第十章 铸件图和铸型图的绘制
铸造工艺学
砂型铸造利用型砂作铸型，将液态金属在重力下浇注到铸型中冷却凝固成型的铸造方法溃散性落纱破碎的难易程度砂型在铸造生产中用原砂、粘结剂及其他辅料做成的铸件型腔砂型指在铸造中用来造型的材料，一般由铸造用原砂，型砂粘接剂和附加物等造型材料按一定比例混合而成面砂是特殊配制的造型时与模样接触的一层型砂背砂是在模样上覆盖面砂后，填充沙箱用的型砂含泥量原砂中颗粒直径小于0.020部分所占的质量分数统称为原砂的含泥量透气性型砂使气体逸出的能力称为透气性发气性型砂在高温作用下产生气体的能力。
耐火度型砂抵抗高温热作用的性能退让性型砂在金属凝固、冷却过程中，能相应变形，退让而不阻碍铸件收缩的能力浇铸位置浇铸时铸件在铸型中所处的位置分型面指两半铸型相互接触的表面铸造工艺参数指在铸造工艺设计时需要确定的工艺数据机械加工余量在铸造工艺设计时，将加工表面留出的，准备切去的金属层厚度起模斜度为方便起出模样或砂芯，在模样，芯盒的出模方向留有为避免损坏砂型或砂芯的的一个斜度工艺补正量因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度分型负数在拟定工艺参数时，为抵消铸件在分型面部位的增厚，在模样相应减去的尺寸浇口比直浇道、横浇道和内浇道断面积之比顶注式浇注系统：以浇铸位置为基准，内浇道设在铸件顶部的浇注系统底注式浇注系统以浇铸位置为基准，内浇道设在铸件底部的浇注系统冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的结构体热节是指铁水在凝固过程中，铸件内比周围金属凝固缓慢的节点或局部区域补贴在铸件壁厚补加的一块逐渐增厚的金属块，补加的倾斜的金属块即为补贴模样铸件被补缩部位的体积与散热表面积的比值冷铁为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的激冷物铸造工艺装备是造型、制芯及合型过程中所使用的模具和装置的总称模样模拟铸件形状，形成铸型型腔的工艺装备或易耗件模板将模样、浇冒口系统模与模底板装配成整体的造型工具芯盒将芯砂制成型芯的工艺装备分盒面两半芯盒相互接触的平面。
《金属工艺学》课程笔记
《金属工艺学》课程笔记第一章：绪论，金属材料主要性能一、金属材料的基本概念1. 金属金属是一种具有金属光泽、良好的导电性、导热性和可塑性的物质。
在自然界中，金属以元素形式存在或者以化合物的形式存在。
2. 合金合金是由两种或两种以上的金属，或者金属与非金属通过熔合制成的具有金属特性的物质。
合金的性能通常优于其组成的纯金属。
二、金属材料的分类1. 按化学成分分类- 纯金属：如铁、铜、铝等。
- 合金：如不锈钢、黄铜、青铜等。
2. 按用途分类- 结构材料：用于承受力的材料，如建筑用钢材、飞机用铝合金。
- 功能材料：具有特殊物理、化学或生物功能的材料，如超导材料、形状记忆合金。
3. 按冶金工艺分类- 铸造合金：适用于铸造工艺的合金，如铸铁、铸钢。
- 变形合金：适用于压力加工的合金，如冷轧钢板、热轧型钢。
三、金属材料的主要性能1. 物理性能- 密度：不同金属的密度差异较大，如铁的密度约为7.87 g/cm³，铝的密度约为2.70 g/cm³。
- 熔点：金属的熔点范围很广，如钨的熔点高达3422°C，而汞的熔点为-38.83°C。
- 导电性：金属的导电性通常很好，银的导电性最高，铜和铝也具有良好的导电性。
- 导热性：金属的导热性与其导电性有关，银的导热性最好，其次是铜和铝。
2. 化学性能- 耐腐蚀性：金属在特定环境下的抗腐蚀能力，如不锈钢在空气中具有良好的耐腐蚀性。
- 抗氧化性：金属在高温下抵抗氧化的能力，如镍基合金在高温下具有良好的抗氧化性。
3. 力学性能- 强度：金属抵抗外力作用的能力，分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
- 塑性：金属在受力时产生永久变形而不破裂的能力，如金、银具有良好的塑性。
- 韧性：金属在受到冲击载荷时吸收能量并产生塑性变形的能力，如低碳钢具有较高的韧性。
- 硬度：金属抵抗局部塑性变形的能力，常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度等。
四、影响金属材料性能的因素1. 化学成分：不同元素的加入会改变金属的晶格结构，从而影响其性能。
金属工艺学-成型铸锻焊
逐层凝固
体积凝固
影响铸件凝固方式的主要因素是合金的结晶温度范 围和铸件的温度梯度（T2-T1）（图３－４）
三、合金的收缩性
铸件在冷却过程中，其体积与尺寸缩小的现象叫做收缩，它 是铸造金属固有的特性。经历三个相互联系的收缩阶段：
液态收缩——从浇注温度冷却到凝固开始温度之间的收缩。 凝固收缩——从凝固开始温度冷却到凝固结束温度之间的收缩。 固态收缩——从凝固完毕时的温度冷却到室温之间的收缩。
• 冲天炉主要用来熔炼铸铁。
电阻坩埚炉
感应电炉炉体结构和外观
冲天炉的结构示意图
常见的铸件缺陷、产生原因和预防措施
8.3 特种铸造
特种铸造是指与普通砂型铸造有显著区 别的一些铸造方法。
一、 熔模铸造 二、 金属型铸造 三 、压力铸造 四 、低压铸造 五 、离心铸造 六 、几种铸造方法的比较
铸造工艺图绘制的技术要点如下：
• 1. 分型面 选定分型面，应考虑以下原则． 1）尽量把铸件的大部分或全部放在一个砂箱内。 2）应当使铸件的加工面和加工基准面位于一个砂箱
内。 3）尽量减少分型面的数量。 4）尽量减少型芯的数量。 5）尽量使分型面平直。
2. 浇注系统
• 典型的浇注系统由四部分 组成：浇口杯、直浇道、 横浇道和内浇道。
气孔、夹杂、偏析等都是在凝固过程中产生的。 铸件凝固方式： 1、逐层凝固： 纯金属或共晶成分合金在恒温下结晶，凝固
过程中铸件截面上的凝固区域宽度为零，截面上固液两相 界面分明，随着温度的下降，固相区不断增大，逐渐到达 铸件中心，这种凝固方式称为“逐层凝固”。 2、体积凝固：当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面 温度梯度过小，铸件凝固在某段时间内，其液固共存的凝 固区域很宽，甚至贯穿整个铸件截面，这种凝固方式称为 “体积凝固”。
材料成型技术基础习题答案
作业1 金属材料技术基础1-1 判断题（正确的画O，错误的画×）1．纯铁在升温过程中，912℃时发生同素异构转变，由体心立方晶格的α-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe。
这种转变也是结晶过程，同样遵循晶核形成和晶核长大的结晶规律。
（O ）2．奥氏体是碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体，具有面心立方结构，而铁素体是碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体,具有体心立方结构。
（O ）3．钢和生铁都是铁碳合金。
其中，碳的质量分数（又称含碳量）小于0.77%的叫钢，碳的质量分数大于2.11%的叫生铁。
（×）4．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间。
（O ）5．钢中的含碳量对钢的性能有重要的影响。
40与45钢相比，后者的强度高，硬度也高,但后者的塑性差。
（O ）6．为了改善低碳钢的切削加工性能，可以用正火代替退火，因为正火比退火周期短，正火后比退火后的硬度低，便于进行切削加工。
（×）7．淬火的主要目的是为了提高钢的硬度。
因此，淬火钢就可以不经回火而直接使用。
（×）8．铁碳合金的基本组织包括铁素体（F）、奥氏体（A）、珠光体（P）、渗碳体（Fe3C）、马氏体（M）、索氏体（S）等。
（×）1-2 选择题1．铁碳合金状态图中的合金在冷却过程中发生的（F ）是共析转变，（B ）是共晶转变。
A．液体中结晶出奥氏体；B．液体中结晶出莱氏体；C．液体中结晶出一次渗碳体；D．奥氏体中析出二次渗碳体；E．奥氏体中析出铁素体；F．奥氏体转变为珠光体。
2．下列牌号的钢材经过退火后具有平衡组织。
其中，（ C ）的σb最高，（D ）的HBS最高，（A ）的δ和a k最高。
在它们的组织中，（A ）的铁素体最多，（ C ）的珠光体最多，（D ）的二次渗碳体最多。
A．25；B．45；C．T8；D．T12。
3．纯铁分别按图1-1所示不同的冷却曲线冷却。
其中，沿（ D ）冷却，过冷度最小；沿（D ）冷却，结晶速度最慢；沿（A ）冷却，晶粒最细小。
铸造工艺方案及工艺图示例
方案Ⅱ 从基准面D分型，铸件绝大部分位于下箱。此时，凸台A不妨碍起模，但凸台E和槽C妨碍起模，也需用活块或型芯来克服。其缺点是轴孔难以直接铸出。若铸出轴孔，因无法制出型芯头，必须加大型芯与型壁的间隙，使飞翅的清理工作量加大。
方案Ⅲ 从B面分型，即铸件全部置于下箱。其优点是铸件不会产生错型缺陷。同时，铸件最薄处在铸型下部，金属液易于填充。缺点是凸台E、A和槽C都需采用活块或型芯，而内腔型芯上大下小、稳定性差；若铸出轴孔，则其缺点与方案Ⅱ同。
1
上
2
下
3
由于轴孔直径较小、勿需铸出，而手工造型便于进行挖砂和活块造型，此时依靠方案Ⅱ分型较为经济合理。
4
但在不同生产批量下，具体方案可选择如下：
5
单件、小批生产
上
下
但在不同生产批量下，具体方案可选择如下：
(2)大批量生产
机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内凸台。 采用方案Ⅲ从110㎜凹槽底面分型，以降低模板制造费用。 方型芯的宽度大于底板，以便使上箱压住该型芯，防止浇注时上浮。若轴孔需要铸出，采用组合型芯即可实现。
分型面确定之后，便可依据有关资料绘制铸造工艺图。图2—42为采用分型方案Ⅰ时的铸造工艺图。由于本书省略了其它视图，故组装而成的型腔大型芯的细节图中未能示出。
铸造工艺设计实例4
图示是支承轮铸造工艺图。材料HT200，铸件质量约19 kg，轮廓尺寸φ300 mm×100 mm，生产批量为单件。 从图纸上可以看出，该铸件外形结构为旋转体，辐板下有三根加强肋并与φ40孔形成六等分均布，外形较为简单。主要壁厚为35 mm。虽然轮缘略厚些，但主要热节处是轮毂。另外轮毂部位φ40的孔加工精度高，轮毂孔需下一个型芯。该铸件应注意防止轮毂部位产生缩孔和气孔。
《铸造工艺图绘制》课件
为铸造生产提供技术指导，确保铸件的质量和生 产效率。
分类
根据用途可分为零件图和总装图。
铸造工艺图绘制的流程
确定铸造工艺方案
根据铸件需求，选择合适的铸 造方法、材料和工艺参数。
绘制总装图
将各个零件的铸造工艺图进行 汇总，绘制出完整的总装铸造 工艺图。
了解铸件需求
与设计部门沟通，明确铸件的 使用要求和性能参数。
简化绘图流程
通过减少不必要的步骤和优化绘图工具，提高绘图效率。
标准化绘图规范
制定统一的绘图标准，确保图纸的准确性和一致性。
引入模板和预设元素
利用模板和预设元素，快速生成标准化的铸造工艺图。
铸造工艺图绘制的自动化技术
01
02
03
自动化绘图软件
利用自动化绘图软件，实 现快速、准确的铸造工艺 图绘制。
参数化绘图
实践操作
通过实践操作绘制铸造工艺图， 学生可以锻炼实际操作能力和技 能水平，提高自己的综合素质和 实践能力。
案Байду номын сангаас分析
通过对实际案例的分析和讨论， 学生可以更加深入地了解铸造工 艺的应用和实际效果，提高分析 和解决问题的能力。
总结词：进阶提高
详细描述：针对复杂铸件，如何进行详细的工艺分析，制定合理的铸造工艺方案，并绘制出完整的铸 造工艺图。
实例三：特殊要求的铸造工艺图绘制
总结词：特殊处理
详细描述：针对具有特殊要求的铸件，如何根据具体要求调整铸造工艺方案，并绘制出满足要求的铸造工艺图。
PART 04
铸造工艺图绘制进阶
铸造工艺图绘制的优化技巧
PART 05
铸造工艺图绘制应用
铸造工艺图绘制在生产中的应用
铸造工艺设计步骤
铸造工艺设计：就是根据铸造零件的结构特点,技术要求,生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程.设计依据：在进行铸造工艺设计前,设计者应掌握生产任务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件,这些是铸造工艺设计的基本依据.设计内容：铸造工艺设计内容的繁简程度,主要决定于批量的大小,生产要求和生产条件.一般包括下列内容：铸造工艺图,铸件(毛坯)图,铸型装配图(合箱图),工艺卡及操作工艺规程.设计程序：1零件的技术条件和结构工艺性分析;2选择铸造及造型方法;3确定浇注位置和分型面;4选用工艺参数;5设计浇冒口,冷铁和铸肋;6砂芯设计;7在完成铸造工艺图的基础上,画出铸件图;8通常在完成砂箱设计后画出;9综合整个设计内容.铸造工艺方案的内容：造型,造芯方法和铸型种类的选择,浇注位置及分型面的确定等.铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置.分型面是指两半铸型相互接触的表面.确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则,总的原则是：使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确,不至造成气孔等缺陷,使芯盒结构简单.1保证铸件内腔尺寸精度;2保证操作方便;3保证铸件壁厚均匀;4应尽量减少砂芯数目;5填砂面应宽敞,烘干支撑面是平面;6砂芯形状适应造型,制型方法.铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据.1铸件尺寸公差：是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,它取决于铸造工艺方法等多种因素.2主见重量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值.3机械加工余量：铸件为保证其加工面尺寸和零件精度,应有加工余量,即在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属层厚度,称为机械加工余量,简称加工余量.代号用MA，由精到粗分为ABCDEFGH和J9个等级。
4铸造收缩率K的定义是K=式中L摸样工作面的尺寸;L铸件尺寸.5起模斜度：为了方便起模,在模样,芯盒的出模方向留有一定斜度,以免损坏砂型或砂芯.这个斜度称为起模斜度.6最小铸出孔及槽.7工艺补正量：因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量.8分型负数：为了保证铸件尺寸精度,在拟订工艺时,为抵消铸件在分型面部位的增厚,在模样上相应减去的尺寸,称为分型负数.9反变形量：在模样上做出的预变形量.10砂芯负数(砂芯减量)：为了保证铸件尺寸准确,将芯盒的长.宽尺寸减去一定量,这个被减去的尺寸称为砂芯负数.11非加工壁厚的负余量：为了保证铸件尺寸的准确性,凡形成非加工壁厚的木模或芯盒内的肋板厚度尺寸应该减小,即小于图样尺寸,所减小的厚度尺寸称为非加工壁厚的负余量.12分芯负数：对于分段制造的长砂芯或分开制造的大砂芯,在接缝处应留出分芯间隙量,即在砂芯的分开面处,将砂芯尺寸减去间隙尺寸,被减去的尺寸称为分芯负数.判断铸件变形方向：铸件冷却缓慢的一侧必定受到拉应力而产生内凹变形;冷却较快的一侧必定受到压应力而产生外凸变形.浇注系统由浇口杯（外浇口）、直浇道、直浇道窝、横浇道和内浇道等部分组成。
铸造工艺设计
浇铸系统和冒口
一、. 浇注系统
浇注系统是引导金属液流入型腔的一系列通道的总称。
作用：确保液态金属能够平稳而合理地充满型腔。
浇口杯 接纳、引入金属，减轻金属液
对铸型的冲击。
组
直浇道 引入金属，提供压力头以克
服流动阻力充满型腔
成 横浇道 引入金属、阻撇熔渣
引入金属、控制金属液的充型
内浇道 速度和流动方向→调控温度场
6）冒口布置在加工面上，可借加工精整铸件表面，零件外观 质量好。
7）对不同高度上的多个冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范 围相隔开
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冒口尺寸计算的基本原理
冒口根部的直径d大于铸件被补缩处的热节圆直径dy 冒口高度H由所选定的系数乘以d得出。
见图4-8，表4-6。
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第四节铸造工艺方案及工艺图 32 示例
铸造工艺图是铸造过程最基本和最重要的工艺文件 之一，它对模样的制造、工艺装备的准备、造型造芯、 型砂烘干、合型浇注、落砂清理及技术检验等，都起着 指导和依据的作用。
铸造工艺图是利用红、蓝两色铅笔，将各种简明的工 艺符号，标注在产品零件图上的图样。
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铸造工艺图绘制
零件的铸造工艺图的制定及铸件图举例(一) 首先应综合考虑浇注位置和分型面的确定，1 加工余 量、2 起模斜度，3 砂芯的部位，要画出砂芯的位置、 形状和芯头。
缺点：金属液难以充满这种浇注系统中的所有单元， 撇渣能力较差，渣和气体容易随液进入型腔，造成 废品。
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2. 常见浇注系统的类型
顶注式 底注式
中间注入式 阶梯注入式
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2. 常见浇注系统的类型
（3）底注式浇注系统 内（浇1）道顶开注式浇注系统 内浇道开设
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1．铸件图上应表示哪些内容？如何表示？ 2．铸型装配图上应表示什么内容？如何表示？ 3．铸造工艺规程应包括哪些内容？
铸件图是铸造工艺设计过程中，在初步确定铸造工艺方案(画出 铸造工艺方案草图)后首先要完成的工作蓝图。
Байду номын сангаас
绘制铸型装配图的依据是：零件图、铸件图、铸造工艺方案草图 和铸型工艺设计有关的标准、手册或资料。
(1) 型砂和芯砂的成分、制备工艺及其性能要求。 (2) 造型、造芯过程所需要的模具、设备及性能要求。 (3) 造型、合箱与浇注工艺卡片 (4) 砂芯制造工艺卡片 (5) 铸件清理及热处理工艺卡片。 (6) 铸件检验卡片