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铸造高级工培训 一 铸件成型工艺基础二 铸造工艺设计及劳动生产率三 浇冒口系统四 其他铸造设备五 高级工造型操作技能六 设备的维护保养 铸造高级工培训内容 铸造工艺设计 概述 铸造工艺设计要点 2 铸型分型面的选择 3 工艺参数的确定 4 铸造工艺图的绘制 核心 浇注时铸件在铸型中所处的空间位置 铸型间相互接触的表面 一般铸件 以简化工艺 降低成本为主 优先考虑分型面 定义 在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形 作用 制模 模样 芯盒 造型 芯 准备生产设备 铸件检验的依据 铸造工艺设计铸件成形工艺分析内容 选择铸件浇注位置和分型面确定工艺参数 起摸斜度 收缩量等 型芯与芯头设计浇注系统设计与计算冒口与冷铁设计与计算 铸造工艺设计 在生产铸件之前 为了获得外形正确 内部健全的铸件 减少制造铸型的工作量 降低铸件成本 首先要编制出控制铸件生产工艺过程的技术文件 包括 制定合理的铸造工艺方案 并绘制铸造工艺图 一 铸造工艺设计的依据1 生产任务和技术要求 1 审查零件图 2 零件的技术要求 3 生产类型及生产期限2 车间生产条件 1 设备状况 2 车间原材料的供应情况 3 工人的技术水平和生产条件 4 模具及工装车间的加工能力及生产经验3 设计的经济性 二 铸造工艺设计的内容1 铸造工艺图 用各种符号在零件上表明铸造工艺方案 如浇注位置 分型面 余量 斜度 收缩率 浇注系统 冒口 冷铁等 2 铸造工艺卡 说明造型 造芯 浇注 清理工艺过程及要求的文件 3 合箱图 表示铸件在砂箱中的位置 型芯的安装 浇冒口与冷铁的安放 砂箱的结构与大小 三 铸造工艺设计的程序1 对零件图的技术要求及结构工艺性进行分析 有不当之处应提出改进意见 2 选择铸造及造型方法 3 确定浇注位置及分型面 4 选用工艺参数 5 设计浇冒口 冷铁 6 砂芯设计 零件结构的铸造工艺性 指的是零件的结构应符合铸造生产的要求 易于保证铸件质量 简化铸造工艺过程和降低成本 铸件设计步骤 功用设计 依铸造经验修改和简化设计 冶金设计 铸件材质的选择和适用性 考虑经济性 审查零件图的作用 审查零件结构是否符合铸造工艺的要求 在既定的零件结构下 考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷 在工艺设计中采取防止措施 总体设计原则 在满足使用要求的前提下 尽可使制模 造型 造芯 合箱和清理等过程简化 铸造工艺设计过程 零件结构的铸造工艺性分析 浇注位置 分型面的选择 型芯的数量及其设计 铸造工艺参数 浇注系统设计 冒口 冷铁 铸筋设计 1 机械加工余量和最小铸出孔2 拔模斜度3 收缩率4 铸造圆角5 型芯头 模型图 绘制铸造工艺图 合箱图 铸件成形工艺分析 给定零件图纸 铸件名 使用功能 材质牌号及技术要求 分析零件主要轮廓尺寸 壁厚大小及分布 主体结构及形状复杂程度 从零件图 铸造工艺图 毛坯图 三 砂型铸造的工艺分析 例 零件的分型面方案分析 确定分型面 确定加工余量 确定木模尺寸 芯头 铸造工艺图和模型图 确定合箱图 铸造工艺图 铸造工艺图 将工艺设计的内容 工艺方案 用工艺符号或文字在零件图上表示出来所形成的图样 车床进给箱体铸造工艺图 铸造工艺图的绘制 利用各种工艺符号 把制造模型和铸型所需要的工艺资料 用不同颜色的线条和符号直接绘制在零件图上 就是铸造工艺图 铸造工艺图应包括以下内容 浇注位置的选择 分型面的位置 型芯的形态和数量 机械加工余量 拨模斜度 收缩率 铸造圆角和浇注系统等 铸造工艺图表达的内容 浇注位置 分型面 分模面 活块 本模的类型和分型负数 加工余量 拔模斜度 不铸孔和沟槽 砂芯个数和形状 芯头形式 尺寸和间隙 分盒面 芯盒的填砂 射砂 方向 砂芯负数 砂型的出气孔 砂芯出气方向 起吊方向 下芯顺序 芯撑的位置 数目和规格 工艺补正量 反变形量 非加工壁厚的负余量 浇口和冒口的形状和尺寸 冷铁形状和个数 收缩筋 割筋 和拉筋形状 尺寸和数量 和铸件同时铸造的试样 铸造收缩率等 注意事项 1 每项工艺符号只在某一视图或剖视图上表示清楚即可 不必在每个视图上反应所有工艺符号 以免符号遍布图纸 互相重叠 2 加工余量的尺寸 如果顶面 孔内和底 侧面数值相同时 图面上不标注尺寸 可填写在图纸背面的 木模工艺卡 中 也可写在技术条件中 3 相同尺寸的铸造圆角 等角度的拔模斜度 图形上可不标注 只写在技术条件中 4 砂芯边界线 如果和零件线或加工余量线 冷铁线等重合时 则省去砂芯边界线 5 在剖面图上 砂芯线和加工余量线相互关系处理上 不同工厂有不同做法 一种认为砂芯是 透明体 因而被芯子遮住的加工余量线部分亦绘出 结果使加工余量红线贯穿整个砂芯剖面 另一种认为 砂芯是 非透明体 因而 被砂芯遮住的加工余量线不绘出 推荐后一种方法 这种图面线条较少 清晰 便于观察 注意事项 6 所标注的各种工艺尺寸或数据 不要盖住产品图上的数据 应方便工人操作 符合工厂的实际条件 例如标注拔模斜度 对于手工木模 则应尽量标注尺寸 毫米 或比例 1 50 对于金属模则应标注角度 而且所注角度应和工厂常用铣刀角度相对应 注意事项 铸造工艺图纸 铸造工艺图中的符号及表示方法 序 铸件图 毛坯图 铸件图的画法及尺寸标注 1 按照铸造工艺图及产品图绘制铸件图 2 铸件图应表明下列内容 铸件毛面上的加工定位点 面 夹紧点 面 加工余量 拔模斜度 分型面 内浇口和冒口残余 铸件全部形状和尺寸 未注明的圆角 璧厚 涂漆种类 铸件允许的缺陷说明等项 铸件图 毛坯图 铸件图的画法及尺寸标注 3 在一般视图上 用细的双点划线表示加工面 用粗实线表示铸件轮廓形状 在双点划线和实线之间标注加工余量尺寸 在剖面图上加工余量范围内 即在双点划线和外廓实线之间 在原有剖面线上 再附加一层剖面线 其方向与原剖面线相垂直 这样组成正方形网格线的部分即表示加工余量和不铸孔及沟槽等将被切削去除的部分 铸件图 毛坯图 铸件图的画法及尺寸标注 4 只标明特殊的铸造圆角尺寸 相同的铸造圆角在技术条件中说明 5 只标出特殊的拔模斜度 相同角度的拔模斜度统一在技术条件中说明 铸件图 毛坯图 铸件图的画法及尺寸标注 6 尺寸标注方法 生产中有两种尺寸标注法 第一种方法是以零件尺寸为基础 即标注零件尺寸 加工余量 拔模斜度的尺寸界限 等则在零件尺寸线上向外标注 如图例所示 第二种方法是以铸件尺寸为基础 即标注铸件尺寸 加工余量等则由铸件外廓尺寸线向内标注尺寸 这种方法在个别大量生产工厂应用 而大多数工厂应用前种方法 无论种方法 不铸孔和沟槽等均不标注尺寸 铸件图 毛坯图 铸件图的画法及尺寸标注 7 用细实线画出分型面在铸件上的痕迹 并注明 上 下 字样 以说明浇注位置 8 浇冒口残余的表示方法为 用细双点划线画出内浇道 冒口根的位置和形状 再用引出线引出加以文字说明 如 内浇道残余不应大于x毫米 等 9 铸件上特殊部位允许缺陷的限制 应在图形上相应部位示清 并加以文字说明 造型方法的选择 造型是砂型铸造最基本的工序 造型方法的选择是否合理 对铸件质量和成本有着重要的影响 手工造型与机器造型的选择是根据 1 生产批量的大小 2 生产率的要求 3 铸件的复杂程度 4 工厂的设备条件 手工造型 造型特点 适用于单件 小批量生产 1 生产效率高 2 铸型质量好 紧实度高而均匀 型腔轮廓清晰 3 设备和工艺装备费用高 生产准备时间较长 适用于中 小型铸件的成批 大批量生产 机器造型 手工造型 活块造型 挖砂造型 三箱造型 机器造型的工艺特点 采用模板造型 双面模板 单面模板 将模样 浇注系统与底板连接成一体的专用模具 机器造型不适合于三箱造型及活块造型 1 铸件形体组合与造型方法 举例 圆柱体截面F1 F2 F3 造型方法 主要特点 适用范围 模样是整体的 多数情况下 型腔全部在下半型内 上半型无型腔 造型简单 铸件不会产生错型缺陷 适用于一端为最大截面 且为平面的铸件 将模样沿最大截面处分为两半 型腔分别位于上 两个半型内 造型简单 节省工时 常用于最大截面在中部的铸件 模样是整体的 但铸件的分型面是曲面 为了起模方便 造型时用手工挖去阻碍起模的型砂 费工 生产率低 用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件 为了克服挖砂造型的缺点 先将模样放在一个预先作好的假箱上 然后放在假箱上造下型 省去挖砂操作 操作简便 分型面整齐 用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件 铸型由上 中 下三部分组成 中型的高度须与铸件两个分型面的间距相适应 三箱造型费工 应尽量避免使用 主要用于单件 小批量生产具有两个分型面的铸件 铸件上有妨碍起模的小凸台 肋条等 制模时将此部分作成活块 在主体模样起出后 从侧面取出活块 造型费工 要求操作者的技术水平较高 主要用于单件 小批量生产带有突出部分 难以起模的铸件 造型方法 主要特点 适用范围 由上可见 造型方法主要是根据铸件外形轮廓中的最大截面在铸件形体构成中的位置而决定的 并不涉及铸件的内腔形状 2 铸件内腔形状对造型方法的影响 铸件的内腔多是在铸型中装配一个或多个型芯来形成的 3 型芯对分型面及造型方法的影响 型芯 是铸件的一个重要的组成部分 型芯的功用 是形成铸件的内腔 孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形 芯头的分类 1 垂直型芯 芯头必须留有一定的斜度 下芯头的斜度应小些 5 10 上芯头的斜度为便于合箱应大些 6 15 h 15 150mm 形式 上下都有芯头 只有下芯头 无上芯头 上下都无芯头 型芯头与铸型型芯座之间应有1 4mm的间隙 S 以便于铸型的装配 垂直型芯一般都有上 下芯头 短而粗的型芯也可省去上芯头 2 水平型芯 水平型芯及芯头 型芯头与铸型型芯座之间应有1 4mm的间隙 S1 以便于铸型的装配 h 20 80mm a 一般式b 联合芯头c 加长加大芯头 d 型芯撑 芯头的形式 型芯设计的原则 联合式型芯 四件合铸 图4 7复杂内腔的型芯分块 对于内腔形状复杂的大铸件 常将形成内腔的型芯分割成数块 使每块形状简单 尺寸较小 便于操作 搬运 烘干 简化芯盒结构 浇注位置的选择 浇注位置 是指浇注时铸件在铸型中所处的位置 浇注位置的选择 重要加工面应处于型腔低面或位于侧面大平面应朝下面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置容易产生缩孔的铸件 应将厚大部分放在分型面附近的上部或侧面 重要加工面应朝下或呈直立状态因铸件上表面的气孔 夹渣比下部多 组织也不如下面致密 如果难以作到朝下 则应尽力使其位于侧面 当铸件的加工面有数个时 应使较大的面朝下 铸件的薄壁部分应放在铸件下部或放在内浇口以下为防止铸件上大面积薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷 这对于流动性差的合金尤其重要 易于产生缩孔 缩松的铸件 应把厚大部位放在上面或侧面 以便于在铸件厚处直接安放冒口 使之自上而下地定向凝固 进行补缩 防止缩孔 尽量减少型芯的数目 同时有利于砂芯的定位 稳固 排气 检验方便 较大的砂芯应尽量使芯头朝下 尽量避免砂芯吊在上箱或悬壁 浇注位置的选定 浇注位置 浇注时铸件在铸型中所处的空间位置 确定的原则 重要部位 主要加工面一般放在下箱 部 或侧立 因下部质量比上部好 床身的浇注 导轨面朝下 因导轨面是最重要表面 滚筒表面侧立 立浇 大平面朝下 倒立浇注 面积较大的铸件的薄壁部分置于铸型下部 浇注位置的确定原则 铸件的重要加工面 基准面和耐磨面应朝下 体收缩大的合金铸件 应尽量使需要补缩的部位朝上 便于设置明冒口 防止产生缩孔 铸件最宽大的平面应朝下或位于侧面 防止大平面产生夹砂 气孔 尽量减少型芯个数 并使型芯在铸型中安放稳固 床身的浇铸位置图 床身导轨面是关键表面 不允许有明显的表面缺陷 要求组织细密 因此通常将导轨面朝下浇注 卷扬筒的浇注位置图 因卷扬筒圆周表面的质量要求较高 不允许有铸造缺陷 故采用如左图所示的立浇 平板铸件的浇注位置图 在浇注过程中金属液对型腔上表面有强烈的热辐射 型腔因急剧热膨胀致使强度下降而开裂 易形成夹砂 结疤等缺陷 所以平板圆盘类铸件大平面应朝下 薄壁铸件的浇注位置图 为防止铸件薄壁部位产生浇不足 冷隔缺陷 因此应将面积较大的薄壁部位置于铸型下部位置浇注 铸型分型面的选择 铸型分型面 是指两半铸型相互接触的表面 确定分型面的位置 铸型分型面是铸型间相互接合的表面 选择原则 应保证模型能顺利从铸型中取出基本要求 尽量使分型面平直 数量少 有利于拔模 分型面应选在铸件的最大截面处 应尽量使铸件的全部或大部分置于下箱以保证铸件的尺寸精度 并避免不必要的型芯和活块 以简化造型工艺 应尽量使型腔及主要型芯位于下箱 为便于造型 下芯 合箱及检验铸件的壁厚 分型面的确定原则 分型面应选在铸件最大截面处 尽量减少分型面数量 最好只用一个分型面 尽量使铸件的主要加工面和加工基准面在同一个砂箱内 应使型腔和主要型芯位于下箱 尽量选择平直面为分型面 分型面的选择 应尽量选在铸件的最大截面处 并力求采用平直面应尽量使铸型只有一个分型面 以便采用工艺简便的两箱造型尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱内 尽量使铸件全部或大部置于同一半型内 或者使加工面和加工基准面放在同一半型中 这样有利于保证铸件精度 如防止错箱影响精度 平面分型 分型面最少 基准面放在同一个砂箱中 加工基准面放在同一个砂箱中 以避免产生错箱 披缝和毛剌 降低铸件精度和增加清理工作量 三通零件图分型面的选择 方案A 两箱造型 方案B 三箱造型 方案C 四箱造型 机床导轨重要基准应朝下 凸台妨碍起模 增加外芯 方案A 易产生错箱 可用于单件生产 型芯 型腔大部分位于下箱 方案合理 上箱太高 上 上 下 下 型芯和活块的应用 手工造型时 合理采用型芯 活块 可减少分型面数 由三箱造型改为两箱造型 机器造型时 则应尽量少用型芯 不用活块 通过选择适当的浇注位置和分型面 减少型芯和活块的使用 型芯头应安放稳固 分型面选定便于造型和下芯 且使铸件全部或大部置入下箱 确定主要工艺参数 正确选择收缩量 机械加工余量和拔模斜度等 外壁 0 25 3 内壁 3 10 拔模斜度 铸造斜度 铸件垂直于分型面的不加工表面应设计结构斜度 铸件上垂直于分型面上的加工表面 在制模时应考虑0 5 3 的拔模斜度 铸造圆角 铸造圆角可防止铸件转角处粘砂或由于应力集中而产生裂纹 工艺参数的选择 机械加工余量 其大小依合金成分与尺寸 铸件浇注位置 机械加工精度而定 不铸孔 根据合金类别和生产批量参照表中数据选择 灰口铸铁的最小铸孔尺寸 mm 逐渐增加 起模 拔模 斜度为了使模型 或型芯 易于从砂型 芯盒 中取出 以免损坏砂型和型芯 凡平行于起模方向的模样表面上留有一定的斜度 起模斜度 起模斜度的大小根据模样的高度 模样的尺寸及造型方法来确定 金属模 取0 5 1 木模取1 3 内壁的起模斜度比外壁大 起模斜度1 定义 为使模样易从铸型中取出 凡垂直于分型面的立壁 在制模时必须留出一定的倾斜度 该斜度为起模斜度 如果零件本身有结构斜度 则起模斜度可省去 2 影响因素 1 立壁高度 立壁愈高 斜度愈小2 造型方法 机器造型比手工造型斜度小3 模样材料 木模比金属模斜度大 一般取15 3 但内壁斜度要比外壁大 内外壁有差别 内壁3 10 起模斜度 在造型和造芯时 为了顺利起模而不致损坏砂型和砂芯 应该在模样或芯盒的起模方向上带有一定的斜度 这个斜度称为起模斜度 若铸件本身没有足够的结构斜度 就要在铸造工艺设计时给出铸件的起模斜度 上 下 收缩率由于合金的线收缩 铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小 为了保证铸件的应有尺寸 模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩量 放大量等于收缩量 收缩率 1 定义 铸件冷却后由于线收缩而比模样尺寸小 为保证铸件应有的尺寸 制造模样时必须使模样的尺寸比铸件加大 2 影响因素 1 合金种类 灰铁 0 7 1 0 铸钢 1 3 2 0 锡青铜 1 2 1 4 2 铸件形状及尺寸 收缩是非自由的 所以受铸件形状 尺寸的影响 模型的内轮廓应该与铸件的外轮廓的形状相一致 并且在尺寸上比铸件大出一个收缩量 模型和芯盒的设计 对于有孔或中空的铸件 需在模腔中放置型芯来获得 型芯的尺寸设计也要考虑到收缩量的问题 铸造圆角设计和制模时 相交壁的交角做成圆角 铸造圆角 圆角半经一般约为相交两壁平均厚度的1 3 1 2 铸造圆角为减少应力集中和造型时不塌箱 以及减少金属液流动时的阻力 铸件的连接壁处应做成圆角 一般中小件圆角半径在4 12mm内选取 相联两壁的平均厚度大时取上限 小时取下限 结构圆角零件上的转角处 都应以结构圆角相联 零件若没有外圆角 铸造时柱状晶在转角的对角线上形成一个整齐的界面 零件有了外圆角 就消除了这个薄弱界面 提高了零件的机械性能 同时 外圆角还可美化零件的外形 避免划伤人体 零件如果没有内圆角 铸造过程中由于此处散热慢而产生缩孔或裂纹 铸造尺寸精度一级精度适用于熔模铸造和其它工艺方法铸造成的精密铸件 二级精度用于金属模 塑料模的机器造型 三级精度一般用于手工造型 手工造型误差大 型芯与芯头设计 型芯 型芯的功能是形成铸件的内腔 孔洞 或局部外型对于