铸造工艺规程.doc

铸造工艺规程为了使所制订的铸造工艺便于执行、遵守和交流、用文字、表格及图纸说明铸造工艺的次序、要求、方法、工艺规范 , 以及所采取的材料和规格的技术文件 , 称为铸造工艺规程。 铸造工艺规程是在总结和提高的基础上编制的 , 它是获得优质高产铸件的一项技术管理措施 , 在生产中能起到下列的作用 : (1) 预先进行设计 , 既能选择合理的工艺方案 , 防止铸造缺陷的产生 , 又能采用先进工艺 , 有利于获得高质量低成本的铸件。 (2) 有利于进行技术准备工作 , 如砂箱、芯骨和模具的制备等。这是进行生产的重要条件。 (3) 可按照工艺规程的技术要求 , 在各个工艺环节中进行技术检验。对发现的铸造缺陷容易找出产生的原因 , 从而能防止缺陷的产生。 (4) 可以不断地积累和总结经验 , 提高工艺技术水平。 铸造工艺规程的编制和贯彻 , 是实行计划管理 , 建立经济核算的科学基础 , 也是技术准备 工作的核心。为此 , 对己制订的铸造工艺规程 , 应严格执行和遵守。若有修改的意见 , 也应取得有头部门的同意 , 不可任意自行改动。 铸造工艺方案选择为了保证铸件质量 , 提高劳动生产率和降低成本 , 在确定铸造工艺过程方案时 , 必须对具体的铸件进行具体的分析 , 选择合理的工艺方案。 在选定铸造工艺方案时 , 必须考虑铸造车间的具体条件 ( 如铸造设备运转情况、生产能力 ), 铸件质量状况 , 铸件的结构和尺寸、技术要求以及生产数量等。 下面就铸造工艺方案选择的主要原则 , 进行初步讨论。 铸件结构的工艺分析对于需要铸造的零件 , 必须检查它的结构是否符合铸造工艺的基本要求。因为有时对铸件的结构 , 作很小的改动 , 并不影响铸件的使用性能 , 但却大大地简化了铸造工艺 , 有利于提高 铸件质量。在铸造生产中 , 对铸件结构的基本要求有以下几点 : 1.铸件的壁厚应大于铸件允许的最小壁厚 , 以免产生浇不足等缺陷。铸件的尺寸越大 , 合金液充满铸型也就越困难 , 铸件允许的最小壁厚也应越大。铸件允许的最小壁厚可参考表 8 的数据决定。 表 8 湿型铸造铸件的最小壁厚 图 16 铸件的壁厚应尽量均匀 a) 壁厚不均匀的结构 b) 壁厚均匀的结构 2 铸件的壁厚应尽可能地均匀 , 否则铸件容易产生缩孔和裂纹。图 16a 所示的铸件 , 壁厚相差悬殊 , 在厚的部分容易形成缩孔 , 在厚薄交接处 容 易形成裂纹。图 16b 的结构则是正确的。图 17 表示铸件上交叉筋条的正确与不正确的设计。 造型方法选择根据铸件的生产数量、结构大小、复杂程度、技术要求等因素 ， 可选用下面不同的造型方法。如 : 1. 手工造型或机器造型 ； 2. 湿型或干型 ； 3. 实样模造型或刮板造型 ； 4. 砂箱造型或地面造型 ； 5. 砂型或金属型等。浇注位置的选择铸件浇注目才的位置 , 对铸件质量、造型方法、砂箱尺寸、机械加工余量等都有着很大的影响。在选定浇注位置时应以保证铸件质量为主 , 一般应注意下面的几个原则 : 1. 应将铸件上质量要求高的表面或主要的加工面 ， 放在铸型的下面。如果做不到 , 可将 该表面置于铸型的侧面或倾斜放置进行浇注。图 21 表示伞齿轮的两种不同的浇注位置。 图 21a 的选择是正确的 , 它将齿轮 由要 求较高并需要进行机械加工的牙齿 , 放在铸型的下面。 图 22 表示吊车卷筒的两种浇注位置 , 其中图 22b 是正确的 . 因为它将铸件的主要加工商 放在铸型的侧面 , 而将次要的同时面积也较小的凸缘放在上面。 图 21 伞齿轮在浇注时的位置 a) 正确 b) 不正确 图 22 卷筒在浇注时的位置 a) 不正确 b) 正确 2 对于一些需要补缩的铸件，应把截面较厚的部分放在铸型的上部或侧面。这样便于在铸件的厚壁处放置冒口，造成良好的顺序凝固，有利于铸件补缩。 3 对于具有大面积的薄壁部分放在铸型的下部，同时尽量使薄壁立着或倾斜着浇注，这样有利于金属的充填。图 23 为箱盖的两种浇注位置，图 23a 是正确的，它将铸件大面积的薄壁部分放在铸件的下面，使这部分能在较高的金属液压力下充满铸型，防止浇不足。 4 对于具有大平面的铸件，应将铸件的大平面放在铸型的下面。例如，在浇注带有筋条上的平板时，应按图 24 所示的方法，这样可使铸件的大平面不容易产生夹砂等缺陷。 5 对于带有泥芯的铸件，应使泥芯能放置牢固并在合箱时便于检验。图 25 表示筒体铸件卧浇时的情况。由于泥芯较长，刚度不够，在金属液的浮力作用下，泥芯产生如图虚线所示的弯曲变形。若改为立浇，就可以避免上述不良情况的产生。 图 23 箱盖在浇注时的位置 a) 正确 b) 不正确 图 24 平板在浇注时位置 图 25 泥芯受金属液的浮力作用而变形 6. 应使铸件总的生产工时和材料消耗最少。 铸型分型面的选择铸型分型面选择得正确 , 可以简化造型操作 , 提高劳动生产率 , 使铸件尺寸准确 , 减少废品等。在选择铸型分型面时 , 一般应注意下面几点 : 1. 尽量把铸件的大部分或全部放在下型内 , 这样可将主要的泥芯放在下型 , 便于泥芯的安放和检验 , 还可使上型的高度减低 , 便于合箱。图 26 是铸件分型面的选择 , 图 a 是正确 的 , 它将铸件全部放在下型 , 避免错箱 , 保证铸件质量 。 图 26 铸件的分型面 a) 正确 b) 不正确 2. 应使铸件的加工面及加工基准面 , 放在同一个铸型内。图 27 是螺丝塞头两种分型 丽的选择 , 其中图 27b 是正确的。在机械加工时 , 铸件上部的方头 ( 夹具夹紧处是作为外 困表面车削螺纹的基准 , 由于加工面与加工基准面都处在同一个上型内 , 从而减少因错箱造成 的加工余量不够。 当铸件的加工面很多 ， 又不可能都与基准面放在分型面的同一侧时 , 则应尽量使加工的基 准面与大部分的加工面放在分型面同一侧。图 28 所示的轮毅铸件 , 有两种分型方法 , 按图 28a 进行分型是正确的 , 因 278 毫米的凸缘盘 , 是主要加工面 161 毫米轮载的基准面 , 若采用图 28b 的方法分型 , 会给机械加工带来不利。 图 27 螺丝塞头的分型面 a) 不正确 b) 正确 图 28 轮廓的分型面 a) 不正确 b) 正确 图 29 在铸件不加工表面上避免披缝的方法 a) 无披缝 b) 有披缝 3. 应使铸模容易从铸型中取出 , 并尽量减少活块模、高大的吊砂和弯曲的分型面等。 4. 尽量减少泥芯的使用。这样可以省去制造和安放泥芯的工作 , 也可减少由此造成的误差及产生的披缝 , 降低铸件的制造成本。 5. 铸件的不加工表面应尽量避免有披缝。图 29 是避免披缝的一个例子。用图 29a的方法造型 , 在套筒不加工的外圆表面上看不到披缝 , 提高了铸件的外观质量。 6. 铸型的分型面 , 应尽量能与浇注位置一致。这样可避免合箱后 , 再翻动铸型。因翻箱操 作 是一个很繁重的工作 , 同时在翻动铸型时 , 可能使泥芯的位置发生移动 , 影响铸件的精度 或造成缺陷。泥芯数目的确定泥芯数目应根据铸件的结构大小和生产条件来确定。这对芯盒的设计、泥芯的制造、铸型的装配等都有很大的关系。在确定泥芯数目的方案时 , 应考虑、以下几点 : 1. 应使泥芯具有足够的强度和刚度 , 尽量避免使用芯撑。对需经压力试验的铸件更要注意这点。 2. 应使芯盒有较大的敞开平面 , 以能方便地向芯盒内放入芯骨和春实型砂 , 也便于制成后泥芯的安放。 3. 应使活块的数量为最少 , 特别要避免在春砂面上有活块 , 否则 ， 泥芯忍不容易做得准确。 4. 泥芯若要将它分块制造时 , 必须保证泥芯产生的气体 , 能顺利地排出型外。 5. 泥芯的分块 , 必须保证铸件尺寸精确。要尽量避免粘合泥芯 ， 因粘合工作较麻烦 , 而且可能使泥芯的尺寸不精确。 6. 大型泥芯尽量避免翻转。因这不仅工作量大 , 并易损坏。在选择泥芯的春砂位置时 , 应尽量和放入铸型中的位置一致。 上面就铸件结构的工艺分析、铸件浇注时位置和铸型分型面的选择等几方面进行讨论。在对具体的铸件进行工艺分析时 , 前述的这些原则 , 要因地制宜地加以运用 , 不能生搬硬套。铸造工艺参数的选定铸造生产的工艺方案决定以后 , 还应根据产品零件图的形状、尺寸和技术要求 , 选定好各种铸造工艺参数 , 以保证铸件的形状和尺寸等符合要求。 铸造工艺参数是由金属种类和铸造方法等的特点决定的。其内容包括铸造收缩率、机械加工余量、拔模斜皮、铸造圆角和芯头尺寸等 ， 少数情况下还要考虑工艺补正量和分型负数等。 到目前为止 ， 大部分铸造工艺参数是在粘土砂型铸造的基础上总结出来的 , 随着造型材料的发展 , 机械化程度的提高 , 工艺参数也必将随着变化。所以选择铸造工艺参数时必须根据实际的生产情况 , 灵活运用各种表格和数据。铸造收缩率铸件在凝固过程中 , 它的各部分尺寸一般都要缩小 , 铸件尺寸缩小的百分率 , 叫做铸造线收缩率或铸造收缩率。制造铸模 ( 包括芯盒) 时 , 要按确定的铸造收缩率 , 将铸模放大一些 , 以 保证冷却后铸件的尺寸符合要求。铸件冷却时各个尺寸的收缩量可由下式求得 : 收缩量 = 铸件尺寸铸造收缩率 各种金属的铸造收缩率可参照表 9 选取。 从表 9 可以看出，各种金属的铸造收缩率是不同的，就是同一种铸造金属，表中所给的数据也是一个范围。 影响铸件收缩率的因素较多，主要的有： 1. 铸件的材料铸件的材料不同，铸造收缩率也不同。例如，铸钢的收缩率比灰铸铁大；灰铸铁中硫多时， 收缩率增大，硅多时收缩率减小。 2. 铸件的结构铸件的结构复杂收缩困难，铸件的收缩率减小。例如，同一成分浇注的铸钢件，因结构形状不同，如图 30 所示。其中以自由收缩时的收缩率最大。 3. 铸型的退让性铸型的退让性好，铸件的收缩率增大。例如，用湿性和水玻璃砂型浇铸的铸件比干型浇铸的铸件的收缩率大。同样道理，随着铸件的尺寸增大，铸型的退让性变差，铸件的 收缩率 也就减小。 所以铸造收缩率要结合实际情况来选择。尺寸要求精确的铸件 , 铸造收缩率要根据试浇 的铸件进行修正。 同一个铸件 , 由于结构上的原因 , 其轴向与径向或长、宽、高三个方向的收缩率可能不一致。对于尺寸要求较精确的铸件 , 各个方向应给以不同的收缩率。在实际生产中 , 一般的铸 件 , 特别是尺寸不大的铸件 , 各个方向都用同一的收缩率 , 尽管这样会造成一些误差 , 但由于误差一般不大 , 而这样大大便于铸模的加工制造。 例 1 图 31 所示的铸铁套筒 , 全部不加工 , 试求铸模的外径 D, 长度 L 和芯盒内径 d? ( 答案圆整为整数 ) 解 根据铸件的结构 , 收缩率轴向取 0.9%, 径向取 0.7%。 铸模尺寸 = 零件尺寸十收缩量 D=700+700 0.7% =705( 毫米 ) L=1000 十 1000 0.9% =1009( 毫米 ) d = 600 + 600 0 .7% = 604 ( 毫米 ) 图 30 铸件结构对收缩率的影响 a )自由收缩 b ）较易收缩 c ）较难收缩 d ）难于收缩 图 31 套筒机械加工余量机械加工余量是指用机械加工方法切去的金属层厚度。 借 以获得零件需要的精度和光洁度。为此 , 铸件需要进行加工的面 , 在制造铸模时要给出机械加工余量。机械加工余量简称加工余量。图 32 指出了铸件尺寸偏差与加工余量之间的关系。 加工余量应当合理地选定。加工余量过大 , 不仅浪费金属 , 增加机械加工工作量 , 有时还会因截面变厚 , 热节变大 , 使铸件晶粒粗大 , 甚至造成缩孔或缩松。加工余量过小 , 不能把铸件的 加工表面全部切净 , 使零件达不到要求的精度和光洁度。 加工余量的大小与铸造金属的种类、生产条件以及铸件尺寸和加工面部位等有关。例如 ， 铸铁和铸钢相比较 , 铸铁的收缩小 , 熔点低 , 浇出的铸件较光整 , 加工余量可以小一些 ; 当铸件生 产的数量较多 , 所用的模具和工具等较精确完善 ， 铸件的精度较高 , 加工余量可以小一些 ; 铸件的尺寸大 , 变形往往也大 , 加工余量需要大一些 ; 铸件职面 ( 指浇注时位置 ) 与底面和侧面相比 , 表面质量较差 , 加工余量也需要大一些。 小的孔槽一般不宜铸出。单件生产时 , 铸铁件的孔径小于 30 毫米 , 铸钢件孔径小于 60 毫米时 , 一般不铸出。否则 , 不但使造型工艺复杂 , 而且会因孔槽 的偏斜 , 给机械加工带来困难。 加工余量是参照、机械加工余量表和结合生产实际情况而确定的。书中只列出了三级精度 ( 用木模、手工造型、单件小批生产 ) 灰铸铁和铸钢件的机械加工余量表 , 如表 10 和表 11 所示。其它可查阅有关资料。 表中的公称尺寸所指的是两个相对加工面之间的最大距离或者从基准面或中心线到加 工面的距离。若几个加工面对基准轴线或基准面是平行的 , 则公称尺寸必须采用最远的一个 加工面到基准面的距离。若加工面较大时 , 公称尺寸也可以用加工面的最大轮廓尺寸来代 替。 例 2 小批生产时 ， 如图 31 所示的铸铁套筒 , 若全部要机械加工 , 则铸模的外径 D 、长度 L 和芯盒内径 d 应为多少 ? ( 答案圆整为整数 解铸模尺寸 = 零件尺寸 + 收缩量+加工余量 (1) 外径 D 根据铸件最大尺寸 1000 毫米 , 公称尺寸按加工面最大轮廓尺寸 1000 毫米取 ， 查表 10 得侧面一边的加工余量为 7.5 毫米 , 则外径 D=700+5+ (7.5 + 7.5) =720( 毫米 ) (2) 长度 L 根据铸件最大尺寸 1000 毫米 3 公称尺寸 1000 毫米 , 查得顶面的加工余量为 10 毫米 , 底面为 7.5 毫米 , 则长度 L=1000+9 + (10 + 7.5) = 1027 ( 毫米 ) (3) 内径 d 根据铸件最大尺寸 1000 毫米 , 公称尺寸 1000 毫米 , 查得侧面一边的加工余量为 7.5 毫米 , 则内径 d=600 + 4 - (7.5+7 .5) =589( 毫米 ) 上式的计算 ， 铸件的径向铸造收缩率应可靠 ， 如无把握 ， 可适当增加加工余量 , 补偿因实际的收缩量较小而造成的误差 , 以免加工时发生余量不够的问题。 图 32 铸件尺寸偏差与加工余量之间的关系 表 10 三级精度灰铸铁件机械加工余量（JZ68-62） (毫米) 表 11 三级精度铸钢件机械加工余量 (毫米) 拔模斜度为了方便起模 ( 或从芯盒内取出泥芯 ) , 要把铸模的垂直壁做成向分型面扩大的斜度 , 称为拔模斜度 。 拔模斜度取法有三种 , 如图 33 所示。 图 33 拔模斜度的取法 a) 增加壁厚法 b) 加减壁厚法的减少壁厚法 例如 , 铸铁件不加工侧面的壁厚小于 8 毫米时 , 可采用增加铸件壁厚的方法 ; 壁厚 8 12 毫米时 , 可采用加减壁厚的方法 ; 壁厚大于 12 毫米时 , 可采用减少壁厚的方法。铸件要加工的侧面 , 一般按增加铸件壁厚的方法确定。铸模在起模方向如已有足够的结构斜度 , 便不再加拔模斜度。 铸模的高度在 l 米以下时 , 木模的拔模斜度 = 0 30 - 3 。 金属模的拔模斜度可比木模稍小些。铸造圆角铸造圆角是不可忽视的工艺要求 , 因尖角砂在浇注时容易造成冲砂、砂限和粘砂等缺陷 , 而且转角没有圆角过渡的铸件 , 会因容易产生较大的铸造应力而裂开。 没有困角过渡的铸件的强度也较低 ， 因尖锐的棱角部分在结晶时会形成强度较低的薄弱 面 , 如图 34a 所示。因这时薄弱面是垂直于受力方向的 , 当铸件受力时 , 很容易从薄弱面处 裂断。铸件如果做有圆角 , 就改善了这种情况 , 如图 34b 所示。铸件的圆角半径可取铸件转角处两壁平均壁厚的 1/4 左右。 图 34 铸件转角处结晶的情