金属工艺学 第二篇 铸造下.ppt
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1、振压造型振压造型的工作过程的工作过程填沙填沙 振击紧沙振击紧沙辅助压实辅助压实起模起模四、金属液态成形方法四、金属液态成形方法铸造铸造u砂型铸造砂型铸造u特种铸造特种铸造金属型铸造金属型铸造熔模精密铸造熔模精密铸造压力铸造压力铸造离心铸造离心铸造实型铸造实型铸造 (一)砂型铸造(一)砂型铸造 是传统的液态成形,它适用于各种形状大小及各是传统的液态成形,它适用于各种形状大小及各类合金铸件的生产。其最基本是工序是类合金铸件的生产。其最基本是工序是造型和制芯。造型和制芯。应用最广,工艺灵活,应用最广,工艺灵活,成本最低成本最低,对技术要求高、对技术要求高、质量不易控制。质量不易控制。1.关键环节关键
2、环节 1)造型(手工造型、机器造型)造型(手工造型、机器造型)主要解决型砂紧实、起模等主要解决型砂紧实、起模等2)制芯(手工制芯,用芯盒)制芯(手工制芯,用芯盒)3)金属熔炼,控制好合金成分和浇注)金属熔炼,控制好合金成分和浇注温度温度4)配砂及型砂输送自动化)配砂及型砂输送自动化 机器造型机器造型 是将是将填砂紧实和起模填砂紧实和起模等主要工序实现机械化。机等主要工序实现机械化。机械化砂处理、浇注、落砂等工序共同组成流水生械化砂处理、浇注、落砂等工序共同组成流水生产线。生产率高,铸型和铸件的质量都较高,成产线。生产率高,铸型和铸件的质量都较高,成本高,生产准备时间较长,本高,生产准备时间较长
3、,适用于中、小型铸件适用于中、小型铸件的批量生产。的批量生产。按紧砂原理,按紧砂原理,机器造型分机器造型分振压造型振压造型、微振压实造、微振压实造型型、高压造型、抛砂造型高压造型、抛砂造型机器造芯机器造芯 射芯机造芯射芯机造芯方法方法 普通造芯、冷芯盒造芯、普通造芯、冷芯盒造芯、热芯盒造芯:热芯盒造芯:芯盒温度在芯盒温度在200250保温保温,所用芯砂为所用芯砂为呋喃树呋喃树脂脂,属热固性材料属热固性材料,型芯在芯盒内经型芯在芯盒内经60s左右即可固左右即可固化化 壳芯机壳芯机造芯造芯 芯盒温度在芯盒温度在200280,所用芯砂为所用芯砂为酚醛树脂砂,树酚醛树脂砂,树脂脂受热熔融受热熔融,芯砂
4、结成芯砂结成310mm,倒出松散型砂,加热倒出松散型砂,加热3090s。制成高强度的壳芯。目前广泛用于制造汽车。制成高强度的壳芯。目前广泛用于制造汽车上的复杂型芯上的复杂型芯.2.关键技术关键技术铸造工艺设计铸造工艺设计 铸件成形工艺分析内容:铸件成形工艺分析内容:u 选择铸件选择铸件浇注位置和分型面浇注位置和分型面u 确定工艺参数确定工艺参数(起摸斜度、收缩量等)起摸斜度、收缩量等)u 型芯与芯头设计型芯与芯头设计u浇注系统设计与计算浇注系统设计与计算u冒口与冷铁设计与计算冒口与冷铁设计与计算u绘制铸造工艺图、铸件图绘制铸造工艺图、铸件图铸造工艺图:铸造工艺图:铸造工艺图铸造工艺图将工艺设计
5、的内容(工艺方案)用将工艺设计的内容(工艺方案)用工艺符号工艺符号或或文字文字在零件图上表示出来所形成的图样在零件图上表示出来所形成的图样.(其中包括(其中包括:浇注位浇注位置,分型面,型芯的数量、形状、尺寸,加工余量,收缩率,置,分型面,型芯的数量、形状、尺寸,加工余量,收缩率,浇注系统,起摸斜度,冒口与冷铁的尺寸与布置等)浇注系统,起摸斜度,冒口与冷铁的尺寸与布置等)车床进给箱体铸造工艺图车床进给箱体铸造工艺图1)铸件成形工艺分析)铸件成形工艺分析给定零件图纸,认定铸件名、使用功能、材质牌号及技术要求给定零件图纸,认定铸件名、使用功能、材质牌号及技术要求分析零件主要轮廓尺寸、壁厚大小及分布
6、、主体结构及形状复分析零件主要轮廓尺寸、壁厚大小及分布、主体结构及形状复杂程度。杂程度。从零件图从零件图铸造工艺图铸造工艺图毛坯图毛坯图2)浇注位置的选定)浇注位置的选定 浇注位置:浇注位置:浇注时铸件在铸型中所处的空间位置浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。确定的原则:重要部位、主要加工面一般确定的原则:重要部位、主要加工面一般放在下箱放在下箱(部)或侧立。(部)或侧立。(因下部质量比上部好)(因下部质量比上部好)床身的浇注,导轨面朝下(因导轨面是最重床身的浇注,导轨面朝下(因导轨面是最重要表面)要表面)滚筒表面侧立滚筒表面侧立(立浇),(立浇),大平面朝下(倒立浇注),大平面朝下(倒立浇注)
7、,面积较大的铸件的薄壁部分置于铸型下部面积较大的铸件的薄壁部分置于铸型下部 床身的浇铸位置图床身的浇铸位置图 床身导轨面是关键表面,不允许有明显的表面缺陷。要床身导轨面是关键表面,不允许有明显的表面缺陷。要求组织细密,因此通常将导轨面朝下浇注。求组织细密,因此通常将导轨面朝下浇注。卷扬筒的浇注位置图卷扬筒的浇注位置图因卷扬筒圆因卷扬筒圆周表面的质周表面的质量要求较高,量要求较高,不允许有铸不允许有铸造缺陷,故造缺陷,故采用如左图采用如左图所示的立浇。所示的立浇。平板铸件的浇注位置图平板铸件的浇注位置图在浇注过程中金属液对型腔上表面有强烈的热辐射,型在浇注过程中金属液对型腔上表面有强烈的热辐射,
8、型腔因急剧热膨胀致使强度下降而开裂,易形成腔因急剧热膨胀致使强度下降而开裂,易形成夹砂、结夹砂、结疤疤等缺陷。所以平板圆盘类等缺陷。所以平板圆盘类铸件大平面铸件大平面应朝下。应朝下。薄壁铸件的浇注位置图薄壁铸件的浇注位置图为防止铸件为防止铸件薄壁部位薄壁部位产生浇不足,冷隔缺陷。因此应将产生浇不足,冷隔缺陷。因此应将面积较大的薄壁部位置于铸型下部位置浇注。面积较大的薄壁部位置于铸型下部位置浇注。3)确定分型面的位置确定分型面的位置 铸型分型面是铸型间相互接合的表面。铸型分型面是铸型间相互接合的表面。选择原则:选择原则:应保证模型能顺利从铸型中取出基本要求。(尽量使应保证模型能顺利从铸型中取出基
9、本要求。(尽量使分型面平直、分型面平直、数量少,有利于拔模),分型面应选在铸件的数量少,有利于拔模),分型面应选在铸件的最大截面处最大截面处。应尽量使铸件的全部或大部分置于应尽量使铸件的全部或大部分置于下箱下箱以保证铸件的尺以保证铸件的尺寸精度。并避免不必要的寸精度。并避免不必要的型芯和活块型芯和活块,以简化造型工艺,以简化造型工艺 应尽量使型腔及主要型芯位于下箱,为便于造型、下应尽量使型腔及主要型芯位于下箱,为便于造型、下芯、合箱及检验铸件的壁厚。芯、合箱及检验铸件的壁厚。平面分型,分型面最少平面分型,分型面最少 分型面选定便于造型和下芯,且使铸件全部或大分型面选定便于造型和下芯,且使铸件全
10、部或大部置入下箱部置入下箱4)工艺参数的选择)工艺参数的选择 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3050305050 机械加工余量机械加工余量:其大小依合金成分与尺寸、铸件浇注位置、:其大小依合金成分与尺寸、铸件浇注位置、机械加工精度而定。见机械加工精度而定。见P70 表表2-10 不铸孔:根据合金类别和生产批量参照表中数据选择。不铸孔:根据合金类别和生产批量参照表中数据选择。12151530 起模(拔模)斜度起模(拔模)斜度 为了使模型(或型芯)易于从砂型(芯盒)为了使模型(或型芯)易于从砂
11、型(芯盒)中取出,以免损坏砂型和型芯,凡平行于起中取出,以免损坏砂型和型芯,凡平行于起模方向的模样表面上留有一定的斜度模方向的模样表面上留有一定的斜度起模起模斜度。斜度。起模斜度的大小根据模样的高度、模起模斜度的大小根据模样的高度、模样的尺寸及造型方法来确定。金属模样的尺寸及造型方法来确定。金属模“”取取0.51 ,木模取,木模取1 3 内壁的内壁的起模斜度比外起模斜度比外壁大壁大.起模斜度的形式图起模斜度的形式图 收缩率收缩率 由于合金的线收缩,铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸由于合金的线收缩,铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小,为了保证铸件的应有尺寸,略为缩小,为了保证铸件的应有尺寸,模样尺寸必
12、须模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩量。比铸件放大一个该合金的收缩量。铸造线收缩率:灰铁铸造线收缩率:灰铁 0.8%-1.0%;铸钢;铸钢 1.3-2;非铁合金非铁合金 1.0%1.4%。铸造圆角铸造圆角 设计和制模时,相交壁的交角做成圆角设计和制模时,相交壁的交角做成圆角铸造圆角。圆铸造圆角。圆角半经一般约为相交两壁平均厚度的角半经一般约为相交两壁平均厚度的1/31/2。5)型芯与芯头设计)型芯与芯头设计 型芯型芯型芯的功能是形成铸件的型芯的功能是形成铸件的内腔、孔洞。内腔、孔洞。或局或局部外型部外型对于形状复杂的大铸件将型芯内腔分割成数块,对于形状复杂的大铸件将型芯内腔分割成数块,便于
13、操作等。便于操作等。型芯头型芯头是型芯的是型芯的定位、支持、和排气定位、支持、和排气结构。设计时,保结构。设计时,保证定位准确,能承受砂芯自身重量和液态金属的冲击、证定位准确,能承受砂芯自身重量和液态金属的冲击、浮力等外力作用浇注时砂芯内部气体顺畅引出铸件。浮力等外力作用浇注时砂芯内部气体顺畅引出铸件。型芯头型芯头使型芯使型芯定位准确,支撑稳定,排气通畅;定位准确,支撑稳定,排气通畅;分垂直芯头和水平芯头两种型式。分垂直芯头和水平芯头两种型式。6)浇注系统)浇注系统 作用作用 引入金属,液流平稳,减少冲击引入金属,液流平稳,减少冲击 撇渣、砂或杂质进入型腔撇渣、砂或杂质进入型腔 调节温度场分布
14、,控制凝固顺序,防缩孔、调节温度场分布,控制凝固顺序,防缩孔、裂纹裂纹 产生。产生。组元组元 浇口杯浇口杯接纳金属液;接纳金属液;直浇道直浇道其高度决定金属液流引入的静压力;其高度决定金属液流引入的静压力;横浇道横浇道引入金属液流,撇渣;引入金属液流,撇渣;内浇道内浇道引入金属液流,调节温度场分布;引入金属液流,调节温度场分布;类型类型 封闭式封闭式 F直直:F横横:F内内=1.15:1.1:1 开放式开放式 F直直:F横横:F内内=1 :2 :4顶注式顶注式底注式底注式分型面浇入分型面浇入阶梯式阶梯式内浇口位置内浇口位置 6)冒口与冷铁)冒口与冷铁 冒口作用:补缩。冒口作用:补缩。冒口类型:
15、明冒口、暗冒口。冒口类型:明冒口、暗冒口。冒口清除:非铸件组成,清理时将冒口切除。冒口清除:非铸件组成,清理时将冒口切除。冷铁:分内冷铁和外冷铁冷铁:分内冷铁和外冷铁 ,增加热节处冷速。,增加热节处冷速。7)铸造工艺图纸)铸造工艺图纸 铸造工艺设计实例铸造工艺设计实例1.C6140车床进给箱体车床进给箱体材材 料料 HT200生产批量生产批量 单件小批量或大批量生产单件小批量或大批量生产工艺分析工艺分析 该进给箱没有特殊质量要求的表面该进给箱没有特殊质量要求的表面,但应尽但应尽量保证基准面量保证基准面D的质量要求,便于定位。的质量要求,便于定位。采用不同的分型面,共有三种方案:采用不同的分型面
16、,共有三种方案:方案方案1分型面在轴孔中心线上分型面在轴孔中心线上方案方案2从基准面从基准面D分型,铸件绝大部分位于下箱。分型,铸件绝大部分位于下箱。方案方案3从从B面分型,铸件全部位于下箱。面分型,铸件全部位于下箱。车床进给箱体零件图车床进给箱体零件图 分型面是选择图分型面是选择图采用不同的分型面,采用不同的分型面,共有三种方案:共有三种方案:方案方案1分型面分型面在轴孔中心线上在轴孔中心线上方案方案2从基准从基准面面D分型,铸件绝分型,铸件绝大部分位于下箱。大部分位于下箱。方案方案3从从B面面分型,铸件全部位分型,铸件全部位于下箱。于下箱。A 方案方案I优点优点:适用于铸出轴孔,铸后轴孔的
17、飞边少。适用于铸出轴孔,铸后轴孔的飞边少。便于清理。同时下芯尺寸较大,型芯稳定性好。便于清理。同时下芯尺寸较大,型芯稳定性好。缺点:缺点:基准面基准面D朝上,使该面较易产生缺陷,朝上,使该面较易产生缺陷,且型芯数量较多。且型芯数量较多。适用大批量生产,为了克服基准面朝上的缺点,适用大批量生产,为了克服基准面朝上的缺点,必须加大必须加大D面的加工余量。面的加工余量。方案方案II优点:优点:从基准面从基准面D分型,铸件绝大部分位于下分型,铸件绝大部分位于下箱,凸台箱,凸台A不妨碍起模。不妨碍起模。缺点:缺点:基准面朝上,轴孔难以直接铸出。基准面朝上,轴孔难以直接铸出。单件小批量生产采用此方案。单件
18、小批量生产采用此方案。方案方案III优点:优点:铸件全部位于下箱,铸件不会产生铸件全部位于下箱,铸件不会产生错箱缺陷,基准面朝下,其质量易于保证。错箱缺陷,基准面朝下,其质量易于保证。同时最薄处在铸型下部,铸件不易产生浇同时最薄处在铸型下部,铸件不易产生浇不足,冷隔的缺陷。不足,冷隔的缺陷。缺点:缺点:凸台凸台E、A和槽和槽C都需要用活块或型都需要用活块或型芯,型芯稳定性差,轴孔也难以直接铸出。芯,型芯稳定性差,轴孔也难以直接铸出。适用于单件、小批量生产。适用于单件、小批量生产。车床进给箱铸造工艺图车床进给箱铸造工艺图大批量生产采用方案大批量生产采用方案1;单件、小批生产采用方案单件、小批生产
19、采用方案2或方案或方案3;小批生产时,三个方案均可考虑。小批生产时,三个方案均可考虑。(二)(二)熔模铸造熔模铸造 指用指用指用指用易熔易熔易熔易熔材料制成材料制成材料制成材料制成模样模样模样模样,在在在在易熔模样易熔模样易熔模样易熔模样表面包裹若干层表面包裹若干层表面包裹若干层表面包裹若干层耐火耐火耐火耐火材料,材料,材料,材料,待其硬化干燥后,将模样熔去制成待其硬化干燥后,将模样熔去制成待其硬化干燥后,将模样熔去制成待其硬化干燥后,将模样熔去制成中空中空中空中空型壳,从而型壳,从而型壳,从而型壳,从而获得获得获得获得无分型面无分型面无分型面无分型面的铸型的铸型的铸型的铸型,经高温焙烧后经高
20、温焙烧后经高温焙烧后经高温焙烧后,填砂浇注而获得铸件填砂浇注而获得铸件填砂浇注而获得铸件填砂浇注而获得铸件的一种成形方法。又称的一种成形方法。又称的一种成形方法。又称的一种成形方法。又称“失蜡铸造失蜡铸造失蜡铸造失蜡铸造”1)工艺过程工艺过程工艺过程归纳工艺过程归纳:蜡模制造蜡模制造 蜡蜡模由压型(压制模具的专用工具)模由压型(压制模具的专用工具)制出。制出。压型应尺寸压型应尺寸精确精确,表面,表面光洁。光洁。蜡蜡模材料:蜡基模料(模材料:蜡基模料(50%的石蜡和的石蜡和50%的硬脂酸),的硬脂酸),树脂(松香)基模料。树脂(松香)基模料。型壳制造型壳制造 将熔模组浸泡在耐火涂料(石英粉、刚玉
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