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J 9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。浇口杯可用来承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔；增加充型压力头。

直浇道的功用是：从浇口杯引导金属向下，进入横浇道、内浇道或直接导入型腔。提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能克服各种流动阻力，在规定时间内充满型腔。

直浇道窝的作用①缓冲作用②缩短直-横拐弯处的高度紊流区③改善内浇道的流量分布④减小直-横浇道拐弯处的局部阻力系数和水头损失⑤浮出金属液中的气泡。

横浇道的功用有：①向内浇道分配洁净的金属液②储存最初浇入的含气和渣污的低温金属液并阻留渣滓③使金属液流平稳和减少产生氧化夹渣物。

浇注系统的理论：若把液态金属视为理想流体，则全部阻力系数均等于零，流量系数。只有S直>S横>S内才能满足充满条件,这就是传统的浇注系统理论.浇注系统的基本分类:(按内浇道在铸件上的位置分类)

1 顶注式浇注系统(简单式,楔形式,压变式,鱼淋式,搭边式)

2 底注式浇注系统(基本形式,牛角式,底雨淋式)

3 中间注入式浇注系统.

4 阶梯式浇注系统(多直浇道的阶梯式,用塞球发控制的阶梯式,控制各组元比例的阶梯式,带缓冲或反直浇道的阶梯式).（按截面积比分类）封闭,开放式浇注系统:封闭式浇注系统有较好的阻渣能力,可防止金属液卷入气体,消耗金属少,清理方便.缺点是:进入型腔的金属液流速度高,易产生喷溅和冲砂,使金属氧化,使型内金属液发生扰动,涡流和不平静.开放式浇注系统的优点:进入型腔时金属液流速度小,充型平稳,冲刷力小,金属氧化轻.缺点:阻渣效果稍差,内浇道较大,金属消耗略多.（阻流截面积）奥赞公式：；对于底注式：= -P/2 对于顶注式：= ，P为阻流以上的型腔高度，为阻流以

上的金属压力头。铸钢件和铸铁件浇注的不同281-282铸铁件浇注系统设计步骤：1选择浇注系统类型。2 确定内浇道在铸件上的位置，数目和金属引入方向。3 决定直浇道的位置和高度。4 计算浇注时间并核算金属上升速度。5 计算阻流截面积S阻。6 确定浇口比并计算各组元截面积。称为浇口比。7 绘出浇注系统图形。

冒口是型腔内用以储存金属液的空腔,在铸件形成时补给金属,有防止缩孔,缩松,排气和集渣的作用.冒口形状有:圆柱形,球顶圆柱形,长(腰)圆柱形,球形及扁球形.铸钢件浇注特点：铸钢的特点是熔点高，流动性差，收缩大，易氧化，而且夹杂物对铸件力学性能影响严重，多使用底注浇包，要求浇注系统结构简单、截面积大，使充型快而平稳，流股不宜分散，有利于铸件的顺序凝固和冒口的补缩，不宜阻碍铸件的收缩。冒口的种类：390通用冒口的补缩原理：通用冒口适用于所有合金铸件，它遵守顺序凝固的基本条件（冒口补缩条件）:1 冒口凝固时间大于或等于铸件的凝固时间.2 有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩,补偿浇注后型腔扩大的体积.3 在凝固期间,冒口和被补缩部位之间存在补缩通道,扩张角向着冒口.模数法:基本原理：首先，冒口的凝固时间应大于等于铸件被补缩部位的凝固时间，，。其次，。设计步骤：1把铸件划分为几个补缩区，计算各区

的铸件模数。2计算冒口及颈的模数。3确定冒口形状和尺寸。4检查顺序凝固条件。5校核冒口补缩能力。

三次方程法:原理:补缩时冒口中的金属液不断进入铸件,冒口体积和模数逐渐减小.相对地,铸件体积和模数不断增大.理想的冒口设计应使补缩终了时的冒口模数和铸件模数相等,即保证冒口和铸件的凝固时间相等.令，则例如：（计算冒口直径dr的三次方程），=[（B+1/4）（1+ ）/B]，=4ε/πB，B= 。

实用冒口设计法：是让冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用全部或部分的共晶膨胀量在铸件内部建立压力，实现自补缩，更有利于克服缩松缺陷。

直接实用冒口：基本原理：安放冒口是为了补给铸件的液态（一次）收缩，当液态收缩终止或体积膨胀开始时，让冒口颈及时冻结。在钢性好的高强度铸型内，铸铁的共晶膨胀形成内压，迫使液体流向缩孔、缩松形成之处，这样就可预防铸件于凝固期内部出现真空度，从而避免了缩孔缩松缺陷。这种冒口又称为压力冒口。对于一般湿型铸造而言，只有很薄的铸件，球铁件模数小于0.48cm；灰铸铁模数小于0.75cm，才适宜采用直接使用冒口。

控制压力冒口：基本原理：控制压力冒口适于在湿型铸造的球墨铸铁件中。安放冒口补给铸件的液态收缩，在共晶

膨胀初期冒口颈畅通，可使铸件内部铁液回填冒口以释放“压力”。控制回填程度使铸件内建立适中的内压力用来克服二次收缩缺陷——缩松。从而达到既无缩孔、缩松，又能避免铸件胀大变形。这种冒口又叫“释压冒口”。

无冒口补缩法：无冒口铸造是高经济效益的方法，只要球铁冶金质量高，铸件模数大，采用低温浇注和紧固的铸型，就能保证浇注型内的铁液，从一开始就膨胀，从而避免了收缩缺陷——缩孔的可能性，因而无需冒口。尽管以后的共晶膨胀率小，但因为模数大，即铸件壁厚大，仍可以得到很高的膨胀内压，在坚固的铸型内，足以克服二次收缩缺陷。应用条件：1 要求铁液的冶金质量好。2 球铁件的平均模数应在2.5cm以上。3 使用强度高、钢性大的铸件，可用干型、自硬砂型、水泥砂型等铸型。4 要低温浇注，浇温控制在1300-1350`C。5 要求快浇，防止铸型顶部被过分地烘烤和减少膨胀的损失。6 采用小的扁薄内浇道，分散引入金属。7 设明出气孔，20cm，相距1m，均匀布置。常见特种冒口：大气压力冒口，保温、发热冒口，易割冒口。通用冒口的质量约为铸件质量的50%-100%，耗费金属多，去除冒口的劳动量大。因此应努力提高通用冒口的补缩效率，主要措施为：1提高冒口中金属液的补缩压力（如采用大气压力冒口）2 延长冒口中金属液的保持时间（如采用保温冒口、发热冒口）。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金属块称为冷铁。冷铁分为内冷铁和外冷铁两大类。外冷铁分为直接外冷铁和间接外冷铁两类。直接外冷铁与铸件直接接触，激冷作用强，他又可以分为有气隙和无气隙的两种；间接外冷铁同被激冷铸件之间有10-15cm厚的砂层相隔，故又名隔砂冷铁、暗冷铁。模板设计（常见缺点）模板材质裁剪模板优缺点？（335-344）设计和选用砂箱的基本原则：1 满足铸造工艺要求。2尺寸和结构应符合造型机、起重设备、烘干设备的要求。3 有足够的强度和刚度，使用中保证不断裂或发生过大变形。4 对型砂有足够的附着力，使用中不掉砂或塌箱，但又要便于落砂。5 经久耐用，便于制造。6 应尽可能标准化、系列化和通用化。

CAD是计算机辅助设计的简称，他是利用计算机技术完成设计过程中的信息检索方案构思，分析、计算，工程绘图和文件编制等工作。CAD涉及内容广泛，几乎涉及所有学科，其中分析，计算，工程绘图是设计过程中的典型环节。CAD的典型含义就是计算机辅助完成包含以上典型设计环节的活动。软件工程就是采用工程化的方法进行大型软件系统的研制开发，即采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护软件。一般把软件生命周期分为三个阶段，即软件定义阶段，包括问题的定义，可行性研究和需求分析。软件开发阶段，包括总体设计，详细设计，编写程序和测试，软

件维护阶段包括运行和维护。几何造型是指利用计算机及其图形系统表示物体的形状及属性（如颜色纹理等），从而形成物体的三维几何模型。CAD的三维模型有三种层次的建立方法，即线框曲面和实体，分别对应于一维的线二维的面三维的体，构造形体。AUTO CAD与二次开发：铸造工艺CAD stl文件的格式：是一种用于cad模型与RP设备之间数据交换的文件格式，是通过对cad实体模型或曲面模型进行表面三角化离散得到的，相当与一中全由小三角形面片构成的多面体近似原cad模型。DXF是AUTO CAD的标准图形交换文件，几乎得到所有CAD文件包的支持。DXF文件由有顺序出现的标题段，表段，快段，实体段，结束段构成文件的各段由组构成，每组两行，第一行为组码，第二行为组值。DXF有两种表现形式：文本格式，二进制格式。