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《鑄造工藝設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

上傳人:xt****7 文檔編號(hào):15748710 上傳時(shí)間:2020-09-03 格式:PPT 頁(yè)數(shù):61 大?。?.73MB
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1、1.3 鑄造工藝設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),鑄造工藝設(shè)計(jì)是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件等,確定鑄造方案和工藝參數(shù),繪制工藝圖,編制工藝卡和工藝規(guī)程等。,鑄造工藝設(shè)計(jì)包括:,鑄件的澆注位置 鑄型分型面 鑄造工藝參數(shù) ,1)澆注位置的選擇,鑄件的重要加工面或主要的工作面應(yīng)朝下或位于側(cè)面; 鑄件的大平面應(yīng)朝下; 面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或側(cè)面; 鑄件易產(chǎn)生縮孔的厚大部分應(yīng)放在上部或側(cè)面,便于安放冒口,使鑄件自下而上順序凝固。,澆注位置澆注時(shí)鑄件在鑄型中的空間位置。,1.3.1 澆注位置與分型面,車(chē)床床身,圖中機(jī)床床身導(dǎo)軌是主要工作面,澆注時(shí)應(yīng)朝下。,在液體澆注過(guò)程中,其中的氣體和熔渣往

2、上浮; 由于靜壓力較小,使鑄件上部組織不如下部的致密。,卷?yè)P(yáng)筒,主要加工面為外圓柱面,采用立式澆注,卷筒的全部圓周表面位于側(cè)位。,充型過(guò)程中,灼熱的金屬液會(huì)對(duì)砂型上表面有強(qiáng)烈的熱輻射作用,使該表面的型砂拱起或開(kāi)裂,導(dǎo)致金屬液鉆進(jìn)裂縫處,這將使鑄件的該表面產(chǎn)生夾砂缺陷。,,大平面澆注位置,箱蓋的澆注位置比較,圖 (b)所示的箱蓋鑄件,薄壁部分置于鑄型上部,易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。改置于圖(a)所示位置后,薄壁部分置于鑄型下部,可避免出現(xiàn)上述缺陷。,2)鑄型分型面的選擇:,分型面為兩半鑄型相互接觸面。分型面選擇是否合理,對(duì)鑄件的質(zhì)量影響很大。選擇不當(dāng)還將使制模、造型、造芯、合型、清理、甚至切削加

3、工等工序復(fù)雜化。分型面的選擇應(yīng)在保證鑄件質(zhì)量的前提下,使造型工藝盡量簡(jiǎn)化。,盡量使鑄件全部或大部置于同一砂箱,以 保證鑄件的精度; 盡量使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)處于同一砂箱; (3) 盡量減少分型面的數(shù)量,分型面應(yīng)盡量平直; 分型面的選擇應(yīng)盡量減少型芯和活塊的數(shù)量,以 簡(jiǎn)化制模、造型等工序。 (5) 盡量使型腔及主要型芯位于下型。 (6) 為了便于起模,分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面 。,分型面選擇原則:,床身鑄件的分型方案,應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量,鑄件圖所示的三通鑄件其內(nèi)腔必須采用一個(gè)T字型芯來(lái)形成; 當(dāng)中心線(xiàn)ab呈垂直時(shí),鑄型必須有三個(gè)分型面; 當(dāng)中心線(xiàn)cd呈垂直時(shí),鑄型有兩個(gè)分型面,

4、當(dāng)中心線(xiàn)ab與cd都呈水平位置時(shí),鑄型只有一個(gè)分型面。,分型面應(yīng)盡量平直,圖為起重臂分型面的選擇,按圖 (a)分型,必須采用挖砂造型;采用圖(b)方案分開(kāi),可采用分模造型,使造型工藝簡(jiǎn)化。,輪形鑄件在批量不大的生產(chǎn)條件下,多采用三箱造型;但在大批量生產(chǎn)條件下,采用機(jī)器造型時(shí),需采用環(huán)狀型芯。,避免使用活塊,未延伸凸臺(tái) 延伸凸臺(tái),如圖(a)所示凸臺(tái)均妨礙起模,必須采用活塊或增加型芯來(lái)克服。改成圖(b)的結(jié)構(gòu)避免了活塊和砂芯,起摸方便,簡(jiǎn)化造型。,機(jī)械加工余量---應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量、合金種類(lèi)、鑄件尺寸、加工面的位置、澆注位置等確定。,1.3.2 鑄造工藝參數(shù)確定,鑄件的機(jī)械加工余量是

5、指為進(jìn)行機(jī)械加工而增大的尺寸。零件圖上所有標(biāo)注粗糙度符號(hào)的表面均需機(jī)械加工,均應(yīng)標(biāo)注機(jī)械加工余量。 鑄鋼件表面粗糙、變形較大,其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大; 有色合金鑄件表面較光潔、平整,其加工余量要小些; 鑄鐵件中灰鑄鐵件的加工余量較可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵的要小。,機(jī)械造型的鑄件比手工造型的精度高,故加工余量要小些; 鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面間的距離愈大,由于鑄件尺寸誤差增大,機(jī)械加工余量也隨之加大; 由于鑄件的上表面比其底面和側(cè)面更易產(chǎn)生缺陷,故加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面的大。,收縮余量---按合金收縮率放大模樣尺寸。,在制造模型或芯盒時(shí),應(yīng)根據(jù)鑄造合金收縮率的大小,將模型或芯盒放大,以保證該合金

6、的鑄件冷卻至室溫時(shí)能符合尺寸要求。 鑄造合金收縮率的大小,隨鑄造合金種類(lèi)、成分及鑄件的尺寸和結(jié)構(gòu)的不同而改變。通常灰鑄鐵的收縮率為0.71.0%;鑄鋼的為1.52.0%;有色合金的為1.01.5%。,拔模斜度---為便于起模,凡垂直于分型面的立壁在制造模型時(shí)必需留拔模斜度。,造型和制芯時(shí),為了很方便地把模型從鑄型中或芯子從芯盒中取出,在起模方向上做出一定的斜度。 拔模斜度的大小取決于該垂直壁的高度、造型方法及表面粗糙度等因素。 隨垂直壁高度的增加,其拔模斜度應(yīng)減??;機(jī)器造型的拔模斜度較手工造型的??;外壁的拔模斜度也小于內(nèi)壁的。,拔模斜度---為便于起模,凡垂直于分型面的立壁在制造模型時(shí)必需留拔

7、模斜度。,型芯頭---型芯端頭的延伸部位,芯頭須留有一定斜度。 最小鑄出孔及槽---鑄件的孔、槽是否鑄出,應(yīng)從工藝、質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)上考慮。較大的孔、槽應(yīng)當(dāng)鑄出,以減少切削加工工時(shí),節(jié)約金屬材料,同時(shí)也可減小鑄件上的熱節(jié);孔、槽較小而壁較厚,則不易鑄出,直接加工。,支座,方案 沿底版中心分型。軸孔下芯方便,但底版上四個(gè)凸臺(tái)必須采用活塊且鑄件在上、下箱各半。,方案 沿底面分型,鑄件全部在下箱,不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)箱,鑄件易清理。但軸孔內(nèi)凸臺(tái)必須采用活塊或下芯且軸孔難以鑄出。,實(shí)例分析,1.3.2 鑄造工藝簡(jiǎn)圖繪制,鑄造工藝圖---是在零件圖上用各種工藝符號(hào)表示出鑄造工藝方案和工藝參數(shù)的圖形,,1)常用鑄造工藝符

8、號(hào)及表示方法,首先要考慮這個(gè)零件有 幾種可能的分型方案,對(duì)澆注位置的選擇,鑄型分型面選擇,繪制方法,,繪圖要領(lǐng),分型面的選擇,澆注位置畫(huà)法(上和下),工藝參數(shù)定性給出即可,,2)典型零件工藝分析,凡加工表面均應(yīng)加余量,余量大小注在粗糙度符號(hào)上,分型面、澆注位置,50,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,66,,10,30,,,,,+3,+3,+3,+3,+4,,,,,,,,,,,鑄造圓角R35,收縮率1%,拔模斜度:為便于起摸,在模型的垂直于分型面的表面上設(shè)置的斜度,支座鑄造工藝圖,鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件采用鑄造方法生產(chǎn)的方便性,即是否容易鑄造。 零件的結(jié)

9、構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求;易于保證鑄件品質(zhì),簡(jiǎn)化鑄造工藝工程、降低成本。,1.4 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性,(一)鑄件壁的設(shè)計(jì),(1)鑄件應(yīng)有合理的壁厚; (2)鑄件的壁厚應(yīng)盡可能的均勻; (3)按順序凝固原則設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu) 對(duì)于收縮大的合金材料壁厚分布,應(yīng)符合順序凝固原則,便于合金的補(bǔ)縮防止產(chǎn)生縮孔與縮松缺陷;,1.4.1 合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求,頂蓋鑄件的設(shè)計(jì),閥體鑄件的設(shè)計(jì),壁厚有差別時(shí)鑄件的設(shè)計(jì),,,,圖(a)所示各部分冷卻速度不同,易形成熱應(yīng)力,致使鑄件簿壁與厚壁連接處產(chǎn)生裂紋。厚壁處易形成縮孔、縮松。 在設(shè)計(jì)鑄件時(shí),應(yīng)盡可能使壁厚均勻,以防止上述缺陷產(chǎn)生,如圖(b)所示。,鑄件壁厚應(yīng)均

10、勻,(二)鑄件壁的連接,(2) 壁與壁之間應(yīng)避免銳角連接,以減小熱節(jié)和內(nèi)應(yīng)力。 (3) 厚壁與薄壁的連接應(yīng)逐步過(guò)渡,以防止應(yīng)力集中。 (4) 壁與壁之間應(yīng)避免交叉。對(duì)中、小型鑄件壁與壁的連接,應(yīng)設(shè)計(jì)成交錯(cuò)接頭;對(duì)大型鑄件可采用環(huán)狀接頭。,鑄件兩壁的直角連接,會(huì)在直角處形成金屬的局部積聚,內(nèi)側(cè)散熱條件差,容易形成縮孔和縮松。,(1) 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圓角,(二)鑄件壁的連接,為了減少熱節(jié)和防止鑄件產(chǎn)生縮孔與縮松,鑄件壁應(yīng)避免交叉連接和銳角連接。中、小鑄件可采用交錯(cuò)接頭,大鑄件宜用環(huán)形接頭,(2) 壁與壁之間應(yīng)避免銳角連接,以減小熱節(jié)和內(nèi)應(yīng)力。,減少鑄件中的應(yīng)力集中現(xiàn)象,防止產(chǎn)生裂紋,(3) 厚壁與薄壁的

11、連接應(yīng)逐步過(guò)渡,以防止應(yīng)力集中。,1.鑄件的結(jié)構(gòu)是否使鑄件的收縮受阻,輪輻的設(shè)計(jì)方案,鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減少鑄件收縮受阻,防止變形和裂紋,(三)其它避免變形、開(kāi)裂問(wèn)題的解決,輪輻為偶數(shù)、直線(xiàn)型,對(duì)于線(xiàn)收縮很大的合金,會(huì)因應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生裂紋。改為奇數(shù)輪輻,或帶孔輻板和彎曲輪輻 ,可借輪輻和輪緣的微量變形來(lái)減少應(yīng)力,防止裂紋。,大平面傾斜結(jié)構(gòu),大平面的設(shè)計(jì),鑄造斜度,2.應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)過(guò)大面積水平面的鑄件,將水平壁改成傾斜壁,就可防止熔融金屬上升較慢,否則不利于合金的充型,易產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷。,3.對(duì)于較長(zhǎng)易撓曲的梁形鑄件,應(yīng)將其截面設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)截面。,如圖 (a)所示的鑄鋼梁,由于受較大熱應(yīng)力,

12、產(chǎn)生了變形,改成(b)工字截面后,雖然壁厚仍不均勻,但變形減小。,設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)類(lèi)、大平板鑄件時(shí),不應(yīng)忽視截面形狀的選擇,4.鑄件上易產(chǎn)生變形或裂紋的部位,設(shè)計(jì)加強(qiáng) 筋結(jié)構(gòu),防止變形。,圖(a)所示薄而大的平板、收縮時(shí)易發(fā)生翹曲變形,加上幾條筋之后便可避免翹曲變形,如圖(b)所示。,加強(qiáng)筋設(shè)計(jì),消除鑄件大截面,防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松;,,筋的作用:防止變形 ,增加鑄件的剛度和強(qiáng)度,加強(qiáng)筋設(shè)計(jì),消除鑄件的熱裂,防止鑄件產(chǎn)生裂紋;,防裂筋的方向與收縮應(yīng)力方向一致,而且筋的厚度應(yīng)為連接壁厚的3413。,加強(qiáng)筋設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)鑄鐵件的加強(qiáng)筋時(shí),應(yīng)使筋處于受壓狀態(tài)下使用;筋的尺寸應(yīng)適當(dāng): 筋的設(shè)計(jì)不能過(guò)高或過(guò)

13、薄,否則在筋與鑄件本體的連接處易產(chǎn)生裂紋鑄鐵件還易形成白口。 處于鑄件內(nèi)腔的筋,散熱條件較差,應(yīng)比表面筋設(shè)計(jì)得薄些。一般外表面上加強(qiáng)筋的厚度為本體厚度的0.8倍,內(nèi)腔加強(qiáng)筋的厚度為本體厚度的0.60.7倍。,1.4.2 鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求,(一)鑄件的外形便于起模 1、避免外部側(cè)凹和凸起 2、盡量使分型面平直 3、凸臺(tái)、筋條結(jié)構(gòu)應(yīng)便于起模 4、應(yīng)具有結(jié)構(gòu)斜度 (二)鑄件的內(nèi)腔 1、不用或少用型芯和活塊 2、有利于型芯的定位、排氣和清理,1、避免鑄件的外形有側(cè)凹。,(一)鑄件的外形便于起模,,如圖 (a)所示的端蓋,由于存有法蘭凸緣,鑄件產(chǎn)生了側(cè)凹,使鑄件具有兩個(gè)分型面,

14、所以常需采用三箱造型,或者增加環(huán)狀外型芯,使造型工藝復(fù)雜。 圖(b)所示為改進(jìn)設(shè)計(jì)后,取消了上部法蘭凸緣,使鑄件僅有一個(gè)分型面,因而便于造型。,如圖 (a)所示的托架,原設(shè)計(jì)時(shí)忽略了分型面盡量平直的要求,在分型面上增加了外圓角,結(jié)果只得采用挖砂(或假箱)造型。 圖(b)為改進(jìn)后的結(jié)構(gòu),便可采用簡(jiǎn)易的整模造型。,2 、盡可能使分型面為平面,去掉不必要的外圓角。,如圖 (a)和 (b)所示凸臺(tái)均妨礙起模,必須采用活塊或增加型芯來(lái)克服。 改成(c)、(d)的結(jié)構(gòu)避免了活塊和砂芯,起摸方便,簡(jiǎn)化造型。,3、凸臺(tái)、筋條結(jié)構(gòu)應(yīng)便于起模,4、在鑄件上設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)斜度,在鑄件的所有垂直于分型面的非加工面上,應(yīng)設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)斜度。 如果沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的,鑄造工藝人員應(yīng)鑄造前給出拔模斜度。 結(jié)構(gòu)斜度的大小,隨垂直壁的高度而異。高度愈小,斜度愈大;內(nèi)側(cè)面的斜度應(yīng)大于外側(cè)面的。 鑄件的結(jié)構(gòu)斜度與拔模斜度不同,前者由設(shè)計(jì)零件的人確定,且斜度值較大;后者由鑄造工藝人員在繪制鑄造工藝圖時(shí)設(shè)計(jì),且只對(duì)沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的立壁給予較小的角度(0.53.0)。,鑄件要有結(jié)構(gòu)斜度,,鑄件上垂直于分型面的不加工表面,最好具有結(jié)構(gòu)斜度,這樣起模省力,鑄件精度高。,1.鑄件內(nèi)腔盡量不用或少用型芯,以簡(jiǎn)化鑄造工藝,(二)鑄件的內(nèi)腔,以垛代砂芯,2.當(dāng)鑄件的內(nèi)腔較復(fù)雜、需用型芯形成時(shí),應(yīng)考慮好型芯的穩(wěn)固、排氣順暢和清理方便。,

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