第1章 铸造(第5节)

三、铸造工艺参数确定
铸造工艺参数是与铸造工艺过程有 关的工艺数据，包括收缩余量、加工余 量、拔模斜度、铸造圆角、芯头芯座等， 它直接影响模样、芯盒的尺寸和结构， 选择不当会影响铸件的精度、生产率和 成本。
1、加工余量（机械加工余量）：
指在铸件表面上留出的准备切削去的 金属层厚度。 影响加工余量的因素有合金种类、铸 造方法、铸件结构、尺寸及加工面在型内 的位置等。
图1-44 拔模斜度
拔模斜度通常为15ˊ~3°，立壁越高， 斜度越小； 机器造型应比手工造型斜度小；
木模斜度应比金属模样斜度大。
为使砂型易于从模样内腔中脱出，铸孔 内壁起模斜度比外壁拔模斜度大，通常 为3~10°。
3、最小铸出孔和槽： 较小孔槽一般不铸出。
表 2-5
生产批量 灰铸铁件 大量生产 成批生产 单件、小批生产 12~15 15~30 30~50 铸钢件 — 30~50 50
图1-35 大平面的浇注位置选择
3、面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜 位置。这样有利于薄臂部分的充型，防止浇不到或冷隔 等缺陷。如图1-36的箱盖铸件，如图1-37的双排链轮。
图1-36 箱盖的浇注位置
图1-37 双排链轮的浇注位置
4、形成缩孔的铸件，应将截面较厚的部分置于上部或 侧面，便于安置浇冒口补缩。如图1-37的双排链轮，如 图1-38的支架。
5、芯头：芯头起定位和支撑型芯、排除型芯内气体的作
用，不形成铸件轮廓。有垂直和水平两种形式 。 1）垂直有：上下都有芯头；只有下芯头，无上芯头；上下 都无芯头。 如图1-45所示。
图1-45 垂直芯头的形式
2）水平有：两个芯头；联合芯头；加长加大芯头，型芯撑， 如图1-46所示。
图1-46 水平芯设计
a) 机床床身
图1-33 主要工作面朝下原则
b) 锥齿轮
图1-34为吊车卷筒，采用立位以保证侧面的质量均匀。
图1-34 吊车卷筒浇注位置
2、铸件宽大平面应朝下。型腔的上表面除了易产生砂眼， 气孔，夹渣等缺陷外，由于在浇注过程中金属液对型腔 上表面有强烈的热辐射，铸型因急剧热膨胀和强度下降 而开裂，大平面还常常易产生夹砂缺陷，如图1-35所示。
为便于下芯和铸型的装配，型芯头与铸型型 芯座之间应留有1~4mm的间隙。
6、工艺补正量
由于工艺上的原因，在铸件相应部 位非加工面上增加的金属层厚度称为工 艺补正量。
在单件、小批手工砂型铸造时，由 于偏心、错型等原因可能造成铸造缺陷， 采用工艺补正量以减少废品率；对于成 批大量生产的铸件，不使用工艺补正量， 而采用修改模具的方法。
浇注位置：指浇注时铸件在铸型中所处的空间 位置。 确定浇注位置的原则主要是合理控制合金液的 充型和凝固效果。 浇注位置不同，铸件质量不同： 一般下部质量比上部好。 铸件侧面周长方向质量均匀。 浇注位置对铸件质量及铸造工艺有很大影 响。选择时应考虑如下原则：
1、铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。因为铸件下部 的气孔、夹渣、砂眼等缺陷比上部少，组织比上部致密。 当铸件的重要加工面有数个时，则应将较大的平面朝下。 如图1-33的机床床身和锥齿轮，导轨和锥面为重要加工 面，应朝下。
常用合金铸件的最小铸出孔
最小铸出孔直径（mm）
4、收缩余量： 为大小、结构、壁厚， 铸造合金的线收缩率及收缩时受阻碍情况 有关。常以铸件线收缩率表示。即
K L模 L件 L件 100%
铸件的线收缩除因合金种类而异 外，还随铸件的形状、尺寸而定。 通常灰口铸铁的线收缩率为 0.7~1.0% ， 铸钢 为 1.3~2.0%， 铝 硅合 金为0.8~1.2%，锡青铜为1.2~1.4%。
图1-37 双排链轮的浇注位置
图1-38 支架的浇注位置
5、应尽量减少型芯的数量，最好使型芯位于下型以便 下芯和检查，且便于安放、固定和排气。如图1-39所示 的机床床脚铸件。
图1-39 机床床脚的浇注位置
二、铸型分型面的选择
分型面：指分开铸型便于取模的结合
面。 通常造型位置和浇注位置一致。 分型面对铸件质量及铸造工艺有很大 影响。首先应保证铸件质量要求，其次应 使操作尽量简化，再考虑具体生产条件。 应考虑以下原则：
图1-41 外芯减少分型面
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。如图1-42所示箱体采用II分型面 。
图1-42 箱体分型面的选择
下图为管子堵头的分型面方案，在铸件机加 工时，以四方头中心线为定位基准加工外螺 纹的，方案a使基准面与加工面在同一砂型 内，防止了方案b由于铸型错箱而造成废品， 保证了铸件的精度。
1、便于起模，使造型工艺简化。 1）分型面应选在铸件的最大截面处； 2）应尽量减少型芯和活块的数量，以简化制模、造型、 合型工序；
3）分型面应尽 量平直；如图140起重臂分型面 的选择。
图1-40 分型面的选择
4）尽量减少分型面，机器造型只能有一个分型面；如图 1-41所示可采用外芯减少分型面。
1、分型面
用红色表示，并用红色线写出 “上、中、下”。
2、加工余量
用红线画出轮廓，剖面处全涂以红 色（或细网文格），加工余量值用 数字表示；有起模斜度时一并画出。
3、不铸出的孔和槽
用红色×表示，剖面处涂以红 色（或以细网格表示）
4、型芯
用蓝色线表示，注明斜度和间隙数 值，两个以上型芯用数字号“1#”， “2#”等按下芯顺序编号。
5、型芯撑
用红色或蓝色表示
6、浇注系统
用红线画出并注明主要尺寸
7、冷铁
用蓝色线表示，圆钢冷铁涂浅 蓝色，成形冷铁打叉。
五、铸造工艺图的绘制
铸造工艺图决定铸件的形状、尺寸、生产方法和工艺过 程，依据铸造工艺图，结合所选造型方法，便可绘制出模样图 及合型图。下图为零件图、模样图及合箱图。
铸造工艺图是在零件图上以规定的红、蓝等色符号表示 铸造工艺内容所得到的图形如图1-47所示。其绘制步骤如下：
2、拔模斜度（起模斜度）：
为便于取模，在平行于出模方向的模样表面上所增加 的斜度称拔模斜度。
拔模斜度
拔模斜度一般用角度或宽度表示，如图1-44所示。拔 模斜度应根据模样高度及造型方法来确定。
对有加工余量的侧面应加上加工余量再给拔模斜度， 一般按增加厚度法或加减厚度法。非加工面用减小厚度法， 以免因尺寸加大使安装困难。
机器造型加工余量可小些； 灰铸铁表面光滑平整，精度较高，加工余量小；
铸钢件表面粗糙，变形较大，加工余量可大些；
有色金属件，由于表面光洁平整，其加工余量应比 铸铁小。 铸件的尺寸越大或加工面与基准面之间的距离越大， 余量也应随之加大；
浇注时铸件朝上的表面因产生缺陷的机率较大，其 余量应比底面和侧面大。
7、分型负数
为抵消铸件在分型部位的增厚，在模样 上相应减去的尺寸。 如果模样分为两半，则分型负数应取在 上半模样，即减去上半模样的尺寸。 如果上下两半模样是对称的，则上下模 样各减掉分型负数的一半。
湿型有可塑性，可不考虑分型负数。但 当湿型的型箱最大尺寸大于3米时，则应考 虑分型负数。
在确定浇注位置、分型面和各项工艺参数之后， 再经过浇注系统，冒口等的设计，即可按规定的工 艺符号或文字绘制铸造工艺图。
图1-47 铸造工艺图
铸造工艺设计主要步骤
1、分析铸件质量要求、结构特点和生产批量；
2、选择造型方法；
3、选择浇注位置和分型面 ；
4、确定工艺参数：加工余量、拔模斜度、不铸孔、铸 造收缩率。
5、设计型芯 ；
6、设计浇、冒口系统 ；
7、绘制铸造工艺图。
3、使型腔和主要型芯位于下箱，以便于下芯、合型和 检查型腔尺寸。如图1-43所示的机床床脚的铸造工艺。
图1-43 机床床脚的铸造工艺
如图所示为机床支架的分型方案。方案Ⅰ和 方案Ⅱ同样便于下芯时检验壁厚，但方案Ⅱ的型 腔及型芯大部分位于下箱，减小了上箱的高度， 有利于起模、合箱操作，方案Ⅱ合理。
4、应尽量使 铸型总高度 为最低，这 样不仅节约 型砂，而且 还能减轻劳 动量，对机 器造型有较 大的经济意 义。
浇注系统：引导金属液流入铸型型腔的一系列通 道的总称。
外浇口：承接金属液并将其平稳地导入 直浇道。 直浇道：产生静压力、调速。 横浇道：分配金属液，阻挡熔渣。 内浇口：控制金属液的速度与方向。 冒口：铸型中设置的一个储存金属液的 空腔
浇注系统的类型与确定
四、铸造工艺符号表示方法
绘制铸造工艺图，通常是在零件图样上 加注红、蓝色的各种工艺符号把分型面、加 工余量、起模斜度、芯头、浇注系统和冒口 等表示出来，铸造收缩率可用文字说明。
第五节 铸造工艺设计
铸造工艺设计是根据铸件结构特点、 技术要求、生产批量、生产条件，确定铸造 方案和工艺参数，绘制工艺图，编制工艺卡 和工艺规范。
铸造工艺包括：铸件的浇注位置和分型 面位置，加工余量、收缩率和拔模斜度等工 艺参数，型芯和芯头结构，浇注系统、冒口 和冷铁的布置等 。
一、浇注位置的选择