鑄造工藝設(shè)計(jì)學(xué)期末考試復(fù)習(xí)

1、緒論1,材料成形工藝（有時(shí)也稱材料成形技術(shù)），是將材料制造成所需形狀及尺寸的毛坯或成品的所有加工方法或手段的總稱。2成形方法的選擇原則1）適用性原則滿足使用要求；適應(yīng)成形加工性能。2）經(jīng)濟(jì)性原則 獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。3）與環(huán)境相宜原則環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，對(duì)環(huán)境友好。3成形方法選擇的主要依據(jù)（1 ）產(chǎn)品功能及其結(jié)構(gòu)、形狀尺寸和使用要求等；2）產(chǎn)量；3）生產(chǎn)條件鑄造1概念：鑄造是將液態(tài)金屬在重力或外力作用下充填到鑄型腔中使之冷卻、凝固，從 而獲得所需形狀及尺寸的毛坯或零件的方法，所鑄出的產(chǎn)品稱為鑄件。金屬液態(tài)成形金屬液態(tài)成型近凈形化生產(chǎn)2分類通常從鑄型材料、充型和凝固等方面對(duì)鑄造進(jìn)行分類。1）按鑄型材料

2、、充型和凝固條件鑄造方法分為砂型鑄造（用砂型作鑄型在重力下充型和凝固的鑄造方法）和特種鑄造（在鑄型材料、充型和凝固等方面與砂型鑄造有顯 著差別的鑄造方法的統(tǒng)稱）2）按液態(tài)合金充型和凝固條件鑄造方法分為重力鑄造（如砂型鑄造、殼型鑄造、陶瓷型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造）和非重力鑄造（如壓力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄 造和離心鑄造）。3）按鑄型材料 鑄造方法分為一次型鑄造（如砂型鑄造、殼型鑄造和熔模鑄造，鑄型 材料為非金屬材料）和永久型鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造和低壓鑄造，鑄型材料 為金屬材料）。4特點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn)（1）適用范圍廣 合金種類、鑄件的形狀和大小及質(zhì)量幾乎不受限制；（2）鑄件具有一定的尺寸精度

3、通常比普通鍛件高，熔模鑄件可達(dá)到無(wú)加工余量；（3）成本較低 原材料來(lái)源廣，價(jià)格低廉；鑄件與零件形狀和尺寸相近，節(jié)省材料。2）缺點(diǎn)（1）鑄件晶粒粗大，組織疏松，易產(chǎn)生縮孔和氣孔等缺陷；（2）鑄件力學(xué)性能較低，尤其是沖擊韌性較低；（3） 生產(chǎn)工序多，鑄件質(zhì)量難以精確控制。鑄造工藝設(shè)計(jì)概論1鑄造工藝設(shè)計(jì)的概念鑄造工藝設(shè)計(jì)又稱鑄造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造工藝方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制鑄造工藝卡 等技術(shù)文件的過(guò)程。2鑄造工藝設(shè)計(jì)任務(wù)編制有關(guān)鑄件生產(chǎn)工藝過(guò)程的技術(shù)文件，即用文字、表格、圖紙等說(shuō)明鑄件生產(chǎn)工藝的次序、要求、方法、工藝規(guī)范及所用材料的種

4、類和規(guī)格等。3鑄造工藝設(shè)計(jì)目的保證鑄件質(zhì)量的可靠性和穩(wěn)定性及低的成本，盡可能達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效益、低成本、 少污染的目的4鑄造工藝設(shè)計(jì)依據(jù)1）生產(chǎn)任務(wù)（1）鑄造零件圖樣；（2）零件技術(shù)要求；（3）產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)期限2）生產(chǎn)條件（1）設(shè)備能力；（2）工藝技術(shù)水平及原材料供應(yīng)；（3）模具等工藝裝備加工能力和水平3）生產(chǎn)3）考慮經(jīng)濟(jì)性 （1）原材料、爐料的質(zhì)量及價(jià)格；（2）能耗及工人的操作技術(shù)水平與工時(shí)費(fèi)用;設(shè)備與工藝裝備成本及費(fèi)用5鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 ）分析零件的技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)工藝性2）選擇鑄造工藝方法3）確定澆注位置和分型面4）選擇工藝參數(shù)5）設(shè)計(jì)型芯6）設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵和鑄肋7）繪制鑄造

5、工藝圖和鑄件毛坯圖8）工藝裝備設(shè)計(jì)與制造 9）生產(chǎn)調(diào)試與制訂生產(chǎn)工藝10）編制工藝卡1鑄造方法選用依據(jù)1）適用的合金種類鑄型材料的耐熱性，鑄型耐火度及合金充型能力2）適用的鑄件結(jié)構(gòu)及大小 鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（尺寸大小與復(fù)雜程度等）3）鑄件尺寸精度與表面粗糙度要求4）鑄件生產(chǎn)批量5）交貨期及生產(chǎn)條件3鑄造工藝方法與鑄造方法的區(qū)別和聯(lián)系鑄造工藝方法包括鑄造方法、生產(chǎn)操作工藝和具體生產(chǎn)設(shè)備及工藝裝備等方面 內(nèi)容，而鑄造方法則著重從鑄型材料、充型和凝固條件等方面強(qiáng)調(diào)工藝方法的共性， 不涉及具體生產(chǎn)操作工藝方法和具體生產(chǎn)設(shè)備及工藝裝備。鑄造工藝方案的確定三.砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)2.1概述1砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)的概念根

6、據(jù)零件結(jié)構(gòu)的砂型鑄造工藝性分析，結(jié)合產(chǎn)量和技術(shù)要求及生產(chǎn)條件，確定 造型和制芯工藝，編制工藝卡等技術(shù)文件。2砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)依據(jù)1 ）生產(chǎn)任務(wù)；2）生產(chǎn)條件；3）考慮經(jīng)濟(jì)性 3砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容和基本流程1 ）零件圖紙的審查（分析零件的技術(shù)要求及其砂型鑄造的結(jié)構(gòu)工藝性）-2）擬訂工藝方案（選擇造型、制芯方法，確定澆注位置和分型面，選擇機(jī)械加工余量、起 模斜度和收縮余量等工藝參數(shù)）- 3）砂芯設(shè)計(jì)（砂芯分塊及砂芯本體和芯頭）一4）澆注系統(tǒng)、冒口等設(shè)計(jì)- 5）繪制鑄造工藝圖及相關(guān)圖紙（鑄件（毛坯）圖，合箱 圖）- 6）工藝裝備設(shè)計(jì)（型板圖、芯盒圖、砂箱圖、專用量具和樣板圖、組合下芯 夾具圖等）-

7、 7）編制工藝規(guī)程及工藝卡等技術(shù)文件2.2砂型鑄造零件結(jié)構(gòu)的工藝性1零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性概念是指零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)要求。從避免鑄件缺陷和簡(jiǎn)化鑄造工藝兩個(gè)方面審查零件結(jié)構(gòu)合金流動(dòng)性充型能力鑄件結(jié)構(gòu) 鑄造方法2鑄造零件的設(shè)計(jì)步驟1)功用設(shè)計(jì) 曲軸2)基于鑄造經(jīng)驗(yàn)修改和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì) 3)冶金設(shè)計(jì)(鑄件材質(zhì)的選擇和適用性)曲軸球墨鑄鐵鍛件4)考慮經(jīng)濟(jì)性3砂型鑄造零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析1)從避免缺陷方面審查鑄件結(jié)構(gòu)(1)鑄件應(yīng)有合適的壁厚，介于最小壁厚與臨界壁厚(2)鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮阻礙，注意壁厚過(guò)渡和圓角(3)內(nèi)壁壁厚小于外壁(4)壁厚應(yīng)盡可能均勻，避免肥厚部分，防止形成熱節(jié)(5)有利于補(bǔ)縮

8、和實(shí)現(xiàn)順序凝固(6)防止鑄件翅曲變形(7)避免水平方向出現(xiàn)較大平面2)從簡(jiǎn)化鑄造工藝方面改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)(1)鑄件外形 合理設(shè)計(jì)凸臺(tái)、肋條和結(jié)構(gòu)斜度，避免側(cè)凹結(jié)構(gòu)(2)鑄件內(nèi)腔 不用或少用型芯，便于型芯的固定、排氣和清理(3)減少和簡(jiǎn)化分型面，便于清理(4)分體鑄造和聯(lián)合鑄造壓鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性金屬型鑄件結(jié)構(gòu)的工藝熔模鑄造鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性2.3造型、制芯方法的確定1.優(yōu)先采用濕型2.應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng)3.適合企業(yè)生產(chǎn)條件4.兼顧鑄件的精度要求和生產(chǎn)成本2.4澆注位置與分型面的選擇 1澆注位置的選擇1)澆注位置的概念鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的狀態(tài)和位置。水平澆注垂直澆注傾斜澆注澆注時(shí)分

9、型面所處的空間位置2)確定澆注位置一般原則鑄件的重要部位應(yīng)置于下部鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或或呈側(cè)立面鑄件的大平面應(yīng)位于下部或傾斜保證鑄件的充型能力有利于鑄件的補(bǔ)縮避免用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯、合箱及檢驗(yàn) 盡量使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置一致大平板類傾斜澆注球墨鑄鐵曲軸橫澆豎冷立澆2分型面的選擇1）分型面的概念 是指兩半鑄型相互接觸的表面。2）確定分型面基本原則分型面應(yīng)盡可能選在最大截面處盡可能使鑄件全部或大部置于同一半型盡量減少分型面的數(shù)目分型面盡可能選用平面避免使砂箱過(guò)高，便于下芯、檢查、合型和澆注注意減輕清理和機(jī)械加工量受力件的分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度確定分型面與澆

10、注位置的基本原則有的相互矛盾，要根據(jù)零件的特點(diǎn)及生產(chǎn)條件加以 靈活應(yīng)用（依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)）。分型面的選擇與其澆注位置有著密切的關(guān)系，只有將兩 者結(jié)合起來(lái)，綜合考慮，才能做到簡(jiǎn)化生產(chǎn)并易于保證鑄件質(zhì)量。2.5 砂箱中鑄件數(shù)量及排列的確定1砂箱（型）中鑄件數(shù)量的確定原則合理的吃砂量，澆注系統(tǒng)盡可能對(duì)稱分布、直澆道位置一致，鑄件生產(chǎn)平衡（不同大小鑄件合理搭配）。2鑄件砂箱（型）中的排列一箱生產(chǎn)多件同種鑄件時(shí)，澆注系統(tǒng)盡可能對(duì)稱分布。2.6 砂芯設(shè)計(jì)1砂芯的功用形成鑄件的內(nèi)腔、成形孔及鑄件外形不能起模的部位。2砂芯的基本要求砂芯的形狀尺寸及在砂型中的位置應(yīng)符合鑄件要求，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，在 鑄件形

11、成過(guò)程中砂芯所產(chǎn)生的能及時(shí)排除型外，鑄件收縮時(shí)阻力小，容易清砂。3砂芯分類砂芯按體積大小分類，分為小砂芯、中砂芯和大砂芯砂芯按體粘結(jié)劑分類，分為粘土砂芯、水玻璃砂芯、油脂砂芯、樹脂砂芯和水泥 砂芯砂芯按制芯工藝分類，分為常規(guī)砂芯、自硬砂芯、熱芯盒砂芯、冷芯盒砂芯、溫芯 盒砂芯和殼芯砂芯按復(fù)雜程度分類，分為I級(jí)砂芯、n級(jí)砂芯、田級(jí)砂芯、w級(jí)砂芯和v級(jí)砂芯4砂芯的設(shè)計(jì)工作內(nèi)容砂芯分塊、確定下芯順序、設(shè)計(jì)芯頭、校核芯頭及解決砂芯通氣等問(wèn)題。5確定砂芯形狀（分塊）的基本原則復(fù)雜砂芯分塊制造，以簡(jiǎn)化芯盒結(jié)構(gòu)，便于生產(chǎn)操作，保證鑄件尺寸精度。總的原則 是：使造芯到下芯的整個(gè)過(guò)程方便，鑄件尺寸精確，不致造成

12、氣孔等缺陷，使 芯盒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。6砂芯設(shè)計(jì)的基本原則1）盡量減少砂芯數(shù)量2）復(fù)雜砂芯可分塊制造3）保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度和壁厚均勻4）選擇合適的砂芯形狀，適應(yīng)造型、制芯方法5）填砂面應(yīng)寬敞，烘干支撐面最好為平面6）復(fù)雜砂芯分塊數(shù)量較多時(shí)，應(yīng)采用“基礎(chǔ)砂芯”7芯頭的設(shè)計(jì)1）芯頭的基本作用定位、固定和支撐砂芯，排氣2）芯頭的分類及組成水平芯頭和垂直芯頭，包括芯心頭長(zhǎng)度、斜度、間隙、壓環(huán)、防壓環(huán)和積砂槽等結(jié)構(gòu)3）芯頭的定位 砂芯不僅要求安放穩(wěn)固，而且要求定位準(zhǔn)確，不允許砂芯發(fā)生移動(dòng)或 者繞芯頭軸線轉(zhuǎn)動(dòng)4）芯頭尺寸設(shè)計(jì)（1 ）垂直芯頭的尺寸和間隙芯頭的高度、芯頭斜度（芯頭和芯座的上部斜度比下部斜度大）、芯

13、頭的間隙（2）水平芯頭的尺寸和間隙芯頭長(zhǎng)度（芯頭不要太長(zhǎng)，只要滿足芯頭的基本作用，強(qiáng)度校核）、芯頭斜度（一般不留斜度，只在芯座上帶有斜度，上芯座斜度約為10,下芯座斜度約為5）、芯頭的間隙芯頭與芯座的斜度關(guān)系芯頭的斜度不得大于芯座，以免合箱時(shí)相碰（3）壓（緊）環(huán)、防壓環(huán)和集砂槽壓環(huán)（壓緊環(huán)）r=25mm ;防壓環(huán)（防壓肩） 高度0.52mm 寬度5 12mm ;集砂槽 深度25mm 寬度36mm 起到存放散落砂粒的作用 ； （4）定位芯頭砂芯的固定和定位方式 一般用芯頭固定，也有用芯撐、螺栓結(jié)構(gòu)等固定要求固定牢靠，不得出現(xiàn)砂芯漂浮等問(wèn)題，以保證砂芯位置的準(zhǔn)確（5）芯撐和芯骨芯骨 材料鐵絲和鑄鐵

14、；尺寸與吃砂量芯撐材料選擇熔點(diǎn)和成分尺寸大小熔化時(shí)間表面質(zhì)量潔凈平整 放置位 置非加工表面或不重要的表面上（6）砂芯排氣系統(tǒng)1 ）扎通氣孔 2 ）挖通氣道3 ）用臘線作通氣孔4 ）放填料 2.7鑄造工藝參數(shù)的確定1鑄造工藝參數(shù)鑄造工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的簡(jiǎn)稱，通常是指鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些數(shù)據(jù)2鑄件尺寸公差1）概念鑄件公稱尺寸的兩個(gè)允許極限尺寸之差。GB/T6414-1999鑄件尺寸公差 16級(jí) CT1CT162）影響鑄件尺寸公差的因素鑄造方法、合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性；生產(chǎn)批量、鑄件尺寸精度與表面粗糙度；模具的類型和精度，造型材料的種類和品質(zhì)，技術(shù)和操作水平等3）鑄件尺寸公差的確定基于鑄件技術(shù)

15、要求和鑄造方法及生產(chǎn)工藝技術(shù)水平，確定尺寸公差等級(jí)（壁厚尺 寸公差可比一般尺寸的公差降低一級(jí)），然后再根據(jù)尺寸公差等級(jí)及鑄件基本尺寸選 取鑄件尺寸公差數(shù)值。3鑄件重量（質(zhì)量）公差1）概念 鑄件質(zhì)量公差是以占鑄件公稱質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示鑄件的質(zhì)量變動(dòng)的允許范 圍。GB/T1351-89鑄件質(zhì)量公差 16級(jí) MT1MT16 ,與鑄件尺寸公差配套使用。2）影響鑄件質(zhì)量公差的因素合金種類、鑄造方法、鑄件尺寸精度與表面粗糙度、生產(chǎn)批量等3）鑄件公稱質(zhì)量和質(zhì)量公差的確定鑄件實(shí)稱質(zhì)量的平均值鑄件公稱質(zhì)量；鑄件質(zhì)量公差等級(jí)與其尺寸公差等級(jí)對(duì)應(yīng)選取，然后根據(jù)鑄件公稱質(zhì)量確定質(zhì)量公差。4機(jī)械加工余量1）概念 機(jī)械加工

16、余量，簡(jiǎn)稱加工余量，是為保證鑄件加工面的尺寸精度而留出的尺 寸余量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T6414-1999 ）規(guī)定的機(jī)械加工余量等級(jí)有 10級(jí)，依次分別稱之 為A、B、C、D、E、F、G、H、J和K級(jí)，與鑄件尺寸公差配套使用2）影響加工余量的主要因素合金種類、鑄造方法、鑄件尺寸精度與表面粗糙度、生產(chǎn)批量、工藝裝備技術(shù)水 平等3）加工余量的確定基于合金種類、鑄造方法及生產(chǎn)工藝技術(shù)水平，確定鑄件尺寸公差等級(jí)和加工 余量等級(jí)（鑄件頂面的加工余量應(yīng)比底面、側(cè)面的加工余量降一級(jí)選用），然后再根據(jù)鑄件尺寸公差等級(jí)和加工余量等級(jí)及鑄件加工后零件的最大輪廓尺寸和相應(yīng)的尺寸 范圍選取加工余量數(shù)值。5鑄造收縮率= （LM -LJ） /LJ X100%LM :模樣尺寸；LJ :鑄件尺寸鑄造收縮率不僅與鑄造合金的種類有關(guān)，而且還與鑄件尺寸大小、鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和鑄型性質(zhì)等有關(guān)。熔模鑄造綜合收縮率6起模斜度1）概念在模樣或芯盒平行于起模方向的壁上設(shè)置的斜度。結(jié)構(gòu)斜度2）影響起模斜度的主要因素 鑄造方法、造型（芯）方法、模樣材料、垂直壁的高度 及表面粗糙度3）起模斜度的設(shè)計(jì)方法 增加厚度法、減小厚