第2讲砂型铸造及铸造工艺方案

机械制造基础-热加工工艺基础制造科学与工程学院梅筱琴第2讲砂型铸造及铸造工艺第2讲砂型铸造及铸造工艺方案本讲主要内容砂型铸造工艺1、造型方法选择砂型铸造、特种铸造手工造型、机器造型2、浇注位置、分型面选择3、工艺参数选择：加工余量、收缩率、起模斜度4、型芯设计：型芯的数量、形状、尺寸及芯头设计5、浇注系统设计6、冒口和冷铁的尺寸、数量及其布置铸造工艺图床身造型演示飞轮的铸造工艺过程砂型的组成铸造工艺方案包括：对零件结构进行铸造工艺性分析选择造型、制芯方法确定铸件浇注位置及分型面确定铸造工艺参数型芯设计（确定型芯形状、尺寸及数量）浇注系统设计冒口和冷铁的尺寸、数量及其布置绘制铸造工艺图技术文件——铸造工艺图1.造型（芯）方法砂型铸造手工造型整模造型、分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱造型、三箱造型（多箱造型）机器造型震压造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型特种铸造熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造整模造型整模造型方法演示特点：适合于外形简单，仅有一个最大截面，且位于零件一端的铸件分模造型特点：适合于外形简单，仅有一个最大截面，且位于零件中部的铸件分模造型演示挖砂造型特点：适合于分型面为曲面的铸件假箱造型特点：适合于分型面为曲面的铸件，替代挖砂造型活块造型特点：适合于外形上有影响起模的小结构,如凸台、吊耳等的铸件活块造型特点：适合于外形上有影响起模的小结构,如凸台、吊耳等的铸件三箱造型三箱造型演示特点：适合于外形简单，起模方向上有两个最大截面的铸件刮板造型特点：适合于回转体铸件，用刮板替代模样造型地坑造型特点：适合于大型重型铸件手工制芯造型方法选择手工造型：刮板造型vs实体模样造型：批量机器造型-震压造型机器造型方法演示机器造型-震压造型机器造型-微震压实造型机器造型-高压造型机器造型-射砂造型机器造型-射砂造型射砂造型演示射砂造型全过程机器造芯由机器完成填砂、紧实、起模等操作生产率高；砂型紧实率高且均匀，型腔轮廓清晰，铸件表面光洁、尺寸精度高；生产准备时间长，设备和工艺装备费用高；一个分型面，整模或分模造型；适于中、小型铸件的成批或大批生产。机器造型的工艺特点讨论：活块、挖砂和三箱造型是否适合机器造型，怎样解决？大批量生产时单件小批量生产时2.分型面的选择原则选择合适的分型面，方便起模、下芯，简化造型①应使铸件全部或大部置于同一半型内；②分型面应尽量采用平面，且数量最少；③尽量减少型芯的数量；④便于下芯、合箱、检验；⑤避免活块、挖砂造型；⑥不使砂箱过高；⑦减少铸件清理、机械加工的工作量。①铸件全部或大部位于同一砂箱②分型面尽量选择平面起重臂铸件的分型面方案弯曲分型面③尽量减少分型面的数目三通管砂芯③尽量减少分型面的数目机器造型手工造型④尽量减少型芯的数量⑤便于下芯、合箱、检验铸件壁厚便于型芯固定和定位⑥避免活块造型⑥避免活块造型⑦避免砂箱过高⑧减轻铸件清理和机械加工的工作量3.浇注位置的确定控制铸件的凝固和充满效果，保证获得合格的铸件①重要的加工面、大平面应朝下或侧立②铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面，保证铸件充满③铸件的厚大部位应放在上部或侧面，便于补缩④便于下芯、合箱、浇注①重要表面朝下、大平面朝下或侧立①重要表面朝下、大平面朝下或侧立②薄壁应朝下、垂直或倾斜，防止浇不足、冷隔③厚壁位于上半型或朝上，容易补缩④便于下芯、合箱、浇注和检验4.工艺参数（1）机械加工余量需要通过切削加工提高精度的表面，需留有机械加工余量手工造型机器造型铸钢铸铁铁合金非铁合金(贵)大型铸件小型铸件朝上表面侧面、底面P33：灰铸铁机械加工余量表（1）机械加工余量最小铸出孔大孔有利于均匀壁厚、减少加工余量P70表2-10灰铸铁件最小铸出孔径ф单件：30－50mm成批：15－20mm大量：12－15mm不加工孔，是否需要铸造？连接用的螺钉、螺栓孔？（2）收缩率体积关系：模样铸件零件合金的收缩、切削加工影响收缩率的因素：合金成分、铸型机械阻碍、铸件结构收缩率灰铸铁0.7%~1.0%铸造碳钢1.3%~2.0%铝硅合金0.8%~1.2%（3）起模斜度为方便起模，在平行于起模方向的加工表面上所增加的斜度模样高时取小值，矮时取大值金属模取小值，木模取大值手工造型取小值，机器造型取大值结构斜度非加工表面起模斜度的形式（a）增加壁厚（b）加减壁厚（c）减小壁厚5.型芯设计型芯的作用发动机缸体内腔的形成型芯在浇注时形成内腔的过程型芯形成汽车发动机缸体内腔型芯的作用－浇注过程动画5.型芯设计型芯结构型芯主体用于形成所需的型腔轮廓型芯头起支撑、固定、定位、排气的作用斜度上6°~15°下5°~10°间歇1mm～4mm常见型芯的形式（a）水平型芯；（b）垂直型芯；（c）悬臂型芯；（d）悬吊型芯；（e）引伸型芯；（f）外型芯垂直型芯（a）一般形式（b）只有下芯头（c）无芯头水平型芯（a）一般形式（b）联合芯头（c）加长芯头（d）芯头+型芯撑不用或少用型芯复杂型芯实例复杂型芯实例复杂型芯实例可溶陶瓷型芯复杂型芯实例复杂型芯实例6.浇注系统设计1.外浇口2.直浇道3.横浇道4.内浇口7.冒口及冷铁布置冒口的主要作用补缩：防止缩孔、缩松集渣、排气位置热节（或厚壁）处尽可能是最高处类型明冒口、暗冒口顶冒口、侧冒口、贴边冒口多个冒口之间可用冷铁划分补缩范围8.绘制铸造工艺图——支架零件图造型方法及分型面选择方案I：支架铸件工艺图收缩率：1%起模斜度：1°30‘方案II：支架铸造工艺图收缩率：1%起模斜度：1°~1.5°综合示例：C6140进给箱体分型面方案铸造工艺图接盘铸造工艺图小结砂型铸造工艺方案结构工艺性分析造型、制芯方法确定浇注位置及分型面选择工艺参数确定型芯设计（形状、尺寸、数量）铸造工艺图