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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第一节 铸件结构的工艺性分析铸件结构的工艺性分析第二节第二节 工艺方案确实定工艺方案确实定第三节第三节 砂芯设计砂芯设计第四节第四节 铸造工艺设计参数铸造工艺设计参数第五节第五节 浇注系统设计浇注系统设计第六节第六节 冒口与冷铁设计冒口与冷铁设计第七节第七节 案例分析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？确定合箱图上上下下第一节 铸件结构的工艺性分析一、一、铸件工艺对铸造结构的要求铸件工艺对铸造结构的要求 铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、铸件结
2、构应尽可能使制模、造型、造芯、合箱和合箱和 清理过程简化清理过程简化,并为实现机械化生产创造并为实现机械化生产创造条件条件 二、二、铸造合金对铸件结构的要求铸造合金对铸件结构的要求1.合理设计铸件的壁厚合理设计铸件的壁厚 壁厚选择原则：壁厚选择原则：既能保证铸件的力学性能，又能防止某些既能保证铸件的力学性能，又能防止某些 铸造缺陷浇缺乏、冷隔、缩孔的产生铸造缺陷浇缺乏、冷隔、缩孔的产生 铸件的壁厚铸件的壁厚 大于大于 “最小壁厚最小壁厚 铸件的铸件的“最小壁厚：取决于合金的种类和铸最小壁厚：取决于合金的种类和铸件件 的大小。的大小。2.铸件的壁厚应尽可能均匀铸件的壁厚应尽可能均匀 假设铸件各局
3、部的壁厚差异过大，易假设铸件各局部的壁厚差异过大，易 产生缩孔、产生缩孔、缩松、热应力、薄厚联接处产生裂纹等缺陷。缩松、热应力、薄厚联接处产生裂纹等缺陷。3.铸件壁的联接铸件壁的联接 1 铸件的结构圆角铸件的结构圆角 铸件壁间转角处一般应具有结构圆角。铸件壁间转角处一般应具有结构圆角。直角联接处形成了金属的积聚，直角联接处形成了金属的积聚，而内侧散热条而内侧散热条 件差，较易产生缩松和缩孔；件差，较易产生缩松和缩孔；在载荷的作用下在载荷的作用下,直角处的内侧产生应力集中，直角处的内侧产生应力集中，使内侧实际承受的应力较平均应力大大增加；使内侧实际承受的应力较平均应力大大增加；假设采用直角联接，
4、则因结晶的方向，在转角的假设采用直角联接，则因结晶的方向，在转角的 分角线上形成整齐的分界面，在此分界面上集分角线上形成整齐的分界面，在此分界面上集 中了许多杂质，使转角处成为铸件的薄弱环节。中了许多杂质，使转角处成为铸件的薄弱环节。2防止锐角联接防止锐角联接 减小热节和内应力减小热节和内应力 3厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡 所谓“热节就是铸件上凝固较慢的节点或区域 4.防裂筋的应用防裂筋的应用 防止热裂。防止热裂。筋的方向必须与机械应力方向相一致筋的方向必须与机械应力方向相一致,而且筋的而且筋的厚度应为联接壁厚的厚度应为联接壁厚的1/41/3。筋先凝固。筋先凝固
5、5.减缓筋、辐收缩的阻碍减缓筋、辐收缩的阻碍 b、c错开，合理错开，合理哪个合理？哪个合理？第二节第二节 铸造工艺方案确实定铸造工艺方案确实定一、铸造工艺方法的选择一、铸造工艺方法的选择二、铸件浇注位置和分型面的选择二、铸件浇注位置和分型面的选择三、型砂芯设计三、型砂芯设计一、铸造工艺方法的选择一、铸造工艺方法的选择 应根据零件特点、合金种类、批量大小、铸件技术要求的上下以及经济性，各种典型铸造工艺方法的特点和应用范围进行综合考虑，确定比较适宜的铸造工艺方法 二、二、浇注位置和分型面的选择浇注位置和分型面的选择 浇注位置：指浇注时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置：指浇注时铸件在铸型中所处的位置
6、。分型面：砂型的分割面或装配面。分型面：砂型的分割面或装配面。1.浇注位置选择原则浇注位置选择原则1 铸件的重要加工面应朝下或呈直立状态铸件的重要加工面应朝下或呈直立状态:砂眼、气孔、夹砂眼、气孔、夹渣、组织不致密会出现在朝上的外表；对朝上的外表采取加大渣、组织不致密会出现在朝上的外表；对朝上的外表采取加大加工余量的方法。加工余量的方法。导轨面是关键导轨面是关键导轨面是关键导轨面是关键外表，应朝下外表，应朝下外表，应朝下外表，应朝下内外圆柱面呈内外圆柱面呈内外圆柱面呈内外圆柱面呈直立状态直立状态直立状态直立状态朝下垂直浇注朝下垂直浇注 2 铸件的大平面应朝下铸件的大平面应朝下：防止夹砂结疤类缺
7、陷：防止夹砂结疤类缺陷3 铸件薄壁局部应置于铸件薄壁局部应置于铸型下部或使其处于垂直铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置：浇缺乏、冷或倾斜位置：浇缺乏、冷隔隔 4 厚的局部放在铸型的厚的局部放在铸型的上部或侧面上部或侧面,以便在铸件以便在铸件厚壁处直接安置冒口：缩厚壁处直接安置冒口：缩孔孔 大平面倾斜大平面倾斜大平面倾斜大平面倾斜厚的局部在铸型厚的局部在铸型厚的局部在铸型厚的局部在铸型上部，以便补缩上部，以便补缩上部，以便补缩上部，以便补缩2.分型面的选择分型面的选择选择原则选择原则应保证模样能顺利的从铸型中取出；应保证模样能顺利的从铸型中取出；应尽量减少分型面的数量；应尽量减少分型面的数量；应尽
8、量使分型面是一个平直的面；应尽量使分型面是一个平直的面；应使铸件的全部或大局部置入同一砂箱；应使铸件的全部或大局部置入同一砂箱；应使铸件的全部或大局部置入下箱；应使铸件的全部或大局部置入下箱；应尽量使型芯和活块的数量减少。应尽量使型芯和活块的数量减少。应保证模样能顺利从铸型中取出之一应保证模样能顺利从铸型中取出之一应保证模样能顺利从铸型中取出之二应保证模样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一应尽量减少分型面的数量之二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应尽量使分型面是一个平直的面假设分型面是一曲面，则必须用挖砂造型假设分型面是一曲面，则必
9、须用挖砂造型应尽量使型芯和活块的数量减少应尽量使型芯和活块的数量减少应使铸件的全部或者大局部位于同一砂箱应使铸件的全部或者大局部位于同一砂箱使铸件的全部或者大局部位于同一砂箱使铸件的全部或者大局部位于同一砂箱,易于保证铸件的尺寸精度易于保证铸件的尺寸精度还减小了上箱还减小了上箱还减小了上箱还减小了上箱高度，合理高度，合理高度，合理高度，合理哪个合哪个合哪个合哪个合理？理？理？理？三、型砂芯设计三、型砂芯设计n型芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。n砂芯应满足以下要求：砂芯的形状、尺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，在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时
10、排出型外，铸件收缩时阻力大、容易清砂。n型芯设计主要包括：确定砂芯形状、个数和下芯顺序，设计芯头结构，等1、型芯的种类及其应用选择1种类P85砂芯：用硅砂等制作的型芯金属芯可溶性型芯2、确定砂芯形状分块及分盒面选择的基本规则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填砂面应宽敞，烘干支撑面应是平面。6砂芯设计应适应造型、制芯方法。3、芯头设计n芯头是指砂芯的外伸局部，不形成铸件的轮廓。芯头是砂芯的重要组成局部，起定位、支撑和排气作用，但不一定同时起到三个作用。n根据芯头在砂型中的位置，大多数砂芯可分为垂直芯头和水平芯头两大类型，芯头的具体尺寸可根据砂芯
11、的大小及形状查到有关手册得到。第三节第三节 铸造工艺参数确实定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、铸件尺寸公差一、铸件尺寸公差 n铸件尺寸公差与铸件的基本尺寸、生产规模、合金种类和铸造方法等有关。我国铸件尺寸公差标准参见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生产条件下所生产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标准也制定了自己的标准，如HB61031986等。二、机械加工余
12、量二、机械加工余量 机械加工余量：机械加工余量：保证铸件机械加工面尺寸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和零件加工精度，在设计铸件和铸造工艺时预先增加并在机械加工时应予切除的金属层厚度先增加并在机械加工时应予切除的金属层厚度取决于：铸件的生产批量、取决于：铸件的生产批量、合金的种类、合金的种类、铸件的大小铸件的大小 加工面加工面 与基准面的距离及加工面与基准面的距离及加工面在浇注时的位置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逐渐增加三、铸件工艺补正量三、铸件工艺补正量 n在单件、小批生产中，由于选用的收缩
13、率与铸件的实际收缩率不符等原因，使得加工后的铸件某些局部的厚度小于图纸要求。为了防止零件因局部尺寸超差而报废，需要把铸件上这种局部尺寸加以放大，铸件被放大的这局部尺寸，称为铸件工艺补正量。n根据经验设置补正量的大小。四、起模斜度四、起模斜度 为了使模样或型为了使模样或型芯便于从砂型或芯芯便于从砂型或芯盒中取出盒中取出,凡垂直于凡垂直于分型面的立壁在制造模分型面的立壁在制造模样时样时,必须留出一定的必须留出一定的倾斜度。倾斜度。取决于：立壁的高取决于：立壁的高度、造型方法、模样材度、造型方法、模样材料，通常为料，通常为153内内壁壁3 10 n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
14、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常用合金的线收缩率五、铸造收缩率五、铸造收缩率 n铸件上的孔和槽类这局部结构是否铸出，取决于工艺的可行性和必要性。n一般来说，尺寸较小的孔不铸出反而经济。设计时查手册。六、最小铸出孔及槽六、最小铸出孔及槽 灰铸铁件铸孔尺寸最小铸出孔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铸钢件最小铸出孔槽的尺寸取决于孔壁厚度和深度。需要时，查手册。孔壁厚度和深度。需要时，查手册。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、类型及应用 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
15、式 d雨淋式 e搭边式n顶注式浇注系统的优点：1有利于铸件自下而上顺序凝固，能够有效地发挥顶部冒口的补缩作用。2液流流量大，充型时间短，充型能力强。3造型工艺简单，模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少，浇注系统切割清理容易。n顶注式浇注系统最大的缺点：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，形成氧化夹渣和气孔缺陷 n顶注式浇注系统适用于质量不大、高度不高、形状简单的中小铸件 位置2底注式 a基本式 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 n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，横浇道基本处于充满状态，有利
16、于挡渣。n缺点：1削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充型能力较差，对大型薄壁铸件容易产生冷隔和浇缺乏的缺陷。4造型工艺复杂，金属消耗量大。n底注式浇注系统广泛应用于铝镁合金铸件的生产，也适用于形状复杂，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、缺点介于顶注与底注之间 应用于高度不大、水平尺寸较大的中小型铸件 位置4阶梯式 na多直浇道式 b用塞球法控制式 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n收缩式：A直 A横 A内 n扩张式：A直 A横 A内n半扩
17、张式：A直 A横 A内二、浇注系统的尺寸计算 n用反推法计算浇注系统的截面尺寸用反推法计算浇注系统的截面尺寸生产实践的总结生产实践的总结 1.浇注系统的类型和结构型式 2.内浇道的数量和总截面积根据现场生产经验数据 3.内浇道的尺寸 4.由浇道截面比确定各单元的尺寸n按流体力学公式计算浇注系统最小断面积按流体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.种类及形状 n常用冒口类型常用冒口类型 a铸钢件铸钢件 b铸铁件铸铁件 1明顶冒口明顶冒口 2暗顶冒口暗顶冒口 3侧冒口侧冒口 4铸件铸件2.冒口补缩原理 1基本条件1冒口的凝固时间铸件被补缩局部的凝固时间；2有足够的金
18、属液补充铸件的液态及凝固收缩；3在凝固期间，冒口和被补缩局部存在补缩通道，扩张角向着冒口。2选择冒口位置的原则 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，可应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冒口有效补缩距离确实定 它是确定冒口数目的依据，与铸件结构、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的上下等多种因素有关表1 板状铸件冒口的有效补缩距离表2 杆状铸件冒
19、口的有效补缩距离3.影响补缩的因素1合金种类 铸钢糊状凝固 铸铁共晶度的上下 有色凝固范围的宽窄 2铸件结构的影响 形状不同的铸件，其中所形成的补缩通道也不一样n板状铸件的补缩通道较宽敞，有效补缩范围可以大一些，n杆状铸件的补缩通道较狭窄，有效补缩距离则小些。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增加冒口的有效补缩距离末端区长度增加 4.冒口尺寸确实定 利用热节圆求冒口模数根据模数选择标准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选择标准冒口 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
20、以实现冒口的绘制了。二、冷铁设计 1、冷铁的概念 2、冷铁的作用1与浇注系统和冒口配合控制铸件凝固次序 2加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能 3来划分冒口的补缩区域，控制和扩大冒口的补缩范围，提高冒口的补缩效率 3、冷铁设计冷铁和腰圆标准冒口的使用实例冷铁和腰圆标准冒口的使用实例第六节第六节 铸造工艺图实例铸造工艺图实例铸造工艺方案的内容2.工艺方案的确定1.铸件结构工艺性分析4.砂芯设计3.工艺参数确定6.出气冒口补缩冒口冷铁设计5.浇注系统设计8.绘制铸件图7.绘制铸造工艺图小小结结MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉