材料成型第4章_铸造工艺设计2
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二、型芯的形状、数量及分块
型芯是铸件的一个 重要的组成部分。
型芯的功用是形成 铸件的内腔,孔洞和 形状复杂阻碍起模部 分的外形。
图4-6 车轮铸件的型芯方案
对于内腔形状复杂的大铸件，常将形成内腔的型芯分割成数 块，使每块形状简单，尺寸较小，便于操作、搬运、烘干，简 化芯盒结构。
图4-7 复杂内腔的型芯分块
➢ 零件图上所有标注粗糙度符号的表面均需机械加工，均应 标注机械加工余量。
机械加工余量的具体数值取决于铸件的材料性质、造型方 法、加工要求、生产批量、铸件的结构的复杂程度和尺寸 及加工面在铸型中的位置等。
➢ 加工余量大浪费金属切去了晶粒细致性能较好的铸件 表层。
➢ 余量过小制品会因残留黑皮而报废，或者，因铸件表层
二、起模斜度
为了使模样(或型芯)便于从砂型(或芯盒)中取出，凡垂直 于分型面的立壁在制造模样时必须留出一定的倾斜度，此倾斜 度称为起模斜度。
➢ 起模斜度的大小取决于： 立壁的高度、造型方法、模样材料等 因素，通常为15’～3°。 立壁愈高，斜度愈小； 机器造型应比手工造型小， 木模应比金属模斜度大。 为使型砂便于从模样内腔中脱出、以形成自带型芯，内壁的起 模斜度应比外壁大，通常为3°～10°。
起模斜度形成方式： 增加厚度法、加减厚度法和减小厚度法。
增加铸件厚度
加减铸件厚度
图4-10 起模斜度的形式
减少铸件厚度
当侧面不加工时：
壁厚＜8mm时，可采用增加壁厚法； 壁厚为8～16mm时，可采用加减壁厚法 壁厚＞16mm时，可采用减小壁厚法
当铸件侧面需要加工时：
必须采用增加壁厚法； 加工表面上的起模斜度，应在加工余量的基础上
设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和 液态合金的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的 气体能顺畅引出铸型等。
制作时型芯及模样上须做出型芯头，对应造型时要在砂型中 做凹坑“座位”，使型芯定位。
1）定Biblioteka Baidu作用； 主要确定： 型芯头的作用： 2）固定作用； 芯头长度、斜度和间隙。
3）排气作用。 长度取决于型芯的直径和长度
铸造收缩率主要取决于合金的种类，同时与铸件
的结构、大小、壁厚及收缩时受阻碍情况有关。
通常灰铸铁为0.7~1.0%， 铸造碳钢为0.3~2.0%， 铝硅合金为0.8~1.2%， 锡青铜为1.2~1.4%。
五、芯头及芯座
型芯的功用：是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起模部 分的外形。 型芯头：是型芯的定位、支撑和排气的部分。
芯头的分类：
图4-12 垂直型芯及芯头
1）垂直型芯； 芯头必须留有一定的斜度α。
下芯头的斜度应小些(5°～10°)， 上芯头的斜度为便于合箱应大些 (6°～15°)。h=15～150mm
型芯头与铸型型芯座之间应有 1～4 mm的间隙(S)，以便于铸型的装配。
形式：上下都有芯头；只有下芯头，无上芯头； 上下都无芯头。
误差也愈大，故余量也应随之加大。 – 浇注时朝上的表面因产生缺陷的机率较大．其加工余量应比
底面和侧面大。
2、铸出孔和槽的大小
铸件上的加工孔是否铸出，从可能性、必要性、经济性方面考虑： 较大的孔、槽应当铸出，以减少切削量和热节，提高铸件力学性能。 较小的孔和槽不必铸出，留待以后加工更为经济。
当孔深与孔径比L/D >4时，也为不铸孔。
再给出斜度数值。
➢垂直于分型面的孔，当其孔径大于高度时， 可在模样上挖孔，造型起模后，在砂型上形成 吊砂或自带型芯，并由此形成铸件孔。
起模时模样上的孔内壁与型砂的摩擦力较 其外壁大些，
即1、2、3 > 。 起模斜度在工艺图上用
或宽度a（mm）表示。 用机械加工方法加工模
具时，用角度标注；
用手工加工模具时，用
图4-11 自带型芯的起模斜度 宽度标注。
三、铸造圆角
铸造圆角 — 制造模样时，壁的连接和转角处要做成
圆弧过度。
目的： ① 可使转角处不产生脆弱面； ② 可减少应力集中； ③ 可避免产生冲砂、缩孔和裂纹。 圆角半径一般约为相交两壁平均厚度的1/3~1/2。 一般小型铸件： 外圆角半径取2～8mm，内圆角半径取4～16mm。
过硬而加速刀具磨损影响甚至达不到加工要求。
加工余量选择原则：
– 大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小； – 手工造型误差大，余量应加大。 – 铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大； – 有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量应
比铸铁小。 – 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
三、铸造圆角
凝固特 性
热节、 充型
不同转角 处的热节
30
四、铸造收缩率
铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小于模样
尺寸。
为保证铸件尺寸要求，需在模样(芯盒)上加一个收缩的尺寸。
加大的这部分尺寸称为收缩量，一般根据铸造收缩率来定。
铸造收缩率K定义如下：
K L模－L件 100％ L件
式中： L模──模样尺寸； L件──铸件尺寸。
为了增加型 芯稳定性，常 采用两个或多 个铸件共一个 型芯的方法。
图4-8 悬臂式型芯及挑担式型芯
四件合铸
图4-9 联合式型芯
第二节 铸造工艺参数的确定
加工余量 拔模斜度 铸造圆角 收缩率
5/16/2009 4:29 PM
工艺参数
型芯头及型芯座
6
一、机械加工余量和铸孔
1. 加工余量
—指在铸件表面上留出的准备切削去的金属层厚度。
垂直型芯一般都有上、下芯头; 短而粗的型芯也可省去上芯头。
2）水平型芯
图4-13 水平型芯及芯头
型芯头与铸型型芯座之间应有1～4 mm的间隙(S1)， 以便于铸型的装配。 h=20～80mm。
芯头的形式
a) 一般式 b) 联合芯头 c) 加长加大芯头，d) 型芯撑。
•
1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 0.920.1 0.9Friday, October 09, 2020
正方孔、矩形孔或气路孔深且直径小一般不铸出。 弯曲孔，当不能机械加工时原则上必须铸出。 正方孔、矩形孔的最短加工边必须大于30 mm才能铸出。
表4-4 铸件的最小铸出孔直径
生产批量
最小铸出孔直径
灰口铸铁件
铸钢件
大量生产 成批生产 单件、小批生产
12～15 15～30 30～50
-30～50
50
（1）若是加工孔，则孔的直径应为加上加工余量的数值； （2）有特殊要求的铸件例外。
型芯是铸件的一个 重要的组成部分。
型芯的功用是形成 铸件的内腔,孔洞和 形状复杂阻碍起模部 分的外形。
图4-6 车轮铸件的型芯方案
对于内腔形状复杂的大铸件，常将形成内腔的型芯分割成数 块，使每块形状简单，尺寸较小，便于操作、搬运、烘干，简 化芯盒结构。
图4-7 复杂内腔的型芯分块
➢ 零件图上所有标注粗糙度符号的表面均需机械加工，均应 标注机械加工余量。
机械加工余量的具体数值取决于铸件的材料性质、造型方 法、加工要求、生产批量、铸件的结构的复杂程度和尺寸 及加工面在铸型中的位置等。
➢ 加工余量大浪费金属切去了晶粒细致性能较好的铸件 表层。
➢ 余量过小制品会因残留黑皮而报废，或者，因铸件表层
二、起模斜度
为了使模样(或型芯)便于从砂型(或芯盒)中取出，凡垂直 于分型面的立壁在制造模样时必须留出一定的倾斜度，此倾斜 度称为起模斜度。
➢ 起模斜度的大小取决于： 立壁的高度、造型方法、模样材料等 因素，通常为15’～3°。 立壁愈高，斜度愈小； 机器造型应比手工造型小， 木模应比金属模斜度大。 为使型砂便于从模样内腔中脱出、以形成自带型芯，内壁的起 模斜度应比外壁大，通常为3°～10°。
起模斜度形成方式： 增加厚度法、加减厚度法和减小厚度法。
增加铸件厚度
加减铸件厚度
图4-10 起模斜度的形式
减少铸件厚度
当侧面不加工时：
壁厚＜8mm时，可采用增加壁厚法； 壁厚为8～16mm时，可采用加减壁厚法 壁厚＞16mm时，可采用减小壁厚法
当铸件侧面需要加工时：
必须采用增加壁厚法； 加工表面上的起模斜度，应在加工余量的基础上
设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和 液态合金的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的 气体能顺畅引出铸型等。
制作时型芯及模样上须做出型芯头，对应造型时要在砂型中 做凹坑“座位”，使型芯定位。
1）定Biblioteka Baidu作用； 主要确定： 型芯头的作用： 2）固定作用； 芯头长度、斜度和间隙。
3）排气作用。 长度取决于型芯的直径和长度
铸造收缩率主要取决于合金的种类，同时与铸件
的结构、大小、壁厚及收缩时受阻碍情况有关。
通常灰铸铁为0.7~1.0%， 铸造碳钢为0.3~2.0%， 铝硅合金为0.8~1.2%， 锡青铜为1.2~1.4%。
五、芯头及芯座
型芯的功用：是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起模部 分的外形。 型芯头：是型芯的定位、支撑和排气的部分。
芯头的分类：
图4-12 垂直型芯及芯头
1）垂直型芯； 芯头必须留有一定的斜度α。
下芯头的斜度应小些(5°～10°)， 上芯头的斜度为便于合箱应大些 (6°～15°)。h=15～150mm
型芯头与铸型型芯座之间应有 1～4 mm的间隙(S)，以便于铸型的装配。
形式：上下都有芯头；只有下芯头，无上芯头； 上下都无芯头。
误差也愈大，故余量也应随之加大。 – 浇注时朝上的表面因产生缺陷的机率较大．其加工余量应比
底面和侧面大。
2、铸出孔和槽的大小
铸件上的加工孔是否铸出，从可能性、必要性、经济性方面考虑： 较大的孔、槽应当铸出，以减少切削量和热节，提高铸件力学性能。 较小的孔和槽不必铸出，留待以后加工更为经济。
当孔深与孔径比L/D >4时，也为不铸孔。
再给出斜度数值。
➢垂直于分型面的孔，当其孔径大于高度时， 可在模样上挖孔，造型起模后，在砂型上形成 吊砂或自带型芯，并由此形成铸件孔。
起模时模样上的孔内壁与型砂的摩擦力较 其外壁大些，
即1、2、3 > 。 起模斜度在工艺图上用
或宽度a（mm）表示。 用机械加工方法加工模
具时，用角度标注；
用手工加工模具时，用
图4-11 自带型芯的起模斜度 宽度标注。
三、铸造圆角
铸造圆角 — 制造模样时，壁的连接和转角处要做成
圆弧过度。
目的： ① 可使转角处不产生脆弱面； ② 可减少应力集中； ③ 可避免产生冲砂、缩孔和裂纹。 圆角半径一般约为相交两壁平均厚度的1/3~1/2。 一般小型铸件： 外圆角半径取2～8mm，内圆角半径取4～16mm。
过硬而加速刀具磨损影响甚至达不到加工要求。
加工余量选择原则：
– 大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小； – 手工造型误差大，余量应加大。 – 铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大； – 有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量应
比铸铁小。 – 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
三、铸造圆角
凝固特 性
热节、 充型
不同转角 处的热节
30
四、铸造收缩率
铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小于模样
尺寸。
为保证铸件尺寸要求，需在模样(芯盒)上加一个收缩的尺寸。
加大的这部分尺寸称为收缩量，一般根据铸造收缩率来定。
铸造收缩率K定义如下：
K L模－L件 100％ L件
式中： L模──模样尺寸； L件──铸件尺寸。
为了增加型 芯稳定性，常 采用两个或多 个铸件共一个 型芯的方法。
图4-8 悬臂式型芯及挑担式型芯
四件合铸
图4-9 联合式型芯
第二节 铸造工艺参数的确定
加工余量 拔模斜度 铸造圆角 收缩率
5/16/2009 4:29 PM
工艺参数
型芯头及型芯座
6
一、机械加工余量和铸孔
1. 加工余量
—指在铸件表面上留出的准备切削去的金属层厚度。
垂直型芯一般都有上、下芯头; 短而粗的型芯也可省去上芯头。
2）水平型芯
图4-13 水平型芯及芯头
型芯头与铸型型芯座之间应有1～4 mm的间隙(S1)， 以便于铸型的装配。 h=20～80mm。
芯头的形式
a) 一般式 b) 联合芯头 c) 加长加大芯头，d) 型芯撑。
•
1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 0.920.1 0.9Friday, October 09, 2020
正方孔、矩形孔或气路孔深且直径小一般不铸出。 弯曲孔，当不能机械加工时原则上必须铸出。 正方孔、矩形孔的最短加工边必须大于30 mm才能铸出。
表4-4 铸件的最小铸出孔直径
生产批量
最小铸出孔直径
灰口铸铁件
铸钢件
大量生产 成批生产 单件、小批生产
12～15 15～30 30～50
-30～50
50
（1）若是加工孔，则孔的直径应为加上加工余量的数值； （2）有特殊要求的铸件例外。