哈工程材料成型课件--铸造工艺设计.ppt

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1、制定工艺规程的目的：制造合格的铸件 降低铸件的成本 减少生产的工作量铸造生产的首要步骤是合理地制订铸造工艺方案 1.3 铸造工艺设计制定工艺规程的依据：零件结构特点 技术要求 生产批量 设备技术条件 1.3 铸造工艺设计制定工艺规程的内容：对零件进行工艺分析,绘制铸造工艺图确定浇注位置和分型面确定加工余量及有关工艺参数确定型芯数目和设置方式确定浇注系统形状，尺寸和位置 1.3 铸造工艺设计1.3.1 浇注位置的选择车床床身的浇注位置车床床身的浇注位置浇注位置-浇注时铸件在铸型中所处的空间位置 选择浇注位置的主要原则：1）质量要求高的重要加工面、受力面应该朝下。1.3.1 浇注位置的选择浇注位置

2、的选择原则1.铸件中重要加工面或质量要求较高的表面应朝下铸件中重要加工面或质量要求较高的表面应朝下 1.3 铸造工艺设计车床床身的浇注位置车床床身的浇注位置 1.3 铸造工艺设计浇注位置的选择原则1.铸件中重要加工面或质量要求较高的表面应朝下铸件中重要加工面或质量要求较高的表面应朝下。1.3.1 浇注位置的选择锥齿轮的浇注位置锥齿轮的浇注位置 合理合理 不合理不合理 1.3 铸造工艺设计浇注位置的选择原则2.铸件的宽大平面应朝下铸件的宽大平面应朝下1.3.1 浇注位置的选择大平面铸件的浇注位置大平面铸件的浇注位置 1.3 铸造工艺设计浇注位置的选择原则3.面积较大的薄壁部分置于铸型下部或侧立、

3、倾斜面积较大的薄壁部分置于铸型下部或侧立、倾斜1.3.1 浇注位置的选择曲轴箱的浇注位置曲轴箱的浇注位置 1.3 铸造工艺设计浇注位置的选择原则4.铸件的厚大部分朝上铸件的厚大部分朝上1.3.1 浇注位置的选择曲轴箱的浇注位置曲轴箱的浇注位置 1.3 铸造工艺设计浇注位置的选择原则5.应考虑型芯的定位、稳固和排气，避免使用吊砂、吊芯和悬臂应考虑型芯的定位、稳固和排气，避免使用吊砂、吊芯和悬臂式砂芯式砂芯 1.3.1 浇注位置的选择箱体的浇注位置箱体的浇注位置 分型面 分模面 分型分模面分型面、分模面符号分型面、分模面符号分型面：相邻铸型之间的结合面。分模面：将模样分开的切面，有时与分型面重叠。

4、上上下下 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：1.方便起模方便起模分型面应选在铸件最大截面处，以保证顺利拔出模样而不损坏铸型，这样选择分型面往往可减少活块或砂芯，也可使砂箱不致过高，造型操作方便。1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择(a)铸件图 (b)不正确 (c)正确 分型面的位置分型面的位置 确定分型面的原则：2.尽量使铸件位于同一铸型内尽量使铸件位于同一铸型内分型面对铸件的精度会有影响，除了合型会引起偏差外，还会因合型不严而产生飞翅，造成垂直于铸件分型方向上尺寸增加。1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择箱体铸件分型面的正确选择箱体铸件分型面的正确

5、选择确定分型面的原则：2.尽量使铸件位于同一铸型内尽量使铸件位于同一铸型内分型面对铸件的精度会有影响，除了合型会引起偏差外，还会因合型不严而产生飞翅，造成垂直于铸件分型方向上尺寸增加。1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择床身铸件的分型方案床身铸件的分型方案(a)(b)确定分型面的原则：3.尽量减少分型面和活块的数量尽量减少分型面和活块的数量分型面的减少，可提高铸件的尺寸精度，又能简化造型操作。多一个分型面，铸型就增加一些误差，使铸件的精度降低。1.3.2 分型面的选择三通的分型方案三通的分型方案 确定分型面的原则：3.尽量减少分型面和活块的数量尽量减少分型面和活块的数量对于机器造型尤其

6、是生产线造型，一般只允许有一个分型面，凡阻碍起模的部位宁可采用型芯以减少分型面，而不是采用活块或多箱造型。1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择绳轮铸件分型面的确定绳轮铸件分型面的确定(a)两个分型面 (b)用型芯减少分型面 1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：3.尽量减少分型面和活尽量减少分型面和活块的数量块的数量 对于机器造型尤其是生产线造型，一般只允许有一个分型面，凡阻碍起模的部位宁可采用型芯以减少分型面，而不是采用活块或多箱造型。1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择(a)带活块的方案(b)用型芯避免活块 以型芯避免活块的方案以型芯避免活块的方案确定分型面的原则：4.

7、分型面应尽量选用平面分型面应尽量选用平面尽量选用平面做分型面，避免使用曲面、折面作分型面，从而简化造型过程和曲面模板、曲面模样的制造工作量，保证铸件的精度。1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择起重机的分型起重机的分型（a）曲面分型面 （b）平面分型面确定分型面的原则：4.分型面应尽量选用平面分型面应尽量选用平面 1.3.2 分型面的选择确定分型面的原则：4.分型面应尽量选用平面分型面应尽量选用平面某些铸件也可采用非平直分型面以减少分型面数量和清理工作量。1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择摇臂铸件分型面的确定摇臂铸件分型面的确定（a）平直分型面 （b）非平直分型面确定分型面的原

8、则：5.分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择接头铸件分型面方案的比较接头铸件分型面方案的比较（a）（b）确定分型面的原则：5.分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择隔板套的工艺方案改进隔板套的工艺方案改进（a）不合理（b）合理 确定分型面的原则：6.便于下芯、合箱和检查型腔尺寸便于下芯、合箱和检查型腔尺寸 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择箱体铸件分型面方案的比较箱体铸件分型面方案的比较（a）不合理（b）合理 确定分

9、型面的原则：6.便于下芯、合箱和检查型腔尺寸便于下芯、合箱和检查型腔尺寸 1.3 铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择车床三爪卡盘铸件的分型面车床三爪卡盘铸件的分型面（a）砂芯悬吊于上型（b）砂芯位于下型 铸造工艺参数铸造工艺参数：铸造工艺设计时所需要的特定的工艺数据。1.1.尺寸公差和机械加工余量尺寸公差和机械加工余量 1.3 铸造工艺设计1.3.3 铸造工艺参数的确定 铸件尺寸公差与极限尺寸铸件尺寸公差与极限尺寸 铸件的错型值铸件的错型值 1.3.3 铸造工艺参数的确定铸造方法公差等级CT铸件材料钢灰铁球铁可锻铸铁铜合金锌合金轻合金镍、钴基合金砂型手工造型11141114111411141

10、01310139121114砂型机器造型和壳型81281281281281081079812金属型铸造-8108108108107979-压铸-684647-精铸水玻璃797979-58-5879硅溶胶464646-46-4646实际批量生产中铸件的尺寸公差等级实际批量生产中铸件的尺寸公差等级 铸造工艺参数铸造工艺参数：铸造工艺设计时所需要的特定的工艺数据。1.1.尺寸公差和机械加工余量尺寸公差和机械加工余量1)铸件尺寸公差：指铸件基本尺寸的正负偏差之和。铸件的公差等极分为16极，表示为CT1CT16。铸造工艺参数铸造工艺参数：铸造工艺设计时所需要的特定的工艺数据。1.1.尺寸公差和机械加工余

11、量尺寸公差和机械加工余量1)铸件尺寸公差：指铸件基本尺寸的正负偏差。铸件的公差等极分为16极，表示为CT1CT16。1.3 铸造工艺设计1.3.3 铸造工艺参数的确定铸件尺寸公差铸件尺寸公差 铸件基本尺寸公差等级CT12345678910111213141516100.090.130.180.260.360.520.741.01.52.02.84.2-10160.10.140.200.280.380.540.781.11.62.23.04.4-16250.110.150.220.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.4

12、60.640.901.31.82.63.65.079111440630.130.180.260.360.500.701.01.42.02.84.05.68101216631000.140.200.280.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.220.300.440.620.881.21.82.53.65.07101216201.3.3 铸造工艺参数铸造方法机械加工余量等级铸件材料钢灰铁球铁可锻铸铁铜合金锌合金轻合金镍、钴基合金砂铸手工造型GKFHFHFHFHFHFHGK砂铸机器造型和壳型FHEGEGEGEGEGEGFH金属型-DFDFDFDF

13、DFDF-压铸-BDBDBD-精铸EEE-E-EE毛坯铸件的机械加工余量等级毛坯铸件的机械加工余量等级 铸造工艺参数铸造工艺参数1.1.尺寸公差和机械加工余量尺寸公差和机械加工余量2)机械加工余量：在铸件加工表面上留出的准备由机械加工方法去除的厚度。其等级由精到粗分为AK共10个等级。1.3 铸造工艺设计1.3.3 铸造工艺参数铸件机械加工余量铸件机械加工余量铸件机铸件机加尺寸加尺寸机械加工余量等级机械加工余量等级ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.71

14、1.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.55710铸造工艺参数铸造工艺参数1.1.尺寸公差和机械加工余量尺寸公差和机械加工余量2)机械加工余量：在铸件加工表面上留出的准备由机械加工方法去除的厚度。其等级由精到粗分为AK共10个等级。1.3 铸造工艺设计1.3.3 铸造工艺参数铸造工艺参数铸造工艺参数2.2.最小铸出孔最小铸出孔:太小的孔不易铸出铸件材料种类壁厚最小铸出孔直径铸铁8106102025101540501530501003550铝合金或镁合金

15、20铜合金25铸铁和有色合金铸件最小铸出孔尺寸铸铁和有色合金铸件最小铸出孔尺寸 1.3.3 铸造工艺参数铸造工艺参数铸造工艺参数3.3.铸造收缩率铸造收缩率:铸造收缩率包括线收缩率和体收缩率。线收缩率是指铸件从浇注到冷却结束这一过程中的线性收缩比率，其定义式为：常用铸铁合金的线收缩率常用铸铁合金的线收缩率 铸件种类收缩率受阻收缩自由收缩灰铁中小型铸件0.91.0大中型铸件0.80.9特大型铸件0.70.8特殊圆筒形铸件直径方向0.50.7长度方向0.80.9球铁珠光体球铁0.81.21.01.3铁素体球铁0.61.20.81.2可锻铸铁珠光体可锻铸铁1.21.81.52.0铁素体可锻铸铁1.0

16、1.31.21.5 1.3 铸造工艺设计1.3.3 铸造工艺参数铸造工艺参数铸造工艺参数4.4.起模斜度起模斜度:为了便于起模和出芯，模样和芯盒的侧面应避免与底平面垂直，要留有一定的斜度，使得起模或出芯时，砂型或砂芯不易损坏，该斜度是为了工艺要求而设，称为起模斜度或拔模斜度。1.3.3 铸造工艺参数铸造工艺参数铸造工艺参数8.8.铸造圆角铸造圆角:制造模样时，壁的连接和转角处要做成圆弧过度，即铸造圆角。它既可使转角处不产生脆弱面，又可减少应力集中，还可避免产生冲砂、缩孔和裂纹。铸造圆角的半径值一般为相交两壁平均厚度的1/31/2。1.3 铸造工艺设计 型芯的作用是形成铸件的内腔、孔以及铸件外形

17、不易起模的部位。其设计的主要内容包括：确定型芯的形状和数量、芯头设计、芯内排气系统的设计等方面。1.3.4 型芯的设计 1.3 铸造工艺设计2.芯头设计芯头设计芯头是指伸出铸件以外，且不与金属相接触的砂芯部分。其作用是对型芯进行定位和固定，此外还可以通过芯头进行排气。根据型芯在铸型中的位置，可分为垂直芯头和水平芯头。1.3.4 型芯的设计（a）一般形式 （b）只有下芯头 （c）无芯头 垂直芯头的形式垂直芯头的形式 1.3 铸造工艺设计1.3.4 型芯的设计水平芯头的形式水平芯头的形式 2.芯头设计芯头设计芯头是指伸出铸件以外，且不与金属相接触的砂芯部分。其作用是对型芯进行定位和固定，此外还可以

18、通过芯头进行排气。根据型芯在铸型中的位置，可分为垂直芯头和水平芯头。2.芯头设计芯头设计1）芯头长度：）芯头长度：芯头长度指的是型芯延伸到铸型部分的长度。垂直芯头长度通常称为芯头高度。对于水平型芯，长度越大越好，但不适用于垂直芯头。2）芯头间隙：）芯头间隙：芯头间隙是指工艺设计中芯头与芯座之间所预留的配合间隙。以免由于芯盒在制芯过程中产生胀箱造成下芯困难。3）芯头斜度：）芯头斜度：为了准确和方便下芯和合型而做出的芯头和芯座部分的斜度。1.3.4 型芯的设计水平芯头间隙及斜度的结构水平芯头间隙及斜度的结构垂直芯头间隙及斜度的结构垂直芯头间隙及斜度的结构 1.3 铸造工艺设计 浇注系统是铸型中引导

19、熔体充入型腔的通道系列，一般由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。浇注系统的主要功能是建立钢液包与铸件型腔之间的连接通道，平稳地导入金属熔体导入金属熔体；挡渣挡渣，排除型腔中的气体，调节铸型与铸件各部分的温度分布，以控制铸件的凝固顺序；保证金属熔体在最适宜的时间范围内充满铸型，以免金属过度氧化；有足够高的压力头，以保证金属液面在型腔内有必要的上升速度，确保铸件的质量。1.3.5 浇注系统的设计浇注系统的基本结构浇注系统的基本结构 1.3 铸造工艺设计 按金属液导入型腔的位置，浇注系统可分为底注式、顶注式、中注式、阶梯式等。1.3.5 浇注系统的设计 1.3 铸造工艺设计 按金属液导入型腔的位置

20、，浇注系统可分为底注式、顶注式、中注式、阶梯式等。1.3.5 浇注系统的设计1.3.6 补缩系统的设计1.冒口设计冒口设计 冒口是铸型内存储合金液而不构成铸件实体，并为铸件的凝固和收缩提供补缩液的腔体。冒口的作用是为铸件的形成提供补缩合金液，补偿合金的收缩，还可以排出铸件形成过程中产生的气体，接收上浮的渣子和夹杂物，调节铸件的温度场使之符合顺序凝固或均衡凝固；利用明冒口来检查合箱后的铸件尺寸，观察充型情况。1，2，3 3冒口冒口 4 4冷冷铁铁铸造工艺设计的内容和一般程序1.铸造工艺设计的内容和一般程序铸造工艺设计的内容和一般程序1）铸造工艺图）铸造工艺图内容：内容：在零件图上用规定的红、兰等

21、各色符号表示出：浇注位置、分型面、加工余量、收缩率，起模斜度、反变形量，浇注系统、冒口、内外冷铁、型芯形状和数量以及芯头大小等。用途及应用范围：用途及应用范围：是制造模样、模底板、芯盒等工装以及进行生产准备和验收的依据。适用于各种批量的生产。设计程序：设计程序：产品零件的技术条件和结构工艺性分析；产品零件的技术条件和结构工艺性分析；选择铸造及造型方法；选择铸造及造型方法；确定浇注位置和分型面；确定浇注位置和分型面；选用工艺参数；选用工艺参数；设计浇冒口、冷铁和铸筋；设计浇冒口、冷铁和铸筋；型芯设计型芯设计 1.3 铸造工艺设计铸造工艺设计的内容和一般程序1.铸造工艺设计的内容和一般程序铸造工艺

22、设计的内容和一般程序2）铸型装配图）铸型装配图内容：内容：表明铸件在砂箱中的位置、型芯数量及安放位置、浇冒口和冷铁布置以及砂箱结构和尺寸大小等。用途及应用范围：用途及应用范围：是生产准备、合箱检验、工艺调整的依据。适用于成批、大量生产的重要件或者单件的重型铸件。设计程序：设计程序：通常在完成砂箱设计后画出通常在完成砂箱设计后画出 1.3 铸造工艺设计铸造工艺设计的内容和一般程序1.铸造工艺设计的内容和一般程序铸造工艺设计的内容和一般程序3）铸造工艺卡片）铸造工艺卡片内容：内容：说明造型、造芯、浇注、落砂、清理等工艺操作过程及要求 用途及应用范围：用途及应用范围：是生产管理的重要依据。根据批量大

23、小填写必要条件。设计程序：设计程序：综合整个设计内容综合整个设计内容 1.3 铸造工艺设计1.5.1 铸造工艺设计的内容和一般程序2.铸造工艺图上所用主要铸造工艺符号及其表示方法铸造工艺图上所用主要铸造工艺符号及其表示方法 1.3 铸造工艺设计1.5.1 铸造工艺设计的内容和一般程序2.铸造工艺图上所用主要铸造工艺符号及其表示方法铸造工艺图上所用主要铸造工艺符号及其表示方法 1.3 铸造工艺设计1.5.1 铸造工艺设计的内容和一般程序2.铸造工艺图上所用主要铸造工艺符号及其表示方法铸造工艺图上所用主要铸造工艺符号及其表示方法 1.3 铸造工艺设计1.5.1 铸造工艺设计的内容和一般程序2.铸造

24、工艺图上所用主要铸造工艺符号及其表示方法铸造工艺图上所用主要铸造工艺符号及其表示方法 1.3 铸造工艺设计支撑座零件图铸造工艺方案实例 1.3 铸造工艺设计 1.3 铸造工艺设计1）确定浇注位置和分型面铸造工艺方案实例 1.3 铸造工艺设计2）确定加工余量铸造工艺方案实例 1.3 铸造工艺设计3）确定拔模斜度铸造工艺方案实例 1.3 铸造工艺设计4)确定型芯铸造工艺方案实例铸件名称接盘件数10材料Q235铸造方法砂型铸造零件图铸造图接盘铸造工艺设计接盘的铸造工艺设计过程1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例铸件结构、和技术要求分析选定铸型种类及造型方法确定浇注位置确定分型面确定加工余量确定选

25、用工艺参数该零件为一般连接件，中心孔和两端面质量要求较高，需机械加工，不允许有铸造缺陷。中心孔较大，需用型芯铸出。16小孔和接盘端面半环横槽刚不予铸出。该铸件生产批量不大，技术要求一般，决定采用湿沙型，手工两箱造型。因为中心孔质量要求较高。所以浇注位置采用接盘大端面朝上垂直浇注分型面采用沿接盘外端面分型。操作简单方便，同时可采用整模造型，避免错型，铸件质量好。该铸件为回转体，基本尺寸取94mm。查表取尺寸公差等级为CT14。砂型铸造手工造型的灰铸铁件机械加工余量等级为FH，现选H级。按零件最大尺寸为94mm，再查表，确定机械加工余量为量2mm。按照同样的方法查表，选取55mm和35mm的加工余

26、量分别为1mm和0.7mm，并依次选取两端面的加工余量，其中大端面的加工余量需增至3mm。1.因铸件两处侧壁高度均50mm，查表木模的起模斜度上增加值a为1.2，侧壁分别增加至3.0mm，上端比下端大l.0 mm构成起模斜度。2.确定铸造收缩率 对于灰铸铁、小型铸件，查表1.10，铸造收缩率取1%。3.对于小型铸件，外圆角半径取2mm，内圆角半径取4mm 4.垂直芯头查手册得到图1.136所示芯头尺寸。接盘的铸造工艺设计过程序号工序名称工序简图工序控制要点1制造模样按模样图（来自铸造工艺图）制造和检验，注意模样的表面质量。2制造芯盒按芯盒图（来自铸造工艺图）制造和检验，注意芯盒的内腔表面质量，

27、定位准确。接盘的铸造工艺设计过程序号工序名称工序简图工序控制要点3制备型砂控制原砂的粒度分布、粘结剂比例，新、旧型砂比例。4制备芯砂控制原砂的粒度分布、粘结剂比例。接盘的铸造工艺设计过程序号工序名称工序简图工序控制要点5 造芯控制型芯的形状、表面质量。6 造型控制铸型内腔表面质量、紧实度、透气性、吃砂量。接盘的铸造工艺设计过程序号工序名称工序简图工序控制要点7合型浇注型芯安放准确，清（吹）净浮砂，上、下砂箱定位准确，安放卡箍（或压铁），控制浇温、浇速、冷却时间。8落砂清理控制打箱时间，清净型（芯）砂，除去浇、冒口。接盘的铸造工艺设计过程接盘的铸造工艺设计过程1.3 铸造工艺设计思考题1.3 铸造工艺设计思考题