熔模铸造课程设计

1、河北机电职业技术学院 - 1 - 1 -河北机电职业技术学院课程设计题目：SRZ150 离合器熔模铸造工艺系 部： 材 料 工 程 系 专 业： 材料成型与控制技术 班 级： 材料 * * 班 学 号： 姓 名： 起讫日期： 指导老师： 职 称： 教 授 教研室主任： 审核日期： 河北机电职业技术学院 - 2 - 2 -任 务 书 设计题目： SRZ150 离合器熔模铸造工艺 专 业： 材料成型与控制技术 姓 名： 设计工作起止时间： 设计的内容要求： 设计结合生产实际的需要及学生单位实际应用的需要进行选题，设计主要内容结合高尔夫球棒头熔模铸造实际生产中具体工艺制定与实施和生产中实际问题的解决

2、;以及新技术、新工艺的应用，设计中理论联系实际，具有综合性、技术性、应用性。 指导教师： 教研室主任： 年年 月月 日日河北机电职业技术学院 - 3 - 3 -摘 要 齿轮类零件的成形,许多工厂采取铆焊拼接或砂型铸造的方法。前者制造过复杂,生产成本高,而且延长生产周期。后者尺寸精度低,表面质量差。随着科学技术的不断发展和生产水平的不断提高以及人类社会生活的需要，对铸造生产提出了一系列新的、更高的要求，熔模铸造正发挥着越来越重要的作用。熔模铸造就是在蜡模的表面涂多层耐火材料，待硬化干燥后，加热将蜡模熔去，从而获得具有与蜡模形状相应空腔的型壳，再经，焙烧之后进行浇注而获得铸件的一种方法。工艺流程的

3、特点：使用易熔模，无分型面；用涂料浆制型壳，涂层对易熔模复印性好；热壳浇注金属液充型好。因此，熔模铸造可生产尺寸精确、表面粗糙度低的复杂件，既适用于大批生产，也适用于小批生产，甚至单件生产。它的产品精密、复杂，接近于零件最后的形状，可不加工或很少加工就可直接使用，被称为近净成型的一种先进工艺。关键词：齿轮类零件；熔模铸造；工艺流程河北机电职业技术学院 - 4 - 4 -目 录1 绪论.11.1 熔模铸造的概述 .11.1.1 熔模铸造工艺过程 .21.2 齿轮零件概述 .31.3 选题的目的和意义 .42 熔模铸造壳型材料对熔融合金化学稳定性研究.53 齿轮零件的工艺流程设计.63.1 模具的

4、设计与制造 .73.1.1 模具的设计 .73.1.2 模具的制造 .83.2 压蜡 .113.2.1 压蜡 .113.2.2 修蜡 .133.2.3 组树 .133.3 制壳 .143.3.1 硅溶胶涂料.143.3.2 模组清洗 .143.3.3 制壳 .143.4 浇注 .153.4.1 脱蜡 .153.4.2 焙烧 .163.4.3 熔炼和化性分析 .163.4.4 熔模铸件浇注 .163.4.5 熔模铸件的清理 .173.5 后处理 .173.5.1 抛丸 .173.5.2 喷砂 .173.5.3 酸洗 .183.5.4 修正（机加工） .193.5.5 热处理 .193.5.6 抛

5、光 .20河北机电职业技术学院 - 5 - 5 -3.6 检验 .214 结论.22参考文献.23河北机电职业技术学院 6 61 绪论1.1 熔模铸造的概述1.1.1 熔模铸造的历史熔模铸造的历史可以追溯到 4000 年前，最早发现的国家有埃及、中国和印度，然后才传到非洲和欧洲的其它国家。中国古代留下很多熔模铸件精品，如春秋晚期的王子午鼎、铜禁，战国的曾侯乙尊盘，汉代的铜错金博山炉、长信宫灯，隋朝的董钦造弥驼夔金铜像，明代浑天仪、武当真武帝君像，清故宫太和门铜脚等。举世闻名的晚商四羊铜尊如图 1)，是商代奴隶主用的盛酒器。它造型奇特，花纹十分复杂，尊身四隅有四只羊头，各长一对卷曲的羊角，尊的扇

6、边镂空。这一作品经专家分析鉴定，是采用失蜡法铸造而成的。图 1.1 晚商的四羊铜尊在西非，大约在 5 世纪以后，制造了大量的熔模铸件。在 16 世纪时，熔模铸造工艺被艺术家和雕刻家们广泛运用，蔡利尼(Benvenuto Cellini)所制造的 Petseus 仙座和女妖首领的铜像就是其中最杰出的作品之一。世界上最早的失蜡铸造文字记述，当推中国南宋(公元 1127 一 1279 年)赵希鹊的洞天清禄集 。随后有蔡利尼 1568 年的设计，明代宋应星天工开物及 16 世纪中期 VavrineeKrickes 的大炮、球、追击炮、钟的铸造与制备指导等。19 世纪末期，牙医用熔模铸造工艺，结合离心浇

7、注技术生产牙科铸件。20 世纪初为生产出更精密的牙科件，人们开始研究影响蜡模和型壳尺寸稳定性的因素，以及一些金属和合金的凝固收缩性能，20 世纪 30 年代初期调整了熔模使用的材料。从 1900年到 1940 年这方面的专利就多达 400 件以上。河北机电职业技术学院 7 7在恶劣环境中工作的航空发动机零件，如涡轮增压器，若采用传统合金，则不能满足性能上的要求。20 世纪 30 年代末，人们发现了 Austenal 实验室为外科移植手术研制的钻基合金在高温下有优异的性能，可用于涡轮增压器。但这类合金很难加工，熔模铸造就成为该类合金成形的工艺方法，迅速地发展成工业技术，进入航空、国防工业部门，并

8、迅速地应用到其它工业部门。1.1.2 熔模铸造工艺过程 图 1.2 熔模制造的工艺流程熔模精密铸造的工艺过程，按其工艺排列，大致可以分为下述几个阶段:第一阶段 准备工艺技术资料及制造压型。工艺技术资料主要包括有:铸件图，浇注系统图，工艺规程，压型图及工夹量具图等。铸件图主要是依据产品零件图及其技术条件和铸造工艺要求设计的;浇注系统主要是依据铸件结构形状和合金种类等选择的;而工艺规程是生产现场指导操作的技术资料。第二阶段 制造熔模。即将具有一定温度的模料注入压型中，待其冷却后，得到与铸件几何形状相同的可溶性模型。制造熔模所用的材料称为模料。按模料熔点的不同，可分为低熔点、中熔点及高熔点三种。常用

9、的模料有蜡料、塑料及可溶性盐等。目前教为广泛使用的为低熔点和高熔点的蜡料。第三阶段 制造铸型。它包括制壳、造型与铸型焙烧等工艺。所谓制壳就是在熔模表面涂覆一定层数的耐火涂料，待其硬化干燥后，熔出熔模而得到型壳。造型按其所用填充料的不同，分为湿法和干法两种。湿法即采用石英砂、矾土水泥与水调和成流体的填充料进行造型，而干法只是用干态的石英砂作为填充料。第四阶段熔注合金及其他独立工序。河北机电职业技术学院 8 8熔注合金即熔炼合金并将熔炼好的合金液，浇注到己准备完成的铸型中。合金凝固后即进行打箱、清理和切割浇冒口。清除铸件表面型壳和氧化皮的方法有两种，是机械清理法(震动清理和喷砂清理等)和化学清理法

10、(例如碱煮、碱爆和氢氟酸清理)。实际生产中，往往两种同时采用，谓之综合清理法。随后即进行热处理、检验等工序。 1.2 齿轮零件概述1) 齿轮零件的功用与结构特点 齿轮是机器的基础零件，它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。故齿轮的加工质量，直接影响到机器的性能、精度和寿命。 齿轮类零件的结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。据统计资料表明，一般中型机床制造厂花在齿轮类零件的机械加工工时约占整个产品加工工时的l520。2) 齿轮零件的主要技术要求 齿轮类零件中，机床主轴箱的精度要求较高，可归纳为以下五项

11、精度要求： 孔径精度：孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。孔径过大，配合过松，使主轴回转轴线不稳定，并降低了支承刚度，易产生振动和噪声；孔径太小，会使配合偏紧，轴承将因外环变形，不能正常运转而缩短寿命。装轴承的孔不圆，也会使轴承外环变形而引起主轴径向圆跳动。 从上面分析可知，对孔的精度要求是较高的。主轴孔的尺寸公差等级为 IT6，其余孔为 IT8IT7。孔的几何形状精度未作规定的，一般控制在尺寸公差的 12 范围内。 孔与孔的位置精度：同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，会使轴和轴承装配到齿轮内出现歪斜，从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动，也加剧了轴承磨损。孔

12、系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量。一般孔距允差为土 0.025土 0.060mm，而同一中心线上的支承孔的同轴度约为最小孔尺寸公差一半。 孔和平面的位置精度：主要孔对主轴箱安装基面的平行度，决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。这项精度是在总装时通过刮研来达到的。为了减少刮研工作量，一般规定在垂直和水平两个方向上，只允许主轴前端向上和向前偏。 主要平面的精度：装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。因此规定了底面和导向面必须平直，为了保证箱盖的密封性，防止工作时润滑油泄出，还规定了顶面的平面度要求，当大批量生产将其顶面用作定位基面

13、时，对它的平面度要求还要提高。 表面粗糙度：一般主轴孔的表面粗糙度为 Ra0.4m，其它各纵向孔的表面粗糙度为 Ra1.6m；孔的内端面的表面粗糙度为 Ra3.2m，装配基准面和定位基准面的表面粗糙度为 Ra2.50.63m，其它平面的表面粗糙度为 Ra102.5m。 河北机电职业技术学院 9 93) 齿轮零件的材料及毛坯 齿轮零件材料常选用各种牌号的灰铸铁，因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和可切削性，而且吸振性好,成本又低。有些负荷较大的齿轮采用铸钢件，也有些简易齿轮为了缩短毛坯制造的周期而采用钢板焊接结构的。1.3 选题的目的和意义我国熔模铸件质量可分为三种：1）.航空及燃气轮机用熔模铸

14、件。该铸件质量要求高，不允许有内、外缺陷，检验项目有力学性能、化学成分、内部缺陷、尺寸公差、表面粗糙度和表面缺陷等。铸件有高温合金、镍基或钴基合金、铝合金、钛合金等。2）.商业熔模铸件。这里指一般机器零件、文体用品、五金、马具等零件。该类铸件质量不如航空及燃气轮机熔模铸件，现在用合金主要为不锈钢和碳钢。3）.精度要求低的铸件。该种铸件指第二类工艺水玻璃型壳生产件，合金以碳钢为主。 表 1.1 各类工艺铸件的数值与比例年产值年产量工艺分类铸件质量分类数值/亿元比例（）数值/万 t比例（）一般机器零件22155.264.518.07第一类工艺航空件137.900.41.61第二类工艺31436.8

15、42080.32 2005 年我国不同质量熔模铸件的产值和产量见表 1.1。我国高质量航空及燃气轮用熔模铸件产量很少。仅为 1.61。这与美、英、欧、日等先进国家和地区熔模铸件市场结构（见表 1.2）有明显的差距。这说明我国熔模铸件中的高质量件所占的比例过低。而且我国商业熔模铸件中精度要求较高的机器零件所占比例也偏低，现生产的多数熔模铸件是精度相对要求低的五金、马具、高尔夫球头等铸件。表 1.2 各国熔模铸件市场结构比较 （）美国英国欧洲日本中国军用航天熔模铸件607055158.2商业熔模铸件4030458591.8随着科学技术的发展，以及对熔模铸造材料成分、结构和性能深入研究，经济价值高、

16、使用价值高、技术含量高的熔模铸造的高科技产品将层出不尽。但由于对熔模铸造原料、工艺条件的认识不足，致使铸件粗糙，产品性能与用户要求相差较大。为了使资源得到有效的利用，充分发挥资源本身的作用，从工艺上解决对铸件性能的影响，因此对熔模铸造的工艺进行研究，最终制备出具有优良性能的铸件，具有重要的意义。河北机电职业技术学院 10102 熔模铸造壳型材料对熔融合金化学稳定性研究在熔模铸造过程中，壳型作一个“容器”布满了熔融金属，尤其在定向和单晶工艺中，合金保持液态的时间长达 60min，壳型材料组织成分很轻易与合金液发生化学反应，为了较好地体现壳型材料与合金发生反应的情况，本试验选用含强活性金属元素Nd

17、 较多的某合金作为研究对象，研究了各种壳型材料与这种熔融合金的反应情况，为选用合适的壳型材料提供依据。1) 试验方法试验用合金的主要成分为：Nd 24%28， B 0.7%1.2， Al0.05%， Si0.1% ，Fe 余量。 试验采用三种制成坩埚状的壳型，壳型材料和分组情况见表 2.1。 表 2.1试验用的壳型壳型类别浆 料涂料挂砂A硅溶胶刚玉粉高岭土(矿化剂) 刚玉砂B硅溶胶刚玉粉刚玉砂C硅溶胶电熔氧化钇粉氧化钇砂把 10kg 合金放入这三种壳型内熔炼，在 ZG-0.025 型真空感应炉内升温至 1550保温 20min，炉内压力 20Pa，自然冷却，取样后用能谱仪分析合金中 Al，Si

18、 和 Y 等各元素的含量。2) 试验结果及讨论用三种壳型熔炼合金部分元素的分析结果见表 2。表 2.2合金与三种壳型反应后的分析结果(wt)壳型 AlSiYA0.350.10-B0.150.10-C-0.100.0084从表 2.2 可以看出，与原合金成分相比，用三种壳型熔炼后的合金成分有所变化，说明在高温下三种壳型都与熔融合金发生过一定的化学反应，其中壳型 A 的反应最为严重，致使合金中 Al 含量提高了约 7 倍。壳型 A 的组分中最重要的特点是含有经过锻烧的高岭土作为矿化剂。高岭土的主要成分是 SiO2与 Al2O3，从微观结构看，具有层状结构，一层硅氧四面体和一层铝氧八面体互相重叠，层

19、间以氧键连接且距离较大，高温下与合金液接触时，合金中的活性金属元素 Nd 大量进入层间结构，与其中的 Al2O3发生置换反应，置换出的 Al 进入合金中，反应式如下：2NdAl2O3Nd2O32Al，从分析结果看，壳型 B 也有一定程度的反应，该壳型与壳型 A 不同处是不含矿化剂，只含电熔刚玉，电熔刚玉的主要成分是 Al2O3，熔化后再结晶的 Al2O3以铅氧八面体的铺河北机电职业技术学院 1111展形成晶体，键结构稳定，要破坏这种结构需要很高的能量，当电熔刚玉与合金接触时，Nd 原子不轻易深入 Al2O3的晶格中把 Al 置换出来，但仍有部分处于晶体边缘的 Al参加了反应，只是量很少，对比结

20、果 A 和 B，少量的矿化剂（约 4wt）被置换出来的Al 与电熔刚玉（约 95wt）中被置换出的 Al 几乎相等。这说明，当壳型材料与合金发生化学反应时，矿化剂的活性比电熔刚玉的活性大得多。从分析结果看，采用壳型 C 熔炼的熔炼合金中钇的含量仅为 0.0084，这说明与合金反应的 Y2O3的量很少，其反应式为：2NdY2O3Nd2O3Y2。由于 Y2O3是结构坚强的离子键化合物，键结构非常稳定，从原子结构看，Nd 与 Y 的原子半径和三价离子半径相差不多，因此化学性质极为相近，所以 Nd 不轻易置换 Y。仅有少部分 Y2O3参加了化学反应，这也说明氧化钇壳型具有很好的化学稳定性。对于矿化剂中

21、的 SiO2和粘结剂 SiO2，则有如下反应：SiO2 Nd2O3Nd2O3。SiO2，Nd2O3由原材料带入或在熔炼过程中产生，Nd2O3。SiO2熔入合金液中，由于生产条件的控制，Nd2O3的带入量是有限的，从反应结果看三种情况的 Si 含量变化不大。3) 结论在本试验条件下，三种壳型中，含有高岭土的壳型与熔融合金中的活性金属元素发生严重化学反应，而氧化钇壳型的化学稳定性最好。 3 齿轮零件的工艺流程设计3.1 模具的设计与制造3.1.1 模具的设计精密铸造的模具设计不像砂铸模具有它固定的模式可循，它没有模式限制，一般都是由模具厂自由完成，以能打出蜡件为首选目的。 模具的设计应该遵循以下几

22、点：1) 一般平板成品不宜中间进胶，以防弯曲变形。 2) 一般情况下 STP 在 RP 正下方。 3) 当模座较大时，STP 的间隔为 150-200mm。 4) 锁上下顶出板的螺丝间隔为 150-200mm。 5) 当有顶针在滑块下方或斜梢有靠坡时，上下顶出板要装有强制回位机构。 6) 成品拔模斜度以减胶为基准。 7) 设计水路时，尽量不要采用水管直接接入模仁，而改用模进水管用O型联接模仁。 8) SP 尽量将其直径取大并布置在成品的正投影面积下方。 9) 冷却水路三原则：A.快速冷却， B.均匀模温， C.加工方便。 河北机电职业技术学院 1212 10) 斜梢距模具中心应取整。 11)

23、孔随注口衬套的偏心而偏心，且注口衬套的最大倾斜角度不得大于 15。 12) 对于二片半模，上固定板与母模板之间的分模行程要用机构加以控制，LP 在公模板上必需要有注导衬套，一般还需要有 LK 开闭器。 13) 处理内侧倒钩的方法一般可用斜梢，内侧滑块，剥脱板(顶出中板)，顶出梢应尽量避免在滑块底下，以免发生碰撞或干涉。 14) 一般模仁超出成品轮廓 20-30mm,且距模具中心应取整，模板距模仁边框2030mm， 若有滑块应考虑将模板加大，特别注意避免回位梢干涉。 15）支撑柱(SP)的摆放与脚垫间距应量保持相等，使其模具保持平衡。3.1.2 模具的制造模具制造工艺流程是怎样的？一般包括以下几

24、个过程：1） 接受任务书 成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下： (1) 经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。 (2) 塑料制件说明书或技术要求。 (3) 生产产量。 (4) 制件样品。 2） 收集、分析、消化原始资料 收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。 （1） 消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。（2） 消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。 （3） 确定成型方法 采用直压法、铸压法还是注射法。 （4

25、） 选择成型设备 根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。（5） 具体结构方案 确定模具类型 如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式） 、铸压模、注射模等。 确定模具类型的主要结构 选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。 3） 影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂： 河北机电职业技术学院 1313(1） 型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。 (2） 确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，

26、排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。 (3） 确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小） 。 (4） 选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出） ，决定侧凹处理方法、抽芯方式。 (5） 决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。 (6） 根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。 (7） 确定主要成型零件，结构件的结构形式。 (8） 考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。4） 绘制模具图 在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺

27、资料的要求。绘制总装图尽量采用 1：1 的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。 5） 模具总装图应包括以下内容： (1) 模具成型部分结构 (2) 浇注系统、排气系统的结构形式。 (3) 分型面及分模时取件方式。 (4) 外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。 (5) 标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。 (6) 辅助工具（取件及卸模工具，校正工具等） 。 (7) 按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。 (8) 标注技术要求和使用说明。 6) 绘制全部零件图 由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。 (1) 图形要

28、求：一定要按比例画，允许放大或缩小。(2) 标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。(3) 表面粗糙度。 (4) 其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。 7) 校对、审图、描图、送晒 河北机电职业技术学院 1414自我校对的内容是： (1) 模具及其零件与塑件图纸的关系 模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合塑件图纸的要求。 (2) 塑料制件方面 塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。(3) 成型设备方面 注射量、注射压力、锁模力

29、够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与浇口套是否正确地接触。 （4）模具结构方面 分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。 脱模方式是否正确，推广杆、推管的大小、位置、数量是否合适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。 模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。 处理塑料制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推杆是否相互干扰。 浇注、排气系统的位置，大小是否恰当。 （5） 设计图纸 装配图上各模具零件安置部位要恰当，表示得要清楚

30、，并且要无遗漏。零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度的标记，都要叙述清楚。 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗漏尺寸。 （6） 校核加工性能 8） 试模及修模 虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。发现错误以后，进行排除错误性的修模。 塑件出现

31、不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面的原因，二者往往交织在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良现象的实际情况，进行细致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型河北机电职业技术学院 1515条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。 9） 整理资料进行归档 模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其他防锈油或防锈剂，放到保管场所保管。 把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底

32、图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。3.2 压蜡3.2.1 压蜡液体蜡被以高压射入金属模具以形成蜡模。制作蜡模使用的蜡一般是兰色的模型石蜡，其融化温度在 60左右，注蜡温度在65左右。还有一些其他颜色的石蜡，性质略有不同。蜡温及注射压力是由注蜡机决定的。注蜡机的类别通常有风压式和真空式两种。这两种注蜡机的注蜡原理基本相似，就是利用气压将熔融状态的蜡注入胶模。注蜡机中的加热器和感温器能够使蜡液达到并保持一定的温度。通常注蜡机中蜡的温度应该保持在 7075之间，这样的温度能够保证蜡液的流动性。如果温度过低，蜡液不易注满蜡模，造成蜡模的残缺；反之蜡

33、液温度过高，又会导致蜡液从胶模缝隙处溢出或从注蜡口溢出，容易形成飞边或烫伤手指。注蜡机蜡筒内的压力是由外接气泵提供的，一般应该保持在 0.50.7at，也可以根据蜡模的体积和复杂程度进行适当的调整。注蜡之前，首先应该打开胶模，检查胶模的完好性和清洁性。如果是使用过的胶模，就应该向胶模中尤其是形状比较细小复杂的位置喷洒脱蜡剂（也可撒上少量滑石粉） ，以利于取出蜡模；其次应该预热注蜡机，打开气泵，调整好压力和温度。注蜡时，应该用双手将夹板中的胶模夹紧，注意手指的分布应该使胶模受压均匀；将胶模水口对准注蜡嘴平行推进，顶牢注蜡嘴后双手不动，用脚轻轻踏注蜡开关并随即松开，双手停留 12 秒后，将胶模放置

34、片刻，即可打开胶模，取出蜡模。蜡模取出后仔细检查，如果出现比较严重的缺边、断脚等问题，这样的蜡模就属于废品。如果是一些比较细小的缺陷，则应该进行蜡模的修整。 高、中温精密铸造粒，硬度高，线收缩率小，韧性好，稳定性好，可反复使用；另有水溶性铸造蜡、修补蜡、粘接蜡等配套产品；模型蜡作为艺术品铸造、精密机床加工用模料。 化蜡温度（Melting temperature）：105110保温温度(Keeping? temperature):5560射蜡温度(Injection temperature)糊状:5560河北机电职业技术学院 1616射蜡温度(Injection temperature)液状：

35、6368射蜡压力(Injection pressure):2030kg/c模具温度(Mold temperature):2025为了更好的使用蜡料,可采取如下的方法:1） 有关流动性:（1） 提高射蜡压力可以消除蜡件表面的波纹和流线。（2） 气泡问题可能在射蜡时产生或当蜡在输送到蜡模中时流速太快而产生湍流和气泡，这种现象可以通过降低输送速度和加大射蜡直径来解决。2） 有关线收缩率往往取决于射蜡温度和压力，间歇以及模具温度，因此降低线型收缩率：（1） 增加射蜡压力。（2） 确认模具是否达到要求温度。（3） 增加循环射蜡时间。（4） 增加模具射蜡口的直径。3.2.2 修蜡射蜡之后需要对蜡模进行修正

36、以达到质量要求。 一般而言，注蜡后取出的蜡模都会或多或少地存在一些问题，如飞边、多重边、断爪、肉眼可见的砂眼、部分或整体结构变形、小孔不通、花头线条不清晰、花头搭边等等。对于飞边、多重边、花头不清晰、花头搭边等缺陷可以用手术刀片修光；对于砂眼、断爪可以用焊蜡器进行焊补；小孔不通的可以用焊针穿透；对于蜡模的变形可以在 4050的热水中进行校正.3.2.3 组树蜡模经过修整后，需要种蜡树，才能进行进一步的操作。种蜡树就是将制作好的蜡模按照一定的顺序，用焊蜡器沿圆周方向依次分层地焊接在一根蜡棒上，使最终得到一棵形状酷似大树的蜡树，再将蜡树进行灌石膏等工序。种蜡树的基本要求是，蜡模要排列有序，关键是蜡

37、模之间不能接触，既能够保持一定的间隙，又能够尽量多地将蜡模焊在蜡树上，也就是说，一棵蜡树上要尽量“种”上最多数量的蜡模，已满足批量生产的需。种蜡树必须“种”在一个圆形橡胶底盘上。这个橡胶底盘的直径是与不锈钢筒的内径配套的。一般橡胶底盘的直径有 3 寸、3 寸半和 4 寸。底盘的正中心有一个突起的圆形凹孔，凹孔的直径与蜡树的蜡棒直径相当。“种蜡树”的第一步，就是将蜡棒头部蘸一些融化的蜡液，趁热插入底盘的凹孔中，使蜡棒与凹孔结合牢固。第二步，逐层将蜡模焊接在蜡棒上，可以从蜡棒底部开始（由下向上），也可以从蜡棒头部开始（由上向下）。如果“种树”的技术比较熟练，两种方法操作起来的差别不大；但是河北机电

38、职业技术学院 1717一般使用从蜡棒头部开始（从上向下）的方法比较多，因为这种方法的最大优点是可以防止融化的蜡液滴落到焊好的蜡模上，能够避因蜡液滴落造成的不必要的返工。种蜡树的操作过程应该注意以下一些问题。1）种蜡树的蜡模水道与蜡棒之间一般有 45的夹角，也就是说，蜡模的方向是倾斜向上的。只有这样才能便于金水顺利注入石膏模。这个夹角可以根据蜡模的大小和复杂程度进行适当的调整，小而复杂的蜡模可以减小夹角；反之，比较大的蜡模可以增大夹角。2）在种蜡树之前，应该首先对橡胶底盘进行称重。种蜡树完毕，再进行一次称重。将这两次称重的结果相减，可以得出蜡树的重量。将蜡树的重量按石蜡与铸造金属的密度比例换算成

39、金属的重量，就可以估算出大概需要多少金属进行浇铸。3）种蜡树完毕，必须检查蜡模是否都已焊牢。如果没有焊牢，在灌石膏时就容易造成蜡模脱落，影响浇铸的进行。最后，应该再检查蜡模之间是否有足够的间隙，蜡模若贴在一起，应该分开；如果蜡树上有滴落的蜡滴，应该用刀片修去。3.3 制壳 制壳是将单个蜡模组成模组进入涂料中，取出后在其表面撒上石英砂等制壳材料，使蜡模组表面形成（510）mm 的硬壳。在熔模制造过程中，制壳是熔模制造的的一个关键工序，是技术细活，铸件的成败和质量好坏与制壳工序的关系非常密切熔模技术的发展很多时候体现在制壳的材料和工艺上。最初采用制壳工艺是将组合的蜡模浸入水玻璃和石英粉配置的涂料中

40、，取出后，向其表面撒上一层石英砂；然后，将粘附石英砂的蜡模组浸入氯化铵溶液中，使其产生化学反应而硬化。这种制壳工艺复杂，涂料稳定性不好，型壳高温性能不好，高温抗变形能力差；现在熔模铸造中常用的是用硅溶胶作为粘粘剂，来调配涂料，制造型壳。这种硅溶胶不需化学硬化，工艺简单，所以型壳高温性能好，湿强度较低的硅溶胶型壳质量好，表面致密、平整光洁，表面粗糙值小。缺点是对蜡模组润湿性差，型壳的干燥速度慢。3.3.1 硅溶胶涂料在硅溶胶涂料的配制中，我们通常在硅溶胶中加入耐火粉料、润湿剂、消泡剂、晶粒细化剂及一些附加物，让涂料中各组分均匀分散，充分相互混合和湿润，以保证涂料性能。涂料配制时，加料的次序，搅拌

41、时间等均会影响涂料质量。一般涂料配制安以下次序进行：1）、检查设备工作状态，2）、按比例将硅溶胶倒入沾浆桶中，3）、开动沾浆机，使其旋转。4）、按每千克硅溶胶应加入润湿剂的比例加入润湿剂，混合均匀，5）、按比例将耐火粉缓慢加入沾浆桶中，注意防止粉料结块，6）、按每千克硅溶胶应加入的比例加入消泡剂，混合均匀，7）、等涂料基本混匀后，用流杯测定涂料粘度，8）、将涂料粘度调整好后，盖上浆桶以免溶剂蒸发，继续搅拌到工艺时间后，河北机电职业技术学院 1818再次检查涂料性能，达到工艺要求性能后方可使用。配制涂料操作时，为保证涂料质量，面层涂料全部为新料时，搅拌时间应大于 24 小时才能使用，对于过渡层及

42、背层涂料搅拌时间大于 10 小时。3.3.2 模组清洗涂料配好后，接下来是进行模组清洗。蜡模表面光滑，浸润性差，配好的涂料较难涂挂上去，易使型壳表面粗糙，不平度过大，甚至型壳面鼓裂现象。为保证硅溶胶涂料很好的涂挂在模组上，除在面层硅溶胶涂料中，加入润湿剂外，应将模组清洗。先将模组浸入蚀刻液中 3 秒左右，提起，再用酒精清洗，吹干或晾干模组。在一批模组清洗后，应抽检模组的润湿效果。3.3.3 制壳清洗好的模组放入不同层面的涂料中，然后干燥成型是制壳的最后工艺。制壳车间的环境、干燥时间把握相当讲究。一般硅溶胶的型壳制成四层半，及面层、二层、背层（共 2 层）、封浆。涂料分为面层涂料和背层涂料。一般

43、除面层外，其余用背层涂料。背层涂料与面层涂料相比较，背层涂料少了润湿剂、消泡剂和晶粒细化剂，另外硅溶胶的粒径和耐火材料也不同。撒砂所用材料：面层用 100/120 号铣砂，背层用16/30 号煤研石，撒砂应均匀附于蜡模表面。厚度合适，不要过厚。型壳的干燥干燥时型壳中一个很重要的环节，对温度和湿度要求较高。一般制壳车间的温度控制在 2225，湿度控制在 5070。干燥的时间：面层为 46 小时，背层为 8小时以上。图 3.1 环境相对湿度与型壳干燥速度的关系河北机电职业技术学院 1919型壳干燥不好容易引起型壳表面出现不规则的裂纹或极细小的龟状裂纹和面层鼓裂。影响型壳干燥的主要因素有环境湿度、风

44、速（空气流速）、环境温度和耐火材料的种类等。据实验测试，环境湿度对干燥速度的影响很大。如图，随着环境相对湿度的上升，型壳的干燥速度降低，时间加长；当湿度超过 80时，型壳的干燥时间将大大加长。为了缩短干燥时间，减少型壳的生产周期，通常采用旋转风对型壳干燥。风速增加，干燥时间某些缩短，一般采用的风速为 68m/s。提高环境温度，健康了水分的挥发，业缩短了型壳干燥时间，但环境温度会影响模组模料的热膨胀和热稳定性，从而影响铸件尺寸精度甚至变型。合适的干燥温度一般为 2225。3.4 浇注3.4.1 脱蜡 所谓脱蜡就是用加热排出压坯中的有机添加剂（粘结剂或润滑剂）。 脱蜡的工艺过程就是将模放在较低的温

45、度下烘焙，使模具里面的是石蜡慢慢的熔化，然后以液体的形式的流出，然后收集流出的石蜡液体，可以作为下次制模的原材料。3.4.2 焙烧模的烘焙是保证浇铸正常进行的重要工序。一般而言，18K 金的铸模烘焙时间为612 小时，铂金的铸模烘焙时间为 1220 小时。烘焙的作用主要有：干燥和浇铸保温。以 18K 金的烘焙为例，干燥温度为 350700，保温时间 23 小时；浇铸保温温度为 500600，保温时间 12 小时。一般的烘焙过程是：首先将电阻炉预热到起始温度，在起始温区恒温 1 小时后，再以 12 小时的间隔逐步升/降温和恒温。注意升温（或降温）速度应该保持在100200/小时，否则升温过快容易

46、形成模的裂纹，严重的可能造成模损坏或报废，升温过慢又容易造成遗蜡或模干燥不彻底，影响铸件的质量。模的烘焙时间主要取决于金树的大小和复杂程度，可以根据具体情况进行调整。3.4.3 熔炼和化性分析熔炼和化性分析是保证浇铸正常进行的重要工序。熔炼和化性分析是指指将固体金属用加热炉熔化成液体并调质。如：调节合金元素含量、调碳、脱氧、脱气、脱掉非金属夹杂。焙烧与熔炼的过程是同步的。工艺过程为：先将固体的金属用加热炉熔化成液体，并根据需要加入少量的微量元素，熔化后要隔固定的时间检验铁水中微量的元素的量，并根据需要选择加固体金属或者是微量元素，直到制出的铁水符合工艺的要求。3.4.4 熔模铸件浇注熔模铸造时

47、常用的浇注方法有：1） 热型重力浇注河北机电职业技术学院 2020这是用的最广泛的一种浇注形式，即型壳从焙烧炉中取出后，在高温下进行浇注。此时金属在型壳中冷却较慢，能在流动性较高的情况下充填铸型，故铸件能很好复制型腔的形状，提高了铸件的精度。但铸件在热型中的缓慢冷却会使晶粒粗大，这就降低了铸件的机械性能。在浇注碳钢铸件时，冷却较慢的铸件表面还易氧化和脱碳，从而降低了铸件的硬度、光洁度和尺寸精度。2） 真空吸气浇注将型壳放在真空浇注箱中，通过型壳中的微小孔隙吸走型腔中的气体，是液态金属能更好地充满型腔，复制型腔的形状，提高铸件精度，防止气孔、浇不足的缺陷。该法已在国外应用。3） 压力下结晶将型壳

48、放在压力罐内进行浇注，结束后，立即密封压力罐，向压力罐内通入高压气体或惰性气体，使铸件在压力下凝固，以增大铸件的致密度。在国外最大压力已达150atm.4） 定向结晶（定向凝固）一些熔模铸件入涡轮机叶片、磁钢等，如果它们的结晶组织是按一定方向排列的柱状晶，它们的工作性能便可提高很多，所以熔模铸造定向结晶技术正在迅速的得到发展。3.4.5 熔模铸件的清理浇铸后，金属件凝固成型，将其外包裹的泥浆移除以获得需要的工件，并磨掉不需要的飞边。熔模铸件清理的内容主要为：1）从铸件上清除型壳；2）自浇冒系统上取下铸件；3）去除铸件上所粘附的型壳耐火材料；4）铸件热处理后的清理，如除氧化皮、飞边和切割浇口残余

49、等。3.5 后处理 3.5.1 抛丸 抛丸是一种机械方面的表面处理工艺的名称，类似的工艺还有喷砂和喷丸。抛丸的原理是用电动机带动叶轮体旋转(直接带动或用 V 型皮带传动)，靠离心力的作用，将直径约在 0.23.0 的弹丸(有铸钢丸、钢丝切丸、不锈钢丸等不同类型)抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗造度，使工件变得美观，或者改变工件的焊接拉应力为压应力，提高工件的使用寿命。通过提高工件表面的粗糙度，也提高了工件后续喷漆的漆膜附着力。抛丸是靠叶轮高速旋转，将在叶轮中心的磨料，经过调流块(Regulator)及叶轮推动器(Impeller)预加速，送入叶片区再将磨料高速抛出，速度可超过 100m

50、/s，由于抛丸覆盖范围较大，所以不需利用气压，能源效益远高于喷枪。叶轮是抛丸机的心脏，由电动马达直接或间接驱动，每家叶轮生产商均有独特的设计，主要分为单碟和双碟河北机电职业技术学院 2121叶轮。每片叶轮可装上 4 至 8 块叶片。单碟叶轮较轻及设计成弧形叶片；双碟式叶轮较重，但较易装卸叶片及准确控制抛出磨料。叶片的形状有直身或弧形设计，直身叶片设计简单，可独立装卸，虽然这种叶片设计可清理的范围(见下文)较小和抛出速度较低，但由于成本低，因此较为普遍。弧形叶片较难装卸和成本较高，但可清理的范围较大及抛出速度较高。3.5.2 喷砂喷砂使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲

51、击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。喷砂工艺前处理阶段喷砂工艺前处理阶段是指对于工件在被喷涂、喷镀保护层之前，工件表面均应进行的处理。喷砂工艺前处理质量好坏，影响着涂层的附着力、外观、涂层的耐潮湿及耐腐蚀等方面。前处理工作做的不好，锈蚀仍会在涂层下继续蔓延，使涂层成片脱落。经过认真清理的表面和一般简单清理的工件，用暴晒法进行涂层比较，寿命可相差 4-5 倍。表面清理的方法很多，但被接受最普遍的方法是：溶剂清理，酸洗，手动工具，动力工具。喷砂工艺

52、阶段喷砂工艺是采用压缩空气为动力形成高速喷射束，将喷料等高速喷射到需处理工件表面，使工件外表面的外表发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善。清理等级也即清洁度，代表性国际标准有两种：一种是美国 85 年制订“SSPC-”；第二种是瑞典 76 年制订的“Sa-”，它分为四个等级分别为 Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3，为国际惯常通用标准，详细介绍如下：Sa1 级相当于美国 SSPCSP7 级。采用一般简单的手工刷除、砂布打磨方法，这是四种清洁度中度最低的一级，对涂层的保护仅仅略好于未采用处理的工件。Sa1 级处理的技

53、术标准：工件表面应不可见油污、油脂、残留氧化皮、锈斑、和残留油漆等污物。Sa1 级也叫做手工刷除清理级。（或清扫级）Sa2 级相当于美国 SSPCSP6 级。采用喷砂清理方法，这是喷砂处理中最低的一级，即一般的要求，但对于涂层的保护要比手工刷除清理要提高许多。Sa2 级处理的技术标准：工件表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈皮、油漆、氧化物、腐蚀物、和其它外来物质（疵点除外），但疵点限定为不超过每平方米表面的 33%，可包括轻微阴影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点。如果工件原表面有河北机电职业技术学院 2222凹痕，则轻微的锈蚀和油漆还会残留在凹痕底部。Sa2 级也叫商品清理级

54、（或工业级）。Sa2.5 级是工业上普遍使用的并可以作为验收技术要求及标准的级别。Sa2.5级也叫近白清理级（近白级或出白级）。Sa2.5 级处理的技术标准：同 Sa2 要求前半部一样，但疵点限定为不超过每平方米表面的 5%，可包括轻微暗影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点。Sa3 级级相当于美国 SSPCSP5 级，是工业上的最高处理级别，也叫做白色清理级（或白色级）。Sa3 级处理的技术标准：与 Sa2.5 级一样但 5%的阴影、疵点、锈蚀等都不得不存在了。3.5.3 酸洗 通常指清洁金属表面的一种方法。一般将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。是电镀、搪

55、瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。（一)利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的方法称为酸洗。氧化皮、铁锈等铁的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，FeO 等)与酸溶液发生化学反应，形成盐类溶于酸溶液中而被除去。酸洗用酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸等。最常用的是硫酸和盐酸。酸洗工艺主要有浸渍酸洗法、喷射酸洗法和酸膏除锈法。一般多用浸渍酸洗法，大批量生产中可采用喷射法。钢铁零件一般在 1020(体积)硫酸溶液中酸洗，温度为 40。当溶液中含铁量超过 80g/L，硫酸亚铁超过 215g/L 时，应更换酸洗液。常温下，用 2080(体积)的盐酸溶液对钢铁进行酸洗，不易发生过腐蚀和氢脆

56、现象。由于酸对金属的腐蚀作用很大，需要添加缓蚀剂。清洗后金属表面成银白色，同时钝化表面，提高不锈钢抗腐蚀能力。(二)为了消除硅藻土载体表面吸附，减少色谱峰拖尾，载体在使用前需进行酸洗或碱洗处理。酸洗是把载体用 6mol/L 盐酸浸煮 2h 或浓盐酸加热浸煮 30min，过滤，用水洗至中性，烘干。酸洗可除去表面上的铁、铝、钙、镁等杂质，但不能除去硅醇基。（三）酸洗常用的酸为：盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸。在酸洗时务必加入酸洗缓蚀剂，防止酸对金属的腐蚀。3.5.4 修正（机加工） 进行酸洗完的模具在圆度，直线度，圆柱度等方面并不能符合工艺的要求，因此我们需要用机加工的方法进行修正。机加工是机械加

57、工的简称，是指通过加工机械精确去除材料的加工工艺。主要分类：机械加工主要有手动加工和数控加工两大类。手动加工是指通过机械工人手工操作铣床、车床、钻床和锯床等机械设备来实现对各种材料进行加工的方法。手动加工适合进行小批量、简单的零件生产。 数控加工（CNC）是指机械工人运用数控设备来进行加工。数控加工以连续的方式来加工工件，适合于大批量、形状复杂的零件。河北机电职业技术学院 23233.5.5 热处理近年来，用于低温下的铸钢件日益增多，其中不少是低温下的承压件，这类铸件大都对低温冲击韧度有严格的要求。 在对铸钢件的种种要求中，对很多铸钢厂来讲，最难的达标的就是冲击韧度。通常为提高冲击韧度而采取的

58、措施不外以下几种： 1） 降低含碳量； 2） 适当提高锰、碳比(Mn/c)； 3） 加入合金元素，如 Ni,Cr,Mo 等； 4） 降低含硫量； 5） 减少钢中的硫比物夹杂，改善硫化物夹杂的形态； 6） 采用炉外精炼工艺； 7） 改进热处理上述各项措施中，改进热处理是应当重视的首选方案，因为： 1） 不导致铸造工艺过程的重大调整； 2） 不必添加设备；3） 生产成本增加很少。热处理工艺要点： 重要的铸钢件，在进行热处理之前应进行一次均匀化退火，以消除魏氏组织。均匀化退火的温度一般在 A3 以上 100150，在此温度下保温后炉冷。一般的铸钢件，可以不进行这种处理。 除有特殊要求的铸钢件外，一般

59、都采用退火、正火或调质等热处理工艺。 采用退火处理的铸钢件，对力学性能的要求一般都不高，对这类铸件，不必用双相区处理。 采用正火或调质处理的铸钢件，如要求改善冲击性能，可进行双相区处理的试验研究，以下意见可作为试验时的参考。 1） 采用正火处理的情况 碳钢铸件和低合钢铸件，一般都采用正火或正火、回火处理。正火处理时，加热温度应在 A3 以上 3050，保温时间按铸件截面厚度确定，一般为每 25mm 厚度 1 小时。 进行双相区热处理时，将经正火处理的铸件再次加热到 A1 以上，A3 以下的某一温度，保温后空冷。A3 的具体值因钢的含碳量和合金元素含量而不同，可从热处理手册中查到，双相区处理的具

60、体温度值值，应由试验的结果确定，可先在试验室用试样作不同的处理，从而选取效果最佳的温度。 如正火后还需回火，则回火应在双相区处理之后进行。 2） 采用调质处理的情况河北机电职业技术学院 2424 对力学性能要求高的低合金钢铸件，应采用调质处理工艺，调质处理包括淬火和回火两道工序。 铸钢件淬火时，加热温度一般在 A3 以上 2030。调质钢进行双相区热处理，应在淬火之后进行。处理温度的选定与前述正火相同，在选定温度下保温后也淬火冷却，淬火介质与第一次淬火相同。3.5.6 抛光对工件进行擦光的加工方法。工作时，一般用附有磨料的布、皮革或木材等软质材料的轮子(或者用砂布、金属丝刷)高速旋转以擦拭工件