材料课程设计

铸造工艺设计热加工工艺基础第八章铸造工艺设计

铸造工艺设计是指在铸件生产之前编制的，用来控制该铸件生产过程的技术文件。它包括：铸造工艺图、铸件图、铸型装配图、工艺卡。本课程设计对铸造工艺设计的内容进行了适当的简化。

本次铸件工艺设计简化为编制设计说明书和绘制图纸两部分。

一、编制设计说明书（一)任务分析以保证铸件质量好、生产成本低、劳动生产率高、劳动条件好为目标，根据零件的结构特点、材料种类、技术要求、生产类型(小批、成批或大批)及工厂的具体条件确定采用的模具、造型方法以及铸型的种类。(二)铸件的结构工艺性分析

分析零件的形状和结构是否适合铸造工艺的特点，既在铸造生产过程中，工艺操作是否方便，是否容易获得致密无缺陷的铸件。

(三)铸造工艺规程设计1.铸件的浇注位置及分型面的确定(拟订几种不同的方案进行论证比较)。1.浇注位置的选择主要考虑保证铸件的质量，适当考虑生产费用。(2)选择分型面即要考虑保证铸件质量，又要尽量减少铸件的生产费用。

2.选择铸造工艺参数1.

确定铸件尺寸公差等级和加工余量等级，可由表27-15、27-16选择。表27一15成批和大批量生产时与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级

加工余量等级工艺方法铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金砂型手工造型

ll～13／J11-13／Hll一13／H

l0～12／H

l0—12／H砂型机器造型及壳型8—10／H

8一l0／G

8一10／G

8～l0／G

8—10／G金属型

7—9／F

7—9／F

7—9／F

7～9／F低压铸造

7～9／F

7～9／F

7—9／F

7—9／V

.压力铸造

6—8／r：：熔模铸造

5～7／E

5～7／E

5～7／E

4～6／￡表27～16单件和小批量生产时与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加：[余量等级

造型材料加工余量等级铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁干、湿砂型

13～l5／J

13一15／H

13～15／H

13一l5／H自硬砂

12～14／J

11～13／H

ll—13／H

11一13／H注：表27-16、表27-17中.数字表示尺寸公差等级，字母表示加工余量等级27-17与铸铁尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量(mm)尺寸公差

789加工余量等级MA

D

E

F

D

E

F

D

E基本尺寸加工余量数值

≤100

1.00.7

l50.9

2.01.5

1.50.8

1.5l0

2.0l5

2.52.0

>l00～160

1.50.9

2.0l.5

2.52.0

1.51.5

2.01.5

2.52.0

3.02.5

>160～250

1.51.5

2.02.0

3.02.5

2.0I.5

2.52.0

3.02.5

4.03.5

>250～400

2.01.5

2.52.0

3.53.0

2.52.0

3.02.5

4.035

5.04.5注：表中每栏有两个余量值，上面的数值以一侧为基准，进行单侧加工的加工余量值，下面的数值为进行双侧加工的加工余量值。(2)铸件加工余量的数值与其尺寸公差等级、加工余量等级以及基本尺寸有关，可查表27-17。(3)铸件尺寸公差值由铸件尺寸公差等级和基本尺寸确定，具体值查表27-18、27-19。(4)考虑铸件的线收缩率。铸件尺寸应预先加大，以补偿铸件从凝固开始到室温时，所发生的线收缩。在实际生产中，同一种合金的各种铸件，因形状、大小不同，铸件尺寸的线收缩率有所不同。通常制模时所用的模尺，已经附加了收缩率。各种合金的线收缩率可查表27-20。表27-18铸件尺寸公差数值(一)(mm)铸件基本尺寸公差等级CT至

l

2

3

4

5

6

7

8

9

l0

11

12

13

1016

0.180.20

0.260.28

0.360.38

0.520.54

0.740.78

1.01.1

1.51.6

2.02.2

2.83.O

4.24.4

254063

0.220.240.26

0.300.320.36

0.20.460.50

0.580.640.70

0.820.901.00

1.21.31.4

1.71.82.0

2.

12.62.8

3.23.64.0

4.65.O5.6

678注：l.CTl和CT2没有规定公差值，是为将来可能要求更精密的公差保留的。

2．CT13～CTl6小于或等于16mm的铸件基本尺寸．其公差值需单独标注．可提高2～3级。

表27—19铸件尺寸公差数值(二)(略)注：仅适用于各种铸造及合金生产的压铸件和熔模铸件

表27．20铸造合金线收缩率(略)表27-2l铸件的最小铸出孔的直径(mm)

铸件壁厚

<50

50～100

100～200

>200最小孔径

30

35

40另行规定表27-22砂型铸造用的模型和芯盒的拔模斜度(略)(5)起模斜度。在制订铸造工艺时，为简化造型工艺，便于起模，铸模在起模方向必须有一定的斜度，斜度的大小由模样尺寸和造型方法决定。铸模质量好、表面光洁、起模斜度可以小些，反之需大些。起模斜度一般以度数或差额表示，在使用机床加工制模时，斜度用度数表示比较方便；用手工制模时，用差额表示比较方便。起模斜度值可查表27-22。(6)

最小铸出孔及槽。零件上往往有许多孔、槽和台阶，一般来说应尽可能铸出，这样既节省金属，减少机加工余量，又可使铸件壁厚均匀。但有时有些孔、槽的铸出必须采用复杂而且难度大的工艺措施，而实现这些措施还不如用机加工方法更为方便和经济，这时便可不铸出。最小铸出孔和槽的尺寸以及铸件的生产批量、合金种类、铸件大小、孔处铸件的壁厚、孔径大小等有关（见表21-8）。(7)铸造圆角见表27-22、27-23。

3.型芯的设计（定性）1.型芯数及型芯形状的确定。简单孤立的孔，需要一个型芯，其形状需符合孔的形状；较复杂的铸件内壁，有可能用一个、二个或几个型芯合并或预先组合而成。(2)芯头是砂芯的重要组成部分，其主要作用是定位、支撑和排气。芯头的尺寸一般决定于铸件相应部位位置的孔眼尺寸。为便于下芯合箱，芯头要有一定的斜度，芯头与芯壁之间应留有一定的间隙。芯头尺寸、斜度、间隙可查有关手册。本课程设计不要求具体标注，只要求定性画出。4.浇注系统的设计（定性）浇注系统是金属流入型腔的通道。浇注系统应保证金属液平稳均匀地充满型腔，阻止熔渣和气体随金属液通过。金属进入型腔的位置，对整个铸型及铸件的温度分布、铸件的缩孔、缩松及内应力都有一定的影响。本课程设计要求选择引注位置。各类铸件浇注系统的引注位置，见表21-11。浇注系统各单元的尺寸对铸件质量也有重要影响，但本课程设计不作要求。5.估计铸件的重量（略）6.冒口的设计（定性）冒口指铸型中能储存一定的金属液，可对铸件进行补缩以防止铸件产生缩孔和缩松的专门“空腔”。主要作用是补缩铸件。此外还有出气和集渣的作用。本课程设计只要求定性确定冒口的位置。

二、绘制铸造工艺图

在零件图上用颜色笔画上各种工艺符号，以表示出分型面、浇注位置、加工余量、起模斜度、浇冒口位置与形状、型芯的形状等，这样的图纸称为铸造工艺图。铸造工艺图基本上表示了工艺方案，是实际生产中的重要依据。1.铸造工艺符号及表示方法见表27-24所示。2.绘图注意事项：1.

每项工艺符号，只在某一视图或剖视图上表示清楚即可。(2)加工余量的尺寸，如顶面、孔内和底侧面数值相同时，图面上不标注尺寸，可写在技术条件中。(3)

相同尺寸的铸造圆角、相同的起模斜度，图纸上可不标注，只写在技术条件中。(4)

砂芯边界线如果和零件线或加工余量线等重合时，则省去砂芯边界线。(5)

在剖面图上，对砂芯线和加工余量线相互关系的处理：认为砂芯是“非透明”体，因而被砂芯遮住的加工余量线不绘出。(6)

所标注的各种工艺尺寸或数据，不要盖住图纸上的数据，应方便工人操作。3.工艺符号表示方法分型面和浇注位置

加工余量凡带斜度的加工余量应注明斜度

型

砂芯型

活块浇注系统图例第九章自由锻件设计内容包括：编制锻造工艺设计说明书和绘制锻件图两部分。

一、给定零件的任务分析（所作减速机轴或齿轮）（一）分析零件的作用。（二）分析零件的形状、尺寸及其精度、表面粗糙度、生产批量、质量要求等，决定锻件的加工方法。（三）分析材质情况与热处理工艺，确定合理的成型方法。二、锻件的结构工艺分析分析零件的结构形状与尺寸能否满足自由锻的工艺要求。三、锻件图的绘制锻件图是锻造加工和检查验收的依据。绘制自由锻件图的基本原则是：（一）以零件的形状、尺寸与结构特点为依据。（二）绘制锻件图要考虑以下因素：

1.锻造只能加工适合锻造生产的结构形状简单的零件。对于零件上的凹槽、台阶、凸肩、小孔等不能锻出时，为了方便锻造，坯料中必须增加一部分金属，称为敷料或余块。（注意查表）

2.考虑锻件的机械加工余量。由于锻件尺寸精度低，表面质量差，需要再进行机械加工，为此应在零件的加工表面上增加供切削加工用的金属，称为锻件余量。具体数据可查阅指导书中的有关表格(表9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6、9-7）。零件尺寸加机械加工余量尺寸称为锻件公称尺寸。

3.考虑锻造公差。锻造公差是指锻件的实际尺寸与锻件公称尺寸之间允许有的误差范围。公差值的大小，应根据锻件形状、尺寸并考虑到生产的具体情况加以选取。（1）自由锻件的形状与位置公差如无特殊要求时，均不应大于所规定的公差值。（2）自由锻件的精度分为两级；F级---用于一般的精度。E级---用于较高精度要求。本设计所采用的为F级。4.

锻件图绘制规则

锻件形状用粗实线描绘。为了便于了解零件的形状和检查锻后实际余量，应在锻件图上用双点划线或用细实线描绘出零件的轮廓形状。锻件的公称尺寸和公差注在尺寸线上面，相应的零件的零件尺寸注在尺寸线下面，并加括号。四、确定毛坯的重量与尺寸（一）毛坯重量的计算：根据锻件的形状和尺寸，可计算出锻件的重量，在考虑加热时的氧化损失，冲孔时冲掉的料芯及切头损失等，便可计算出锻件坯料的重量。G坯=G锻+G烧损+G料头+G芯料式中G锻——锻件重量，根据锻件的形状和公称尺寸计算；G烧损——指金属加热而烧损的重量。第一次加热取被加热金属重量的2%~3%，以后各次加热取1.5%~2.0%，或参考表22-13；G料头——为使锻件得到平直端面而修切端部产生的料头重量。如表9-13。

G料头=1.8D3（kg）

G料头=2.36B2H（kg）式中D、B、H单位为dm。

G芯料——冲孔时冲掉的料芯重量。如图9-10。G芯料=（1.18~1.5）d2H式中d、H单位为dm。

（二）坯料尺寸的确定坯料尺寸的确定与所采用的基本变形工序有关。所采用的变形工序不同，确定的方法也不一样。

图22-9修切料头图22-10实心冲头1）采用拔长法锻造时毛坯尺寸的确定：对于钢坯拔长所用截面F坯的大小应按一定的锻造比计算。即F坯≥YF锻（dm2）式中Y——锻造比；轧材作坯料，Y=1.3～1.5钢锭作坯料，Y=2.5～3F锻——锻件最大横截面积。按上式即可求出坯料最小截面积，进而可求出坯料直径，然后，根据坯料体积V坯和确定的坯料截面积F坯求出坯料长度。

L=V坯/F坯

2）

采用墩粗法锻造时毛坯尺寸的确定：采用墩粗法锻制锻件时，为避免墩粗时弯曲和便于切料，坯料高度与直径之比（H/D）应满足：1.25≤H/D≤2.5

圆坯料，