铸造工艺设计基础

1、铸造工艺设计基础铸造工艺设计基础铸造工艺方法概述铸造工艺方法概述铸造工艺设计的意义铸造工艺设计的意义铸造工艺设计的一般内容及程序铸造工艺设计的一般内容及程序铸造工艺设计的一般原则和要求铸造工艺设计的一般原则和要求铸造工艺所用的符号和表示方法铸造工艺所用的符号和表示方法铸造工艺方法及过程概述铸造工艺方法及过程概述“铸造铸造”又称液态金属成形，它是机械工业又称液态金属成形，它是机械工业的基础。的基础。分类：分类： a.a.可分为可分为“重力作用下的铸造重力作用下的铸造”和和“外外力作用下的造力作用下的造” ” 。 b.b.也可分为也可分为“砂型铸造砂型铸造”（占（占7080%7080%）和和“特种

2、铸造特种铸造”。重力下铸造与外力下铸造重力下铸造与外力下铸造重力作用下的铸造：重力作用下的铸造：砂型铸造、金属型铸造、熔模精密铸造、消失模铸造砂型铸造、金属型铸造、熔模精密铸造、消失模铸造外力作用下的铸造：外力作用下的铸造：离心铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造离心铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造砂型铸造与非砂型铸造砂型铸造与非砂型铸造1 1）砂型铸造（根据粘结剂的不同）通常可分为粘土砂型）砂型铸造（根据粘结剂的不同）通常可分为粘土砂型铸造、树脂砂型铸造、水玻璃砂型铸造、覆膜砂型（壳铸造、树脂砂型铸造、水玻璃砂型铸造、覆膜砂型（壳型）铸造等；型）铸造等；2 2）特种铸造通常是指所有的）特种铸

3、造通常是指所有的非砂型铸造非砂型铸造，包括：压力铸，包括：压力铸造、离心铸造、低压铸造、金属型铸造、熔模铸造、挤造、离心铸造、低压铸造、金属型铸造、熔模铸造、挤压铸造等等。压铸造等等。3 3）消失模铸造（散砂真空铸造型）消失模铸造（散砂真空铸造型）（低压铸造，可以是金属铸造、也可以是非金属铸型）（低压铸造，可以是金属铸造、也可以是非金属铸型）2022-5-6铸造工艺设计的意义铸造工艺设计的意义）有利于采用先进的工艺获得高质量、低成本的铸件；）根据工艺进行工序检查，产生铸造缺陷时便于寻找原因，采取纠正措施；）根据工艺设计进行技术准备（砂箱、芯骨等必要的工艺装备得工具），有利于保证正常的生产秩序，

4、方便生产计划调度；）可以不断的积累和总结经验，提高铸造生产技术。铸造工艺设计的一般内容及程序铸造工艺设计的一般内容及程序铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定（1）零件结构的铸造工艺性（可铸造性）（2）造型、制芯方法的选择（3）浇注位置的确定（4）分型面的选择（5）砂芯设计（6）铸造工艺参数选定（铸件尺寸公差、重量公差、机械加工余量、铸造收缩率、起模斜度、最小铸出孔槽等）影响铸造工艺的因素影响铸造工艺的因素铸件的批量、大小、用途；铸造车间起重运输设备的能力；现有烘房、熔化炉、热处理炉的能力；车间型砂、芯砂的种类和制备的能力；车间现有砂箱、浇冒口等工艺装备和要求交货期内生产专用工装的可能性和经济性

5、。铸造工艺对铸件结构的要求铸造工艺对铸件结构的要求铸件结构还应考虑到模具制造、造型、制芯、清理等操作方便，以简化工艺、稳定质量、提高生产率和降低成本。因此要求：1） 简化或减少分型面；2） 减少型芯数量（改进铸件内腔结构）；3） 方便起模（合理地设计凸台、筋、凹槽等）；4 ）有利于型芯的固定和出气；5 ）设计出工艺孔，用以支撑型芯和型芯出气，方便吊运和清砂等；6） 有利于铸件的清砂和打磨；7） 有利于控制铸件尺寸铸造工艺设计的原则铸造工艺设计的原则保证铸件具有所要求的质量水平；所设计的工艺应保证尽可能低的成本；充分利用现有设备，减轻操作者的劳动强度，达到高的生产率；尽量应用价格较便宜，易采购到

6、的原材料，尽量用标准或通用的工具装备；必须设计专用工装时，在保质和生产率高的前提下，尽可能设计简单，制造方便得成本较低的专用工装；必须符合技术安全和环保的规定，保证员工在较好的环境下工作；所设计的工艺应保证尽可能使大量的铸件很快离开车间的生产现场，提高生产面积的利用率；使铸件生产的上、下工序成本最低；同一铸件可能有多种铸造成工艺方案，在保质和提高劳动生产率下，应择最容易、最方便的方案。使对操作工的技术要求最低，降低劳动成本，且减少因操作复杂而发生的铸造成缺陷。确定分型面的原则确定分型面的原则尽可能将铸件的全部或主要部分置于同一半型中，以避免因错型而造成尺寸偏差；应尽量把铸件的加工定位面和主要加

7、工面放在同一箱内，以使加工定位的尺寸偏差减少；铸件的重要加工面、主要工作面、受力面应尽量放在底部或侧面，以防止这些面产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷；应尽量减少分型面的数量，以减少造型引起的偏差；有可能的话，尽量使分型面为平面；机器造型一般采用一个分型面，必要时可加砂芯以方便造型，辟免使用活块；尺量减少砂芯数量并便于砂芯排气；分型面选在铸件最大截面处可使起模方便；分型面的选择应有利于铸件的清理；确定分型时，应充分考虑内浇道和横浇道的设置。缩水的设置缩水的设置a.缩水量的计算公式：（L模具-L铸件）/L铸件100就我司而言b.缩水量的选择：一般选择1，对于大平板灰铁类产品以1.15-1.3，对于内部空

8、间较大且一边或一边以上开口的，通常会选则0-1 设计浇注系统的原则设计浇注系统的原则使液态合金平稳充满铸型，不冲击型壁和型芯，不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于将型腔内的空气和其他气体排出型外；阻挡夹杂物进入型腔；调节铸型及铸件各部分温差，控制铸件的凝固顺序；不阻碍铸件的收缩，减少铸件的变形和开袭倾向；起一定的补缩作用，主要是在由浇道凝固前补给部分液态收缩；控制浇注时间和浇注速度，得到轮廓清晰、完整的铸件；合金液流不应冲刷冷铁和芯撑；浇注系统尽可能简单，占砂箱机积少，体积小，有利于减少冒口体积，这样可以节合金液和型砂，提高砂箱利用率，方便造型、清理和浇注系统模样的制造。浇注系统引入位置（内浇

9、道）的确定浇注系统引入位置（内浇道）的确定有利于铸件凝固补缩；有利于改善铸件铸态组织；有利于提高铸件外观质量；有利于金属液平稳地充满铸型；有利于减少铸件收缩应力和防止裂纹；有利于铸件的清理；其他要求（尽量设在分型面、减少金属消耗、有利于充型过程的可控制、接口处横截面厚度一般应小于铸件厚度的1/2，至多不超过2/3等）浇注系统按各组元截面的比例分类浇注系统按各组元截面的比例分类浇注系统按各组元截面的比例分类浇注系统按各组元截面的比例分类(续)就我司而言a.横浇道，内较大的设定：在无过滤网的前提下，采用充满式，即F内F横F直。当有过滤网时可采用F内F横F直=12323b.直浇道的选择：浇重500K

10、G内直浇道60。500-1000KG直浇道70， 2000KG1000KG直浇道80， 2000KG5000KG直浇道100。大于5000KG直浇道120。数量根据各铸造厂浇包大小而定。浇温及冷却开箱时间的确定浇温及冷却开箱时间的确定就我司而言a.浇注温度的确定：通常采用低温快浇，薄壁铸件选择高温浇注1360-1380。灰铁件一般选择1330-1360，球铁件一般选择1300-1330。厚大件也可低至1280。b.铸件冷却时间：最终以开箱温度作为衡量标准，根据产品的用途，壁厚大小作为选择，一般要求控制在200-350。开箱时间作为参考(松箱及开箱时间详见我们的开箱作业标准书)。 冒口位置的设置

11、原则冒口位置的设置原则冒口应在铸件热节的上方（顶冒口）或热节的侧旁（边冒口）；冒口应尽量设在铸件的最高、最厚的部位，尽量用一个冒口补缩几个热节；当铸件需要在不同高度上都设冒口，或部分设置冒口时，每个冒口有特定的补缩区域，必要时采用冷铁将各个冒口补缩区隔开；冒口尽可能设在铸件的加工面上，而不设在非加工面上，以减少精磨冒口根部的工作量和节约能耗；冒口尽量不设在铸件应力集中的部位和阻碍铸件收缩部位，以免产生裂纹；为加强冒口补缩效果，冒口设置应与内浇道、冷铁、补贴的设置以及加保温剂、点补金属液工艺操作结合起来考虑；冒口设置应使切除操作方便。出气孔的作用及设置原则出气孔的作用及设置原则1.出气孔的作用出

12、气孔的作用排出砂型中型腔、砂芯以及同金属液析出的各种气体；减小充型时型腔内气体压力，改善金属液充型能力；便于观察金属充填型腔的状态及充满程度；排出先行充填型腔的低温金属液和浮渣。2.出气孔设置的原则出气孔设置的原则一般设置在铸件浇注位置的最高处，充型金属液最后到达的部位，砂芯发气和蓄气较多的部位，型腔内气体难以排出的“死角”处；设置位置应不破坏铸件的补缩条件，不宜设在铸件热节和厚壁处，以免因出气孔冷却快导致铸件在该处产生收缩；出气孔应尽量不与型腔直通，以防止因掉砂等原因导致散砂落入型腔；直接出气孔不宜太小，必要时可在出气孔上部设溢流杯，既可排出脏金属液，又可防根部产生气孔；出气孔根部的厚度，一

13、般按所在处铸件厚壁的0.4-0.7倍计算，凝固体收缩大的合金取偏小值，防止形成接热节导致产生缩孔；一般认为，没有设置明冒口的铸件，出气孔根部总截面积最小应等 于内浇道总截面积，以保证能顺畅地排出型腔中的气体。砂芯设置的基本原则砂芯设置的基本原则尽量减少砂芯数量；复杂砂芯可分为多个制造；选择合适的砂芯形状和结构；砂芯烘干支撑面最好是平面；砂芯的分盒面应尽量与砂型的分型面一致；便于下芯、合模；沿高度方向的分层砂芯，上面应力求为平面，利于测量尺寸；被分开的砂芯每段要有良好的定位条件；砂芯要便于排气。芯骨设计的要求芯骨设计的要求要能够保证砂芯具有足够的强度和刚度；芯骨不应阻碍铸件的收缩（有一定的吃砂量

14、）芯骨不应妨碍在铸件中安放冷铁、冒口和必要的出气通道；大砂芯的芯骨必须便于砂芯的吊运、组合及固定，应做出吊环等结构；对组合砂芯，芯骨应考虑组合砂芯的连结和紧固方法；清砂时，芯骨最好能完整地取出，以便重复使用，降低成本；在满足使用要求的前提下，芯骨必须简单，便于制造；芯骨应便于砂芯排气。芯撑设计和使用时的注意事项芯撑设计和使用时的注意事项芯撑材料的熔点应比铸件材质的熔点高，至少相同，铸铁件可用低碳钢或铸铁芯撑；金属液未凝固之前，芯撑应有足够的强度，不能过早熔化而丧失支撑作用；芯撑表面最好镀锡，使用时，其表面应无锈、无油、无水汽等；应尽量将芯撑放在非加工面或不重要的表面上；为了防止芯撑陷入砂型、砂芯而造成铸件壁厚不均，必要时在芯撑端面垫面积较大的铁片、耐火砖或冷铁；芯撑的形状尺寸决定于铸件相应部位的形状、壁厚及芯撑在铸件中所处的位置。工艺符号及表示方法工艺符号及表示方法1）分型线：用红色线表示，并标示出上、中、下上下两箱分型上中下三箱分型2）分模线: 用红色线表示Y3 3）分型分模线： 用红色红表示上下4） 分型负数： 用红色线表示 a.上减量：上下c.下减量： 上下b.上下减量：上下工艺符号及表示方法工艺符号及表示方法（续1）5) 不铸出孔和槽用红色 表示6)工艺补正量： 正补正量 如a 负补正量 如b7)冒口、出气孔：红色线表示8)冷铁：蓝色线表示 9