铸造工艺学期末考试复习

一.绪论1，材料成形工艺（有时也称材料成形技术），是将材料制造成所需形状及尺寸的毛坯或成品的所有加工方法或手段的总称。2成形方法的选择原则1）适用性原则满足使用要求；适应成形加工性能。2）经济性原则获得最大的经济效益。3）与环境相宜原则环境保护问题，对环境友好。3成形方法选择的主要依据（1）产品功能及其结构、形状尺寸和使用要求等；2）产量；3）生产条件铸造1概念：铸造是将液态金属在重力或外力作用下充填到铸型腔中使之冷却、凝固，从而获得所需形状及尺寸的毛坯或零件的方法，所铸出的产品称为铸件。金属液态成形金属液态成型近净形化生产2分类通常从铸型材料、充型和凝固等方面对铸造进行分类。1）按铸型材料、充型和凝固条件铸造方法分为砂型铸造（用砂型作铸型在重力下充型和凝固的铸造方法）和特种铸造（在铸型材料、充型和凝固等方面与砂型铸造有显著差别的铸造方法的统称）2）按液态合金充型和凝固条件铸造方法分为重力铸造（如砂型铸造、壳型铸造、陶瓷型铸造、熔模铸造、金属型铸造）和非重力铸造（如压力铸造、低压铸造、挤压铸造和离心铸造）。3）按铸型材料铸造方法分为一次型铸造（如砂型铸造、壳型铸造和熔模铸造，铸型材料为非金属材料）和永久型铸造（如金属型铸造、压力铸造和低压铸造，铸型材料为金属材料）。4特点1）优点（1）适用范围广合金种类、铸件的形状和大小及质量几乎不受限制；（2）铸件具有一定的尺寸精度通常比普通锻件高，熔模铸件可达到无加工余量；（3）成本较低原材料来源广，价格低廉；铸件与零件形状和尺寸相近，节省材料。2）缺点（1）铸件晶粒粗大，组织疏松，易产生缩孔和气孔等缺陷；（2）铸件力学性能较低，尤其是冲击韧性较低；（3）生产工序多，铸件质量难以精确控制。二.铸造工艺设计概论1铸造工艺设计的概念铸造工艺设计又称铸造工艺规程设计根据零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制铸造工艺卡等技术文件的过程。2铸造工艺设计任务编制有关铸件生产工艺过程的技术文件，即用文字、表格、图纸等说明铸件生产工艺的次序、要求、方法、工艺规范及所用材料的种类和规格等。3铸造工艺设计目的保证铸件质量的可靠性和稳定性及低的成本，尽可能达到优质、高效益、低成本、少污染的目的4铸造工艺设计依据1）生产任务（1）铸造零件图样;（2）零件技术要求;（3）产品数量及生产期限2）生产条件（1）设备能力;（2）工艺技术水平及原材料供应;（3）模具等工艺装备加工能力和水平3）考虑经济性（1）原材料、炉料的质量及价格；（2）能耗及工人的操作技术水平与工时费用；（3）生产设备与工艺装备成本及费用5铸造工艺设计内容1）分析零件的技术要求和结构工艺性2）选择铸造工艺方法3）确定浇注位置和分型面4）选择工艺参数5）设计型芯6）设计浇注系统、冒口、冷铁和铸肋7）绘制铸造工艺图和铸件毛坯图8）工艺装备设计与制造9）生产调试与制订生产工艺10）编制工艺卡1铸造方法选用依据1）适用的合金种类铸型材料的耐热性，铸型耐火度及合金充型能力2）适用的铸件结构及大小铸件结构特点（尺寸大小与复杂程度等）3）铸件尺寸精度与表面粗糙度要求4）铸件生产批量5）交货期及生产条件3铸造工艺方法与铸造方法的区别和联系铸造工艺方法包括铸造方法、生产操作工艺和具体生产设备及工艺装备等方面内容，而铸造方法则着重从铸型材料、充型和凝固条件等方面强调工艺方法的共性，不涉及具体生产操作工艺方法和具体生产设备及工艺装备。铸造工艺方案的确定三.砂型铸造工艺设计2.1概述1砂型铸造工艺设计的概念根据零件结构的砂型铸造工艺性分析，结合产量和技术要求及生产条件，确定造型和制芯工艺，编制工艺卡等技术文件。2砂型铸造工艺设计依据1）生产任务；2）生产条件；3）考虑经济性3砂型铸造工艺设计内容和基本流程1）零件图纸的审查（分析零件的技术要求及其砂型铸造的结构工艺性）→2）拟订工艺方案（选择造型、制芯方法，确定浇注位置和分型面，选择机械加工余量、起模斜度和收缩余量等工艺参数）→3）砂芯设计（砂芯分块及砂芯本体和芯头）→4）浇注系统、冒口等设计→5）绘制铸造工艺图及相关图纸（铸件（毛坯）图，合箱图）→6）工艺装备设计（型板图、芯盒图、砂箱图、专用量具和样板图、组合下芯夹具图等）→7）编制工艺规程及工艺卡等技术文件2.2砂型铸造零件结构的工艺性1零件结构的铸造工艺性概念是指零件的结构应符合铸造生产要求。从避免铸件缺陷和简化铸造工艺两个方面审查零件结构合金流动性充型能力铸件结构铸造方法2铸造零件的设计步骤1）功用设计曲轴2）基于铸造经验修改和简化设计3）冶金设计（铸件材质的选择和适用性）曲轴球墨铸铁锻件4）考虑经济性3砂型铸造零件结构的工艺性分析1）从避免缺陷方面审查铸件结构（1）铸件应有合适的壁厚，介于最小壁厚与临界壁厚（2）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意壁厚过渡和圆角（3）内壁壁厚小于外壁（4）壁厚应尽可能均匀，避免肥厚部分，防止形成热节（5）有利于补缩和实现顺序凝固（6）防止铸件翅曲变形（7）避免水平方向出现较大平面2）从简化铸造工艺方面改进零件结构（1）铸件外形合理设计凸台、肋条和结构斜度，避免侧凹结构（2）铸件内腔不用或少用型芯，便于型芯的固定、排气和清理（3）减少和简化分型面，便于清理（4）分体铸造和联合铸造压铸件结构的工艺性金属型铸件结构的工艺熔模铸造铸件结构的工艺性2.3造型、制芯方法的确定1.优先采用湿型2.应和生产批量相适应3.适合企业生产条件4.兼顾铸件的精度要求和生产成本2.4浇注位置与分型面的选择1浇注位置的选择1）浇注位置的概念铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的状态和位置。水平浇注垂直浇注倾斜浇注浇注时分型面所处的空间位置2）确定浇注位置一般原则①铸件的重要部位应置于下部②铸件的重要加工面应朝下或或呈侧立面③铸件的大平面应位于下部或倾斜④保证铸件的充型能力⑤有利于铸件的补缩⑥避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验⑦尽量使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致大平板类倾斜浇注球墨铸铁曲轴横浇竖冷立浇2分型面的选择1）分型面的概念是指两半铸型相互接触的表面。2）确定分型面基本原则①分型面应尽可能选在最大截面处②尽可能使铸件全部或大部置于同一半型③尽量减少分型面的数目④分型面尽可能选用平面⑤避免使砂箱过高，便于下芯、检查、合型和浇注⑥注意减轻清理和机械加工量⑦受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度确定分型面与浇注位置的基本原则有的相互矛盾，要根据零件的特点及生产条件加以灵活应用(依据生产实践经验)。分型面的选择与其浇注位置有着密切的关系，只有将两者结合起来，综合考虑，才能做到简化生产并易于保证铸件质量。2.5砂箱中铸件数量及排列的确定1砂箱（型）中铸件数量的确定原则合理的吃砂量，浇注系统尽可能对称分布、直浇道位置一致，铸件生产平衡（不同大小铸件合理搭配）。2铸件砂箱（型）中的排列一箱生产多件同种铸件时，浇注系统尽可能对称分布。2.6砂芯设计1砂芯的功用形成铸件的内腔、成形孔及铸件外形不能起模的部位。2砂芯的基本要求砂芯的形状尺寸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能及时排除型外，铸件收缩时阻力小，容易清砂。3砂芯分类砂芯按体积大小分类，分为小砂芯、中砂芯和大砂芯砂芯按体粘结剂分类，分为粘土砂芯、水玻璃砂芯、油脂砂芯、树脂砂芯和水泥砂芯砂芯按制芯工艺分类，分为常规砂芯、自硬砂芯、热芯盒砂芯、冷芯盒砂芯、温芯盒砂芯和壳芯砂芯按复杂程度分类，分为Ⅰ级砂芯、Ⅱ级砂芯、Ⅲ级砂芯、Ⅳ级砂芯和Ⅴ级砂芯4砂芯的设计工作内容砂芯分块、确定下芯顺序、设计芯头、校核芯头及解决砂芯通气等问题。5确定砂芯形状（分块）的基本原则复杂砂芯分块制造，以简化芯盒结构，便于生产操作，保证铸件尺寸精度。总的原则是：使造芯到下芯的整个过程方便，铸件尺寸精确，不致造成气孔等缺陷，使芯盒结构简单。6砂芯设计的基本原则1）尽量减少砂芯数量2）复杂砂芯可分块制造3）保证铸件内腔尺寸精度和壁厚均匀4）选择合适的砂芯形状，适应造型、制芯方法5）填砂面应宽敞，烘干支撑面最好为平面6）复杂砂芯分块数量较多时，应采用“基础砂芯”7芯头的设计1）芯头的基本作用定位、固定和支撑砂芯，排气2）芯头的分类及组成水平芯头和垂直芯头,包括芯心头长度、斜度、间隙、压环、防压环和积砂槽等结构3）芯头的定位砂芯不仅要求安放稳固，而且要求定位准确，不允许砂芯发生移动或者绕芯头轴线转动4）芯头尺寸设计（1）垂直芯头的尺寸和间隙芯头的高度、芯头斜度（芯头和芯座的上部斜度比下部斜度大）、芯头的间隙（2）水平芯头的尺寸和间隙芯头长度（芯头不要太长，只要满足芯头的基本作用，强度校核）、芯头斜度（一般不留斜度，只在芯座上带有斜度，上芯座斜度约为10°，下芯座斜度约为5°）、芯头的间隙芯头与芯座的斜度关系芯头的斜度不得大于芯座，以免合箱时相碰（3）压（紧）环、防压环和集砂槽压环（压紧环）r=2～5mm；防压环（防压肩）高度0.5～2mm宽度5～12mm；集砂槽深度2～5mm宽度3～6mm起到存放散落砂粒的作用；（4）定位芯头砂芯的固定和定位方式一般用芯头固定，也有用芯撑、螺栓结构等固定要求固定牢靠，不得出现砂芯漂浮等问题，以保证砂芯位置的准确（5）芯撑和芯骨①芯骨材料铁丝和铸铁；尺寸与吃砂量②芯撑材料选择熔点和成分尺寸大小熔化时间表面质量洁净平整放置位置非加工表面或不重要的表面上（6）砂芯排气系统1）扎通气孔2）挖通气道3）用腊线作通气孔4）放填料2.7铸造工艺参数的确定1铸造工艺参数铸造工艺设计参数的简称，通常是指铸造工艺设计时需要确定的某些数据2铸件尺寸公差1）概念铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差。GB/T6414-1999《铸件尺寸公差》16级CT1～CT162）影响铸件尺寸公差的因素①铸造方法、合金种类、铸件结构的复杂性；②生产批量、铸件尺寸精度与表面粗糙度；③模具的类型和精度，造型材料的种类和品质，技术和操作水平等3）铸件尺寸公差的确定基于铸件技术要求和铸造方法及生产工艺技术水平，确定尺寸公差等级（壁厚尺寸公差可比一般尺寸的公差降低一级），然后再根据尺寸公差等级及铸件基本尺寸选取铸件尺寸公差数值。3铸件重量（质量）公差1）概念铸件质量公差是以占铸件公称质量的百分数表示铸件的质量变动的允许范围。GB/T1351-89《铸件质量公差》16级MT1～MT16，与《铸件尺寸公差》配套使用。2）影响铸件质量公差的因素合金种类、铸造方法、铸件尺寸精度与表面粗糙度、生产批量等3）铸件公称质量和质量公差的确定铸件实称质量的平均值铸件公称质量；铸件质量公差等级与其尺寸公差等级对应选取，然后根据铸件公称质量确定质量公差。4机械加工余量1）概念机械加工余量，简称加工余量，是为保证铸件加工面的尺寸精度而留出的尺寸余量国家标准（GB/T6414-1999）规定的机械加工余量等级有10级，依次分别称之为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K级，与《铸件尺寸公差》配套使用2）影响加工余量的主要因素合金种类、铸造方法、铸件尺寸精度与表面粗糙度、生产批量、工艺装备技术水平等3）加工余量的确定基于合金种类、铸造方法及生产工艺技术水平，确定铸件尺寸公差等级和加工余量等级（铸件顶面的加工余量应比底面、侧面的加工余量降一级选用），然后再根据铸件尺寸公差等级和加工余量等级及铸件加工后零件的最大轮廓尺寸和相应的尺寸范围选取加工余量数值。5铸造收缩率ε=[（LM－LJ）/LJ]×100%LM：模样尺寸；LJ：铸件尺寸铸造收缩率不仅与铸造合金的种类有关，而且还与铸件尺寸大小、铸件结构复杂程度和铸型性质等有关。熔模铸造综合收缩率6起模斜度1）概念在模样或芯盒平行于起模方向的壁上设置的斜度。结构斜度2）影响起模斜度的主要因素铸造方法、造型（芯）方法、模样材料、垂直壁的高度及表面粗糙度3）起模斜度的设计方法增加厚度法、减小厚度法和加减厚度法；根据加工面、非加工面和铸件壁厚选择具体具体的设计方法。7最小铸出孔和槽一般来说，较大的孔、槽等应铸出来；较小