1、第六章第六章第六章第一节铸造工艺设计概述第二节铸造工艺的设计第三节铸造工艺装备的设计复习思考题第一节铸造工艺设计概述一、铸造工艺设计依据二、铸造工艺及工装设计的内容三、铸造工艺及工装设计的一般步骤一、铸造工艺设计依据1.生产任务和要求(1)铸造零件图铸造零件图必须清晰无误，经过仔细审查，认为有必要修改时须与设计单位或客户共同研究，以修改后的图样作为设计图样。(2)零件的技术要求或合同的技术要求例如金属材质牌号、金相组织要求，力学性能要求，铸件重量、尺寸允许偏差，是否经过水压试验，零件在机械中的工作条件，允许缺陷存在的部位和程度等。(3)产品数量及生产期限1)大量生产。2)成批生产。一、铸造工艺
2、设计依据3)单件、小批生产。2.车间生产条件(1)车间设备如车间起重运输设备能力(最大起重量和高度)，冲天炉、电炉或其它型式熔炉的吨位和台数，造型和制芯机型号和机械化程度，烘干炉和热处理炉的大小，地坑大小，厂房高度和大门尺寸等。(2)技术水平指车间生产工人的技术水平和经验。(3)工艺装备的加工能力模样等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验。(4)材料供应车间现有原材料供应情况，某些新材料的供应的可能性。二、铸造工艺及工装设计的内容(1)铸造工艺图铸造工艺图是铸造生产所特有的一种图，是铸造工艺设计最根本的指导性文件，是设计和编制其它技术文件的基本依据。(2)铸造工艺卡它是以表格的形式扼要地说明铸
3、件在生产过程中所涉及的主要资料。(3)铸型装配图它是依据铸造工艺图绘制的，表明铸型的合型、装配情况，可以清楚地表明铸件在砂箱中的位置、砂芯的数量和安放、浇冒口、冷铁、砂箱的结构等。二、铸造工艺及工装设计的内容(4)铸件图(俗称毛坯图)它也是根据铸造工艺图绘制的，反映了铸件的形状和尺寸，同时也反映了机械加工余量，起模斜度、工艺夹头和试样、内浇道和冒口位置、分型面和浇注位置、机械加工时的夹紧点和定位点以及铸件验收要求等。(5)模样图通常只绘制金属模样图。(6)模板图(模板装配图)表示模样和浇冒口系统在模底板上的安装情况，以及砂箱在模底板上安放定位尺寸等。(7)芯盒图同模样图一样，通常只绘制金属芯盒
4、图。二、铸造工艺及工装设计的内容(8)砂箱图表示出砂箱的材料、结构、紧固和定位方式及有关尺寸的图，称为砂箱图。三、铸造工艺及工装设计的一般步骤1)对零件图进行审查和铸造工艺性分析。2)选择铸造方法。3)确定铸造工艺方案。4)绘制铸造工艺图。5)绘制铸件图。6)填写铸造工艺卡和绘制铸型装配图。7)绘制各种铸造工艺装备图。第二节铸造工艺的设计一、部分铸造工艺参数的选择二、铸造工艺文件三、铸造工艺实例四、铸造CAE简介一、部分铸造工艺参数的选择1.铸件尺寸公差一、部分铸造工艺参数的选择表6-1成批大量生产铸件的尺寸公差等级铸造工艺方法公 差 等 级 CT铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合
5、金镍基合金钴基合金砂型手工造型11131113111311131012911砂型机器造型及壳型81081081081081079金属型797979797968低压铸造797979797968一、部分铸造工艺参数的选择表6-1成批大量生产铸件的尺寸公差等级压力铸造684657熔模铸造57575746465757一、部分铸造工艺参数的选择表6-2小批和单件生产铸件的尺寸公差等级造型材料公 差 等 级 CT铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金轻金属合金干、湿型砂131513151315131513151113自硬砂121411131113111310121012一、部分铸造工艺参数的选择1)铸件基本尺寸
6、小于或等于10mm时，其公差等级提高3级。2)铸件基本尺寸1016mm时，其公差等级提高2级。3)铸件基本尺寸1625mm时，其公差等级提高1级。1)采用公差等级代号标注，例如：GB64141986CT10。2)有特殊要求时，公差应直接在铸件基本尺寸后面标注。2.机械加工余量一、部分铸造工艺参数的选择表6-3用于成批大量生产与铸件尺寸公差配套工艺方法加 工 余 量 等 级铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金 砂型手工造型 砂型机器造型及壳型 金属型 低压铸造一、部分铸造工艺参数的选择表6-3用于成批大量生产与铸件尺寸公差配套 压力铸造 熔模铸造一、部分铸造工艺参数的
7、选择表6-4用于小批和单件生产与铸件尺寸公差配套造型材料加 工 余 量 等 级铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金轻金属合金干、湿型砂自硬砂一、部分铸造工艺参数的选择表6-5选取加工余量图例序号基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明图例1?750J14上表面降一级双侧加工1底面2侧面3孔4上表面2280H11侧面，单侧加工3170J85孔，降一级双侧加工4450H95底面，双侧加工二、铸造工艺文件1.铸造工艺图(1)铸造工艺图铸造工艺图是铸造行业所特有的图样。二、铸造工艺文件(2)铸造工艺图表达的内容其可表达浇注位置、分型面、分模面、活块、木模的类型和分型负数、加工余量、起模斜度、不铸出孔和槽、砂芯
8、个数和形状、芯头形式、尺寸和间隙、分盒面、芯盒的填砂(射砂)方向、砂芯负数、砂型的出气孔、砂芯出气方向、起吊方向、下芯顺序、芯撑的位置、数目和规格、工艺补正量，反变形量、浇口和冒口的形状及其尺寸、冷铁形状和个数、收缩肋和拉肋形状，尺寸和数量、与铸件同时铸造的试样、铸件收缩率、砂箱规格、造型和制芯设备型号、铸件在砂箱内的布置以及其它方面的简要技术说明等。二、铸造工艺文件6M1.eps二、铸造工艺文件6M2.eps二、铸造工艺文件2.铸件图(毛坯图)(1)铸件图的用途同一张产品零件图，不同的铸造工艺铸出的同一名称铸件，在形状和尺寸上存在着差异，因而在大批量生产中，所有铸件的冷加工生产线上的工装，都
9、必须依照铸件的真实形状进行设计，而不能按零件图进行设计。(2)铸件图的画法及尺寸标注1)按照铸造工艺图及产品零件图绘制铸件图，且铸件图应经过冷、热加工车间及设计科室共同会签。二、铸造工艺文件2)铸件图应表明下列内容：铸件毛面上的加工定位点(面)、夹紧点(面)，加工余量，起模斜度、分型面、内浇道和冒口残余、铸件全部形状和尺寸、涂漆种类、铸件允许的缺陷说明等项。3)加工定位点(面)和夹紧点(面)的标志符号为和或和。4)在一般视图上，用细的双点划线表示加工面，用粗实线表示铸件轮廓形状，在双点划线和实线之间标注加工余量尺寸。5)只标出特殊的起模斜度，相同角度的起模斜度统一在技术条件中说明。二、铸造工艺
10、文件6)标注零件尺寸，加工余量(起模斜度的尺寸界限)等则在零件尺寸线上向外标注，如图6-3所示。6M3.eps二、铸造工艺文件7)用细实线画出分型面在铸件上的痕迹，并注明“上”、“下”字样，以说明浇注位置。8)浇冒口残余的表示方法为，用细双点划线画出内浇道、冒口根的位置和形状，再用引出线引出加以文字说明，如“内浇道残余不应大于xmm”等。9)铸件上特殊部位允许缺陷的限制，应在图形上相应部位表示清楚，并加以文字说明。3.工艺卡三、铸造工艺实例1.S195柴油机缸体(1)结构参数及技术要求壁厚一般为5mm，最大壁厚为15mm；材质为HT250；铸件为封闭式箱形结构，毛坯轮廓尺寸为528mm306m
11、m183mm；加工后净重35.4kg，铸件毛坯重41kg，每箱浇注总重98kg；铸件水套要求在0.30.4MPa的水压下保持3min不渗漏；内外表面要求清洁，表面粗糙度值Ra25m。(2)生产方式及条件大批量生产；GF气冲造型线造型；K87壳芯机及Z8612B射芯机制芯；冲天炉加工频炉双联熔炼。(3)铸造工艺方案其工艺图如图6-4所示。三、铸造工艺实例1)浇注位置和分型面。WB6T6.eps三、铸造工艺实例WB6T6A.eps三、铸造工艺实例图6-4S195柴油机缸体工艺简图1浇口杯2直浇道3横浇道4内浇道5出气孔三、铸造工艺实例2)每箱铸件数量的确定。3)工艺参数的确定。加工余量。因缸体采用
12、金属模样在气冲造型线上大量生产，侧面、底面取加工余量3mm，其余取3.5mm。铸件收缩率。根据合金种类及结构，各向铸件收缩率同取1%。起模斜度。一般起模斜度为1，自来芯为3。浇注温度。浇注温度取13401400。开型时间。开型时间大于40min。4)砂芯的设计。5)浇注系统的设计。三、铸造工艺实例 计算内浇道总截面积A内：内浇道从壁较薄的水箱窗口面引入，内浇道截面形状为扁梯形，因受铸件结构位置尺寸所限，每个铸件开设四道内浇道，采用两种尺寸。浇注系统各组元比例选择为：A内 A横 A直=1 1.84 1.45。为加强挡渣作用，在上、下砂型横浇道搭接处放置一块高硅氧纤维滤网，网孔尺寸为1.5mm1.
13、5mm。三、铸造工艺实例6)排气系统的设计如下：砂型的排气。在缸体主轴孔法兰边、凸轮轴孔和平衡轴孔等凸台处，共设置?10mm出气孔15处。砂芯的排气。在1#芯主轴孔垂直芯头中心和后封门水平芯头处设砂芯排气道，另在2#芯内设两处?8mm排气道，从水平芯头处引出气体。芯头部位均做出压环，以防铁液钻入。2.S195柴油机床身三、铸造工艺实例(1)结构参数及技术要求一般壁厚为1213mm，最大壁厚为65mm；毛坯轮廓尺寸为2240mm400mm479mm；铸件重量为520kg，浇注总重为620kg；导轨面硬度要求为190240HBW(铸态)并要求硬度均匀；导轨面不允许有任何铸造缺陷，铸件须经人工时效处
14、理。(2)生产方式及条件成批生产；干型、抛砂造型；手工制芯；冲天炉熔炼。(3)铸造工艺方案床身工艺简图如图6-5所示。三、铸造工艺实例图6-5床身工艺图三、铸造工艺实例1)浇注位置和分型面。2)每箱1件。3)工艺参数的确定如下：加工余量。加工余量在导轨处为69mm，床脚等处为57mm；为预防床身变形，在导轨面处设反变形量3mm。铸件收缩率。轴向收缩率取1%，径向收缩率取0.8%。浇注温度。浇注温度取13401380。4)砂芯的设计。5)浇注系统的设计。三、铸造工艺实例3.蜗轮(1)基本结构参数及技术要求材质QT45010；最薄处15mm，最厚处65mm；毛坯轮廓尺寸为?835mm140mm；铸
15、件重量为240kg，浇注总重为340kg；渗碳体的质量分数不得大于2%(附铸试块)；硬度为160210HBW；铸件需经高温石墨化退火处理。(2)生产方式及条件生产方式包括单件小批生产、干型、干芯；手工造型、制芯、冲天炉熔炼，冲入法球化处理等。(3)铸造工艺方案球墨铸铁蜗轮工艺简图如图6-6所示。三、铸造工艺实例图6-6球墨铸铁蜗轮工艺简图三、铸造工艺实例1)浇注位置和分型面。2)每箱1件。3)工艺参数确定如下：加工余量。顶面为12mm，外圆为9mm，内孔和底面为8mm(外圆、内孔和底面亦可取相同值)。铸件收缩率。各向收缩率取0.8%。浇注温度。浇注温度取13201350。4)浇注系统的设计。4
16、.阀体(1)基本结构参数及技术要求材质为ZG270500，铸件重22kg，需经0.6MPa水压试验持续2min以上。三、铸造工艺实例(2)生产方式及条件采用水玻砂造型，热芯盒法制芯。(3)铸造工艺方案铸钢阀体铸造工艺图如图6-7所示。1)浇注位置和分型面。2)工艺参数的确定如下：加工余量取34mm，由于起模斜度之故，加工余量最厚处增至7mm。铸件收缩率。一般尺寸收缩率均按2%选取，但两法兰之间由于收缩受阻，故取1%。三、铸造工艺实例图6-7铸钢阀体铸造工艺图三、铸造工艺实例图6-8阀体在砂箱内布置简图三、铸造工艺实例图6-9补贴方式三、铸造工艺实例3)浇注系统的设计由于结构的原因，自然形成5个
17、环形热节区(见图6-8)，3个热节区直径T=36mm，采用侧暗冒口实现顺序凝固。5.CA6102气缸盖三、铸造工艺实例(1)基本结构参数及技术要求材质采用HT250低合金铜钼铸铁(wCu0.40.6，wMo0.40.6)；铸件轮廓尺寸为793mm186mm104mm，毛坯轮廓尺寸为804mm199mm111mm；上顶面一般壁厚为5mm，下底面为13.3mm(包括加工余量3.3mm)；进排气道为4.5mm；它是封闭式箱体结构，前端有1个出水方口，顶面、后端，侧面分别开有5个、1个及3个工艺孔；铸件毛坯重50kg，加工后重44kg；铸件上有连接顶面和底面的螺栓凸台32个。1)铸件水套要求在0.30
18、.4MPa的压力下保压3min不渗漏。三、铸造工艺实例2)水套内表面要清洁，无粘砂、飞翅和毛刺。3)铸件进、排气道和燃烧室表面要求光洁，无铸造缺陷，表面粗糙度Ra值不大于25m。4)每个燃烧室容积116cm3(经加工装上火花塞、进、排气阀后测量)，6个燃烧室相互间的容积差不大于2.5cm3。三、铸造工艺实例(2)生产方式及条件该铸件采用大批量生产；高压造型线造型，GSR240kg两工位制芯机制芯；用冲天炉熔炼，工频炉保温；浇注温度为13701400，用250kg浇包浇注；采用411振动落砂机落砂和抛丸室清理，铸件打磨在清理线上进行；检查工位有水压机进行水压试验。(3)铸造工艺方案气缸盖铸造工艺
19、图如图6-10、图6-11所示。三、铸造工艺实例6M10.eps三、铸造工艺实例6M11.eps三、铸造工艺实例1)浇注位置和分型面。2)每箱铸件数量的确定。3)砂芯。采用整体水套芯能满足水套内表面光洁无飞翅的要求。有利于发动机冷却水的循环。装配工艺简单。容易保证内腔尺寸精度。6M12.eps三、铸造工艺实例图6-13气缸盖模板布置图1两套砂芯之间的通气针(2处)2推杆一侧通气针(4处)3芯头通气针4铸型通气针(2处)5螺栓凸台通气针(3处)6进排气道凸台通气针(6处)7螺栓凸台通气针(4处)8上平面通气针(4处)三、铸造工艺实例图6-14气缸盖砂芯工艺方案A(由整体水套芯与两半个围框芯、组成
20、)a)进、排气道芯()b)整体水套芯()c)推杆侧芯()d)进、排气道法兰芯()三、铸造工艺实例图6-15气缸盖砂芯工艺方案B(由整体围框芯与两半个水套芯组成)a)进、排气道法兰芯()b)整体围框芯()c)上水套芯()d)下水套芯()三、铸造工艺实例4)组芯、下芯和合型。图6-16、砂芯的装配连接三、铸造工艺实例图6-17气缸盖砂型装配5)工艺参数的确定如下：三、铸造工艺实例 加工余量。因采用金属模及高压造型线大量生产，故加工余量较小，一般为3mm；底面与上平面考虑到铸件较长，分别取3.5mm和4mm。铸件收缩率。经过多轮工艺试验，因气缸盖的线收缩率在各个方向基本相同，故取1%。起模斜度。一般
21、起模斜度为130，为了保证进、排气道尺寸精度，这些部位的起模斜度定为1。反变形量。气缸盖上、下壁厚不均匀，在冷却过程中易引起挠曲变形。为了保证燃烧室深度在加工后能均匀一致，故下模样预留反变形量，其最大尺寸为1mm，如图6-11所示。三、铸造工艺实例 工艺补正量。由于模样、芯盒在制造中有尺寸偏差，气缸盖进、排气道周围过渡面难于加工，同时考虑到砂芯装配和涂料层厚度偏差，故在进、排气道和水套芯盒等处分别留出工艺补正量，以防这些部位局部壁薄处引起铸造缺陷。(4)浇注系统的设计因每箱生产两个气缸盖，且对称布置，为了计算方便，故将两个气缸盖并在一起计算。1)采用流体力学公式计算A阻。三、铸造工艺实例三、铸
22、造工艺实例2)按浇注比速公式计算A阻。三、铸造工艺实例图6-18气缸盖的浇注系统直浇道截面积上型横气道截面积耐高温纤维过滤网截面积下型一级横浇道截面积下型二级横浇道截面积横浇道截面积内浇道截面积 =1.19 1.08 1 1.25 1.21 1.05 1三、铸造工艺实例(5)排气系统的设计1)铸型的排气。2)砂芯的排气。第三节铸造工艺装备的设计一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计二、高压造型工艺装备三、射压造型工艺装备简介四、热芯盒的设计五、壳芯盒的设计一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计1.模样图图6-19铁牛55拖拉机前轮轮毂上模样图(材质ZL101)一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计2
23、.模板图(模板总装图)1)首先在俯视图上画出模板中心线，按比例用细双点划线(假想线)画出砂箱内框线和箱带线(本例中砂箱无箱带)，用以代替模板边缘线，而不必绘出模板的实际轮廓形状。2)在模板中心线上，按比例量出模板和砂箱之间的定位销和导向销的位置，以圆形表示定位销，以方形表示导向销。一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计6M20.eps一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计6M21.eps一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计图6-22铁牛55拖拉机前轮轮毂下模板图1圆柱销(10个)2T形单片单向节流片模3沉头螺钉(1个)4下模板(5个)5沉头螺钉(25个)6下模底板一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设
24、计3)模板上有多个同种模样时，允许只表示一个模样的基本形状和安装固定情况，其它模样只画出简单轮廓线和中心线等，而且要将每个模样的安装方向，位置各不相同之处表示清楚。4)简单的模样及整铸式模板上的模样，可直接将尺寸标注在总图上(模板图)，不必另绘制模样零件图。一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计5)下列情况可以用简化画法：螺钉紧固方式、模板定位销、导向销及配用的螺母、垫圈，工厂标准的直浇道模及配用的螺母、垫圈，工厂标准的阻流片(节流片)等，可以不将其全形或剖视图画出来，均可用一引出线标注几个件号(如图6-21上的件号11、12、13)，从孔或中心线上做引出线均可。6)模板图的视图位置应以模板工作
25、方位为准，即设计者在造型机前，以所见视图为主视图。7)非工厂标准件的浇注系统各单元及冒口模样，应绘出全形，并在模板图上标注完整尺寸，安装情况也应交待清楚。一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计8)选择尺寸基准。9)在标注零件名称时，凡是标准件均按国标或厂标命名；非标准件一般按用途命名，如上模底板、下模样、横浇道模样等。3.芯盒图1)简单芯盒可直接将尺寸标注在总图上，不必另绘零件图。图6-23铁牛55拖拉机前轮轮毂手工芯盒图1上半芯盒2定位销3镶块4沉头螺钉5下半芯盒6定位套7、8、9销轴、活节螺栓、蝶形螺母10防磨片11固定螺钉12、13螺母、定位销一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计2)螺钉的
26、紧固，芯盒的夹紧、定位结构及其所配用的螺母、垫圈等，不必画出它们的全形或剖视图，均可从孔的中心线引出序号线并标出件号即可(在零件明细表中注明这些标准件规格)。3)芯盒视图布置应以芯盒工作方位为准，即芯盒置于工作台上处于工作位置，设计者在台前所见视图为主视图。4)水平对开封闭式芯盒的填砂板，作为芯盒零件要给件号，但不必绘零件图，只用细双点划线绘在俯视图上，注明和分型面上内腔轮廓线间的尺寸及厚度即可。一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计5)芯盒上的护板和芯盒本体的固定和定位尺寸，只给出参考位置，不注尺寸。6)芯盒图上尺寸标注方式，尽可能和铸件图相一致，如尺寸基准等。7)所注尺寸应便于划线和加工测量
27、，对所有的尺寸应进行换算，标注位置可能和铸件图有所不同，或标注参考尺寸。一、铁牛55拖拉机前轮轮毂工装的设计技术条件1.材质为ZL101,毛坯加工前经人工时效。2.烘干器工作表面必须刮光。3.未注明铸造圆角为R5mm。4.未注明铸造斜度为2。图6-24铁牛55拖拉机前轮轮毂铸件砂芯烘干器二、高压造型工艺装备1.模样二、高压造型工艺装备表6-7金属模样、芯盒尺寸公差(单位：mm)图例注：1凸体正公差、凹体负公差为新模制造用。2凸体负公差、凹体正公差为新模检验用。二、高压造型工艺装备表6-7金属模样、芯盒尺寸公差(单位：mm)测量尺寸模样部位凸体凹体基准线、中心线芯头300+02-01-02+01
28、01见附表300500+025-01-025+0101500800+03-01-03+0101800+04-02-04+0201模样、芯盒的水平芯头间隙和尺寸公差铸孔名义尺寸间隙公差配合尺寸举例模样尺寸芯盒尺寸二、高压造型工艺装备表6-7金属模样、芯盒尺寸公差(单位：mm)102501012022550020154045010003015808100150040212012150050216016模样、芯盒的垂直芯头间隙和尺寸公差铸孔名义尺寸间隙公差配合尺寸举例模样尺寸芯盒尺寸10250201202255003014045010004015808100150050212012二、高压造型工艺装
29、备表6-7金属模样、芯盒尺寸公差(单位：mm)150060216016二、高压造型工艺装备2.模底板和模板框(1)普通单面模板其与低压普通单面模板结构一样，装有定位销和套。(2)框式模板模底板装在模板框内，一般把和砂箱定位用的定位销或套装在模板框的两端。(3)快换组合模板和组合镶拼模板模板做成相当于模板框内框的1/2或1/4，以便使不同铸件的模板能同时装于同一模板框内，便于组织生产；这种模板的缺点是要求较高的定位精度。二、高压造型工艺装备技术条件1.62对称度误差不大于0.05mm。2.A面与B面平行度误差不大于0.05mm。3.材质为HT200，毛坯需经人工时效。4.未注明圆角R10。5.未
30、注明起模斜度2。图6-25某汽车厂高压造型用的模底板图1模底板2定位销3压板4半圆头螺钉5弹簧垫圈二、高压造型工艺装备图6-26某汽车厂高压造型线用的模板框图1模板框本体2、7定位销3、15螺母4、16弹簧垫圈5、11可换条6固定位套8螺栓9压板条10加热板12内六角螺钉13压板14椭圆衬套当作上模板框用时：零件2、3、4和导向销(未画出)改换成零件6、14。当作下模板框用时：零件6、14改换成零件2、3、4和导向销。二、高压造型工艺装备图6-27组合快换模底板的四种型号a)1号模底板尺寸：AB为750mm550mmb)2号模底板尺寸：A(-10)为750mm265mm二、高压造型工艺装备图6
31、-27组合快换模底板的四种型号(续)c)3号模底板尺寸：(-10)B为365mm550mmd)4号模底板尺寸：(-10)(-10)为365mm265mm二、高压造型工艺装备图6-28组合快换模板的六种组合形式二、高压造型工艺装备图6-29组合镶拼模板示意图3.浇口杯和直浇道模二、高压造型工艺装备图6-30某汽车厂高压造型线使用的直浇道模样和浇口杯模样a)直浇道模样，材质为45钢b)浇口杯模样，材质为ZG35二、高压造型工艺装备图6-31某汽车厂高压造型机使用的直浇道模样和浇口杯模样a)直浇道模样，材质为45钢b)浇口杯模样，材质为橡胶二、高压造型工艺装备4.成型压头图6-32成型压头阶梯尺寸二
32、、高压造型工艺装备5.砂箱二、高压造型工艺装备表6-8滑道式砂箱箱壁断面的形式(单位：mm)砂箱尺寸砂箱高度Htb5002001060204010255011000400158030353520252530或601000125050015202002035153050150二、高压造型工艺装备二、高压造型工艺装备1)压铁法该法较为通用，但较麻烦。2)砂箱自重法该法最简便，而且砂箱牢固，但砂箱笨重。二、高压造型工艺装备3)箱卡法该法一般多用手工打箱卡。图6-33KW公司为南斯拉夫二、高压造型工艺装备图6-34KW公司为法国摩色等三、射压造型工艺装备简介1.模板图6-35500mm400mm的模底
33、板结构三、射压造型工艺装备简介图6-36加厚的模底板框三、射压造型工艺装备简介表6-9铸件厚度、模样高度与吃砂量(单位：mm)铸件厚度模样高度砂型顶部吃砂量A砂型侧面吃砂量B砂型底部吃砂量C100501001502503007030508030或4508010150501001502503007050701004060901520050100150250300706080110507010020250501001502503007070901206080110三、射压造型工艺装备简介表6-9铸件厚度、模样高度与吃砂量(单位：mm)25050100150250300708010013070901
34、20三、射压造型工艺装备简介 因底部有刮砂条，实际吃砂量要减少10mm。图6-37600mm480mm模板的模样最大高度(包括模板)三、射压造型工艺装备简介表6-10500mm400mm模板的模样最大高度曲线坐标(单位：mm)模板高度模样最大高度模板高度模样最大高度39812501803801700160360186014034019651203202035100300208580280210060260210040240208520220206502002020三、射压造型工艺装备简介2.射压造型用模板举例例1上海某机床铸造厂的电动机端盖模板。例2阀体的模板(以反压板为主，因为正反压板上的模
35、样左右形状对称)。图6-38端盖的正压板用模板图三、射压造型工艺装备简介1.每个模样要用3只M8内六角螺钉固定，用2只?6圆柱销定位。2.模样装于模板不允许超过0.05mm间隙。3.和凹模角度偏差不允许超过20。4.2.5mm凹槽在凹模装入后加工。图6-39端盖的反压板用模板图三、射压造型工艺装备简介1.每个模样用3只M8内六角螺钉固定，用2只?6圆柱销定位。2.凹模装入模板可高出0.05mm。3.和外模角度偏差不允许超过20。4.2.5mm凹槽在凹模装入后加工出。图6-40阀体的模板图四、热芯盒的设计图6-41热芯盒的基本结构组成1、8加热板2内六角螺钉3盖板4固定板5回位导杆6左(动)芯盒
36、7右(静)芯盒9射砂头10导砂面11排气槽12电加热管13定位销14定位销套15顶杆16定位键17顶芯杆18水冷射砂板四、热芯盒的设计1.热芯盒的材料四、热芯盒的设计表6-11热芯盒及其附具材料选用表名称材料热处理名称牌号热芯盒本体灰铸铁HT200去除应力热处理镶块、活块灰铸铁、铜合金、碳素钢HT200、ZCuSPZQ235A去除应力热处理顶芯杆、回位导杆碳素钢454247HRC顶杆压板、盖板碳素钢Q235A、3535钢调质处理定位销工具钢T104853HRC定位销套工具钢T8、T104550HRC顶芯板灰铸铁、碳素钢HT200、Q235A去除应力热处理底框灰铸铁HT200去除应力热处理射砂口
37、衬套碳素钢453545HRC排气塞铜合金、铝合金ZCuZP、ZL101四、热芯盒的设计表6-11热芯盒及其附具材料选用表加热板灰铸铁HT200去除应力热处理水冷射板灰铸铁HT200去除应力热处理四、热芯盒的设计2.热芯盒的结构设计(1)分盒面的选择热芯盒的分盒形式根据使用射芯机的不同，有垂直对开式、水平对开式和多向开盒式等几种。1)尽可能简化热芯盒分盒面的形状，为了加工制造方便，最好采用平直分盒面。2)尽可能不采用活块。3)确保开盒后，砂芯留在设有顶出机构的半片芯盒中，如图所示。四、热芯盒的设计图6-42定向留芯的分盒面和顶出机构位置的选择a)对称圆柱砂芯，分盒面向无顶出机构的半盒偏移b)形状
38、复杂，起模深的部分设置在顶出机构半盒c)顶出机构半盒起模斜度小四、热芯盒的设计4)根据射砂工艺要求，确保砂芯的良好充填和足够的紧实度。5)减少芯盒的磨损，提高芯盒的使用寿命。(2)壁厚的选择芯盒壁厚是根据砂芯的几何形状、尺寸大小确定的，可参照表6-12选择。四、热芯盒的设计表6-12热芯盒本体壁厚的选择(单位：mm)芯盒平均轮廓尺寸250250500500650650芯盒本体壁厚1530204025503060四、热芯盒的设计(3)射砂口的设计主要是确定射砂孔的位置、大小和形式。1)设在砂芯的芯头处。2)设在砂芯的大端。3)设在砂芯的平面处，尽量避免设在斜面和曲面处。4)射砂口应对正芯盒上的空
39、穴及深凹处，使砂流畅通，避免砂流直接冲到芯盒凸出部分、斜面和芯棒上。5)当采用数量较多的射砂口时，应对称和均匀布置，对于上顶芯机构的水平分盒射砂口更应如此。6)射砂口的布置应考虑到加热元件的安放，不能与之相碰。四、热芯盒的设计图6-43缸体水套砂芯射砂口的布置和数量简图四、热芯盒的设计图6-44常用射砂口形状示意图a)圆形b)腰圆形c)长条形d)十字形e)环形四、热芯盒的设计图6-45热芯盒射砂口衬套结构四、热芯盒的设计表6-13热芯盒射砂口衬套尺寸(单位：mm)序号12345d121416182022223D2830323436四、热芯盒的设计(4)排气装置的设计被砂流带入芯盒的气体和芯盒型
40、腔内存留的气体，在高速射砂流的作用下被压缩，形成“气垫”聚集在砂流最后充填部位。1)排气塞排气。图6-46排气塞结构a)铜质排气塞b)铝质排气塞四、热芯盒的设计表6-14排气塞规格尺寸排气塞材料铝 合 金铜 合 金排气塞外径D/mm?95?125?16?9?12?1排气塞槽数n68106811通气面积A/c010020035015026045四、热芯盒的设计图6-47排气槽的结构四、热芯盒的设计2)排气槽排气。3)间隙排气。(5)定位装置的设计常采用的定位装置是定位销和套，图所示为其典型结构。图6-48压板紧固式定位销(套)安装图1动(上)芯盒2定位销3压板4沉头螺钉5定位销套6静(下)芯盒四
41、、热芯盒的设计图6-49垂直分盒对开式顶出机构简图1动芯盒2定芯盒3顶芯机构4侧电加热板5中间电加热板6砂芯四、热芯盒的设计(6)出芯方式及其机构出芯方式主要有顶杆出芯、移动托板出芯和旋转出芯等三种。1)顶杆出芯机构。2)移动托板出芯。3)旋转出芯。3.加热装置的结构设计图6-50水平分盒下顶出机构简图四、热芯盒的设计图6-51水平分盒上顶杆出芯简图四、热芯盒的设计图6-52水平分盒热芯盒四、热芯盒的设计图6-53移动托板出芯简图四、热芯盒的设计(1)电加热板电加热板采用HT200灰铸铁经机械加工而成。图6-54旋转出芯简图1芯盒夹紧缸2电加热板3回转缸4连杆5回转芯盒6砂芯7芯盒8工作台四、
42、热芯盒的设计图6-55Z8612B单工位垂直分盒热芯盒射芯机用电加热板典型结构尺寸(加热板功率为41.1kW4.4kW)四、热芯盒的设计(2)电加热元件又称电加热管。图6-56管状电加热元件结构a)单端出线b)双端出线1接线片2绝缘子3绝缘塞4外壳(1Cr18Ni9Ti)5电阻(Cr20Ni80)6氧化镁填料7接线柱四、热芯盒的设计(3)电加热功率的确定首先要确定电加热功率，然后才能确定电加热元件的规格和数量。4.射砂头的结构设计四、热芯盒的设计图6-57射砂头结构简图1射砂头体2导砂面3射砂板四、热芯盒的设计(1)射砂头体其采用灰铸铁材料，通常射芯机都附有标准射砂头体。(2)射砂板射砂板与射
43、砂头体安装在一起，在射砂制芯过程中，为防止射砂头体内芯砂因受热硬化而堵死射砂孔，因此，射砂板应做成带有水冷腔的空心结构。图6-58整铸式水冷射砂板典型结构1O形密封圈2射砂口衬套3六角头螺栓4盖板5密封圈6射砂板四、热芯盒的设计(3)导砂面导砂面的作用在于减少射砂时的砂流阻力，充分发挥其动能的紧实作用，以提高砂芯的紧实效果，同时还便于清理射砂头内的余砂。图6-59导砂面结构简图四、热芯盒的设计5.热芯盒的加工制造及技术要求1)上、下(或左、右)芯盒的定位销或定位套安装孔应配钻、铰、以确保芯盒中砂芯位置一致。2)上、下(或左、右)芯盒的分盒间隙不得大于0.1mm。3)一套芯盒装配后，上、下平面的
44、平行度误差不得大于0.2mm。4)当射砂口衬套压入芯盒后，应对其顶面进行磨削加工，以保证各射砂孔衬套顶面在同一平面上。5)芯盒加工尺寸偏差按CT10制造(除设计图中标注者外)。6)芯盒内腔表面粗糙度按Ra1.6m加工。四、热芯盒的设计7)顶芯杆、排气塞装于芯盒后，并应进行修整，以确保其工作面与芯盒内腔表面的高度一致。8)垂直分盒热芯盒上平面对芯盒安装基准面垂直度误差，不得大于0.1mm。9)垂直分盒热芯盒分盒面对芯盒安装基准面平行度误差，不得大于0.05mm。10)芯盒本体在机械加工前应进行人工时效处理。五、壳芯盒的设计图6-60电加热壳芯盒典型结构1排气槽2定位销套3动芯盒4定位键5定芯盒6
45、电加热板7顶芯杆8固定板9顶出板五、壳芯盒的设计1.壳芯盒的结构设计(1)吹砂口的设计1)位置的选择。吹砂口开设在大端芯头处。其吹砂量大，可使砂芯的棱角和拐角处结构均匀，并有利于未硬化的余砂全部倒出。但是这种吹砂口的布置形式，对于砂芯强度会带来不良影响。吹砂口开设在小端芯头处。其砂流具有一定的速度，可提高砂芯强度。但砂芯棱角、拐角处紧实度较差，未硬化的余砂不易全部排除。2)尺寸的选择。五、壳芯盒的设计五、壳芯盒的设计图6-61砂芯吹砂口设置实例a)排气管前后段砂芯b)气缸体曲轴箱砂芯c)后轮轮廓砂芯五、壳芯盒的设计(2)排气装置的设计壳芯盒的排气装置与热芯盒一样，亦采用排气槽、排气塞和顶芯杆间
46、隙等形式。2.壳芯机转向开盒的设计图6-62顶吹摇摆式壳芯机砂芯及芯盒高度计算简图1壳芯盒2加热板3门框4门框转轴5壳芯机定芯盒转盘复习思考题1.铸造工艺设计的依据是什么?2.铸造工艺及工装设计的内容有哪些?3.铸件尺寸公差在图上怎样表示?4.铸造工艺图有哪些内容要表达?5.为什么有些零件要画铸件图?怎样画铸件图?6.高压造型为什么要采用成型压头?怎样设计?7.热芯盒的结构设计有哪些内容?8.热芯盒的出芯方式有哪几种?9.热芯盒加工制造的技术要求有哪些?10.简述前轮轮廓铸件的工艺及工装设计。11.现有直径500mm三个槽的V带轮，成批生产，简述如何通过技术改造提高其生产率，并试画出其结构简图。
