铸造工艺设计方案确定
第二章-铸造工艺方案的确定
课堂讨论 图3-2-26
1．应使铸件全部或大部分置于同一半型内
图2-15 轮毂分型方案
2．应尽可能减少分型面数目 铸件的分型面少，铸件精度容易保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，且砂箱数目 少
图2-16 确定分型面数目的实例
3．平直分型面和曲折分型面的选择 尽可能选择平直分型面以简化工装结构及
其制造、加工工序和造型操作
图2-17 摇臂铸件的分型面
最小壁厚/㎜
高温合金
铝合金
0.6~1.0
1.5~2.0
0.8~1.5
2.0~2.5
1.0~2.0
2.5~3.0
—
3.0~3.5
—
3.5~4.0
铸件尺寸㎜
50×50 100×100 225×225
金属型铸造时铸件的最小壁厚
铝硅合 金
最小壁厚/㎜
铝镁合金、镁合 铜合金 金
灰铸铁
2.2
3
2.5
3
2.5
3
3
（1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板结构
改进妨碍起模的铸件结构 a）不合理 b）合理
教材220面,学生看,老师提问
（2）尽量取消铸件外表侧凹
图2-6 外壁内凹的框形件 a）不合理 b）合理
（3）有利于砂芯的固定和排气 (4) 减少或简化分型面(P221)
轴承架铸件
P222
（5）便于铸件的清理 (P222,图3-2-15) （6）简化模具制造 (P222,图3-2-16)
原则：
铸件精度和生产批量 吃砂量要求 吃砂量的确定
吃砂量: 铸件表面所需要的的最小型砂厚度。
根据铸件大小、重量、厚度、种类以 及型砂的特性和砂箱的结构确定。
吃砂量过小 砂型紧实困难，易引起胀砂、包砂、掉砂、
铸造成形技术铸造工艺设计
①选择铸件的浇注位置及分型面 ②型芯的数量、形状及其固定方法 ③确定工艺参数（加工余量、起模
斜度、圆角、 收缩率） ④浇冒口、冷铁形状、尺寸及其布
置
铸造工艺图——在零件图上用各种工艺 符号表示出铸造工艺方案的图形
它是制造模样和铸型，进行生产准备 和铸件检验的依据——基本工艺文件。
使型腔和主要芯位于下箱，便于下 芯、合型和检查型腔尺寸。
3.铸造工艺参数的确定
铸造工艺参数包括收缩余量、 加工余量、起模斜度、铸造圆角、 芯头、芯座等。
①收缩余量：
为了补偿收缩，模样比铸件图纸尺寸 增大的数值称收缩余量。收缩余量的大小 与铸件尺寸大小、结构的复杂程度和铸造 合金的线收缩率有关，常常以铸件线收缩 率表示：
工艺 打箱、清理等工艺操作 根据批量大小填写必要条
卡片 过程及要求
件
⑨ 综合整个设计内容
实例分析：
以C6140车 床进给箱体 为例分析毛 坯的铸造工 艺方案如下： 质量约35Kg。
车床进给箱体零件图
该零件没有特殊质量要求的表面， 仅要求尽量保证基准面D不得有明显 铸造缺陷，以便进行定位。
材料：灰铸铁HT150，勿需考虑补缩。
为了便于采用机器造型、尽量 避免活块，故凸台和凹槽均应 用型芯来形成。
为了克服基准面朝上的缺点， 必须加大D面的加工余量。
单件、小批量生产，采用手 工造型，使用活块造型较型芯 更为方便。同时，因铸件的尺 寸允许偏差较大，九个轴孔不 必铸出。
此外，应尽量降低上型高度， 以便利用现有砂箱。
显然，在单件生产条件下，宜 采用方案II或方案III。
在制订铸造工艺方案时，主要应着 眼于工艺上的简化。
1.分型面
三个方案供选择： 方案I：分型面在轴孔 的中心线上。 方案II：从基准面D分 型，铸件绝大部分位于 下型。 方案III：从B面分型， 铸件全部置于下型。
铸造工艺设计
36
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。
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（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。
图2-21_1 尽量使型腔及主要型芯位于下型
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• 简化工艺 便于合箱
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
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选择分型面时应尽量避免不必要的型芯。
制造型芯需要专门的芯盒、芯骨，还需烘干及下芯 等工序，增加了铸件成本。
若按图中方案1分开模造型，其上、下内腔均需采用型芯。 图中方案Ⅱ，采用整模造型，则上、下内腔均可由砂垛形成，
省掉了型芯。
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(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
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7
车床床身铸件的浇注位置方案
上
下
重要加工面应朝下或位于侧面。 由于床身导轨面是关键表面，不容许有明显的表面缺陷， JMU College of Mechanical and Energy Engineering 而且要求组织致密，因此通常都将导轨面朝下浇注。 8
铸造工艺设计概论
（三）设计内容和程序 铸造工艺设计内容： １）铸造工艺图 ２）铸件（毛坯）图 ３）铸型装配图（合箱图） ４）工艺卡及操作工艺规程
此外铸造工艺设计应注意保护环境、 节省能源、最大限度的提高生产效率。 使用保温冒口、湿型、制芯
铸造工艺方案的确定
砂型铸造工艺方案主要包括以下内容： １）造型方法（机器、手工） ２）造芯方法 ３）铸型种类的选择（砂型、金属型） ４）浇注位置 ５）分形面选择
第四章
铸造工艺设计
吴士平
主讲
第四章
铸造工艺设计概念
第一节 铸造工艺设计的概念、设计的依据、内 容及程序
一、概念 铸造工艺设计：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。
• 铸造工艺设计的有关文件，是生产准备、 管理和铸件验收的依据，并用于直接指 导生产操作。因此铸造工艺设计的好坏， 对铸件的品质、生产率和成本起着重要 作用。
２、芯头斜度 对垂直芯头，上下芯头都应设有斜度。
３、芯头间隙
４、压环、防压环和积砂槽
（二）芯头承压面积计算 芯头的承压面积应足够大，以保证在金 属液最大浮力的作用下不超过铸型的许 用压应力。 由于砂芯的强度通常都大于铸型的 强度，故只核算铸型的许用压力即可。 芯头的承压面积S应满足下式
（２）零件技术要求 金属材质牌号、金相组织、力学性能 要求、铸件尺寸及重量公差及其它特殊 性能要求，如是否经水压、气压试验等。 铸造工艺设计时应注意尽量满足这些要 求。
（３）产品数量及生产期限 应尽量采用先进技术以保证铸件的质 量及数量，保证生产期限。缩短生产， 周期，获得最大的经济效益。
（二）生产条和生产效率、造型和制芯机种类、 机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力 等。 （２）车间原材料的应用情况和供应情况 （３）工人技术水平和生产经验 （４）模具等工艺装备的加工能力和生产经验
铸造方案设计
铸造方案设计铸造工艺方案设计，是整个铸造工艺及工装设计中最基本而又最重要的部分之一。
正确的铸造工艺方案，可以提高铸件质量，简化铸造工艺，提高劳动生产率。
铸造工艺方案设计的内容主要有：铸造工艺方法的选择；铸件浇注位置及分型面的选择；铸件初加工基准面的选择；铸造工艺设计有关工艺参数的选择，型芯的设计等。
一、铸造工艺方法的选择目前铸造方法的种类繁多，按生产方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类，而砂型铸造按浇注时砂型是否经过了烘干又分为湿型、干型、表面干型和自硬型铸造。
特种铸造可分为金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、壳型铸造，熔模铸造、陶瓷型铸造，等等。
各种铸造方法都有其特点和应用范围，究竟应该采用哪一种方法，应根据零件特点、合金种类、批量大小、铸件技术要求的高低以及经济性加以综合考虑。
1.零件结构特点零件的结构特点主要包括铸件的壁厚大小、形状及重量大小等，应根据不同铸件的结构特点选择合适的铸造工艺方法。
（1）砂型铸造的特点①由于内部砂芯、活块模样、气化模及其他特殊的造型技术等有利条件，可以生产结构形状比较复杂的铸件。
②铸件的大小和重量几乎不受限制，铸件重量一般是几十克到几百千克。
③砂型铸造对铸件最小壁厚有一定限制。
（2）熔模铸造的特点①可以铸出形状极为复杂的铸件，其复杂程度是任何其他方法难以达到的。
虽然一个压型所能制出的熔模形状较简单，但可用几个压型分别制出复杂零件的不同部分，然后焊合在一起，组成复杂零件的熔模。
②熔模铸造可铸出清晰的花纹、文字。
③能铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为0.3mm，但不宜铸造壁厚大的铸件。
其比较适宜生产的铸件重量为几十克至几千克，但它能生产的铸件重量为几克至几十千克。
（3）金属型铸造的特点①金属型铸造的铸件重量范围一般为0.1～135kg，个别可达225kg。
②由于金属型的型腔是用机械加工方法制出的，所以铸件的结构形状不能很复杂，更应考虑从铸型中取出铸件的可能性。
铸造工艺方法确定
第一章铸造工艺方案确定1．夹具的生产条件，结构，技术要求●产品生产性质——大批量生产●零件材质——35Cr●夹具的零件图如图所示，夹具的外形轮廓尺寸为285mm*120mm*140mm，主要壁厚40mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。
零件图如下图所示：2．夹具结构的铸造工艺性零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。
审查、分析应考虑如下几个方面：1.铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。
2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。
3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。
4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。
5.利于补缩和实现顺序凝固。
6.防止铸件翘曲变形。
7.避免浇注位置上有水平的大平面结构。
3．造型，造芯方法的选择支座的轮廓尺寸为285mm*140mm*120mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产。
采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。
因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模是合理的。
在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形。
在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量。
选择使用射芯工艺生产砂芯。
4．浇注位置的确定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。
确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。
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。
铸造工艺方案
铸造工艺方案铸造是一种常见的制造工艺，广泛应用于各行各业。
通过铸造工艺，我们可以将熔化的金属或合金注入到特定的模具中，经过冷却和固化后得到所需的铸件。
在铸造工艺中，制定合适的工艺方案非常关键，它直接影响到铸件的质量和成本。
本文将详细介绍铸造工艺方案的制定过程。
一、铸造工艺方案的选择在制定铸造工艺方案之前，我们首先需要了解铸件的设计要求和功能需求。
根据铸件的形状、尺寸、材料等特点，选择适用的铸造方法，包括砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等。
同时还需要考虑到生产批量和周期等因素，确定最佳的工艺路线。
二、模具设计和制造模具是铸造工艺中不可或缺的一部分，它直接决定着铸件的精度和表面质量。
在模具设计中，要充分考虑铸件的缩孔、气孔等缺陷，采取相应的设计措施，如设置浇口和排气系统，以提高铸件的质量。
同时，模具的制造也需要严格按照设计图纸和工艺要求进行，确保模具的尺寸精度和加工质量。
三、熔炼和浇注在熔炼和浇注过程中，要选择合适的炉具和熔炼设备，控制熔炼温度和时间，确保金属液的纯净度和化学成分的稳定性。
同时，根据模具的设计要求，在浇注过程中要注意浇注速度和施力方式，以避免产生气孔和夹杂等缺陷。
四、冷却和固化铸件在浇注后需要进行冷却和固化，以便获得所需的力学性能和表面质量。
在冷却过程中，可以采取适当的冷却介质或控制冷却速度，以实现铸件的组织均匀和凝固收缩的控制。
同时，还需要考虑到冷却应力的产生和消除，以避免铸件的开裂和变形。
五、加工和表面处理在铸造工艺方案中，还需要考虑到铸件的后续加工和表面处理工艺。
根据铸件的要求和用途，选择合适的加工方法，包括切割、钻孔、磨削等。
同时，在表面处理中，可以采用喷丸、热处理、镀层等方式，提高铸件的耐腐蚀性和装饰性。
六、质量控制和检验在整个铸造工艺中，质量控制和检验是至关重要的环节。
通过制定合理的工艺参数和控制方法，进行现场检查和在线监测，及时发现和解决潜在问题，确保铸件的一致性和稳定性。
什么是铸造工艺设计？
什么是铸造工艺设计？铸造工艺设计是指在铸造过程中，根据产品的形状、尺寸、要求和铸造材料的性质，确定合理的铸造方案和工艺参数，设计模具、型芯、冷却系统、浇注系统等铸造工艺要素，以达到生产高质量的铸件目的的一项工作。
铸造是将熔化的金属、合金或其它物质，借助铸型中的流道、浇口、冷却水道、气道等铸造组成，通过浇铸、凝固、冷却、脱模等一系列工序，得到所需要的形状、大小和性能的金属构件。
因此，铸造工艺设计是铸造生产的基础和核心内容，它的好坏直接关系到铸造产品质量和生产效益。
铸造工艺设计是根据铸造产品和铸造材料的特点，选择合适的铸造方法和工艺，设计出合理的浇注系统、冷却系统和脱模系统，确定模具、型芯、辅助用具等铸造工艺要素的形状、材料和尺寸，制定出详细的工艺流程和生产规范。
铸造工艺设计中需要考虑的因素非常多，如产品形状、尺寸精度和表面光洁度要求、铸造材料的化学成分、物理性能和热力学特性、模具、型芯和辅助用具的材料和制造工艺、浇注温度、速度、压力、浇注位置和方向、冷却水道、气道和排气系统的设计和布置等等。
铸造工艺设计的最终目的是实现铸造产品的高质量、高效率和低成本。
一方面，铸造工艺设计需要尽可能满足产品的设计要求，提高产品的尺寸精度、表面光洁度和机械性能等指标，避免和降低缺陷和异常；另一方面，铸造工艺设计还需要考虑生产效率和成本控制问题，尽量缩短铸造周期、降低生产成本、提高资源利用率，增强企业的竞争力。
目前，随着科技的不断进步和工艺技术的不断革新，铸造工艺设计也在不断改进和完善。
一方面，它需要应对新材料、新工艺和新需求的挑战，加强与材料科学、计算机科学、自动化技术等交叉学科的合作与融合，探索出适应新生产模式和新市场需求的铸造工艺设计新技术和新模式；另一方面，铸造工艺设计还需要注重质量管理、环境保护和安全生产等方面的要求，确保铸造产品的安全可靠性、环境友好性和社会责任性。
总之，铸造工艺设计是铸造生产的关键环节和重要保障，它对于提高铸造产品的质量、效率和竞争力具有重要作用，值得铸造企业和铸造工艺设计师们的高度重视和精心实践。
铸造工艺说明书
6.浇注系统构造应当简单、可靠，减少金属液消耗，便于清理。
1.4.2灰铸铁浇注系统尺寸确实定
浇注面积可由式(1-1)阻流截面法确定：
式(1-1)
式中： —浇注系统最小截面积 ；
—流经 截面的金属液总重量〔Kg〕；
—流量损耗系数；
—浇铸时间〔s〕；
—平均净压力头高度〔cm〕。
根据零件要求，起模斜度 。
1.2.4最小铸出孔槽
机械零件上往往有很多孔、槽和台阶，一般应尽可能在铸造时铸出。这样既可节约金属、减少机械加工量、降低本钱，又可使铸件壁厚比拟均匀，减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。但是当铸件上的孔、槽尺寸太小，而铸件的壁厚又较厚和金属压力较高时，反而会使铸件产生粘砂，造成清理和机械加工困难。有的孔、槽必须采用复杂而难度较大的工艺措施才能铸出，而实现这些措施还不如用机械加工的方法制出更为方便和经济。有时由于孔距要求很准确，铸出的孔如有偏心，就很难保证加工精度。因此在确定零件上的孔和槽是否铸出时，必须既考虑到铸出这些孔和槽的可能性，又要考虑到铸出这些孔和槽的必要性和经济性。
[2].王文清，李魁盛.铸造工艺学.机械工业.2002
[3].?砂型铸造工艺及工装设计?联合编写组.砂型铸造工艺及工装设计..1980
2.芯盒必须具有足够的强度、刚度和耐磨性，在正常操作下，到达要求的使用寿命；
3.确保芯盒的何形状和尺寸精度到达工艺要求；
4.尽可能减轻芯盒的重量，以降低能耗和工人的劳动强度；
5.适用放便、制造简单、降低本钱；
6.应满足选用的制芯设备的装配和操作要求。
金属芯盒的设计依据是产品零件图、铸造工艺图〔包括芯头的形状尺寸、芯盒中砂芯的数量、通气针的尺寸及同期方式等〕、生产批量、制芯设备的技术规格以及工装加工条件等。
铸造工艺方案设计的主要内容有
铸造工艺方案设计的主要内容有
铸造工艺方案设计的主要内容包括：
铸造工艺选择：确定所需产品的铸造方法，例如砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等。
选择适合产品形状、材料和数量的最佳铸造方法。
材料选择：选择合适的铸造材料，如铸铁、铸钢、铝合金等，根据产品的要求和性能进行材料选择。
模具设计：设计和选择合适的模具，以便制造产品的准确形状和尺寸。
包括模具材料选择、模具结构设计和模具制造工艺。
浇注系统设计：设计合理的浇注系统，确保熔融金属能够顺利流入模腔，并获得良好的充型效果。
包括浇注杯、浇口和浇注道的设计。
凝固与冷却控制：确定合适的凝固与冷却控制措施，以确保产品的凝固过程正常进行，并避免缺陷的产生。
包括冷却介质的选择、冷却通道的设计等。
铸造工艺参数设定：确定合适的铸造工艺参数，如浇注温度、浇注速度、浇注压力等，以确保产品的质量和性能。
模具和铸件加工工艺：确定模具和铸件的加工工艺，包括修模、修边、修砂等工艺步骤，以确保产品的精度和表面质量。
铸造设备选择：选择适当的铸造设备，如铸造机床、熔炼设备等，以满足产品的生产要求和工艺流程。
检验与质量控制：制定合理的检验和质量控制方案，包括对原材料、半成品和成品的检验要求和方法，以确保产品符合规定的质量标
准。
铸造工艺设计
铸造工艺铸造生产要根据铸件的结构特征、技术要求、生产批量、生产条件等因素，确定铸造工艺方案。
其主要内容包括浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）的确定，然后用规定的工艺符号或文字绘制成铸造工艺图一、浇注位置的确定（1）铸件的重要工作面或主要加工面朝下或位于侧面。
浇注时金属液中的气体、熔渣及铸型中的砂粒会上浮，有可能使铸件的上部出现气孔、夹渣、砂眼等缺陷，而铸件下部出现缺陷的可性小，组织较致密。
（2）铸件的大平面朝下或倾斜浇注。
由于浇注时炽热的金属液对铸型的上部有强烈的热辐射，引起顶面型砂膨胀拱起甚至开裂，使大平面出现夹砂、砂眼等缺陷。
大平面朝下或采用倾斜浇注的方法可避免大平面产生铸造缺陷。
（3）铸件的薄壁朝下、侧立或倾斜。
为防止铸件的薄壁部位产生冷隔、浇不到缺陷，应将面积较大的薄壁置于铸件的下部，或使其处于侧壁或倾斜位置，如图所示。
（4）铸件的厚大部分应放在顶部或在分型面的侧面。
主要目的是便于在厚处安放冒口进行补缩,二、分型面的选择（1）分型面应选择在模样最大截面处，以便于起模。
（2）尽量减少分型面。
分型面少则容易保证铸件的精度，并可简化造型工艺。
对机器造型来说，一般只能有一个分型面，下图所示的绳轮铸件，大批量生产时，为便于机器造型，可按a分型方案，采用环状型芯，将二个分型面减少为一个分型面。
当然在单件生产时，采用手工造型时，为减少工装的制造，采用b方案，三箱造型，二个分型面也是合理的。
（3）尽量使分型面平直。
为了使模样制造和造型工艺简便，（4）尽量使铸件的全部或大部分位于同一砂箱中。
铸件处于同一砂箱中，既便于合型，又可避免错型，以保证铸件的精度。
（5）尽量使型芯位于下箱，并注意减低砂箱的高度。
这样可简化造型工艺、方便下芯和合型、便于起模和修型。
如图缩示机床立柱的分型方案，采用Ⅱ方案比较合理，可使型腔和型芯大部分处于下箱中，便于起模、下芯、合型。
三、工艺参数的选定机械加工余量和公差起模斜度收缩率铸造圆角芯头四、浇注系统（1）浇注系统的组成与作用通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口等组成。
2011第二章铸造(5)铸造工艺设计
铸孔及铸槽
铸件上的孔和槽类这部分结构是否铸出，取决于工 艺的可行性和必要性。
孔处理：最小孔直径和经济性原则。 一般来说，尺寸较小的孔不铸出反而经济。 设计时查手册。
注---零件图上没有要求加工的孔必须铸出。 因此，设计时必须注意这类孔的尺寸不可太小！
不铸出孔的表示 小孔不铸出， 留待机加工。
第七节 铸件结构工艺性
一方面，简化铸造生产过程，如尽量减少型芯，便于 造型，提高铸造生产率； 另一方面，必须认真考虑合金铸造性能，防止缺陷的 产生，提高铸件质量。
砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求:
1、铸件外形应力求简单;
2、应尽量减少使用活块;
3、铸件内腔设计－－应尽量不用或少用型芯.
二、合金铸造性能对铸件结构的要求
可以看出，方案II，III的优点多于方案I。但在不同生产批量 下，具体方案可选择如下：
（1）单件，小批生产 由于轴孔直径较小，忽需铸出，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。
（2）大批量生产 由于机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内 凸台。同时，应采用方案III从110mm凹槽底面分型，以降低 模板制造费用。其铸造工艺图，由图可见，方型芯的宽大于 底板，以便使上箱压住该型芯，防止浇注使上浮。若轴孔需 要铸出，采用组合型芯即可实现。
为防止缺陷的产生，提高铸件质量，在设计
铸件时应考虑以下因素：
1、铸件应有合理的壁厚 太薄：浇不足、冷隔 太厚：缩孔、缩松
2、壁厚应尽量均匀
3、铸件壁与壁连接要逐渐过渡
1）垂直壁的连接：铸件的垂直壁的连接处应为圆角， 以免产生裂纹或缩松。
转角热节与应力分布图解
应力集中处
X
圆角过渡是铸件结构的基本特征！
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第一章铸造工艺方案确定1．夹具的生产条件，结构，技术要求●产品生产性质——大批量生产●零件材质——35Cr●夹具的零件图如图2.2所示，夹具的外形轮廓尺寸为285mm*120mm*140mm，主要壁厚40mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。
零件图如下图所示：2．夹具结构的铸造工艺性零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。
审查、分析应考虑如下几个方面：1.铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。
2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。
3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。
4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。
5.利于补缩和实现顺序凝固。
6.防止铸件翘曲变形。
7.避免浇注位置上有水平的大平面结构。
3．造型，造芯方法的选择支座的轮廓尺寸为285mm*140mm*120mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产。
采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。
因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模是合理的。
在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形。
在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量。
选择使用射芯工艺生产砂芯。
4．浇注位置的确定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。
确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。
确定浇注位置应注意以下原则：1.铸件的重要部分应尽量置于下部2.重要加工面应朝下或直立状态3.使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷4.应保证铸件能充满5.应有利于铸件的补缩6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验初步对支座对浇注位置的确定有：方案一如图4.1，方案二图4.2，方案三图4.3，方案四图4.4图4.1 浇注系统方案一图4.2 浇注系统方案二图4.3 浇注系统方案三图4.4 浇注系统方案四5分型面的确定分型面是指两半铸型相互接触的表面。
分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。
而选择分型面时应注意一下原则：1.应使铸件全部或大部分置于同一半型内2.应尽量减少分型面的数目3.分型面应尽量选用平面4.便于下芯、合箱和检测5.不使砂箱过高6.受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7.注意减轻铸件清理和机械加工量图5.1 分型面选择方案一图5.2 分型面选择方案二图5.3 分型面选择方案三图5.4 分型面选择方案四第三章铸造工艺参数及砂芯设计1铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。
在两个允许极限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求。
夹具为砂型铸造机器造型大批量生产，由《铸造工程师手册》查表6-25得：支座的尺寸公差为CT8～12级，取CT9级。
支座的轮廓尺寸为285mm*140mm*120mm，由《铸造工艺设计》查表1-9得：支座尺寸公差数值为3.2mm。
3.1.3铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：ε=[（L1-L2）/L1]*100％ε—铸造收缩率L1—模样长度L2—铸件长度支座受阻收缩率由《铸造工程师手册》查表6-24得：受阻收缩率为1.5％3.1.4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。
起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直于分型面的表面上应用。
初步设计的起模斜度如下：外型模的A面（如图所示）高52mm的起模斜度由《铸造工程师手册》查表6-39得：粘土砂造型外表面起模斜度为а=0°30＇,a=1.0mm外型模的B面（如图所示）高100mm的起模斜度由《铸造工程师手册》6-39查表得：粘土砂造型外表面起模斜度为а=0°25＇,a=1.2mm但是同一铸件要尽量选用同一起模斜度，以免加工金属模时频繁的更换刀具。
所以选用同一起模斜度为а=0°30＇,a=1.0mm3.1.5最小铸出孔和槽零件上的孔、槽、台阶等，究竟是铸出来好还是靠机械加工出来好，这应该从品质及经济角度等方面考虑。
一般来说，较大的孔、槽等应该铸出来，以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成热节，提高铸件质量。
较小的孔、槽或则铸件壁很厚则不易铸出孔，直接依靠加工反而方便。
根据夹具的轮廓尺寸285mm*140mm*120mm由《铸造工程师手册》查表6-45得：铸钢件最小铸出孔约为直径60mm。
大孔Φ72，考虑加工余量后直径为65mm，壁厚度为24mm。
该孔直径比较大，高径比也不大，则应该铸出。
小孔Φ30，考虑加工余量后直径为24mm，小于最小铸出孔为60mm的要求，壁厚度为10mm。
该孔直径较小，高径比较大，不应该铸出，机械加工较为经济方便。
铸件重量公差铸件重量公差是以占铸件公称重量的百分比表示的铸件重量变动的允许范围。
支座的公称重量约为11kg，尺寸公差为MT9级。
由《铸造工程师手册》查表8-4得：支座的重量公差为MT9级，查《手册》8-9得重量公差数值为10%。
3.1.9分型负数干砂型、表面烘干型以及尺寸较大的湿砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接触面很不严。
为了防止浇注时炮火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条等，这样在分型面处明显增加了铸件的尺寸。
为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时为抵掉铸件增加的尺寸而在模样上减去相应的尺寸称为分型负数。
而支座是湿型且是小型铸件故不予考虑分型负数。
3.1.10反变形量铸造较大的平板类、床身类等铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。
为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样，使其于变形量抵消，这样在模样上做出的预变形量称为反变形量。
而支座没有较大平板故基本不会产生挠曲变形，所以不用设置反变形量。
3.1.11非加工壁厚负余量在手工粘土砂造型、制芯过程中，为了取出木模，要进行敲模，木模受潮时将发生膨胀，这些情况均会使型腔尺寸扩大，从而造成非加工壁厚的增加，使铸件尺寸和重量超过公差要求。
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少，即小于图样尺寸。
为减少的厚度尺寸称为非加工壁厚的负余量。
支座砂芯属于机器造芯，造型属于机器造型。
故不用设置非加工壁厚负余量3. 2砂芯设计砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外型不能出砂的部分。
砂型局部要求特殊性能的部分有时也用砂芯。
夹具砂芯的外型如图所示3.2.1芯头的设计砂芯主要靠芯头固定在砂型上。
对于垂直芯头为了保证其轴线垂直、牢固地固定在砂型上，必须有足够的芯头尺寸。
根据实际设计量取计算砂芯高度： L=140mm砂芯直径： D=65mm（考虑MRA）芯头长度初步选取由《铸造工程师手册》查表6-56得：h=25～30mm 取h=30mm大量生产中，等截面柱状砂芯，上下芯头可取相同高度，故上下芯头均取h=30mm。
芯头斜度选取由《铸造工程师手册》查表6-57得：上芯头а=10｡，a=6mm,下芯头а=5,a=3m 垂直芯头与芯座之间的间隙为S，查《铸造工程师手册》表6-58得取S=0.5mm3.2.3压环、防压环和集砂槽芯头结构在湿型大批量生产中，为了加速下芯、合芯及保证铸件质量，在芯头的模样上常常做出压环、防压环和集砂槽。
压环、防压环和集砂槽尺寸由《铸造工艺手册》查表1-43得：e=2mm f=3mm r=2mm3.2.4芯骨设计为了保证砂芯在制芯、搬运、配芯和浇注过程中不开裂、不变形、不被金属液冲击折断，生产中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其刚度和强度。
因为砂芯尺寸较小，而且采用树脂砂，故砂芯强度较好，砂芯内不用放置芯骨。
3.2.5砂芯的排气砂芯在浇注过程中，其粘结剂及砂芯中的有机物要燃烧（氧化反应）放出气体，砂芯中的残余水分受热蒸发放出气体，如果这些气体排不出型外，则要引起铸件产生气孔。
可以采用通气针，通气模板，用蜡线，尼龙管，手工开挖等方法进行排气。
3.2.6砂芯负数大型粘土砂芯在春砂过程中砂芯向四周涨开，刷涂料以及在烘干过程中发生的变形，使砂芯四周尺寸增大。
为了保证铸件尺寸准确，将芯盒的长、宽尺寸减去一定量，这个被减去的量叫做砂芯负数。
因为砂芯负数只用于大型粘土砂芯，本设计中的砂芯为小型砂芯不设计砂芯负数。
第四章浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计4.1浇注系统的设计浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。
4.1.1选择浇注系统类型1．封闭式浇注系统：☞指从浇口杯底孔到内浇道的截面积逐渐缩小，阻流基元为内浇道的浇注系统。
☞这种浇注系统充满得快、挡渣能力好，金属液在浇道中不容易带入空气和氧化，金属消耗少、清理方便。
☞缺点：金属液进入型腔的线速度高，易冲坏铸型，易使金属液产生喷溅，氧化和卷入气体。
☞主要适用于不易氧化的各种铸铁件，不适用于易氧化的非铁合金铸件和用柱塞包浇注的铸钢件。
2.开放式浇注系统：☞从浇口杯底孔到内浇道的截面积逐渐增大，阻流截面位于浇口杯底孔或直浇道上口。
☞优点：进入型腔时金属液流速度小，充型平稳、冲刷力小、金属氧化少。
☞缺点：挡渣效果不好，内浇道大，消耗的金属液多。
☞适用于易氧化的非铁合金铸件，球墨铸铁件和用柱塞包浇注的中、大型铸钢件。
以上两种均不适合本设计小型铸钢件大批量生产的特点，故不选用。
针对本设计，查铸造工程师手册的：大批量生产小型铸钢件时，常采用转包浇注，多采用可充满式浇注系统，既加强当渣能力，又能减轻喷射，常采用的浇注系统截面积之比为A内:A横:A直=1.0：（0.8-0.9）：（1.1-1.2）4.1.2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向夹具外轮廓尺寸为285mm*120mm*140mm,查《铸造工艺装备设计手册》表5-7得：选择沙箱尺寸A*B*H=350mm*250mm*200mm ,根据最小吃沙量选择铸造时采取一箱一件，。
为了方便造型，内浇道开设在分型面上。
因为铸件采用底座朝上且铸件全部位于下箱的方式进行铸造，这样铸件凝固顺序为由下至上凝固，这样有利于支座的重要部分先凝固并得到补缩，如此内浇道则设置在底部侧面引入金属液。