鑄造工藝設(shè)計(jì)概論P(yáng)PT課件

1、第一節(jié)鑄造工藝設(shè)計(jì)的概念、設(shè)計(jì)的依據(jù)、內(nèi) 容及程序一、概念鑄造工藝設(shè)計(jì)：是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等技術(shù)文件的過程。第四章鑄造工藝設(shè)計(jì)概念第1頁/共126頁 鑄造工藝設(shè)計(jì)的有關(guān)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理和鑄件驗(yàn)收的依據(jù)，并用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)操作。因此鑄造工藝設(shè)計(jì)的好壞，對鑄件的品質(zhì)、生產(chǎn)率和成本起著重要作用。第2頁/共126頁二、設(shè)計(jì)依據(jù)工藝設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)者應(yīng)）掌握生產(chǎn)任務(wù)和要求，熟悉工廠和車間的生產(chǎn)條件。）設(shè)計(jì)者要有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)第3頁/共126頁（一）生產(chǎn)任務(wù)（）鑄造零件圖樣提供的圖樣必須清晰無誤，有完整的

2、尺寸和各種標(biāo)記。設(shè)計(jì)者應(yīng)仔細(xì)審查圖樣，注意零件的結(jié)構(gòu)是否符合鑄造工藝性，若認(rèn)為有必要修改圖樣時，需與原設(shè)計(jì)單位或訂貨單位共同研究，第4頁/共126頁（）零件技術(shù)要求金屬材質(zhì)牌號、金相組織、力學(xué)性能要求、鑄件尺寸及重量公差及其它特殊性能要求，如是否經(jīng)水壓、氣壓試驗(yàn)等。鑄造工藝設(shè)計(jì)時應(yīng)注意盡量滿足這些要求。第5頁/共126頁（）產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)期限應(yīng)盡量采用先進(jìn)技術(shù)以保證鑄件的質(zhì)量及數(shù)量，保證生產(chǎn)期限?？s短生產(chǎn)，周期，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。第6頁/共126頁（二）生產(chǎn)條件（）設(shè)備能力起重機(jī)的噸位、最大高度、溶爐形式、噸位和生產(chǎn)效率、造型和制芯機(jī)種類、機(jī)械化程度、烘干爐和熱處理爐的能力等。（）車間原材料

3、的應(yīng)用情況和供應(yīng)情況（）工人技術(shù)水平和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)（）模具等工藝裝備的加工能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)第7頁/共126頁（三）設(shè)計(jì)內(nèi)容和程序鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容：）鑄造工藝圖）鑄件（毛坯）圖）鑄型裝配圖（合箱圖）工藝卡及操作工藝規(guī)程第8頁/共126頁第9頁/共126頁此外鑄造工藝設(shè)計(jì)應(yīng)注意保護(hù)環(huán)境、節(jié)省能源、最大限度的提高生產(chǎn)效率。使用保溫冒口、濕型、制芯第10頁/共126頁鑄造工藝方案的確定砂型鑄造工藝方案主要包括以下內(nèi)容：）造型方法（機(jī)器、手工）造芯方法）鑄型種類的選擇（砂型、金屬型）澆注位置）分形面選擇第11頁/共126頁第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性對產(chǎn)品零件的審查、分析有兩方面的作用）審查零件結(jié)構(gòu)是否符合鑄造

4、工藝的要求。）在既定的零件結(jié)構(gòu)條件下，考慮鑄造過程中可能出現(xiàn)的主要缺陷，在工藝制定中采取措施予以防止第12頁/共126頁一、從避免缺陷方面審查鑄件結(jié)構(gòu)（一）鑄件應(yīng)由合理的壁厚鑄件的最小允許壁厚和合金的流動性密切相關(guān)。同時，鑄型溫度、澆注溫度、鑄件結(jié)構(gòu)等顯著影響鑄件的充填。在普通砂型鑄造條件下，鑄件的最小允許壁厚如表第13頁/共126頁第14頁/共126頁鑄件也不應(yīng)設(shè)計(jì)得太厚，超過臨界壁厚的鑄件中心部位晶粒粗大，常出現(xiàn)縮孔、縮松等缺陷。導(dǎo)致力學(xué)性能降低。（不可增加壁厚來增加強(qiáng)度，見圖）（二）鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)造成嚴(yán)重的收縮阻礙，注意壁厚過渡和圓角（圖）采取逐漸過渡、圓角連接第15頁/共126頁第16頁

5、/共126頁第17頁/共126頁第18頁/共126頁（三）鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁鑄件的內(nèi)壁和肋等散熱條件較差，應(yīng)薄于外壁，以使內(nèi)、外壁能均勻地冷卻，減輕內(nèi)應(yīng)力和防止裂紋。（四）壁厚力求均勻，減小肥厚部分，防止形成熱節(jié)薄厚不均的鑄件在冷卻過程中或形成較大的內(nèi)應(yīng)力，在熱節(jié)處易于造成縮孔、縮松和熱裂紋。肋和壁的布置應(yīng)盡量減少交叉，防止形成熱節(jié)。圖第19頁/共126頁第20頁/共126頁（五）有利于補(bǔ)縮和實(shí)現(xiàn)順序凝固力求實(shí)現(xiàn)順序凝固圖（采用增補(bǔ)的方法）第21頁/共126頁第22頁/共126頁（六）防止鑄件翹曲變形壁厚細(xì)長形鑄件，較大的平板形鑄件會產(chǎn)生翹曲變形?？赏ㄟ^改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)第23頁/共126頁第24頁

6、/共126頁（七）避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)如果型腔內(nèi)有較大的水平面存在，當(dāng)金屬液上升到該位置時，由于斷面突然擴(kuò)大，金屬液面上升速度變小，灼熱的金屬液面較長時間地、近距離地烘烤頂面鑄型，極易造成夾渣、渣孔、砂孔等缺陷。應(yīng)盡量把水平壁改進(jìn)為捎帶傾斜的壁或曲面壁。如圖第25頁/共126頁第26頁/共126頁二、從簡化鑄造工藝方面改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)（一）改進(jìn)妨礙起模的凸臺、凸緣和肋板的結(jié)構(gòu)第27頁/共126頁直邊第28頁/共126頁（二）取消鑄件外表側(cè)凹鑄件外壁上有凹入的部分必然妨礙起模，需要增加砂芯才能形成鑄件形狀。常可少加改進(jìn)，即可避免凹入部分。圖第29頁/共126頁第30頁/共126頁（三）改

7、進(jìn)鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)以減少砂芯鑄件內(nèi)腔的肋條、凸臺和凸緣的結(jié)構(gòu)欠妥，常是造成砂芯多、工藝復(fù)雜的重要原因。第31頁/共126頁第32頁/共126頁度度第33頁/共126頁（四）減少和簡化分形面第34頁/共126頁第35頁/共126頁（五）有利于砂芯的固定和排氣薄壁件和要承受氣壓或液壓的鑄件，不希望使用芯撐，若無法改變結(jié)構(gòu)時，可在鑄件增加工藝孔。第36頁/共126頁第37頁/共126頁（六）減少清理鑄件的工作量鑄件清理包括：清除表面粘砂、內(nèi)部殘留砂芯、去除澆注系統(tǒng)、冒口和飛翅圖結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，可減少切割冒口的困難。第38頁/共126頁第39頁/共126頁（七）簡化模具的制造單件、小批量生產(chǎn)中，模樣和芯盒的費(fèi)

8、用占鑄件的很大比例。為節(jié)約模具制造工時和材料，鑄件應(yīng)設(shè)計(jì)成規(guī)則的、容易加工的形狀。第40頁/共126頁第41頁/共126頁（八）大型復(fù)雜件的分體鑄造和簡單小件的聯(lián)合鑄造大型復(fù)雜鑄件可以考慮分體鑄造，使本來受工廠條件限制無法生產(chǎn)大型復(fù)雜鑄件成為可能。例如我國生產(chǎn)的第一臺t水壓機(jī)，采用鑄焊結(jié)合，成功的制造出mm，直徑mm、厚mm的立柱（每根t）等鑄件。第42頁/共126頁第43頁/共126頁聯(lián)合鑄造；與分體相反，一些很小的鑄件，常可把許多小零件連接成一個較大的大鑄件，這對鑄造和機(jī)械加工都方便。第44頁/共126頁第二節(jié)造型、造芯方法的選擇、優(yōu)先選擇濕砂型當(dāng)濕型不能滿足時，再考慮使用表干砂型、干砂型

9、或其它砂型。采用濕砂型需注意）鑄件過高，金屬靜壓力插過濕型抗壓強(qiáng)度時，應(yīng)考慮使用干砂型第45頁/共126頁）澆注位置上鑄件有較大水平壁時，用濕砂型容易引起夾砂缺陷，應(yīng)考慮使用干砂型或其它砂型。）造型過程長或需長時間等待澆注的砂型不宜用濕砂型。（濕型放置久會風(fēng)干，最好當(dāng)天澆注）型內(nèi)放置冷鐵較多時，應(yīng)避免使用濕型。（以免冷鐵生銹或變冷凝結(jié)“水珠”，澆注后引起氣孔缺陷），必要時可考慮只烘干表面，就可以大大減小氣孔沖砂。第46頁/共126頁、造型、造芯方法應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng)（）大量生產(chǎn)的工廠應(yīng)采用先進(jìn)的造型、造芯方法。老式震擊造型機(jī)生產(chǎn)效率不高、工人勞動強(qiáng)度大。新型造型機(jī)高壓造型（水平、垂直）、氣沖造

10、型線、射壓造型、靜壓造型制芯可以采用冷芯盒、熱芯盒和殼芯第47頁/共126頁（）中等批量可以考慮應(yīng)用樹脂自硬砂造型和造芯（）單件小批量手工造型，手工造型能適應(yīng)各種復(fù)雜要求，比較靈活，不要求很多工藝裝備第48頁/共126頁、造型方法應(yīng)適合工廠條件如有的工廠生產(chǎn)大型機(jī)床床身等鑄件，多采用組芯造型法，著重考慮設(shè)計(jì)，制造芯盒的通用問題，不制作模樣和砂箱，在底坑中組芯。第49頁/共126頁、要兼顧鑄件的精度要求和成本各種造型、造芯方法所獲得鑄件精度不同，初投資和生產(chǎn)效率也不同。第50頁/共126頁第三節(jié)澆注位置的確定）鑄件的澆注位置：是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。（澆注位置的選擇關(guān)系到鑄件的內(nèi)在

11、質(zhì)量、鑄件的尺寸精度及造型工藝的難易程度）澆注位置分類：水平澆注、垂直澆注和傾斜澆注。第51頁/共126頁確定澆注位置的原則：）鑄件的重要部位應(yīng)盡量置于下部第52頁/共126頁）重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)第53頁/共126頁第54頁/共126頁）使鑄件大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤類缺陷對于大平板類鑄件，可采用傾斜澆注，以便增大金屬液上升速度。第55頁/共126頁H值毫米值毫米第56頁/共126頁）應(yīng)保證鑄件能充滿具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。見圖。第57頁/共126頁第58頁/共126頁）應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮對于易產(chǎn)生收縮缺陷的鑄件因

12、優(yōu)先考慮實(shí)現(xiàn)順序凝固的條件第59頁/共126頁第60頁/共126頁）避免用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯合箱及檢查第61頁/共126頁第62頁/共126頁）應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致避免合箱后，或澆注后在此翻轉(zhuǎn)鑄型第63頁/共126頁第四節(jié)分形面的選擇分型面：分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。分型面一般在確定澆注位置后再選擇，但分析分型面方案優(yōu)劣后，可能重新調(diào)整澆注位置。（分型面的優(yōu)劣，在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn)率）第64頁/共126頁第65頁/共126頁A方案：保證鑄件四邊和孔同心；B方案：保證內(nèi)孔和外邊平行C方案：可使孔內(nèi)起模斜度值減小，這使內(nèi)孔直度所需切

13、削去金屬最少D方案：和E方案相似，只是外邊斜度減小E方案：內(nèi)孔合外壁的起模斜度都減小F方案：保證上下兩個外邊平行于孔的中心線G方案：保證所有個外邊面都平行于孔的中心線第66頁/共126頁 選擇分型面應(yīng)考慮以下原則）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝。見圖。第67頁/共126頁第68頁/共126頁）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。見圖和。第69頁/共126頁第70頁/共126頁第71頁/共126頁）應(yīng)盡量減少分型面數(shù)目分型面少，鑄件精度易保證第72頁/共126頁第73頁/共126頁）便于下芯、

14、合箱和檢查型腔尺寸盡量把砂芯放在下型，便于檢查減速箱蓋手工造型工藝方案，采用兩個分型面的目的就是便于合箱時檢查尺寸第74頁/共126頁第75頁/共126頁）不使砂箱太高高砂箱造型困難，填砂、緊實(shí)、起模、下芯都困難。幾乎所有造型機(jī)都對砂箱高度有限制。第76頁/共126頁第77頁/共126頁）受力構(gòu)件的分型面選擇不應(yīng)削弱鑄件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度B方案合箱時微小的偏差將改變工字梁的截面積分布第78頁/共126頁第79頁/共126頁）注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量第80頁/共126頁第81頁/共126頁 思考題）為什么要設(shè)分型面？怎樣選擇分型面）澆注位置的選擇或確定為何受到鑄造工藝人員的重視？應(yīng)遵循哪些原則？）怎

15、樣審查鑄造零件圖樣？其意義何在？第82頁/共126頁砂芯設(shè)計(jì)及鑄造工藝設(shè)計(jì)參數(shù)第一節(jié)砂芯設(shè)計(jì)砂芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位，砂型局部要求特殊性能的部分，有時也用砂芯。砂芯應(yīng)滿足以下要求：砂芯的形狀、尺寸以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，在鑄件形成過程中砂芯所產(chǎn)生的氣體能及時排除型外，鑄件收縮時阻力小和容易清砂第83頁/共126頁一、確定砂芯形狀（分塊）及分盒面選擇的基本原則總的原則是：使造芯到下芯的整個過程方便，鑄件內(nèi)腔尺寸精確，不致造成氣孔等缺陷，使芯盒結(jié)構(gòu)簡單。（一）保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度凡鑄件內(nèi)腔尺寸要求嚴(yán)格的部分，應(yīng)由同一半砂芯形成。避免為分

16、盒面所分割，更不宜劃分為幾個砂芯。第84頁/共126頁第85頁/共126頁（二）保證操作方便復(fù)雜的大砂芯、細(xì)而很長的砂芯可分為幾個小而簡單的砂芯第86頁/共126頁第87頁/共126頁（三）保證鑄件壁厚均勻使砂芯的起模斜度和模樣的起模斜度大小、方向一致，保證鑄件壁厚均勻第88頁/共126頁第89頁/共126頁（四）盡量減少砂芯數(shù)目用砂胎（自帶砂芯）或吊砂可減少砂芯，第90頁/共126頁第91頁/共126頁（五）填砂面應(yīng)寬敞、烘干支撐面是平面需要進(jìn)爐烘干的大砂芯（圖），常被沿最大截面切分為兩半制作第92頁/共126頁第93頁/共126頁（六）砂芯形狀適應(yīng)造型、制芯方法高速造型線限制下芯時間，常把

17、若干個小砂芯組合成一個砂芯，以便節(jié)約下芯時間。第94頁/共126頁二、芯頭設(shè)計(jì)芯頭：是指深出鑄件以外不與金屬液接觸的砂芯部分。對芯頭的要求是：）定為和固定砂芯使砂芯在鑄型中有準(zhǔn)確的位置，并能承受砂芯重力及澆注時液體金屬對砂芯的浮力，使之不破壞。）芯頭應(yīng)能及時排出澆注后砂芯所產(chǎn)生的氣體至型外第95頁/共126頁）上下芯頭及芯號容易識別，不致下錯方向和芯號）下芯、合型方便，芯頭應(yīng)有一定的斜度和間隙。芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭第96頁/共126頁第97頁/共126頁（一）芯頭的組成典型的芯頭結(jié)構(gòu)如圖，它包括芯頭長度、斜度、間隙、壓環(huán)、防壓環(huán)和積砂槽等結(jié)構(gòu)第98頁/共126頁第99頁/共126頁、芯

18、頭長度第100頁/共126頁 決定芯頭高度有以下幾點(diǎn)值得注意：）對于細(xì)而高的砂芯，上下部都應(yīng)留有芯頭（以免液體沖擊發(fā)生傾斜）對于粗而矮的砂芯，?？刹挥蒙闲绢^，這可使造型、合箱方便）對于等截面的或上下對稱的砂芯，為下芯方便，上下芯頭可用相同的高度合斜度。第101頁/共126頁、芯頭斜度對垂直芯頭，上下芯頭都應(yīng)設(shè)有斜度。第102頁/共126頁第103頁/共126頁、芯頭間隙第104頁/共126頁第105頁/共126頁、壓環(huán)、防壓環(huán)和積砂槽第106頁/共126頁第107頁/共126頁（二）芯頭承壓面積計(jì)算芯頭的承壓面積應(yīng)足夠大，以保證在金屬液最大浮力的作用下不超過鑄型的許用壓應(yīng)力。由于砂芯的強(qiáng)度通常

19、都大于鑄型的強(qiáng)度，故只核算鑄型的許用壓力即可。芯頭的承壓面積S應(yīng)滿足下式kFS芯壓第108頁/共126頁F芯計(jì)算的最大浮芯力k安全系數(shù) 壓鑄型的許用應(yīng)力如果不滿足條件，說明芯頭尺寸過小，應(yīng)適當(dāng)放大芯頭。第109頁/共126頁（三）特殊定位芯頭第110頁/共126頁第二節(jié)鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 鑄造工藝參數(shù)：鑄造收縮率機(jī)械加工余量起模斜度最小鑄出孔的尺寸工藝補(bǔ)正量分型負(fù)數(shù)反變形量第111頁/共126頁鑄造工藝參數(shù)的選擇（1 1） 加工余量 指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時預(yù)先增加而在機(jī)械加工時切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的

20、材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等?；诣T鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件表面較光潔、平整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注溫度高、表面粗糙、變形大、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大；非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件?。昏T件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大；第112頁/共126頁第113頁/共126頁（）起模斜度（拔模斜度） 為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測量面高度、模樣材料及造型方法確定。第114頁/共126頁第115頁/共126頁3）最小鑄出孔及槽 零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽