鑄造結(jié)構(gòu)特性及工藝圖設(shè)計(jì)

1、3.3 鑄造結(jié)構(gòu)工藝性鑄造結(jié)構(gòu)工藝性一、零件結(jié)構(gòu)的工藝性：1.定義: 指在一定生產(chǎn)批量和制造條件下，零件結(jié)構(gòu)能否用最經(jīng)濟(jì)的方法制造出來(lái)并符合設(shè)計(jì)要求的能力。2.考慮因素： （1）毛坯制造、切削加工、裝配和維修； （2）零件材質(zhì)、生產(chǎn)批量、加工設(shè)備和工 藝技術(shù)等。二、零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性概述：概述： 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性：零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性：（鑄件結(jié)構(gòu)工藝性）（鑄件結(jié)構(gòu)工藝性） 指鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能否用最經(jīng)濟(jì)的方法指鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能否用最經(jīng)濟(jì)的方法制造出來(lái)并符合設(shè)計(jì)要求的能力。制造出來(lái)并符合設(shè)計(jì)要求的能力。 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則： 1）鑄件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)便于造型、制芯和 清理； 2）鑄件的

2、結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)利于減少鑄造缺陷。 3）對(duì)鑄造性能差的合金如球墨鑄鐵、可鍛 鑄鐵、鑄鋼等，其鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)從嚴(yán)要求，以 免產(chǎn)生鑄造缺陷。1.合金的鑄造性能對(duì)零件結(jié)構(gòu)的要求（1 1）鑄件壁厚）鑄件壁厚1 1）鑄件壁厚應(yīng)適當(dāng)）鑄件壁厚應(yīng)適當(dāng)a a）不合理）不合理 b b）合理）合理2 2）鑄件壁厚應(yīng)均勻：）鑄件壁厚應(yīng)均勻： 鑄件各部位應(yīng)均勻一致，以利于減少熱節(jié)，防止產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋等缺陷。不不合合理理合合理理3）內(nèi)壁厚度應(yīng)小于外壁： 鑄件鑄件內(nèi)部的肋、壁等散熱條件差，冷卻速度慢，內(nèi)部的肋、壁等散熱條件差，冷卻速度慢，故故內(nèi)壁厚度應(yīng)比外壁薄內(nèi)壁厚度應(yīng)比外壁薄，以使整個(gè)鑄件均勻冷卻，從而，以使整個(gè)鑄件均勻冷

3、卻，從而減少內(nèi)應(yīng)力減少內(nèi)應(yīng)力和和防止裂紋防止裂紋產(chǎn)生。產(chǎn)生。a a）不合理結(jié)構(gòu)）不合理結(jié)構(gòu)b b）合理結(jié)）合理結(jié)構(gòu)構(gòu)（2）鑄件壁的連接：1 1）轉(zhuǎn)角處采用）轉(zhuǎn)角處采用圓角圓角熱節(jié)熱節(jié)過(guò)渡過(guò)渡： 以防止形成以防止形成熱節(jié)熱節(jié)而而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、縮孔產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、縮孔、縮松縮松等缺陷。等缺陷。不不合合理理合合理理2）應(yīng)避免壁的交叉和銳角連接： 壁或肋壁或肋的交叉或銳的交叉或銳角連接均易形成熱節(jié)角連接均易形成熱節(jié)而產(chǎn)生鑄造缺陷。而產(chǎn)生鑄造缺陷。 中小件可采用交錯(cuò)中小件可采用交錯(cuò)接頭，接頭，大件可采用環(huán)狀接頭。大件可采用環(huán)狀接頭。不不合合理理合合理理3）應(yīng)避免壁厚突變： 在厚、薄壁連接處應(yīng)避免壁厚突變，以在

4、厚、薄壁連接處應(yīng)避免壁厚突變，以防產(chǎn)生應(yīng)力集中而開(kāi)裂。防產(chǎn)生應(yīng)力集中而開(kāi)裂。壁厚差別較小時(shí)可采用圓角過(guò)渡；壁厚差別較小時(shí)可采用圓角過(guò)渡；壁厚差別較大時(shí)可采用楔形連接。壁厚差別較大時(shí)可采用楔形連接。（3）防止鑄件變形：1 1）壁厚不均勻的梁、）壁厚不均勻的梁、桿件，產(chǎn)生擾曲變桿件，產(chǎn)生擾曲變形。形。2 2）壁厚雖均勻但結(jié)）壁厚雖均勻但結(jié)構(gòu)剛度差的梁、桿構(gòu)剛度差的梁、桿件及較大的平板件及較大的平板件，件，可能可能引起變形。引起變形。 力求壁力求壁厚均勻、結(jié)厚均勻、結(jié)構(gòu)對(duì)稱或設(shè)置構(gòu)對(duì)稱或設(shè)置加強(qiáng)加強(qiáng)筋。筋。（4）避免較大的水平面： 鑄件上較大的水平面澆注鑄件上較大的水平面澆注時(shí)，極時(shí)，極易產(chǎn)生夾砂、

5、易產(chǎn)生夾砂、氣孔、澆不到等氣孔、澆不到等缺陷，應(yīng)缺陷，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成傾斜面。盡量設(shè)計(jì)成傾斜面。（5）減少輪形鑄件的內(nèi)應(yīng)力： 輪形鑄件中部輪轂壁厚較大，易產(chǎn)生較大的拉輪形鑄件中部輪轂壁厚較大，易產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，可能產(chǎn)生裂紋應(yīng)力，可能產(chǎn)生裂紋。輪輻。輪輻宜設(shè)計(jì)成彎曲狀或改宜設(shè)計(jì)成彎曲狀或改為輻板狀為輻板狀，以，以減少鑄件剛性和增大輪輻處的橫截減少鑄件剛性和增大輪輻處的橫截面。面。不合理不合理不合理不合理不合理不合理合理合理合理合理合理合理不合不合理理合理合理合理合理2. 鑄件工藝對(duì)零件結(jié)構(gòu)的要求（1）鑄件外形：1）應(yīng)利于減少和簡(jiǎn)化鑄型的分型面 鑄型的分型面數(shù)目應(yīng)盡量少，并應(yīng)盡量避免不平的分型面，以

6、利于造型。2）側(cè)凹和凸臺(tái)不應(yīng)妨礙起模 應(yīng)盡量避免外部側(cè)凹和凸臺(tái)，或?qū)?cè)凹延伸至鑄件小端，凸臺(tái)延伸至鑄件大端。3 3）垂直于分型面的非加工面應(yīng)具有結(jié)構(gòu)斜度：）垂直于分型面的非加工面應(yīng)具有結(jié)構(gòu)斜度： 結(jié)構(gòu)斜度：結(jié)構(gòu)斜度：是零件結(jié)構(gòu)本身所具有的斜度。 目的目的：便于造型時(shí)取出模樣。內(nèi)外壁應(yīng)有相應(yīng)斜度，且內(nèi)壁傾斜還有利于以砂垛取代型芯。（2）鑄件的內(nèi)腔1 1）內(nèi)腔形狀應(yīng)利于制芯或省去型芯：）內(nèi)腔形狀應(yīng)利于制芯或省去型芯： 簡(jiǎn)單的內(nèi)腔形狀，簡(jiǎn)單的內(nèi)腔形狀， 可簡(jiǎn)化芯盒結(jié)構(gòu)及便于制芯?？珊?jiǎn)化芯盒結(jié)構(gòu)及便于制芯。2 2）應(yīng)利于型芯的固定、排氣和清理：）應(yīng)利于型芯的固定、排氣和清理： 當(dāng)芯頭數(shù)量不足時(shí)，下芯時(shí)

7、需采用吊芯、當(dāng)芯頭數(shù)量不足時(shí)，下芯時(shí)需采用吊芯、芯撐等，造型費(fèi)工，排氣和清理困難。芯撐等，造型費(fèi)工，排氣和清理困難。措施：增設(shè)工藝孔，可增加芯頭數(shù)目。措施：增設(shè)工藝孔，可增加芯頭數(shù)目。（3）大件和形狀復(fù)雜件可采用組合結(jié)構(gòu)：組合鑄件：組合鑄件： 即將其分為若干件分別鑄造，再通過(guò)焊即將其分為若干件分別鑄造，再通過(guò)焊接或機(jī)械連接等方法組合為一體。接或機(jī)械連接等方法組合為一體。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1）簡(jiǎn)化工藝，保證質(zhì)量；）簡(jiǎn)化工藝，保證質(zhì)量；2 2）減少設(shè)備，縮短生產(chǎn)周期；）減少設(shè)備，縮短生產(chǎn)周期；3 3）可解決切削加工工藝上的一些困難。）可解決切削加工工藝上的一些困難。3.4鑄造工藝設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)澆注系

8、統(tǒng)和冒口和冒口24 設(shè)設(shè)點(diǎn)點(diǎn)要要計(jì)計(jì)工藝參數(shù)工藝參數(shù)的確定的確定鑄造工藝鑄造工藝圖的繪制圖的繪制鑄造工藝鑄造工藝 方案的確定方案的確定 鑄造工藝設(shè)計(jì)包括：鑄造工藝設(shè)計(jì)包括：選擇鑄造方法或造型方法選擇鑄造方法或造型方法鑄件的澆注位置和分型面位置，型芯和芯頭結(jié)構(gòu)；鑄件的澆注位置和分型面位置，型芯和芯頭結(jié)構(gòu)；加工余量、收縮率和拔模斜度等工藝參數(shù)；加工余量、收縮率和拔模斜度等工藝參數(shù)；澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵的布置等；澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵的布置等；將所確定的工藝方案用文字和鑄造工藝符號(hào)在零件將所確定的工藝方案用文字和鑄造工藝符號(hào)在零件圖上表示出來(lái)，繪制鑄造工藝圖。圖上表示出來(lái)，繪制鑄造工藝圖。一、 澆注位

9、置及分形面的選擇l澆注位置澆注位置：澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的空間位置；澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的空間位置；可采用：可采用：立澆、臥澆、斜澆等澆注位置。立澆、臥澆、斜澆等澆注位置。l分分 型型 面：面：是指兩半鑄型（上、下型）或多個(gè)鑄型是指兩半鑄型（上、下型）或多個(gè)鑄型（多箱造型）相互接觸、配合的表面。（多箱造型）相互接觸、配合的表面。 鑄件的造型位置由分型面決定，而鑄件的澆注位鑄件的造型位置由分型面決定，而鑄件的澆注位置與造型位置通常是一致的。置與造型位置通常是一致的。 澆注位置澆注位置和和分型面分型面對(duì)對(duì)鑄件質(zhì)量鑄件質(zhì)量及及鑄造工藝鑄造工藝都有很都有很大影響。大影響。選擇原則：選擇原則：著眼于

10、控制鑄件的凝固順序著眼于控制鑄件的凝固順序 估計(jì)到鑄件發(fā)生缺陷的可能估計(jì)到鑄件發(fā)生缺陷的可能1.澆注位置的選擇原則鉗工平板鉗工平板因?yàn)殍T件的上表面容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，組因?yàn)殍T件的上表面容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，組織也不如下表面致密。如果這些加工面難以朝下，則應(yīng)盡織也不如下表面致密。如果這些加工面難以朝下，則應(yīng)盡力使其位于側(cè)面。當(dāng)鑄件的重要加工面有數(shù)個(gè)時(shí)，則應(yīng)將力使其位于側(cè)面。當(dāng)鑄件的重要加工面有數(shù)個(gè)時(shí)，則應(yīng)將較大的平面朝下。較大的平面朝下。 (1) (1) 鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)朝下或位于鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)朝下或位于側(cè)面，避免砂眼、氣孔和夾渣側(cè)面，避免砂眼

11、、氣孔和夾渣 上上下下車床床身鑄件的澆注位置方案由于床身導(dǎo)軌面是關(guān)鍵表面，不容許有明顯的表面缺陷，而由于床身導(dǎo)軌面是關(guān)鍵表面，不容許有明顯的表面缺陷，而且要求組織致密，因此通常都將導(dǎo)軌面朝下澆注。且要求組織致密，因此通常都將導(dǎo)軌面朝下澆注。卷?yè)P(yáng)筒的澆注位置方案 因?yàn)橐驗(yàn)榫頁(yè)P(yáng)筒的圓周表面質(zhì)量要求高，不允許存有卷?yè)P(yáng)筒的圓周表面質(zhì)量要求高，不允許存有明顯的鑄造缺陷明顯的鑄造缺陷。若采用若采用臥鑄臥鑄，圓周的，圓周的朝上表面朝上表面的質(zhì)量難以保證；的質(zhì)量難以保證；若采用若采用立鑄立鑄，由于全部，由于全部圓周表面圓周表面均處于側(cè)立位置，其均處于側(cè)立位置，其質(zhì)量均勻一致，較易獲得合格鑄件。質(zhì)量均勻一致，較

12、易獲得合格鑄件。(2)鑄件的大平面應(yīng)朝下，減少輻射防開(kāi)裂夾渣。 鑄件的大平面若朝上，容易產(chǎn)生夾砂缺陷。鑄件的大平面若朝上，容易產(chǎn)生夾砂缺陷。 這是由于在澆注過(guò)程中這是由于在澆注過(guò)程中金屬液對(duì)型腔上表面有強(qiáng)金屬液對(duì)型腔上表面有強(qiáng)烈的熱輻射烈的熱輻射，型砂因急劇熱膨脹和強(qiáng)度下降而，型砂因急劇熱膨脹和強(qiáng)度下降而拱起或開(kāi)裂拱起或開(kāi)裂，于是鑄件表面形成夾砂缺陷。，于是鑄件表面形成夾砂缺陷。因此，平板、圓盤類鑄件的大平面應(yīng)朝下。因此，平板、圓盤類鑄件的大平面應(yīng)朝下。圖圖4-2a 大平面朝上引起夾渣缺陷大平面朝上引起夾渣缺陷 (3)面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜位置，防止產(chǎn)生澆不足冷隔。

13、 為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷，為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷，應(yīng)將面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處應(yīng)將面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜位置。圖為油盤鑄件的合理澆注位于垂直或傾斜位置。圖為油盤鑄件的合理澆注位置。置。 大面積薄壁鑄件澆注位置大面積薄壁鑄件澆注位置(4)對(duì)于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)使厚的部分放在鑄型的上部或側(cè)面，以便在鑄件厚壁處直接安置冒口，使之實(shí)現(xiàn)自下而上的定向凝固 鑄鋼卷?yè)P(yáng)筒，澆注時(shí)厚端放在上部是合理的；鑄鋼卷?yè)P(yáng)筒，澆注時(shí)厚端放在上部是合理的； 反之，若厚端放在下部，則難以補(bǔ)縮。反之，若厚端放在下部，則難以補(bǔ)縮。2323圖4-2-1 有

14、熱節(jié)的澆注位置 (5).芯子數(shù)量力求少，砂垛代芯省又好。2. 分型面的選擇原則 分型面分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。是指兩半鑄型相互接觸的表面。 除了消失模鑄造外，都要選擇分型面。除了消失模鑄造外，都要選擇分型面。 一般說(shuō)來(lái)，分型面在確定澆注位置后再選擇。一般說(shuō)來(lái)，分型面在確定澆注位置后再選擇。但是，分析各種分型面的利、弊之后，可能再次調(diào)但是，分析各種分型面的利、弊之后，可能再次調(diào)整澆注位置。整澆注位置。 在生產(chǎn)中在生產(chǎn)中澆注位置澆注位置和和分型面有時(shí)是同時(shí)確定的。分型面有時(shí)是同時(shí)確定的。 分型面的選擇分型面的選擇在很大程度上影響著鑄件的質(zhì)量、在很大程度上影響著鑄件的質(zhì)量、成本和生產(chǎn)率。成

15、本和生產(chǎn)率。 分型面的選擇分型面的選擇要在保證要在保證鑄件質(zhì)量的前提下鑄件質(zhì)量的前提下，盡量，盡量簡(jiǎn)化工藝，節(jié)省人力物力簡(jiǎn)化工藝，節(jié)省人力物力。（1 1）便于起模，使造型工藝簡(jiǎn)化。）便于起模，使造型工藝簡(jiǎn)化。1 1）分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處；）分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處；2）分型面應(yīng)盡量平直）分型面應(yīng)盡量平直平直分型面平直分型面可采用簡(jiǎn)便的分可采用簡(jiǎn)便的分模造型。模造型。大批量生產(chǎn)大批量生產(chǎn)單件小批時(shí)：耐用單件小批時(shí)：耐用彎曲分型面彎曲分型面 則需采用挖砂或則需采用挖砂或假箱造型。假箱造型。起重臂分型面的選擇。起重臂分型面的選擇。2828圖2-21_2 盡量使用平直分型面3) 避免活塊和

16、型芯支架分型方案支架分型方案l按圖中按圖中方案方案，凸臺(tái)必，凸臺(tái)必須須采用四個(gè)活塊采用四個(gè)活塊方可制方可制出，而下部?jī)蓚€(gè)活塊的出，而下部?jī)蓚€(gè)活塊的部位甚深，部位甚深，取出困難取出困難。l當(dāng)當(dāng)改用方案改用方案時(shí)時(shí)，可省，可省去活塊，僅在去活塊，僅在A處稍加處稍加挖砂挖砂即可。即可。 圖4-4 角架鑄件的分型方案b) 機(jī)器造型機(jī)器造型選擇分型面時(shí)應(yīng)盡量避免不必要的型芯。p若按圖中方案若按圖中方案1分開(kāi)模造型，其上、下內(nèi)腔均需采用型芯。分開(kāi)模造型，其上、下內(nèi)腔均需采用型芯。p圖中方案圖中方案，采用整模造型，則上、下內(nèi)腔均可由砂垛形成，采用整模造型，則上、下內(nèi)腔均可由砂垛形成，省掉了型芯。省掉了型芯。

17、l制造型芯需要專門的芯盒、芯骨，還需烘干及下芯制造型芯需要專門的芯盒、芯骨，還需烘干及下芯等工序，等工序，增加了鑄件成本增加了鑄件成本。三通的分型方案（三通的分型方案（d d是合理的分型方案是合理的分型方案） 多一個(gè)分型面多一份誤差，使精度下降；多一個(gè)分型面多一份誤差，使精度下降； 分型面多，造型工時(shí)多，生產(chǎn)率下降；分型面多，造型工時(shí)多，生產(chǎn)率下降； 機(jī)器造型只能兩箱造型，機(jī)器造型只能兩箱造型，分型面多，不能進(jìn)行大分型面多，不能進(jìn)行大批量生產(chǎn)。批量生產(chǎn)。24244）盡量減少分型面，并盡量做到只有一個(gè)分型面）盡量減少分型面，并盡量做到只有一個(gè)分型面 雙聯(lián)齒輪毛坯的造型方案應(yīng)盡量使鑄型只有一個(gè)分型

18、面，以便采用工藝簡(jiǎn)便的兩箱造型四箱三箱兩箱 三通鑄件的澆注位置和分型面床身鑄件，其床身鑄件，其頂部平面為加工基準(zhǔn)面頂部平面為加工基準(zhǔn)面。l圖中方案圖中方案a在妨礙起模的凸臺(tái)處增加了外部型芯，因采用整模造型使加工在妨礙起模的凸臺(tái)處增加了外部型芯，因采用整模造型使加工面和基準(zhǔn)面在同一砂箱內(nèi)，鑄件精度高，是大批量生產(chǎn)時(shí)的合理方案。面和基準(zhǔn)面在同一砂箱內(nèi)，鑄件精度高，是大批量生產(chǎn)時(shí)的合理方案。l若采用方案若采用方案b，鑄件若產(chǎn)生錯(cuò)型將影響鑄件精度，但在單件、小批生產(chǎn)條，鑄件若產(chǎn)生錯(cuò)型將影響鑄件精度，但在單件、小批生產(chǎn)條件下，鑄件的尺寸偏差在一定范圍內(nèi)可用劃線來(lái)矯正，故在相應(yīng)條件下方件下，鑄件的尺寸偏差在一定范圍內(nèi)可用劃線來(lái)矯正，故在相應(yīng)條件下方案案b仍可采用。仍可采用。（2）盡量使鑄件重要加工面或大部分加工面、加工基準(zhǔn)面放在一個(gè)砂型內(nèi)，減少錯(cuò)箱、披縫和毛刺，提高鑄件精度。2525方案方案1 1要考慮采用活塊造型或加外型芯才能鑄造；要考慮采用活塊造型或加外型芯才能鑄造；方案方案2 2則省去了活塊造型或加外型芯。則省去了活塊造型或加外型芯。2626使鑄件全部或大部分放在同一砂型使鑄件全部或大部分放在同一砂型不合理不合理合理合理盡量使加工基準(zhǔn)面與大部分盡量使加工基準(zhǔn)面與大部分 加工面在同一砂型內(nèi)加