第1章 铸造(第5节)

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：
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Hale Waihona Puke Baidu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。
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。
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：
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。
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。
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。
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。
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
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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： 为补偿收缩，模样比铸件图样尺寸增 大的数值。 其大小与铸件尺寸大小、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%。