砂型铸造流程
最小铸出孔的参考数值见表1-7。对于零件图上不要求加工的孔、槽以及弯曲孔
等,一般均应铸出。
表1-7 铸件毛坯的最小铸出孔(mm)
生产批量
大量生产 成批生产 单件、小批量生产
最小铸出孔的直径 d
灰铸铁件
铸钢件
12~15
—
15~30
30~50
30~50
50
2. 起模斜度 为了使模样(或型芯)易于从砂型(或芯盒)中取出,凡垂
注意:为了提高型芯的刚度和强度,需在型芯中放入芯骨;为了提高型芯的 透气性,需在型芯的内部制作通气孔;为了提高型芯的强度和透气性,一般型芯 需烘干使用。
二、砂型铸造工艺设计 目的:为了获得健全的合格铸件,减小铸型制造的工作量,降低铸件成本, 在砂型铸造的生产准备过程中,必须合理地制订出铸造工艺方案,并绘制出铸造 工艺图。 铸造工艺图:在零件图中用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形,其中 包括:铸件的浇注位置;铸型分型面;型芯的数量、形状、固定方法及下芯次序; 加工余量;起模斜度;收缩率;浇注系统;冒口;冷铁的尺寸和布置等。铸造工 艺图是指导模样(芯盒)设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。 依据铸造工艺图,结合所选造型方法,便可绘制出模样图及合箱图。图1-19为支 座的铸造工艺图、模样图及合箱图。
式中 ——模样或芯盒工作面的尺寸,单位为 mm; ——铸件的尺寸,单位为 mm。
通常,灰铸铁的铸造收缩率为0.7%~1.0%,铸造碳钢为1.3%~2.0%,铸造锡青 铜为1.2%~1.4%。
4. 型芯头 型芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类,如图1-30所示。
图1-30 型芯头的构造 a)垂直芯头 b)水平芯头 (四)铸造工艺设计的一般程序
铸造工艺设计:在生产铸件之前,编制出控制该铸件生产工艺的技术文件。 铸造工艺设计主要是画铸造工艺图、铸件毛坯图、铸型装配图和编写工艺卡片等, 它们是生产的指导性文件,也是生产准备、管理和铸件验收的依据。因此,铸造 工艺设计的好坏,对铸件的质量、生产率及成本起着决定性的作用。
一般大量生产的定型产品、特殊重要的单件生产的铸件,铸造工艺设计订得 细致,内容涉及较多。单件、小批生产的一般性产品,铸造工艺设计内容可以简 化。在最简单的情况下,只须绘制一张铸造工艺图即可。
图1-27 车床床身铸件
3.尽量使型腔及主要型芯位于下型 这样便于造型、下芯、合箱和检验铸件 壁厚。但下型型腔也不宜过深,并尽量避免使用吊芯和大的吊砂。如图1-28所示。
图1-28 机床支架
注意:选择分型面的上述诸原则,对于某个具体的铸件来说难以全面满足,
有时甚至互相矛盾。因此,必须抓住主要矛盾、全面考虑,至于次要矛盾,则应
箱后的砂型周围填紧,也可在砂型 铸件,砂箱尺寸较小
上加套箱
模样是整体的,多数情况下,型 腔全部在下半型内,上半型无型 腔。造型简单,铸件不会产生错型 缺陷
适用于一端为最 大截面,且为平面的 铸件
模样是整体的,但铸件的分型面 是曲面。为了起模方便,造型时用 手工挖去阻碍起模的型砂。每造一 件,就挖砂一次,费工、生产率低
图1-20车床床身的浇注位置
图1-21为起重机卷扬筒的浇注位置方案。采用立式浇注,由于全部圆周表面 均处于侧立位置,其质量均匀一致、较易获得合格铸件。
图1-21卷扬筒的浇注位置
1. 铸件的大平面应朝下 型腔的上表面除了容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷外,大平面还常容易产 生夹砂缺陷。因此,对平板、圆盘类铸件的大平面应朝下。 2. 面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置 可以有效防止铸件产生浇不足或冷隔等缺陷。图1-22为油盘铸件的合变形量, 收的依据
④选用工艺参数
艺
浇、冒口系统,内外冷
适用于各种批量的生产
⑤设计浇冒口、冷铁和铸
图
铁,铸肋,砂芯形状、
肋
数量及芯头大小等
⑥型芯设计
把经过铸造工艺设
铸
是铸件验收和机加工夹具设
计后,改变了零件形状、
⑦在完成铸造工艺图的基
件
计的依据。适用于成批、大量生
尺寸的地方都反映在铸
础上,画出铸件图
应尽量使铸型只有一个分型面,以便采用工艺简便的两箱造型。多一个分型 面,铸型就增加一些误差,使铸件的精度降低。图1-24a 所示的三通,其内腔必 须采用一个 T 字型芯来形成,但不同的分型方案,其分型面数量不同。当中心线 ab 呈垂直时(图1-24b),铸型必须有三个分型面才能取出模样,即用四箱造型。 当中心线 cd 呈垂直时(图1-24c),铸型有两个分型面,必须采用三箱造型。当 中心线 ab 和 cd 都呈水平位置时(图1-24d),因铸型只有一个分型面,采用两箱 造型即可。显然,图1-24d 是合理的分型方案。
从工艺措施上设法解决。
(三)工艺参数的确定
在铸造工艺方案初步确定之后,还必须选定铸件的机械加工余量、起模斜度、
收缩率、型芯头尺寸等具体参数。
1. 加工余量和最小铸出孔 在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械
加工余量。
数值取决于:铸件生产批量、合金的种类、铸件的大小、加工面与基准面之
间的距离及加工面在浇注时的位置等。采用机器造型,铸件精度高,余量可减小;
图1-19 支座的铸造工艺图、模样图及合型图 a)零件图 b)铸造工艺图(左)和模样图(右) c)合型图 (一)浇注位置的选择
浇注位置:浇注时铸件在铸型中所处的位置,选择原则如下: 1.铸件的重要加工面应朝下或位于侧面
图1-20所示为车床床身铸件的浇注位置方案。由于床身导轨面是重要表面, 不允许有明显的表面缺陷,而且要求组织致密,因此应将导轨面朝下浇注。
分型面的选择原则: 1.便于起模,使造型工艺简化 尽量使分型面平直、数量少,避免不必要的 活块和型芯。 图1-23为一起重臂铸件,按图中所示的分型面为一平面,故可采用较简便的 分模造型;如果选用弯曲分型面,则需采用挖砂或假箱造型,而在大量生产中则 使机器造型的模底板的制造费用增加。
图1-23 起重臂的分型面
手工造型误差大,余量应加大。铸钢件因表面粗糙,余量应加大;非铁合金铸件
价格昂贵,且表面光洁,余量应比铸铁小。铸件的尺寸愈大或加工面与基准面之
间的距离愈大,尺寸误差也愈大,故余量也应随之加大。浇注时铸件朝上的表面
因产生缺陷的机率较大,其余量应比底面和侧面大。灰铸铁的机械加工余量见表
1-6。
表1-6 灰铸铁的机械加工余量
图1-24 三通的分型方案
图1-25所示支架分型方案是避免用活块的例子。按图中方案 I,凸台必须采 用四个活块制出,而下部两个活块的部位较深,取出困难。当改用方案 II 时, 可省去活块,仅在 A 处稍加挖砂即可。
图1-25 支架的分型方案
铸件的内腔一般是由型芯形成的,有时可用型芯简化模样的外形,制出妨碍 起模的凸台、侧凹等。但制造型芯需要专门的工艺装备,并增加下芯工序,会增 加铸件成本。因此,选择分型面时应尽量避免不必要的型芯。
铸件上有妨碍起模的小凸台、肋 主要用于单件、小
条等。制模时将此部分作成活块, 批量生产带有突出
在主体模样起出后,从侧面取出活 部分、难以起模的铸
块。造型费工,要求操作者的技术 件
水平较高
用刮板代替模样造型。可大大降 主要用 于有 等截
低模样成本,节约木材,缩短生产 面的或回转体的大、
周期。但生产率低,要求操作者的 中型铸件的单件或
砂型铸造是传统的铸造方法,它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件
的生产。
一、砂型铸造造型(造芯)方法
制造砂型的工艺过程称为造型。造型是砂型铸造最基本的工序,通常分为手
工造型和机器造型两大类。
(一)手工造型
手工造型特点:操作方便灵活、适应性强,模样生产准备时间短。但生产率
低,劳动强度大,铸件质量不易保证。只适用于单件小批量生产。
图1-22 薄壁件的浇注位置
3. 对于容易产生缩孔的铸件,应将厚大部分放在分型面附近的上部或侧面 以便在铸件厚壁处直接安置冒口,使之实现自下而上的定向凝固。如前述之 铸钢卷扬筒,浇注时厚端放在上部是合理的;反之,若厚端在下部,则难以补缩。
(二)铸型分型面的选择
铸型分型面的选择恰当与否会影响铸件质量,使制模、造型、造芯、合箱或 清理等工序复杂化,甚至还可增大切削加工的工作量。
500~800
顶面
5.0~7.0
6.0~7.0
6.5~7.0
7.0~8.0
7.5~9.0 6.5~7.0
800~1250
顶面
6.0~7.0 6.5~7.5 7.0~8.0 7.5~8.0 8.0~9.0 8.5~10
铸件的孔、槽:一般来说,较大的孔、槽应当铸出,以减少切削加工工时, 节约金属材料,并可减小铸件上的热节;较小的孔则不必铸出,用机加工较经济。
如图1-26所示的轮形铸件,由于轮的圆周面外侧内凹,在批量不大的生产条 件下,多采用三箱造型。但在大批量生产条件下,采用机器造型,需要改用图中 所示的环状型芯,使铸型简化成只有一个分型面,这种方法尽管增加了型芯的费 用,但可通过机器造型所取得的经济效益得到补偿。
图1-26 使用型芯减少分型面
2.尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱,以保证铸件精度 如图1-27所示。
各种常用手工造型方法的特点及其适用范围见表1-5。
表1-5 常用手工造型方法的特点和应用范围
造型方法
主要特点
适用范围
适用于各种生产 铸型由上型和下型组成,造型、
批量,各种大、中、 起模、修型等操作方便
小铸件
按
铸型由上、中、下三部分组成, 主要用于单件、小
砂
中型的高度须与铸件两个分型面 批量生产具有两个
直于分型面的立壁,制造模样时必须留出一定的倾斜度,此倾斜度称为起模斜度,
如图1-29所示。
在铸造工艺图上,加工表面上的起模斜度应结合加工余量直接表示出,而不