铸造工艺设计

1、授课教师：张艳秋授课教师：张艳秋 将金属材料熔化成液态后，将金属材料熔化成液态后，浇注入与拟成形的零件形状及浇注入与拟成形的零件形状及尺寸相适应的模型空腔（称铸尺寸相适应的模型空腔（称铸型）中，待其冷却凝固后获得型）中，待其冷却凝固后获得具有一定形状和尺寸的毛坯或具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的方法。零件的方法。铸造概念铸造概念铸造的特点铸造的特点工艺适应性强工艺适应性强 铸件的合金成分、尺寸、形状、质量铸件的合金成分、尺寸、形状、质量和生产批量等几乎不受限制。和生产批量等几乎不受限制。铸造的特点铸造的特点 经济性好经济性好原材料来源广泛，原材料来源广泛， 铸件的形状和尺寸与铸件的形状和尺寸与

2、零件非常接近，可以节约金属，减少后零件非常接近，可以节约金属，减少后续加工费用，因而生产成本低。续加工费用，因而生产成本低。铸造的特点铸造的特点用同样金属材料制造的铸件，其力学用同样金属材料制造的铸件，其力学性能不如锻件。性能不如锻件。铸造工序繁多，且难以精确控制，故铸造工序繁多，且难以精确控制，故铸件质量有时会不够稳定。铸件质量有时会不够稳定。劳动条件较差，劳动强度较大。劳动条件较差，劳动强度较大。砂型铸造砂型铸造 可以生产结构复杂的铸件，铸件的大小几乎可以生产结构复杂的铸件，铸件的大小几乎不受限制，小到不受限制，小到1kg以下，大到以下，大到400多吨。其生产多吨。其生产成本较低，是所有铸

3、造方法中成本最低的方法。成本较低，是所有铸造方法中成本最低的方法。 既可以手工生产，又可以机械化生产，且批既可以手工生产，又可以机械化生产，且批量可大可小。所生产的铸件的质量等级可根据技量可大可小。所生产的铸件的质量等级可根据技术要求进行控制，但是与其他方法相比，其尺寸术要求进行控制，但是与其他方法相比，其尺寸公差、重量公差和表面粗糙度相对低一些。公差、重量公差和表面粗糙度相对低一些。砂型铸造砂型铸造特特点点砂型铸造生产线砂型铸造生产线砂型铸造砂型铸造1.2 铸造方法铸造方法铸铸造造方方法法砂型铸造砂型铸造特种铸造特种铸造金属型铸造金属型铸造熔模铸造熔模铸造压力铸造压力铸造离心铸造离心铸造低压

4、铸造低压铸造陶瓷型铸造陶瓷型铸造1. 砂型：砂型：1）砂型结构及造型材料）砂型结构及造型材料（包括型砂和芯砂）（包括型砂和芯砂）砂型铸造砂型铸造1. 砂型：砂型：2）模样及芯盒）模样及芯盒芯盒芯盒模样模样砂型铸造砂型铸造2. 砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程砂型铸造砂型铸造3. 造型方法造型方法手工造型手工造型 是指填砂、紧实、起模等工序主要由手工或手动工具来完成的造是指填砂、紧实、起模等工序主要由手工或手动工具来完成的造型过程。型过程。机器造型机器造型 是指用机器完成填砂、紧实和起模等造型操作过程。是指用机器完成填砂、紧实和起模等造型操作过程。砂型铸造砂型铸造3. 造型方法：造型方法：1）手

5、工造型）手工造型(1)整模造型整模造型 模样是整体，分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱中，铸件不会产生模样是整体，分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱中，铸件不会产生错型缺陷。错型缺陷。齿轮坯整模造型过程齿轮坯整模造型过程 砂型铸造砂型铸造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(1)整模造型整模造型 模样是整体，分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱中，铸件不会产生模样是整体，分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱中，铸件不会产生错型缺陷错型缺陷。砂型铸造砂型铸造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(2)分模造型分模造型模样沿最大截面处分为两半，型腔位于上、下两个砂型内。模

6、样沿最大截面处分为两半，型腔位于上、下两个砂型内。分模造型分模造型套筒分模造型过程套筒分模造型过程 砂型铸造砂型铸造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(2)分模造型分模造型模样沿最大截面处分为两半，型腔位于上、下两个砂型内。模样沿最大截面处分为两半，型腔位于上、下两个砂型内。分模造型分模造型砂型铸造砂型铸造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(3)活块造型活块造型当铸件侧面有凸起阻碍起模时，可将此凸起部分做成能与模样本体分开的活块。当铸件侧面有凸起阻碍起模时，可将此凸起部分做成能与模样本体分开的活块。分模造型分模造型砂型铸造砂型铸造3. 造型方法：造型方法：1）手工造

7、型）手工造型(3)活块造型活块造型当铸件侧面有凸起阻碍起模时，可将此凸起部分做成能与模样本体分开的活块。当铸件侧面有凸起阻碍起模时，可将此凸起部分做成能与模样本体分开的活块。分模造型分模造型砂型铸造砂型铸造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(4)挖砂造型挖砂造型当模样是整体，而分型面是曲面时，造型时需挖去阻碍起模的型砂。当模样是整体，而分型面是曲面时，造型时需挖去阻碍起模的型砂。分模造型分模造型手轮挖砂造型过程手轮挖砂造型过程 砂型铸造砂型铸造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(4)挖砂造型挖砂造型当模样是整体，而分型面是曲面时，造型时需挖去阻碍起模

8、的型砂。当模样是整体，而分型面是曲面时，造型时需挖去阻碍起模的型砂。砂型铸造砂型铸造3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(5)假箱造型假箱造型克服了挖砂造型的缺点，在造型前预先制作一个与分型面相吻合的底胎克服了挖砂造型的缺点，在造型前预先制作一个与分型面相吻合的底胎分模造型分模造型手轮假箱造型过程手轮假箱造型过程 砂型铸造砂型铸造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(5)假箱造型假箱造型克服了挖砂造型的缺点，在造型前预先制作一个与分型面相吻合的底胎克服了挖砂造型的缺点，在造型前预先制作一个与分型面相吻合的底胎砂型铸造砂型铸造分模造型分模造型3. 造型方法

9、：造型方法：1）手工造型）手工造型(6)刮板造型刮板造型用与铸件截面形状相适应的刮板代替模样用与铸件截面形状相适应的刮板代替模样带轮铸件的刮板造型过程带轮铸件的刮板造型过程 砂型铸造砂型铸造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(6)刮板造型刮板造型用与铸件截面形状相适应的刮板代替模样用与铸件截面形状相适应的刮板代替模样砂型铸造砂型铸造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(7)三箱造型三箱造型带轮的三箱造型带轮的三箱造型 砂型铸造砂型铸造分模造型分模造型3. 造型方法：造型方法：1）手工造型）手工造型(7)三箱造型三箱造型砂型铸造砂型铸造零

10、件的结构特点零件的结构特点技术要求技术要求生产批量生产批量工艺设计的依据工艺设计的依据生产条件生产条件工艺设计工艺设计工艺设计的内容工艺设计的内容对零件进行工艺分析对零件进行工艺分析, ,绘制铸造绘制铸造 工艺图工艺图u确定浇注位置和分型面确定浇注位置和分型面u确定加工余量及有关工艺参数确定加工余量及有关工艺参数u确定型芯数目和设置方式确定型芯数目和设置方式u确定浇注系统形状，尺寸和位置确定浇注系统形状，尺寸和位置工艺设计工艺设计铸件工艺图铸件工艺图工艺设计工艺设计1.1 浇注位置的选择浇注位置的选择1. 铸件中重要加工面或质量要求较高的表面应朝下铸件中重要加工面或质量要求较高的表面应朝下车床

11、床身的浇注位置车床床身的浇注位置工艺设计工艺设计1.1 浇注位置的选择浇注位置的选择2. 铸件的宽大平面应朝下铸件的宽大平面应朝下大平面铸件的浇注位置大平面铸件的浇注位置 工艺设计工艺设计曲轴箱的浇注位置曲轴箱的浇注位置 上下下上(a)(b)1.1 浇注位置的选择浇注位置的选择3. 面积较大的薄壁部分置于铸型下部或侧立、倾斜面积较大的薄壁部分置于铸型下部或侧立、倾斜工艺设计工艺设计曲轴箱的浇注位置曲轴箱的浇注位置 冒 口上中中下1.1 浇注位置的选择浇注位置的选择4. 铸件的厚大部分朝上铸件的厚大部分朝上工艺设计工艺设计1.1 浇注位置的选择浇注位置的选择5. 应考虑型芯的定位、稳固和排气，避

12、免使用吊砂、吊芯和悬臂式砂芯应考虑型芯的定位、稳固和排气，避免使用吊砂、吊芯和悬臂式砂芯箱体的浇注位置箱体的浇注位置 上中中下上下中下中上工艺设计工艺设计上中中下上中中下上下上下上下上下 分型面分型面 分模面分模面 分型分模面分型分模面分型面、分模面符号分型面、分模面符号分型面：相邻铸型之间的结合面。分型面：相邻铸型之间的结合面。分模面：将模样分开的切面，有时与分型面重叠。分模面：将模样分开的切面，有时与分型面重叠。上上下下工艺设计工艺设计1.2 分型面的选择分型面的选择1.2 分型面的选择分型面的选择1. 方便起模方便起模 分型面应选在铸件最大截面处，以保证顺利拔出模样而不损坏铸型。分型面应

13、选在铸件最大截面处，以保证顺利拔出模样而不损坏铸型。 工艺设计工艺设计1 1 451模 样砂 子 阻 碍 起 模下上下上下上11451模样砂子阻碍起模下上下上下上(a) 铸件图铸件图 (b) 不正确不正确 (c) 正确正确 分型面的位置分型面的位置 1.2 分型面的选择分型面的选择2. 尽量使铸件位于同一铸型内尽量使铸件位于同一铸型内工艺设计工艺设计箱体铸件分型面的正确选择箱体铸件分型面的正确选择上下BAab上下1.3 铸造工艺设计铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择分型面的选择4. 分型面应尽量选用平面分型面应尽量选用平面 尽量选用平面做分型面，避免使用曲面、折面作分型面，从而简化造型过程尽

14、量选用平面做分型面，避免使用曲面、折面作分型面，从而简化造型过程和曲面模板、曲面模样的制造工作量，保证铸件的精度。和曲面模板、曲面模样的制造工作量，保证铸件的精度。 起重臂的分型起重臂的分型 下上下上上下（a）曲面分型面）曲面分型面 （b）平面分型面）平面分型面1.2 分型面的选择分型面的选择4. 分型面应尽量选用平面分型面应尽量选用平面 但在大批量生产时，某些铸件也可采用非平直分型面以减少分型面数量和清但在大批量生产时，某些铸件也可采用非平直分型面以减少分型面数量和清理工作量。理工作量。摇臂铸件分型面的确定摇臂铸件分型面的确定 （a）平直分型面）平直分型面 （b）非平直分型面）非平直分型面上

15、下下上工艺设计工艺设计1.2 分型面的选择分型面的选择5. 分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目接头铸件分型面方案的比较接头铸件分型面方案的比较（a） （b）工艺设计工艺设计1.3 铸造工艺设计铸造工艺设计1.3.2 分型面的选择分型面的选择6. 便于下芯、合箱和检查型腔尺寸便于下芯、合箱和检查型腔尺寸箱体铸件分型面方案的比较箱体铸件分型面方案的比较（a）不合理）不合理 （b）合理）合理 1.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定铸造工艺参数铸造工艺参数：铸造工艺设计时所需要的特定的工艺数据。铸造工艺设计时所需要的特定的工艺数据。 1.尺寸公差和机械加

16、工余量：尺寸公差和机械加工余量：1) 铸件尺寸公差：指铸件基本尺寸的正负偏差。铸件尺寸公差：指铸件基本尺寸的正负偏差。实际批量生产中铸件的尺寸公差等级实际批量生产中铸件的尺寸公差等级 铸造方法铸造方法公差等级公差等级CT铸件材料铸件材料钢钢灰铁灰铁球铁球铁可锻可锻铸铁铸铁铜合金铜合金锌合金锌合金轻合金轻合金镍、钴镍、钴基合金基合金砂型手工造型砂型手工造型1114111411141114101310139121114砂型机器造型和砂型机器造型和壳型壳型81281281281281081079812金属型铸造金属型铸造-8108108108107979-压铸压铸-684647-精铸精铸水玻璃水玻璃

17、797979-58-5879硅溶胶硅溶胶464646-46-4646工艺设计工艺设计1.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定1.尺寸公差和机械加工余量：尺寸公差和机械加工余量：1) 铸件尺寸公差：指铸件基本尺寸的正负偏差。铸件尺寸公差：指铸件基本尺寸的正负偏差。铸件尺寸公差铸件尺寸公差 铸件基铸件基本尺寸本尺寸公差等级公差等级CT12345678910111213141516100.090.130.180.260.360.520.741.01.52.02.84.2-10160.10.140.200.280.380.540.781.11.62.23.04.4-16250.110.150.22

18、0.300.420.580.821.21.72.43.24.668101225400.120.170.240.320.460.640.901.31.82.63.65.079111440630.130.180.260.360.500.701.01.42.02.84.05.68101216631000.140.200.280.400.560.781.11.62.23.24.4691114181001600.150.220.300.440.620.881.21.82.53.65.0710121620工艺设计工艺设计1.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定1.尺寸公差和机械加工余量：尺寸公差和机械

19、加工余量： 2) 机械加工余量：在铸件加工表面上留出的准备由机械加工方法去除的厚度机械加工余量：在铸件加工表面上留出的准备由机械加工方法去除的厚度铸造方法铸造方法机械加工余量等级机械加工余量等级铸件材料铸件材料钢钢灰铁灰铁球铁球铁可锻可锻铸铁铸铁铜合金铜合金锌合金锌合金轻合金轻合金镍、钴镍、钴基合金基合金砂铸手工造型砂铸手工造型GKFHFHFHFHFHFHGK砂铸机器造型和壳型砂铸机器造型和壳型FHEGEGEGEGEGEGFH金属型金属型-DFDFDFDFDFDF-压铸压铸-BDBDBD-精铸精铸EEE-E-EE毛坯铸件的机械加工余量等级毛坯铸件的机械加工余量等级 工艺设计工艺设计1.3 铸造

20、工艺参数的确定铸造工艺参数的确定1.尺寸公差和机械加工余量：尺寸公差和机械加工余量： 2) 机械加工余量：在铸件加工表面上留出的准备由机械加工方法去除的厚度机械加工余量：在铸件加工表面上留出的准备由机械加工方法去除的厚度铸件的机械加工余量铸件的机械加工余量工艺设计工艺设计铸件机铸件机加尺寸加尺寸机械加工余量等级机械加工余量等级ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500

21、.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571015204000630011.422.845.5811162263001.11.52.234.5691217241.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定2. 最小铸出孔：最小铸出孔：太小的孔不易铸出太小

22、的孔不易铸出铸件材料种类铸件材料种类壁厚壁厚最小铸出孔直径最小铸出孔直径铸铁铸铁8106102025101540501530501003550铝合金或镁合金铝合金或镁合金20铜合金铜合金25铸铁和有色合金铸件最小铸出孔尺寸铸铁和有色合金铸件最小铸出孔尺寸 工艺设计工艺设计1.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定2. 最小铸出孔：最小铸出孔：太小的孔不易铸出太小的孔不易铸出铸铁和有色合金铸件最小铸出孔尺寸铸铁和有色合金铸件最小铸出孔尺寸 工艺设计工艺设计孔深孔深H孔壁厚度孔壁厚度252650517576100101150151200201300300最小铸出孔直径最小铸出孔直径d100606

23、0708010012014016010120060708090120140160190201400809010011014017019023040160010011012014017020023027060110001201301501702002302703001000140160170200230260300330或dH1.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定3. 铸造收缩率：铸造收缩率：铸件种类铸件种类收缩率收缩率受阻收缩受阻收缩自由收缩自由收缩灰铁灰铁中小型铸件中小型铸件0.91.0大中型铸件大中型铸件0.80.9特大型铸件特大型铸件0.70.8特殊圆筒特殊圆筒形铸件形铸件直径方向

24、直径方向0.50.7长度方向长度方向0.80.9球铁球铁珠光体球铁珠光体球铁0.81.21.01.3铁素体球铁铁素体球铁0.61.20.81.2可锻铸铁可锻铸铁珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁1.21.81.52.0铁素体可锻铸铁铁素体可锻铸铁1.01.31.21.5常用铸铁合金的线收缩率常用铸铁合金的线收缩率 工艺设计工艺设计1.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定3. 铸造收缩率：铸造收缩率：常用铸铁合金的线收缩率常用铸铁合金的线收缩率 工艺设计工艺设计铸件种类铸件种类收缩率收缩率受阻收缩受阻收缩自由收缩自由收缩铸钢铸钢碳钢、低合金钢碳钢、低合金钢1.51.71.51.71.62.21.6

25、2.2双相钢双相钢1.51.91.51.91.82.31.82.3奥氏体钢奥氏体钢1.72.01.72.02.02.42.02.4有色合金有色合金锡青铜锡青铜1.21.21.41.4无锡青铜无锡青铜1.61.81.61.82.02.22.02.2普通黄铜普通黄铜1.51.71.51.71.82.01.82.0硅黄铜硅黄铜1.61.71.61.71.71.81.71.8特种铸造有色合特种铸造有色合金金锰黄铜锰黄铜1.82.01.82.02.02.32.02.3铝硅合金铝硅合金0.81.00.81.01.01.21.01.2铝铜合金铝铜合金1.41.41.61.6铝镁合金（铝镁合金（1010wtw

26、t%Mg%Mg）1.01.01.21.2镁合金镁合金1.21.21.61.61.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定4. 起模斜度：起模斜度：为了便于起模和出芯，模样和芯盒的侧面应避免与底平面垂直，要为了便于起模和出芯，模样和芯盒的侧面应避免与底平面垂直，要留有一定的斜度，使得起模或出芯时，砂型或砂芯不易损坏，该斜度是为了工艺要留有一定的斜度，使得起模或出芯时，砂型或砂芯不易损坏，该斜度是为了工艺要求而设，称为起模斜度或拔模斜度。求而设，称为起模斜度或拔模斜度。 工艺设计工艺设计1.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定4. 起模斜度：起模斜度：工艺设计工艺设计h或或h1高度高度mm粘土

27、砂，外表面粘土砂，外表面粘土砂造型，内表面粘土砂造型，内表面自硬砂造型自硬砂造型金属模金属模木模木模金属模金属模木模木模金属模金属模木模木模aaaaaa102200.42550.64350.85451.03000.64000.810401100.81251.02201.62502.01501.6251.6401000301.00401.2152.01152.20501.60551.61001600251.20301.40452.20552.60351.60402.01602500201.60251.80403.00453.40302.20352.62504000202.40253.00404.

28、60455.20303.60354.24006300203.80203.80356.40407.40254.60305.663010000154.40205.80308.803510.20205.80257.410001600-0209.2-035-02511.616002500-01511.0-035-02518.22500-015-025-1.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定5. 铸造圆角：铸造圆角：制造模样时，壁的连接和转角处要做成圆弧过度，即铸造圆角。它制造模样时，壁的连接和转角处要做成圆弧过度，即铸造圆角。它既可使转角处不产生脆弱面，又可减少应力集中，还可避免产生冲砂、缩孔和

29、裂纹。既可使转角处不产生脆弱面，又可减少应力集中，还可避免产生冲砂、缩孔和裂纹。铸造圆角的半径值一般为相交两壁平均厚度的铸造圆角的半径值一般为相交两壁平均厚度的1/31/2。 工艺设计工艺设计1.4 型芯设计型芯设计（a）一般形式）一般形式 （b）只有下芯头）只有下芯头 （c）无芯头）无芯头 垂直芯头的形式垂直芯头的形式 工艺设计工艺设计1.4 型芯设计型芯设计水平芯头的形式水平芯头的形式 工艺设计工艺设计铸造工艺实例铸造工艺实例工艺设计工艺设计11724545R28R44A向0.03A1.61.61.6500.03A19+0.21 0835+0.025 055+0.019 00.02 AA94A6.3其余材料为灰口铸铁，小批量生产材料为灰口铸铁，小批量生产 接盘零件接