材料成型第4章_铸造工艺设计2
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材料成型第4章 铸造工艺设计2
二、型芯的形状、数量及分块
型芯是铸件的一个 型芯是铸件的一个 重要的组成部分。 重要的组成部分。
型芯的功用是形成 型芯的功用是形成 铸件的内腔, 铸件的内腔,孔洞和 内腔 形状复杂阻碍起模部 分的外形。 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， 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 使每块形状简单，尺寸较小，便于操作、搬运、烘干， 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。 化芯盒结构。
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； 大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高， 余量可减小； – 手工造型误差大，余量应加大。 手工造型误差大，余量应加大。 误差大 – 铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大； 铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大 表面粗糙 余量应比铸铁件 – 有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量应 有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量应 铸件价格甚贵且表面较光洁 余量 比铸铁小 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 铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大， 误差也愈大，故余量也应随之加大 加大。 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 浇注时朝上的表面因产生缺陷的机率较大． 底面和侧面大 底面和侧面大。
垂直型芯一般都有上、下芯头 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。 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～ 的间隙(S1)， 型芯头与铸型型芯座之间应有 ～4 mm的间隙 的间隙 ， 以便于铸型的装配。 h=20～80mm。 以便于铸型的装配。 ～ 。
型芯是铸件的一个 型芯是铸件的一个 重要的组成部分。 重要的组成部分。
型芯的功用是形成 型芯的功用是形成 铸件的内腔, 铸件的内腔,孔洞和 内腔 形状复杂阻碍起模部 分的外形。 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， 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 使每块形状简单，尺寸较小，便于操作、搬运、烘干， 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。 化芯盒结构。
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； 大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高， 余量可减小； – 手工造型误差大，余量应加大。 手工造型误差大，余量应加大。 误差大 – 铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大； 铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大 表面粗糙 余量应比铸铁件 – 有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量应 有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量应 铸件价格甚贵且表面较光洁 余量 比铸铁小 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 铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大， 误差也愈大，故余量也应随之加大 加大。 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 浇注时朝上的表面因产生缺陷的机率较大． 底面和侧面大 底面和侧面大。
垂直型芯一般都有上、下芯头 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。 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～ 的间隙(S1)， 型芯头与铸型型芯座之间应有 ～4 mm的间隙 的间隙 ， 以便于铸型的装配。 h=20～80mm。 以便于铸型的装配。 ～ 。
铸造工艺学课程设计案例
提交格式
成果报告需以PDF格式提交，同时附上所有相关数据和图表。
报告内容
报告需包含设计思路、工艺流程、数据分析及结论等部分，要求 内容详实、逻辑清晰。
成果展示形式和内容安排建议
展示形式
鼓励采用多媒体形式进行展示，如PPT、视频等。
内容安排
建议按照设计背景、设计思路、工艺流程、数据 分析、结论与展望等顺序进行展示。
时间安排
每个小组展示时间不超过20分钟，需提前做好时 间规划。
课程设计评价标准及成绩评定方法
01
评价标准
将从设计创新性、实用性、技术 难度、报告质量等方面进行综合 评价。
02
成绩评定方法
03
优秀作品选拔
采用百分制评分，其中设计创新 性占30%、实用性占20%、技术 难度占20%、报告质量占30%。
铸造材料选择
根据零件使用要求、生产批量和成本 等因素，选择合适的铸造合金，如铸 铁、铸钢、铝合金等。
性能要求
铸造合金应具有良好的流动性、收缩 性、偏析倾向小等性能，以保证铸件 质量。同时，合金成分和性能应符合 相关标准或技术条件的规定。
03
案例分析：典型铸件生产工艺设计
铸件结构分析与设计优化建议
根据评分结果，选拔出优秀作品 进行表彰和奖励。
THANKS
感谢观看
推广新技术和新材料
积极推广先进的铸造技术和新材料，如3D打印技术、高性能铸造合 金等，提高铸件的精度和性能。
加强人才培养
加强铸造领域的人才培养和引进，提高从业人员的专业素质和技能水 平，为铸造行业的发展提供有力的人才保障。
06
课程设计成果展示与评价标准
课程设计成果提交要求说明
提交时间
所有成果需在课程结束前一周内提交，逾期将不予受理。
成果报告需以PDF格式提交，同时附上所有相关数据和图表。
报告内容
报告需包含设计思路、工艺流程、数据分析及结论等部分，要求 内容详实、逻辑清晰。
成果展示形式和内容安排建议
展示形式
鼓励采用多媒体形式进行展示，如PPT、视频等。
内容安排
建议按照设计背景、设计思路、工艺流程、数据 分析、结论与展望等顺序进行展示。
时间安排
每个小组展示时间不超过20分钟，需提前做好时 间规划。
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评价标准
将从设计创新性、实用性、技术 难度、报告质量等方面进行综合 评价。
02
成绩评定方法
03
优秀作品选拔
采用百分制评分，其中设计创新 性占30%、实用性占20%、技术 难度占20%、报告质量占30%。
铸造材料选择
根据零件使用要求、生产批量和成本 等因素，选择合适的铸造合金，如铸 铁、铸钢、铝合金等。
性能要求
铸造合金应具有良好的流动性、收缩 性、偏析倾向小等性能，以保证铸件 质量。同时，合金成分和性能应符合 相关标准或技术条件的规定。
03
案例分析：典型铸件生产工艺设计
铸件结构分析与设计优化建议
根据评分结果，选拔出优秀作品 进行表彰和奖励。
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推广新技术和新材料
积极推广先进的铸造技术和新材料，如3D打印技术、高性能铸造合 金等，提高铸件的精度和性能。
加强人才培养
加强铸造领域的人才培养和引进，提高从业人员的专业素质和技能水 平，为铸造行业的发展提供有力的人才保障。
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课程设计成果展示与评价标准
课程设计成果提交要求说明
提交时间
所有成果需在课程结束前一周内提交，逾期将不予受理。
第四章第二节金属基复合材料(MMC)制备工艺
8.3.3液态法（非连续增强相金属基复合材料制备工艺） （1）压铸法
在压力的作用下，将液态或半液态金属以一定速度充填 压铸模型腔或增强材料预制体的空隙中，在压力下快速凝固 成型。
（2）半固态复合铸造 将颗粒加入半固态的金属熔体中，通过搅拌使颗粒在基
体中分布均匀，并取得良好的界面结合，然后将半固态复合 材料注入模具进行压铸成型。
1.3.4 原位（In situ）生长（复合）法 增强相从基体中直接生成，生成相的热力学稳定
性好，不存在基体与增强相之间的认识润湿和界面反 应等问题，基体与增强相结合良好，较好的解决了界 面相容性问题。
（1）共晶合金定向凝固 ：共晶合金定向凝固要求合 金成分为共晶或接近共晶成分，开始为二元合金，后 发展为三元单变共晶，以及有包晶或偏晶反应的两相 结合。定向凝固时，参与共晶反应的 和 相同时从 液相中生成，其中一相以棒状（纤维状）或层片状规 则排列生成（上图）。
金属基复合材料的界面优化以及界面设计一般有以下 几种途径：
2.4.2.1增强剂的表面改性处理 增强材料的表面改性（涂层）处理可起到以下作用：
（1）改善增强剂的力学性能，保护增强剂的外来物理 和化学损伤（保护层）；
（2）改善增强剂与基体的润湿性和粘着性（润湿层）； （3）防止增强剂与基体之间的扩散、渗透和反应(阻挡层) （4）减缓增强剂与基体之间因弹性模量、热膨胀系数等的
2.4.2.2金属基体改性（添加微量合金元素） 在金属基体中添加某些微量合金元素以改善增
与基体的润湿性或有效控制界面反应。 （1）控制界面反应。 （2）增加基体合金的流动性，降低复合材料的制备
温度和时间。 （3）改善增强剂与基体的润湿性。
2.4.3金属基复合材料的性能
复合材料
【材料成型原理--铸造】第4章 液态金属凝固过程中的传热与传质
27/33
• 2、模型建立
• 温度TL时，开始凝固： • 固 度k相0C：0。百分数dfS；溶质浓
• 液相：溶质浓度几乎不变， 为C0。 • 温度降到T*时，
• 固 数f相S；：溶质浓度C*S；百分
•
液相：溶质浓 数fL。
度
C*L；百
分
28/33
• 当dfSf）S界，溶面这质处些浓固溶度相质增增将加加均d百C匀*L分扩，量散则为到：d整fS个时液，相排中出，溶使质剩量余为液（相C*（L-C1*S-） • （C*L-C*S）dfS=（1-fS）dC*L
30/33
31/33
32/33
33/33
34/33
35/33
• （二）固相无扩散，液相只有有限扩散（无对流或搅拌） 的溶质再分配
• 1、假设： • （1）合金单相凝固； • （2）固相无扩散（接近实际情况）； • （3）液相有限扩散（无对流、搅拌）； • （4）固液相线为直线，k0为常数； • （5）试样很长，单向放热，平面推进。
• 该两式为平衡凝固时溶质再分配的数学模型。
19/33
CS
1
C0k0 f S (1 k0 )
CL
k0
C0 f L (1 k0 )
• 3、验证 （1）开始凝固时 • 初始条件：fS0，fL1 • 则：CS=k0C0；CL=C0 （2）凝固结束时 • 初始条件：fS1，fL0 • 则：CS=C0；CL=C0/k0
凝固时间与凝固层厚度的平方成正比。
计算结果与实际接近。
适合大平板和结晶间隔小的铸件。
14/33
• 3、“折算厚度”法则
R2 t
K2
R V1 为铸件折算厚度或铸件模数。
A1
• 2、模型建立
• 温度TL时，开始凝固： • 固 度k相0C：0。百分数dfS；溶质浓
• 液相：溶质浓度几乎不变， 为C0。 • 温度降到T*时，
• 固 数f相S；：溶质浓度C*S；百分
•
液相：溶质浓 数fL。
度
C*L；百
分
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• 当dfSf）S界，溶面这质处些浓固溶度相质增增将加加均d百C匀*L分扩，量散则为到：d整fS个时液，相排中出，溶使质剩量余为液（相C*（L-C1*S-） • （C*L-C*S）dfS=（1-fS）dC*L
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• （二）固相无扩散，液相只有有限扩散（无对流或搅拌） 的溶质再分配
• 1、假设： • （1）合金单相凝固； • （2）固相无扩散（接近实际情况）； • （3）液相有限扩散（无对流、搅拌）； • （4）固液相线为直线，k0为常数； • （5）试样很长，单向放热，平面推进。
• 该两式为平衡凝固时溶质再分配的数学模型。
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CS
1
C0k0 f S (1 k0 )
CL
k0
C0 f L (1 k0 )
• 3、验证 （1）开始凝固时 • 初始条件：fS0，fL1 • 则：CS=k0C0；CL=C0 （2）凝固结束时 • 初始条件：fS1，fL0 • 则：CS=C0；CL=C0/k0
凝固时间与凝固层厚度的平方成正比。
计算结果与实际接近。
适合大平板和结晶间隔小的铸件。
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• 3、“折算厚度”法则
R2 t
K2
R V1 为铸件折算厚度或铸件模数。
A1
金属材料的成型工艺
制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质 合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等 等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常 用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金 工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、 基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。 一般情况下，大批量生产所使用的冲压模具主要为 钢模； 对单件小批量生产则可使用钢皮模； 对于新产品试制多采用低熔点合金钢模具； 对于中、小批量生产的一些大型拉延模具，常选用 铸铁基环氧树脂塑料模具。
二. 铸造的基本概念及方法
金属铸造是将熔融态的的金属浇入铸型后，冷却 凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。 一般分为：砂型铸造方法和特种铸造方法（熔模铸造、 金属性铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷 型铸造、连续铸造等）
砂型铸造 液态成型工艺 特种铸造
手工造型 机器造型
金属型铸造 熔模铸造 压力铸造 低压铸造 陶瓷型铸造 离心铸造
冲压件的注意事项：
• 冲孔尽量力求简单对称，尽量采用圆形、矩形 等，避免长槽和细长的悬臂结构。 • 冲孔时，圆孔的直径不得小于材料的厚度，方 孔边长不得小于材料厚度的0.9倍。 • 为了避免应力集中，而引起的模具开裂，轮廓 转角处应为圆角半径。 • 为防止弯裂，弯曲时考虑纤维方向，同时不能 小于材料的弯转半径。
性变形的加工方法。
按加工温度分类：热冲压和冷冲压。前者适合变 形抗力高，塑性较差的板料加工；后者在室温 下进行，是薄板常用的冲压方法。
•冲压基础知识 • 冲压有时也称板材成形, 但略有区别。所谓板材成 型是指用板材、薄壁管、薄型材等作为原材料进行塑性 加工的成形方法统称为板材成形，此时，板厚方向的变 形一般不着重考虑。 • 影响因素：冲压材料、冲压模具、冲压设备。 • (1) 冲压材料 • 冲压板材质量的衡量指标：冲压特性、化学成分、 金相组织、厚度公差和表面质量。 • (2) 冲压工艺与设备 • 冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在 金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金 属进行加工，从而一定形状和尺寸并保证有一定外观和 强度性能的零件加工方法。冷冲压在加工中不产生切屑， 生产效率高，冲压件的互换性强。冷冲压工艺大致可分 为分离工序与成形工序和复合工序（两类工序集中于同 一模具中完成）三大类。
材料成型原理第四章答案
第四章1． 何谓结晶过程中的溶质再分配它是否仅由平衡分配系数K 0所决定当相图上的液相线和固相线皆为直线时，试证明K 0为一常数。
答：结晶过程中的溶质再分配：是指在结晶过程中溶质在液、固两相重新分布的现象。
溶质再分配不仅由平衡分配系数K 0决定 ，还受自身扩散性质的制约，液相中的对流强弱等因素也将影响溶质再分配。
当相图上的液相线和固相线皆为直线时K 0为一常数，证明如下：如右图所示：液相线及固相线为直线，假设其斜率分别为m L 及m S ，虽然C *S 、C *L 随温度变化有不同值，但L m S m L S m T T m T T C C K /)(/)(0****--===SL m m =常数， 此时，K 0与温度及浓度无关，所以，当液相线和固相线为直线时，不同温度和浓度下K 0为定值。
2．B 开始凝固。
温度梯度大到足以使固-液界面保持平面生长。
假设固相无扩散，液相均匀混合。
试求：①α相与液相之间的平衡分配系数K 0；②凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分之几③凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线。
解：（1）平衡分配系数K 0 的求解：由于液相线及固相线均为直线不同温度和浓度下K 0为定值，所以：如右图，当T=500℃时，K 0 =**L C C α=%60%30=0.5 K 0即为所求 α相与液相之间的 平衡分配系数.（2）凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数的计算:由固相无扩散液相均匀混合下溶质再分配的正常偏析方程代入已知的*L C = 60％ , K 0 = 0.5, C 0= C B =40%可求出此时的L f = 44.4％由于T=500℃为共晶转变温度,所以此时残留的液相最终都将转变为共晶组织,所以凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数也即为44.4％.（3）凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线 (并注明各特征成分及其位置)如下:3． 在固相无扩散而液相仅有扩散凝固条件下，分析凝固速变大（R 1→R 2，且R 2＞R 1）时，固相成分的变化情况，以及溶质富集层的变化情况。
材料成型第4章_铸造工艺设计1.答案
（2）尽量使铸件重要加工面或大部分加 工面、加工基准面放在一个砂型内，减少 错箱、披缝和毛刺，提高铸件精度。
床身铸件，其顶部平面为加工基准面。 图中方案a在妨碍起模的凸台处增加了外部型芯，因采用整模造型使加工 面和基准面在同一砂箱内，铸件精度高，是大批量生产时的合理方案。 若采用方案b，铸件若产生错型将影响铸件精度，但在单件、小批生产条 件下，铸件的尺寸偏差在一定范围内可用划线来矫正，故在相应条件下方 案b仍可采用。
25
方案1要考虑采用活块造型或加外型芯才能铸造； 方案2则省去了活块造型或加外型芯。
26
使铸件全部或大部分放在同一砂型
尽量使加工基准面与大部分 加工面在同一砂型内
不合理
合理
尽量使加工基准面与大部分 加工面在同一砂型内
27
（3）使型腔和主要型芯位于下箱，以便于造型、下 芯、合型和检查型腔尺寸。
于垂直或倾斜位置。图为油盘铸件的合理浇注位 置。
图4-2b 大面积薄壁铸件浇注位置
(4)对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的 部分放在铸型的上部或侧面，以便在铸件 厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上 的定向凝固
铸钢卷扬筒，浇注时厚端放在上部是合理的； 反之，若厚端放在下部，则难以补缩。
23 图4-2-1 有热节的浇注位置
铸件的造型位置由分型面决定，而铸件的浇注位 置与造型位置通常是一致的。
浇注位置和分型面对铸件质量及铸造工艺都有很 大影响。
选择原则：着眼于控制铸件的凝固顺序
估计到铸件发生缺陷的可能
1.浇注位置的选择原则
(1) 铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于 侧面，避免砂眼、气孔和夹渣
因为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，组 织也不如下表面致密。如果这些加工面难以朝下，则应尽 力使其位于侧面。当铸件的重要加工面有数个时，则应将 较大的平面朝下。
第四章 铸造成形
《材料成型学》 第四章 铸造成形
影响合金充型能力的主要因素： ①合金的流动性（取决于合金种类、合金成分） 衡量合金流动性最
常用的试样是螺旋形流
动性试样，如右图所示。 在常用铸造合金中，灰 铸铁、硅黄铜的流动性 最好，铸钢的流动性最
差。
《材料成型学》 第四章 铸造成形
由图可见，亚
共晶铸铁随含碳量
增加，结晶温度区
液态收缩与凝固收缩主要表现为体积的缩减，产生缩 孔、缩松 固态收缩导致尺寸减小，产生内应力和出现裂纹。
《材料成型学》 第四章 铸造成形
（6）影响收缩的因素
化学成分： 不同的化学成分的合金，其收缩率 不同。（铸钢最大，灰口铸铁最小。） 浇注温度： 合金的浇注温度越高，过热度越大， 液态收缩也越大，总收缩量增加。 铸件结构与铸型铸件：在铸型中冷凝时，不是 自由收缩， 会受到铸件各部位因冷速不同，相 互制约而产生的阻力及铸型和型芯对收缩产生 的机械阻力的影响。
冷裂——较低温下形成的裂纹，铸件形状复杂，易形成冷裂
热
冷
裂
裂
《材料成型学》 第四章 铸造成形
热裂的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色。 防止措施：①提高铸型和型芯的退让性，减少机械应力 ； ②浇冒口的设计要合理；③铸钢件和铸铁件，应严格控制硫的 含量；④选择凝固温度小，热裂倾向小的合金。 冷裂的特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或氧化 色。 预防措施：①减少铸件内应力；②降低合金的脆性；③控制铸钢 中磷的含量。
第四章 铸造成形
《材料成型学》 第四章 铸造成形
定义：将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸 相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛 坯或零件的一种成形工艺。
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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
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
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。
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
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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）定位作用； 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
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°。
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
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
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
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。
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
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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）定位作用； 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
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°。
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