桥壳铸造工艺设计规范

桥壳铸造工艺设计规范桥壳铸造工艺设计规范 1 1 适用范围适用范围 本标准适用于铸钢桥壳工装 模具 检具等设计制图及铸造工艺设计工作规范 2 2 规范性引用文件规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件 其 随后所有的修改单 不包括戡误的内容 或修订版均不适用于本标准 然而 鼓励根据本标 准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件 其最新 版本适用于本标准 GB T 6414 1999 铸件尺寸公差与机械加工余量 JB T 5106 1991 铸件模样型芯头 基本尺寸 GB T 11351 1989 铸件重量公差 3 3术语和定义术语和定义 3 1 铸件的最小壁厚 在一定的铸造条件下 铸造合金液能充满铸型的最小厚度 3 2 铸件的临界壁厚 当铸件的厚度超过了一定值后 铸件的力学性能并不按比例地随着铸 件厚度的增大而增大 而是显著下降 存在一个临界厚度 3 3 铸钢件相对密度 浇注钢液重量与铸件三个方向最大尺寸的乘积之比 因而往往小于铸 件密度 3 4 吃砂量 模样与砂箱壁 箱顶 底 和箱带之间的距离 4 4铸造工艺设计原则铸造工艺设计原则 4 1 铸造工艺设计必须满足产品铸件质量和对环保的要求 有利于实现优质 高产 低耗 改善劳动条件 安全生产 提高生产标准化 通用化 系列化水平 4 2 铸造工艺设计必须能够提供清晰 完整 正确 统一的资料输出 过程流程图 铸造材 料清单 过程潜在失效模式及后果分析 PFMEA 控制计划 铸造工艺图 铸造工艺卡 作业指导书等 5 5铸造工艺设计程序铸造工艺设计程序 5 15 1 铸件结构工艺和铸件的先期质量策划铸件结构工艺和铸件的先期质量策划 5 1 1 铸造产品的设计阶段 应组成产品设计人员和铸造工艺设计人员的项目小组进行设计 潜在失效模式及后果分析 分析的主要内容应包括铸件质量对产品结构的要求 铸造工艺对 产品结构的要求及铸造工艺对环保的要求是否全部满足 5 1 2 铸件质量对产品结构的要求 5 1 2 1 铸件的最小壁厚 见表 1 表 1 砂型铸造铸钢件的最小壁厚 当铸件最大轮廓尺寸为下列值时 单位 mm 铸钢种类 200 200 400 400 800 800 1250 1250 2000 碳钢89111215 18 1 低合金结构钢8 99 10121416 注 为了避免铸件浇不到和冷隔等缺陷 应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚 铸件的最小 壁厚还和最小壁厚处所具有的面积有关 对于铸钢桥壳其处在桥壳上下法兰之间各处壁厚应 不小于 12mm 后盖处顶面的壁厚应不小于 15mm 后盖侧面的壁厚局部可以 12mm 以上 5 1 2 2 铸件的临界壁厚 见表 2 表 2 碳素钢铸件砂型铸造的临界壁厚 W C 0 100 200 300 400 50 临界壁厚 mm1113 518 52739 注 砂型铸造各铸造合金铸件的临界壁厚也可按其最小壁厚的 3 倍来考虑 5 1 2 3 铸件壁的过渡和连接 5 1 2 3 1 一般情况下 铸件壁的断面尺寸不可能完全相同 同时铸壁有类型各异的接头 铸壁的连接形式 按减小产生应力集中 裂纹 变形 缩孔 缩松等缺陷的原则 依次考虑 采用 L 形 T 形 V 形 Y 形和十字形 5 1 2 4 铸造内圆角 见表 3 表 3 铸造内圆角 R 值 mm 两铸壁的连接角度 内圆角 内圆角两边 铸壁厚度和 2 50 51 75 76 105 106 135 136 165 165 844681620 9 12446101625 13 16468122030 17 206810162540 21 2761012203050 28 3581216254060 36 45101620305080 46 601220253560100 61 801625304080120 81 11020253550100160 111 15020304060100160 151 20025405080120200 201 250305060100160250 251 300406080120200300 3005080100160250400 注 高碳钢和高锰铸件的 R 值需增大 1 3 1 5 倍 5 1 2 5 铸造外圆角 见表 4 2 表 4 铸造外圆角 R 值 mm 外圆角 表面的最 小边尺寸 50 51 75 76 105 106 135 136 165 165 25222468 26 6024461016 61 16044681625 161 250468122030 251 4006810162540 401 6006812203050 601 100081216254060 1001 1600101620305080 1601 25001220254060100 25001625305080120 5 1 3 铸造工艺对产品结构的要求 5 1 3 1 简化或减少分型面的铸件结构 5 1 3 2 减少砂芯数量的铸件结构 5 1 3 5 方便起模的铸件结构 5 1 3 4 有利于砂芯的固定和排气的铸件结构 5 1 3 5 需设置铸造工艺孔的铸件结构 5 1 3 6 有利于铸件清理的铸件结构 5 1 3 7 有利于满足铸件尺寸公差的铸件结构 5 1 4 铸造工艺对环保的要求 5 1 4 1 降低熔炼能耗 合理设计工序流程 炉料入炉前进行预处理等 5 1 4 2 提高工艺出品率 以降低单位重量铸件在金属熔化过程中得能耗 5 1 4 3 优化产品结构 以减少水玻璃废砂的产生 5 1 4 4 原辅材料尽量使用 无有害气体产生的材料 5 25 2 浇注系统的设计浇注系统的设计 5 2 1 桥壳分型面设置在桥壳两端轴孔中线处 浇注系统采用中注半封闭式 即 直 A 横 A 阻流断面设置在横浇道中 阻流断面之前封闭 其后开放 横 A 内 A 直 A 内 A 5 2 2 浇注系统总断面比为内浇道 横浇道 直浇道 1 0 8 0 9 1 1 1 2 5 2 3 内浇道厚度应小于铸件壁厚的 0 7 倍以下 才不至于引起内浇道缩孔 5 2 4 浇注时间 t 阻流断面面积或内浇道面积 A阻 GL tkS L GC GL是浇注钢水的重量 K 浇注比速 S 金属液流动系数 碳钢取 1 0 高锰钢取 0 8 t 浇注速度 表 5 系数 C K 值 3 铸件相对密度 kg cm 3 1 0 1 0 2 0 2 0 3 0 30 4 0 4 0 5 0 5 0 6 0 6 0 C0 80 91 01 11 21 31 4 浇注比速 k kg cm s 2 1 0 60 650 70 750 80 90 95 5 2 5 桥壳浇注系统 由浇口杯 直浇道 横浇道 内浇道 集渣包 阻流块 冒口 缓流 涡 出气孔组成 5 2 6 内浇口的设置位置在桥包过渡大 R 弧至上拖板之间的上箱 桥包偏心的桥壳一般设置 在对应位置的长边 5 35 3 砂箱中铸件数量及排列的确定砂箱中铸件数量及排列的确定 5 3 1 按铸件重量确定最小吃砂量 见表 6 单位 mm 表 6 铸件重量 kg abcdef 5404030303030 5 10505040404030 11 20606040505030 21 50707050506040 51 100909050607050 101 250100100607010060 251 5001201207080 70 501 10011501509090 120 1001 2000200200100100 150 4 5 3 2 铸件在砂箱中的排列最好按对称排列方式 5 45 4 工艺参数确定工艺参数确定 5 4 1 我司铸件尺寸公差按 CT10 12 级执行 铸件的公差带一般应对称于铸件基本尺寸设置 即公差数值的一半取正值 一般取负值 有特殊要求时 另外注明 表 7 铸件尺寸公差等级 铸件尺寸公差等级 CT mm毛坯铸件基本 尺寸12345678910111213141516 100 090 130 180 260 360 520 7411 522 84 2 10 160 10 140 20 280 380 540 781 11 62 23 04 4 16 250 110 150 220 300 420 580 821 21 72 43 24 6681012 25 400 120 170 240 320 460 640 91 31 82 63 65791114 40 630 130 180 260 360 500 7011 422 845 68101216 63 1000 140 200 280 400 560 781 11 62 23 24 469111418 100 1600 150 220 300 440 620 881 21 82 53 65710121620 160 250 0 240 340 500 7211 422 845 6811141822 250 400 0 400 560 781 11 62 23 24 46912162025 400 630 0 640 91 21 82 63 6571014182228 630 1000 0 7211 422 84681116202532 1000 1600 0 801 11 62 23 24 6791318232937 1600 2500 2 63 85 48101521263342 2500 4000 4 46 29121724303849 5 4000 6300 710142028354456 6300 10000 11162332405064 5 4 2 铸件的壁厚尺寸公差 可以比一般尺寸公差降一级执行 5 4 3 铸件错箱量必须保证在铸件尺寸公差等级数值范围内 有特殊要求时 另外注明 表 8 错箱值 铸件公差等级 CT错型值 mm 3 4在铸件公差等级要求之内 50 3 60 5 7 80 7 9 101 0 11 131 5 14 152 5 5 4 4 铸件重量公差 5 4 4 1 铸件重量公差等级与铸件尺寸公差等级对应选取 一般情况下 铸件重量公差的上 偏差与下偏差相同 要求较高时 下偏差等级可比上偏差等级小二级 有特殊要求时 另外 注明 表 9 重量公差等级 重量公差等级 MT 公称重量 KG 12345678910111213141516 0 4 56810121416182024 0 4 1 456810121416182024 1 4 3456810121416182024 4 10 23456810121416182024 10 40 23456810121416182024 40 100 23456810121416182024 100 400 234568101214161820 400 1000 12345681012141618 1000 4000 23456810121416 40000 10000 234568101214 10000 40000 2345681012 5 4 5 机加工余量 5 4 5 1 机械加工余量适用于整个毛坯铸件 且该值应根据最终机械加工后成品铸件的最大 6 轮廓尺寸和相应的尺寸范围选取 铸件的某一部位在铸态下的最大尺寸应不超过成品尺寸与 要求的加工余量及铸造总公差之和 当有斜度时 斜度值应另外考虑 铸钢 方法砂型铸造手工造型砂型铸造机器 造型合壳型 金属型 重力 铸造和低压铸造 压力铸造熔模铸造 等级G KE H E 我司产品铸件机械加工余量等级按 E H 级执行 铸件毛坯的基本尺寸 最终加工后的尺寸 n 要求的机械加工余量 铸件公差 2 表 10 要求的机械加工余量等级 要求的机械加工余量等级机加工成品最 大尺寸 mmABCDEFGHJK 400 10 10 20 30 40 50 50 711 4 40 630 10 20 30 30 40 50 711 42 63 1000 20 30 40 50 711 422 84 100 1600 30 40 50 81 11 52 2346 160 2500 30 50 711 422 845 58 250 4000 40 70 91 31 42 53 55710 400 6300 50 81 11 52 2346912 630 10000 60 91 21 82 53 5571014 1000 16000 711 422 845 581116 1600 25000 81 11 62 23 24 5691418 2500 40000 91 31 82 53 557101420 4000 630011 422 845 58111622 6300 100001 11 52 234 569121724 5 4 5 2 铸件顶面的加工余量等级比铸件底面和底侧面的加工余量等级高 1 级 5 4 6 碳钢的线收缩率 固态收缩率 表 11 碳钢的线收缩率与碳的质量分数的关系 W C 0 080 140 350 450 550 90 线收缩率2 472 462 402 352 312 18 实际生产中由于各种阻力的存在 实际收缩率会小于理论的线收缩率 对于结构复杂和精度 要求高的铸件 其摸样尺寸必须经过多次尺寸定型试验来确定 我司桥壳产品一般按 2 的 实际收缩率执行 5 4 7 起模斜度 桥壳产品 5 4 7 1 V 法铸造工艺对外模的起模斜度要求较低 一般只要控制在 0 1 7 表 12 起模斜度 金属模木模测量面高度 mm 加减壁厚值 mm起模斜角加减壁厚值 mm起模斜角 200 5 1 01 30 3 0 5 1 01 30 3 21 500 5 1 20 45 2 1 0 1 51 30 2 30 51 1001 0 1 50 45 1 1 5 2 01 1 30 101 2001 5 2 00 30 0 45 2 0 2 50 45 1 201 3002 0 3 00 20 0 45 2 5 3 50 30 0 45 301 5002 5 4 00 20 0 30 3 5 4 50 30 0 45 501 8003 5 5 00 20 0 30 4 5 5 50 20 0 30 801 12004 0 6 00 15 0 20 5 5 6 50 20 1201 1600 7 0 8 00 20 1601 2000 8 0 9 00 20 2001 2500 9 0 10 00 15 5 4 7 2 砂芯由于采用的水玻璃砂硬化成型 所以芯盒的起模斜度以增加铸件壁厚的方式控 制在 2 3 5 4 8 非加工壁厚的负余量 5 4 8 1 由于造型起模时往往会造成型腔的扩大 制芯时砂芯尺寸的减小 所有模样的尺寸 往往小于图样的尺寸 所减少的尺寸称为非加工壁厚的负余量 表 13 铸件非加工壁厚的负余量 单位 mm 铸件壁厚铸件重量 Kg 8 1011 1516 2021 3031 4041 5051 6061 8081 100 50 0 5 0 5 1 0 1 5 51 100 1 0 1 0 1 0 1 5 2 0 101 250 1 0 1 5 1 5 2 0 2 0 2 5 251 500 1 5 1 5 2 0 2 5 2 5 3 0 501 1000 2 0 2 5 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 1001 3000 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 4 5 3001 5000 3 0 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5001 10000 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 10000 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 5 4 9 最小铸出孔和槽 5 4 9 1 当铸件上的孔和槽尺寸太小 覆膜困难 或铸件的壁厚较厚和金属液压力较高 反 而会使铸件产生粘砂 造成清理和机械加工困难 建议用机械加工方法做出这样的孔和槽 8 5 4 9 2 当铸件上的孔和槽 需要采用复杂或难度较高的工艺措施才能铸出 建议采用机械 加工方法做出 5 4 9 3 如孔径小于 15mm 或孔的长度与孔的直径之比大于 4 时 则不便铸出 建议用机 械加工方法做出 5 4 9 4 方形孔 菱形孔 气路孔等特殊形孔 不能加工做出的 原则上必须铸出 5 4 9 5 凹槽 台阶 当宽度 20mm 高度 10mm 时 一般不予铸出 5 4 9 6 当孔和槽上放冒口且冒口盖住整个孔和槽时 应将孔和槽封死 5 4 10 工艺肋 5 4 10 1 铸件在凝固收缩时 由于受砂型和砂芯的阻碍 在受拉应力的壁上或在接头处容 易产生热裂处应设收缩肋 收缩肋厚度以最厚为 15mm 最小为 4mm 为原则 5 4 10 2 为防止半环形或 U 形铸件 冷却以后发生变形 常在影响变形最关键的部位设置 拉肋 5 4 11 工艺补正量 5 4 11 1 为防止铸件局部尺寸由于各种工艺因素 如铸件线收缩率选用值和实际值不符 铸件变形 有规律的操作偏差等 的影响而超差 则应在铸件相应的部位调整金属层厚度 5 55 5 砂芯设计砂芯设计 5 5 1 桥壳砂芯按黏结剂分类 分为二氧化碳硬化水玻璃砂芯和二氧化碳硬化树脂砂芯 而 桥壳二氧化碳硬化水玻璃砂芯采用组合式砂芯 即砂芯两端轴孔至板簧处表面砂芯成型采用 覆膜砂热芯盒烤制的芯壳 其余采用水玻璃砂舂紧二氧化碳硬化 5 5 2 二氧化碳硬化水玻璃砂芯型砂与水玻璃的重量比为 100 7 二氧化碳硬化树脂砂芯型 砂与树脂的重量比为 100 3 5 5 5 3 砂芯的固定和定位可采用芯头 芯撑 钢丝 螺栓钩 芯头形状的设计一般应考虑砂 芯在下芯时的方向和横纵向位移的防错形状 5 5 4 V 法造型的芯头间隙可略小以下参数表中得数值 芯头的尺寸也可根据铸件与砂箱 的尺寸进行适当的调整 5 5 4 1 水平芯头长度 可参照表 14 表 14 水平芯头长度 单位 mm 芯头直径 铸件长度 2525 4041 6364 100101 160161 250251 400401 630631 10001001 16001601 2500 10015 2020 3025 3530 4035 4545 50 101 16020 2525 3530 4035 4540 5045 5555 65 161 250 30 4035 4540 5045 5550 6060 7070 80 251 400 40 5040 5050 6055 7060 8070 9080 100 401 630 45 5550 6055 6560 8070 9080 10095 120 631 1000 50 6055 7060 8080 10085 110100 130120 150140 180 1001 1600 70 9070 9090 11085 120100 140120 160140 190190 260 9 1601 2500 80 10090 110100 130120 150140 180160 200190 260250 320 5 5 4 2 水平芯头间隙 可参照表 15 表 15 水平心头间隙 单位 mm 芯头直径 芯头长度 2525 4041 6364 100101 160161 250251 400401 630631 10001001 16001601 2500 250 50 5 25 40 0 50 511 5 41 63 11 51 51 52 64 100 1 52222 53 101 160 33 5444 5 161 250 4456 251 400 6 5 5 4 3 如需设置水平芯头斜度与斜面间隙 可参考 JB T 5106 1991 5 5 4 4 垂直芯头高度 可参照表 16 表 16 垂直芯头高度 单位 mm 5 5 4 5 垂直芯头斜度 可参照表 17 表 17 垂直芯头斜度 芯头高度 类别 4041 6364 100 101 斜角 7 7 6 6 斜度值 5mm 8mm 11mm 17mm 5 5 4 6 垂直芯头间隙 可参照表 18 表 18 垂直芯头间隙 单位 mm 芯头直径 铸件高度 2525 4041 6364 100101 160161 250251 400401 630631 10001001 16001601 2500 芯头直径 铸件高度 2525 4041 6364 100101 160161 250251 400401 630631 10001001 16001601 2500 10015 2020 2525 3025 3025 3030 3535 4040 50 101 16020 2525 3030 3530 3530 3535 4035 4040 5050 60 161 250 30 3530 3535 4035 4035 4040 5045 5550 6560 7570 90 251 400 30 3530 4035 4535 4540 5045 5550 6060 7065 8080 100 401 630 45 5550 6050 6050 6055 6560 7065 8070 8580 100 631 1000 60 7060 7060 7065 8070 9080 10080 100 1001 1600 70 8570 8570 8575 9080 10090 110100 120 1601 2500 80 10090 120100 130110 140 10 1000 20 30 50 5111 52 101 1600 30 30 50 5111 522 5 161 250 0 30 50 5111 522 52 52 5 251 400 0 50 50 5111 522 52 53 401 630 0 50 511 51 522 534 631 1000 11 51 522 534 1001 1600 1 51 522 5344 5 1601 2500 344 55 5 65 6 芯撑芯撑 5 6 1 芯撑采用单光柱圆形或单光柱方形 5 6 2 芯撑材质应与铸件材质相当 表 19 单光柱圆形芯撑 支撑面直径光柱直径支撑面厚度总高度承载能力 N 规格 mm 重量 Kg III DGY5830 550 000653050 DGY8830 580 000853050 DGY101541 0100 0036949180 DGY121541 0120 0038949180 DGY151541 0150 0041920180 DGY182051 0180 00741460310 DGY202051 0200 00771430310 DGY222051 0220 00801420310 DGY252561 0250 01282060490 DGY282561 0280 01352040490 DGY302561 0300 01392010490 DGY324061 0320 026419901260 DGY354081 0350 032836401260 DGY384081 0380 033936201260 DGY404081 0400 034735801260 DGY4540101 5450 055556501260 DGY5050101 5500 075255901960 DGY5550101 5550 078355301960 DGY6060121 5600 117280502830 DGY6560121 5650 121679702830 DGY7060121 5700 126178802830 11 DGY7560121 5750 130578002830 DGY8070141 5800 1837107303850 DGY8570141 5850 1897107303850 DGY9070141 5900 195810500 DGY9570141 5950 201810500 DGY10080161 51000 2715138705020 5 75 7 通气孔设置原则通气孔设置原则 5 7 1 通气孔一般设置在铸件浇注位置的最高点 铸件高度方向上 充型金属液最后到达的 部位 砂芯发气和蓄气较多的部位 型腔内气体难以排除的 死角 处 5 7 2 通气孔的设置位置应不破坏铸件的补缩条件 通常不宜设置在铸件的热节和厚壁处 以免因通气孔冷却导致铸件在该处产生收缩缺陷 如确实需要 可采用引出式出气孔 5 7 3 通气孔根部的厚度 一般按所在处铸件厚度的 0 4 0 7 倍计算 凝固体收缩大的合金 取偏小值 防止形成接触热节导致铸件产生缩孔 5 7 4 暗冒口上也应设置较大的通气孔 一般认为 没有设置明冒口的铸件 通气孔根部总 断面积最小应等于内浇道总断面积 以保证通气孔能顺畅地排出型腔中的气体 5 85 8 冷铁的设置原则冷铁的设置原则 5 8 1 外冷铁最好采用高碳钢制作 其次是中低合金钢 最后才考虑采用铸铁 主要是防止 外冷铁发生熔合 变形等 5 8 2 外冷铁的设置厚度应使被激冷厚度的 0 5 1 0 倍 外冷铁的长度为被激冷铸件厚度的 2 4 倍 外冷铁的宽度 外冷铁的长度 外冷铁之间的间隙为外冷铁长度的 1 2 2 3 5 8 3