砂型铸造工艺设计

第四章砂型铸造工艺教学目的

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：铸型组元间的结合面一、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.易产产生生缩缩孔孔的的构构件件，，应应使使厚厚截截面面位位于于分分型型面面附附近近的的上上部部或或侧侧面面原因因：：便便于于安安放放冒冒口口，，实实现现定定向向凝凝固固，，进进行行补补缩缩。。二、、铸铸型型分分型型面面的的选选择择原则则：：在保保证证质质量量的的前前提提下下，，尽尽量量简简化化工工艺艺1.分型型面面应应设设在在铸铸件件最最大大截截面面处处，，以以保保证证模模样样从从型型腔腔中中顺顺利利取取出出2.应使使造造型型工工艺艺简简化化★应尽尽量量使使分分型型面面平平直直，，以以简简化化模模具具制制造造及及造造型型工工艺艺，，避避免免挖挖砂砂造造型型★尽可可能能减减少少铸铸件件的的分分型型面面，，尽尽量量做做到到只只有有一一个个分分型型面面★应使使型型芯芯和和活活块块数数量量尽尽量量减减少少。。3.应使使铸铸件件全全部部或或大大部部放放在在同同一一砂砂箱箱。。4.应尽尽量量使使型型腔腔及及主主要要型型芯芯位位于于下下型型，，以便于造造型、下下芯、合型及检检验。下上上下②①第二节铸铸造工工艺参数数的确定定一、机械械加工余余量和最最小铸孔孔灰铸铁的的机械加加工余量量注：加工工余量数数值中下下限用于于大批大大量生产产，上限限用于单单件小批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)<5050～120120～260260～500500～800800～1250<120顶面底、侧面3.5～4.52.5～3.54.0～4.53.0～3.5120～260顶面底、侧面4.0～5.03.0～4.04.5～5.03.5～4.05.0～5.54.0～4.5260～500顶面底、侧面4.5～6.03.5～4.55.0～6.04.0～4.56.0～7.04.5～5.06.5～7.05.0～6.0500～800顶面底、侧面5.0～7.04.0～5.06.0～7.04.5～5.06.5～7.04.5～5.57.0～8.05.0～6.07.5～9.06.5～7.0800～1250顶面底、侧面6.0～7.04.0～5.56.5～7.55.0～5.57.0～8.05.0～6.07.5～8.05.5～6.08.0～9.05.5～7.08.5～106.5～7.5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最小铸孔孔注：对于于零件上上不要求求加工的的孔槽，，无论大大小均应应铸出二、起模模斜度为了起模模方便又又不损坏坏砂型，，凡垂直直于分型型面的壁壁上须留有斜度度。起模斜度度的形式式三、铸造造圆角铸件上相相邻两壁壁之间的的交角，，应做出出铸造圆圆角，防防止在尖尖角处产产生冲砂砂及裂纹纹等缺陷陷。圆角角半径一一般为相相交两壁壁平均厚厚度的1/3～1/2四、收缩缩率铸件由于于凝固、、冷却后后的体积积收缩，，其各部部分尺寸寸均小于于模样尺尺寸。为为保证铸铸件尺寸寸要求，，需在模模样(芯盒)上加大一一个收缩缩的尺寸寸。加大大的这部部分尺寸寸称收缩缩量，一一般根据据铸造收收缩率来来定。铸铸造收缩缩率定义义如下：：K＝[(L模－L件)/L件]×100%式中：K为铸造收收缩率；；L模为模样尺尺寸；L件为铸件尺尺寸。铸造收缩率率主要取决决于合金的的种类，同同时与铸件件的结构、、大小、壁壁厚及收缩缩时受阻碍碍情况有关关。对于一一些要求较较高的铸件件，如果收收缩率选择择不当，将将影响铸件件尺寸精度度，使某些些部位偏移移，影响切切削加工和和装配。通常灰铸铁铁为0.7～1.0%，铸造碳钢钢为1.3～2.0%，铝硅合金金为0.8～1.2%，锡青铜为为1.2～1.4%。第三节砂砂芯设计计一、型芯的的作用形成铸件的的内腔、孔孔洞和形状状复杂阻碍碍起模部分分的外形。。二.型芯的数量量及分块★型芯的数数量取决于于铸件的形形状★大型复杂杂型芯根据据需要分块块制作三.型芯的形式式常用的型芯芯有水平型型芯、垂直直型芯、悬悬臂型芯、、悬吊型芯芯、引申型型芯（便于于起模）、、外型芯（（使三箱造造型变为两两箱造型））等六种。。四、型芯头头及芯座型芯头的作作用：对型型芯起固定定、定位、、排气作用用。第四节浇浇注系统和和冒口一、浇注系系统浇注系统是是指液态金金属流入铸铸型型腔的的通道。1.浇注系统的的组成及作作用浇注系统一一般包括外外浇口、直直浇道、横横浇道、内内浇道等。。58浇注系统的的作用应能能平稳地将将金属液引引入铸型，，要有利于于档渣和排排气，并能能控制铸件件的凝固顺顺序。浇注系统的的组成(1)外浇口其作用是容容纳注入的的金属液并并缓解液态态金属对砂砂型的冲击击。小型铸铸件通常为为漏斗状(称浇口杯)，较大型铸铸件为盆状状(称浇口盆)。(2)直浇道是连接外浇浇口与横浇浇道的垂直直通道，改改变直浇道道的高度可可以改变型型腔内金属属液的静压压力从而改改善液态金金属的充型型能力。(3)横浇道横浇道是将将直浇道的的金属液引引入内浇道道的水平通通道，一般般开在砂型型的分型面面上。横浇浇道的主要要作用是分分配金属液液入内浇道道和隔渣。。(4)内浇道内浇道直接接与型腔相相连，其作作用是调节节金属液流流入型腔的的方向和速速度，以及及调节铸件件各部分的的冷却速度度。浇注系统的的类型很多多，根据金金属的种类类和铸件的的形状及内内浇道在铸铸件上开设设的位置，，可分为顶顶注式、底底注式、中中间注入式式和分段注注入式等几几种类型。。（1）顶注式浇浇注系统2.浇注系统的的类型优点是易于于充满型腔腔，型腔中中金属的温温度自下而而上递增，，因而补缩缩作用好、、简单易做做、节省金金属材料。。缺点是对对铸型冲击击较大，有有可能造成成冲砂和飞飞溅，而且且会加剧金金属的氧化化。所以这这类浇注系系统多用于于重量轻，，高度低和和形状简单单的铸件。。60顶注式浇注注系统（2）底注式浇浇注系统与顶注式浇浇注系统相相反，底注注式浇注系系统是从铸铸件底部(下端面)注入型腔的的。底注式浇注注系统61这类浇注系系统的优点点是充型平平稳，排气气方便，不不易冲坏型型腔和引起起飞溅，适适宜于大、、中型的铸铸件。对易易于氧化的的合金，如如铝、镁合合金和某些些铜合金也也较适宜。。这类浇注系系统的缺点点是不利于于定向凝固固，补缩效效果差，充充型速度慢慢，不适合合复杂薄壁壁铸件的充充型。（3）中间注入入式浇注系系统中注式浇注注系统62这是一种介介于顶注和和底注之间间的注入方方法，既降降低了液流流落下的高高度，又使使温度的分分布较为均均匀，内浇浇道处在分分型面上，，便于开设设和选择部部位。因此此，这种浇浇注系统的的应用很广广。（4）阶梯注入入式浇注系系统阶梯注入式式浇注系统统63阶梯注入式式浇注系统统亦称阶梯梯式浇注系系统，是在在铸件高度度上设二层层或二层以以上的内浇浇道，它兼兼备了顶注注式、底注注式和中间间注入式浇浇注系统的的优点。冒口是在铸铸型中设置置的一个