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1、铸件是怎样制造出来的？,第二节 浇注位置与分型面的选择,浇注位置的选择原则 分型面的选择原则,6.5.1浇注系统设计,浇注系统由 浇口杯、 直浇道、 横浇道 内浇道 四部分组成,图6.19 浇注系统 1浇口杯 2直浇道3横浇道 4内浇道,浇注位置浇注时，铸件在铸型中所处的位置/铸件的某个表面位于铸型的上、下还是侧面。 浇口位置内浇口与铸型型腔连接处的位置/液态金属流入铸型型腔的位置。,上,下,浇注位置的选择,1、铸件的重要加工面或主要工作面应朝下。 2、铸件的大平面应朝下，以免夹砂。 3、为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象，应将面积大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直、倾斜位置。 4、容
2、易形成缩孔缩松的铸件，厚大部位放在分型面附近的上部或侧面，以便于安放冒口、冷铁。 5、应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。 6、尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。 7、应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致，避免多次翻动砂箱。,一、浇注位置的选择原则,浇注位置的选择原则,车床床身,上,中,下,中,铸件的重要加工面或主要工作面应朝下,因为在液体金属的浇注过程中，其中的气体和熔渣往上浮；而且由于静压力较小的原因也使铸件上部组织不如下部的致密。如图所示为车床床身的浇注位置：床身的导轨面是关键部分，要求组织致密且不允许有任何铸造缺陷，因此通常采用导轨面朝下的浇注位置。,浇注位置的选择原则,铸件
3、的重要加工面或主要工作面应朝下,卷扬机筒,浇注位置的选择原则,铸件的大平面应朝下，以免在此面上出现气孔和夹砂等缺陷。,因为在金属液的充型过程中，灼热的金属液会对砂型上表面有强烈的热辐射作用，使该表面的型砂拱起或开裂，导致金属液钻进裂缝处，这将使铸件的该表面产生夹砂缺陷。,浇注位置的选择原则,为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象，应将面积大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直、倾斜位置。,浇注位置的选择原则,为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔现象，应将面积大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直、倾斜位置。,浇注位置的选择原则,容易形成缩孔缩松的铸件，厚大部位放在分型面附近的上部或侧面，便于安置
4、冒口。,浇注位置的选择原则,应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。,浇注位置的选择原则,应减少型芯的数量，便于型芯固定和排气。,浇注位置的选择原则,尽可能避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。,分型面砂箱间的接触面 1、尽可能使用最少的分型面。 2、应尽量使型芯、活块数量少。 3、尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。 4、应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中。若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧。 5、尽量选用平面避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺
5、。 6、为便于造型、下芯、合箱、检验及检查，尽量将型腔置于下箱,二、分型面的选择原则,分型面的选择原则,尽可能使用最少的分型面。,分型面的选择原则,尽可能使用最少的分型面。,分型面的选择原则,应尽量使型芯、活块数量少。,分型面的选择原则,尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。,分型面的选择原则,尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。,分型面的选择原则,尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。,分型面的选择原则,应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中。,螺栓塞头,
6、方头,分型面的选择原则,铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧。,轮毂的分型面,加工基准,分型面的选择原则,尽量选用平面，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺。,分型面的选择原则,尽量选用平面。,分型面的选择原则,为便于造型、下芯、合箱、检验及检查，尽量将型腔置于下箱,第三节 铸造工艺参数的选择,机械加工余量 最小铸出孔、槽 拔模斜度 铸造圆角 收缩率 型芯头 其它如分型负数、工艺补正量等,1、机械加工余量 铸件上为切削加工而加大的尺寸叫机械加工余量,铸造工艺参数的确定,1,2,1、机械加工余量 零
7、件上需要加工的表面，如零件图上标有表面粗糙度符号的部位、注有尺寸公差的部位、有螺纹符号的部位、注有表面形位尺寸公差代号的部位等应需有适当的加工余量。 加工余量过大，不仅浪费金属、增加机加工工时，而且还会因截面增加、使铸件晶粒粗大，力学性能降低；加工余量过小，可能会因错型等原因造成切削余量不够、表面硬度偏高、甚至留有黑皮达不到尺寸精度而报废。,铸造工艺参数的确定,1、机械加工余量 铸件加工余量的大小取决于铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂程度、生产批量、加工面与基准面的距离及加工面在铸型中的位置、加工精度要求等。 灰铸铁件较铸钢件线收缩率小、熔点低，铸件表面较光洁、平整，故其加工余量小，铸钢件
8、加工余量应比铸铁件大：非铁合金铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小；铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铸件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大；大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小，反之，手工造型余量应加大，此外，浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率大，其加工余量应比底面和侧面大。,铸造工艺参数的确定,加工余量,铸造工艺参数的确定,2、最小铸出孔、槽 零件上的孔、槽、台阶等应从铸件质量及经济方面考虑。较大的孔、槽等应铸出来，以便节约金属和机械加工工时，同时还避免铸件局部过厚所造成的热节， 提高铸件的质量；较小 的孔槽，则不宜铸出， 直接加工反而方便；有 特殊要求
9、，且无法实行 机加工的孔如弯曲孔， 则一定要铸出。,铸造工艺参数的确定,3、拔模斜度 为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度称为拔模斜度。 凡垂直于分型面（ 分盒面）的没有结 构斜度的壁均应设 起模斜度。起模斜 度的大小，应根据 模壁测量面高度、 模样材料及造型方 法确定。,铸造工艺参数的确定,3、拔模斜度 外壁0.253 ，内壁310,铸造工艺参数的确定,上,下,4、铸造圆角 R=( 1/3 1/5 ) ( a + b )/2,铸造工艺参数的确定,5、收缩率 指为了补偿铸件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。而用来度量模样尺寸的刻尺称为缩尺(模样工缩
10、尺)，其分度以普通尺的单位长度乘以(1十铸件线收缩率)。 灰口铸铁：0.7% 1.0% 铸造碳钢：1.3 %2.0% 铝硅合金：0.8 %1.2% 有色合金：1.0% 1.5%,铸造工艺参数的确定,6、型芯头 指模样上的突出部分，在型内形成芯座并放置芯头。或指型芯的外伸部分，不形成铸件轮廓，只是落入芯座内，用以定位和支承型芯。 芯头可分为垂直芯头和水平芯头。单支 点的水平芯头又称为悬臂芯头。,铸造工艺参数的确定,垂直芯头一般都有上下芯头，芯头高度H主要取决于芯头直径d。为了提高芯头的稳定性和可靠性，下芯头 斜度应小些(510)， 高度H应大些；为便于 合型、上芯头的斜度应 大些(615)，高度
11、H 应小些。短而粗的芯头 也可不留上芯头。,铸造工艺参数的确定,水平芯头其长度上主要取决于芯头直径d和芯的长度。为便于下芯及合型，铸型上的芯座端部也应留有一定 的斜度、悬臂芯头必 须做得比较长而大， 并使用芯撑以防止芯 下垂或被液体抬起。 芯头和芯座之间应有1 4mm的间隙S。,铸造工艺参数的确定,7、分型负数 指为抵消铸件在分型部位的增厚，在模样上相应减去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很平整，因此干型或表面烘干型合型后，上下型不能密合，金属液就有可能从分型面处溢出，即“跑火”。为了防止跑火，就要在下型的分型面上铺设泥条、油泥条或石棉绳等，使上、下型接触面密封，这样就使上箱抬高，增加了铸件的高
12、度或铸件顶面的厚度。制做模样时，为了使模样符合零件图上尺寸的要求，在模样上相应减去这个抬高的尺寸，即为分型负数。,铸造工艺参数的确定,7、工艺补正量 由于工艺上的原因，在铸件相应部位非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量。在单件、 小批量手工砂型铸造时，由于偏心，错型等原因可能造成铸造缺陷，采用工艺补正量以减少废品率；对于成批大量生产的铸件，不使用工艺补正量，而采用修改模具的方法。,铸造工艺参数的确定,1、分型面/浇注位置：用蓝线（或红线）和箭头表示，加以汉字表示方向 2、机械加工余量：用红线画出轮廓，剖面处用红剖面线或全涂以红色表示。数值用红字标在加工符号上。若加工余量带有斜度，可用分数表
13、示。 3、非铸出孔/槽：用红“ ”表示。剖面处用红剖面线或全涂红色。 4、芯头和型芯：用蓝线画出芯头，并注明尺寸。 5、浇注系统：用红线画出，并标注尺寸。 6、活块：用红笔注明“活块”及其形式和编号。,铸造工艺图的绘制,7、冷铁：用绿线或蓝线画出，并表明“冷铁”及其主要尺寸和编号 8、拔模斜度：用红线或文字表示。 9、铸造圆角：用文字表示。 10、冒口/出气口：用红线表示并表明主要尺寸及编号。 11、其它参阅铸造手册,铸造工艺图的绘制,应用综合举例,铸造工艺图,铸造工艺图,【例2】要铸造图示支承台零件40个，此件用于中等静载荷，试选择铸造合金和绘出铸造工艺图。,10,选材： HT150 铸型、
14、造型方法：砂型，手工造型 浇注位置/分型面：因支承台50mm的内孔及外壁均无需加工，只有两端面有机械加工要求。为使支承台两端面组织致密、满足加工要求，所以将铸件水平放置、使两加工面在侧壁位置作为该件的浇注位置，这样还有利于型芯的固定、排气和检验。为便于起模、下芯和检验，选中间对称的最大截面为分型面。此时分型面与分模面一致。,方案1,4.加工余量：最大尺寸200查表得4mm，考虑拔模斜度，下端取3mm 5.最小铸出孔：18、21不予铸出 6.拔模斜度：垂直拔模斜度取1 7.铸造圆角：R35 8.型芯设计： 9.浇注系统 10.铸造工艺图,选材： HT150 铸型、造型方法：砂型，手工造型 浇注位
15、置/分型面：采用三箱造型,方案2,6.6 铸件结构设计,6.6.1从合金的铸造性能考虑设计铸件结 构 6.6.2从铸造工艺考虑设计铸件结构,缺陷分析：,结论：铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间,1.铸件壁厚的设计,原则1：合理设计铸件壁厚,概念：最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。 临界壁厚：各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的3倍。,如果所设计铸件的壁厚小于允许的 “最小壁厚”，铸件就易产生浇不足、冷隔等缺陷。 在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、 缩松、结晶组织粗大等缺陷，从而
16、使铸件的力学性能下降。,6.6.1从合金的铸造性能考虑设计铸件结构,砂型铸造条件下铸件的最小壁厚值,原则2,铸件壁后应均匀， 避免厚大截面 缺陷分析： 铸铸件如果壁厚过大会出现集中的缩孔,原则3,原则3：避免锐角连接 缺陷分析： 锐角连接处易出现热结合应力，并会导致应力集中，从 而产生裂纹、缩孔等缺陷。,原则4,原则4：减缓肋、辐收缩的阻碍 缺陷分析：铸件各部分冷却速度不同而收缩不一致，形成较大的内应力。 当此应力超过合金的强度极限时，铸件会产生裂纹。 实例分析1：a轮辐对称，收缩力相互抗衡，易出现裂纹，b、c较好,原则5,原则5：避免出现过大的水平面 缺陷分析：薄壁罩壳铸件，当其壳顶呈水平面
17、时，因薄 壁件金属液散热冷却快，渣、气易滞留在顶 面，易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣缺陷。 实例：,6.6.2从铸造工艺考虑设计铸件结构,1.铸件的外形设计,应保证模样能顺利从铸型中取出：b、d较好,应尽量减少分型面的数量,应尽量使分型面是一个平直的面,若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型,（a） (b) 图5.51 摇臂铸件 （a）不合理 (b)合理,铸件的垂直壁上应考虑给出结构斜度,图5.54结构斜度的设计,2.铸件的内腔设计,原则：减少型芯数量，利于型芯的固定、排气和清理。,作用：防止偏芯、气孔等缺陷的产生； 简化造型工艺，降低成本。,铸件内腔设计,减少型芯的数量，避免不必要的型芯；,便于
18、型芯的稳定、排气和铸件的清理。,减少型芯的数量，避免不必要的型芯,实例分析：,实例分析：,便于型芯的稳定、排气和铸件的清理,实例分析：,6.7铸造常见缺陷及控制,6.7.1 铸造常见缺陷 6.7.2 铸件的修补,6.7.1 铸造常见缺陷,缩孔的形成: 纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.,1缩孔与缩松,缩松的形成原因:,铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。,消除缩
19、孔和缩松的方法,定向凝固原则,铸件让远离冒口的地方先凝固，靠近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去。,原理,合理布置内浇道及确定浇铸工艺。,方法,合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。,a）合理选择内浇道在铸件上的引入位置和高度； b）开设冒口； c）放置冷铁。冷铁是用来控制铸件凝固顺序的激冷物。,解决缩孔的方法,铸件收缩时受阻就产生铸造应力，铸造应力按产生的原因不同，主要可分为热应力、收缩应力两种。 （1）热应力：铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力，称热应力。 （2）收缩应力：铸件在固态收缩时，因受铸型、型芯、浇冒口等外力的阻碍而
20、产生的应力称收缩应力。,2铸造应力,铸件收缩时受阻就产生铸造应力，当应力超过材料的屈服极限时，铸件产生变形。应力超过材料的抗拉强度时，铸件就产生裂纹,3变形和裂纹,4气孔,在铸件内部、表面或近于表面处，出现的大小不等的光滑孔眼。,在铸件内部或表面形状不规则的孔眼。孔眼不光滑，里面全部或部分充塞着熔渣。,5渣气孔,6砂眼,在铸件内部或表面充塞着型砂的孔眼,7粘砂,在铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）的混（化）合物或一层烧结的型砂,8夹砂,在金属瘤片和铸件之间夹有一层型砂,9冷隔,在铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑,10浇不到,金属液未完全充满型腔。,6.7.2 铸件的修补,铸件的修补方法有： 1气焊或电焊修补 2金属喷镀 3浸渍法 填腻修补 5金属液熔补,