____第二章铸造(5)铸造工艺设计.ppt

工艺设计主要内容 绘制铸造工艺图 在零件图中用工艺符号表示铸造工艺方案 P92如图2 23 其它内容 铸件图 铸型装配图 铸造工艺卡片 2 6铸造工艺设计 铸造工艺图 制订铸造工艺方案的内容 6 1浇注位置选择原则P88原则 三下一上一少 1 重要加工面应朝下或位于侧面 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置 铸件的重要加工面应朝下 机床导轨面 保证卷筒周围质量均匀 2 大平面朝下 铸件的大平面尽可能朝下或采用倾斜浇注铸型的上表面除了容易产生砂眼 气孔 夹渣外 大平面还常产生夹砂缺陷 同时也有利于排气 减小金属液对铸型的冲刷力 3 大面积薄壁置铸型下部或位垂直 倾斜 防止浇不到和冷隔缺陷 大平面倾斜 4 易缩孔件的厚大部放分型面附近的上部或侧面 热节处应位于分型面附近的上部或侧面容易形成缩孔的铸件 如铸钢 球墨铸铁 可锻铸铁 黄铜 浇注时应把厚的部位放在分型面附近的上部或侧面 以便安放冒口 实现顺序凝固 进行补缩 5 便于型芯的固定和排气 能减少型芯的数量 2 5特种铸造挤压铸造消失模铸造陶瓷型铸造磁型铸造 Review 铸造工艺方案的内容 Review 2 6铸造工艺设计 6 1浇注位置选择原则 原则 三下一上一少1 重要加工面应朝下或位于侧面 2 铸件的大平面尽可能朝下或采用倾斜浇注3 大面积薄壁置铸型下部或位垂直 倾斜 防止浇不到和冷隔缺陷 4 易缩孔件的厚大部放分型面附近的上部或侧面 5 便于型芯的固定和排气 能减少型芯的数量 6 2分型面选择原则P89 分型面Partingline是指两半铸型相互接触的表面 除了实型铸造法外 都要选择分型面 1 应在铸件最大截面处分型 便于起模 使造型工艺简化 零件part 木模woodenpattern 砂箱flask 分模面partingline 保证模样能从型腔中顺利取出 分型面设在铸件最大截面处 应使铸件有最少的分型面 并尽量做到只有一个分型面这是因为 多一个分型面多一份误差 使精度下降 分型面多 造型工时大 生产率下降 机器造型只能两箱造型 故分型面多 不能进行大批量生产 2 分型面要平直 尽量减少分型面数量 活块和型芯数量 零件图 三通分型面的确定 实例1 方案A 两箱造型 方案B 三箱造型 方案C 四箱造型 实例2 分型方案 方案 四个凸台需用四个活块 实例3 挖砂造型费时 费工 尽量避免 单件生产时可用此法 实例4 3 尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱 以保证铸件精度 实例1 型芯 型腔大部分位于下箱 方案合理 上箱太高 应尽量使加工基准面与大部分加工面在同一砂箱内 以使铸件的加工精度得以保证 实例2 6 3工艺参数确定P90 机加工余量Finishormachiningallowance最小铸出孔起模斜度Draft收缩率shrinkage型芯头COREPRINTS 1 机加工余量与最小铸出孔Finishormachiningallowance 在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量 加工余量必须认真选取 余量过大 切削加工费工 且浪费金属材料 余量过小 制品会因残留黑皮而报废 或者 因铸件表层过硬而加速刀具磨损 影响因素 造型方式 合金种类 铸件尺寸 加工面与基准面距离 浇注位置等 一般查手册 表示方法 1 机加工余量与最小铸出孔 在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量 加工余量必须认真选取 余量过大 切削加工费工 且浪费金属材料 余量过小 制品会因残留黑皮而报废 或者 因铸件表层过硬而加速刀具磨损 影响因素 造型方式 合金种类 铸件尺寸 加工面与基准面距离 浇注位置等 一般查手册 铸孔及铸槽铸件上的孔和槽类这部分结构是否铸出 取决于工艺的可行性和必要性 孔处理 最小孔直径和经济性原则 一般来说 尺寸较小的孔不铸出反而经济 设计时查手册 注 零件图上没有要求加工的孔必须铸出 因此 设计时必须注意这类孔的尺寸不可太小 小孔不铸出 留待机加工 不铸出孔的表示 灰铸铁件铸孔尺寸 最小铸出孔 铸钢件最小铸出孔 槽 的尺寸取决于孔壁厚度和深度 需要时 查手册 2 起模斜度Draft 为了使模样 或型芯 便于从砂型 或芯盒 中取出 凡垂直于分型面的立壁在制造模样时 必须留出一定的倾斜度 此倾斜度称为起模斜度 立壁愈高 斜度愈小 影响因素 取决于立壁高度 造型方法和模样材料等因素 一般15 3 内外壁有分 内壁3 10 3 收缩率 由于合金的线收缩 铸件冷却后的尺寸将比型腔尺寸略为缩小 为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 通常灰铸铁为0 7 1 0 铸造碳钢为1 3 2 0 铝硅合金为0 8 1 2 模样尺寸放大率K Lp Lc Lc 100 经验数据 0 7 1 灰铸铁 4 型芯头COREPRINTS 芯头关系装配工艺性和稳定性 垂直芯头斜度 水平芯头长度 间隙 第七节铸件结构工艺性P94 砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求合金铸造性能对铸件结构工艺性的要求 铸件常见缺陷castingflaw冷隔coldshut 浇不足Missrun气孔porsity粘砂 夹砂inclusions砂眼sandhole热裂纹thermalcracking与冷裂纹crack 铸件结构工艺性设计目的 就是在结构设计上 力求使铸造 以及后续的切削加工容易进行 铸件结构工艺性分析 在进行铸件结构设计时 除了要保证其工作性能和力学性能等使用性能要求外 还尽量使其结构便于铸造生产 提高铸件质量 一方面 简化铸造生产过程 如尽量减少型芯 便于造型 提高铸造生产率 另一方面 必须认真考虑合金铸造性能 防止缺陷的产生 提高铸件质量 铸造工艺对铸件结构的要求原则 一 铸造工艺过程对铸件结构的要求为简化造型 制芯 合箱和清理等生产工序 在设计铸件时应考虑以下因素 1 铸件外形应力求简单 2 应尽量减少使用活块 3 铸件内腔设计 应尽量不用或少用型芯 实例1 实例2 铸件内腔设计 不用或少用型芯可以节省制造芯盒 造芯和烘干等工序的工具和材料 可避免型芯在制造过程中的变形 合箱中的偏差 从而提高铸件精度 上图示铸件有一内凸缘 造型时必须使用型芯 改成图b 设计后 可以去掉型芯 用砂垛在下型形成 自带型芯 简化了造型工艺 实例3 实例4 实例5 6 2分型面选择原则 1 应在铸件最大截面处分型 便于起模 使造型工艺简化 2 分型面要平直 尽量减少分型面数量 活块和型芯数量 3 尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱 以保证铸件精度 6 3工艺参数确定 机加工余量Finishormachiningallowance最小铸出孔起模斜度Draft收缩率shrinkage型芯头COREPRINTS 第七节铸件结构工艺性 一方面 简化铸造生产过程 如尽量减少型芯 便于造型 提高铸造生产率 另一方面 必须认真考虑合金铸造性能 防止缺陷的产生 提高铸件质量 砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求 1 铸件外形应力求简单 2 应尽量减少使用活块 3 铸件内腔设计 应尽量不用或少用型芯 二 合金铸造性能对铸件结构的要求为防止缺陷的产生 提高铸件质量 在设计铸件时应考虑以下因素 1 铸件应有合理的壁厚太薄 浇不足 冷隔太厚 缩孔 缩松 2 壁厚应尽量均匀 3 铸件壁与壁连接要逐渐过渡1 垂直壁的连接 铸件的垂直壁的连接处应为圆角 以免产生裂纹或缩松 转角热节与应力分布图解 X 应力集中处 圆角过渡是铸件结构的基本特征 铸件壁间的转角处设计出结构园角 2 铸件壁与壁的连接应避免交叉和锐角 为了减少铸件中的应力集中现象 防止产生裂纹 铸件的厚壁与薄壁连接时 应采取逐步过渡的方法 防止壁厚的突变 其过渡的形式和尺寸见下图表所示 3 铸件厚壁与薄壁的连接应逐步过渡 为了减小热节和防止铸件产生缩孔和缩松 铸件的壁应避免交叉连接和锐角连接 中 小铸件可采用交错接头 锐角连接宜采用过渡形式 大件宜采用环形接头 交错接头环形接头 4 铸件设计时应避免收缩受阻为了防止裂纹 应尽可能采用能够自由收缩或减缓收缩受阻的结构 如轮辐设计成弯曲形状 防裂肋设计及其它 易裂处增设以防热裂 厚度为联结壁厚的1 4 1 3 避免过大水平面 受阻收缩和翘曲变形 薄而大的平板 收缩易发生翘曲变形 加上几条筋之后便可避免 如下图所示 铸件壁较厚 容易产生缩孔 将壁厚减薄 采用加强筋 可防止以上的缺陷 设计铸件时应尽量减小过大的水平面或采用倾斜的表面 不合理的结构合理的结构 综合分析举例 1 方案I 沿底板中心线分型 即采用分开模造型 其优点是底面上110mm凹糟容易铸出 轴孔下芯方便 轴孔内凸台不防碍起模 缺点是底板上四个凸台必须采用活块 同时 铸件易产生错型缺陷 飞翅清理的工作量大 此外 若采用木模 加强筋处过薄 木模易损坏 2 方案II 沿底面分型 铸件全部位于下箱 为铸出110mm凹糟必须采用挖砂造型 方案II克服了方案I的缺点 但轴孔内凸台防碍起模 必须采用两个活块或下芯型 当采用活块造型时 直径30mm轴孔难以下芯 3 方案III 沿110mm凹槽底面分型 其优缺点与方案II类同 仅是将挖砂造型改用分开模造型或假箱造型 以适应不同的生产条件 可以看出 方案II III的优点多于方案I 但在不同生产批量下 具体方案可选择如下 1 单件 小批生产由于轴孔直径较小 忽需铸出 而手工造型便于进行挖砂和活块造型 此时依靠方案II分型较为经济合理 2 大批量生产由于机器造型难以使用活块 故应采用型芯制出轴孔内凸台 同时 应采用方案III从110mm凹槽底面分型 以降低模板制造费用 其铸造工艺图 由图可见 方型芯的宽大于底板 以便使上箱压住该型芯 防止浇注使上浮 若轴孔需要铸出 采用组合型芯即可实现 Thankyouforyourattention 6 2分型面选择原则 1 应在铸件最大截面处分型 便于起模 使造型工艺简化 2 分型面要平直 尽量减少分型面数量 活块和型芯数量 3 尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱 以保证铸件精度 第七节铸件结构工艺性 砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求 简化铸造生产过程