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第四章 铸造工艺设计o要求:掌握铸造工艺方案的制 定,铸造工艺参数确定的原则;熟悉浇注系统的组成以及冒口的作用 ;了解冒口尺寸的计算方法。o重点:砂型铸造工艺图的绘制;o难点:浇注位置及分型面的选择 。o砂型铸造工艺设计:为获得好的铸件,减少工 作量,降低成本,合理制订铸 造工艺方案,绘制铸造工艺图 。4-1 铸造工艺方案的确定o铸造工艺方案: 选择铸件的浇注位置及分型面。 型芯的数量、形状及其固定方法。 确定工艺参数:加工余量、起模斜度、圆角、收缩率。 浇冒口、冷铁形状、尺寸及其布置。o铸造工艺图:在零件图上用各种工艺符号 表示出铸造工艺方案的图形。o作用:它是制造模样和铸型,进行 生产准备和铸件检验的依据(基 本工艺文件)。支座的铸造工艺图、模样图及合型图 一、工艺符号及其表示方法(表4-1 )二、浇注位置及分型面的选择o浇注位置:浇注时铸件在砂型中所处的空间位置。o分型面:砂箱间的接触表面。o性:影响铸件质量、工艺难易程度。1浇注位置的选择原则1)铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。o上表面易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷,不如下表面致密。 车床床身的浇注位置 起重机卷扬筒的浇注位置方案(采用立式浇注) 2)铸件的大平面应朝下o大平面还常产生夹砂缺陷,故对平 板、圆盘类铸件,大平面应朝下。 3)面积较大的薄壁部分置于铸型下 部或使其处于垂直或倾斜位置。o防止铸件产生浇不足或冷隔等缺陷 。 薄壁件的浇注位置 4)对于容易产生缩孔 的铸件,应使厚的部 分放在分型面的上部 或侧面,厚处直接安 放冒口,实现自下而 上的顺序凝固。 2分型面的选择原则o性:恰当与否会影响铸件质量;使制模、造型、造芯、合箱或清理 等工序复杂化;甚至还可增大切削加工的工作量。1)便于起模,使造型工艺简化 o尽量使分型面平直、数量少,避 免不必要的活块和型芯。起重臂的分型面 避免用活块。支架分型方案: I方案需活块; 改用方案II时, 可省去活块,仅在 A处稍加挖砂即可 。 大批量生产条件下,采用机器造型 ,需要改用图中所示的环状型芯, 使铸型简化成只有一个分型面。 使用型芯减少分型面 2)尽量使铸件 全部或大部置于 同一砂箱,以保 证铸件精度。 车床床身铸件 3)尽量使型腔及主要型芯位于下型 o便于造型、下芯 、合箱和检验铸件 壁厚。但下型型腔 也不宜过深,并尽 量避免使用吊芯和 大的吊砂。 机床支架 o注意:选择分型面的上述诸原则 ,对于某个具体的铸件来说难以全 面满足,有时甚至互相矛盾。o因此,必须抓住主要矛盾、全面 考虑,至于次要矛盾,则应从工艺 措施上设法解决。o工艺设计步骤:先定浇注位置,再选分型面,在定分型面时,应尽可能 与浇注位置相一致。三、砂芯形状、个数及分块o砂芯作用:形成铸件内腔或便于外形起模。o分块:便于操作、搬运、烘干和简化芯盒。o共型芯:增加型芯稳定性、提高模 板和砂箱利用率。4-2 工艺参数的确定o铸造工艺参数的确定:铸造工艺参数包括加工余 量、起模斜度、铸造圆角、芯 头、芯座、收缩余量等。一、机械加工余量和铸孔o机械加工余量:在铸件上为切削 加工而加大的尺寸。o余量过大,切削加工费工,且浪 费材料;o余量过小,制品会因残留黑皮而 报废,或因铸件表层过硬而加速 刀具磨损。o加工余量应根据铸件生产批量 、合金种类、造型方法、加工 要求、铸件的形状、尺寸及浇 注位置等来确定。o大量生产:机器造型,精度高,余 量小。o铸钢件:表面粗糙,余量比铸铁大o非铁合金:价贵,表面光滑,余量 小。(表4-2) (表4-3)说明o铸件的孔、槽是否铸出,不仅取 决于工艺上的可能性,还须考虑其 必要性。o较大的孔、槽应铸出,可减小加 工工时,减小热节;o较小的孔、槽不必铸出,留待加 工更经济。o不加工的特形孔、价格较贵的非 铁金属铸孔,尽量铸出。 二、起模斜度(拔模斜度)o使模型样(或型芯)易于从砂型( 或芯盒)中取出,应在模样或芯盒的 起模方向带有一定的斜度。o加工表面上的起模斜度应结合加工 余量直接表示出,而不加工表面上的 斜度(结构斜度)仅需用文字注明。o起模斜度的大小:根据立壁的高度 、造型方法和模样材料来确定。o立壁愈高,斜度愈小;外壁斜度比内 壁小;机器造型的一般比手工造型的 小;金属模斜度比木模小。o具体数据可查有关手册。o一般外壁为15-3,内壁为3-10 。三、铸造圆角o防止在夹角处产生冲砂及裂纹;o圆角半径约为相交两壁平均厚度 的1/31/2。四、铸造收缩率o铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸 略为缩小,为保证铸件的应有 尺寸,模样尺寸必须比铸件放 大一个该合金的收缩率。o铸造收缩率K 表达式为: o灰铸铁:0.7%1.0%;o铸造碳钢:1.3%2.0%;o铝硅合金:0.8%1.2%;o锡青铜:1.2%1.4%。五、芯头及芯座o型芯头可分为垂直芯头和水平芯 头两大类。 型芯头的构造a)垂直芯头 b)水平芯头 4-3 浇、冒口系统一、浇注系统o引导金属液流入铸型型腔的一系列通道的总称。o组成:浇口杯(外浇口)、直浇道、横浇道、内浇道。1尺寸的确定:根据铸件形状、尺寸, 查表确定。 2常见浇注系统的类型3内浇道与铸件型腔连接位置的选择 二、冒口o铸型中设置的一个储存金属液的空 腔作用,提供体收缩时所需的金属液 。o对其进行补缩,防止产生缩孔、缩 松等(冒口清除)。o冒口的设置:铸件热节圆直径较大 的部位。o冒口尺寸计算:比例法。(表4-6)(图4 -18)4-4 铸造工艺设计 o主要是画铸造工艺图、铸件毛坯图 、铸型装配图和编写工艺卡片等。 o一般大量生产的定型产品、特殊重 要的单件生产的铸件,铸造工艺设计 订得细致,内容涉及较多。o单件、小批生产的一般性产品,铸造工艺设计内容可以简化。o在最简单的情况下,只须绘制一 张铸造工艺图即可。铸造工艺设计的内容和一般程序 o以C6140车 床进给箱体 为例分析毛 坯的铸造工 艺方案如下 :o质量约 35Kg。车床进给箱体零件图 o该零件没有特殊质量要求的表面,仅 要求尽量保证基准面D不得有明显铸 造缺陷,以便进行定位。o材料:灰铸铁HT150,勿需考虑补缩 。o在制订铸造工艺方案时,主要应着眼 于工艺上的简化。1.分型面三个方案供选择:o方案I:分型面在轴孔的 中心线上。o方案II:从基准面D分型 ,铸件绝大部分位于下型。o方案III:从B面分型,铸 件全部置于下型。 o大批量生产:为减少切削加工 工作量,九个轴孔需要铸出。o此时,为了使下芯、合箱及铸 件的清理简便,只能按照方案I从 轴孔中心线处分型。o为了便于采用机器造型、尽量 避免活块,故凸台和凹槽均应 用型芯来形成。o为了克服基准面朝上的缺点, 必须加大D面的加工余量。o单件、小批量生产:采用手工造型,使用活块造 型较型芯更为方便。同时,因铸 件的尺寸允许偏差较大,九个轴 孔不必铸出。o此外,应尽量降低上型高度, 以便利用现有砂箱。o显然,在单件生产条件下,宜 采用方案II或方案III。2. 铸造工艺图 采用分型方案I时的铸造工艺图 (局部) 车床进给箱体铸造工艺图3. 工艺参数的确定o机械加工余量o起模斜度o铸造图角o铸造收缩率 结 束
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