2020熔模精密鑄造工藝設(shè)計ppt課件

1、熔模精鑄鑄件圖繪制1 繪制鑄件圖的主要依據(jù) 2 鑄件圖應(yīng)表達的主要內(nèi)容 在鑄造工藝設(shè)計中需要依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計圖樣繪制鑄件圖，它是指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)文件。 鑄件圖是設(shè)計精鑄壓型、編制工藝規(guī)程或工藝卡片和鑄件驗收的重要依據(jù)。2.2在附注說明中應(yīng)表達的內(nèi)容： 鑄件精度等級 拔模斜度必要時） 鑄造圓弧半徑 鑄造線收縮率 鑄件熱處理類別 硬度檢查數(shù)值和位置 某些特殊檢查要求 執(zhí)行的鑄件驗收技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議）例如：1 熔模精密鑄造，按HB543089 鑄件驗收；2 鑄件收縮率按2%；3 拔模斜度：外表面45，內(nèi)表面115；4 鑄件尺寸公差按HB610386 CT5；5 未注鑄造圓角R2；6 特種檢驗

2、項目：液壓試驗，1.5Pa水壓下保持30min。鑄造工藝方案設(shè)計 1 鑄造工藝方法的選擇 2 鑄件機械加工初基準(zhǔn)的選擇 3 鑄件工藝設(shè)計的主要參數(shù) 鑄造工藝方案設(shè)計是整個鑄造工藝設(shè)計及工裝設(shè)計中最基本而又最重要的部分，正確的鑄造工藝方案，可以提高鑄件質(zhì)量、簡化鑄造工藝、提高勞動生產(chǎn)率。能鑄出孔的最小直徑可達0.5mm，最小壁厚0.3mm，但不宜鑄造壁厚大的鑄件；比較適宜生產(chǎn)的鑄件重量為幾十克至幾千克，但它能生產(chǎn)的鑄件重量為幾克至上百千克。1.2 合金種類 熔模鑄造可以鑄造任何合金，而對高熔點合金效果更為突出，航空、艦船上高溫合金葉片鑄造一般都用熔模鑄造，而各種牌號不銹鋼更是熔模鑄造最常用的合金

3、。1.3 批量大小及交付期限 熔模鑄造較適應(yīng)于批量生產(chǎn)，單工序較多，且需要設(shè)計、制造壓型，故生產(chǎn)周期比砂型長。1.4 尺寸精度、表面粗糙度 熔模鑄造沒有分型面、使用的壓型制造的精度高、熔模的披縫也被消除，因而尺寸精度高、表面粗糙度較小。 a 尺寸公差 GB/T6414-1986規(guī)定了砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造和熔模鑄造等工藝方法生產(chǎn)的各種鑄件的尺寸公差分16級，代號為CT，見下表。 CT=Casting Tolerance成批生產(chǎn)的熔模鑄件尺寸公差等級 鑄造尺寸公差標(biāo)注一般采用公差等級代號標(biāo)注，如：鑄件尺寸公差按GB/T6414-1986 CT5 通常公差帶對稱分布，即公差的一半

4、取正值，另一半取負值。 當(dāng)有特殊要求時，公差值應(yīng)直接標(biāo)注在鑄件基本尺寸上。 b 表面粗糙度 常見評定參數(shù)為Ra；對鑄件的粗糙度應(yīng)在鑄件圖上標(biāo)注出。GB6060.1-85規(guī)定熔模鑄件表面應(yīng)為Ra3.2 12.5m，采取特殊措施打磨、精整等可達0.8m。 熔模鑄件采用不同模料和熔模成型法及型殼制造方法所獲得的鑄件表面粗糙度有很大差別。 2 鑄件機械加工初基準(zhǔn)的選擇 2.1 定義： 鑄件在機械加工時，作為首次裝夾、定位用的基準(zhǔn)面稱為機械加工初基準(zhǔn)面，（又稱初基準(zhǔn)或粗基準(zhǔn)）。 2.2 要求： 初基準(zhǔn)面既要考慮加工時鑄件裝夾、定位穩(wěn)固、準(zhǔn)確等加工要求；又要考慮到鑄造工藝能否保證初基準(zhǔn)的尺寸精度和與其它尺

5、寸相對應(yīng)位置的精確性、穩(wěn)定性等問題。 2.3 方法： 一般根據(jù)零件圖，由鑄造和機械加工工藝技術(shù)部門協(xié)商確定，初基準(zhǔn)確定后，就成為鑄造工藝和機加工工藝設(shè)計的共同依據(jù)，不得隨意更改。 2.4 數(shù)量： 初基準(zhǔn)面的數(shù)量，必須滿足對該鑄件六個自由度具有約束作用的要求，通常在鑄件的上下、前后和左右三個方向各選一個，圓形鑄件只需要兩個初基準(zhǔn)即可。2.5 準(zhǔn)繩： 應(yīng)盡量選擇鑄件非加工面為初基準(zhǔn)； 應(yīng)選擇加工余量最小或尺寸公差最小的表面為初基準(zhǔn)面； 應(yīng)選擇鑄件尺寸最穩(wěn)定的表面為初基準(zhǔn)面；當(dāng)鑄件上沒有合適的初基準(zhǔn)時，可增設(shè)工藝凸臺作為“輔助基準(zhǔn)又稱工藝基準(zhǔn)）； 鑄件設(shè)置內(nèi)澆口和冒口的面，最好不作初基準(zhǔn)。 鑄件加工

6、余量大小的選擇：一般加工余量選在1.52.5mm，可按GB/T11350或HB6103規(guī)定的方法和表格選用。 3.2 鑄件工藝余量 鑄件工藝余量是為了滿足工藝上的某些要求而附加的金屬層；工藝余量一般都在機械加工時被切除，所以應(yīng)在鑄件圖上標(biāo)注清楚。 鑄件工藝余量應(yīng)用實例之一鑄件工藝余量應(yīng)用實例之一1冒口冒口 2工藝余量工藝余量 3鑄件鑄件 鑄件工藝余量應(yīng)用實例之二鑄件工藝余量應(yīng)用實例之二 1鑄件鑄件 2工藝余量工藝余量 3.3 鑄件工藝補正量 為了防止零件因局部尺寸超差而報廢，需要把鑄件上這種局部尺寸加以放大，鑄件被放大的部分稱為鑄件工藝補正量。 鑄件工藝補正量實例鑄件工藝補正量實例 注： a鑄

7、件上放置工藝補正量有可能會引起該部位超出公差范圍，所以在鑄件上加放工藝補正量，應(yīng)取得設(shè)計、使用單位同意。 b對于批量大、長期生產(chǎn)的精鑄件，應(yīng)該通過修改模具尺寸來保證設(shè)計要求，而不應(yīng)該加防工藝補正量。 3.4 拔模斜度鑄造斜度） 拔模斜度應(yīng)小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的拔模斜度，以防止零件在裝配或工作時與其它零件相妨礙。 拔模斜度可在標(biāo)準(zhǔn)上查表獲取，未注明者均按增加厚度法。 3.5 鑄件線收縮率簡稱：鑄造收縮率） 鑄件在凝固和冷卻過程中會發(fā)生線收縮而造成各部分尺寸縮小。為了使鑄件的實際尺寸符合圖紙要求，在制造模具時必須將模具尺寸放大到一定的數(shù)值；這個放大的效值稱為鑄件收縮余量。鑄件收縮余量:L件K式

8、中：鑄件收縮余量mm） L件鑄件圖所示尺寸mm） K鑄造線收縮率鑄造線收縮率：K（L模L件）/ L件式中：L模模具圖所示尺寸mm）模具圖所示尺寸：L模（1KL件 對于批量大，尺寸要求高的鑄件，往往需要多次試制，通過劃線反復(fù)測量鑄件各部分的尺寸，以檢查鑄件的實際收縮率，尋找規(guī)律后修改模具，才可投入生產(chǎn)。 3.6 鑄件尺寸公差 我國鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)等效采用ISO80621984E）鑄件尺寸公差制 1 冒口的設(shè)計 冒口是鑄型內(nèi)用于儲存金屬液的空腔，習(xí)慣上把冒口所鑄成的金屬實體也稱為冒口。1.1 冒口的作用 補償鑄件凝固時的收縮。設(shè)在最后凝固部位、使縮孔移入冒口、防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。 調(diào)整鑄件

9、凝固時的溫度分布，控制鑄件的凝固順序。 排氣、集渣作用。 精鑄件的大型鑄件可利用明冒口觀察型腔內(nèi)金屬液的充型情況。1.2 設(shè)計冒口應(yīng)遵循的基本條件 冒口應(yīng)有足夠大的體積，以保證有足夠的金屬液補充鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮，補償澆注后型腔擴大的體積。冒口的凝固時間應(yīng)大于或等于鑄件被補縮部分的凝固時間。 在鑄件整個凝固過程中，冒口與被補縮部位之間的補縮通道應(yīng)該暢通，即：使擴張角始終向著冒口。對于結(jié)晶溫度間隔較寬，易于產(chǎn)生分散性縮松的合金鑄件，還需要注意將冒口與澆注系統(tǒng)、工藝補貼、保溫措施、激冷措施等配合使用，使鑄件在較大的溫度梯度下，自遠離冒口的末端區(qū)逐漸向著冒口方向?qū)崿F(xiàn)明顯的順序凝固。1.3補縮通

10、道擴張角 鑄件的凝固過程，由于凝固是從下部和壁的周圍同時推進的，這樣在液相線之間便形成了向冒口方向擴張的夾角，角稱為補縮通道擴張角。 角大小和方向決定著補縮通道暢通與否和暢通的程度，角越大，通道越暢通、補縮越容易。 向著冒口方向的溫度梯度越大，角就越大，反之角越小。1.4 冒口的有效補縮距離 冒口作用區(qū)長度與末端區(qū)長度之和稱為冒口有效補縮距離。冒口有效補縮距離與合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)、以及鑄件凝固方向上的溫度梯度有關(guān)，也和凝固時析出氣體的壓力及冒口的補縮壓力有關(guān)。 冒口的有效補縮距離1.5 確定冒口的重要原則 先確定鑄件的熱節(jié)位置，側(cè)冒口應(yīng)就近設(shè)在熱節(jié)的上方或側(cè)旁。 冒口應(yīng)盡量設(shè)在鑄件最高、最厚的

11、部位。 對于壁厚均勻的鑄件，需根據(jù)冒口的有效補縮距離來確定冒口的位置和數(shù)量。 冒口的安放應(yīng)便于鑄件的清理、切割、打磨等操作。 最重要的是要記住： 冒口應(yīng)比鑄件或被補縮部位凝固的晚 冒口應(yīng)有足夠的金屬液補償鑄件凝固時的收縮 2.2 澆注系統(tǒng)的功能 充填 補縮 排蠟 配熱 其它2.3 對澆注系統(tǒng)的基本要求 應(yīng)在一定的澆注時間內(nèi)保證充滿型殼。獲得輪廓清晰的鑄件，防止產(chǎn)生澆不足。 應(yīng)能控制液體金屬流入型腔的速度和方向，盡可能使金屬液平穩(wěn)流入型腔，防止發(fā)生沖擊、飛濺和漩渦等不良現(xiàn)象，以免鑄件產(chǎn)生氧化夾渣、氣孔等缺陷。 應(yīng)能把混入金屬液中的熔渣和氣體擋在澆注系統(tǒng)里，防止產(chǎn)生夾渣和氣孔缺陷。 應(yīng)能控制鑄件凝

12、固時的溫度分布，減少或消除鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋和變形等缺陷。 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡單，便于清理、切割和減少液體金屬的消耗。2.4 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)和型腔中的流動情況 液態(tài)金屬在型腔中流動時呈現(xiàn)出如下的水力學(xué)特性：粘性流體流動：水力學(xué)研究的對象通常是無粘性的理想流體，而液態(tài)金屬則是有粘性的流體。其粘性與成分有關(guān)，在流動中又隨金屬溫度的降低而不斷增大，當(dāng)液態(tài)金屬中出現(xiàn)晶體時，液態(tài)的粘度急劇增加，液態(tài)金屬流動過程中若有氧化夾渣混入，液流的粘度還會進一步增加。 不穩(wěn)定流動：在充型過程中由于液態(tài)金屬溫度不斷降低，鑄型溫度不斷升高，使兩者之間的熱交換呈不穩(wěn)定狀態(tài)。隨著溫度下降粘度增加，流動阻力也隨之增

13、加；加之充型過程中液流的壓頭的增加和減少，液態(tài)金屬的流速和流態(tài)也在不斷變化著，所以說液態(tài)金屬在充型過程能中的流動是不穩(wěn)定的。 多孔管中流動：由于型殼具有透氣性，可把型腔看作是多孔的管道和容器。液態(tài)金屬在“多孔管中流動時，往往不能很好的貼附于管壁，此時可能將外界氣體卷入液流，形成氣孔或引起金屬液的氧化，形成氧化夾渣。 紊流流動：液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)中流動時，其雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)，屬于紊流流動。對于水平澆注的簿壁鑄件或厚大鑄件的充型，液流上升速度很慢，也有可能得到層流流動。2.5 液態(tài)金屬在澆口杯中的流動情況 澆口杯的作用 a 承接來自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注； b 減輕液流對

14、型腔的沖擊，分散渣滓和氣泡，阻止其進入型腔； c 增加充型壓力頭。 澆口杯的結(jié)構(gòu)形狀 a 漏斗形澆口杯：結(jié)構(gòu)簡單，擋渣作用差，金屬液易產(chǎn)生繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的渦流，易于卷入氣體和熔渣。 b 池形澆口杯：精鑄澆注系統(tǒng)一般不用，該澆口杯不形成渦流，有利于防止卷氣和夾渣2.6 液態(tài)金屬在直澆道中的流動情況 直澆道的功用 從澆口杯引導(dǎo)金屬液向下進入橫澆道、內(nèi)澆口或直接導(dǎo)入型腔。 或者從橫澆道引導(dǎo)金屬液向下進入內(nèi)澆口、或直接導(dǎo)入型腔。 液態(tài)金屬在直澆道中的流態(tài) a 充滿式流動：在上大下小的錐形直澆道中液流呈充滿狀態(tài)，該狀態(tài)無負壓和吸氣現(xiàn)象。 b 非充滿式流動：在等截面的圓柱形和上小下大的倒錐形直澆道中液流呈非

15、充滿狀態(tài)。流股自上而下呈漸縮形，流股表面壓力接近大氣壓，微呈正壓。流股表面會帶動氣體向下運動，并能沖入型內(nèi)上升的金屬液內(nèi)。 2.7 液態(tài)金屬在橫澆道中的流動情況 橫澆道的功用 主要有穩(wěn)流、分配液流和擋渣作用。是澆注系統(tǒng)的重要單元。 液流在橫澆道中的流動情況 a 對于收縮式澆注系統(tǒng)，從直澆道下落的液流可立即把橫澆道充滿； b對于擴張式澆注系統(tǒng)鋁合金鑄造常用），橫澆道并不立即被充滿，而是隨著型腔中合金液面的升高而逐漸地被充滿。 橫澆道的分流作用 a 液流充滿橫澆道時，即由橫澆道分配給各個內(nèi)澆道。同一個橫澆道上有多個等截面的內(nèi)澆道時，各內(nèi)澆道的流量不等。一般情況下遠離直澆道的流量大，近直澆道的流量小

16、。 b 當(dāng)合金液柱較高，橫澆道不十分長時，從直澆道流入橫澆道的合金液，大部分流入距直澆道較遠的內(nèi)澆道； 橫澆道的擋渣作用以黑色合金熔渣密度低于合金液的情況為例） 采用重力分離除渣的原理： 橫澆道擋渣原理圖2.8 液態(tài)金屬在內(nèi)澆道中的流動情況 內(nèi)澆道是澆注系統(tǒng)中把液體金屬引入型腔的一個單元，其功能是：控制充型速度和方向，分配液態(tài)金屬，調(diào)解鑄件各部位溫度分布和凝固次序，并對鑄件有一定的補縮作用。 內(nèi)澆口的放置位置 a 一般情況下內(nèi)澆道應(yīng)放置在鑄件的厚大部位的熱節(jié)處，使液態(tài)金屬與鑄件凝固區(qū)域保持暢通，形成補縮通道。 b 對于體型較大的鑄件，如果鑄件壁厚較大而又均勻時，為了保證鑄件同時凝固，合金液應(yīng)從

17、四周通過較多的內(nèi)澆道導(dǎo)入，在鑄件的最后凝固設(shè)置冒口以便補縮。 c 體型較大的鑄件，在不破壞鑄件順序凝固的前提下，內(nèi)澆道數(shù)量宜多些，并分散均勻布置，以避免集中導(dǎo)入合金液引起鑄件產(chǎn)生局部過熱。 d 對于帶有陶瓷型芯的鑄件，內(nèi)澆道應(yīng)避免垂直對著陶瓷型芯，以防合金液沖擊造成露芯、偏芯。 e 內(nèi)澆道不要開設(shè)在鑄件機加工初基準(zhǔn)面上，以避免澆道切割殘留量影響鑄件的夾持和定位。 f 內(nèi)澆道的位置最好選擇在鑄件平面或凸出部位上，不要妨礙切割、打磨、清理等工序。2.9 澆注系統(tǒng)的類型 2.9.1按金屬液導(dǎo)入鑄件型腔的位置分類 頂注式澆注系統(tǒng)及其特點 以澆注位置為準(zhǔn)， 金屬液從鑄件型腔頂部 導(dǎo)入的澆注系統(tǒng)稱為頂 注

18、式澆注系統(tǒng)。 特點： a 在鑄件澆注和凝固過程中，鑄件上部溫度高于下部，有利于自下而上順序凝固，能夠有效的發(fā)揮頂部冒口的補縮作用。 b 在液態(tài)金屬的整個充型階段始終有一個不變壓頭，液流流量大、充型時間短，充型能力強。 c 澆注系統(tǒng)和冒口消耗金屬少，澆注系統(tǒng)切割清理容易。 d 缺點液態(tài)金屬從高處落下進入型腔，對型殼沖擊大，容易導(dǎo)致金屬液飛濺、氧化和卷入氣體，形成氧化夾渣和氣孔缺陷。 底注式澆注系統(tǒng)及其特點 內(nèi)澆道設(shè)在鑄 件底部的澆注系統(tǒng) 稱為底注式澆注系 統(tǒng)。 特點： a 合金液從下部充填型腔，流動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生沖擊、飛濺、氧化和卷入氣體，便于排除型腔中的氣體。 b 橫澆道基本工作在充滿狀態(tài)，有

19、利于擋渣。 c 缺陷 充型后鑄件的溫度不利于自下而上的順序凝固，補縮作用差；鑄件底部內(nèi)澆口附近容易過熱，使鑄件產(chǎn)生縮松、縮孔、晶粒粗大等缺陷；充型能力較差，對大型薄壁鑄件容易產(chǎn)生冷隔和澆不足的缺陷；組樹工藝復(fù)雜，金屬消耗量大。 階梯側(cè)注式澆注系統(tǒng)及其特點 在鑄件不同高度上開 設(shè)多層內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng) 稱稱為階梯式澆注系統(tǒng)。 特點： a 金屬液自下而上充型，充型平穩(wěn)，型腔內(nèi)氣體排出順利。 b 充型后上部金屬溫度高于下部，有利于順序凝固，鑄件組織致密。 c 充型能力較強，易于避免冷隔和澆不足等鑄造缺陷。 d 利用多內(nèi)澆道，可減輕內(nèi)澆道附近的局部過熱現(xiàn)象。 e 缺陷：組樹工藝復(fù)雜，容易出現(xiàn)上下各層內(nèi)澆

20、道同時進入金屬液的“亂澆景象，或底層進入金屬液過多，形成下部溫度高的過熱現(xiàn)象。 復(fù)合式澆注系統(tǒng) 大型復(fù)雜鑄件采用一種澆注系統(tǒng)，往往難于得到理想的充型過程，故采用兩種或兩種以上類型的澆注系統(tǒng)，以取長補短。 特點： a 和收縮式恰恰相反，其主要優(yōu)點是金屬液在橫澆道和內(nèi)澆道中流速較慢，在進入型腔時流動平穩(wěn)。 b 不足之處是橫澆道在充填初期不易充滿，在開始階段浮渣作用較差。澆注系統(tǒng)設(shè)計舉例1 按注入方式分類的示例 2 按結(jié)構(gòu)組成分類的示例3 按補縮組元分類的示例 1 按注入方式分類的示例頂注式 底注式 按注入方式分類 的示例側(cè)注式 側(cè)注式 按注入方式分類 的示例復(fù)合式 復(fù)合式 2 按結(jié)構(gòu)組成分類的示例

21、 單一直澆道過渡直澆道之一 按結(jié)構(gòu)組成分類的示例過渡直澆道之二多道直澆道 按結(jié)構(gòu)組成分類的示例空心直澆道空心直澆道 按結(jié)構(gòu)組成分類的示例單一橫澆道單一橫直澆道 按結(jié)構(gòu)組成分類的示例 圓板橫澆道 圓板橫澆道 按結(jié)構(gòu)組成分類的示例 圓環(huán)橫澆道 圓環(huán)橫澆道 按結(jié)構(gòu)組成分類的示例冒口式澆道 冒口式澆道 橫澆道 直澆道 按補縮組元分類的示例頂冒口 頂冒口 直澆道局部冒口 按補縮組元分類的示例-局部冒口 局部冒口1 確保充填確保充填1.1 設(shè)計時應(yīng)注意的幾點設(shè)計時應(yīng)注意的幾點 薄壁部位緩慢冷卻薄壁部位緩慢冷卻 增加輔助澆道來保證薄壁處的充型 輔助澆道 1.2 合理的澆注參數(shù) 過熱度=130160 1.3 充填的平穩(wěn)性 底注式充型相對平穩(wěn) 1.3 充填的平穩(wěn)性 傾斜澆注 2 保證補縮 （1分散同時凝固） 避免形