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1、,第23讲 铸造工艺设计,A区：铸造工艺设计模样制造、芯盒制造,B区：混砂、造型、制芯、烘干、合箱等铸型制备,C区：铸造合金的熔炼、浇注、落砂、清理、热处理,D区：铸件质量检验,铸件的砂型铸造工艺流程,一、铸造工艺设计,铸造工艺设计是指根据铸件结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制图样和标注符号、编制工艺和工艺规程等。,设计依据,1.产品零件图 2.零件图的技术要求 金属材质牌号、金相组织要求，机械性能要求，铸件重量、尺寸允许偏差，是否经过水压试验，零件在机械上的工作条件，允许缺陷存在的部位和程度,3.产品数量及生产期限 大量生产，一般年产量在5000件以上的产
2、品，尽量应用最先进铸造生产技 术，使用专用的设备和装备。成批生产，一股年产量在500至5000件的产品，使用较多的通用设备和装备 单件、小批生产，一般制造一件或几十件产品，其工艺过程中应使用可招 4.车间条件 车间设备 如车间起重运输设备能力(最大起重量和高度)、冲天炉、电炉或其他型式熔 炉的吨位和台数，造型和造芯机型号和机械化程度，烘干炉和热处理 炉的大，地坑大小厂房高度和大门尺寸等。车间现有原材科情况 车间生产工人的技术水平和经验 模样等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验,二、铸造工艺设计的内容,1.铸造工艺图,2.铸造工艺卡,3.铸件图,4.铸型装配图,零件图（衬套）铸造工艺图 铸件图
3、,1.铸造工艺图,表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等地图样。可按规定的工艺符号或文字标注在铸件图上，或另绘工艺图。,2.铸造工艺卡,铸造车间用于指导造型、制芯、浇注、清理操作机生产管理的工艺文件。内容包括：铸件材料与重量，造型、制芯方法与设备，砂箱，型砂，芯砂，涂料，模样的编号与数量，浇冒口系统的尺寸、面积和数量，合型规范，浇注规范，清理规范，工时定额等，一般附有铸型装配图或工艺简图。,3.铸件图,反应铸件实际形状、尺寸和技术要求的图样。是铸造生产、铸件检验与验收的主要依据。铸件图根据已确定的铸造工艺方案，用图形、工艺符号和文字标注。内容包括：
4、切削余量、工艺余量、不铸出的孔槽、铸件尺寸公差、加工基准、铸件金属等级、热处理规范、铸件验收技术条件等。,4.铸型装配图,表示合型后铸型各组元间装配关系的工艺图。包括铸件浇注位置，型芯数量、序号、固定方式、下芯和抽芯顺序，浇冒口系统和冷铁布置，以及砂箱结构和尺寸等。,铸造工装设计的内容,1.模样图,2.芯盒图,3.模板图,零件图（支座）铸造工艺图模样图 铸型图,（1）对零件图纸进行审查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,铸造工艺及工装设计的一般步骤,零件结构的铸造工艺
5、性分析,铸造工艺性是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行，又有利于保证铸件质量。,一、铸件质量对铸件结构的要求,二、铸造工艺对铸件结构的要求,第12讲 铸件结构设计,一、铸件质量对铸件结构的要求,1铸件应有合理的壁厚,合理的壁厚的三要素,保证铸件达到所需要的强度和刚度；尽可能节约金属；易于铸造,（1）壁厚应不小于最小壁厚,在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。,（2）铸件的临界壁厚,在砂型铸造工艺条件下，各种合金铸件的临界壁厚为该铸造合金的最小壁厚的3倍,铸件壁厚应随铸件尺寸增大而相应增大，在适宜壁厚的条件下，既方便铸造又能充分发挥材料的力学性能。,（3
6、）铸件的内壁厚度,铸件的内壁厚度应比外壁厚度薄。,铸件内壁的合理结构 a，b）不合理 c）合理,注：铸件内腔尺寸大的取下限,选择合理的截面形状，如可选用“T”型或“工”型截面。采用加强筋也可减小铸件壁厚。筋厚内壁厚外壁厚,采取什么措施可达到保证铸件的强度和刚度，又节约金属减轻铸件重量？,2.铸件壁应合理连接,a）所示结构中壁厚不均，在厚的部分易形成缩孔，在厚薄连接处易形成裂纹,（1）铸件壁的过渡采用圆弧过渡或渐变过渡,（2）铸件壁的连接采用L、V、T、Y形式,3.铸造圆角,一般情况下，铸件各转角处应设计成圆角。,注意：分型面的部位不得采用圆角连接，应采用清角。,4.铸造筋,（1）铸造筋可增加薄
7、壁件的强度和刚度，防止变形和开裂。,（2）铸造筋可消除大断面。,（3）铸造筋合理分布可改善铸件的 充型性。,5.铸孔和槽,总结：为了保证铸件质量，铸件的合理结构为：壁厚力求均匀，减小厚大断面，防止形成热节。办法是将厚大部位挖去一部分；内壁厚度应小于外壁。因为内壁冷却慢，适当减薄。3.应有利于补缩和实现顺序凝固。4.注意防止发生翘曲变形。增加加强筋及改变截面形状5.应避免水平方向出现较大平面。,二、铸造工艺对铸件结构的要求,1.铸件的外形必须力求简单、造型方便,2.铸件的内腔必须力求简单、尽量少用型芯,3.增加铸件结构斜度,不仅起模方便，也提高铸件尺寸精度，甚至减少砂芯数量。对那些不允许有结构斜
8、度的铸件，在制造模样时，应做出角度很小的拔模斜度。,4.增加工艺孔，便于落砂,4.设计组合铸件,有些大而复杂的铸件，受工厂条件限制，无法生产或虽能生产但质量难以保证，可用“一分为二”或“化整为零”。即分成两个或两个以上 的简单铸件，使复杂铸件分成简单件，大件变成小件，铸造完后再用螺栓或焊接方法连接起来。这样做，不仅简化铸造过程，加工和运输也方便，并使原来无法生产的铸件得以生产。,第13讲 铸造工艺方案设计,一、铸造工艺方法的选择,二、铸件浇注位置及分型面的选择,三、铸件初加工基准面的选择,四、铸造工艺参数的选择,五、型芯的设计,一、铸造工艺方法的选择,1.零件结构特点,砂型铸造不受形状、大小、
9、复杂程度的限制，且成本低。,2.合金种类,砂型铸造适于铸铁、铸钢、黄铜、青铜、铝合金、镁合金等铸件,3.批量大小及交货期,砂型铸造特别适于交货期限较短、批量不大的铸件生产。,4.铸件的技术要求,砂型铸件性能均匀、内应力小、内部质量好，但尺寸精度较差，表面粗糙度12.5,5.经济分析,结论：单件小批量生产时，砂型铸造成本最低。,二、铸件浇注位置及分型面的选择,浇注位置：浇注时铸件在铸型内的位置。,分型面：铸型组元间的接合面。铸型相互分开、组合接触的表面。,1.铸件浇注位置的选择原则,（1）铸件的重要工作面和大平面应尽量朝下或垂直放置,飞机壁板的浇注位置 机床床身的浇注位置,油盘铸件的浇注位置（平
10、做斜浇）,优点：保证铸件尺寸精度 利于底注式浇注,卷扬筒的浇注位置,（2）保证铸件有良好的液态金属导入位置，保证铸件充满,（3）保证铸件自下而上的顺序凝固，采用厚大部分朝上安放,尤其铝合金、镁合金铸件,（4）尽量少用或不用砂芯；若需要使用砂芯时，应保证其安放稳固、通气顺利和检查方便。,2.铸型分型面的选择,特点：铸件尺寸精度不易保证，铸型装配困难，清理工作量大,特点：外形尺寸精度较高，内腔尺寸较差,特点：铸型易于装配，铸件尺寸精度较高。,特点：不铸孔，简化铸造工艺，尺寸精度高。,在铸造工艺图中：用分型线表示分型面，即用细实线表示分型面，并写出“上、中、下”字样,铸型分型面的选择原则,（1）分型
11、面一般选在铸件最大截面上，且不要使模样在一箱内的高度过高。,（2）最好将整个铸件放置在同一半型中成型。,（3）尽量把铸件的加工面和加工基准面放在同一砂箱中。,（4）尽量减少分型面的数目。,三通管,（5）尽量不用或少用砂芯。,（6）分型面尽量选择平面。,3.砂箱中铸件数量及排列的确定,三、铸件初加工基准面的选择,零件图（衬套）铸造工艺图 铸件图,1.应尽量选择铸件非加工面为初基准,2.应选择加工余量最小或尺寸公差最小的表面为初基准,3.应选择铸件尺寸最稳定的表面为加工初基准面,初基准最好是由砂型成型的表面。,初基准应尽可能选择与加工面在同一半型或同一砂芯成型的表面。,活块形成的面一般不应选为初基
12、准面。,铸件设置内浇口和冒口的面一般不应作为初基准面。,4.当铸件上没有合适的初基准时，可增设工艺凸台作为辅助基准,四、铸造工艺参数的选择,1.铸件机械加工余量,机械加工余量是指在铸件加工面上留出的、准备切去的（用加工方法去掉）金属层厚度。,在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。,铸件的基本尺寸是指机械加工前的毛坯铸件的尺寸（见左图），包括必要的机械加工余量（见图2）。,铸件机械加工余量选择的影响因素,铸造合金的种类,对于铝铸件、镁铸件，在满足表面粗糙度和尺寸精度要求的前提下，应尽量减少加工余量。,对于铸钢件、
13、铸铁件，加工余量应取大值。,对于贵重合金的铸件，加工余量应相应缩小。,铸造方法和生产批量,铸件尺寸大小和加工精度要求,铸件尺寸越大、形状越复杂和加工精度要求越高，机械加工余量就越大,铸件下表面的加工余量比上表面的加工余量小,2.铸件工艺余量,为了满足工艺上的某些要求而附加的金属层称为铸件工艺余量。,说明：铸件工艺余量一般都在机械加工时被去除。,3.铸件工艺补正量,铸件工艺补正量是用以防止铸件局部尺寸由于各种工艺因素（如铸件线收缩率选用值和实际值不符、铸件变形等）的影响而超差，在铸件相应部位上增加的金属层厚度。,说明：在不加工表面加放工艺补正量。成批、大量生产的铸件及长期定型的产品、不能使用工艺
14、补正 量，而应该修补模具。,4.铸造斜度（起模斜度）,为了方便起模或铸件出型，在模样、芯盒或金属铸型的出模方向留有一定的斜度，以免损坏砂型或铸件，这个斜度称为铸造斜度。,拔模斜度的具体数据可查表选取。（1）拔模斜度与模样高度有关：模样高度越大，a越大，越小；（2）拔模斜度与模样材质有关：相比之下，金属模略小，木模稍大。,拔模斜度的形成有三种方法：增加法（a）、减小法（c），加减法（b）。,说明：对于加工的侧面来说，拔模斜度是在加上加工余量后作出的，按加法或加减法，对于非加工面的侧面来说，拔模斜度按减法作出，以免安装困难。,5.铸件线收缩率,指铸件从线收缩开始温度冷却到室温时的相对线收缩量，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：,说明：为了获得尺寸精度较高的铸件，必须选取符合实际的适宜的铸件线收缩率或模样放大率。根据铸件的重要尺寸或大部分尺寸选取铸件线收缩率。铸件壁越厚则线收缩率越大。,
