第四章材料成型技术基础(砂型铸造工艺设计

1、材料成型技术基础，编辑兰州交通大学材料成型研究室，第四章砂型铸造工艺设计，铸造工艺设计：根据铸造结构特性、技术要求、生产布局、生产条件等确定铸造方案和工艺参数，绘制图纸图案和注释符号，准备工艺卡和工艺规格。本章主要介绍砂型铸造工艺设计。主要内容：确定铸造工艺计划确定铸造工艺参数确定铸造系统和立管确定铸造工艺计划和工艺图实例，确定4.1砂型铸造工艺计划，4.1.1砂型铸造工艺设计具体内容：选择铸件的铸造位置和分型面；确定工艺参数，如加工馀量、倾斜、铸造圆角和收缩率。确定芯数、定位方法、下芯顺序、芯头形状和尺寸。确定铸造系统、立管、冷铁的形状和大小以及在砂布局中的放置；也绘制铸造工艺。(a)零件图

2、(b)铸造工艺图(c)图4.1锥齿轮零件图、铸造工艺图和形状图，选择4.1.2铸造位置，铸造位置：铸造时铸件在模具中的空间位置。1 .铸件的重要加工面和力面向下或侧面，3 .铸件的大平面向下，2 .大薄壁部分位于铸件的下方或倾斜位置，4 .为了防止铸件的收缩，收缩缺陷，大部分铸件在上面或侧面，选择原则：(1)尽可能，分模面直，数量少。4.1.3选取模具分模面，分型面：表示两个模具(通常为上、下)或多个模具(多方块造型)彼此接触并配对的曲面。确定造型时铸件的位置。选择原则：1。若要简化塑型程序，必须采用过程简单的2方块造型，以便模具可以轻松启动(2)，并且尽可能仅使一个分模面形成模具。再有一个分

3、型面，铸件会增加一些误差，降低铸件的精度。(a)铸件(b)四个长方体形状，(c)三个长方体形状，(d)两个长方体形状，t形铸件的铸造位置和分型面，(3)避免不必要的活动块和型芯。，上，下，中，2。为了确保铸件的精度，尝试将所有或大部分铸件放在同一个沙盒中，3 .尽可能地确定型腔和主要型芯的下部类型，4.2铸造工艺参数，1 .机器加工裕量和最小铸造孔，机器加工裕量：模具添加到需要切削的表面的金属层厚度。注：加工残值下限用于成批生产，上限用于单个小批量生产。灰铸铁加工裕度，表4.2铸件最小铸造孔直径，注：孔很深，孔尺寸小，一般不铸造；未加工的特殊孔必须原则上铸造。非铁金属铸件中的孔必须尽可能地铸造

4、。加工孔时，孔的直径必须等于加工剩馀部分的总和。2 .起始倾斜、建模和型芯制作中，对于垂直于分型面的法向(以便在不损坏砂型芯和砂型芯的情况下顺利成型)，形状或型芯盒的起始方向必须有一定的倾斜，此倾斜称为起始倾斜。如果铸件本身没有足够的结构斜度，则在铸造工艺设计中必须指定铸件的起始斜度。在流程图中，起始斜率的尺寸：角度或宽度a(mm)。用机械加工方法加工模具时，用角度标记。手动加工模具时，标注宽度。成型坡度的大小必须由造型高度、表面粗糙度和造型方法确定，如表4.3所示。表4.3铸造沙子时外表和内部表面的起始倾斜，3 .铸造圆角，4 .铸造收缩率，5 .型芯和型芯头、圆角半径通常约为相交两面墙平均

5、厚度的1/3到1/2。一般灰铸铁为0.7%到1.0%，铸造碳钢为1.3%到2.0%，al-si合金为0.8%到1.2%，锡青铜为1.2%到1.4%。公模仁用于使模具的内部、孔和造型复杂，妨碍模具部分的造型。核心头作用：1)定位作用；2)固定效果；3)排气作用。，型芯可以装配多个，但必须考虑每个型芯的子型芯顺序，某些铸件经常使用两个或更多铸件共享一个型芯的方法来提高型芯的稳定性。(a)悬臂型芯(b)平型芯，(a)上下只有型芯头(b)，无限型芯头(c)上下没有型芯头，垂直型芯头形式，(a)一般形式，(b)接头型芯头，1 .配置配置和作用，例如主流道杯、直浇道、直浇道和内浇道。活动：通道。(1)根据

6、注入系统各组成部分的横截面积比例，注入系统可以分为：封闭注入系统 s直线 s水平 s垂直： s水平： s内部=1.15: 1.1: 1 开放注入系统 s垂直 s内部 s垂直： s水平： s内部=1: 2: 4，2。注入系统一般类型，(2)。注入系统可以根据内部流道的不同位置分为：(1)顶部注入系统，优点：金属液体自由下落缺点：冲击大(与铸件高度有关)，填充不稳定，容易发生飞溅、氧化、滚动人的气体的现象，使铸件产生瑕疵。用途：该铸造系统质量不大，高度不高，常用于形状简单的薄壁或中间壁厚的铸件；不能使用容易氧化的金属铸件。内部注料口在模具顶部开放，(a)顶部注料，(2)分型面(中间)注料注料系统，

7、优点：内部注料口在分模面上开放，可以根据需要轻松放置，有助于控制金属液体的流动分布和模具热分布。应用：应用一般，适用于中等质量、高度和壁厚的铸件。内部注料口在分模面上开放，(b)分型面(中间)注料系统，(3)内部料道在型腔底部开放。优点：金属液体填充，无缝金属液体冲击芯，飞溅和氧化，防止由此产生的铸造缺陷；内部气体易于逐渐排出，整个注入系统填充速度快，有利于横向流道蒙皮。缺点：腔下金属液温度高，上液面温度低，对立管的收缩不利。因此，使用底部注射系统时，必须尽快浇注。应用：地板浇注系统更多地用于容易氧化的合金铸件。(c)底部注入式，(4)具有多级内部流道的注入系统的分阶段注入系统，优点：兼具底部

8、注入和顶部注入的优点，克服两者的不足，注射顺畅，跨度减少，收缩容易。缺点：浇注系统结构复杂，建模和铸件清洗工作量增加。应用：主要用于较高、型腔复杂、收缩率高或质量要求高的铸件。(d)层叠，3，内部流道和铸造型腔连接位置的选择原则，确保内部流道中的金属液体无缝进入型腔，而不正面影响主壁、砂型芯或型腔中的弱伸出部分。内部注射尽量不在铸件的重要部分打开。内部凸耳附近由于局部过热，铸件的模具变粗、变松，会影响铸件的质量。内部注射不能妨碍铸件的收缩。如图4-21所示，将4个内部流道做成曲线形状的环形铸件不妨碍铸件中心收缩，防止铸件变形和开裂。内注射应打开在容易清洁和打磨的地方。如图4.22所示，铸件砂芯

9、上打开的内部流道难以拆卸。合金收缩较大，壁厚稍有差异时，为了铸件的定向凝固，最好在铸件的厚壁引入内部流道；壁薄、轮廓大小大的铸件要从铸件的薄壁上引进，铸件要同时凝固，减少铸件的内部应力、变形量，防止开裂。4 . 3 . 2 riser卡，riser卡是用于存储模具中设置的金属液体的空腔。主要在铸件的凝固和收缩过程中，由于铸件的收缩，提供所需供应的金属液，对铸件的收缩起到防止收缩、收缩和其他缺陷的作用。必须将其放置在高于铸件热节径dy的部分。riser卡、普通riser卡、特殊riser卡、明riser卡、暗riser卡、隔热riser热riser大气压力riser卡可以轻松切割riser卡、r

10、iser卡尺寸计算方法、比例方法：基本原理是riser根直径d大于铸件收缩的热节径dy。踢板高度h是通过将选定系数乘以d计算出来的。4.4零件的铸造工艺图开发和铸件图示例，表4.4铸造工艺图的通用符号和表示，绘制4.4.1铸造工艺图，铸造工艺图是用零件图中指定的红色、蓝色等颜色符号表示铸造工艺内容的图。确定铸件的形状、大小、生产方法和工艺过程。其绘制步骤如下：1)分析铸件的质量要求、结构特点和生产批量。2)选择建模方法；3)铸造位置和分型面的选择；4)确定流程参数。加工裕度、模具斜度、非铸造孔、铸造收缩率等；5)核心设计；6)立管系统设计；7)绘制铸造工艺。铸件图表示例一，上，下，材料：HT2

11、00，收缩率：1.0%，上，下，下，相应的工艺分析包括：铸件对质量没有特殊要求，必须在简化建模过程的同时保证，方案I分模面轴孔轴、凸台a和槽c易于使用型芯铸造轴孔，飞边少，易于清洗，型芯头大小大，稳定性好；但是，基准d面向上，因此很容易出现缺陷。核心数很多。适合批量生产。铸造工艺图如图4.25所示。程序II分型面位于基准d。凸柱e和槽c分别使用活块和型芯，基准朝上容易产生缺陷，轴孔没有型芯头，因此产生飞边，难以清洗。适用于不铸造孔的单个小批量放置。程序III分型面位于b中。铸件都位于底箱。凸毂a、e和槽c分别使用即时图块和公模仁，基准指向下方。很容易保证铸件的质量。但是，母模仁的稳定性较差。由于无芯头，容易产生飞边的轴孔很难清洗。适用于不铸造孔的单个小批量放置。返回文档，选择图4-24分型面图4-25车床进给盒铸造工艺图，零件铸造工艺图开发和铸造图纸示例首先要绘制铸件位置和分型面确定，1加工裕度，2模斜度，3砂芯的部分，砂芯的位置、形状和型芯头。操作和补充，3，零件铸造工艺图开发和铸件映射示