砂型铸造生产工艺参数选择

铸件是怎样制造出来的？第二节浇注位置与分型面的选择浇注位置的选择原则分型面的选择原则6.5.1浇注系统设计•浇注系统由•浇口杯、•直浇道、•横浇道•内浇道•四部分组成图6.19浇注系统1—浇口杯2—直浇道3—横浇道4—内浇道•浇注位置－浇注时，铸件在铸型中所处的位置/铸件的某个表面位于铸型的上、下还是侧面。•浇口位置－内浇口与铸型型腔连接处的位置/液态金属流入铸型型腔的位置。上下浇注位置的选择1、铸件的重要加工面或主要工作面应朝下。2、铸件的大平面应朝下，以免夹砂。3、为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象，应将面积大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直、倾斜位置。4、容易形成缩孔缩松的铸件，厚大部位放在分型面附近的上部或侧面，以便于安放冒口、冷铁。5、应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。6、尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。7、应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致，避免多次翻动砂箱。一、浇注位置的选择原则浇注位置的选择原则车床床身上中下中铸件的重要加工面或主要工作面应朝下因为在液体金属的浇注过程中，其中的气体和熔渣往上浮；而且由于静压力较小的原因也使铸件上部组织不如下部的致密。如图所示为车床床身的浇注位置：床身的导轨面是关键部分，要求组织致密且不允许有任何铸造缺陷，因此通常采用导轨面朝下的浇注位置。浇注位置的选择原则铸件的重要加工面或主要工作面应朝下卷扬机筒浇注位置的选择原则铸件的大平面应朝下，以免在此面上出现气孔和夹砂等缺陷。因为在金属液的充型过程中，灼热的金属液会对砂型上表面有强烈的热辐射作用，使该表面的型砂拱起或开裂，导致金属液钻进裂缝处，这将使铸件的该表面产生夹砂缺陷。浇注位置的选择原则为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象，应将面积大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直、倾斜位置。浇注位置的选择原则为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象，应将面积大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直、倾斜位置。浇注位置的选择原则容易形成缩孔缩松的铸件，厚大部位放在分型面附近的上部或侧面，便于安置冒口。浇注位置的选择原则应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。浇注位置的选择原则应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。浇注位置的选择原则尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。分型面－－砂箱间的接触面1、尽可能使用最少的分型面。2、应尽量使型芯、活块数量少。3、尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。4、应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中。若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧。5、尽量选用平面避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺。6、为便于造型、下芯、合箱、检验及检查，尽量将型腔置于下箱二、分型面的选择原则分型面的选择原则尽可能使用最少的分型面。分型面的选择原则尽可能使用最少的分型面。分型面的选择原则应尽量使型芯、活块数量少。分型面的选择原则尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。分型面的选择原则尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。分型面的选择原则尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。分型面的选择原则应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中。螺栓塞头方头分型面的选择原则铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧。轮毂的分型面加工基准分型面的选择原则尽量选用平面，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺。分型面的选择原则尽量选用平面。分型面的选择原则为便于造型、下芯、合箱、检验及检查，尽量将型腔置于下箱第三节铸造工艺参数的选择机械加工余量最小铸出孔、槽拔模斜度铸造圆角收缩率型芯头其它如分型负数、工艺补正量等1、机械加工余量铸件上为切削加工而加大的尺寸叫机械加工余量铸造工艺参数的确定δ1δ21、机械加工余量零件上需要加工的表面，如零件图上标有表面粗糙度符号的部位、注有尺寸公差的部位、有螺纹符号的部位、注有表面形位尺寸公差代号的部位等应需有适当的加工余量。加工余量过大，不仅浪费金属、增加机加工工时，而且还会因截面增加、使铸件晶粒粗大，力学性能降低；加工余量过小，可能会因错型等原因造成切削余量不够、表面硬度偏高、甚至留有黑皮达不到尺寸精度而报废。铸造工艺参数的确定1、机械加工余量铸件加工余量的大小取决于铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂程度、生产批量、加工面与基准面的距离及加工面在铸型中的位置、加工精度要求等。灰铸铁件较铸钢件线收缩率小、熔点低，铸件表面较光洁、平整，故其加工余量小，铸钢件加工余量应比铸铁件大：非铁合金铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小；铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铸件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大；大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小，反之，手工造型余量应加大，此外，浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率大，其加工余量应比底面和侧面大。铸造工艺参数的确定加工余量铸造工艺参数的确定2、最小铸出孔、槽零件上的孔、槽、台阶等应从铸件质量及经济方面考虑。较大的孔、槽等应铸出来，以便节约金属和机械加工工时，同时还避免铸件局部过厚所造成的热节，提高铸件的质量；较小的孔槽，则不宜铸出，直接加工反而方便；有特殊要求，且无法实行机加工的孔如弯曲孔，则一定要铸出。铸造工艺参数的确定3、拔模斜度为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度称为拔模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的没有结构斜度的壁均应设起模斜度。起模斜度的大小，应根据模壁测量面高度、模样材料及造型方法确定。铸造工艺参数的确定3、拔模斜度外壁－0.25º～3º，内壁－3º～10º铸造工艺参数的确定上下4、铸造圆角R=(1/3～1/5)(a+b)/2铸造工艺参数的确定5、收缩率指为了补偿铸件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。而用来度量模样尺寸的刻尺称为缩尺(模样工缩尺)，其分度以普通尺的单位长度乘以(1十铸件线收缩率)。灰口铸铁：0.7%～1.0%铸造碳钢：1.3%～2.0%铝硅合金：0.8%～1.2%有色合金：1.0%～1.5%铸造工艺参数的确定6、型芯头指模样上的突出部分，在型内形成芯座并放置芯头。或指型芯的外伸部分，不形成铸件轮廓，只是落入芯座内，用以定位和支承型芯。芯头可分为垂直芯头和水平芯头。单支点的水平芯头又称为悬臂芯头。铸造工艺参数的确定垂直芯头一般都有上下芯头，芯头高度H主要取决于芯头直径d。为了提高芯头的稳定性和可靠性，下芯头斜度应小些(5～10°)，高度H应大些；为便于合型、上芯头的斜度应大些(6～15°)，高度H应小些。短而粗的芯头也可不留上芯头。铸造工艺参数的确定水平芯头其长度上主要取决于芯头直径d和芯的长度。为便于下芯及合型，铸型上的芯座端部也应留有一定的斜度、悬臂芯头必须做得比较长而大，并使用芯撑以防止芯下垂或被液体抬起。芯头和芯座之间应有1－4mm的间隙S。铸造工艺参数的确定7、分型负数指为抵消铸件在分型部位的增厚，在模样上相应减去的尺寸。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，金属液就有可能从分型面处溢出，即“跑火”。为了防止跑火，就要在下型的分型面上铺设泥条、油泥条或石棉绳等，使上、下型接触面密封，这样就使上箱抬高，增加了铸件的高度或铸件顶面的厚度。制做模样时，为了使模样符合零件图上尺寸的要求，在模样上相应减去这个抬高的尺寸，即为分型负数。铸造工艺参数的确定7、工艺补正量由于工艺上的原因，在铸件相应部位非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量。在单件、小批量手工砂型铸造时，由于偏心，错型等原因可能造成铸造缺陷，采用工艺补正量以减少废品率；对于成批大量生产的铸件，不使用工艺补正量，而采用修改模具的方法。铸造工艺参数的确定1、分型面/浇注位置：用蓝线（或红线）和箭头表示，加以汉字表示方向2、机械加工余量：用红线画出轮廓，剖面处用红剖面线或全涂以红色表示。数值用红字标在加工符号上。若加工余量带有斜度，可用分数表示。3、非铸出孔/槽：用红“×”表示。剖面处用红剖面线或全涂红色。4、芯头和型芯：用蓝线画出芯头，并注明尺寸。5、浇注系统：用红线画出，并标注尺寸。6、活块：用红笔注明“活块”及其形式和编号。铸造工艺图的绘制7、冷铁：用绿线或蓝线画出，并表明“冷铁”及其主要尺寸和编号8、拔模斜度：用红线或文字表示。9、铸造圆角：用文字表示。10、冒口/出气口：用红线表示并表明主要尺寸及编号。11、其它参阅《铸造手册》铸造工艺图的绘制应用综合举例铸造工艺图铸造工艺图【例2】要铸造图示支承台零件40个，此件用于中等静载荷，试选择铸造合金和绘出铸造工艺图。101.选材：HT1502.铸型、造型方法：砂型，手工造型3.浇注位置/分型面：因支承台Φ50mm的内孔及外壁均无需加工，只有两端面有机械加工要求。为使支承台两端面组织致密、满足加工要求，所以将铸件水平放置、使两加工面在侧壁位置作为该件的浇注位置，这样还有利于型芯的固定、排气和检验。为便于起模、下芯和检验，选中间对称的最大截面为分型面。此时分型面与分模面一致。方案14.加工余量：最大尺寸200－查表得4mm，考虑拔模斜度，下端取3mm5.最小铸出孔：φ18、φ21不予铸出6.拔模斜度：垂直拔模斜度取1º7.铸造圆角：R3～58.型芯设计：9.浇注系统10.铸造工艺图1.选材：HT1502.铸型、造型方法：砂型，手工造型3.浇注位置/分型面：采用三箱造型方案26.6铸件结构设计6.6.1从合金的铸造性能考虑设计铸件结构6.6.2从铸造工艺考虑设计铸件结构缺陷分析：结论：铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间1.铸件壁厚的设计原则1：合理设计铸件壁厚概念：最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。临界壁厚：各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的3倍。如果所设计铸件的壁厚小于允许的“最小壁厚”，铸件就易产生浇不足、冷隔等缺陷。在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、缩松、结晶组织粗大等缺陷，从而使铸件的力学性能下降。6.6.1从合金的铸造性能考虑设计铸件结构砂型铸造条件下铸件的最小壁厚值造型方法铸件尺寸/mm合金种类铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金铜合金砂型铸造200×20085~66533~5200×200~500×50010~126~1012846~8500×50015~2015~2015~2010~12610~12原则2•铸件壁后应均匀，避免厚大截面•缺陷分析：•铸铸件如果壁厚过大会出现集中的缩孔原则3•原则3：避免锐角连接•缺陷分析：•锐角连接处易出现热结合应力，并会导致应力集中，从•而产生裂纹、缩孔等缺陷。原则4•原则4：减缓肋、辐收缩的阻碍•缺陷分析：铸件各部分冷却速度不同而收缩不一致，形成较大的内应力。当此应力超过合金的强度极限时，铸件会产生裂纹。•实例分析1：a轮辐对称，收缩力相互抗衡，易出现裂纹，b、c较好原则5原则5：避免出现过大的水平面缺陷分析：薄壁罩壳铸件，当其壳顶呈水平面时，因薄壁件金属液散热冷却快，渣、气易滞留在顶面，易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣缺陷。实例：6.6.2从铸造工艺考虑设计铸件结构1.铸件的外形设计应保证模样能顺利从铸型中取出：b、d较好应尽量减少分型面的数量应尽量使分型面是一个平直的面若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型（a）(b)图5.51摇臂铸件（a）不合理(b)合理铸件的垂直壁上应考虑给出结构斜度图5.54结构斜度的设计2.铸件的内腔设计原则：减少型芯数量，利于型芯的固定、排气和清理。作用：防止偏芯、气孔等缺陷的产生；简化造型工艺，降低成本。铸件内腔设计减少型芯的数