第五章 铸造工艺图与设计实例ppt课件

.,一、铸造工艺图集中表现铸造工艺设计内容的铸造工作蓝图。铸造工艺图的内容：在零件结构图中表示。确定铸件的浇注位置和铸型分型面；确定和标注机械加工余量、铸造斜度（起模斜度）、铸造圆角半径、工艺余量（包括工艺凸台和工艺肋）和工艺补正量等；芯头、芯座尺寸与间隙、浇注系统、冒口和出气孔的位置、形状及尺寸等；在技术要求附注栏中还应说明铸件精度等级、铸造线收缩率、铸件热处理类别、硬度检查位置和某些特殊要求等铸件验收技术条件。,第五章铸造工艺图与设计实例,第一节铸造工艺图与铸造工艺卡,.,二、铸造工艺符号及其表示方法,铸造工艺符号：在铸造工艺设计时，为表达设计意图与要求，在铸件图、铸造工艺图及有关工艺文件中，需要标明代表铸造工艺要求的标准符号。,三、铸造工艺卡铸造工艺卡：体现铸造工艺设计及操作要求的重要技术文件，以表格形式表示，必要时附以简图。内容：各工序的重要工艺参数、操作要点和所使用的主要设备、工装以及工时消耗等。,它既是工人操作的指导书，又是生产管理及其他技术文件的重要依据。,.,表5-1铸造工艺符号及表示方法（JB/T24351978）,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,第二节典型铸件铸造艺图绘制,一、绘制铸造工艺图的程序和注意事项1一般程序,根据产品图及技术条件、产品的批量及交货日期，结合工厂实际条件选择铸造方法。分析铸件的结构工艺性，判断缺陷倾向，提出结构改进意见和确定铸件凝固原则。标出浇注位置和分型面。绘出各视图上的加工余量及不铸孔、沟槽等工艺符号。标出与分型面垂直壁的起模斜度。绘出砂芯形状、砂芯分块线（包括分芯负数）、芯头间隙、压紧环和防压环、积砂槽，标出有关尺寸和砂芯负数，必要时设计芯骨形状、尺寸和吃砂量。,.,画出分盒面，填砂（射砂）方向，砂芯出气方向，起吊方向等符号。绘出浇注系统和冒口的位置、形状、尺寸及数量，同铸试样的形状、位置和尺寸。冷铁和铸肋的位置、形状、尺寸和数量，固定组合方法及冷铁留缝大小等。模样的分型负数，分模面及活块形状，反变形量的大小和位置、形状及非加工壁厚的负余量，工艺补正量的加设位置和尺寸等。,大型铸件要画出的吊柄，某些零件上所加的机械加工用夹头或加工基准台面等。,.,2注意事项,工艺内容尽量在某一视图或剖视图上表示清楚。对于主要工艺内容中浇注位置、分型面、芯头、芯座的尺寸与间隙、浇注系统组元与尺寸、冒口形状与尺寸、内外冷铁等，仍应分别表示在相关视图中。加工余量的尺寸。如果顶面、内孔和底、侧面数值相同，图面上不标注尺寸，可填写在图纸背面的“模样工艺卡”中，也可写在技术条件中。相同尺寸的铸造圆角、等角度的起模斜度，图形上可不标注，只写在技术条件中。砂芯边界线如果和零件线或加工余量线、冷铁线等重合时，则可省去砂芯边界线。,.,在剖面图中砂芯线和加工余量线的相互关系处理：砂芯“透明”，砂芯遮住的加工余量线应绘出；砂芯“非透明”，砂芯遮住的加工余量线无需绘出。,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。,单件小批产品，铸造工艺图绘再产品图上，直接用于指导生产；大批生产，首先绘制出铸造工艺图，并按图制造试制用的模样、芯盒等。根据试制情况，把铸造方案、加工余量、收缩率等所有工艺因素进行必要的变更和调整，最后依试制修改后的铸造工艺图进行金属模具的设计。,.,二、实例1铁牛一55拖拉机前轮轮毂零件工艺分析；浇注位置；分型面；浇注系统；砂芯设计；收缩率。,.,2阀体,图5-2铸钢阀体铸造工艺图。材质：ZG230一450（旧牌号ZG25）；铸件质量：22kg。技术要求：外表和内腔所有型砂、氧化皮、飞边毛刺应清理干净。不允有缩孔、缩松、裂纹、夹杂物等存在。铸件水压试验，6MPa压力持续试压2min以上，不能有渗漏现象。水压试验必须于涂漆前进行。,.,（1）凝固原则,确定使用顺序凝固原则进行铸造，为此要加设冒口。,采用水玻璃砂造型，热芯盒法制芯。,（2）铸造工艺方案,方案一：垂直浇注。将180mm法兰向上，采用顶冒口进行补缩。,优点：冒口位置比阀体高，补缩有利。分型面通过三个法兰中心线，最容易起模。缺点：平造立浇方案要求多件串联浇注，操作复杂，因而未选用此方案。,不选用此方案。,.,工艺：平造、平浇方案用800mm800mm的砂箱，放置4件，并放置4个大小相同的大气压力侧暗冒口，每个冒口同时补缩两个相邻铸件，冒口的补缩颈与两个厚法兰边相连。模板布置简图如图5-3。,方案二：水平浇注（图5-2）。分型通过三个法兰中心线的平面。采用侧暗冒口进行补缩。,方案操作简便，故确定采用这种方案。,.,（3）主要工艺参数,加工余量确定：大多数加工面均取34mm，最厚处增至7mm（考虑起模斜度）。,a.一般尺寸均按2考虑（实际经验）；b.两侧法兰间距按1考虑（收缩受阻碍，实际收缩率较小）。c.两个侧法兰尺寸按1考虑（保证厚度和加工尺寸）。,铸钢收缩率确定：,（4）芯头设计每铸件有一个砂芯，砂芯具有3个水平芯头，长度均取30mm。只在芯头端部留芯头间隙，上下方向不留间隙，以免砂芯浮起，影响铸件壁厚均匀性。,.,（5）缺陷防止,防止阀体产生收缩缺陷措施：缺陷位置：法兰和本体相交处，存在36mm的3个环形热节；阀体中心部位还存在20mm的2个近似环形的热节。措施：3个法兰热节用侧冒口实现顺序凝固。冒口直接对热节补缩。2个中心热节侧冒口无法直接补缩（薄壁与冒口隔开）。防止该处产生缩孔、缩松，可用不同方法解决。a.另增顶冒口，增加造型和去冒口工作量，损害外观。b.增设补缩肋，在薄壁部分增加工艺肋，使侧冒口和内部热节区之间行成补缩通道，减少冒口数目，节约钢液，改善铸件外观。,.,第一种补缩肋方式：如图5-4，补缩肋设在侧法兰和内部热节之间。由于在清整时要割去这两条肋，故仍然有较大的切割工作量，影响外观。,补缩肋方式,.,第二种补缩肋方式：如图5-5，增加4mm30mm的两条扁肋。内部左右增加10mm厚度的月牙形补贴两条，不影响使用，对铸件强度、刚度有利，因此，割去。这样，既保证了外观，又节约了钢液，还减少了切割工作量。,因此，决定用此法进行生产。,.,（6）冒口计算,条件：单个铸件质量为22kg，每箱4件，每箱放置4个冒口。ZG230-450的体收缩率为3，密度7.8g/cm3，主、侧法兰根部热节圆直径T=36mm。,计算铸件从浇注到凝固以后需要补缩的钢液的体积。把此体积视为球形，求出其直径d0。,冒口直径D：,，取95mm。,冒口高度按经验取：,H=1.7D；H=1.795mm=161.5mm，取160mm。,.,冒口全部放在上箱内，,补贴厚度：1.2T1.236mm=42mm，（按经验取）。补贴高度：0.4H0.4160mm=64mm，（按冒口高度的0.4倍计算取65mm。按第二种补缩肋方式增设两条补缩肋，其大小根据热节圆滚圆法确定。内腔过小，阀座处装配不便，所以，补缩肋未全部加在内部，向阀体外部移出4mm。经过生产验证，每箱金属总质量为143kg，浇冒口质量为55kg。,用18mm大气压力砂芯，砂芯插入冒口深度为50mm。,铸件工艺出品率,.,第三节铸造工艺设计实例分析,一、CA10B型汽车正时齿轮室盖,1生产条件及技术要求,a.结构：（图5-6）铸件为薄壁扁平形盖，除固定螺孔处及个别部分厚度较大外，均为4.5mm。铸件外形尺寸：324mm284mm87.5mm。质量：6.5kg。b.使用条件：起支撑和密封作用，不承受载荷。,生产性质：大量生产。材质：HT150。结构及使用条件,.,主要技术要求：满足铸件几何尺寸精度及材质要求。造型、熔化、浇注：a.造型：在多触头高压造型线上造型，上、下型主机的最大压实力均为785kN。砂箱尺寸：940mm660mm250250（上、下箱高度均为250mm）mm，造型机最高比压1.3MPa，每箱放置4个铸件。最高生产率：120型/h。b.熔化：采用10t无芯工频感应电炉熔化铁液，c.浇注：用转包浇注。,.,2铸造工艺方案,（1）凝固顺序铸件属于普通灰铸铁的薄壁小件，决定采用同时凝固原理拟定工艺方案，不设置冒口。内浇道从铸件侧边开设，应尽快地使铁液充满整个铸件。,.,（2）浇注位置和分型面（图5-6）,浇注位置的选择：保证重要的加工面朝下或呈垂直位置。,72mm轴孔中心线呈垂直状态（减少加工出现气孔、夹砂及渣孔缺陷）。以底部大平面为分型面，铸件全部置于上箱中（铸件外观齐整）。不使用砂芯，铸件的主要凹腔由下箱上的砂胎来成形。,72mm内孔部分，用上箱的吊砂来成形（减少下砂箱的砂胎高度，减少起模困难。）。零件模板布置简图如图5-7所示。,.,3造型工艺（1）对型砂的要求。（表5-2）（2）比压压选择较一般扁平件略高，为0.81.0MPa（上、下砂型都有吊砂或砂胎，起模困难）。,表5-2型砂的组成及性能要求,.,（3）浇注系统该造型线实行多品种生产。直浇道的形状和位置（已标准化）：高为180mm，上端为38mm，下端为40mm，装在模板上。浇口杯模：采用阻流式横浇道，保障浇注时使直浇道尽快充满，加快挡渣效果和避免带入气体。装在造型机的触头上。,（4）加工余量：底、侧面为2.5mm，局部为2mm。,（5）收缩率：取1。,4起模真空问题的防止上、下砂型都有吊砂或砂胎。为了防止起模时产生过大真空力而破坏砂型，在下模板的每个模样凹腔内，安装6个16mm的通气塞均布。消除了起模真空力的有害作用而顺利起模。,.,二、6100型汽车用铸态球墨铸铁曲轴,1生产条件及技术要求：（1）生产性质：大量生产。（2）材质：QT600-3。（3）结构及使用条件：铸件质量：44.6kg，外形尺寸：190mm918mm，弯曲实心曲轴。主轴颈零件尺寸：75mm，铸件：82mm。连杆轴颈零件尺寸：62mm，铸件：72mm。使用中承受最大扭矩：412N-m。最大功率：115kW。,曲轴是汽车发动机的重要零件。,.,（4）主要技术要求力学性能方面：抗拉强度：b588MPa，伸长率：3，冲击韧度：ak14.7，布氏硬度：197259HBS。金相方面：球化在3B级以上，珠光体基体大于75，碳化物及磷共晶总量5。铸件尺寸公差要求：第四主轴颈摆差2.5mm，加工余量公差mm，非加工面公差：1.0mm（曲柄侧面为非加工面），中心孔距外圆径向偏差0.5mm，曲轴总长：912.23912.43mm。,.,（5）造型、制芯造型：使用ZB3512电磁微震压实造型机，压力6.5MPa。砂箱尺寸：1150mm650mm220200mm。制芯：采用K85壳芯机制芯。（6）熔化、浇注熔化：用10t无芯工频感应电炉熔化得到原铁液，在1t铁液包中进行球化处理。浇注：用转150kg浇包进行浇注。,.,0.07，,采用冲入法进行球化处理：球化剂：包钢6号稀土镁合金，加入量：1.31.6。处理温度：16931713K。浇注温度：15431623K。用75SiFe孕育。孕育剂量：0.70.9。,=3.84.0，,2熔炼工艺铸造球墨铸铁曲轴的化学成分确定为：,=0.91.1，,=0.60.75，,0.04，,=0.50.6,.,3铸造工艺方案的确定（1）凝固顺序对于曲轴的球墨铸铁液态收缩采用冒口补缩，即依顺序凝固原则去考虑，以消除集中缩孔。冷却到共晶凝固阶段，会出现糊状凝固，铁液补缩困难，这时则依靠石墨化膨胀作用实现自身补缩，以便消除缩松。工艺方案：设置冒口，铁液经冒口引入铸件。,.,（2）浇注、冷却位置的选择,竖浇竖冷方案。,优点：冒口在最高位置，冒口内金属液的压头高，对铸件补缩有利。缺点：竖浇竖冷工艺难于在大量生产的流水线上应用，且几种浇注方式都有导致铸件出现砂孔、气孔和热节缩松等缺陷的可能。,.,横浇竖冷方案,优点：充型平稳，铁液先经冒口进入型腔，提高冒口内金属液的温度。浇注后，将铸型转90度竖冷。充分发挥冒口补缩作用，有利于获得健全的铸件。缺点：操作繁重，效率低，不适应流水线生产的要求。,.,横浇横冷方案铸型的造型、浇注、冷却均呈水平状态。优点：充型平稳、劳动条件好、生产率高、便于大量生产的流水作业，一汽、东风汽车公司都选用这种方案生产。缺点：冒口的补缩压力较竖冷方案为小。,实践证明：控制铁液成分和浇注温度，控制型砂和铸型硬度等工艺因素，收缩缺陷可以消除。,最终方案：横浇横冷方案。,.,（2）浇注系统,（3）型砂及芯砂,型砂（单一砂）性能要求：湿压强度0.110.15MPa，湿拉强度0.0270.040MPa，透气率大于100（AFS），紧实率3844，有效粘土含量6.58.0，水分46，流动性（805），有效煤粉含量67，总细粉含量1114.5，使用粒度为70140目的原砂。采用壳芯树脂砂制芯：砂芯成分：10