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1、1液態(tài)成形工藝設計液態(tài)成形工藝設計沈陽工業(yè)大學材料學院2內容提要內容提要1鑄造工藝鑄造工藝設計依據設計依據內容和程序；內容和程序；2液態(tài)成形工藝方案的確定及鑄造工藝參數設液態(tài)成形工藝方案的確定及鑄造工藝參數設計計；3液態(tài)成形澆注系統(tǒng)的設計液態(tài)成形澆注系統(tǒng)的設計；4冒口、冷鐵的設計冒口、冷鐵的設計;5鑄造工藝裝備鑄造工藝裝備31鑄造工藝設計依據鑄造工藝設計鑄造工藝設計就是根據鑄造零件的結構特點、技術要求、生產批量、交貨期限和現有生產條件等，確定鑄造工藝方案和工藝參數，繪制鑄造工藝圖、編制產品鑄造工藝規(guī)程或鑄造工藝卡，作為生產準備、管理和產品驗收的依據，并用于直接指導生產操作和中間檢查。45(一)

2、生產任務v(1)鑄造零件圖紙鑄造零件圖紙?zhí)峁┑膱D紙必須清晰無誤，有完整的尺寸和各種標記。v(2)零件的技術要求零件的技術要求金屬材質牌號、金相組織、力學性能要求，鑄件尺寸及重量允許偏差，其他特殊性能要求，是否經水壓、氣壓試驗，零件在機器上的工作條件等。v(3)產品數量及生產期限產品數量及生產期限 產品數量是指批量大小。6(二)生產條件v(1)設備能力設備能力起重運輸機的噸位和最大起重高度，熔爐的類型、噸位和生產率，造型和制芯機種類、機械化程度，烘干爐和熱處理爐的能力，地坑尺寸，廠房高度和大門尺寸等。v(2)車間原材料原材料的應用情況和供應情況。v(3)工人技術水平和生產經驗技術水平和生產經驗。

3、v(4)模具等工藝裝備工藝裝備制造車間的加工能力和生產經驗。7(三)考慮經濟性v各種原材料、爐料等的價格，每噸金屬液的成本，各級工種工時費用，設備每小時費用等，都應有所了解，以便考慮該項工藝的經濟性。簡便適用，有利操作和節(jié)能環(huán)保8鑄造工藝設計的一般內容和程序鑄造工藝設計的一般內容和程序 項項目目 內容內容 用途及應用范圍用途及應用范圍 設計程序設計程序 鑄鑄 造造 工工 藝藝 圖圖 在零件圖上用規(guī)定的在零件圖上用規(guī)定的紅、蘭等各色符號表紅、蘭等各色符號表示出：澆注位置和分示出：澆注位置和分型面，加工余量，收型面，加工余量，收縮率，起模斜度，反縮率，起模斜度，反變形量，澆、冒口系變形量，澆、冒口

4、系統(tǒng)，內外冷鐵，鑄肋，統(tǒng)，內外冷鐵，鑄肋，砂芯形狀、數量及芯砂芯形狀、數量及芯頭大小等頭大小等 是制造模樣、模底板、是制造模樣、模底板、芯盒等工裝以及進行生產芯盒等工裝以及進行生產準備和驗收的依據準備和驗收的依據 適用于各種批量的生產適用于各種批量的生產 產品零件的技術條件產品零件的技術條件 和結構工藝性分析和結構工藝性分析 選擇鑄造及造型方法選擇鑄造及造型方法 確定澆注位置和分型確定澆注位置和分型 面面 選用工藝參數選用工藝參數 設計澆冒口、冷鐵和設計澆冒口、冷鐵和 鑄肋鑄肋 型芯設計型芯設計 鑄鑄 件件 圖圖 把經過鑄造工藝設計后，把經過鑄造工藝設計后，改變了零件形狀、尺寸改變了零件形狀、

5、尺寸的地方都反映在鑄件圖的地方都反映在鑄件圖上上 是鑄件驗收和機加工夾具設是鑄件驗收和機加工夾具設計的依據。適用于成批、大計的依據。適用于成批、大量生產或重要鑄件的生產量生產或重要鑄件的生產 在完成鑄造工藝圖的基在完成鑄造工藝圖的基 礎上，畫出鑄件圖礎上，畫出鑄件圖 鑄鑄 型型 裝裝 配配 圖圖 表示出澆注位置，型表示出澆注位置，型芯數量、固定和下芯芯數量、固定和下芯順序，澆冒口和冷鐵順序，澆冒口和冷鐵布置，砂箱結構和尺布置，砂箱結構和尺寸大小等寸大小等 是生產準備、合箱、檢驗、是生產準備、合箱、檢驗、工藝調整的依據工藝調整的依據 適用于成批、大量生產的適用于成批、大量生產的重要件，單件的重型

6、鑄件重要件，單件的重型鑄件 通常在完成砂箱設計后通常在完成砂箱設計后 畫出畫出 鑄造鑄造工藝工藝卡片卡片 說明造型、造芯、澆注、說明造型、造芯、澆注、打箱、清理等工藝操作打箱、清理等工藝操作過程及要求過程及要求 是生產管理的重要依據是生產管理的重要依據 根據批量大小填寫必要條件根據批量大小填寫必要條件 綜合整個設計內容綜合整個設計內容 9設設計計要要點點鑄造工藝鑄造工藝 方案的確定方案的確定 工藝參數工藝參數的確定的確定澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)和冒口和冒口鑄造工藝鑄造工藝圖的繪制圖的繪制鑄造工藝設計包括：鑄造工藝設計包括：選擇鑄造方法或造型方法選擇鑄造方法或造型方法鑄件的澆注位置和分型面位置，型芯和芯

7、頭結構；鑄件的澆注位置和分型面位置，型芯和芯頭結構；加工余量、收縮率和拔模斜度等工藝參數；加工余量、收縮率和拔模斜度等工藝參數；澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵的布置等；澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵的布置等；將所確定的工藝方案用文字和鑄造工藝符號在零件圖將所確定的工藝方案用文字和鑄造工藝符號在零件圖上表示出來，繪制鑄造工藝圖。上表示出來，繪制鑄造工藝圖。10鑄造工藝圖鑄造工藝圖在零件圖上用各種工藝符號表示出鑄造工在零件圖上用各種工藝符號表示出鑄造工藝方案的圖形藝方案的圖形鑄造工藝圖上的工藝符號鑄造工藝圖上的工藝符號111213142 液態(tài)成形工藝方案的確定及液態(tài)成形工藝方案的確定及鑄造工藝參數設計鑄造工藝參數設計

8、 2.1 零件結構的液態(tài)成形工藝性零件結構的液態(tài)成形工藝性分析分析2.2 澆注位置的澆注位置的確定確定2.3 分型面的分型面的選擇選擇2.4 液態(tài)成形用芯的工藝液態(tài)成形用芯的工藝設計設計2.5 鑄造工藝設計參數鑄造工藝設計參數152.1零件結構的液態(tài)成形工藝性分析v首先應對產品零件圖進行審查和分析，并著重注意以下兩方面的問題。v第一，審查零件結構是否符合鑄造工藝的要求。在審查中如發(fā)現結構設計有不合理之處，就應與有關方面進行研究，在保證使用要求的前提下予以改進。v第二，在既定的零件結構條件下，考慮鑄造過程中可能出現的主要缺陷，在工藝設計中采取措施予以防止。鑄造零件結構的液態(tài)成形工藝性是指零件的結

9、構應符液態(tài)成形工藝性是指零件的結構應符合砂型鑄造生產的要求，易于保證鑄件質量，簡化工合砂型鑄造生產的要求，易于保證鑄件質量，簡化工藝、降低成本藝、降低成本。16（一）從避免缺陷方面審查鑄件結構（一）從避免缺陷方面審查鑄件結構1）鑄件應有合適鑄件應有合適的壁厚的壁厚 避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄鑄件不應太薄件不應太薄。鑄件的最小允最小允許壁厚和鑄造許壁厚和鑄造合金的流動性合金的流動性密切相關。17v鑄件也不應設計得太鑄件也不應設計得太厚厚。超過臨界壁厚的鑄件中心部分晶粒粗大，常出現縮孔、縮松等缺陷，導致力學性能降低。各種合金各種合金鑄件的臨界壁厚可按鑄件的臨界壁厚可按最小壁厚的三倍最小壁厚的三倍來

10、考來考慮慮。圖2-1采用加強筋減少鑄件厚度182）鑄件結構不應造成嚴重的收縮阻礙，注意壁鑄件結構不應造成嚴重的收縮阻礙，注意壁厚過渡和圓角厚過渡和圓角。如圖。如圖2-2圖2-2鑄鋼件結構的改進 圖2-3壁與壁相交的幾種形式193）鑄件內壁應薄于外壁鑄件內壁應薄于外壁 鑄件的內壁和筋等，散熱條件較差，應薄于外壁，以使內、外壁能均勻地冷卻，減輕內應力和防止裂紋。合 金 種 類鑄鐵件鑄鋼件鑄鋁件鑄銅件內壁比外壁應減薄的值1020%2030%1020%1520%204）壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱）壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節(jié)節(jié)圖2-4壁厚力求均勻215）利于補縮和實現順序凝固）

11、利于補縮和實現順序凝固 對于鑄鋼等體收縮大的合金鑄件，易于形成收縮缺陷，應仔細審查零件結構實現順序固的可能性。)方案鑄出的件，在A點以下部分，因超出冒口的補縮范圍而有縮松，水壓試驗時出現滲漏；)方案，只在底部76范圍內壁厚相等，由此向上，壁厚以13角向上增厚，有利于順序凝固和補縮，鑄件質量良好圖2-5合金鋼殼體結構改進226）防止鑄件翹曲變形）防止鑄件翹曲變形 某些壁厚均勻的細長形鑄件，較大的平板形鑄件以及壁厚不均的長形箱體件，如機床床身等，會產生翹曲變形。前兩種鑄件發(fā)生變形的主要原因是結構剛度差結構剛度差，鑄件各面冷卻條件的差別引起不大的內應力鑄件各面冷卻條件的差別引起不大的內應力，但卻使鑄

12、件顯著翹曲變形。后者變形原因是壁厚相差懸珠，冷卻過程中引壁厚相差懸珠，冷卻過程中引起較大的內應力起較大的內應力，造成鑄件變形。23v可通過改進鑄件結構、鑄件人工時效矯形，塑性鑄件進行機械矯形和采用反變形模樣等措施解決。圖2-6防止變形的鑄件結構247）避免水平的大平面結構）避免水平的大平面結構 在澆注時，如果型腔內有較大的水平面存在，當金屬液上升到該位置時，由于斷面突然擴大，金屬液面上升速度變得非常小，極易造成夾砂缺陷或澆不到、渣孔和砂孔等缺陷。應盡可能把水平壁改進為稍帶傾斜的壁或曲面壁稍帶傾斜的壁或曲面壁。25（二）從簡化鑄造工藝方面改進零件結構（二）從簡化鑄造工藝方面改進零件結構v1)改進

13、妨礙起模的凸臺、凸緣和筋板的結構；v2)取消鑄件外表側凹；v3)改進鑄件內腔結構以減少型芯；v4)減少和簡化分型面；v5)有利于砂芯的固定和排氣；v6)減少清理鑄件的工作量；v7)簡化模具的制造；v8)大型復雜件的分體鑄造和簡單小件的聯合鑄造；261）改進妨礙起模）改進妨礙起模的凸臺、凸緣和的凸臺、凸緣和筋板的結構筋板的結構圖2-7妨礙起模部分的改進272）取消鑄件外表側）取消鑄件外表側凹凹 鑄件外側壁上有凹入部分必然妨礙起模，需要增加砂芯才能形成鑄件形狀。圖2-8帶有外表側凹的鑄件結構之改進283）改進鑄件內腔結構）改進鑄件內腔結構以減少砂芯以減少砂芯 鑄件內腔的筋條、凸臺和突緣的結構欠妥，

14、常是造成砂芯多、工藝復雜的重要原因。圖2-9鑄件內腔結構的改進294）減少和簡化分型面）減少和簡化分型面 a圖必須采用不平分型面，增加了制造模樣和模板的工作量圖2-10簡化分型面的鑄件結構305）有利于砂芯的固定和排氣）有利于砂芯的固定和排氣圖2-11撐架結構的改進圖2-12活塞結構的改進316）減少清理鑄件的）減少清理鑄件的工作量工作量 清除表面粘砂、內部殘留砂芯，去除澆口、冒口和飛邊等操作。這些操作勞動量大且環(huán)境惡劣。鑄件結構設計應注意減輕清理的工作量。圖2-13鋼體結構的改進327）簡化模具的制造）簡化模具的制造單件、小批生產中，模樣和芯盒的費用占鑄件成本的很大比例。為節(jié)約模具制造工時和

15、金屬材料，鑄件應設計成規(guī)則的、容易加工的形狀。圖2-14閥體結構的改進338）大型復雜件的分體鑄造和簡單小件的）大型復雜件的分體鑄造和簡單小件的聯合鑄造聯合鑄造 有些大而復雜的鑄件，可考慮分成幾個分成幾個簡單的鑄件，鑄造后再用焊用焊接方法或用螺栓接方法或用螺栓將其連接起來。這種方法常能簡化鑄造過程，使本來受工廠條件限制無法生產的大型鑄件成為可能。342.2 澆注位置的確定澆注位置的確定 v鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內的狀澆注位置是指澆注時鑄件在型內的狀態(tài)和位置態(tài)和位置。澆注位置與鑄型的充填、鑄件的冷卻、凝固與收縮有關，因而關系到鑄件的內外質量；還直接關系到造型工藝的難易，模型、芯盒的設計

16、和制作。35確定澆注位置時應考慮以下原則：確定澆注位置時應考慮以下原則：估計到鑄件發(fā)生缺陷的可能估計到鑄件發(fā)生缺陷的可能（1）鑄件的）鑄件的重要部分重要部分應盡量置于下部應盡量置于下部;（2）重要加工面重要加工面應朝下或呈直立狀態(tài)應朝下或呈直立狀態(tài);（3）使）使鑄件的大平面鑄件的大平面朝下，避免夾砂類缺陷朝下，避免夾砂類缺陷;（4）應保證鑄件能）應保證鑄件能充滿充滿;（5）應有利于）應有利于順序凝固順序凝固;（6）避免用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯，使下芯、合箱）避免用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯，使下芯、合箱及檢驗方便。及檢驗方便。（7）應使）應使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致;此外，應注意澆注位置、冷卻位置與生產批量密切相此外，應注意澆注位置、冷卻位置與生產批量密切相關。關。36鉗工平板鉗工平板（1 1）鑄鑄件件的的重重要要加加工工面面或或主主要要工工作作面面應應朝朝下下或或位位于側面，避免砂眼、氣孔和夾渣于側面，避免砂眼、氣孔和夾渣 金屬液的比重大于砂、渣。澆注時，砂眼氣泡和夾渣往往上浮到鑄件的上表金屬液的比重大于砂、渣。澆注時，砂眼氣泡和夾渣往