液態(tài)成型學(xué)時課程

液態(tài)成型學(xué)時課程第一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日第二章液態(tài)材料鑄造成型技術(shù)【計劃學(xué)時】6學(xué)時【主要內(nèi)容】見下頁【學(xué)習(xí)目標】了解液態(tài)材料成型技術(shù)基礎(chǔ)理論，掌握液態(tài)金屬成形件的工藝過程和結(jié)構(gòu)設(shè)計，了解常用鑄造合金，掌握鑄造成型技術(shù)過程?！局攸c難點】重點是液態(tài)金屬成形件的工藝過程和結(jié)構(gòu)設(shè)計以及鑄造成型技術(shù)過程，難點是液態(tài)材料成型理論。第二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日第1節(jié)概述第2節(jié)液態(tài)金屬成形件的工藝過程設(shè)計第3節(jié)液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計第4節(jié)鑄造成形技術(shù)過程主要內(nèi)容第三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日1概述

1.1液態(tài)成型定義液態(tài)材料成形技術(shù)通常稱之為鑄造，它是指熔煉金屬，制造鑄型并將熔融金屬澆入鑄型凝固后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的金屬零件或毛坯的成形方法。第四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日1概述其主要工序如下圖所示：零件技術(shù)要求原材料造型熔化控制調(diào)整成分澆注凝固出模清理、檢驗等第五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日1.2液態(tài)成形（鑄造）的優(yōu)缺點優(yōu)點：投資小、生產(chǎn)周期短、技術(shù)過程靈活性大、能制造形狀復(fù)雜的零件。缺點：鑄件內(nèi)部組織疏松、晶粒粗大，易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷；鑄件外部易產(chǎn)生粘砂、夾砂、砂眼等。由此，與同樣材料的鍛件相比，鑄件的力學(xué)性能低，特別是沖擊韌性。又由于鑄造工序多，難以精確控制，使鑄件品質(zhì)不夠穩(wěn)定。1概述第六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日1.3液態(tài)成形（鑄造）的分類

目前鑄造成形技術(shù)的方法種類繁多。按生產(chǎn)方法分類，可分為砂型鑄造和特種鑄造。按合金分類可分為鑄鐵、鑄鋼、鋁合金鑄造、銅合金鑄造、鎂合金鑄造、鈦合金鑄造等。1概述按工藝方法不同沙型鑄造特種鑄造熔模鑄造壓力鑄造離心鑄造第七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日1.4各類機械工業(yè)中鑄件質(zhì)量所占的比率機械類別比率/％機床、內(nèi)燃機、重型機器風(fēng)機、壓縮機拖拉機農(nóng)業(yè)機械汽車70～9060～8050～7040～7020～301概述第八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

鑄件成型工藝過程設(shè)計就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造方案和技術(shù)參數(shù)，繪制工藝過程圖、編制工藝過程卡等技術(shù)文件的過程。鑄件工藝設(shè)計的有關(guān)文件，是生產(chǎn)準備、管理和鑄件驗收的依據(jù)，并用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)操作。因此，鑄件工藝過程設(shè)計的好壞，對鑄件品質(zhì)、生產(chǎn)率和成本起著重要的作用。2金屬液態(tài)成型的工藝過程設(shè)計第九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日2.1

鑄造工藝設(shè)計內(nèi)容與步驟

鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容

鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容主要決定于批量大小、生產(chǎn)要求和生產(chǎn)條件。一般包括：鑄造工藝過程圖、鑄件圖、鑄型裝配圖、工藝過程卡、操作技術(shù)規(guī)程。廣義地講，凡鑄造技術(shù)裝備的設(shè)計內(nèi)容，諸如模具圖、模板圖、芯盒圖、砂箱圖、壓鐵圖、專用檢具圖、專用量具圖及組芯夾具圖等，均屬于鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容。第十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日2.1.2鑄造工藝過程設(shè)計的步驟鑄造工藝方案的內(nèi)容2.工藝方案的確定1.鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析4.型芯設(shè)計3.工藝參數(shù)確定6.出氣冒口補縮冒口5.澆注系統(tǒng)設(shè)計8.繪制鑄件圖7.繪制鑄造工藝圖2.1

鑄造工藝設(shè)計內(nèi)容與步驟第十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄造方法的選擇造型及造芯方法的選擇澆注位置的選擇分型面的選擇工藝方案的確定2.2工藝方案的確定第十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日1)重要加工面應(yīng)朝下或位于側(cè)面澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。保證導(dǎo)軌質(zhì)量均勻2.2.1澆注位置的選擇原則2.2工藝方案的確定第十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

2)

鑄件的大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注鑄型的上表面除了容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣外，大平面還常產(chǎn)生夾砂缺陷。同時也有利于排氣、減小金屬液對鑄型的沖刷力。3.2工藝方案的確定2.2.1澆注位置的選擇原則第十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日3）大面積薄壁結(jié)構(gòu)應(yīng)處于下部或垂直/傾斜放置，防止?jié)膊蛔愫屠涓羧毕荩淮笃矫鎯A斜2.2.1澆注位置的選擇原則3.2工藝方案的確定第十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

4）易縮孔件的厚大部分、分型面附近的上部或側(cè)面容易出現(xiàn)熱節(jié)，所以容易形成縮孔的鑄件(如鑄鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、黃銅)澆注時應(yīng)把厚的部位放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便安放冒口，實現(xiàn)順序凝固，進行補縮。1-冒口；2、3-砂芯鑄鋼鏈輪的澆注位置3.2工藝方案的確定2.2.1澆注位置的選擇原則第十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日3.2工藝方案的確定2.2.1澆注位置的選擇原則第十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

分型面（Partingline）是指兩半鑄型相互接觸的表面。除了實型鑄造法外，都要選擇分型面。分型面的選擇是否正確，對造型工藝、鑄件清理以及鑄件尺寸和形狀有著重要影響。為了便于起模，使造型工藝簡化，要考慮分型面形狀和數(shù)目，活塊和型芯的數(shù)量與位置。2.2.2

分型面的選擇原則3.2工藝方案的確定第十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日（1）應(yīng)盡可能使全部或大部分鑄件，或者加工基準面與重要的加工面處于同一半型內(nèi)。以避免因合型不準產(chǎn)生錯型，保證鑄件尺寸精度。管子堵頭分型方案2.2.2

分型面的選擇原則3.2工藝方案的確定第十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件精度。增加外芯凸臺妨礙起模易產(chǎn)生錯箱?？捎糜趩渭a(chǎn)。3.2工藝方案的確定2.2.2

分型面的選擇原則第二十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日（2）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目

分型面數(shù)量少，既能保證鑄件精度，又能簡化造型操作。3.2工藝方案的確定2.2.2

分型面的選擇原則第二十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日2.2工藝方案的確定2.2.2

分型面的選擇原則第二十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

(3)分型面應(yīng)盡量選用平面

平直的分型面可簡化造型工藝過程和模板制造，容易保證鑄件精度（如下圖起重臂），這對于機器造型尤為重要。水平分型面----便于造型操作，適宜批量生產(chǎn)！挖砂造型費時、費工，盡量避免。單件生產(chǎn)時可用此法！2.2工藝方案的確定2.2.2

分型面的選擇原則第二十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日4）盡量使型腔及主要型芯位于下型。型芯、型腔大部分位于下箱，方案合理上箱太高2.2工藝方案的確定2.2.2

分型面的選擇原則第二十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日（1）

機加工余量在鑄件上為切削加工而加大的尺寸稱為機械加工余量。造型方式、合金種類、鑄件尺寸、加工面與基準面距離、澆注位置等都對機械加工余量有影響。一般查手冊。加工余量必須認真選取，余量過大，切削加工費工，且浪費金屬材料；余量過小，制品會因殘留黑皮而報廢，或者，因鑄件表層過硬而加速刀具磨損。2.2.3

確定工藝參數(shù)2.2工藝方案的確定第二十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件加工余量2.2工藝方案的確定第二十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄孔及鑄槽鑄件上的孔和槽類結(jié)構(gòu)是否鑄出，取決于工藝的可行性和必要性。一般來說，尺寸較小的孔不鑄出反而經(jīng)濟。設(shè)計時查手冊。注---零件圖上沒有要求加工的孔必須鑄出。因此，設(shè)計時必須注意這類孔的尺寸不可太??！2.2工藝方案的確定（2）最小鑄出孔第二十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日小孔不鑄出，留待機加工。不鑄出孔的表示2.2工藝方案的確定第二十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄鋼件最小鑄出孔（槽）的尺寸取決于孔壁厚度和深度。需要時，查手冊。灰鐵鑄件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批量生產(chǎn)12～1515～3030～5030～5050灰鑄鐵件鑄孔尺寸（最小鑄出孔）2.2工藝方案的確定第二十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

（3）起模斜度為了使模樣(或型芯)便于從砂型(或芯盒)中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模樣時，必須留出一定的傾斜度,此傾斜度稱為起模斜度。取決于立壁高度；造型方法和模樣材料等因素，一般15′～

3°。立壁愈高，斜度愈小。2.2工藝方案的確定第三十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日（4）鑄造圓角

制造模樣時，壁的連接和轉(zhuǎn)角處要做成圓弧過度，即鑄造圓角。它既可使轉(zhuǎn)角處不產(chǎn)生脆弱面，又可減少應(yīng)力集中，還可避免產(chǎn)生沖砂、縮孔和裂紋。一般小型鑄件，外圓角半徑取2～8mm，內(nèi)圓角半徑取4～16mm。2.2工藝方案的確定第三十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日模樣尺寸放大率K=（L0-L1）/L0×100%。經(jīng)驗數(shù)據(jù)（0.7-1%灰鑄鐵）由于合金的線收縮,鑄件冷卻后的尺寸將比型腔尺寸略為縮小,為保證鑄件的應(yīng)有尺寸,模樣尺寸必須比鑄件放大一個該合金的收縮量。通?；诣T鐵為0.7％～1.0％,鑄造碳鋼為1.3％～2.0％，鋁硅合金為0.8％～1.2％。（5）鑄造收縮率2.2工藝方案的確定第三十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日2.3

澆注系統(tǒng)及其設(shè)計

澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進入型腔的系列通道的總稱，是鑄型充填系統(tǒng)的組成部分。1-澆口杯；2-直澆道；3-橫澆道；4-內(nèi)澆道2.3.1澆注系統(tǒng)的定義第三十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日3.3

澆注系統(tǒng)及其設(shè)計2.3.2澆注系統(tǒng)的主要功能：1）將鑄型型腔與澆包連接起來，平穩(wěn)地導(dǎo)入液態(tài)金屬；2）擋渣及排除鑄型型腔中的空氣及其他氣體；3）調(diào)節(jié)鑄型與鑄件各部分的溫度分布以控制鑄件的凝固順序；4）保證液態(tài)金屬在最合適的時間范圍內(nèi)充滿鑄型，不使金屬過度氧化，有足夠的壓力，并保證金屬液面在鑄型型腔內(nèi)有必要的上升速度等。第三十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日(a)頂部注入式(b)中間注入式(c)底部注入式(d)階梯注入式3.3

澆注系統(tǒng)及其設(shè)計2.3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計1）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式第三十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日盡可能阻止熔渣、氣體、氧化物及非金屬夾雜物吸附或夾附進入鑄型型腔；防止鑄型型腔和型芯被沖蝕；降低澆注溫度；在正確部位以合適的速度把金屬液引入鑄型型腔，減少鑄件的縮孔(松)和變形；減少澆注系統(tǒng)占用的金屬，節(jié)約液態(tài)金屬。3.3

澆注系統(tǒng)及其設(shè)計2.3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計2）澆注系統(tǒng)的基本要求第三十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

設(shè)計澆注系統(tǒng)，首先應(yīng)該正確地選擇澆注系統(tǒng)的類型及其開設(shè)的位置，要根據(jù)具體情況認真研究，對各種方案進行反復(fù)比較，要保證有足夠的空間開設(shè)澆口和冒口系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上還要確定澆注系統(tǒng)各組元的合理尺寸及其之間的比例關(guān)系。計算澆注系統(tǒng)要考慮的主要問題是控制金屬液流經(jīng)澆注系統(tǒng)進入型腔的速度和流量。3.3

澆注系統(tǒng)及其設(shè)計2.3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計第三十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日2.4

冒口、冷鐵的設(shè)計

冒口的設(shè)計鑄型中能儲存一定金屬液（同鑄件相連接在一起的液態(tài)金屬熔池）補償鑄件收縮，防止產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷的專門技術(shù)“空腔”稱為冒口。冒口的主要作用是補縮鑄件。此外還有集渣和通、排氣作用。1-明頂冒口；2-暗頂冒口3-鑄件；4-邊冒口

(a)鑄鋼件(b)鑄鐵件2.4.1冒口設(shè)計第三十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

冷鐵是用來加大鑄件局部冷卻速度最常用的一種激冷物，鋼材、銅等金屬材料也可以用作激冷物。其主要作用為：加快鑄件某一部分的冷卻速度，調(diào)節(jié)鑄件的凝固順序，與冒口配合使用，可擴大冒口的有效補縮距離。冷鐵分為外冷鐵和內(nèi)冷鐵2.4.2冷鐵的設(shè)計2.4

冒口、冷鐵的設(shè)計第三十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日2.5鑄造工藝過程圖的繪制鑄造工藝過程圖是在零件圖上用規(guī)定的技術(shù)符號表示出鑄造工藝過程內(nèi)容的圖形，它決定了鑄件的形狀、尺寸、生產(chǎn)方法和工藝過程，是制造模樣、芯盒、造型、造芯和檢驗鑄件的依據(jù)。第四十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日名稱技術(shù)符號和表示方法名稱技術(shù)符號和表示方法分型面用紅色線表示，并用紅色寫出“上、中、下”字樣分型分模面用紅色線表示分模面用紅色線表示，在任一端畫“<”號不鑄出孔和槽不鑄出孔和槽用紅色線打叉2.5鑄造工藝過程圖的繪制第四十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日名稱技術(shù)符號和表示方法名稱技術(shù)符號和表示方法機械加工余量用紅色線表示在加工符號附近注明加工余量數(shù)值，凡帶斜度的加工余量應(yīng)注明斜度澆注系統(tǒng)位置與尺寸用紅色線或紅色雙線表示，并注明各部尺寸型芯用藍色線表示，并注明斜度和間隙數(shù)值;有兩個以上型芯時，用數(shù)字號“1＃，2?！钡葮俗?.5鑄造工藝過程圖的繪制第四十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日2.5鑄造工藝過程圖的繪制圖例：第四十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日設(shè)計核心：鑄件結(jié)構(gòu)工藝性當采用鑄造來做零件毛坯或直接成形時，除形狀和尺寸設(shè)計以外，還必須進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計第四十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日在一定鑄造條件下，鑄造合金液能充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄造合金的最小壁厚。為了避免鑄件的澆不足和冷隔等缺陷，鑄件的設(shè)計壁厚不應(yīng)小于最小壁厚。最小壁厚主要由合金種類和鑄件尺寸大小決定3.1.1最小壁厚3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第四十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日砂型鑄造鑄鐵件的最小壁厚／mm鑄件種類鑄件最大輪廓尺寸<200200~400400~800800~12501250~2000灰鑄鐵3～44～55～66～88～10孕育鑄鐵5～66～88～1010～1212～16球墨鑄鐵3～44～88～1010～12－碳素鋼89111416～18低合金結(jié)構(gòu)鋼8～99～10121620高錳鋼8～910121620不銹鋼8～1010～1212～1616～2020～25耐熱鋼8～1010～1212～1616～2020～253.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第四十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日由于厚壁鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松、晶粒粗大、偏析等缺陷，鑄件的力學(xué)性能下降。這對于各種鑄造合金來說，均存在一個臨界壁厚，如果鑄件的壁厚超過臨界壁厚，鑄件的承載能力并不按比例隨鑄件厚度的增加而增加，而是顯著下降。所以，設(shè)計厚大鑄件時，要避免以增加壁厚的方式提高強度。砂型鑄造各種鑄造合金鑄件的臨界壁厚可按其最小壁厚的3倍考慮。3.1.2鑄件的臨界壁厚3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第四十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日砂型鑄造時，散熱條件差的鑄件內(nèi)壁，即使內(nèi)壁厚度與外壁厚度相等，由于它的凝固速度比外壁慢，力學(xué)性能往往比外壁低。同時在鑄造過程中易在內(nèi)、外壁交接處產(chǎn)生熱應(yīng)力，使鑄件產(chǎn)生裂紋，對于凝固收縮大的鑄造合金還易在此處產(chǎn)生縮孔和縮松。因此，設(shè)計時應(yīng)使鑄件內(nèi)壁厚度小于外壁厚度。其內(nèi)、外壁厚度相差值可參考相關(guān)手冊。3.1.3鑄件的內(nèi)壁厚度3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第四十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日知識回顧和問題1、常見鑄件缺陷及特征；2、澆注位置的選擇原則。

3、分型面的選擇原則、鑄造工藝參數(shù)的選擇；4、澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵的設(shè)計；5、鑄造工藝圖的繪制；6、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性：最小壁厚、臨界壁度、內(nèi)壁厚度。問題：1、常見鑄件缺陷有哪些？2、澆注位置的一般選擇原則是什么？3、分型面的一般選擇原則是什么？4、常用的鑄造工藝參數(shù)有哪些？第四十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日合金類別鑄鐵鑄鋼鑄鋁鑄銅鑄件內(nèi)壁比外壁厚度應(yīng)減少的相對值/%10~2020~3010~2015~20砂型鑄造各種鑄造合金件之內(nèi)、外壁厚相差值注：鑄件內(nèi)腔尺寸大的取下限值。注：鑄件內(nèi)腔尺寸大的取下限值。3.1.3鑄件的內(nèi)壁厚度3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第五十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日通常情況下，鑄件壁的厚度并不完全一致。因此，在壁的過渡處應(yīng)參考表2-17中壁的過渡形式和尺寸進行設(shè)計。示意圖壁厚比示意圖壁厚比b≤b＞3.1.4鑄件壁的過渡和連接3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第五十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄壁有類型各異的接頭，大致分為L型、T型、V型、Y型和十字型等５種。在接頭處，因凝固速度慢，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在鑄件上可能會產(chǎn)生裂紋、變形、縮孔、縮松等缺陷。所以，設(shè)計中應(yīng)選用L型接頭，減少和分散熱節(jié)點，避免交叉連結(jié)。圖2-39十字型連接形式（a）不合理(b)合理(c)不合理(d)合理3.1.4鑄件壁的過渡和連接3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第五十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日K型連接形式(a)不合理(b)合理(c)不合理(d)合理3.1.4鑄件壁的過渡和連接3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第五十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄件壁的連接形式示意圖3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.4鑄件壁的過渡和連接第五十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日壁間連接應(yīng)避免交叉和銳角3.1.4鑄件壁的過渡和連接3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第五十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

為了減小熱節(jié)和防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松，鑄件的壁應(yīng)避免交叉連接和銳角連接。中、小鑄件可采用交錯接頭，銳角連接宜采用過渡形式，大件宜采用環(huán)形接頭。交錯接頭

環(huán)形接頭3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.4鑄件壁的過渡和連接第五十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.4鑄件壁的過渡和連接第五十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日為了增加鑄件的力學(xué)性能和減輕鑄件的質(zhì)量，消除縮孔和防止裂紋、變形、夾砂等缺陷，在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計中大量采用筋。設(shè)計筋時，要盡量分散和減少熱節(jié)點，避免多條筋互相交叉。3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.5加強筋第五十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日筋與筋和筋與壁的連接處要有圓角過渡，垂直于分型面的筋應(yīng)有鑄造斜度(見表2-19)。除此之外，還應(yīng)考慮：應(yīng)用筋提高鑄件品質(zhì)和載荷性能。3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.5加強筋第五十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日如圖所示的大平面鑄件，按原設(shè)計(圖(a))，在澆注時因金屬液的烘烤，平面A處砂型膨脹較大易裂開脫落，產(chǎn)生夾砂類缺陷。增加筋后不易產(chǎn)生夾砂類缺陷。3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計

殼體鑄件

(a)容易產(chǎn)生夾砂(b)不易產(chǎn)生夾砂3.1.5加強筋第六十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日薄而大的平板，收縮易發(fā)生翹曲變形，加上幾條筋之后便可避免。如下圖所示3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.5加強筋鑄件壁較厚，容易產(chǎn)生縮孔。將壁厚減薄，采用加強筋，可防止以上的缺陷。第六十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.5加強筋第六十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.5加強筋第六十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日非加工面上的鑄件壁的內(nèi)、外兩側(cè)，沿起模方向應(yīng)設(shè)計適當?shù)男倍?，即結(jié)構(gòu)斜度，可參考下表進行設(shè)計。簡圖斜度a：h使用范圍1：5h<25的鑄鋼和鑄鐵件1：10～1：20H＝25～的鑄鋼和鑄鐵件1：50h>的鑄鋼和鑄鐵件1：100非鐵合金鑄件3.1.6鑄造斜度3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第六十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日3.1.6鑄造斜度3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第六十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄件上由于需要安裝螺栓、壓力表、排氣塞、排油塞、黃油杯、測溫計等，結(jié)構(gòu)設(shè)計時就須在安裝位置設(shè)置凸臺。然而，凸臺會在零件上造成金屬堆積。對于凝固收縮大的金屬，在凸臺內(nèi)易形成縮孔、縮松，有損鑄件品質(zhì)。因此，設(shè)計凸臺時要選擇正確的形狀和尺寸。凸臺之間的中心距較小時，應(yīng)將凸臺連成整體，以便于鑄造和切削加工。凸臺與鑄件垂直壁距離小時，為便于造型，應(yīng)與垂直壁相連。3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.7凸臺第六十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日3.1.7凸臺3.1保證鑄件質(zhì)量的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第六十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日(a)兩個分型面的結(jié)構(gòu)(b)一個分型面的結(jié)構(gòu)圖2-46容筒鑄件的結(jié)構(gòu)

3.2.1簡化或減少分型面3.2

適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第六十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日

3.2.2盡量不用或少用型芯3.2

適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第六十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不合理的結(jié)構(gòu)合理的結(jié)構(gòu)原結(jié)構(gòu)帶加強筋的外形要用砂芯形成。結(jié)構(gòu)改進后，取消了外形砂芯，鑄件的強度甚至比原結(jié)構(gòu)還好。

3.2.2盡量不用或少用型芯3.2

適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第七十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不合理的結(jié)構(gòu)合理的結(jié)構(gòu)

與分型面垂直的鑄壁，應(yīng)有鑄造斜度

與分型面垂直的筋條，應(yīng)與分型面垂直。

3.2.3鑄件的結(jié)構(gòu)應(yīng)方便起模3.2

適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第七十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日(a)不合理的結(jié)構(gòu)(b)合理的結(jié)構(gòu)

3.2.4有利于型芯的固定和排氣3.2

適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第七十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日4.2.5避免變形和裂紋鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求(a)不合理的(b)合理的1、細長易撓曲的鑄件應(yīng)設(shè)計為對稱截面。由于對稱截面的相互抵消作用，變形大大減小。2、合理設(shè)置加強筋，提高平板鑄件的剛度，防止變形。3、較大的帶輪、飛輪、齒輪的輪輻可做成彎曲的、奇數(shù)的或帶孔輻板。可借輪輻或輪緣的微量變形自行減緩鑄造應(yīng)力，防止開裂。第七十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日(a)有較大的水平面(易產(chǎn)生夾渣、氣孔，清理困難)(b)傾斜面(不易產(chǎn)生夾渣、氣孔)(c)階梯面(不易產(chǎn)生夾渣、氣孔)

4.2.6有利于防止夾砂和氣孔4.2

適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第七十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄件的清理工作包括清砂、切割澆冒口、去除飛邊毛刺、打磨修正等。這部分工作量大、勞動條件差。因此，鑄件輪廓設(shè)計要考慮利于清砂、利于切割冒口，也可減少設(shè)置冒口的結(jié)構(gòu)(a)合理結(jié)構(gòu)(K部不易粘砂)(b)不合理結(jié)構(gòu)(K部易粘砂)

4.2.7有利于鑄件清理4.2

適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第七十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日(a)不合理的結(jié)構(gòu)(切割冒口與除芯困難)(b)合理結(jié)構(gòu)(切割冒口與除芯容易)

4.2.7有利于鑄件清理4.2

適應(yīng)鑄造工藝過程的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計第七十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日不合理結(jié)構(gòu)綜合案例第七十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日知識回顧和問題問題：1、如右圖所示澆注位置如何選??？2、分型面如何選取？3、澆注系統(tǒng)如何設(shè)計？冒口、冷鐵如何設(shè)置？4、如何繪制鑄造工藝圖？第七十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程B、支座方案Ⅰ

沿底版中心分型。軸孔下芯方便，但底版上四個凸臺必須采用活塊且鑄件在上、下箱各半。方案Ⅱ沿底面分型，鑄件全部在下箱，不會產(chǎn)生錯箱，鑄件易清理。但軸孔內(nèi)凸臺必須采用活塊或下芯且軸孔難以鑄出。第七十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程5.1砂型鑄造概論5.1.1定義：砂型鑄造采用具有一定性能的型（芯）砂來制造鑄型及砂芯（型芯），從而得到完整鑄件的方法。最基本的液態(tài)成形方法，應(yīng)用最廣，占鑄件總產(chǎn)量80-90%，靈活性大，生產(chǎn)周期短，成本低。5.1.2主要步驟：一、型砂與芯砂的制備；二、鑄造工藝方案設(shè)計；三、模型的制造；

第八十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日四、造型；五、設(shè)計澆注系統(tǒng)；六、造芯；七、澆注；八、落砂及后期管理第八十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程第八十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程5.1.3砂型鑄造的特點

①可以制造形狀復(fù)雜的毛坯或零件；②加工余量小，金屬利用率高；③適應(yīng)性強，應(yīng)用面廣，用于制造常用金屬及合金的鑄鐵件；④鑄件的成本低；⑤鑄件的晶粒比較粗大，組織疏松，常存在氣孔、夾渣等鑄造缺陷，機械性能比鍛件差；⑥鑄造生產(chǎn)工序多，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率較高；⑦鑄件表面較粗糙，多用于制造毛坯。第八十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日鑄型種類鑄型特征主要特點適用范圍濕型砂（濕型）以粘土作粘結(jié)劑，不經(jīng)烘干可直接進行澆注的砂型生產(chǎn)周期短、效率高，易于實現(xiàn)機械化、自動化，設(shè)備投資和能耗低；但鑄型強度低、發(fā)氣量大，易于產(chǎn)生鑄造缺陷單件或批量生產(chǎn)，尤其是大批量生產(chǎn)。廣泛用于鋁合金、鎂合金和鑄鐵件干砂型（干型）經(jīng)過烘干的高粘土含量（粘土質(zhì)量分數(shù)為12％～14％）的砂型鑄型強度和透氣性較高，發(fā)氣量小，故鑄造缺陷較少；但生產(chǎn)周期長，設(shè)備投資較大、能耗較高，且難于實現(xiàn)機械化與自動化單件、小批生產(chǎn)品質(zhì)要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中、大型鑄件表面烘干型澆注前用適當方法將型腔表層（厚15～）進行干燥的砂型兼有濕砂型和干砂型的優(yōu)點單件、小批生產(chǎn)中、大型鋁合金鑄件和鑄鐵件自硬砂型常用水玻璃或合成樹脂作粘結(jié)劑，靠砂型自身的化學(xué)反應(yīng)硬化，一般不需烘烤，或只經(jīng)低溫烘烤鑄型強度高、能耗低，生產(chǎn)效率高，粉塵少；但成本較高，有時易產(chǎn)生粘砂等缺陷單件或批量生產(chǎn)各類鑄件，尤其是大、中型鑄件常用砂型的主要特點和適用范圍第八十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程5.2

型砂的制備5.2.1型砂的性能要求1）具有高強度，能成形；2）具有足夠的耐火性；3）透氣性好；4）有一定的退讓性，保證鑄件冷卻收縮不一致時不阻礙收縮，防止產(chǎn)生應(yīng)力、裂紋等。5.2.2型砂的組成1）以粘土為粘結(jié)劑的型砂主要成分：石英砂（SiO2），粘土，水第八十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程特點：成本低，適用范圍廣，回收利用性好，但對大型鑄件，鑄鋼件和要求質(zhì)量很高的鑄件不適宜選用。改進：加入木屑—提高退讓性；加入煤粉—表面光潔

2）以水玻璃（Na2O.mSiO2

）作為粘結(jié)劑的型砂特點：砂型強度高，型腔尺寸準確，砂型無需烘干，適合大型鑄件。3）樹脂砂成份：以合成樹脂作為粘結(jié)劑特點：能快速固化，無需烘干，發(fā)氣少，強度高，退讓性好，形腔尺寸準確，易于鑄件脫離。第八十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程5.3造型方法

手工造型①以手工操作為主，勞動強度大，勞動生產(chǎn)率低，鑄件缺陷率較高；②適用于重型鑄件和形狀復(fù)雜鑄件的單件、小批量生產(chǎn)。5.3.2機器造型①生產(chǎn)效率高，勞動條件得到改善；②精度比手工造型鑄件高；③設(shè)備投資較大，適于形狀不太復(fù)雜但生產(chǎn)批量較大的鑄件的生產(chǎn)。第八十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日零件木模砂箱分模面5.3.3手工造型之兩箱造型5鑄造成形技術(shù)過程第八十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程模樣是整體的，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)生錯型缺陷鑄件最大截面在一端，且為平面。5.3.3手工造型之兩箱造型第八十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程鑄型由上、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(yīng)。三箱造型費工，應(yīng)盡量避免使用。

5.3.4手工造型之三箱造型第九十頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程

在車間地坑內(nèi)造型，用地坑代替下砂箱，只要一個上砂箱，可減少砂箱的投資大型鑄件單件生產(chǎn)時,降低鑄型高度,便于澆注操作。但造型費工，而且要求操作者的技術(shù)水平較高。5.3.5手工造型之地坑造型第九十一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程模樣是整體的，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。5.3.6手工造型之挖沙造型第九十二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程

用刮板代替模樣造型?？纱蟠蠼档湍映杀荆?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。

5.3.7手工造型之刮板造型第九十三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程帶輪的刮板造型導(dǎo)向刮板造型第九十四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程

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，在主體模樣起出后，從側(cè)面取出活塊。單件小批生產(chǎn)帶有突起部分的鑄件。5.3.8手工造型之活快造型第九十五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程5.3.9機器造型之震實造型填砂→震擊緊砂→輔助壓實→起模工藝特點:機器造型工藝是采用模底板進行兩箱造型。模底板是將模樣、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。第九十六頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程5.3.10機器造型之高壓造型第九十七頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程

拋砂機頭的電動機驅(qū)動高速葉片，連續(xù)地將傳送帶運來的型砂在機頭內(nèi)初步緊實，并在離心力的作用下，型砂呈團狀被高速（30－60m/s）拋到砂箱中，使型砂逐層地緊實。

拋砂緊實同時完成填砂與緊實兩個工序，生產(chǎn)效率高、型砂緊實密度均勻。拋砂機適應(yīng)性強，可用于任何批量的大、中型鑄型或大型芯的生產(chǎn)。5.3.11機器造型之拋砂造型第九十八頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程射芯機工作原理殼（吹）芯制造原理5.4機器造芯第九十九頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程壓力鑄造是將熔融合金在高壓作用下，以高速充填鑄型型腔，并在高壓下結(jié)晶凝固而獲得鑄件的特種鑄造工藝。兩個特點高壓：比壓30-70MPa高速：充型時間0.01-0.2秒5.4特種鑄造之壓力鑄造第一百頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日壓鑄技術(shù)流程圖壓鑄技術(shù)流程圖第一百零一頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程按壓室是否浸在熔融金屬中，分冷室壓鑄機熱室壓鑄機按壓室位置，分臥式壓鑄機立式壓鑄機主要構(gòu)成：合型機構(gòu)、壓射機構(gòu)、機座、液壓傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、潤滑冷卻系統(tǒng)等。5.4.1壓鑄機分類第一百零二頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程第一百零三頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程精度高（IT11-14m）、組織致密；適應(yīng)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁深腔鑄件；可組合壓鑄或鑲嵌壓鑄；生產(chǎn)率高、材料利用率提高60-70%、實現(xiàn)少切削和零切削，經(jīng)濟效益好。5.4.2

壓鑄特點第一百零四頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日5鑄造成形技術(shù)過程壓鑄模總體結(jié)構(gòu)示意圖1-鑄件；2-導(dǎo)柱；3-冷卻水管；4-定模；5-動模；6-頂桿板7-頂桿；8-型腔；9-排氣槽；10-澆注系統(tǒng)5.4.3

壓鑄模具第一百零五頁，共一百一十五頁，2022年，8月28日壓縮氣體坩堝爐鑄型熔化黃銅水主要步驟通氣充型加壓凝固放氣開模低壓鑄造是液體