1、HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY材料科学与工程学院华中科技大学HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY授课教师：董选普教授 刘鑫旺博士HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY第5章 液态金属成形工艺设计5.1 5.1 液态金属成形工艺设计概论液态金属成形工艺设计概论5.2 5.2 铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定5.3 铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定5.4 5.4 铸造工艺设计实例铸造工艺设计实例1、铸造工艺设计的目的 为获得好的铸件，减少
2、工作量，降低成本，合理制订为获得好的铸件，减少工作量，降低成本，合理制订铸造工艺方案铸造工艺方案，绘制绘制铸造工艺图，编制工艺卡等。铸造工艺图，编制工艺卡等。铸铸 件件 的的 结结 构构技技 术术 要要 求求生生 产产 条条 件件铸铸 造造 工工 艺艺 设设 计计铸铸 型型 分分 型型 面面 确确定定确确 定定 浇浇 注注 位位 置置砂砂 芯芯 结结 构构 、 浇浇注注 系系 统统选选 择择 铸铸 造造 方方 法法铸铸 造造 工工 艺艺 参参 数数 定定（ 加加 工工 余余 粮粮 、 最最小小 孔孔 槽槽 尺尺 寸寸 、 其其模模 斜斜 度度 、 铸铸 造造 收收缩缩 率率 ）生生 产产 批批
3、 量量 2、铸造工艺设计内容项目 内容 用途及应用范围 设计程序 铸 造 工 艺 图 在零件图上用规定的红、兰等各色符号表示出：浇注位置和分型面，加工余量，收缩率，起模斜度，反变形量，浇、冒口系统，内外冷铁，铸肋，砂芯形状、数量及芯头大小等 是制造模样、模底板、芯盒等工装以及进行生产准备和验收的依据 适用于各种批量的生产 产品零件的技术条件 和结构工艺性分析 选择铸造及造型方法 确定浇注位置和分型 面 选用工艺参数 设计浇冒口、冷铁和 铸肋 型芯设计 铸 件 图 把经过铸造工艺设计后，改变了零件形状、尺寸的地方都反映在铸件图上 是铸件验收和机加工夹具设计的依据。适用于成批、大量生产或重要铸件的
4、生产 在完成铸造工艺图的基 础上，画出铸件图 铸 型 装 配 图 表示出浇注位置，型芯数量、固定和下芯顺序，浇冒口和冷铁布置，砂箱结构和尺寸大小等 是生产准备、合箱、检验、工艺调整的依据 适用于成批、大量生产的重要件，单件的重型铸件 通常在完成砂箱设计后 画出 铸造工艺卡片 说明造型、造芯、浇注、打箱、清理等工艺操作过程及要求 是生产管理的重要依据 根据批量大小填写必要条件 综合整个设计内容 5.2.1 5.2.1 造型及制芯方法的选择（选择造型方法）1.1.优先采用湿砂型优先采用湿砂型2.2.生产批量相适应生产批量相适应3.3.适合工厂条件适合工厂条件4.4.兼顾精度与成本兼顾精度与成本1
5、1、优先采用湿砂型、优先采用湿砂型 砂型铸造优先选择湿砂型。湿型中金属凝固冷却快，铸件表面光洁，节省了铸型的干燥和表面烘干，节约了工时和能耗，降低了成本。 采用其他砂型的使用主要考虑：1 1）铸件过高，金属的静压力超过湿型的抗压强度时，应使用干型和自硬砂型；2 2）浇注位置上铸件有较大的水平壁，用湿型容易引起夹砂缺陷；3 3）大型复杂铸件，造型过程长，下芯多，造型过久会风干，易出现冲砂缺陷；4 4）型内放置较多冷铁时，避免使用湿砂型；5.2.15.2.1 造型及制芯方法的选择（选择造型方法）2、生产批量相适应 汽车制造业等大量生产条件下的铸造工厂，现已采用高压造型、无箱造型和壳芯法制芯、射芯等
6、现代化造型、造芯技术。1 1）大批量生产小型铸件应采用水平分型或垂直分型的无箱挤压生产线。（不需要砂箱、生产率高、占地面积小）；2 2）大批量生产中型件，如汽车发动机缸体、曲轴等，采用有箱高压造型生产线，用多触头高压造型机制造铸型；用冷芯盒、热芯盒及壳芯盒等制芯；用自动浇注机浇注，适应快速、高精度铸造生产线的需要；3 3）中等批量生产大型铸件可选用树脂自硬砂造型和制芯；4 4）铸钢件一般选用水玻璃砂或镁砂、锆砂来造型；如铁道机车车辆铸钢件基本沿用水玻璃砂造型；5 5）单件小批量生产的重型铸件、大型覆盖件的凸、凹板铸件，现多采用实型铸造；5.2.15.2.1 造型及制芯方法的选择（选择造型方法）
7、5.2.2 5.2.2 浇注位置的确定1、铸件的重要加工面应朝下或位于侧面 车床床身的浇注位置车床床身的浇注位置 卷扬筒的浇注位置卷扬筒的浇注位置 5.2.2 5.2.2 浇注位置的确定 铸型的上表面除了容易产生砂眼、气孔、夹渣外，大平面还常产生夹砂缺陷。平板、圆盘类铸件大平面应朝下。表面型砂开裂表面型砂开裂表面夹砂表面夹砂5.2.2 5.2.2 浇注位置的确定 金属液的充型过程中，灼热的金属液会对砂型上表面有强烈的热辐射作用，使该表金属液的充型过程中，灼热的金属液会对砂型上表面有强烈的热辐射作用，使该表面的型砂拱起或开裂，导致金属液钻进裂缝处，这将使铸件的该表面产生夹砂缺陷面的型砂拱起或开裂
8、，导致金属液钻进裂缝处，这将使铸件的该表面产生夹砂缺陷。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 可以有效防止铸件产生浇不足或冷隔等缺陷。薄壁件的浇注位置5.2.2 5.2.2 浇注位置的确定5.2.2 5.2.2 浇注位置的确定4、对于容易产生缩孔的铸件，应将厚大部分放在分型面附近的上部或侧面 以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。5.2.2 5.2.2 浇注位置的确定5、应尽量减少型芯数量，且便于安放、固定和排气确定浇注位置应遵循的原则：铸件的重要部位置于下部；重要的加工面朝下或呈直立状态；铸件的大平面朝下；保证铸件充满；有利铸件的补缩；避免使用吊芯，
9、便于下芯。5.2.2 5.2.2 浇注位置的确定-小结5.2.3 5.2.3 分型面的选择（1 1）分型面应选在铸件的最大截面处。）分型面应选在铸件的最大截面处。1 1、便于起模，使造型工艺简化、便于起模，使造型工艺简化便于起模便于起模5.2.3 5.2.3 分型面的选择（2 2）分型面应尽量平直）分型面应尽量平直 起重臂平直分型面的选择平直分型面可采用简便的分模造型，弯曲分型面需采用挖砂或假箱造型。1 1、便于起模，使造型工艺简化、便于起模，使造型工艺简化5.2.3 5.2.3 分型面的选择（3 3）尽量减少分型面的数量。）尽量减少分型面的数量。 三通减少分型面的分型方案铸轮使用外型芯减少分
10、型面铸轮使用外型芯减少分型面1 1、便于起模，使造型工艺简化、便于起模，使造型工艺简化举例举例5.2.3 5.2.3 分型面的选择（4 4）避免不必要的活块和型芯）避免不必要的活块和型芯 支架避免活块的分型方案1 1、便于起模，使造型工艺简化、便于起模，使造型工艺简化5.2.3 5.2.3 分型面的选择2、尽量使铸件重要加工面或大部分加工面与加工基准面置于同一砂箱以保证铸件精度。床身加工面与基准面同箱的分型方案床身加工面与基准面同箱的分型方案加工基准面加工基准面加工面加工面加工基准面加工基准面加工面加工面分型面有间隙，影响精度分型面有间隙，影响精度5.2.3 5.2.3 分型面的选择3、尽量使
11、型腔及主要型芯位于下型。机床支架型腔与型芯位于下型的分型方案 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。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。5.2.3 5.2.3 分型面的选择-小结分型面应选择分型面应选择最大截面最大截面处处分型面的选择应分型面的选择应尽量简化工序尽量简化工序分型面应分型面应尽量平直尽量平直基准面放在基准面放在同一个砂箱同一个砂箱中中尽量尽量减少分型面减少分型面使型腔和主要芯使型腔和主要芯位于下箱位于下箱 分型面为铸型之间的结合面，对铸件的质量影响很大。选择不当还分型面为铸型之间的结合面，对铸件的质量影响很大。选择不当还将使将使制模、
12、造型、合型、甚至切削加工制模、造型、合型、甚至切削加工等工序复杂化，分型面的选择应等工序复杂化，分型面的选择应在保证铸件质量的前提下，使造型工艺尽量简化，节省人力、物力。在保证铸件质量的前提下，使造型工艺尽量简化，节省人力、物力。 思考题 -该零件有几种铸造工艺方案？上上下下材料：材料：HT200HT200收缩率：收缩率：1.0 %1.0 %谢谢 谢谢铸造工艺图示例铸件图示例铸件图铸型装配图示例铸造工艺卡片示例铸造工艺卡片铸造工艺卡片产品型号01-121-60-1-0-1-1-25铸件图号3#每台件数2产品名称轴承座铸件名称轴承座每箱件数2铸件材料HT250单件毛重2.3682 kg浇冒口重量0浇注总重7.7kg工艺出品率80%模型类别金属模工艺简图工序工序内容浇冒口 模型工艺参数缩尺加工余量拔模斜度名称面积材料数量外模芯盒单边双边外型内腔直浇道3.1cm木模10.9%1.0%110220横浇道1.1cm木模1 造型方法铸型种类型砂名称通气方式合型方式铸型重内浇道1cm木模2手工造型砂型自硬砂 上下3.08补缩冒口 浇注浇注温度浇注时间冒口浇高零件最小壁厚冷铁芯撑规格数目材料数目出气冒口 13506.101000 1 造芯型芯标号型砂号数量造芯方式芯骨材料数量 1 堆砂 编制校对审核会签批准标记处数更改文件名签字日期2011/07/08
