三、液态金属成形件工艺设计

1、第三讲 液态金属成形件工艺设计.液态金属成形件工艺设计第一节 铸件构造的工艺性分析第二节 工艺方案确实定第三节 砂芯设计第四节 铸造工艺设计参数第五节 浇注系统设计第六节 冒口与冷铁设计第七节 案例分析.分型面如何选例：零件的分型面方案分析！AA方案ABB方案BCC方案C.确定分型面确定加工余量确定木模尺寸芯头工艺图？模型？.确定合箱图上下.第一节 铸件构造的工艺性分析一、 铸件工艺对铸造构造的要求 铸件构造应尽能够使制模、外型、造芯、合箱和 清理过程简化, 并为实现机械化消费发明条件 .二、铸造合金对铸件构造的要求1. 合理设计铸件的壁厚 壁厚选择原那么： 既能保证铸件的力学性能，又能防止某

2、些 铸造缺陷浇缺乏、冷隔、缩孔的产生 铸件的壁厚 大于 “最小壁厚 铸件的“最小壁厚：取决于合金的种类和铸件 的大小。 . 2. 铸件的壁厚应尽能够均匀 假设铸件各部分的壁厚差别过大，易 产生缩孔、缩松、热应力、薄厚联接处产生裂纹等缺陷。. 3. 铸件壁的联接 (1) 铸件的构造圆角 铸件壁间转角处普通应具有构造圆角。 直角联接处构成了金属的积聚， 而内侧散热条 件差，较易产生缩松和缩孔； 在载荷的作用下, 直角处的内侧产生应力集中， 使内侧实践接受的应力较平均应力大大添加； 假设采用直角联接，那么因结晶的方向，在转角的 分角线上构成整齐的分界面，在此分界面上集 中了许多杂质，使转角处成为铸件

3、的薄弱环节。.(2)防止锐角联接 减小热节和内应力 (3)厚壁与薄壁间的联接要逐渐过渡 所谓“热节就是铸件上凝固较慢的节点或区域. 4. 防裂筋的运用 防止热裂。 筋的方向必需与机械应力方向相一致, 而且筋的厚度应为联接壁厚的1/41/3。筋先凝固 .5. 减缓筋、辐收缩的妨碍 b、 c错开，合理哪个合理？.第二节 铸造工艺方案确实定一、铸造工艺方法的选择二、铸件浇注位置和分型面的选择三、型砂芯设计.一、铸造工艺方法的选择 应根据零件特点、合金种类、批量大小、铸件技术要求的高低以及经济性，各种典型铸造工艺方法的特点和运用范围进展综合思索，确定比较适宜的铸造工艺方法 .二、浇注位置和分型面的选择

4、 浇注位置：指浇注时铸件在铸型中所处的位置。 分型面：砂型的分割面或装配面。1. 浇注位置选择原那么(1) 铸件的重要加工面应朝下或呈直立形状: 砂眼、气孔、夹渣、组织不致密会出如今朝上的外表；对朝上的外表采取加大加工余量的方法。导轨面是关键外表，应朝下内外圆柱面呈直立形状朝下垂直浇注. (2) 铸件的大平面应朝下 ：防止夹砂结疤类缺陷(3) 铸件薄壁部分应置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置：浇缺乏、冷隔 (4) 厚的部分放在铸型的上部或侧面, 以便在铸件厚壁处直接安顿冒口：缩孔 大平面倾斜厚的部分在铸型上部，以便补缩.2. 分型面的选择选择原那么应保证容貌能顺利的从铸型中取出；应尽量减少分

5、型面的数量；应尽量使分型面是一个平直的面； 应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱； 应使铸件的全部或大部分置入下箱；应尽量使型芯和活块的数量减少。.应保证容貌能顺利从铸型中取出之一.应保证容貌能顺利从铸型中取出之二.应尽量减少分型面的数量之一.应尽量减少分型面的数量之二.应尽量使分型面是一个平直的面假设分型面是一曲面，那么必需用挖砂外型.应尽量使型芯和活块的数量减少.应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱,易于保证铸件的尺寸精度还减小了上箱高度，合理哪个合理？.三、型砂芯设计型芯的功用是构成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂芯应满足以下要求：砂芯的外形、尺

6、寸以及在砂型中的位置应符合铸件要求，具有足够的强度和刚度，在铸件构成过程中砂芯所产生的气体能及时排出型外，铸件收缩时阻力大、容易清砂。.型芯设计主要包括：确定砂芯外形、个数和下芯顺序，设计芯头构造 ，等1、型芯的种类及其运用选择1种类P85砂芯：用硅砂等制造的型芯金属芯可溶性型芯.2、确定砂芯外形分块及分盒面选择的根本规那么1保证铸件内腔尺寸精度。2保证操作方便。3保证铸件壁厚均匀。4应尽量减少砂芯数目。5填砂面应宽阔，烘干支撑面应是平面。6砂芯设计应顺应外型、制芯方法。.3、芯头设计芯头是指砂芯的外伸部分，不构成铸件的轮廓。芯头是砂芯的重要组成部分，起定位、支撑和排气作用，但不一定同时起到三

7、个作用。根据芯头在砂型中的位置，大多数砂芯可分为垂直芯头和程度芯头两大类型，芯头的详细尺寸可根据砂芯的大小及外形查到有关手册得到。.第三节 铸造工艺参数确实定 铸造工艺参数主要包括：铸造收缩率、机械加工余量、工艺余量、工艺补正量、起模斜度、最小铸出孔及槽、铸造圆角等。在某些情况下，还有分型负数、反变形量、砂芯负数等。 .一、铸件尺寸公差 铸件尺寸公差与铸件的根本尺寸、消费规模、合金种类和铸造方法等有关。我国铸件尺寸公差规范参见GB6414-1999，它适用于砂型铸造、金属型铸造、低压铸造、压力铸造和熔模铸造等在正常消费条件下所消费的各种铸造合金铸件。其数值可查相关资料。有些航空航天产品参照国家

8、规范也制定了本人的规范，如HB61031986等。 .二、机械加工余量 机械加工余量：保证铸件机械加工面尺寸和零件加工精度，在设计铸件和铸造工艺时预先添加并在机械加工时应予切除的金属层厚度取决于：铸件的消费批量、 合金的种类、 铸件的大小 加工面 与基准面的间隔及加工面在浇注时的位置设计中余量的选择是按GB/T6414-1999铸件的机械加工余量来确定的。见表2-10.逐渐添加.三、铸件工艺补正量 在单件、小批消费中，由于选用的收缩率与铸件的实践收缩率不符等缘由，使得加工后的铸件某些部分的厚度小于图纸要求。为了防止零件因部分尺寸超差而报废，需求把铸件上这种部分尺寸加以放大，铸件被放大的这部分尺

9、寸，称为铸件工艺补正量。根据阅历设置补正量的大小。 .四、起模斜度 为了使容貌(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容貌时, 必需留出一定的倾斜度。 取决于：立壁的高度、外型方法、容貌资料，通常为153(内壁3 10 .由于合金在凝固时存在着线收缩，铸件冷却后尺寸比型腔略小，因此模型尺寸应放大。放大量等于收缩量。常用合金的线收缩率五、铸造收缩率 .铸件上的孔和槽类这部分构造能否铸出，取决于工艺的可行性和必要性。普通来说，尺寸较小的孔不铸出反而经济。 设计时查手册。六、最小铸出孔及槽. 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。需求时，查

10、手册。.浇注系统冒口直浇道横浇道内浇道浇口杯第四节 浇注系统的设计 .一、类型及运用 1、按液态金属引入铸型型腔的位置分类 位置1顶注式 a)简单式 b)刀片式 c)压边式 d)雨淋式 e)搭边式.顶注式浇注系统的优点： 1有利于铸件自下而上顺序凝固，可以有效地发扬顶部冒口的补缩作用。2液流流量大，充型时间短，充型才干强。3外型工艺简单，模具制造方便，浇注系统和冒口耗费金属少，浇注系统切割清理容易。.顶注式浇注系统最大的缺陷 ： 液体金属进入型腔后，从高处落下，对铸型冲击大，容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体，构成氧化夹渣和气孔缺陷 顶注式浇注系统适用于质量不大、高度不高、外形简单的中小铸

11、件 .位置2底注式 a)根本式 b)牛角式 c)底雨淋式 内浇道设在铸件底部的称为底注式浇注系统 .优点：1合金液从下部充填型腔，流动平稳。2无论浇道比多大，横浇道根本处于充溢形状，有利于挡渣。 缺陷 ：1减弱了顶部冒口的补缩作用。2铸件底部易产生缩松、缩孔、晶粒粗大等缺陷。.3充型才干较差，对大型薄壁铸件容易产生冷隔和浇缺乏的缺陷。4外型工艺复杂，金属耗费量大。底注式浇注系统广泛运用于铝镁合金铸件的消费，也适用于外形复杂，要求高的各种黑色铸件 .位置3中间注入式 铸件冒口 出气冒口其优、缺陷介于顶注与底注之间 运用于高度不大、程度尺寸较大的中小型铸件 .位置4阶梯式 a)多直浇道式 b)用塞

12、球法控制式 c)控制各组元比例式 d)带缓冲直浇道 e)带反直浇道式适用于高度大的大中型铸钢件、铸铁件 .2、按浇注系统各单元断面积的比例分类收缩式：A直 A横 A内 扩张式： A直 A横 A内半扩张式： A直 A横 A内.二、浇注系统的尺寸计算 用反推法计算浇注系统的截面尺寸消费实际的总结 1.浇注系统的类型和构外型式 2.内浇道的数量和总截面积根据现场消费阅历数据 3.内浇道的尺寸 4.由浇道截面比确定各单元的尺寸按流膂力学公式计算浇注系统最小断面积.第五节 冒口和冷铁设计 一、冒口设计1. 种类及外形 冒口：在铸型内用以储存金属液的空腔，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用. 常用冒口类型

13、 a)铸钢件 b)铸铁件 1明顶冒口 2暗顶冒口 3侧冒口 4铸件.2.冒口补缩原理 1根本条件1冒口的凝固时间铸件被补缩部分的凝固时间； 2有足够的金属液补充铸件的液态及凝固收缩； 3在凝固期间，冒口和被补缩部分存在补缩通道，扩张角向着冒口。 .2选择冒口位置的原那么 1冒口应就近设在铸件热节hot spot)的上方或侧旁； 2冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位； 3冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位；4冒口不应选在应力集中处； 5应尽量用一个冒口补缩几个热节或铸件；6冒口不应在加工面上；7不同高度上的冒口，可运用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。所谓“热节就是铸件上凝固较慢的节点或区域.3冒

14、口有效补缩间隔确实定 冒口的有效补缩间隔冒口作用区和末端区的长度之和 它是确定冒口数目的根据，与铸件构造、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的高低等多种要素有关.表1 板状铸件冒口的有效补缩间隔工艺形式冒口有效补缩距离单冒口双冒口加冷铁的板件.表2 杆状铸件冒口的有效补缩间隔工艺形式冒口有效补缩距离单冒口双冒口加冷铁的杆件.3.影响补缩的要素1合金种类 铸钢糊状凝固 铸铁共晶度的高低 有色凝固范围的宽窄 .2铸件构造的影响 外形不同的铸件，其中所构成的补缩通道也不一样板状铸件的补缩通道较宽阔，有效补缩范围可以大一些，杆状铸件的补缩通道较狭窄，有效补缩间隔那么小些。.3冷铁的影响 冷铁激冷朝冒口方向的温度梯度增大加强铸件的顺序凝固添加冒口的有效补缩间隔末端区长度添加 .4.冒口尺寸确实定 利用热节圆求冒口模数根据模数选择规范冒口绘制冒口确定冒口数量.1利用热节圆计算冒口模数. 2选择规范冒口 .3确定冒口数量 .完成冒口数量的计算后回到2，在该界面上，选择冒口的类型、放置的角度以及所需的视图。最后点击确定，就可以实现冒口的绘制了。 .二、冷铁设计 1、冷铁的概念 为添加铸件部分冷却速度，在型腔内部及任务外表安放的