材料成型第4章 铸造工艺设计2.ppt

图图4-6 车轮铸件的型芯方案车轮铸件的型芯方案二、型芯的形状、数量及分块p型芯型芯是铸件的一个是铸件的一个重要的组成部分。重要的组成部分。p型芯的功用型芯的功用是形成是形成铸件的铸件的内腔内腔,孔洞和孔洞和形状复杂阻碍起模部形状复杂阻碍起模部分的外形分的外形。图4-7 复杂内腔的型芯分块l对于内腔形状复杂的大铸件，常将形成内腔的型芯分割成数块，对于内腔形状复杂的大铸件，常将形成内腔的型芯分割成数块，使每块形状简单，尺寸较小，便于操作、搬运、烘干，简化芯使每块形状简单，尺寸较小，便于操作、搬运、烘干，简化芯盒结构。盒结构。图4-8 悬臂式型芯及挑担式型芯l为了增加型为了增加型芯稳定性，常芯稳定性，常采用两个或多采用两个或多个铸件共一个个铸件共一个型芯的方法。型芯的方法。四件合铸图4-9 联合式型芯5/16/2009 4:29 PM 6 第二节 铸造工艺参数的确定加工余量加工余量 收缩率收缩率 拔模斜度拔模斜度 铸造圆角铸造圆角 型芯头及型芯座型芯头及型芯座工艺参数工艺参数1.1.加工余量加工余量一、机械加工余量和铸孔指在铸件表面上留出的准备切削去的金属层厚度。指在铸件表面上留出的准备切削去的金属层厚度。零件图上所有标注粗糙度符号的表面均需机械加工，均应零件图上所有标注粗糙度符号的表面均需机械加工，均应标注机械标注机械加工余量加工余量。l机械加工余量的具体数值取决于铸件的机械加工余量的具体数值取决于铸件的材料性质、造型方材料性质、造型方法、加工要求、生产批量、铸件的结构的复杂程度和尺寸法、加工要求、生产批量、铸件的结构的复杂程度和尺寸及加工面及加工面在铸型中的位置等。在铸型中的位置等。加工余量大加工余量大浪费金属浪费金属切去了晶粒细致性能较好的铸件切去了晶粒细致性能较好的铸件表层。表层。余量过小余量过小制品会因残留黑皮而报废，或者，因铸件表层制品会因残留黑皮而报废，或者，因铸件表层过硬而加速刀具磨损过硬而加速刀具磨损影响甚至达不到加工要求影响甚至达不到加工要求。加工余量选择原则：大量生产时大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小余量可减小；手工造型手工造型误差大，余量应加大。误差大，余量应加大。铸钢件铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工表面粗糙、变形较大，其加工余量余量应比铸铁件应比铸铁件大大；有色合金有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量余量应应比铸铁比铸铁小小。铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铸件的尺寸铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铸件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之误差也愈大，故余量也应随之加大加大。浇注时朝上的表面因产生缺陷的机率较大其加工余量应比浇注时朝上的表面因产生缺陷的机率较大其加工余量应比底面和侧面底面和侧面大大。表4-4 铸件的最小铸出孔直径生产批量生产批量最小铸出孔直径最小铸出孔直径灰口铸铁件灰口铸铁件铸钢件铸钢件大量生产大量生产成批生产成批生产单件、小批生产单件、小批生产121515303050-305050（1 1）若是加工孔，则孔的直径应为加上加工余量的数值；）若是加工孔，则孔的直径应为加上加工余量的数值；（2 2）有特殊要求的铸件例外。）有特殊要求的铸件例外。铸件上的加工孔是否铸出，从可能性、必要性、经济性方面考虑：p较大的孔、槽应当铸出，较大的孔、槽应当铸出，以减少切削量和热节，提高铸件力学性能。p较小的孔和槽不必铸出，较小的孔和槽不必铸出，留待以后加工更为经济。p当孔深与孔径比当孔深与孔径比L L/D D 4 4时，时，也为不铸孔。也为不铸孔。p正方孔、矩形孔或气路正方孔、矩形孔或气路孔深且直径小孔深且直径小一般不铸出一般不铸出。p弯曲孔，当不能机械加工时原则上弯曲孔，当不能机械加工时原则上必须铸出必须铸出。p正方孔、矩形孔的最短加工边必须正方孔、矩形孔的最短加工边必须大于大于30 mm才能铸出才能铸出。2、铸出孔和槽的大小 二、起模斜度 起模斜度的大小取决于：起模斜度的大小取决于：立壁的高度、造型方法、模样材料等立壁的高度、造型方法、模样材料等因素，通常为因素，通常为153。p立壁愈高，斜度愈小；立壁愈高，斜度愈小；p 机器造型应比手工造型小，机器造型应比手工造型小，p木模应比金属模斜度大。木模应比金属模斜度大。为使型砂便于从模样内腔中脱出、以形成自带型芯，为使型砂便于从模样内腔中脱出、以形成自带型芯，内壁的起内壁的起模斜度应比外壁大模斜度应比外壁大，通常为，通常为310。为了使模样为了使模样(或型芯或型芯)便于从砂型便于从砂型(或芯盒或芯盒)中取出，凡垂直中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模样时必须留出一定的倾斜度，此倾斜于分型面的立壁在制造模样时必须留出一定的倾斜度，此倾斜度称为起模斜度。度称为起模斜度。p起模斜度形成方式：起模斜度形成方式：增加厚度法增加厚度法、加减厚度法加减厚度法和和减小厚度法减小厚度法。图4-10 起模斜度的形式增加铸件厚度增加铸件厚度加减铸件厚度加减铸件厚度减少铸件厚度减少铸件厚度l当侧面不加工时：当侧面不加工时：壁厚壁厚8mm时，可采用时，可采用增加增加壁厚法；壁厚法；壁厚为壁厚为816mm时，可采用时，可采用加减加减壁厚法壁厚法 壁厚壁厚16mm时，可采用时，可采用减小减小壁厚法壁厚法 l当铸件侧面需要加工时：当铸件侧面需要加工时：必须采用必须采用增加壁厚法增加壁厚法；p加工表面加工表面上的起模斜度，应在上的起模斜度，应在加工余量加工余量的基础上的基础上再给出斜度数值。再给出斜度数值。垂直于分型面的孔，当其孔径大于高度时，可在模样上挖孔，造型起模后，在砂型上形成吊砂或自带型芯，并由此形成铸件孔。起模时模样上的孔内壁与型砂的摩擦力较其外壁大些，即1、2、3 。图图4-11 自带型芯的起模斜度自带型芯的起模斜度起模斜度在工艺图上用起模斜度在工艺图上用 或宽度或宽度a（mm）表示。）表示。用机械加工方法加工模用机械加工方法加工模具时，用角度标注具时，用角度标注；用手工加工模具时，用用手工加工模具时，用宽度标注。宽度标注。目的：目的：可使转角处不产生脆弱面；可使转角处不产生脆弱面；可减少应力集中；可减少应力集中；可避免产生冲砂、缩孔和裂纹。可避免产生冲砂、缩孔和裂纹。圆角半径一般约为相交两壁平均厚度的圆角半径一般约为相交两壁平均厚度的1/31/2。一般小型铸件：一般小型铸件：外圆角半径取外圆角半径取28mm，内圆角半径取，内圆角半径取416mm。三、铸造圆角 铸造圆角铸造圆角 制造模样时，壁的连接和转角处要做成制造模样时，壁的连接和转角处要做成圆弧过度。圆弧过度。凝固特凝固特凝固特凝固特性性性性热节、热节、热节、热节、充型充型充型充型不同转角不同转角不同转角不同转角处的热节处的热节处的热节处的热节三、铸造圆角 3030p铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小于模样铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小于模样尺寸。尺寸。p为保证铸件尺寸要求，需在模样为保证铸件尺寸要求，需在模样(芯盒芯盒)上加一个收缩的尺寸。加上加一个收缩的尺寸。加大的这部分尺寸称为收缩量，一般根据铸造收缩率来定。大的这部分尺寸称为收缩量，一般根据铸造收缩率来定。l铸造收缩率铸造收缩率K定义如下：定义如下：式中：式中：L模模模样尺寸；模样尺寸；L件件铸件尺寸。铸件尺寸。铸造收缩率主要取决于铸造收缩率主要取决于合金的种类，合金的种类，同时与同时与铸件铸件的结构、大小、壁厚的结构、大小、壁厚及及收缩时受阻碍情况收缩时受阻碍情况有关。有关。四、铸造收缩率四、铸造收缩率通常灰铸铁为通常灰铸铁为0.71.0%，铸造碳钢为铸造碳钢为0.32.0%，铝硅合金为铝硅合金为0.81.2%，锡青铜为锡青铜为1.21.4%。五、芯头及芯座五、芯头及芯座型芯的功用：型芯的功用：是形成铸件的是形成铸件的内腔、孔洞内腔、孔洞和和形状复杂阻碍形状复杂阻碍起模部起模部分的外形。分的外形。制作时制作时型芯及模样型芯及模样上须做出上须做出型芯头型芯头，对应造型时要在，对应造型时要在砂型砂型中做中做凹坑凹坑“座位座位”，使型芯定位，使型芯定位。设计时需考虑：设计时需考虑：保证保证定位准确定位准确、能承受砂芯、能承受砂芯自身重量自身重量和和液态合金的液态合金的冲击、浮力等外力冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅气体能顺畅引出铸型等。引出铸型等。型芯头的作用：型芯头的作用：1 1）定位作用；）定位作用；2 2）固定作用；）固定作用；3 3）排气作用。）排气作用。型芯头：型芯头：是型芯的定位、支撑和排气的部分。是型芯的定位、支撑和排气的部分。主要确定：主要确定：芯头长度、斜度和间隙。芯头长度、斜度和间隙。长度取决于型芯的直径和长度长度取决于型芯的直径和长度芯头的分类：芯头的分类：1 1）垂直型芯；）垂直型芯；图图4-12 4-12 垂直型芯及芯头垂直型芯及芯头芯头必须留有一定的斜度芯头必须留有一定的斜度。l下芯头的斜度应小些下芯头的斜度应小些(510)，l上芯头的斜度为便于合箱应大些上芯头的斜度为便于合箱应大些(615)。h=15150mmp形式：形式：上下都有芯头；只有下芯头，无上芯头；上下都有芯头；只有下芯头，无上芯头；上下都无芯头。上下都无芯头。l型芯头与铸型型芯座之间应有型芯头与铸型型芯座之间应有 14 mm的间隙的间隙(S)，以便于铸型的装配。，以便于铸型的装配。垂直型芯一般都有上、下芯头垂直型芯一般都有上、下芯头;短而粗的型芯也可省去上芯头。短而粗的型芯也可省去上芯头。2 2）水平型芯）水平型芯图图4-13 水平型芯及芯头水平型芯及芯头型芯头与铸型型芯座之间应有型芯头与铸型型芯座之间应有14 mm的间隙的间隙(S1)，以便于铸型的装配。以便于铸型的装配。h=2080mm。a)一般式一般式 b)联合芯头联合芯头 c)加长加大芯头，加长加大芯头，d)型芯撑。型芯撑。p芯头的形式芯头的形式