铸造工艺设计讲解课件.ppt
1.3 铸造工艺设计,1,铸件结构设计铸造工艺方案的选择铸造工艺参数的选择铸造成形工艺设计实例,1.3 铸造工艺设计,2,(1)铸造工艺对铸件结构设计的要求铸件结构应尽可能使铸造工艺过程简化，保证铸件质量，降低成本，提高生产率。外形简单，以造型方便、便于起模内腔简单，以减少型芯数量，利于型芯固定、排气和清理,1.3 铸造工艺设计,铸件结构设计,3,1、使分型面尽量平直且数量最少,弯曲分型面结构,用型芯平直分型面结构,平直分型面结构,1.3 铸造工艺设计,4,上平面有圆角,圆角平面零件图,直角平面零件图,1.3 铸造工艺设计,5,2、尽量减少外侧凹铸件垂直于分型面的侧壁上的凹入称侧凹，妨碍起模。,有外侧凹,无外侧凹,三箱造型,外侧凹用型芯,1.3 铸造工艺设计,6,凸台妨碍起模立体图,凸台妨碍起模零件图,用活块形成凸台,用外型芯形成凸台,7,3、凸台和筋条结构应便于起模,1.3 铸造工艺设计,凸台延至边缘零件图,凸台延至边缘立体图,凸台延至边缘直接起模,凸台应便于起模,8,1.3 铸造工艺设计,肋条的设计,9,1.3 铸造工艺设计,铸件垂直于分型面的非加工表面上设计的斜度，同起模斜度。,侧壁无结构斜度立体图,侧壁无结构斜度零件图,侧壁无结构斜度，需型芯,10,4、垂直分型面上的不加工表面应具结构斜度,1.3 铸造工艺设计,侧壁应具结构斜度,侧壁有结构斜度立体图,侧壁有结构斜度零件图,侧壁有结构斜度自带型芯,11,1.3 铸造工艺设计,侧壁应具结构斜度,h25mma:h=1:5=1130,h=25500mma:h=1:101:20=5303,铸钢、铸铁件的结构斜度,12,1.3 铸造工艺设计,h500mma:h=1:50=2,非铁合金a:h=1:100=030,型芯增加材料消耗，使工艺过程复杂，成本提高，容易产生由型芯导致的铸造缺陷。,简化内腔自带型芯,13,5、尽量少无型芯，简化内腔,1.3 铸造工艺设计,框形与肋板结构,肋板与框架立体图,14,1.3 铸造工艺设计,型芯在铸型中应支撑牢固,内腔是否连通立体图,内腔连通不连通零件图,内腔连通不连通型芯放置,15,1.3 铸造工艺设计,增加型芯头或工艺孔，以固定型芯，同时便于型芯固排清,封闭内腔立体图,封闭内腔零件图,封闭内腔型芯无法取出,16,1.3 铸造工艺设计,开设工艺孔零件图,开设工艺孔立体图,开设工艺孔型芯稳定,17,1.3 铸造工艺设计,18,1.3 铸造工艺设计,从避免铸件缺陷考虑。应使铸件结构与合金铸造性能相适应，尽量避免金属集聚和产生内应力，以防止铸造缺陷的产生。1、合理设计铸件壁厚铸件的最小壁厚指合金液能充满型腔的最小厚度，小于最小壁厚易产生浇不足、冷隔等缺陷。,1.3 铸造工艺设计,19,(2)铸造性能对铸件结构设计的要求,铸件最小壁厚与合金种类、铸件尺寸等因素有关。,铸件壁厚不易过厚过大的壁厚会引起铸件晶粒粗大，强度下降，产生缩孔、缩松等缺陷,20,1.3 铸造工艺设计,2、铸件壁厚尽量均匀壁厚不均易产生缩孔和缩松，内应力和变形、开裂等缺陷。,21,1.3 铸造工艺设计,铸件壁厚利于补缩和定向凝固，铸件结构便于在厚壁部位安放冒口补缩。,22,1.3 铸造工艺设计,不同壁厚逐步过渡。不同壁厚间逐步过渡，以防止突变形成应力集中。,23,1.3 铸造工艺设计,1）采用圆角结构转弯处为圆角可减少热节和缓和应力集中，防止形成柱晶弱面与缩松缩孔、裂纹、粘砂、砂眼等缺陷。 圆角半径大小应与壁厚相适应，并与合金种类有关。一般不超过相邻壁厚1.5倍。,24,3、铸件壁的连接方式应合理,1.3 铸造工艺设计,2）避免锐角连接90交叉和锐角连接，易形成热节和应力集中，产生缩孔、缩松和裂纹等缺陷。,25,1.3 铸造工艺设计,3）厚薄壁间的连接要逐步过渡,4、避免收缩受阻,26,1.3 铸造工艺设计,5、避免过大水平面,27,1.3 铸造工艺设计,6、对称和加强肋结构,28,1.3 铸造工艺设计,造型及制芯方法的选择原则优先采用湿砂型与生产批量相适应适合工厂条件兼顾精度与成本,29,1.3 铸造工艺设计,铸造工艺方案的选择,1.浇注位置的确定指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置，即确定铸件某个表面朝下、朝上或处于侧面，对铸件质量影响很大。,30,1.3 铸造工艺设计,浇注位置选择原则重要面朝下大平面朝下薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置厚大部分朝上或侧面型芯少而稳定,31,1.3 铸造工艺设计,重要面朝下铸件上部易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，且晶粒较粗大。重要加工面应朝下或位于侧面；重要加工面有数个时，应将较大的平面朝下。,32,1.3 铸造工艺设计,大平面朝下 大平面朝上还易产生夹砂等缺陷。,33,1.3 铸造工艺设计,薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置 利于充型，以防产生冷隔、浇不到等缺陷。,34,1.3 铸造工艺设计,厚大部分朝上或侧面利于在铸件厚壁处安置冒口补缩，自下而上定向凝固。,35,1.3 铸造工艺设计,型芯少而稳定尽量减少型芯数量，且便于安放、固定和排气 。,减少型芯数量,36,1.3 铸造工艺设计,尽量避免吊芯、悬臂芯.,型芯安放方便,37,1.3 铸造工艺设计,型芯安放稳定。,型芯安放稳定,38,1.3 铸造工艺设计,浇注系统设计将金属液导入铸型型腔的一系列通道的总称。组成浇口杯直浇道横浇道内浇道,39,1.3 铸造工艺设计,浇注系统的基本类型封闭式浇注系统开放式浇注系统按内浇道在铸件上的位置分类顶注式浇注系统底注式浇注系统中间式浇注系统阶梯式浇注系统,40,1.3 铸造工艺设计,41,1.3 铸造工艺设计,浇注系统的设计步骤选择浇注系统类型。确定内交道在铸件上的位置、数目和金属液引入方向。决定直浇道的位置和高度。计算浇注时间并核算金属上升速度。计算阻流截面积S阻。确定浇口比并计算各组员截面积。绘出浇注系统图。,42,1.3 铸造工艺设计,2.铸件分型面的选择指上、下、左、右砂型间的接触面，应能在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺。,43,1.3 铸造工艺设计,分型面选择原则尽可能使铸件大部分或全部置于同一砂型中应使铸件加工面和加工基准面处于同一砂型尽量减少分型面数量且尽可能平直减少活块和型芯的数量应使型腔及主要型芯位于下型,44,1.3 铸造工艺设计,尽可能使铸件大部分或全部置于同一砂型中加工面与基准面于同一砂箱易保证铸件精度，分在两个砂箱，易产生错型。,45,1.3 铸造工艺设计,尽量减少分型面数量且尽可能平直分型面尽量平直平直分型面可采用简便的分模造型，而弯曲分型面需采用挖砂或假箱造型。,平直分型面,46,1.3 铸造工艺设计,分型面尽量减少一个分型面，只需采用两箱造型。,减少分型面,用外型芯减少分型面,47,1.3 铸造工艺设计,分型面置于最大界面，便于起模。,最大截面分型面,48,1.3 铸造工艺设计,避免不必要活块型芯,避免活块,避免型芯,49,1.3 铸造工艺设计,减少活块和型芯的数量,应使型腔及主要型芯位于下型型腔及主要型芯位于下型，便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚。,位于下型1,位于下型2,50,1.3 铸造工艺设计,51,1.3 铸造工艺设计,浇注位置和分型面的选择原则，常难以同时满足，有时甚至相互矛盾，因此需抓住关键矛盾对于质量要求比较高的重要铸件。应以浇注位置为主，在此基础上简化造型工艺；对质量要求一般的铸件，应以简化铸造工艺、提高经济效益为主。,铸造工艺设计参数铸件尺寸公差机械加工余量铸件工艺余量收缩余量起模斜度型芯头尺寸最小铸出孔及槽,52,1.3 铸造工艺设计,1）铸件尺寸公差（GB/T 6414-1999, HB6103-1986）,53,1.3 铸造工艺设计,2）机械加工余量，为切削加工而在铸件上加大的尺寸。有色合金灰口铸铁铸钢 余量机器造型手工造型 余量 铸件尺寸、加工面与基准面间距离 余量底、侧面上面 余量,机加工余量,54,1.3 铸造工艺设计,3）铸件工艺余量。下列情况：为保证顺序凝固，有利于铸件补缩不，应附加工艺余量；保证铸件机械加工精度和简化铸造工艺、模具结构。其他情况。,55,1.3 铸造工艺设计,4）收缩余量因冷却收缩，铸件尺寸略小于铸型尺寸，因此模样尺寸应比铸件图纸尺寸放大一个收缩率。铸件收缩率与材料等因素有关有关。灰铸铁 0.7%1%铸钢 1.6%2%有色金属及其合金 1%1.5%,56,1.3 铸造工艺设计,5）起模斜度为便于起模，模样上垂直于分型面的侧壁（加工表面）上应做出起模斜度。立壁高度，斜度。内壁斜度 外壁斜度。,57,1.3 铸造工艺设计,6）型芯头尺寸型芯端头的延伸部分，主要用于定位和固定砂芯。短而粗的型芯可省去上芯头；芯头必须留一定的斜度，下芯头（510），上芯头（615）；水平型芯头，其长度取决于型芯头的直径及型芯的长度（悬臂型芯头必须加长）；型芯头和芯座之间间隙14mm。,58,1.3 铸造工艺设计,砂芯设计确定砂芯分块和分（芯）盒面选择的原则保证铸件内腔尺寸精度保证操作方便保证铸件厚度均匀尽量减少砂芯数目砂芯烘干支撑面应是平面砂芯设计应适应造型、制芯方法,59,1.3 铸造工艺设计,芯头设计,60,1.3 铸造工艺设计,垂直型芯头,水平型芯头,7）最小铸出孔及槽铸件上较大的孔、槽应铸出，以节约金属、减少切削、减小热节；尺寸较小且壁较厚，则不宜铸孔。铸件上能铸出的最小孔最小铸出孔。,61,1.3 铸造工艺设计,冒口与冷铁作用种类补缩原理位置选择距离确定冒口的设计与计算,62,1.3 铸造工艺设计,冒口种类,63,1.3 铸造工艺设计,位置选择在铸件热节（铸件上凝固较慢的节点或区域）上方或侧面；尽量在铸件的最高、最厚处；不应在铸件应力集中处；最好放在加工面；最好用一个冒口补缩几个热节。,64,1.3 铸造工艺设计,铸钢冒口的设计与计算1.模数法：模数体积/表面积基于冒口的凝固时间铸件被补缩部位的时间2.补缩液量法,65,1.3 铸造工艺设计,根据铸造工艺手册或计算确定,冷铁冷铁的作用：加快金属液的冷却；调节冷却凝固方向；实现顺序凝固或同时凝固。,66,1.3 铸造工艺设计,外冷铁,67,1.3 铸造工艺设计,内冷铁,68,1.3 铸造工艺设计,铸件工艺出品率,69,铸造成形工艺设计实例,1.3 铸造工艺设计,一、铸造工艺设计的概念 根据零件图及其相关要求，编制出一个铸件生产工艺过程的技术文件就是铸造工艺设计。 这些技术文件必须结合工厂的具体条件，是在总结先进经验的基础上，以图形、文字和表格的形式对铸件的生产工艺过程加以科学地规定。它是生产的直接指导性文件，也是技术准备和生产管理、制定进度计划的依据。,70,1.3 铸造工艺设计,二、铸造工艺设计的内容铸造工艺设计包括以下几种主要技术文件： 1.铸造工艺图 2.铸件图 3.铸型装配图 4.铸造工艺规程和工艺卡片 5.模样图 6.芯盒图 7.砂型合箱图 8.模板图由于每个铸件的生产任务和要求不同，生产条件不同，因此，铸造工艺设计的内容也不同。 对于不太重要的单件小批量生产的铸件，铸造工艺设计比较简单。一般选用手工造型，只限于绘制铸造工艺图和填写有关工艺卡，即可投入生产。 对于要求比较高的单件生产的重要铸件和大量生产的铸件，除要详细绘制铸造工艺图，填写工艺卡以外，还应绘制铸件图、铸型装配图以及大量的工装图，如模样图、模板图、砂箱图、芯盒图、下芯夹具图，检验样板及量具图等。,71,1.3 铸造工艺设计,三、铸造工艺设计的一般步骤1.对零件图纸进行审核和进行铸造工艺分析2.选择铸造方法3.确定铸造工艺方案4.绘制铸造工艺图5.绘制铸件图6.填写铸造工艺卡和绘制铸型装配图7.绘制各种铸造工艺装备图纸,72,1.3 铸造工艺设计,四、铸造工艺方案 概括说明铸造生产的基本过程和方法的工艺文献，包括铸型种类、造型和造芯方法、浇注位置和分型面的确定等。,73,1.3 铸造工艺设计,铸造工艺图：在零件图上用规定的颜色和符号、文字表示出以 下内容，绘出的图形。 (1)浇注系统和位置（2）铸型分型面（3）型芯的数目、形状、尺寸及其固定方法方法（4）铸造工艺参数（5）冷铁和冒口的形状、位置、尺寸和数量（6）其他。 铸造工艺图是铸造过程最基本和最重要的工艺文件之一，它对模样（芯盒）设计、生产准备、铸型制造和铸件检验及技术检验等都起着指导和依据的作用。 铸造工艺图有彩色图（红、蓝）和墨线图两种,74,分型面与浇注位置的表示,1.3 铸造工艺设计,75,1.3 铸造工艺设计,铸造工艺图中符号及其表示方法,JB2435-78,76,1.3 铸造工艺设计,77,1.3 铸造工艺设计,分型面如何选?,例：零件的分型面方案分析！,例题,78,1.3 铸造工艺设计,确定分型面,确定加工余量,确定木模尺寸,芯头,79,1.3 铸造工艺设计,确定合箱图,80,1.3 铸造工艺设计,1确定浇注位置和分型面,例题,81,1.3 铸造工艺设计,2确定加工余量,3确定起模斜度,4确定型芯,82,1.3 铸造工艺设计,支座大量生产时的铸造工艺图,83,课后习题,
