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第三節(jié) 鑄造工藝圖
鑄造生產(chǎn)時,首先要根據(jù)鑄件的構(gòu)造特征、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件等因素,確定鑄造工藝方案。其主要內(nèi)容包括澆注位置、分型面、鑄造工藝參數(shù)〔機械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率、芯頭等〕確實定,然后用規(guī)定的工藝符號或文字繪制成鑄造工藝圖。鑄造工藝圖是指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)的技術(shù)文件,也是驗收鑄件的主要依據(jù)。
一、澆注位置確實定
【澆注位置】澆注時鑄件在鑄型中所處的位置稱為澆注位置。鑄件的澆注位置對鑄件的質(zhì)量、尺寸精度、造型工藝的難易程度都有很大的影響。通常按以下根本原則確定澆注位置。
〔1〕鑄件的重要工作面或主要加工面朝下或位于側(cè)面。澆注時金屬液中的氣體、熔渣及
2、鑄型中的砂粒會上浮,有可能使鑄件的上部出現(xiàn)氣孔、夾渣、砂眼等缺陷,而鑄件下部出現(xiàn)缺陷的可能性小,組織較致密。如下圖機床床身的澆注位置,應(yīng)將導(dǎo)軌面朝下,以保證該重要工作面的質(zhì)量。如下圖的卷揚筒,其圓周面的質(zhì)量要求較高,采用立澆方案,可使圓周面處于側(cè)面,保證質(zhì)量均勻一致。 如圖機床床身的澆注位置,應(yīng)將導(dǎo)軌面朝下,以保證該重要工作面的質(zhì)量。
床身的主要工作面朝下
卷揚筒的工作面置于側(cè)壁
〔2〕鑄件的大平面朝下或傾斜澆注。由于澆注時熾熱的金屬液對鑄型的上部有強烈的熱輻射,引起頂面型砂膨脹拱起甚至開裂,使大平面出現(xiàn)夾砂、砂眼等缺陷。大平面朝下或采用傾斜澆注的方法可防止大平面產(chǎn)生鑄造缺陷。以
3、下圖為平板鑄件的澆注位置。
大平面朝下
〔3〕鑄件的薄壁朝下、側(cè)立或傾斜。 為防止鑄件的薄壁部位產(chǎn)生冷隔、澆不到缺陷,應(yīng)將面積較大的薄壁置于鑄件的下部,或使其處于側(cè)壁或傾斜位置,如下圖。
薄壁鑄件的澆注位置
〔4〕鑄件的厚大局部應(yīng)放在頂部或在分型面的側(cè)面。主要目的是便于在厚處安放冒口進展補縮,如圖閥體的冒口補縮和圖卷揚筒的重要面位于側(cè)面所示。
二、分型面的選擇
【分型面】是鑄型組元間的接合面。為便于起模,一般分型面選擇在鑄件的最大截面處。分型面的選定應(yīng)保證起模方便、簡化鑄造工藝、保證鑄件的質(zhì)量。確定分型面應(yīng)遵循如下原則。
〔1〕分型面應(yīng)選擇在模樣最大截面處,以便于起模。如
4、下圖。
分型面選在最大直徑處
〔2〕盡量減少分型面。分型面少則容易保證鑄件的精度,并可簡化造型工藝。對機器造型來說,一般只能有一個分型面,以下圖所示的繩輪鑄件,大批量生產(chǎn)時,為便于機器造型,可按a分型方案,采用環(huán)狀型芯,將二個分型面減少為一個分型面。當然在單件生產(chǎn)時,采用手工造型時,為減少工裝的制造,采用b方案,三箱造型,二個分型面也是合理的。
〔a〕?????????????????????????????????? 〔b〕
繩輪鑄件的分型面
〔3〕盡量使分型面平直。為了使模樣制造和造型工藝簡便,如下圖彎曲連桿的分型面,不應(yīng)采用彎曲的分型面〔b方案〕,而應(yīng)采用平直的分型面〔
5、a方案〕。
彎曲連桿的分型面
〔4〕盡量使鑄件的全部或大局部位于同一砂箱中。鑄件處于同一砂箱中,既便于合型,又可防止錯型,以保證鑄件的精度。以下圖水管堵頭的二種分型方案,圖中a分型方案較合理,使基準面與加工面位于同一砂箱中,鑄件的精度易保證。
水管堵頭的分型面
〔5〕盡量使型芯位于下箱,并注意減低砂箱的高度。這樣可簡化造型工藝、方便下芯和合型、便于起模和修型。如圖縮示機床立柱的分型方案,采用Ⅱ方案比擬合理,可使型腔和型芯大局部處于下箱中,便于起模、下芯、合型。
機床立柱的分型面
三、工藝參數(shù)的選定
〔1〕機械加工余量和公差
【機械加工余量】是指鑄件加工面上預(yù)留的、準
6、備切除的金屬層厚度。加工余量取決于鑄件的精度等級,與鑄件材料、鑄造方法、生產(chǎn)批量、鑄件尺寸、澆注位置等因素有關(guān)。
鑄件的尺寸公差 CT,其精度等級從高到低有1、2、3......16共16個等級;加工余量等級MA,從精到粗可分為A、B、C、D、E、F、G、H、J共9個級別。下表為砂型鑄造常用鑄造合金單件和小批生產(chǎn)時公差等級及與之配套的加工余量等級。
造型材料
CT/MA
鑄鋼
灰鑄鐵
球墨鑄鐵
可鍛鑄鐵
銅合金
輕金屬合金
干、濕砂型
13-15/J
13-15/H
13-15/H
13-15/H
13-15/H
12-14/H
自硬砂
12
7、-14/J
11-13/H
11-13/H
11-13/H
10-12/H
9-11/H
單件和小批生產(chǎn)時鑄件公差等級及與之配套的加工余量等級〔摘自GB/T1350-89〕
鑄件的公差等級和加工余量等級確定后,加工余量數(shù)值可根據(jù) GB/T11350-1989選??;公差的數(shù)值可按 GB6414—86 選取。
為簡化鑄造工藝,鑄件上的小孔和槽可以不鑄出,而采用機械加工。一般鑄鐵件上直徑 <30mm、鑄鋼件上直徑<40mm的孔可以不鑄出。
〔2〕起模斜度
【起模斜度】為使模樣〔或型芯〕易從鑄型〔或芯盒〕中取出,在模樣〔或芯盒〕上與起模方向平行的壁的斜度稱為起模斜度,可用角
8、度 α 或?qū)挾?a表示,提倡使用寬度a。模樣的起模斜度可采用增加壁厚、加減壁厚、減小壁厚三種取法,如下圖。 對于需要機械加工的壁必須采用增加壁厚法。
起模斜度需要增減的數(shù)值可按有關(guān)標準選取,采用粘土砂造型時的起模斜度可按 /T5105—1991確定。一般木模的斜度α =0.3°~3°,a=0.6~3.0mm;金屬模的斜度α=0.2°~2°,a=0.4~2.4mm。模樣越高,斜度越小。當鑄件上的孔高度與直徑之比小于1〔H/D<1〕時,可用自帶芯子的方法鑄孔,用自帶芯子的起模斜度一般應(yīng)大于外壁斜度。
(a) 增加鑄件厚度 〔b〕加減鑄件厚度 (c)減小鑄件厚度
9、〔壁厚<8mm〕 〔壁厚:8mm~12mm〕 〔壁厚>12mm〕
起模斜度的取法
〔3〕收縮率
為補償鑄件在冷卻過程中產(chǎn)生的收縮,使冷卻后的鑄件符合圖樣的要求,需要放大模樣的尺寸,放大量取決于鑄件的尺寸和該合金的線收縮率。一般中小型灰鑄鐵件的線收縮率約取 1%;非鐵金屬的鑄造收縮率約取1.5%;鑄鋼件的鑄造收縮率約取2%。
〔 4〕鑄造圓角
【鑄造圓角】模樣壁與壁的連接和轉(zhuǎn)角處要做成圓弧過渡,稱為鑄造圓角。鑄造圓角可減少或防止砂型尖角損壞,防止產(chǎn)生粘砂、縮孔、裂紋。但鑄件分型面的轉(zhuǎn)角處不能有圓角。鑄造內(nèi)圓角的大小可按相鄰兩壁平均壁厚的 1/3~1/5選取,外圓角的半徑取內(nèi)
10、圓角的一半。
〔5〕芯頭
【芯頭】是指砂芯的外伸局部,用來定位和支承砂芯。如下圖。芯頭有垂直和水平芯頭兩種。芯座是指鑄型中專為放置芯頭的空腔。芯頭和芯座尺寸主要有芯頭長度 L〔高度H〕、芯頭斜度 α 、芯頭與芯座裝配隙s等,其數(shù)值與型芯的長度〔高度〕和直徑有關(guān),應(yīng)查閱相關(guān)資料后確定〔本書略〕。
〔a〕垂直芯頭 〔b)水平芯頭
芯頭的構(gòu)造
四、澆注系統(tǒng)
【澆注系統(tǒng)】是為填充型腔和冒口而開設(shè)于鑄型中的一系列通道。
〔1〕澆注系統(tǒng)的組成與作用 通常有澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道和冒口等組成。合理地設(shè)計澆注系統(tǒng),可使金屬液平穩(wěn)地充滿鑄型型腔;控制金屬液的流動方向和速度;
11、調(diào)節(jié)鑄件上各局部的溫度,控制冷卻凝固順序;阻擋夾雜物進入鑄型型腔。冒口起補縮、排氣和集渣作用。
〔2〕澆注系統(tǒng)的類型 按金屬液導(dǎo)入型腔的位置,澆注系統(tǒng)可分為底注式、頂注式、中注式、階梯式等,見以下圖。
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澆注系統(tǒng)的類型
五、鑄造工藝圖繪制舉例
【鑄造工藝圖】是表示分型面、澆注位置、型芯構(gòu)造和尺寸、澆注系統(tǒng)、工藝參數(shù)等的圖樣,可按規(guī)定工藝符號或文字標注在鑄件圖上或另繪工藝圖。
例:以下圖為襯套零件圖,材料為HT200,采用砂型鑄造,年生產(chǎn)量200件,試繪出鑄造工藝圖。
(1)構(gòu)造分析、確定造型方法、澆注位置和分型面。零件上φ 48mm的孔要鑄出,但內(nèi)孔的小臺階不鑄出,故采用
12、簡單的圓棒型芯;為簡化鑄造工藝,φ8mm的小孔和鑄件側(cè)壁的小臺階和小凹槽均不鑄出。鑄件高度不大,可采用兩箱整體模造型、垂直澆注。分型面選在φ160mm的端面處,采用二箱整體模造型。
(2)工藝參數(shù)確定。
加工余量 鑄件各個面都要加工,故都應(yīng)有余量。砂型鑄造灰鑄鐵件的公差及配套的加工余量等級為14/H。頂面和孔的加工余量等級降一級〔取J級〕,加工余量數(shù)值可查GB/T11350-1989選取,φ160mm和φ104mm圓周面雙側(cè)加工,每側(cè)余量為6.0mm,底面的加工余量為6.0mm,頂面的加工余量為7.0mm,內(nèi)孔的每側(cè)的加工余量為6.0mm。
起模斜度 在垂直于分型面處〔平行于起模方面
13、〕,按增厚法確定起模斜度。取寬度a=1.0mm。圖9-21b中"7/6〞表示考慮了加工余量和起模斜度后,上端與下端的余量。
線收縮率 由于是小批生產(chǎn),鑄件各尺寸方向的鑄造收縮率可取一樣的數(shù)值,取鑄造收縮率為1%。
芯 頭 該芯頭為垂直芯頭。查有關(guān)手冊〔本書略〕得芯頭尺寸,如鑄造工藝圖所示。
鑄造圓角 鑄造圓角按〔1/3~1/5〕壁厚的方法,取R內(nèi)為8mm;R外為4mm。
(3)繪出鑄造工藝圖。如以下圖所示〔不含澆注系統(tǒng)〕。
六、鑄件圖
【鑄件圖】是反映鑄件實際尺寸、形狀和技術(shù)要求的圖形,是鑄造生產(chǎn)驗收和檢驗的主要依據(jù)。鑄件圖應(yīng)在完成鑄造工藝圖的根底上繪制,以下圖為襯套的鑄件圖。
零件圖 鑄造工藝圖 鑄件圖
襯套零件圖、鑄造工藝圖、鑄件圖
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