第四章材料成型

1、第四章第四章 铸造工艺设计铸造工艺设计第一节第一节 铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定铸造工艺图 利用各种工艺符号，把制造模型和铸型所需的资料直接利用各种工艺符号，把制造模型和铸型所需的资料直接绘在零件图上的图样。根据铸造工艺图绘出模型图和合绘在零件图上的图样。根据铸造工艺图绘出模型图和合箱图箱图零件结构的铸造工艺性分析浇注位置分型面的选择型芯的数量及其设计铸造工艺参数浇注系统设计冒口、冷铁、铸筋设计绘制铸造工艺图1、机械加工余、机械加工余量和最小铸出量和最小铸出孔孔2、拔模斜度、拔模斜度3、收缩率、收缩率4、铸造圆角、铸造圆角5、型芯头、型芯头模型图合箱图 选择铸件的浇注位置及分型面；选择

2、铸件的浇注位置及分型面； 确定型芯的数量、定位方式、下芯顺序、确定型芯的数量、定位方式、下芯顺序、芯头形状及尺寸；芯头形状及尺寸； 确定工艺参数：如机械加工余量、起模确定工艺参数：如机械加工余量、起模斜度、铸造圆角及收缩率以及浇冒口、斜度、铸造圆角及收缩率以及浇冒口、冷铁形状、尺寸及在砂型中的布置等。冷铁形状、尺寸及在砂型中的布置等。 确定工艺方案，构成铸造工艺图。确定工艺方案，构成铸造工艺图。具体内容包括：具体内容包括：铸造工艺图浇注位置：铸件在铸型中所处的位置。浇注位置：铸件在铸型中所处的位置。浇注位置的选择原则1、铸件的重要加工面或主要工作面应朝下、铸件的重要加工面或主要工作面应朝下车床

3、床身车床床身上中下中卷扬机筒卷扬机筒2、面积大薄壁部分在铸型下或使其处于垂直倾斜位置、面积大薄壁部分在铸型下或使其处于垂直倾斜位置。浇注位置的选择原则铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象3、厚大部位放在分型面附近的上部或侧面。、厚大部位放在分型面附近的上部或侧面。浇注位置的选择原则容易形成缩孔缩松的铸件容易形成缩孔缩松的铸件1、尽可能使用最少的分型面。、尽可能使用最少的分型面。分型面的选择原则分型面的选择原则2 2、铸件全部或大部放在同一砂箱、铸件全部或大部放在同一砂箱分型面的选择原则分型面的选择原则防止错型、飞边、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。防止错型、飞边、毛

4、刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。分型面的选择原则分型面的选择原则应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中。应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中。螺栓塞头螺栓塞头方头分型面的选择原则分型面的选择原则 铸件的加工面很铸件的加工面很多，又不可能全部与多，又不可能全部与基准面放在分型面的基准面放在分型面的同一侧时，则应使加同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工基准面与大部分加工面处于分型面的同工面处于分型面的同一侧。一侧。轮毂的分型面加工基准加工基准分型面的选择原则分型面的选择原则尽量选用平面尽量选用平面避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上分型面的选择原则分型

5、面的选择原则以简化模具制造和造型工艺。以简化模具制造和造型工艺。尽量选用平面。尽量选用平面。分型面的选择原则分型面的选择原则尽量将型腔置于下箱尽量将型腔置于下箱分型面的选择原则分型面的选择原则为便于造型、下芯、合箱、检验及检查为便于造型、下芯、合箱、检验及检查分型面的选择原则分型面的选择原则1、分型面少、分型面少2、型芯、活块数量少、型芯、活块数量少3、放在同一砂箱内、放在同一砂箱内4、加工基准与加工面在同一砂箱内、加工基准与加工面在同一砂箱内 5、选用平面，选在最大截面上、选用平面，选在最大截面上 6、将型腔置于下箱、将型腔置于下箱分型面的选择原则分型面的选择原则二、型芯形状、数量及分块二、

6、型芯形状、数量及分块应尽量使型芯、活块数量少。应尽量使型芯、活块数量少。应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。二、型芯形状、数量及分块二、型芯形状、数量及分块尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。二、型芯形状、数量及分块尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。二、型芯形状、数量及分块采用联合式型芯采用联合式型芯二、型芯形状、数量及分块v 机械加工余量、最小铸出孔、槽机械加工余量、最小铸出孔、槽v 起模斜度起模斜度v

7、 铸造圆角铸造圆角v 铸造收缩率铸造收缩率v 芯头及芯座芯头及芯座v 其它如分型负数、工艺补正量等其它如分型负数、工艺补正量等1、机械加工余量、机械加工余量 铸件上为切削加工而加大的尺寸叫机械加工余量铸件上为切削加工而加大的尺寸叫机械加工余量铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定 过大过大浪费，增加工时，截面增加、热节变大、浪费，增加工时，截面增加、热节变大、晶粒粗大，力学性能降低；晶粒粗大，力学性能降低； 过小过小切削余量不够、表面硬度偏高、有黑皮。切削余量不够、表面硬度偏高、有黑皮。表面粗糙度、尺寸公差、螺纹符号、形位公差的部位表面粗糙度、尺寸公差、螺纹符号、形位公差的部位铸造工艺参数的确定

8、铸造工艺参数的确定 1、机械加工余量的确定、机械加工余量的确定铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂程度、生产批量、加工面铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂程度、生产批量、加工面与基准面的距离及加工面在铸型中的位置、加工精度要求等。与基准面的距离及加工面在铸型中的位置、加工精度要求等。1.灰铸铁件线收缩率小、熔点低，表面较光洁、平整，灰铸铁件线收缩率小、熔点低，表面较光洁、平整，故其加工余量小，故其加工余量小，2.铸钢件加工余量应比铸铁件大铸钢件加工余量应比铸铁件大3.非铁合金铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸非铁合金铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小；铁件小；铸造工艺参数的

9、确定铸造工艺参数的确定 1、机械加工余量的确定、机械加工余量的确定铸件的尺寸愈大，余量也应随之加大；铸件的尺寸愈大，余量也应随之加大；大量生产时，采用机器造型铸件精度，故余大量生产时，采用机器造型铸件精度，故余量可减小，反之，手工造型余量应加大，量可减小，反之，手工造型余量应加大，浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率增大，浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率增大，其加工余量应比底面和侧面大。其加工余量应比底面和侧面大。铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定2、最小铸出孔、槽、最小铸出孔、槽 从铸件质量及经济方面考虑，较大的孔、槽等应铸从铸件质量及经济方面考虑，较大

10、的孔、槽等应铸出来，节约金属和机械加工工时，同时还避免铸件局部出来，节约金属和机械加工工时，同时还避免铸件局部过厚所造成的热节。过厚所造成的热节。 提高铸件的质量，提高铸件的质量，较小的孔槽，则不宜铸较小的孔槽，则不宜铸出，直接加工反而方便；出，直接加工反而方便；有特殊要求，且无法实有特殊要求，且无法实行机加工的孔如弯曲孔，行机加工的孔如弯曲孔，则一定要铸出。则一定要铸出。应根据模壁测量面高度、模样材料及造型方法确定。应根据模壁测量面高度、模样材料及造型方法确定。铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定3、起模斜度、起模斜度目的：模样或型芯容易脱出目的：模样或型芯容易脱出没有结构斜度的壁均应设起模

11、斜度。没有结构斜度的壁均应设起模斜度。 外壁外壁0.253 ，内壁，内壁310 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定3、起模斜度、起模斜度铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定3、起模斜度、起模斜度铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定3、起模斜度、起模斜度4、铸造圆角铸造圆角R=( 1/3 1/2 ) ( a + b )/2铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定5、收缩率、收缩率 为了补偿铸件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的为了补偿铸件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。而用来度量模样尺寸的刻尺称为缩尺数值。而用来度量模样尺寸的刻尺称为缩尺( (模样工模样工缩尺缩尺) )，其分度以普通尺的单位长度乘

12、以，其分度以普通尺的单位长度乘以(1+(1+铸件线收铸件线收缩率缩率) )。 灰口铸铁：灰口铸铁：0.7% 0.7% 1.0%1.0% 铸造碳钢：铸造碳钢：1.3 %1.3 %2.0%2.0% 铝硅合金：铝硅合金：0.8 %0.8 %1.2%1.2% 有色合金：有色合金：1.0% 1.0% 1.5%1.5%铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定6、芯头及芯座芯头及芯座 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定 指模样上的突出部分，在型指模样上的突出部分，在型内形成芯座并放置芯头。或指型内形成芯座并放置芯头。或指型芯的外伸部分，不形成铸件轮廓，芯的外伸部分，不形成铸件轮廓，只是落入芯座内，用以定位和支

13、只是落入芯座内，用以定位和支承型芯。芯头可分为垂直芯头和承型芯。芯头可分为垂直芯头和水平芯头。单支点的水平芯头又水平芯头。单支点的水平芯头又称为悬臂芯头。称为悬臂芯头。 垂直芯头一般都有垂直芯头一般都有上下芯头，芯头高度上下芯头，芯头高度H主要取决于芯头直径主要取决于芯头直径d。为了提高芯头的稳定性为了提高芯头的稳定性和可靠性，下芯头斜度和可靠性，下芯头斜度应小些应小些(510)，高度，高度H应大些；为便于合型、应大些；为便于合型、上芯头的斜度应大些上芯头的斜度应大些(615)，高度，高度H应小应小些。短而粗的芯头也可些。短而粗的芯头也可不留上芯头。不留上芯头。铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的

14、确定 水平芯头其长度水平芯头其长度上主要取决于芯头直上主要取决于芯头直径径d和芯的长度。为和芯的长度。为便于下芯及合型，铸便于下芯及合型，铸型上的芯座端部也应型上的芯座端部也应留有一定的斜度、悬留有一定的斜度、悬臂芯头必须做得比较臂芯头必须做得比较长而大，并使用芯撑长而大，并使用芯撑以防止芯下垂或被液以防止芯下垂或被液体抬起。体抬起。芯头和芯座芯头和芯座之间应有之间应有14mm的的间隙间隙S。铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定7 7、分型负数、分型负数 指为抵消铸件在分型部位的增厚，在模样上相应指为抵消铸件在分型部位的增厚，在模样上相应减去的尺寸。砂型的分

15、型面一般不可能很平整，因此减去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很平整，因此干型或表面烘干型合型后，上下型不能密合，金属液干型或表面烘干型合型后，上下型不能密合，金属液就有可能从分型面处溢出，即就有可能从分型面处溢出，即“跑火跑火”。为了防止跑。为了防止跑火，就要在下型的分型面上铺设泥条、油泥条或石棉火，就要在下型的分型面上铺设泥条、油泥条或石棉绳等，使上、下型接触面密封，这样就使上箱抬高，绳等，使上、下型接触面密封，这样就使上箱抬高，增加了铸件的高度或铸件顶面的厚度。制做模样时，增加了铸件的高度或铸件顶面的厚度。制做模样时，为了使模样符合零件图上尺寸的要求，在模样上相应为了使模样符合零件图上尺寸

16、的要求，在模样上相应减去这个抬高的尺寸，即为分型负数。减去这个抬高的尺寸，即为分型负数。铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定7 7、工艺补正量、工艺补正量 由于工艺上的原因，在铸件相应部位非加工面上由于工艺上的原因，在铸件相应部位非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量。在单件、小批量增加的金属层厚度称为工艺补正量。在单件、小批量手工砂型铸造时，由于偏心，错型等原因可能造成铸手工砂型铸造时，由于偏心，错型等原因可能造成铸造缺陷，采用工艺补正量以减少废品率；对于成批大造缺陷，采用工艺补正量以减少废品率；对于成批大量生产的铸件，不使用工艺补正量，而采用修改模具量生产的铸件，不使用工艺补正量，而采用

17、修改模具的方法。的方法。铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定第三节第三节 浇注系统和冒口浇注系统和冒口1. 浇注系统浇注系统 1）浇注系统的组成及作用）浇注系统的组成及作用2）浇注系统的常见类型）浇注系统的常见类型 封闭式浇注系统封闭式浇注系统 S直直S横横S内内 S直直 S横横 S内内=1.15 1.1 1 开放式浇注系统开放式浇注系统 S直直S横横S内内 S直直 S横横：S内内=1 2 4顶注式浇注系统顶注式浇注系统 浇注系统设在铸件的顶部，优点利于顺序凝固和补缩。浇注系统设在铸件的顶部，优点利于顺序凝固和补缩。缺点是冲击力大，充型不平稳，易发生飞溅、氧化和卷入缺点是冲击力大，充型不平稳，

18、易发生飞溅、氧化和卷入空气，使铸件产生砂眼、冷豆、气孔和夹渣等缺陷。空气，使铸件产生砂眼、冷豆、气孔和夹渣等缺陷。多用于重量不大、不高和形状简单的薄壁或件等壁焊的铸多用于重量不大、不高和形状简单的薄壁或件等壁焊的铸件，对于易氧化的合金不宜采用顶注式。件，对于易氧化的合金不宜采用顶注式。分型面（中间）注入式分型面（中间）注入式 金属液经过开在分型面上的金属液经过开在分型面上的横挠道和内浇道进入型腔。横挠道和内浇道进入型腔。由于内绕道在分型面上开设，由于内绕道在分型面上开设，能方便地按需要作出布置，能方便地按需要作出布置，有利于控制金属液的流量分有利于控制金属液的流量分布和铸型的热分布。这种挠布和

19、铸型的热分布。这种挠注系统应用普遍，适用于中注系统应用普遍，适用于中等重量、高度不大、中等壁等重量、高度不大、中等壁厚的铸件。厚的铸件。底注式底注式内浇道开设在型腔底侧或底内浇道开设在型腔底侧或底下的浇注系统。下的浇注系统。优点：充型平稳，避免冲击、优点：充型平稳，避免冲击、飞溅和氧化及由此形成的铸飞溅和氧化及由此形成的铸件缺陷。气体易于排出，整件缺陷。气体易于排出，整个浇注系统充满较快，利于个浇注系统充满较快，利于撇渣。撇渣。缺点：底部温度高，上部温缺点：底部温度高，上部温度低，不利于冒口补缩。度低，不利于冒口补缩。因此采用快浇注，适用范围因此采用快浇注，适用范围为易氧化的合金。为易氧化的合

20、金。阶梯式阶梯式优点：注入平稳减少飞溅，优点：注入平稳减少飞溅，又利于补缩。又利于补缩。缺点：浇注系统结构复杂，缺点：浇注系统结构复杂，增大造型及清理工作量。增大造型及清理工作量。适用于高度较高、型腔较复适用于高度较高、型腔较复杂、收缩量较大或质量要求杂、收缩量较大或质量要求较高的铸件。较高的铸件。3.内浇道与铸件型腔连接位置的选择内浇道与铸件型腔连接位置的选择 金属液进入型腔畅通，避免冲击。金属液进入型腔畅通，避免冲击。 不妨碍铸件收缩。不妨碍铸件收缩。 不开设在铸件的重要部位。不开设在铸件的重要部位。 开在容易清理和打磨的地方。开在容易清理和打磨的地方。2. 冒口冒口冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。 明冒口明冒口暗冒口暗冒口冒口的类型冒口的类型冒口比例分类图冒口比例分类图铸造工艺图的绘制铸造工艺图的绘制上上下下材料：材料：HT200HT200收缩率：收缩率：1.0 %1.0 %应用综合举例应用综合举例铸造工艺图铸造工