7 砂型铸造工艺

3/3/20206:31AM13/3/20206:31AM2上次课内容的回顾•铸铁件生产碳在铁碳合金中的存在形式有：渗碳体和石墨白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁•铸铁的优点•石墨形态对铸铁性能的影响•铸铁的石墨化：影响石墨化因素•灰口铸铁件的生产：•灰铸铁的孕育处理；球墨铸铁件的生产；可锻铸铁件的生产；•铸钢件的生产3/3/20206:31AM3第7章砂型铸造主要内容：7.1造型方法的选择（自学）7.2砂型铸造的工艺设计7.3铸件的结构设计重点内容：1砂型铸造的工艺设计2铸件的结构设计作业：P1177.8(a)、(b)、(c)铸造工艺图的绘制分型面的选择工艺参数的确定浇注位置的确定如何将设计的零件变成铸件？怎样生产出合格铸件铸造3/3/20206:31AM47.1造型方法的选择砂型铸造造型方法整模造型分模造型活块造型三箱造型挖砂造型刮板造型机器造型震压造型微震压实造型射压造型抛砂造型手工造型3/3/20206:31AM57.1造型方法的选择手工造型金属型铸造熔模铸造压力铸造低压铸造陶瓷型铸造离心铸造消失模铸造液态成型工艺砂型铸造特种铸造整模造型分模造型活块造型三箱造型挖砂造型刮板造型机器造型整模造型砂型铸造的工艺设计铸造工艺图的绘制分型面的选择工艺参数的确定浇注位置的确定砂型铸造3/3/20206:31AM6整模造型7.1.1手工造型3/3/20206:31AM7分模造型3/3/20206:31AM8挖砂造型3/3/20206:31AM9假箱造型3/3/20206:31AM10三箱造型3/3/20206:31AM11活块造形分模造型刮板造型(芯)3/3/20206:31AM127.1.2机器造型机器造型的实质机器造型的特点将填砂、紧实、和起模等主要工序实现机械化生产效率高，产品质量稳定震压式造型、抛砂造型、无箱挤压3/3/20206:31AM13震压造型3/3/20206:31AM143/3/20206:31AM15设点要计铸造工艺图的绘制工艺参数的确定分型面的选择浇注位置的确定7.2砂型铸造的工艺设计3/3/20206:31AM167.2.1铸造工艺图的绘制首先要考虑这个零件有几种可能的分型方案对浇注位置的选择铸型分型面选择绘制方法分型面的选择浇注位置画法(上和下)工艺参数定性给出即可铸造工艺图——是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形3/3/20206:31AM17铸造工艺图实例分型面的选取至关重要3/3/20206:31AM187.2.2分型面的选择选择原则分型面——指铸型中相互结合的表面应保证模样能顺利的从铸型中取出1应尽量减少分型面的数量2应尽量使分型面是一个平直的面3应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱4应使铸件的全部或大部分置入下箱5应尽量使型芯和活块的数量减少63/3/20206:31AM19A.应保证模样能顺利从铸型中取出（1）3/3/20206:31AM20A.应保证模样能顺利从铸型中取出（2）3/3/20206:31AM21应保证模样能顺利从铸型中取出（3）3/3/20206:31AM22B.应尽量减少分型面的数量3/3/20206:31AM23若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型D.应尽量使型芯和活块的数量减少C.应尽量使分型面是一个平直的面机器造型3/3/20206:31AM24E.应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱,易于保证铸件的尺寸精度3/3/20206:31AM257.2.3浇注位置的选择原则铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。1铸件的重要工作面、主要的加工面应朝下或侧立放置。C620床身浇注位置圆锥齿轮浇注位置气缸套的浇注位置3/3/20206:31AM262铸件的大平面应朝下以免形成夹渣和夹砂等缺陷。平板铸件铝电机端盖浇注位置4应将铸件的厚大部分放在上部或侧面以获得组织致密，外形完整的铸件3应将铸件薄而大的平面放在下部、侧面或倾斜位置以利于合金液填充铸型链轮的浇注位置(铸钢)3/3/20206:31AM277.2.4工艺参数的确定加工余量收缩率拔模斜度铸造圆角型芯及型芯头工艺参数3/3/20206:31AM28加工余量孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。铸造收缩率铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体积和尺寸缩小。为使铸件的实际尺寸符合图样要求，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合金的收缩率。合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。通常灰铸铁的铸造收缩率是0.7%~1.0%，铸钢的铸造收缩率为1.3%~2.0%3/3/20206:31AM29拔模斜度为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在模样、芯和的起模方向留有一定的斜度铸造圆角凝固特性热节、充型不同转角处的热节3/3/20206:31AM30型芯及型芯头型芯是铸件的一个重要的组成部分，型芯的功用是形成铸件的内腔,孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形型芯种类3/3/20206:31AM31型芯头型芯头:是型芯的定位、支撑和排气的部分设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅引出铸型等3/3/20206:31AM32确定下列铸件的铸造工艺方案。要求：1、在单件、小批生产和大量生产两种条件分析最佳方案；2、按所选择的最佳方案绘制铸造工艺图：（包括浇注位置、分型面、拔模斜度、铸造圆角、型芯及型芯头等）。思考题3/3/20206:31AM33主要内容:7.3.1砂型铸造工艺对铸件结构的要求7.3.2合金铸造性能对铸件结构的要求7.3.3不同成形工艺对铸件结构的要求7.3铸件的结构设计重点内容：铸件结构设计如何考虑铸造工艺特点3/3/20206:31AM347.3.1砂型铸造工艺对铸件结构的要求•铸件的外形设计•铸件的内腔设计1铸件的外形设计原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺3/3/20206:31AM352铸件的内腔设计原则：减少形芯数量，避免不必要的型芯；便于型芯的固定、排气和清理。作用：防止偏芯、气孔等缺陷的产生；简化造型工艺，降低成本。铸件的内腔设计视频3/3/20206:31AM36减少型芯的数量，避免不必要的型芯实例分析：便于型芯的稳定、排气和铸件的清理3/3/20206:31AM37缺陷分析：结论：铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间概念：7.3.2合金铸造性能对铸件结构的要求1铸件壁厚的设计原则1：合理设计铸件壁厚最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。临界壁厚：各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的3倍。如果所设计铸件的壁厚小于允许的“最小壁厚”，铸件就易产生浇不足、冷隔等缺陷。在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、缩松、结晶组织粗大等缺陷，从而使铸件的力学性能下降。3/3/20206:31AM38原则2:铸件壁后应均匀，避免厚大截面缺陷分析：铸铸件如果壁后过大会出现集中的缩孔3/3/20206:31AM392铸件壁的连接原则1：铸件的结构圆角；避免铸件壁的锐角连接；厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡；缺陷分析：锐角连接处易出现热结合应力，并会导致应力集中，从而产生裂纹、缩孔等缺陷。3/3/20206:31AM40原则2：减缓肋、辐收缩的阻碍缺陷分析：铸件各部分冷却速度不同而收缩不一致，形成较大的内应力。当此应力超过合金的强度极限时，铸件会产生裂纹。实例分析1：3/3/20206:31AM41实例分析2：改进后的交错接头或环状接头，其热节均较改进的小，且可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能均较好。3/3/20206:31AM42原则3：避免出现过大的水平面缺陷分析：薄壁罩壳铸件，当其壳顶呈水平面时，因薄壁件金属液散热冷却快，渣、气易滞留在顶面，易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣缺陷。实例：3/3/20206:31AM431压铸件的结构设计原则：应尽量消除侧凹和深腔，在无法避免时，至少应便于抽芯，以便压铸件能从铸型中顺利取出。实例：7.3.3不同成型工艺对铸件结构的要求3/3/20206:31AM44原则：孔、槽不易过小或过深，便于浸渍涂料和撒砂；尽量避免出现大平面。实例：2熔模铸件的结构设计3/3/20206:31AM45组合设计：可将大铸件或形状复杂的铸件，设计成几个较小的铸件，经机加工后，再用焊接或螺纹连接方式将其组合成整体。实例1：3铸件的组合设计实例2：实例3：3/3/20206:31AM46思考题：为防止铸件缺陷产生，试修改图示铸钢机架的结构。（孔的尺寸、形状不能变）