砂型鑄造工藝設計(doc20頁)(正式版)

1、第二節(jié)砂型鑄造砂型鑄造是傳統(tǒng)的鑄造方法，它適用于各種形狀、大小及各種常用合金鑄件 的生產(chǎn)。一、砂型鑄造造型（造芯）方法制造砂型的工藝過程稱為造型。造型是砂型鑄造最基本的工序，通常分為手 工造型和機器造型兩大類。（一）手工造型手工造型特點：操作方便靈活、適應性強，模樣生產(chǎn)準備時間短。但生產(chǎn)率 低，勞動強度大，鑄件質(zhì)量不易保證。只適用于單件小批量生產(chǎn)。各種常用手工造型方法的特點及其適用范圍見表 1-51-5o表1-5常用手工造型方法的特點和應用范圍造型方法主要特點適用范圍按砂箱特征區(qū)分迦；菜紀fir ioLi鑄型由上型和下型組成, 起模、修型等操作方便造型、適用于各種生產(chǎn) 批量，各種大、中、 小鑄

2、件三Fz鑄型由上、中、下三部分組成, 中型的高度須與鑄件兩個分型面的 間距相適應。三箱造型費工，應盡 量避免使用主要用于單件、小批量生產(chǎn)具有兩 個分型面的鑄件堆庫誦宙上沖在車間地坑內(nèi)造型，用地坑代 替下砂箱，只要一個上砂箱，可減 少砂箱的投資。但造型費工，而且 要求操作者的技術(shù)水平較高常用于砂箱數(shù)量 不足，制造批量不大 的大、中型鑄件鑄型合型后，將砂箱脫出，重 新用于造型。澆注前，須用型砂將 脫箱后的砂型周圍填緊，也可在砂 型上加套箱模樣是整體的，多數(shù)情況下，型腔全部在下半型內(nèi)，上半型無型 腔。造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型 缺陷鑄件上有妨礙起模的小凸臺、 肋條等。 制模時將此部分作成活塊, 在主

3、體模樣起出后，從側(cè)面取出活 塊。造型費工，要求操作者的技術(shù) 水平較高用刮板代替模樣造型。 可大大 降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生 產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，要求操作者 的技術(shù)水平較高（二）機器造型主要用在生產(chǎn)小鑄件，砂箱尺寸較小適用于一端為最 大截面，且為平面的 鑄件按模樣特征區(qū)分模樣是整體的，但鑄件的分型 面是曲面。為了起模方便，造型時 用手工挖去阻礙起模的型砂。每造 一件，就挖砂一次，費工、生產(chǎn)率 低為了克服挖砂造型的缺點，先 將模樣放在一個預先作好的假箱 上，然后放在假箱上造下型，省去 挖砂操作。操作簡便，分型面整齊將模樣沿最大截面處分為兩 半，型腔分別位于上、下兩個半型 內(nèi)。造型簡單，節(jié)省工

4、時用于單件或小批量生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件用于成批生產(chǎn)分 型面不是平面的鑄 件常用于最大截面在中部的鑄件主要用于單件、小批量生產(chǎn)帶有突 岀部分、難以起模的 鑄件主要用于有等截 面的或回轉(zhuǎn)體的大、 中型鑄件的單件或 小批量生產(chǎn)1E砂慶空oo出山0airjMooo1.1. 基本原理 圖 1-181-18 所示為頂桿起模式震壓造型機的工作過程填砂一震擊緊砂一輔助壓實一起模2.2.工藝特點機器造型工藝是采用模底板進行兩箱造型（二）造芯機器造型特點：大批量生產(chǎn)砂型的主要方法，能夠顯著提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，并提高鑄件的尺寸精度、表面質(zhì)量，使加工余量減小圖 1-181-18震壓造型機的工作過程模底板

5、是將模樣、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板聯(lián)結(jié)成一個整體的專用模具。造型后，底板形成分型面，模樣形成鑄型空腔用途：當制作空心鑄件，或鑄件的外壁內(nèi)凹，或鑄件具有影響起模的外凸時,經(jīng)常要用到型芯，制作型芯的工藝過程稱為造芯。型芯可用手工制造，也可用機器制造。形狀復雜的型芯可分塊制造，然后粘合成形注意：為了提高型芯的剛度和強度，需在型芯中放入芯骨；為了提高型芯的 透氣性，需在型芯的內(nèi)部制作通氣孔；為了提高型芯的強度和透氣性， 一般型芯 需烘干使用。、砂型鑄造工藝設計目的：為了獲得健全的合格鑄件，減小鑄型制造的工作量，降低鑄件成本， 在砂型鑄造的生產(chǎn)準備過程中，必須合理地制訂出鑄造工藝方案，并繪制出鑄造 工藝圖

6、。鑄造工藝圖：在零件圖中用各種工藝符號表示出鑄造工藝方案的圖形，其中包括：鑄件的澆注位置；鑄型分型面；型芯的數(shù)量、形狀、固定方法及下芯次序； 加工余量；起模斜度；收縮率；澆注系統(tǒng)；冒口；冷鐵的尺寸和布置等。鑄造工 藝圖是指導模樣（芯盒）設計、生產(chǎn)準備、鑄型制造和鑄件檢驗的基本工藝文件。 依據(jù)鑄造工藝圖，結(jié)合所選造型方法，便可繪制出模樣圖及合箱圖。圖1-191-19 為支座的鑄造工藝圖、模樣圖及合箱圖。圖 1-191-19 支座的鑄造工藝圖、模樣圖及合型圖a a）零件圖 b b）鑄造工藝圖（左）和模樣圖（右） c c）合型圖（一）澆注位置的選擇澆注位置：澆注時鑄件在鑄型中所處的位置，選擇原則如下

7、:1.1.鑄件的重要加工面應朝下或位于側(cè)面圖 1-201-20 所示為車床床身鑄件的澆注位置方案。由于床身導軌面是重要表面,不允許有明顯的表面缺陷，而且要求組織致密，因此應將導軌面朝下澆注。圖 1-201-20 車床床身的澆注位置圖 1-211-21 為起重機卷揚筒的澆注位置方案。采用立式澆注，由于全部圓周表 面均處于側(cè)立位置，其質(zhì)量均勻一致、較易獲得合格鑄件。上圖 1-211-21 卷揚筒的澆注位置1 1.鑄件的大平面應朝下型腔的上表面除了容易產(chǎn)生砂眼、 氣孔、夾渣等缺陷外，大平面還常容易產(chǎn) 生夾砂缺陷。因此，對平板、圓盤類鑄件的大平面應朝下。2.2.面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于

8、垂直或傾斜位置可以有效防止鑄件產(chǎn)生澆不足或冷隔等缺陷。圖1-221-22 為油盤鑄件的合理澆注位置。圖 1-221-22 薄壁件的澆注位置3.3.對于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應將厚大部分放在分型面附近的上部或側(cè)面以便在鑄件厚壁處直接安置冒口，使之實現(xiàn)自下而上的定向凝固。如前述之 鑄鋼卷揚筒，澆注時厚端放在上部是合理的；反之，若厚端在下部，則難以補縮。（二）鑄型分型面的選擇鑄型分型面的選擇恰當與否會影響鑄件質(zhì)量，使制模、造型、造芯、合箱或 清理等工序復雜化，甚至還可增大切削加工的工作量。分型面的選擇原則：1 1.便于起模，使造型工藝簡化盡量使分型面平直、數(shù)量少，避免不必要的活塊和型芯。圖 1-231

9、-23 為一起重臂鑄件，按圖中所示的分型面為一平面，故可采用較簡便 的分模造型；如果選用彎曲分型面，則需采用挖砂或假箱造型，而在大量生產(chǎn)中 則使機器造型的模底板的制造費用增加。圖 1-231-23 起重臂的分型面應盡量使鑄型只有一個分型面，以便采用工藝簡便的兩箱造型。多一個分型 面，鑄型就增加一些誤差，使鑄件的精度降低。圖1-24a1-24a 所示的三通，其內(nèi)腔必須采用一個 T T 字型芯來形成，但不同的分型方案，其分型面數(shù)量不同。當中心線 abab 呈垂直時（圖 1-24b1-24b），鑄型必須有三個分型面才能取出模樣，即用四箱造型。當中心線 cdcd 呈垂直時（圖 1-24c1-24c），

10、鑄型有兩個分型面，必須采用三箱造型。 當中心線abab 和 cdcd 都呈水平位置時（圖 1-24d1-24d），因鑄型只有一個分型面，采用 兩箱造型即可。顯然，圖 1-24d1-24d 是合理的分型方案。B）町圖 1-241-24 三通的分型方案圖 1-251-25 所示支架分型方案是避免用活塊的例子。按圖中方案I I，凸臺必須 采用四個活塊制出，而下部兩個活塊的部位較深，取出困難。當改用方案 IIII 時, 可省去活塊，僅在 A A 處稍加挖砂即可。K4圖 1-251-25 支架的分型方案鑄件的內(nèi)腔一般是由型芯形成的，有時可用型芯簡化模樣的外形，制出妨礙 起模的凸臺、側(cè)凹等。但制造型芯需要

11、專門的工藝裝備，并增加下芯工序，會增 加鑄件成本。因此，選擇分型面時應盡量避免不必要的型芯。如圖 1-261-26 所示的輪形鑄件，由于輪的圓周面外側(cè)內(nèi)凹，在批量不大的生產(chǎn) 條件下，多采用三箱造型。但在大批量生產(chǎn)條件下，采用機器造型，需要改用圖 中所示的環(huán)狀型芯，使鑄型簡化成只有一個分型面，這種方法盡管增加了型芯的 費用，但可通過機器造型所取得的經(jīng)濟效益得到補償。300f上圖 1-261-26 使用型芯減少分型面2 2盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件精度如圖 1-271-27 所示圖 1-271-27 車床床身鑄件3 3.盡量使型腔及主要型芯位于下型這樣便于造型、下芯、合箱和檢驗鑄

12、件壁厚。但下型型腔也不宜過深，并盡量避免使用吊芯和大的吊砂。如圖1-281-28所示。圖 1-281-28 機床支架$注意：選擇分型面的上述諸原則，對于某個具體的鑄件來說難以全面滿足， 有時甚至互相矛盾。因此，必須抓住主要矛盾、全面考慮，至于次要矛盾，則應 從工藝措施上設法解決。（三）工藝參數(shù)的確定在鑄造工藝方案初步確定之后，還必須選定鑄件的機械加工余量、起模斜度、 收縮率、型芯頭尺寸等具體參數(shù)。1.1. 加工余量和最小鑄出孔 在鑄件上為切削加工而加大的尺寸稱為機械 加工余量。數(shù)值取決于：鑄件生產(chǎn)批量、合金的種類、鑄件的大小、加工面與基準面之 間的距離及加工面在澆注時的位置等。 采用機器造型，

13、鑄件精度高，余量可減小; 手工造型誤差大，余量應加大。鑄鋼件因表面粗糙，余量應加大；非鐵合金鑄件 價格昂貴，且表面光潔，余量應比鑄鐵小。鑄件的尺寸愈大或加工面與基準面之 間的距離愈大，尺寸誤差也愈大，故余量也應隨之加大。澆注時鑄件朝上的表面 因產(chǎn)生缺陷的機率較大，其余量應比底面和側(cè)面大?；诣T鐵的機械加工余量見表 1-61-6。表1-6灰鑄鐵的機械加工余量（mm鑄件最大尺寸澆注時位置加工面與基準面之間的距離 50501201202602605005008008001250 500500 伽鑄鋼和鑄鐵件1:10030非鐵合金鑄件（二）合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)設計的要求縮孔、變形、裂紋、氣孔和澆不足等

14、鑄件缺陷的產(chǎn)生，有時是由于鑄件結(jié)構(gòu) 設計不夠合理，未能充分考慮合金鑄造性能的要求所致。 合金鑄造性能與鑄件結(jié) 構(gòu)之間的關(guān)系見表 1-111-11。表1-11合金鑄造性能與鑄件結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系對鑄件結(jié)構(gòu)的要求不好的鑄件結(jié)構(gòu)較好的鑄件結(jié)構(gòu)鑄件的壁厚應盡可能均勻，否 則易在厚壁處產(chǎn)生縮孔、縮松、內(nèi) 應力和裂紋鑄件內(nèi)表面及外表面轉(zhuǎn)角的 連接處應為圓角，以免產(chǎn)生裂紋、 縮孔、粘砂和掉砂缺陷。鑄件內(nèi)圓角半徑R的尺寸見表1-12鑄件上部大的水平面（按澆注位置）最好設計成傾斜面，以免產(chǎn)生氣孔、夾砂和積聚非金屬夾雜物表1-13幾種壁厚的過度形式及尺寸圖例尺寸b 2a鑄鐵L 4(b-a)為了防止裂紋，應盡可能采用能

15、夠自由收縮或減緩收縮受阻的 結(jié)構(gòu)，如輪輻設計成彎曲形狀在鑄件的連接或轉(zhuǎn)彎處，應盡 量避免金屬的積聚和內(nèi)應力的產(chǎn) 生，厚壁與薄壁相連接要逐步過 渡，并不能采用銳角連接，以防止 出現(xiàn)縮孔、縮松和裂紋。幾種壁厚 的過渡形式及尺寸見表1-13對細長件或大而薄的平板件， 為防止彎曲變形，應采用對稱或加 肋的結(jié)構(gòu)?；诣T鐵件壁及肋厚參考 值見表1-14表1-12鑄件的內(nèi)圓角半徑R值(mm(a+b)12 5(b-a)R(1/61/3)(a+b)/2; R1R+(a+b)/2C 3(b-a)1/2, h (45 ) C表1-14灰鑄鐵件壁及肋厚參考值鑄件質(zhì)量/ kg最大尺寸/ mm外壁厚度/m內(nèi)壁厚度/m肋的厚度/m零件舉例5300765蓋、撥叉、軸套、端蓋610500875擋板、支架、箱體、悶蓋11607501086箱體、電動機支架、溜板箱61100125012108箱體、液壓缸體、溜板箱101500170014128油盤、帶輪、鏜模架5018002500161410箱體、床身、蓋、滑座80112003000181612小立柱、床身、箱體、油盤（三）砂型鑄造鑄件最小壁厚的設計最小壁厚：每