第六章鑄造——造型方法

1、成形工藝基礎(chǔ)鑄3,1,熱加工工藝基礎(chǔ) 鑄 鍛 焊,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,2,第六章 鑄造工藝基礎(chǔ),成形工藝基礎(chǔ)鑄3,3,第三節(jié) 鑄造方法,根據(jù)鑄型的種類不同，鑄造方法分為砂型鑄造和特種鑄造2大類。砂型鑄造是目前最常用、最基本的鑄造方法。 砂型鑄造的基本工藝過(guò)程，如圖6-15所示。主要工序包括制造模樣和芯盒、備制型砂和芯砂、造型、造芯、合型、澆注、落砂清理和檢驗(yàn)等。其中造型（芯）是砂型鑄造最基本的工序，造型方法的選擇是否合理，對(duì)鑄件質(zhì)量和成本有著重要的影響。按緊實(shí)型砂和起模方法不同，造型方法可分為手工造型和機(jī)器造型2種。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,4,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,5,按照緊砂和起模（芯）的方法，砂型（

2、芯）制造可分為手工造型（芯）和機(jī)器造型（芯）2大類。常用手工基本造型的方法很多，主要包括整模造型 、分模造型 、挖砂造型 、假箱造型、活塊造型 、刮板造型、三箱造型 、地坑造型等，常用手工基本造型方法的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍見表6-4。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,6,掌握砂型鑄造是合理選用鑄造方法，正確設(shè)計(jì)鑄件的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，金工課的核心內(nèi)容。 鑄造工藝圖在零件圖上用各種工藝符號(hào)及參數(shù)表示出鑄造工藝方案的圖形。 其中有：澆注位置、鑄型分型面、芯（非“蕊”也）子的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、澆注系統(tǒng)、起模斜度、冒口和冷鐵的尺寸和布置等。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,7,鑄造工藝圖是指導(dǎo)模樣設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、鑄型鑄造

3、和鑄件檢驗(yàn)的基本工藝文件。且由它繪制模樣圖和合箱圖。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,8,造型方法的選擇,造型用砂 又稱：型(芯)砂 一、 型(芯)砂組成 型砂及芯砂是制造鑄型和型芯的造型材料,它主要由原砂、粘結(jié)劑、附加物和水混制而成。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,9,型(芯)砂按粘結(jié)劑的種類可分為： 1.粘土砂 粘土砂是以粘土為粘結(jié)劑配制成的型砂。 由原砂(應(yīng)用最廣的是硅砂,主 成分SiO2 ) 、粘土、水及附加物按一定比例配制而成。,粘土砂是迄今為止鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的型砂?？捎糜谥圃扈T鐵件、鑄鋼件及非鐵合金的鑄型和不重要的型芯。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,10,2.水玻璃砂 水玻璃砂是以水玻璃（硅酸鈉Na2OmSiO

4、2的水溶液）為粘結(jié)劑配制成的化學(xué)硬化砂。 它是除粘土砂外用得最廣泛的一種型砂。 水玻璃砂鑄型或芯無(wú)需烘干、硬化速度快、生產(chǎn)周期短、易于機(jī)械化、勞動(dòng)條件改善。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,11,3.油砂和合脂砂 油砂是以桐油、亞麻仁油等植物油為粘結(jié)劑配制成的型砂。合脂砂以合成脂肪酸殘?jiān)?jīng)煤油稀釋而成的合脂作粘結(jié)劑。 油砂或合脂砂制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求高的型芯,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,12,4.樹脂砂 樹脂砂是以樹脂為粘結(jié)劑配制成的型砂。 又分為熱硬樹脂砂、殼型樹脂砂、覆模砂等。 用樹脂砂造型或制芯，鑄件質(zhì)量好、生產(chǎn)率高、節(jié)省能源和工時(shí)費(fèi)用、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械和自動(dòng)化、適宜成批大量生產(chǎn)。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,

5、13,二、 型(芯)砂性能 為防止鑄件產(chǎn)生粘砂、夾砂、砂眼、氣孔和裂紋等缺陷 ，型砂應(yīng)具備下列性能。 1.型砂強(qiáng)度 指型砂試樣抵抗外力破壞的能力。 2.透氣性 表示緊實(shí)砂樣孔隙度的指標(biāo)。 若透氣性不好，易在鑄件內(nèi)部形成氣孔等缺陷。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,14,3.型砂耐火性 型砂耐火性指型砂承受高溫作用的能力。耐火性差，鑄件易產(chǎn)生粘砂。 4.退讓性 退讓性指型砂不阻礙鑄件收縮的高溫性能。 退讓性不好，鑄件易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或開裂。 還有:緊實(shí)度、成形性、起模性及潰散性等.,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,15,三、手工造型 1.砂箱及造型工具 如圖所示。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,16,2.常見手工造型方法 1)整模造型 特

6、點(diǎn)是：模樣是整體的，鑄型的型腔一般只在下箱。 整模造型因操作簡(jiǎn)便，無(wú)砂箱錯(cuò)位現(xiàn)象，適用于外形輪廓上有一個(gè)平面可作分型面的簡(jiǎn)單鑄件，如齒輪坯、軸承、皮帶、輪罩等。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,17,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,18,2)分模造型 特點(diǎn)是：鑄件的最大截面不在端部而在中部，因而木模沿最大截面分成兩半。 操作簡(jiǎn)便，適用于形狀較復(fù)雜的鑄件，特別廣泛用于有孔或帶有型芯的鑄件，如套筒、水管、閥體、箱體、曲軸、立柱等。 后圖為分模造型過(guò)程。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,19,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,20,3)挖砂造型 當(dāng)鑄件最大截面在中部，模樣又不便分成兩半(如分模后模樣太薄或分面是曲面)時(shí)，只能將模樣做成整模，造型時(shí)挖掉防礙起

7、模的砂子。 挖砂造型操作麻煩，生產(chǎn)率低，要求操作技術(shù)水平高，僅適用于單件小批量生產(chǎn)。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,21,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,22,4) 假箱造型 利用特制的假箱或型板進(jìn)行造型，自然形成曲面分型。可免去挖砂操作，造型方便 對(duì)于分型面為階梯面或曲面的鑄件，當(dāng)生產(chǎn)數(shù)量較多時(shí)，可用成形底板代替平面底板，并將模樣放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。 成形底板可根據(jù)生產(chǎn)數(shù)量的不同，分別用金屬、木材制作；如果件數(shù)不多，可用粘土較多的型砂春緊制成砂質(zhì)成形底板，稱為假箱。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,23,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,24,5)活塊造型 將模樣上妨礙起模的部分，如凸臺(tái)、肋、耳等，做成活動(dòng)的，稱為活塊。 活塊用

8、銷式燕尾與模樣的主體連接，在起模時(shí)須先取出模樣主體，然后取出活塊。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,25,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,26,6)刮板造型 用與鑄件截面相適應(yīng)的刮板代替實(shí)體模樣造型的方法。 刮板造型，可以降低模樣成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，但要求操作技能高，鑄件尺寸精度低，生產(chǎn)率低，故只適用于中小批生產(chǎn)尺寸較大的回轉(zhuǎn)體鑄件，如皮帶輪、齒輪等。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,27,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,28,7) 地坑造型 地坑造型在地面以下的砂坑中造型，一般只用上箱，可減少砂箱投資。但造型勞動(dòng)量大，要求工人技術(shù)較高生產(chǎn)批量不大的大、中型鑄件，可節(jié)省下箱,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,29,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,30,1.單件、小批生產(chǎn) 屬

9、大尺寸、回轉(zhuǎn)體，可采用刮板地坑造型。 2.成批生產(chǎn) 當(dāng)批量 大，但又無(wú)機(jī)械化生產(chǎn)條件時(shí)，可采用模樣兩箱造型。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,31,8)三箱造型 鑄件兩端截面尺寸比中間部分大，采用兩箱造型無(wú)法起模時(shí)鑄型可由三箱組成，關(guān)鍵是選配高度合適的中箱。造型麻煩，容易錯(cuò)箱單件小批量生產(chǎn)具有二個(gè)分型面的鑄件,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,32,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,33,2機(jī)器造型（芯）,機(jī)器造型按緊實(shí)的方式不同，可分為：震擊造型、壓實(shí)造型、射砂造型和拋砂造型4種基本方式。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,34,震擊造型,震擊造型緊砂過(guò)程分2步，即先震擊緊實(shí)再壓實(shí)緊實(shí)， 如圖6-16所示。砂箱填砂后，震擊活塞將工作臺(tái)連同砂箱舉起一定高

10、度，然后下落，與缸體撞擊，依靠型砂下落時(shí)的沖擊力產(chǎn)生緊實(shí)作用。型砂緊實(shí)度分布規(guī)律與壓實(shí)造型相反，越接近模底板型砂緊實(shí)度越高，因此可以將震擊造型與壓實(shí)造型聯(lián)合使用。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,35,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,36,壓實(shí)造型,壓實(shí)造型是利用壓頭的壓力將砂箱的型砂緊實(shí)，緊砂過(guò)程分2步，先震擊緊實(shí)再壓實(shí)緊實(shí)。壓實(shí)造型示意圖如圖6-17所示。先把型砂填入砂箱，然后壓頭向下將型砂緊實(shí)，輔助框是用來(lái)補(bǔ)償緊實(shí)過(guò)程中型砂被壓縮的高度。壓實(shí)造型生產(chǎn)率高，但型砂沿高度方向的緊實(shí)度不夠均勻，一般越接近底板，緊實(shí)度越差，因此適用于高度不大的砂箱。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,37,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,38,射砂造型,射砂緊實(shí)的方法

11、主要用于大批量生產(chǎn)的中、小型簡(jiǎn)單鑄件和造芯。射砂機(jī)工作原理如圖6-18所示。由儲(chǔ)氣筒中迅速進(jìn)入到射膛的壓縮空氣，由射砂孔將型砂高速射入芯盒的型腔中進(jìn)行緊實(shí)，而壓縮空氣則從射頭和芯盒的排氣孔排出。射砂過(guò)程在較短的時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成填砂和緊實(shí)，生產(chǎn)率極高，應(yīng)用廣泛。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,39,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,40,拋砂造型,制造大、中型鑄件或大型型芯時(shí)，常采用拋砂機(jī)進(jìn)行拋砂緊實(shí)。拋砂機(jī)工作原理如圖6-19所示。是利用拋砂機(jī)機(jī)上電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速旋轉(zhuǎn)葉片，連續(xù)地將傳送帶運(yùn)來(lái)的型砂在機(jī)頭內(nèi)初步緊實(shí)，并呈團(tuán)狀在離心力作用下被高速地拋入砂箱中作進(jìn)一步緊實(shí)，同時(shí)完成填砂和緊實(shí)，所以生產(chǎn)率高，型砂緊實(shí)度均勻。,成形

12、工藝基礎(chǔ)鑄3,41,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,42,機(jī)器造型能較好的改變上述缺點(diǎn)。 用機(jī)器代替手工進(jìn)行造型(芯),稱機(jī)器造型(芯). 造型過(guò)程包括：填砂、緊實(shí)、起模、下芯、合箱以及鑄型、砂箱的運(yùn)輸?shù)裙に嚟h(huán)節(jié)。 大部分造型機(jī)主要是實(shí)現(xiàn)型砂的緊實(shí)和起模工序的機(jī)械化，至于合箱、鑄型和砂箱的運(yùn)輸則由輔助機(jī)械來(lái)完成。 不同的緊砂方法和起模方式的組合，組成了不同的造型機(jī)。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,43,造型機(jī)的種類很多，按緊砂方法不同可分: 震壓式造型機(jī)； 震實(shí)式造型機(jī)； 壓實(shí)式造型機(jī)； 射壓式造型機(jī)； 及氣沖式造型機(jī)等。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,44,1.震壓式造型機(jī) 這類造型機(jī)主要由震擊機(jī)構(gòu)、壓實(shí)機(jī)構(gòu)、起模機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)

13、組成。多通過(guò)震擊和壓實(shí)緊實(shí)型砂，絕大部分都是邊震邊壓。 震擊壓實(shí)都采用氣動(dòng),為高頻率低振幅的微振形式,鑄型硬度均勻. 為減輕振動(dòng)，設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)，緩沖機(jī)構(gòu)有氣墊式和彈簧式兩種。 所有機(jī)器都帶有起模結(jié)構(gòu)，起模比較平穩(wěn)。這種造型機(jī)的特點(diǎn)是：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投資較小，適用于各種材質(zhì)小件的造型。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,45,氣動(dòng)微振壓實(shí)造型機(jī),它采用振擊(頻率150500次/分,振幅2580mm)壓實(shí)-微振(頻率7001000次/分,振幅510mm)來(lái)緊實(shí)造型。這種造型機(jī)噪音較小,型砂緊實(shí)度均勻,生產(chǎn)率高.,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,46,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,47,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,48,2.射壓式造型機(jī) 射壓式

14、造型機(jī)有兩種機(jī)型，一種是垂直分型無(wú)箱造型機(jī)，另一種是水平分型脫箱造型機(jī)。 其共同的特點(diǎn)是：不用砂箱，節(jié)省工裝費(fèi)用，占地面積較小。 垂直分型無(wú)箱造型是指在造型、下芯、合型及澆注過(guò)程中，鑄型的分型面呈垂直狀態(tài)（垂直于地面）的無(wú)箱射壓造型法。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,49,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,50,3.其他機(jī)器造型 壓實(shí)造型機(jī)中有高壓造型機(jī)和水平分型脫箱壓實(shí)造型機(jī)兩種。 1)高壓造型機(jī) 近年來(lái)正向負(fù)壓加砂高壓 造型機(jī)發(fā)展，它的最大特點(diǎn)是：在負(fù)壓狀態(tài)下完成加砂和壓實(shí)，所以，加砂均勻，并有一定的預(yù)緊實(shí)作用再加上壓實(shí)作用，鑄型強(qiáng)度高且均勻。 2)多觸頭高壓造型 機(jī) 由許多可單獨(dú)動(dòng)作的觸頭組成，可分為主動(dòng)伸縮的主動(dòng)

15、式觸頭和浮動(dòng)式觸頭。如圖示。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,51,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,52,1熔模鑄造,特種鑄造,熔模鑄造的工藝過(guò)程,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,53,1熔模鑄造,特種鑄造,2.熔模鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,54,54,1熔模鑄造,特種鑄造,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,55,55,.2金屬型鑄造,特種鑄造,1.金屬型鑄造的工藝過(guò)程,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,56,56,2金屬型鑄造,特種鑄造,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,57,2金屬型鑄造,特種鑄造,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,58,58,3壓力鑄造,特種鑄造,1.壓力鑄造的工藝過(guò)程,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,59,59,.3壓力鑄造,特種鑄造,2.壓力鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,成形工藝

16、基礎(chǔ)鑄3,60,60,3壓力鑄造,特種鑄造,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,61,61,3壓力鑄造,特種鑄造,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,62,62,4離心鑄造,特種鑄造,離心鑄造的兩種類型,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,63,63,4離心鑄造,特種鑄造,1.離心鑄造的工藝過(guò)程,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,64,2.離心鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,4離心鑄造,特種鑄造,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,65,4離心鑄造,特種鑄造,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,66,4 鑄造工藝設(shè)計(jì),澆注位置 指澆注時(shí)鑄型分型面所處的空間位置。 鑄型分型面 指鑄型組元間的結(jié)合面 分模面 為便于造型和起模，將模樣分割成幾個(gè)部分的分割面。分模面通常是平面。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,67,1.重要的加

17、工面應(yīng)朝下， 避免砂眼氣孔和夾渣。 2.平板圓盤大面應(yīng)朝下， 減少輻射防開裂夾渣。 3.薄壁大面朝下或垂直， 防止產(chǎn)生澆不足冷隔。 4.厚大部分在上或側(cè)面； 考慮安放冒口利補(bǔ)縮。,一、澆注位置選擇原則,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,68,二、鑄型分型面的選擇原則,澆注位置選擇原則：保證質(zhì)量； 分型面選擇原則是：簡(jiǎn)化工藝求經(jīng)濟(jì)。 1.盡量平直數(shù)量少, 減少活塊和型芯。 2.全部大部同一箱， 保證精度利加工。 3.主要部分于下箱， 便于操作與檢驗(yàn)。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,69,工藝參數(shù)的選擇,一、機(jī)械加工余量和最小鑄孔 1.機(jī)械加工余量 鑄件上預(yù)留的切削余量 機(jī)械加工余量是指在鑄件上為切削加工而加大的尺寸。在制作

18、模樣時(shí)，考慮到鑄造收縮率還要在鑄件的加工面上適當(dāng)增大尺寸。但加工余量必須認(rèn)真選取，加工余量過(guò)大，浪費(fèi)金屬材料和加工工時(shí)，過(guò)小則使鑄件因殘留黑皮而報(bào)廢并加速刀具的磨損。根據(jù)GBT/113501989鑄件機(jī)械加工余量的規(guī)定，確定加工余量之前，需先確定鑄件的尺寸公差等級(jí)和加工余量等級(jí)。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,70,2.最小鑄孔 灰鐵件，單件生產(chǎn)3050mm時(shí)不鑄出。但不要求加工的孔、槽，無(wú)論大小均應(yīng)鑄出。 二、起模斜度 注意：起模斜度與結(jié)構(gòu)斜度的區(qū)分！ 起模斜度:為便于取模，在平行于起模方向的模樣(零件加工表面)表面上所增加的斜度。 結(jié)構(gòu)斜度:為便于取模，在 零件不加工表面表面上所增加的斜度。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,71,起模斜度與結(jié)構(gòu)斜度的異同,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,72,三、收縮率 模樣尺寸比鑄件放大一個(gè)該合金的收縮量。 如：灰鐵0.71。鑄鋼為1.32 四、型芯設(shè)計(jì) 型芯設(shè)計(jì)內(nèi)容很多，如:型芯數(shù)量、形狀、型芯頭結(jié)構(gòu)、下芯順序及芯骨與通氣等。 其中，型芯頭是芯子的重要組成部分，起定位和支撐型芯、排除芯子內(nèi)氣體的作用。 而型芯頭泛指：支撐芯子的芯子頭和鑄型的型芯座。,成形工藝基礎(chǔ)鑄3,73,確定澆注系統(tǒng),澆注系統(tǒng)是金屬液流入鑄型型腔的通道，通常由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道和所組成，如圖6-37所示。合理選擇澆注系統(tǒng)各部分的形狀、尺寸和位置，對(duì)于獲得合