第五章 铸造工艺图与设计实例ppt课件

1、.,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

2、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/T 24351978）,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,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

3、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

4、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

5、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；

6、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

7、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

8、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.

9、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

10、：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：1.2 T1.236mm=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

11、，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

12、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

13、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180m

14、m，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

15、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：ak 14.7，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

16、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1 t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

17、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。,.,

18、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：