 钢 为 1.3 2.0%， 铝 硅合 金 为 0.8 1.2%， 锡 青 铜 为 1.2 1.4%。 第 三 节 砂 芯 设 计一 、 型 芯 的 作 用 形 成 铸 件 的 内 腔 、 孔 洞 和 形 状 复 杂 阻 碍 起模 部 分 的 外 形 。 二 .型 芯 的 数 量 及 分 块 型 芯 的 数 量 取 决 于 铸 件 的 形 状 大 型 复 杂 型 芯 根 据 需 要 分 块 制 作三 .型 芯 的 形 式 常 用 的 型 芯 有 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 。 四 、 型 芯 的 技 术 要 求 五 、 型 芯 的 制 作 六 、 型 芯 头 及 芯 座 型 芯 头 的 作 用 ： 对 型 芯 起 固 定 、 定 位 、 排 气 作 用 。 第 四 节 浇 注 系 统 和 冒 口一 、 浇 注 系 统 浇 注 系 统 是 指 液 态 金 属 流 入 铸 型 型 腔 的 通 道 。 1. 浇 注 系 统 的 组 成 及 作 用 浇 注 系 统 一 般 包 括 外 浇 口 、 直 浇 道 、 横 浇 道 、 内 浇 道 等 。 58 目 录 浇 注 系 统 的 作 用 应 能 平 稳 地 将 金 属 液 引 入 铸 型 ， 要 有利 于 档 渣 和 排 气 ， 并 能 控 制 铸 件 的 凝 固 顺 序 。 浇 注 系 统 的 组 成 (1)外 浇 口 其 作 用 是 容 纳 注 入 的 金 属 液 并 缓 解 液 态 金 属 对 砂 型 的 冲 击 。小 型 铸 件 通 常 为 漏 斗 状 (称 浇 口 杯 )， 较 大 型 铸 件 为 盆 状 (称浇 口 盆 )。(2)直 浇 道 是 连 接 外 浇 口 与 横 浇 道 的 垂 直 通 道 ， 改 变 直 浇 道 的 高 度 可 以改 变 型 腔 内 金 属 液 的 静 压 力 从 而 改 善 液 态 金 属 的 充 型 能 力 。(3)横 浇 道 横 浇 道 是 将 直 浇 道 的 金 属 液 引 入 内 浇 道 的 水 平 通 道 ， 一 般 开在 砂 型 的 分 型 面 上 。 横 浇 道 的 主 要 作 用 是 分 配 金 属 液 入 内 浇道 和 隔 渣 。(4)内 浇 道 内 浇 道 直 接 与 型 腔 相 连 ， 其 作 用 是 调 节 金 属 液 流 入 型 腔 的 方向 和 速 度 ， 以 及 调 节 铸 件 各 部 分 的 冷 却 速 度 。 浇 注 系 统 的 类 型 很 多 ， 根 据 金 属 的 种 类 和 铸 件 的 形 状及 内 浇 道 在 铸 件 上 开 设 的 位 置 ， 可 分 为 顶 注 式 、 底 注 式 、中 间 注 入 式 和 分 段 注 入 式 等 几 种 类 型 。 （ 1） 顶 注 式 浇 注 系 统2.浇 注 系 统 的 类 型 优 点 是 易 于 充 满 型 腔 ， 型 腔 中 金 属 的 温 度 自 下 而 上 递增 ， 因 而 补 缩 作 用 好 、 简 单 易 做 、 节 省 金 属 材 料 。 缺 点 是对 铸 型 冲 击 较 大 ， 有 可 能 造 成 冲 砂 和 飞 溅 ， 而 且 会 加 剧 金属 的 氧 化 。 所 以 这 类 浇 注 系 统 多 用 于 重 量 轻 ， 高 度 低 和 形状 简 单 的 铸 件 。 60目 录 顶 注 式 浇 注 系 统 （ 2） 底 注 式 浇 注 系 统 与 顶 注 式 浇 注 系 统 相 反 ， 底 注 式 浇 注 系 统 是 从 铸 件底 部 (下 端 面 )注 入 型 腔 的 。 底 注 式 浇 注 系 统 61 目 录 这 类 浇 注 系 统 的 优 点 是 充 型 平 稳 ， 排气 方 便 ， 不 易 冲 坏 型 腔 和 引 起 飞 溅 ， 适 宜于 大 、 中 型 的 铸 件 。 对 易 于 氧 化 的 合 金 ，如 铝 、 镁 合 金 和 某 些 铜 合 金 也 较 适 宜 。 这 类 浇 注 系 统 的 缺 点 是 不 利 于 定 向 凝固 ， 补 缩 效 果 差 ， 充 型 速 度 慢 ， 不 适 合 复杂 薄 壁 铸 件 的 充 型 。 （ 3） 中 间 注 入 式 浇 注 系 统 中 注 式 浇 注 系 统 62 目 录 这 是 一 种 介 于 顶 注 和 底 注 之 间 的 注入 方 法 ， 既 降 低 了 液 流 落 下 的 高 度 ， 又使 温 度 的 分 布 较 为 均 匀 ， 内 浇 道 处 在 分型 面 上 ， 便 于 开 设 和 选 择 部 位 。 因 此 ，这 种 浇 注 系 统 的 应 用 很 广 。 （ 4） 阶 梯 注 入 式 浇 注 系 统 阶 梯 注 入 式 浇 注 系 统 63 阶 梯 注 入 式 浇 注 系 统 亦 称 阶 梯 式 浇 注系 统 ， 是 在 铸 件 高 度 上 设 二 层 或 二 层 以上 的 内 浇 道 ， 它 兼 备 了 顶 注 式 、 底 注 式和 中 间 注 入 式 浇 注 系 统 的 优 点 。 冒 口 是 在 铸 型 中 设 置 的 一 个 储 存 金 属 液 的 空 腔 。 冒 口 普 通 冒 口特 种 冒 口 明 冒 口暗 冒 口保 温 冒 口发 热 冒 口大 气 压 力 冒 口易 割 冒 口二 、 冒 口 第 五 节 铸 造 工 艺 图 实 例 铸 造 工 艺 图 是 铸 造 过 程 最 基 本 和 最 重 要 的 工 艺 文 件 之 一 ，它 对 模 样 的 制 造 、 工 艺 装 备 的 准 备 、 造 型 造 芯 、 型 砂 烘 干 、 合型 浇 注 、 落 砂 清 理 及 技 术 检 验 等 都 起 着 指 导 和 依 据 的 作 用 。 铸 造 工 艺 图 有 彩 色 图 和 墨 线 图 两 种 彩 色 图 是 利 用 红 、 蓝 两 色 铅 笔 ， 将 各 种 简 明 的 工 艺 符 号 标注 在 产 品 零 件 图 上 。 铸 造 工 艺 图 包 括 的 内 容 ： (1)分 型 面 和 分 模 面 。 (2)浇 注 位 置 、 浇 冒 口 的 位 置 、 形 状 、 尺 寸 和 数 量 。 (3)工 艺 参 数 。 (4)型 芯 的 形 状 、 位 置 和 数 目 ， 型 芯 头 的 定 位 和 安 装 方 法 。 (5)冷 铁 的 形 状 、 位 置 、 尺 寸 和 数 量 。 (6)其 他 。 铸 造 工 艺 图 实 例 1 铸 造 工 艺 图 实 例 2 作 业 ： P80 （ 1）补 充 作 业 ：定 性 画 出 图 示 支 座 的 铸 造 工 艺 图 模 型 图 铸 件 图 材 料 ： 灰 铁 铸 造 工 艺 ： 砂 型 铸 造 生 产 量 ： 单 件 小 批