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铸造工艺设计基础

来源:用户分享 时间:2025/8/13 23:26:42 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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的铸铁件 石灰石砂型 通常用水玻璃做粘结剂,吹CO2使之硬化或配制成水玻璃自硬砂,具有硅粉尘少,易清理,可消除工人矽肺病等 目前主要用于钢铸件的生产中。应用于大型铸钢件时铸件有缩沉现象

2 按砂型紧实方式造型方法分:

1) 手工造型:砂箱造型,脱箱造型,刮板造型,组芯地坑造型 2) 机器造型:震击,震压,射压,抛砂,气流紧实等 3 按模样材料分:金属模造型,塑料模造型,木模造型

一般中小型铸件应尽可能选用湿型,不用干型(大批量、机械化);大中型结构复杂、质量要求高的铸件用表面干型或干型;的铸型和砂芯可考虑用自硬性铸型,特别是对于大件铸型和砂芯更为合适。 二 、 浇注位置的确定 1. 浇注位置 :

浇注位置指浇注时铸件在铸型所处的位置。

分型面:指两半个铸型互相接触的表面。一般先从保证铸件的质量出发来确定浇注位置,然后从工艺操作出发确定分型面。 2.选择浇注位置的主要原则

浇注位置的选择,决定于合金的种类、铸件结构及轮廓尺寸、铸件表面质量要求以及现有的生产条件。选择浇注位置时,主要以保证铸件质量为前提,同时尽量做到简化造型工艺和浇注工艺。选择浇注位置的主要原则有:

1)铸件的重要加工面、主要工作面和受力面,应尽量放在低部或侧面,以防止这些表面上产生砂眼、气孔、夹渣等铸造缺陷。因为同一铸件,下边质量好,上边质量较差:气孔、夹渣等铸造缺陷上边多,下边少,且下边补缩良好,组织细密。

如图图示车床床身导轨面是关键部位,不允许有任何缺陷,浇注时应把导轨面朝下。齿轮的轮齿是重要加工面,应将其朝下以保持组织致密,防止铸造缺陷,如图1-22。

卷筒、缸筒等圆筒形铸件,关键部位是外表面。因不可能都朝下。所以应采取立浇,即重要加工面都在侧面。图1-23。

有时,加工面很多,无法都照顾到,势必使某一加工面朝上,此时,要将重要的加工面朝下,朝上的 加工面应加大加工余来量。如牛头刨床横船,上下面均有导轨,由于结构复杂不能平做立浇,只好将导轨加长,面积较大部分放在下边,上边导轨可加大加工余量或采取其它措施。

2)尽量使大平面朝下,并采取倾斜浇注,以避免夹砂、夹渣缺陷。

倾斜浇注及适当快浇,使金属液上升较快,辐射热不会长期地作用于整个表面上,而是不断地作用在“新的”表面上,使各处受热时间均小于夹砂形成的临界时间。有时为了方便造型,采用“横做立浇”、“平做斜浇”的方法。(图1-25) 3) 保证铸件有良好的液态金属导入位置,保证铸件充满。

较大而壁薄的铸件部分应朝下、侧立、或倾斜以保证金属液的充填。浇注薄壁铸件时要求金属液到达薄壁处所经过的路程或所需的时间愈短愈好,使金属液在静压力的作用下平稳地充填好铸型的各部分。铸件的薄壁部分应放在下边,以免发生浇不足、冷隔。(图1-26) 4) 应该有利于顺序凝固和补缩。薄壁部分在下,厚大部分在上,以便安放冒口和发挥冒口的补缩效果。如果不能完全做到,起码也得把热节部分放在侧面。厚大部分尽可能安放

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在上部位置,而对于中、下位置的局部厚大处采用冷铁或侧冒口等工艺措施解决其补缩问题。(便于放侧冒口图1-27)

5) 尽量减少砂芯数目,使用砂芯时应保证砂芯定位稳固、排气通畅和下芯及检验方便。尽可能避免出现吊砂、吊芯或悬臂芯。吊砂在合箱、浇注时易造成塌箱;吊芯无支撑,不安全;悬臂芯定位不好,在金属液的冲击和浮力作用下,易发生偏斜。较大的砂芯尽量使芯头朝下,挑担砂芯定位可靠。浇注位置应有利于砂芯发的定位和稳固支撑,使排气通畅,避免使用吊芯、悬臂芯。图1-28,1-29

6) 在大批量生产中,应使铸件的毛刺、飞边易于清除。 7) 要避免厚实铸件冒口下面的主要工作面产生偏析。

8) 应使合箱位置、浇注位置和铸件的冷却位置相一致。避免翻转铸型。翻转铸型,不仅劳动量大,且易引起掉砂和芯子移动等弊病。 三 、 铸型分型面的选择 1.分型面:

指两半个铸型互相接触的表面。(铸型组元之间的结合面)一般先从保证铸件的质量出发来确定浇注位置,然后从工艺操作出发确定分型面。

合理地选择分型面,对于简化铸造工艺,提高劳动生产率,降低生产成本,提高铸件质量都有直接的关系。分型面的选择尽量与浇注位置一致,以避免合型翻转。一般来说,要先确定浇注位置,而后选择分型面,但在分析了各种分型面的利弊之后,可能再次调整浇注位置。 2.从工艺操作方便出发,分型面确定原则:

1) 为了起模方便,分型面一般选在铸件最大截面上,且莫使模样在一箱的高度过高。

图1-30所示的铸件中最大截面有两个,均可选做分型面,但第(2)方案优于(1)方案,可降低模样在下箱的高度。

2) 尽量把铸件的加工面和加工基准面放在同一半型(同一砂箱中),目的是保证铸件

尺寸精度。图1-31所示的管子堵头,加工时以四方头中心线为基准,加工外螺纹,如果四方头和带螺纹的外圆不同心,则给加工带来困难,甚至无法加工。 3) 尽量减少分型面的数目、活块的数目。

多一个分型面,不仅操作不便,而且增加一个造成尺寸误差的因素,不利于提高铸件精度;多一个活块,多一次麻烦,多一个造成尺寸误差的因素。当流水线生产用机器造型时,一般只允许有一个分型面,尽量不用活块,以砂芯代替活块,图1-32,1-33所示。 4) 分型面尽量选择平直分型面

平直分型面可简化造型过程、模型制造工作量,易于保证尺寸精度(图7-34)。在实际生产中,必要时也可用曲面分型。依铸件形状不同,选择不平分型面,如曲面、凸凹面、折面、圆铸面等。曲面分型的实例见1-35。 5) 尽量减少砂芯数目。

芯子多,操作麻烦,铸件精度降低,且披缝多不易清理。如图1-36所示接头铸件,若按a)图对称分型,则必须制作砂芯,但按b)图分型,孔可用自带砂芯形成。 6) 便于下芯、合箱及检查型腔尺寸。为此,尽量把主要砂芯放在下半箱中。

例如,中心距大于700㎜的减速箱盖,采用两个分型面的目的就是便于合箱时检查尺寸,才能保证铸件壁厚均匀。图1-47。

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§1-3 铸造工艺参数的确定

在编制铸造工艺规程过程中,必须确定一些工艺数据,如收缩率、加工余量、拔模斜度等统称为工艺参数。

工艺参数选择的恰当与否,对铸件质量、尤其是尺寸精度、生产率、成本、原材料消耗等影响很大。 一 、铸造收缩率

铸件凝固之后在固态下的收缩,将使铸件各部分尺寸小于模样尺寸。为了使铸件冷至室温的尺寸等于铸件尺寸,模样尺寸应比铸件尺寸大一些。加大的这部分尺寸,叫铸件收缩量。一般以铸造收缩率表示。

L模?L件L件×100% 铸造收缩率K=

K值主要与合金种类及具体成分有关,同时也与铸件收缩时受到的阻碍大小有关。同一合金,同样成分,由于铸件结构、大小、厚薄不同,型砂的退让性不同,浇冒口类型及开设位置不同,砂箱结构及箱带的位置不同,铸件收缩率会有很大差异。

鉴于影响因素较多,很难准确确定K值大小。只有通过试生产,多次划线,反复实验,才能准确测得。一些常见铸造合金的K值如表1-7所示。自由收缩指简单厚实铸件的收缩,除此之外的收缩均为受阻收缩。同一铸件的轴向、径向或长宽高三个方向,其收缩值可能不一致,所以重要铸件应按不同方向分别确定K值。K值还与铸型种类有关,湿型铸件收缩率应大于干型铸件收缩率。

表1-7 常见合金的铸造收缩率

合金种类 自由收缩 灰铸铁、中小型铸件 特大型铸件 筒型铸件轴向 径向 孕育铸铁HT25-47 HT35-61 白口铁 黑心可锻铸铁 壁厚﹥25㎜ 壁厚﹤25mm 球墨铸铁 铸钢 碳钢 含铬高合金钢 Word 文档资料

1.0 1.5 1.75 0.75 1.0 1.0 1.6~2.0 1.3~1.7 1.0 0. 8 1. 0.9 2. 1.0 铸造收缩率% 受阻收缩 0.9 0.7 0.8 0.5 0.8 1.0 1.5 0.5 0.75 0.8 1.3~1.7 1.0~1.4 .

有色金属 锡青铜 青铜 锌黄铜 铝硅合金 铝镁合金 镁合金 1.4 2.0~2.2 1.8~2.0 1.0~1.2 1.3 1.6 1.2 1.6~1.8 1.5~1.7 0.8~1.0 1.0 1.2

二、加工余量

机械加工余量是指在铸件加工面上留出的、准备切去的(用加工方法去掉)金属层厚度。 三、拔模斜度

为了便于起模,模型或芯盒在出模方向带有一定斜度,保证起模后不损坏型和芯。拔模斜度总是设在铸件没有结构斜度、垂直分型面(分盒面)的表面上。

拔模斜度的具体数据可查表选取。

1) 拔模斜度与模样高度有关:模样高度越大,a越大,α越小; 2) 拔模斜度与模样材质有关:相比之下,金属模略小,木模稍大。

拔模斜度的形成有三种方法:增加法、减小法,加减法。三种形成方法的应用条件:对于加工的侧面来说,拔模斜度是在加上加工余量后作出的,按加法或加减法,对于非加工面的侧面来说,拔模斜度按减法作出,以免安装困难。 四、最小铸出孔及槽

零件上的孔、槽、台阶等,是铸出还是机械加工,应从质量和节约金属两方面考虑。一般的说,比较大的孔槽,应该铸出来;铸出来可以节约金属材料,节省加工工时,避免局部过热造成热节;较小的孔槽或者孔、槽不很小但铸件壁很厚(深径比大),则不宜铸出,直接加工反而方便;有特殊要求的孔,则一定要铸出;中心距有精度要求的孔最好不铸。

五、工艺补正量

由于选用的缩尺与实际收缩不符,铸件变形,错箱及偏芯等操作误差而导致铸件加工后的部分厚度小于图纸要求的尺寸。工艺上需增加该部分厚度(在非加工面上加厚)所加厚的部分叫工艺补正量。

工艺补正量经常用于带法兰的管子、齿轮等。成批、大量生产的铸件及长期定型的产品、不能使用工艺补正量,而应该修补模具。单件小批生产的铸件、不能在取得经验数据后再设计模具,为了确保铸件质量,可以使用工艺补正量。 六、分型负数和反挠度 1.分型负数

在砂型铸造时,分型面(即接触面)通常不很平整,尤其是干型,上、下两半型往往接触不严、不实、为防止浇注时“跑火”,在合箱前要垫上石棉绳、油泥条(垫在下箱分型面上)。这样就把铸件垂直方向(垂直于分型面)的尺寸加高加长了,与图纸相比,出现了偏差。为了使铸件尺寸符合图纸要求,在制作模样时,必须事先减去高出的部分,这个被减去的尺寸叫分型负数。

模样的分型负数,按表7-11选取。由此表可知,1)分型负数值;干型大于表面干型。一般湿型,不是特大的湿型,不存在分型负数;2)分型负数值与砂箱大小有关:砂箱面积越大,不平机率越多,不平度越严重,分型负数也越大。

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