砂型鑄造生產(chǎn)工藝參數(shù)選擇

1、鑄件是怎樣制造出來的？,第二節(jié) 澆注位置與分型面的選擇,澆注位置的選擇原則 分型面的選擇原則,6.5.1澆注系統(tǒng)設(shè)計,澆注系統(tǒng)由 澆口杯、 直澆道、 橫澆道 內(nèi)澆道 四部分組成,圖6.19 澆注系統(tǒng) 1澆口杯 2直澆道3橫澆道 4內(nèi)澆道,澆注位置澆注時，鑄件在鑄型中所處的位置/鑄件的某個表面位于鑄型的上、下還是側(cè)面。 澆口位置內(nèi)澆口與鑄型型腔連接處的位置/液態(tài)金屬流入鑄型型腔的位置。,上,下,澆注位置的選擇,1、鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)朝下。 2、鑄件的大平面應(yīng)朝下，以免夾砂。 3、為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔現(xiàn)象，應(yīng)將面積大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直、傾斜位置。 4、容

2、易形成縮孔縮松的鑄件，厚大部位放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便于安放冒口、冷鐵。 5、應(yīng)減少型芯的數(shù)量，便于型芯固定和排氣。 6、盡可能避免使用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯。 7、應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置一致，避免多次翻動砂箱。,一、澆注位置的選擇原則,澆注位置的選擇原則,車床床身,上,中,下,中,鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)朝下,因為在液體金屬的澆注過程中，其中的氣體和熔渣往上?。欢矣捎陟o壓力較小的原因也使鑄件上部組織不如下部的致密。如圖所示為車床床身的澆注位置：床身的導(dǎo)軌面是關(guān)鍵部分，要求組織致密且不允許有任何鑄造缺陷，因此通常采用導(dǎo)軌面朝下的澆注位置。,澆注位置的選擇原則,鑄件

3、的重要加工面或主要工作面應(yīng)朝下,卷揚機(jī)筒,澆注位置的選擇原則,鑄件的大平面應(yīng)朝下，以免在此面上出現(xiàn)氣孔和夾砂等缺陷。,因為在金屬液的充型過程中，灼熱的金屬液會對砂型上表面有強(qiáng)烈的熱輻射作用，使該表面的型砂拱起或開裂，導(dǎo)致金屬液鉆進(jìn)裂縫處，這將使鑄件的該表面產(chǎn)生夾砂缺陷。,澆注位置的選擇原則,為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔現(xiàn)象，應(yīng)將面積大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直、傾斜位置。,澆注位置的選擇原則,為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔現(xiàn)象，應(yīng)將面積大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直、傾斜位置。,澆注位置的選擇原則,容易形成縮孔縮松的鑄件，厚大部位放在分型面附近的上部或側(cè)面，便于安置

4、冒口。,澆注位置的選擇原則,應(yīng)減少型芯的數(shù)量，便于型芯固定和排氣。,澆注位置的選擇原則,應(yīng)減少型芯的數(shù)量，便于型芯固定和排氣。,澆注位置的選擇原則,盡可能避免使用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯。,分型面砂箱間的接觸面 1、盡可能使用最少的分型面。 2、應(yīng)盡量使型芯、活塊數(shù)量少。 3、盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。 4、應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分型面的同一側(cè)時，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。 5、盡量選用平面避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝

5、。 6、為便于造型、下芯、合箱、檢驗及檢查，盡量將型腔置于下箱,二、分型面的選擇原則,分型面的選擇原則,盡可能使用最少的分型面。,分型面的選擇原則,盡可能使用最少的分型面。,分型面的選擇原則,應(yīng)盡量使型芯、活塊數(shù)量少。,分型面的選擇原則,盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。,分型面的選擇原則,盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。,分型面的選擇原則,盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。,分型面的選擇原則,應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。,螺栓塞頭,

6、方頭,分型面的選擇原則,鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分型面的同一側(cè)時，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。,輪轂的分型面,加工基準(zhǔn),分型面的選擇原則,盡量選用平面，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝。,分型面的選擇原則,盡量選用平面。,分型面的選擇原則,為便于造型、下芯、合箱、檢驗及檢查，盡量將型腔置于下箱,第三節(jié) 鑄造工藝參數(shù)的選擇,機(jī)械加工余量 最小鑄出孔、槽 拔模斜度 鑄造圓角 收縮率 型芯頭 其它如分型負(fù)數(shù)、工藝補(bǔ)正量等,1、機(jī)械加工余量 鑄件上為切削加工而加大的尺寸叫機(jī)械加工余量,鑄造工藝參數(shù)的確定,1,2,1、機(jī)械加工余量 零

7、件上需要加工的表面，如零件圖上標(biāo)有表面粗糙度符號的部位、注有尺寸公差的部位、有螺紋符號的部位、注有表面形位尺寸公差代號的部位等應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊?加工余量過大，不僅浪費金屬、增加機(jī)加工工時，而且還會因截面增加、使鑄件晶粒粗大，力學(xué)性能降低；加工余量過小，可能會因錯型等原因造成切削余量不夠、表面硬度偏高、甚至留有黑皮達(dá)不到尺寸精度而報廢。,鑄造工藝參數(shù)的確定,1、機(jī)械加工余量 鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。 灰鑄鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點低，鑄件表面較光潔、平整，故其加工余量小，鑄鋼件

8、加工余量應(yīng)比鑄鐵件大：非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件小；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鑄件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大；大量生產(chǎn)時，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可減小，反之，手工造型余量應(yīng)加大，此外，澆注時朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面大。,鑄造工藝參數(shù)的確定,加工余量,鑄造工藝參數(shù)的確定,2、最小鑄出孔、槽 零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和機(jī)械加工工時，同時還避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)， 提高鑄件的質(zhì)量；較小 的孔槽，則不宜鑄出， 直接加工反而方便；有 特殊要求

9、，且無法實行 機(jī)加工的孔如彎曲孔， 則一定要鑄出。,鑄造工藝參數(shù)的確定,3、拔模斜度 為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為拔模斜度。 凡垂直于分型面（ 分盒面）的沒有結(jié) 構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè) 起模斜度。起模斜 度的大小，應(yīng)根據(jù) 模壁測量面高度、 模樣材料及造型方 法確定。,鑄造工藝參數(shù)的確定,3、拔模斜度 外壁0.253 ，內(nèi)壁310,鑄造工藝參數(shù)的確定,上,下,4、鑄造圓角 r=( 1/3 1/5 ) ( a + b )/2,鑄造工藝參數(shù)的確定,5、收縮率 指為了補(bǔ)償鑄件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。而用來度量模樣尺寸的刻尺稱為縮尺(模樣工縮

10、尺)，其分度以普通尺的單位長度乘以(1十鑄件線收縮率)。 灰口鑄鐵：0.7% 1.0% 鑄造碳鋼：1.3 %2.0% 鋁硅合金：0.8 %1.2% 有色合金：1.0% 1.5%,鑄造工藝參數(shù)的確定,6、型芯頭 指模樣上的突出部分，在型內(nèi)形成芯座并放置芯頭?；蛑感托镜耐馍觳糠?，不形成鑄件輪廓，只是落入芯座內(nèi)，用以定位和支承型芯。 芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭。單支 點的水平芯頭又稱為懸臂芯頭。,鑄造工藝參數(shù)的確定,垂直芯頭一般都有上下芯頭，芯頭高度h主要取決于芯頭直徑d。為了提高芯頭的穩(wěn)定性和可靠性，下芯頭 斜度應(yīng)小些(510)， 高度h應(yīng)大些；為便于 合型、上芯頭的斜度應(yīng) 大些(615)，高度

11、h 應(yīng)小些。短而粗的芯頭 也可不留上芯頭。,鑄造工藝參數(shù)的確定,水平芯頭其長度上主要取決于芯頭直徑d和芯的長度。為便于下芯及合型，鑄型上的芯座端部也應(yīng)留有一定 的斜度、懸臂芯頭必 須做得比較長而大， 并使用芯撐以防止芯 下垂或被液體抬起。 芯頭和芯座之間應(yīng)有1 4mm的間隙s。,鑄造工藝參數(shù)的確定,7、分型負(fù)數(shù) 指為抵消鑄件在分型部位的增厚，在模樣上相應(yīng)減去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很平整，因此干型或表面烘干型合型后，上下型不能密合，金屬液就有可能從分型面處溢出，即“跑火”。為了防止跑火，就要在下型的分型面上鋪設(shè)泥條、油泥條或石棉繩等，使上、下型接觸面密封，這樣就使上箱抬高，增加了鑄件的高

12、度或鑄件頂面的厚度。制做模樣時，為了使模樣符合零件圖上尺寸的要求，在模樣上相應(yīng)減去這個抬高的尺寸，即為分型負(fù)數(shù)。,鑄造工藝參數(shù)的確定,7、工藝補(bǔ)正量 由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位非加工面上增加的金屬層厚度稱為工藝補(bǔ)正量。在單件、 小批量手工砂型鑄造時，由于偏心，錯型等原因可能造成鑄造缺陷，采用工藝補(bǔ)正量以減少廢品率；對于成批大量生產(chǎn)的鑄件，不使用工藝補(bǔ)正量，而采用修改模具的方法。,鑄造工藝參數(shù)的確定,1、分型面/澆注位置：用藍(lán)線（或紅線）和箭頭表示，加以漢字表示方向 2、機(jī)械加工余量：用紅線畫出輪廓，剖面處用紅剖面線或全涂以紅色表示。數(shù)值用紅字標(biāo)在加工符號上。若加工余量帶有斜度，可用分?jǐn)?shù)表

13、示。 3、非鑄出孔/槽：用紅“ ”表示。剖面處用紅剖面線或全涂紅色。 4、芯頭和型芯：用藍(lán)線畫出芯頭，并注明尺寸。 5、澆注系統(tǒng)：用紅線畫出，并標(biāo)注尺寸。 6、活塊：用紅筆注明“活塊”及其形式和編號。,鑄造工藝圖的繪制,7、冷鐵：用綠線或藍(lán)線畫出，并表明“冷鐵”及其主要尺寸和編號 8、拔模斜度：用紅線或文字表示。 9、鑄造圓角：用文字表示。 10、冒口/出氣口：用紅線表示并表明主要尺寸及編號。 11、其它參閱鑄造手冊,鑄造工藝圖的繪制,應(yīng)用綜合舉例,鑄造工藝圖,鑄造工藝圖,【例2】要鑄造圖示支承臺零件40個，此件用于中等靜載荷，試選擇鑄造合金和繪出鑄造工藝圖。,10,選材： ht150 鑄型、

14、造型方法：砂型，手工造型 澆注位置/分型面：因支承臺50mm的內(nèi)孔及外壁均無需加工，只有兩端面有機(jī)械加工要求。為使支承臺兩端面組織致密、滿足加工要求，所以將鑄件水平放置、使兩加工面在側(cè)壁位置作為該件的澆注位置，這樣還有利于型芯的固定、排氣和檢驗。為便于起模、下芯和檢驗，選中間對稱的最大截面為分型面。此時分型面與分模面一致。,方案1,4.加工余量：最大尺寸200查表得4mm，考慮拔模斜度，下端取3mm 5.最小鑄出孔：18、21不予鑄出 6.拔模斜度：垂直拔模斜度取1 7.鑄造圓角：r35 8.型芯設(shè)計： 9.澆注系統(tǒng) 10.鑄造工藝圖,選材： ht150 鑄型、造型方法：砂型，手工造型 澆注位

15、置/分型面：采用三箱造型,方案2,6.6 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計,6.6.1從合金的鑄造性能考慮設(shè)計鑄件結(jié) 構(gòu) 6.6.2從鑄造工藝考慮設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu),缺陷分析：,結(jié)論：鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間,1.鑄件壁厚的設(shè)計,原則1：合理設(shè)計鑄件壁厚,概念：最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿型腔的最小厚度。主要取決于合金的種類、鑄件的大小及形狀等因素。 臨界壁厚：各種鑄造合金都存在一個臨界壁厚，在砂型鑄造條件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。,如果所設(shè)計鑄件的壁厚小于允許的 “最小壁厚”，鑄件就易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。 在鑄造厚壁鑄件時，容易產(chǎn)生縮孔、 縮松、結(jié)晶組織粗大等缺陷，從而

16、使鑄件的力學(xué)性能下降。,6.6.1從合金的鑄造性能考慮設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu),砂型鑄造條件下鑄件的最小壁厚值,原則2,鑄件壁后應(yīng)均勻， 避免厚大截面 缺陷分析： 鑄鑄件如果壁厚過大會出現(xiàn)集中的縮孔,原則3,原則3：避免銳角連接 缺陷分析： 銳角連接處易出現(xiàn)熱結(jié)合應(yīng)力，并會導(dǎo)致應(yīng)力集中，從 而產(chǎn)生裂紋、縮孔等缺陷。,原則4,原則4：減緩肋、輻收縮的阻礙 缺陷分析：鑄件各部分冷卻速度不同而收縮不一致，形成較大的內(nèi)應(yīng)力。 當(dāng)此應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限時，鑄件會產(chǎn)生裂紋。 實例分析1：a輪輻對稱，收縮力相互抗衡，易出現(xiàn)裂紋，b、c較好,原則5,原則5：避免出現(xiàn)過大的水平面 缺陷分析：薄壁罩殼鑄件，當(dāng)其殼頂呈水平面

17、時，因薄 壁件金屬液散熱冷卻快，渣、氣易滯留在頂 面，易產(chǎn)生澆不足、冷隔、氣孔和夾渣缺陷。 實例：,6.6.2從鑄造工藝考慮設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu),1.鑄件的外形設(shè)計,應(yīng)保證模樣能順利從鑄型中取出：b、d較好,應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量,應(yīng)盡量使分型面是一個平直的面,若分型面是一曲面，則必須用挖砂造型,（a） (b) 圖5.51 搖臂鑄件 （a）不合理 (b)合理,鑄件的垂直壁上應(yīng)考慮給出結(jié)構(gòu)斜度,圖5.54結(jié)構(gòu)斜度的設(shè)計,2.鑄件的內(nèi)腔設(shè)計,原則：減少型芯數(shù)量，利于型芯的固定、排氣和清理。,作用：防止偏芯、氣孔等缺陷的產(chǎn)生； 簡化造型工藝，降低成本。,鑄件內(nèi)腔設(shè)計,減少型芯的數(shù)量，避免不必要的型芯；,便于

18、型芯的穩(wěn)定、排氣和鑄件的清理。,減少型芯的數(shù)量，避免不必要的型芯,實例分析：,實例分析：,便于型芯的穩(wěn)定、排氣和鑄件的清理,實例分析：,6.7鑄造常見缺陷及控制,6.7.1 鑄造常見缺陷 6.7.2 鑄件的修補(bǔ),6.7.1 鑄造常見缺陷,縮孔的形成: 純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金,澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會產(chǎn)生縮孔.,1縮孔與縮松,縮松的形成原因:,鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。,消除縮孔和縮松的方法,定向凝固原則,鑄件讓遠(yuǎn)離冒口的地方先凝固，靠近冒口的地方次凝固，最后才是