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1、材 料 成 形 技 術 根 底 l 鑄 造 工 藝 設 計 ： 在 生 產 鑄 件 之 前 ， 首 先 要 編 制 出 控 制 鑄 件 生 產 工 藝 過 程 的 技 術 文 件 。l 本 章 主 要 介 紹 砂 型 鑄 造 工 藝 設 計 。l l 主 要 內 容 ： 鑄 造 工 藝 方 案 確 實 定l 鑄 造 工 藝 參 數(shù) 確 實 定l 澆 注 系 統(tǒng) 和 冒 口 確 實 定l 鑄 造 工 藝 方 案 及 工 藝 圖 例 如 具 體 內 容 ： 選 擇 鑄 件 的 澆 注 位 置 及 分 型 面 ； 確 定 型 芯 的 數(shù) 量 、 定 位 方 式 、 下 芯 順 序 、 芯 頭 形 狀

2、 及 尺 寸 ； 確 定 工 藝 參 數(shù) 如 機 械 加 工 余 量 、 起 模 斜 度 、 鑄 造 圓 角 及 收 縮 率 等 ； 澆 注 系 統(tǒng) 、 冒 口 、 冷 鐵 的 形 狀 和 尺 寸 及 在 砂 型 中 的 布 置 ； 繪 制 鑄 造 工 藝 圖 。 澆 注 位 置 ： 澆 注 時 鑄 件 在 鑄 型 中 所 處 的 空 間 位 置 。1.鑄 件 的 重 要 加 工 面 和 受 力 面 應 朝 下 或 位 于 側 面 上下 下上上下3.鑄 件 的 大 平 面 應 朝 下 2. 應 將 面 積 較 大 的 薄 壁 部 位 置 于 鑄 型 下 部 ， 或 使 其 傾 斜 位 置上下4

3、.為 防 止 鑄 件 產 生 縮 孔 、 縮 松 的 缺 陷 ， 應 使 鑄 件 的 厚 大 部 位 朝 上 或 側 放 上下 下上 1. 分 型 面 應 選 在 鑄 件 的 最 大 截 面 處 。2. 應 盡 量 使 鑄 件 的 全 部 或 大 部 置 于 同 一 砂 箱 ， 以 保 證 鑄 件 的 尺 寸 精 度 。 3. 應 盡 量 減 少 分 型 面 的 數(shù) 量 ， 并 盡 可 能 選 擇 平 面 分 型 。 上下中 4. 為 便 于 造 型 、 下 芯 、 合 箱 及 檢 驗 鑄 件 壁 厚 ， 應 盡 量 使 型腔 及 主 要 型 芯 位 于 下 箱 。 上 下上下 上下上 下 l

4、 型 芯 用 來 形 成 鑄 件 內 腔 或 外 形 阻 礙 起 模 的 部 位 。多 塊 型 芯 拼 裝 時 ， 必 須 考 慮 每 塊 型 芯 的 下 芯 順 序 。 1 機 械 加 工 余 量 和 鑄 孔 機 械 加 工 余 量 ： 在 鑄 件 需 要 進 行 切 削 加 工 的 外 表 上 增 加 的 一 層 金 屬 層 厚 度 。 鑄 件 機 械 加 工 余 量 應 與 鑄 件 尺 寸 公 差 配 套 使 用 ， 規(guī) 定 機 械 加 工 余 量 的 代 號 用 字 母 MA表 示 ， 加 工 精 度 由 精 到 粗 分 為 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 J共 九 個

5、 等 級 。 使 用 表 4-3， 應 遵 守 以 下 幾 條 規(guī) 定 ： 表 中 每 欄 有 兩 個 加 工 余 量 數(shù) 值 ， 上 面 的 是 單 側 加 工 時的 加 工 余 量 ， 下 面 的 是 雙 側 加 工 時 每 側 的 加 工 余 量 。 在 小 批 和 單 件 生 產 中 ， 鑄 件 的 不 同 加 工 外 表 允 許 采 用相 同 的 加 工 余 量 數(shù) 值 。 用 砂 型 鑄 造 的 鑄 件 ， 其 頂 面 (相 對 于 澆 注 位 置 )的 加 工 余 量 等 級 應 比 底 、 側 面 加 工 余 量 等 級 降 一 級 選 用 。 例 如 ： 某 鑄 件 的 底

6、、 側 面 的 加 工 余 量 為 CTl0級 、 MA一G級 ， 其 頂 面 加 工 余 量 那 么 應 為 CT11級 、 MA-H級 。 砂 型 鑄 造 中 孔 的 加 工 余 量 等 級 ， 可 采 用 與 頂 面 相 同 的 等 級 。 生 產 批 量 最 小 鑄 出 孔 直 徑灰 口 鑄 鐵 件 鑄 鋼 件大 量 生 產成 批 生 產單 件 、 小 批 生 產 12 1515 3030 50 30 5050注 ： 假 設 孔 很 深 ， 孔 徑 很 小 ， 一 般 不 鑄 出 ； 不 加 工 的 特 形 孔 ， 原 那 么 上 應 鑄 出 ； 非 鐵 金 屬 鑄 件 上 的 孔 ，

7、 應 盡 量 鑄 出 。 2 起 模 斜 度 在 造 型 和 造 芯 時 ， 為 了 順 利 起 模 而 不 致 損 壞 砂 型 和砂 芯 ， 應 該 在 模 樣 或 芯 盒 的 起 模 方 向 上 帶 有 一 定 的 斜 度， 這 個 斜 度 稱 為 起 模 斜 度 。 假 設 鑄 件 本 身 沒 有 足 夠 的 結 構 斜 度 ， 就 要 在 鑄 造工 藝 設 計 時 給 出 鑄 件 的 起 模 斜 度 。 4 鑄 造 收 縮 率5 型 芯 及 芯 頭圓 角 半 徑 一 般 約 為 相 交 兩 壁 平 均 厚 度 的 1/31/2。 通 常 灰 鑄 鐵 為 0.71.0%， 鑄 造 碳 鋼

8、 為 1.32.0%， 鋁 硅合 金 為 0.81.2%， 錫 青 銅 為 1.21.4%。 型 芯 的 功 用 是 形 成 鑄 件 的 內 腔 、 孔 洞 和 形 狀 復 雜 阻 礙 起模 局 部 的 外 形 。 芯 頭 的 作 用 ： 1 定 位 作 用 ；2 固 定 作 用 ；3 排 氣 作 用 。 一 、 澆 注 系 統(tǒng) 引 導 金 屬 液 流 入 型 腔 的 一 系 列 通 道 的 總 稱 。1. 澆 注 系 統(tǒng) 的 組 成 及 作 用 組 成 ： 澆 口 杯 、 直 澆 道 、 橫 澆道 和 內 澆 道 等 。 作 用 ： 通 道 。 內 澆 道 總 橫 截 面 尺 寸 S內 確

9、實 定 理 論 上 ： 用 水 力 學 公 式 計 算 ； 生 產 中 ： 根 據(jù) 有 關 經(jīng) 驗 圖 表 直 接 查 出 。 澆 注 系 統(tǒng) 其 它 組 員 橫 截 面 尺 寸 確 實 定 封 閉 式 澆 注 系 統(tǒng) S直 S橫 S內 S直 S橫 S內 =1.15 1.1 1 開 放 式 澆 注 系 統(tǒng) S直 S橫 S內 S直 S橫 ： S內 =1 2 42. 澆 注 系 統(tǒng) 尺 寸 確 實 定 (1)頂 注 式 澆 注 系 統(tǒng) 優(yōu) 點 ： 金 屬 液 自 由 下 落 ， 自 下 而 上 地 逐 漸 充 滿 型 腔 ， 利 于 定 向 凝 固 和 補 縮 ；缺 點 ： 沖 擊 力 大 (與

10、鑄 件 高 度 有 關 )， 充 型 不 平 穩(wěn) ， 易 發(fā) 生 飛 濺 、 氧 化 和 卷 入 氣 體 的 現(xiàn) 象 ， 使 鑄 件 產 生 缺 陷 。用 途 ： 這 種 澆 注 系 統(tǒng) 多 用 于 質 量 不 大 、 高 度 不 高 和 形 狀 簡 單 的 薄 壁 或 中 等 壁 厚 的 鑄 件 ； 易 氧 化 金 屬 鑄 件 那 么 不 宜 采 用 。內 澆 道 開 設 在 鑄 件 的 頂 部 優(yōu) 點 ： 內 澆 道 開 設 在 分 型 面 上 ， 能 方 便 地 按 需 要 進 行 布 置 ， 有 利 于 控 制 金 屬 液 的 流 量 分 布 和 鑄 型 熱 量 的 分 布 。應 用

11、： 應 用 普 遍 ， 適 用 于 中 等 質 量 、 高 度 和 壁 厚 的 鑄 件 。 內 澆 道 開 設 在 分 型 面 上 內 澆 道 開 設 在 型 腔 底 部 優(yōu) 點 ： 金 屬 液 充 型 平 穩(wěn) ， 防 止 了 金 屬 液 沖 擊 型 芯 、 飛 濺 和氧 化 及 由 此 引 起 的 鑄 件 缺 陷 ； 型 內 氣 體 易 于 逐 漸 排 出 ， 整個 澆 注 系 統(tǒng) 充 滿 較 快 ， 利 于 橫 澆 道 撇 渣 。缺 點 ： 型 腔 底 部 金 屬 液 溫 度 較 高 ， 而 上 部 液 面 溫 度 較 低 ，不 利 于 冒 口 的 補 縮 。 故 采 用 底 注 式 澆

12、注 系 統(tǒng) 時 ， 應 盡 快 澆 注 。應 用 ： 底 注 式 澆 注 系 統(tǒng) 多 用 于 易 氧 化 的 合 金 鑄 件 。 具 有 多 層 內 澆 道 的 澆 注 系 統(tǒng) 優(yōu) 點 ： 兼 有 底 注 式 和 頂 注 式 的 優(yōu) 點 ， 又 克 服 了 兩 者 的 缺 點 ， 既 注 入 平 穩(wěn) ， 減 少 了 飛 濺 ， 又 利 于 補 縮 。缺 點 ： 澆 注 系 統(tǒng) 結 構 復 雜 ， 增 大 了 造 型 及 鑄 件 清 理 工 作 量 。應 用 ： 它 多 用 于 高 度 較 高 、 型 腔 較 復 雜 、 收 縮 率 較 大 或 品 質 要 求 較 高 的 鑄 件 。 l 應 使

13、 內 澆 道 中 的 金 屬 液 暢 通 無 阻 地 進 入 型 腔 ， 不 正 面沖 擊 鑄 型 壁 、 砂 芯 或 型 腔 中 薄 弱 的 突 出 局 部 。 內 澆 道 盡 量 不 開 設 在 鑄 件 的 重 要 部 位 。 因 內 澆 道 附 近易 局 部 過 熱 而 造 成 鑄 件 晶 粒 粗 大 ， 并 可 能 出 現(xiàn) 疏 松 ， 進 而影 響 鑄 件 品 質 。 內 澆 道 不 應 阻 礙 鑄 件 收 縮 。 如 圖 4 16所 示 的 圓 環(huán) 鑄件 ， 其 四 個 內 澆 道 做 成 曲 線 形 狀 ， 就 不 會 阻 礙 鑄 件 向 中 心的 收 縮 ， 防 止 了 鑄 件

14、的 變 形 和 裂 紋 。 l 內 澆 道 應 開 在 容 易 清 理 和 打 磨 的 地 方 。 如 圖 4 17所 示的 開 在 鑄 件 砂 芯 內 的 內 澆 道 就 難 以 去 除 。 當 合 金 收 縮 較 大 且 壁 厚 有 一 定 差 異 時 ， 宜 將 內 澆 道 從鑄 件 厚 壁 處 引 入 ， 以 利 鑄 件 定 向 凝 固 ； 而 對 壁 薄 而 輪 廓尺 寸 又 較 大 的 鑄 件 ， 宜 從 鑄 件 薄 壁 處 引 入 ， 以 利 鑄 件 同時 凝 固 ， 減 小 鑄 件 的 內 應 力 、 變 形 量 ， 防 止 裂 紋 產 生 。 冒 口 是 在 鑄 型 中 設

15、置 的 一 個 儲 存 金 屬 液 的 空 腔 。應 放 置 在 鑄 件 的 熱 節(jié) 圓 直 徑 dy較 大 的 部 位 。 冒 口 普 通 冒 口特 種 冒 口 明 冒 口暗 冒 口保 溫 冒 口發(fā) 熱 冒 口大 氣 壓 力 冒 口易 割 冒 口 l 比 例 法 ： 根 本 原 理 是 使 冒 口 根 部 的 直 徑 d大 于 鑄 件 被 補 縮 處的 熱 節(jié) 圓 直 徑 dy， 冒 口 高 度 H由 所 選 定 的 系 數(shù) 乘 以 d得 出 。 注 ： L 冒 口 的 相 對 長 度 相 對 延 續(xù) 率 沿 鑄 件 長 度 方 向 各 個 冒 口 根 部 長 度 的 總 和 與 鑄 件 被 補 縮 局 部 長 度 之 比 的 百 分 數(shù) 。 第 四 節(jié) 液 態(tài) 成 形 工 藝 設 計 實 例 上下 材 料 ： HT200收 縮 率 ： 1.0 %上上 下下 上下 下 上 上下