2013熔模精密铸造工艺设计.ppt
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1、,熔模精密铸造工艺设计,二零一三年六月二十五日,内容提要,一、熔模精铸铸件图绘制二、铸造工艺方案设计三、熔模铸造浇冒系统设计四、浇注系统设计举例五、设计过程应注意的问题,第一部分,熔模精铸铸件图绘制1 绘制铸件图的主要依据 2 铸件图应表达的主要内容,一、熔模精铸铸件图绘制,在铸造工艺设计中需要依据产品设计图样绘制铸件图,它是指导铸造生产的主要工艺技术文件。铸件图是设计精铸压型、编制工艺规程或工艺卡片和铸件验收的重要依据。,一、熔模精铸铸件图绘制,1 绘制铸件图的主要依据 产品设计图样(零件图)铸件专用或通用的技术标准 企业内部的相关标准等,一、熔模精铸铸件图绘制,2 铸件图应表达的主要内容2
2、.1在图形上应表达的内容:机械加工余量(GB/T11350或HB6103)工艺余量(包括工艺凸台和工艺筋)工艺补正量 机械加工基准 浇冒口切割(打磨)残余量 需要打印标记的内容和部位等,一、熔模精铸铸件图绘制,2.2在附注说明中应表达的内容:铸件精度等级 拔模斜度(必要时)铸造圆弧半径 铸造线收缩率 铸件热处理类别 硬度检查数值和位置 某些特殊检查要求 执行的铸件验收技术条件(标准或协议),一、熔模精铸铸件图绘制,示例:1 熔模精密铸造,按HB543089 铸件验收;2 铸件收缩率按2%;3 拔模斜度:外表面45,内表面115;4 铸件尺寸公差按HB610386 CT5;5 未注铸造圆角R2;
3、6 特种检验项目:液压试验,1.5Pa水压下保持30min。,第二部分,铸造工艺方案设计 1 铸造工艺方法的选择 2 铸件机械加工初基准的选择 3 铸件工艺设计的主要参数,二、铸造工艺方案设计,铸造工艺方案设计是整个铸造工艺设计及工装设计中最基本而又最重要的部分,正确的铸造工艺方案,可以提高铸件质量、简化铸造工艺、提高劳动生产率。,二、铸造工艺方案设计,1 铸造工艺方法的选择1.1 依据零件工艺特点(壁厚、形状、重量等)选择工艺方法,精铸的特点:可以铸出形状极为复杂的铸件,其复杂程度是任何其它方法难以达到的;可以铸出清晰的文字、图案、甚至螺纹;,二、铸造工艺方案设计,能铸出孔的最小直径可达0.
4、5mm,最小壁厚0.3mm,但不宜铸造壁厚大的铸件;比较适宜生产的铸件重量为几十克至几千克,但它能生产的铸件重量为几克至上百千克。,二、铸造工艺方案设计,1.2 合金种类 熔模铸造可以铸造任何合金,而对高熔点合金效果更为突出,航空、舰船上高温合金叶片铸造一般都用熔模铸造,而各种牌号不锈钢更是熔模铸造最常用的合金。,二、铸造工艺方案设计,1.3 批量大小及交付期限 熔模铸造较适应于批量生产,单工序较多,且需要设计、制造压型,故生产周期比砂型长。,二、铸造工艺方案设计,1.4 尺寸精度、表面粗糙度 熔模铸造没有分型面、使用的压型制造的精度高、熔模的披缝也被消除,因而尺寸精度高、表面粗糙度较小。,二
5、、铸造工艺方案设计,a 尺寸公差 GB/T6414-1986铸件尺寸公差规定了砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造和熔模铸造等工艺方法生产的各种铸件的尺寸公差分16级,代号为CT,见下表。CT=Casting Tolerance,成批生产的熔模铸件尺寸公差等级,二、铸造工艺方案设计,铸造尺寸公差标注一般采用公差等级代号标注,如:铸件尺寸公差按GB/T6414-1986 CT5 通常公差带对称分布,即公差的一半取正值,另一半取负值。当有特殊要求时,公差值应直接标注在铸件基本尺寸上。,二、铸造工艺方案设计,b 表面粗糙度 常见评定参数为Ra;对铸件的粗糙度应在铸件图上标注出。GB6060.1-
6、85表面粗糙度比较样块 铸造表面规定熔模铸件表面应为Ra3.2 12.5m,采取特殊措施(打磨、精整等)可达0.8m。,二、铸造工艺方案设计,熔模铸件采用不同模料和熔模成型法及型壳制造方法所获得的铸件表面粗糙度有很大差别。,二、铸造工艺方案设计,二、铸造工艺方案设计,2 铸件机械加工初基准的选择 2.1 定义:铸件在机械加工时,作为首次装夹、定位用的基准面称为机械加工初基准面,(又称初基准或粗基准)。,二、铸造工艺方案设计,2.2 要求:初基准面既要考虑加工时铸件装夹、定位稳固、准确等加工要求;又要考虑到铸造工艺能否保证初基准的尺寸精度和与其它尺寸相对应位置的精确性、稳定性等问题。,二、铸造工
7、艺方案设计,2.3 方法:一般根据零件图,由铸造和机械加工工艺技术部门协商确定,初基准确定后,就成为铸造工艺和机加工工艺设计的共同依据,不得随意更改。,二、铸造工艺方案设计,2.4 数量:初基准面的数量,必须满足对该铸件六个自由度具有约束作用的要求,通常在铸件的上下、前后和左右三个方向各选一个,圆形铸件只需要两个初基准即可。,二、铸造工艺方案设计,2.5 原则:应尽量选择铸件非加工面为初基准;应选择加工余量最小或尺寸公差最小的表面为初基准面;应选择铸件尺寸最稳定的表面为初基准面;,二、铸造工艺方案设计,当铸件上没有合适的初基准时,可增设工艺凸台作为“辅助”基准(又称工艺基准);铸件设置内浇口和
8、冒口的面,最好不作初基准。,二、铸造工艺方案设计,3 铸件工艺设计的主要参数3.1铸件机械加工余量 选择加工余量与下列因素有关铸造合金的种类铸造方法和生产批量铸件尺寸大小和加工精度要求,二、铸造工艺方案设计,铸件加工余量大小的选择:一般加工余量选在1.52.5mm,可按GB/T11350或HB6103规定的方法和表格选用。,二、铸造工艺方案设计,3.2 铸件工艺余量 铸件工艺余量是为了满足工艺上的某些要求而附加的金属层;工艺余量一般都在机械加工时被切除,所以应在铸件图上标注清楚。,二、铸造工艺方案设计,铸件工艺余量应用实例之一1冒口 2工艺余量 3铸件,铸件工艺余量应用实例之二 1铸件 2工艺
9、余量,二、铸造工艺方案设计,3.3 铸件工艺补正量 为了防止零件因局部尺寸超差而报废,需要把铸件上这种局部尺寸加以放大,铸件被放大的部分称为铸件工艺补正量。,二、铸造工艺方案设计,铸件工艺补正量实例,二、铸造工艺方案设计,注:a铸件上放置工艺补正量有可能会引起该部位超出公差范围,所以在铸件上加放工艺补正量,应取得设计、使用单位同意。b对于批量大、长期生产的精铸件,应该通过修改模具尺寸来保证设计要求,而不应该加防工艺补正量。,二、铸造工艺方案设计,3.4 拔模斜度(铸造斜度)拔模斜度应小于或等于产品图上所规定的拔模斜度,以防止零件在装配或工作时与其它零件相妨碍。拔模斜度可在标准上查表获取,未注明
10、者均按增加厚度法。,二、铸造工艺方案设计,3.5 铸件线收缩率(简称:铸造收缩率)铸件在凝固和冷却过程中会发生线收缩而造成各部分尺寸缩小。为了使铸件的实际尺寸符合图纸要求,在制造模具时必须将模具尺寸放大到一定的数值;这个放大的效值称为铸件收缩余量。,二、铸造工艺方案设计,铸件收缩余量:L件K式中:铸件收缩余量(mm)L件铸件图所示尺寸(mm)K铸造线收缩率,二、铸造工艺方案设计,铸造线收缩率:K(L模L件)/L件式中:L模模具图所示尺寸(mm)模具图所示尺寸:L模(1K)L件,二、铸造工艺方案设计,对于批量大,尺寸要求高的铸件,往往需要多次试制,通过划线反复测量铸件各部分的尺寸,以检查铸件的实
11、际收缩率,寻找规律后修改模具,才可投入生产。,二、铸造工艺方案设计,3.6 铸件尺寸公差 我国铸件尺寸公差标准等效采用ISO80621984(E)铸件尺寸公差制,第三部分,熔模铸造浇冒系统设计 1 冒口的设计 2 浇注系统设计,三、熔模铸造浇注系统设计,1 冒口的设计 冒口是铸型内用于储存金属液的空腔,习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。,三、熔模铸造浇注系统设计,1.1 冒口的作用 补偿铸件凝固时的收缩。设在最后凝固部位、使缩孔移入冒口、防止铸件产生缩孔、缩松缺陷。,三、熔模铸造浇注系统设计,调整铸件凝固时的温度分布,控制铸件的凝固顺序。排气、集渣作用。精铸件的大型铸件可利用明冒口观察型
12、腔内金属液的充型情况。,三、熔模铸造浇注系统设计,1.2 设计冒口应遵循的基本条件 冒口应有足够大的体积,以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩,补偿浇注后型腔扩大的体积。,三、熔模铸造浇注系统设计,冒口的凝固时间应大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间。在铸件整个凝固过程中,冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通,即:使扩张角始终向着冒口。,三、熔模铸造浇注系统设计,对于结晶温度间隔较宽,易于产生分散性缩松的合金铸件,还需要注意将冒口与浇注系统、工艺补贴、保温措施、激冷措施等配合使用,使铸件在较大的温度梯度下,自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺序凝固。,三、熔模铸造浇注
13、系统设计,1.3补缩通道扩张角 铸件的凝固过程,由于凝固是从下部和壁的周围同时推进的,这样在液相线之间便形成了向冒口方向扩张的夹角,角称为补缩通道扩张角。,三、熔模铸造浇注系统设计,角大小和方向决定着补缩通道畅通与否和畅通的程度,角越大,通道越畅通、补缩越容易。向着冒口方向的温度梯度越大,角就越大,反之角越小。,三、熔模铸造浇注系统设计,1.4 冒口的有效补缩距离 冒口作用区长度与末端区长度之和称为冒口有效补缩距离。冒口有效补缩距离与合金种类、铸件结构、以及铸件凝固方向上的温度梯度有关,也和凝固时析出气体的压力及冒口的补缩压力有关。,三、熔模铸造浇注系统设计,冒口的有效补缩距离,三、熔模铸造浇
14、注系统设计,1.5 确定冒口的重要原则 先确定铸件的热节位置,侧冒口应就近设在热节的上方或侧旁。冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。对于壁厚均匀的铸件,需根据冒口的有效补缩距离来确定冒口的位置和数量。,三、熔模铸造浇注系统设计,冒口的安放应便于铸件的清理、切割、打磨等操作。,三、熔模铸造浇注系统设计,最重要的是要记住:冒口应比铸件(或被补缩部位)凝固的晚 冒口应有足够的金属液补偿铸件凝固时的收缩,三、熔模铸造浇注系统设计,2 浇注系统设计 2.1定义 浇注系统是铸型中金属流入型腔的通道,通常由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道、冒口、缓冲窝、出气口、集渣包等单元组成。,三、熔模铸造浇注系统设计,2
15、.2 浇注系统的功能 充填 补缩 排蜡 配热 其它,三、熔模铸造浇注系统设计,2.3 对浇注系统的基本要求 应在一定的浇注时间内保证充满型壳。获得轮廓清晰的铸件,防止产生浇不足。应能控制液体金属流入型腔的速度和方向,尽可能使金属液平稳流入型腔,防止发生冲击、飞溅和漩涡等不良现象,以免铸件产生氧化夹渣、气孔等缺陷。,三、熔模铸造浇注系统设计,应能把混入金属液中的熔渣和气体挡在浇注系统里,防止产生夹渣和气孔缺陷。应能控制铸件凝固时的温度分布,减少或消除铸件产生缩孔、缩松、裂纹和变形等缺陷。浇注系统结构力求简单,便于清理、切割和减少液体金属的消耗。,三、熔模铸造浇注系统设计,2.4 液态金属在浇注系
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