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铸造工艺设计注意问题

创建时间：2022-03-21 来源: 阅读量：2034

为获得好的铸件，减少工作量，降低成本，合理制订铸造工艺方案，绘制铸造工艺图。

一、铸造工艺方案的确定

铸造工艺方案：

①选择铸件的浇注位置及分型面。

②型芯的数量、形状及其固定方法。

③确定工艺参数：加工余量、起模斜度、圆角、收缩率。

④浇冒口、冷铁形状、尺寸及其布置。

铸造工艺图：

在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形。它是制造模样和铸型，进行生产准备和铸件检验的依据（基本工艺文件）。

支座的铸造工艺图、模样图及合型图

圆锥齿轮的零件图、铸造工艺图及模样图

1.浇注位置及分型面的选择

浇注位置：浇注时铸件在砂型中所处的空间位置。

分型面：砂箱间的接触表面。

重要性：影响铸件质量、工艺难易程度。

（1）浇注位置的选择原则

1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。上表面易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，不如下表面致密。

车床机身的浇注位置

起重机卷扬筒的浇注位置方案（采用立式浇注）。

2）铸件的大平面应朝下。大平面还常产生夹砂缺陷，故对平板、圆盘类铸件，大平面应朝下。

3）面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置。防止铸件产生浇不足或冷隔等缺陷。

薄壁件的浇注位置

4）对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在分型面的上部或侧面，厚处直接安放冒口，实现自下而上的顺序凝固。

卷扬机滚筒

（2）分型面的选择原则

重要性：恰当与否会影响铸件质量；使制模、造型、造芯、合箱或清理等工序复杂化；甚至还可增大切削加工的工作量。

1）便于起模，使造型工艺简化。尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯。

起重臂的分型面

2）尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件精度。

车床床身铸件

3）尽量使型腔及主要型芯位于下型。便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚。但下型型腔也不宜过深，并尽量避免使用吊芯和大的吊芯。

机床支架

注意：选择分型面的上述诸原则，对于某个具体的铸件来说难以全面满足，有时甚至互相矛盾。因此，必须抓住主要矛盾、全面考虑，至于次要矛盾，则应从工艺措施上设法解决。

工艺设计步骤的为：先定浇注位置，再选分型面，在定分型面时，应尽可能与浇注位置相一致。

2.砂芯形状、个数及分块

砂芯作用：形成铸件内腔或便于外形起模。

分块：便于操作、搬运、烘干和简化芯盒。

车轮铸件的型芯分块

共型砂：增加型砂稳定性、提高模板和砂箱利用率。

二、工艺参数的确定

铸造工艺参数的确定：铸造工艺参数包括加工余量、起模斜度、铸造圆角、芯头、芯座、收缩余量等。

1.机械加工余量和铸孔

机械加工余量：在铸件上为切削加工而加大的尺寸。

余量过大，切削加工费工，且浪费材料；

余量过小，制品会因残留黑皮而报废，或因铸件表层过硬而加速刀具磨损。

加工余量应根据铸件生产批量、合金种类、造型方法、加工要求、铸件的形状、尺寸及浇注位置等来确定。

大量生产：机器造型，精度高，余量小。

铸钢件：表面粗糙，余量比铸铁大。

非铁合金：价贵，表面光滑，余量小。

成批、大量生产灰铸铁见机械加工余量等级

	手工造型	机器造型及壳型	金属型	低压铸造	熔模铸造
尺寸公差等级CT	11～13	8～10	7～9	7～9	5～7
加工余量等级MA	H	G	F	F	D

与尺寸公差配套使用的灰铸铁件机械加工余量

尺寸公差等级CT		8	9	10	11	12	13
加工余量等级MA		G	G	G	H	H	H
基本尺寸/mm	浇注时的位置	加工余量数值/mm
～100	顶面	2.5	3.0	3.5	4.5	5.0	6.5
～100	底、侧面	2.0	2.5	2.5	3.5	3.5	4.5
100～160	顶面	3.0	3.5	4.0	5.5	6.5	8.0
100～160	底、侧面	2.5	3.0	3.0	4.5	5.0	5.5
160～250	顶面	4.0	4.5	5.0	7.0	8.0	9.5
160～250	底、侧面	3.5	4.0	4.0	5.5	6.0	7.0
250～400	顶面	5.0	5.5	6.0	8.5	9.5	11
250～400	底、侧面	4.5	4.5	5.0	7.0	7.5	8.0
400～630	顶面	5.5	6.0	6.5	9.5	11	13
400～630	底、侧面	5.0	5.0	5.5	8.0	8.5	9.5
630～1000	顶面	6.5	7.0	8.0	11	13	15
630～1000	底、侧面	6.0	6.0	6.5	9.0	10	11

铸件的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还须考虑其必要性。较大的孔、槽应铸出，可减小加工时，减少热节；较小的孔、槽不必铸出，留待加工更经济。不加工的特形孔、价格较贵的非铁金属铸孔，尽量铸出。

铸件的最小铸出孔直径 mm

	灰铸铁件	铸钢件
大量生产	12～15	—
成批生产	15～30	30～50
单件、小批生产	30～50	50

注：①若是加工孔，则孔的直径应为加上加工余量厚的数值；②有特殊要求的铸件例外。

2.起模斜度（拔模斜度）

使模型样（或型芯）易于从砂型（或芯盒）中取出，应在模样或芯盒的起模方向带有一定的斜度。加工表面上的起模斜度应结合加工余量直接表示出，而不加工表面上的斜度（结构斜度）仅需要文字注明。

自带型芯的起模斜度

起模斜度的形式

起模斜度的大小：根据立壁的高度、造型方法和模样材料来确定。立壁愈高，斜度愈小；外壁斜度比内壁小；机器造型的一般比手工造型的小；金属模斜度比木模小。具体数据可查有关手册。一般外壁为15°～3°，内壁为3°～10°。

砂型铸造时模样外表面及内表面的起模斜度

测量面高度/mm	外表面起模斜度≤				测量面高度/mm	内表面起模斜度≤
	金属模样、塑料模样		木模样			金属模样、塑料模样		木模样
	a	a/mm	a	a/mm		a	a/mm	a	a/mm
≤10	2°20′	0.4	2°55′	0.6	≤10	4°35′	0.8	5°45′	1.0
＞10～40	1°30′	0.8	1°25′	1.0	＞10～40	2°20′	1.6	2°50′	2.0
＞40～100	1°10′	1.0	0°40′	1.2	＞40～100	1°05′	2.0	1°45′	2.2
＞100～160	0°25′	1.2	0°30′	1.4	＞100～160	0°45′	2.2	0°55′	2.6
＞160～250	0°20′	1.6	0°25′	1.8	＞160～250	0°40′	3.0	0°45′	3.4
＞250～400	0°20′	2.4	0°25′	3.0	＞250～400	0°40′	4.6	0°45′	5.2
＞400～630	0°20′	3.8	0°20′	3.8	＞400～630	0°35′	6.4	0°40′	7.4
＞630～1000	0°15′	4.4	0°20′	5.8	＞630～1000	0°30′	8.8	0°35′	10.2
＞1000～1600	—	—	0°20′	8.0	＞1000～1600	—	—	0°35′	—

3.铸造圆角

防止在夹角处产生冲砂及裂纹；圆角半径约为相交两壁平均厚度的?～?。

4.铸造收缩率

铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略微缩小，为保证铸件的应有尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩率。

铸造收缩率表达式为：

灰铸铁：0.7％～1.0％

铸造碳钢：1.3％～2.0％

铝硅合金：0.8％～1.2％

锡青铜：1.2％～1.4％

5.芯头及芯座

型芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类。

三、浇、冒口系统

1.浇注系统

引导金属液流入铸型型腔的一系列通道的总称。

组成：浇口杯（外浇口）、直浇道、横浇道、内浇道。

浇注系统的组成

（1）尺寸的确定：根据铸件形状、尺寸，查表确定。

（2）常见浇注系统的类型：

几种常见的浇注系统形式

（3）内浇道与铸件型腔链接位置的选择

不阻碍铸件收缩率的内浇道不易清理的内浇道

2.冒口

铸型中设置的一个储存金属液的空腔作用，提供体收缩时所需的金属液。对其进行补缩，防止产生缩孔、缩松等（冒口清除）。

冒口的设置：铸件热节圆直径较大的部位。

冒口尺寸计算：比例法。

铸钢冒口比例分类图

铸钢件冒口比例尺寸

冒口类型	H₀/d_y	D	d₁	d₂	h	H	L/％	应用实例
A	＜5 ＞5	（1.4～1.3）d_y （1.6～2.0）d_y	（1.3～1.5）d	—	—	（1.8～2.5）d （2.5～3）d	35～40 30～35	车轮齿轮联轴节
B	＜5 ＞5	（1.5～1.8）d_y （2～2.0）d_y	（1.3～1.5）d	1.1d	0.3H 0.3H	（2.5～3）d （3～4）d	20	车轮
C	＜5 ＞5	（2～2.5）d_y	—	—	—	（2～2.5）d	30～35	瓦盖
D	＜5 ＞5	（1.3～1.5）d_y （1.6～1.8）d_y	（1.1～1.3）d （1.3～1.5）d	—	0.15～0.2H	（2～2.5）d （2～2.5）d	100	制动臂
E	＜5 ＞5	（1.4～1.7）d_y （1.5～1.8）d_y	（1.3～1.5）d	—	—	（1.5～2.2）d （2～2.5）d	50～100	锤座立柱
F	＜5 ＞5	d≠φ d≠φ	—	—	—	（1.3～1.5）d （1.4～1.8）d	100 100	—

四、铸造工艺设计

主要是画铸造工艺图、铸件毛坯图、铸型装配图和编写工艺卡片等。一般大量生产的定型产品、特殊重要的单件生产的铸件，铸造工艺设计得细致，内容涉及较多。单件、小批生产的一般性产品，铸造工艺设计内容可以简化。在最简单的情况下，只须绘制一张铸造工艺图即可。

铸造工艺设计的内容和一般程序

以C6140车床进给箱体为例分析毛坯的铸造工艺方案如下(质量约35kg)：

车床进给箱体

该零件没有特殊质量要求的表面，仅要求尽量保证基准面D不得有明显铸造缺陷，以便进行定位。

材料：灰铸铁HT150，勿需考虑补缩。在制订铸造工艺方案时，主要应着眼于工艺上的简化。

1.分型面

三个方案供选择：

方案1：分型面在轴孔的中心线上。

方案2：从基准面D分型，铸件绝大部分位于下型。

方案3：从B面分型，铸件全部置于下型。

大批量生产：为减少切削加工工作量，九个轴孔需要铸出。此时，为了使下芯、合箱及铸件的清理简便，只能按照方案1从轴孔中心线处分型。为了便于采用机器造型、尽量避免活块，故凸台和凹槽均应用型芯来形成。为了克服基准面朝上的缺点，必须加大D面的加工余量。

单件、小批量生产：采用手工造型，使用活块造型较型芯更为方便。同时，因铸件的尺寸允许偏差较大，九个轴孔不必铸出。此外，应尽量降低上型高度，以便利用现有砂箱。显然，在单件生产条件下，宜采用方案2或方案3。

2.铸造工艺图

采用分型方案1时的铸造工艺图

车床进给箱体铸造工艺图

3.工艺参数的确定

机械加工余量

起模斜度

铸造圆角

铸造收缩率

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