铸造工艺-冷铁设计
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。
铸造工艺学
一、名词解释铸造：采用熔炼方法，将金属熔化成液态在砂型、陶瓷型、金属型等铸型中直接成形的加工方法。
铸造工艺学：是研究铸件成形方法的一门学科，包括铸造工艺方案及参数设计、铸型材料和铸造方法、铸型及芯的制造、合金熔体充型的过程及原理与浇注系统设计、补缩系统原理及设计。
技术审查：审查零件工艺性、生产条件是否能满足铸造零件的规模、精度要求和技术要求。
零件的工艺性：零件的结构是否合理如铸件壁厚分布是否合理、厚度是否大于最小壁厚，铸件壁的联结处的联结方式是否合理，薄厚壁是否均匀过渡，拐角处是否圆角过渡，是否利于起模，是否有利于清砂。
浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的具体位置。
铸造工艺参数：指需要确定的工艺数据，具体包括铸造线收缩率、机械加工余量、拔模斜度、最小铸出尺寸、工艺补正量、分型负数、分芯负数和反变形量。
铸造线收缩率:指铸件在凝固过程中所产生的长度方面的缩小，表达式为％模件模100L L -L ⨯=ε机械加工余量：指在铸件加工表面上留出的，准备切去的铸件表层厚度。
往往和铸件尺寸公差配合使用。
加工余量值由两部分构成，一部分是尺寸公差CT 值，另一部分为要求的铸件机械加工余量RMA 值。
起模斜度：为了利于起模或脱芯，在模样或芯盒的出模方向设有一定的斜度，以避免损坏铸型和芯子。
最小铸出孔及槽：对于一些较小的孔和槽，如果采用铸造方法生成，往往会产生问题，如：精度、粘砂，有时铸出的孔和槽产生偏差后再用机加工方法校正反而不如直接铸死再进行机加工，故通常采用的方法是不将较小的孔和槽铸出。
工艺补正量：有时模样和芯盒的尺寸准确无误，但是铸出工件的尺寸仍不符合图样要求，对于这种情况通常采用工艺补正的方法解决。
分型负数：分型面在制造过程中往往因为修整、烘烤等原因以及防止跑火在合箱时在分型面上铺垫的石棉绳、泥条或油灰条等，这样在分型面处增加了铸件尺寸，为了保证铸件尺寸精度，通常采用在分型面处减去一定的模样尺寸。
通常与铸件大小、工艺习惯以及铺垫材料有关。
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。
铸铁的工艺流程
铸铁的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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
15
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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。
6
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
7
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
铸造冒口、冷铁与铸肋
第三节 铸肋
铸肋又称工艺肋，分两类。 一类是 用于 ； 另一类是 用于 。 ，只有在不影响铸件使用并 得到用货单位同意的条件下才允许保留在铸件上 。而
一、割肋
.显然， ，而 。常用的割肋形式有 等，
铸件在凝固收缩时， 。
称
，
。依实践经验，当 a/b>（1～2），l/b<2或a/b>（2～3），l/b<1 时，可以不设割肋。超出上述范围就应设割肋 以防热裂
五、冒口有效补缩距离的确定
• 冒口的有效补缩距离为冒
口作用区与末端区长度之 和，它是确定冒口数目的
依据，与铸件结构、合金
成分及凝固特性、冷却条 件、对铸件质量要求的高
低等多种因素有关，简称
为冒口补缩距离。
板形铸钢件冒口补缩距离
外冷铁的影响
工艺补贴的应用
六、铸钢件冒口的设计
• 铸钢件冒口属于通用冒口，其计算原理适用于实行顺序凝固的一切合金铸件。通用冒 口的计算方法很多，现仅介绍几种常用的冒口计算方法。
• 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。
三、冒口形状
• 冒口的形状有圆柱形、球顶圆柱形、长(腰)圆柱形、球形 及扁球形等多种。
四、选择冒口位置的原则
• 1. 冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁； • 2. 冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位； • 3. 冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防组织 粗大降低强度； • 4. 冒口位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸 件的收缩阻碍，以免引起裂纹； • 5. 尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件； • 6. 冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，零件外 观好； • 7. 不同高度上的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围 隔开。
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。
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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。
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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
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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。
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---冷铁设计
冷铁设计冷铁分为内冷铁和外冷铁。
内冷铁：将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位，使合金激冷并同铸件熔为一体，这种金属激冷物称为内冷铁，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
使用内冷铁的注意事项是：1）使用前，内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。
2）砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
3）承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放内冷铁。
4）放内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。
5）采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。
6）内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。
外冷铁：外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁两类。
1）直接外冷铁是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物，实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
2）间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔，故又称隔砂冷铁、暗冷铁。
间接外冷铁激冷作用弱，应用较少。
使用外冷铁的注意事项为：1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。
2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度（如45°），以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
应做成图1中（b），（c）的形式。
对铸铁和一般铸铜件，（a）、（b）、（c）均适用。
冷铁的作用1.与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序。
2.加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。
3.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
冷铁材料的选择可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属和非金属材料均可选用。
生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理系数见下表1。
冷铁安放位置的确定冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。
确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。
铸造工艺图及设计实例
在保证产品质量的前提下，尽量减少不必要的生 产环节，降低成本。
提高材料利用率
合理规划铸件结构和浇注系统，减少材料浪费， 提高材料利用率。
引入智能化技术
利用先进的铸造模拟软件和智能化设备，提高铸 造工艺图的准确性和可靠性。
铸造工艺图的未来发展趋势
绿色铸造
随着环保意识的提高，未来铸造工艺图将更加注重环保和节能， 减少对环境的负面影响。
熟练掌握所选软件的基本操作和功能是进 行铸造工艺图设计的前提条件。
参考实例和教程
不断实践和总结经验
通过参考实例和教程可以快速掌握软件的 使用技巧和方法，提高设计效率。
通过不断实践和总结经验可以逐步提高铸 造工艺图设计的水平，提升设计质量和效 率。
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一款专业的机械设计软件，提供全面的铸造工艺 图设计功能，支持参数化设计和协同工作。
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通用的CAD软件在铸造工艺图绘制中的应用
AutoCAD
一款通用的CAD软件，广泛应用于铸造工艺图绘制，支持二维和三维建模，提供丰富的绘图工具和编辑功能。
作用
铸造工艺图是铸造生产的基础，它为 生产人员提供了明确的工艺指导和要 求，确保铸造产品的质量和生产的顺 利进行。
铸造工艺图的绘制流程
确定产品需求
明确产品的尺寸、重 量、材料等要求。
产品分解
将产品分解成多个铸 造部分，确定每个部 分的功能和要求。
设计浇注系统
根据产品特点和生产 要求，设计合适的浇 注系统，确保金属液 能够顺利填充型腔。
外冷铁在汽车球墨铸铁件铸造工艺设计中的应用
图 １ 的 铸 件 ，部 位 处 ， 由 于 周 围结 构 均 为 中
薄壁连接 ，壁厚只有８ ｍｍ左右 ，而该部位横截面为
Ｒ
外冷铁在汽车球墨铸铁件
铸造工艺设计中的应用
中国重汽 济南铸锻 中心 （ 山东 济南 ２ ０ ０ ） 高秀 武 ５ ２ ０
【 摘要 】结合具体案例 ，介 绍 了外冷铁 在汽车
球 墨铸 铁 件铸 造 工 艺 设 计 中 的应 用 ，尤 其 对铸 件 壁
厚 差 大 、 热 节 分散 ， 以及 局 部 热 节 难 以补 缩 的铸
Ｏ６ ｌ
Ｏ
的 使 用 寿命 。ＭＷ
（０ ２ ６ ２ １ １２ ） １
备注
×－断裂 一
Ｏ 超 出ｌ ＝ ０次未断裂
争 … 熟 磊 处
笳 ３ Ｇ
Ｒ
全、质量、可靠性等受到较大的影响。
（ ）使 用 冷 铁 ３ 对热节部位加强局部冷却 ，
１ 该 类球墨铸铁件 产生缩孔的原 因分析 ．
实 现 就地 取 材 ，即 时生 产 、即时 使 用 ，满 足 使 用 要
求。
（ ）使用发热保温 冒口加 强补缩 如 图２ ２ 所示
的 产 品 结 构 ， 虽 然 可 以利 用 发 热 保 温 冒 口实 现 补
缩 ，解决缩孔缺 陷，但 由于 冒口成本太高 ，造成铸
件 生 产 成 本 增 加 ；如 图 １ 的壳 体 产 品结 构 ，使 用 中 发 热保 温 冒 口的可 操 作性 太 差 ，难 以 实现 。
铸造工艺图及设计实例
图3-12是一铸铁端盖，密度为7.2x103kg/m3,如采用 实样模铸造，注 位 置 (3) 机 械 加 工 余 量 及 不铸出孔；(4)砂芯； (5)模样活块及起模斜 度； (6)浇冒口系统； (7) 工 艺 出 品 率 ( 浇 冒 口总质量为12kg)。
用红线表示
例1、图3-11是一材质为ZG230—450的铸钢法兰(密度为 7.8x103kg/m3)，试确定其铸造工艺，具体内容是： (1)分型面及浇注位置； (2)铸件线收缩率； (3)机械加 工余量及起模斜度；(4)砂芯；(5)冒口的形状、尺寸及 数量；(6)补贴；(7)冷铁的形状、尺寸及数量；(8)铸肋 ；(9浇注系统的位置；(10)工艺出品率(浇冒口总质量为 18kg)。
(1)该铸件的线收缩率取1.5％； (2)选用腰圆柱形顶暗冒口，用比例法确定冒口尺寸，求得其 热节圆直径d＝56mm, 取冒口宽度b＝1.6d≈90mm; 冒口长度L＝ 2b=180mm，高度取h=1.5b=135mm； 故冒口尺寸为180*90*135；
冒口数量：补缩周长为 300*π=930mm, 设两冒口之间的补缩距离为 4d=224； 数量为2.3，取三个冒口沿圆周均 布。
冷铁工艺在熔模精密铸造中的应用研究
造 出其他工艺方法难 以形成 的大型复杂铸件或大型
组 合件 ；能铸 造形 状 复杂 小 孔 及 薄 壁 铸 件 ；可 以铸 造 的合 金 不受 限制 等 特 点 。因 此 ，在 机 械 制 造 、石 油 化工 、航 空航 天 、兵 器 船 舶 等 行 业 得 到 了广 泛 应
用
参’工 加热 Ｈ ， 帅 ，， １ 磊 。工处 ， ： ｙ ７ 热 ＾ 删 ￣ ■ — 艇 ￣塑 ０ ｌ ｏ ｍ
成形 受到 限制 。 基 于此 ，需 要 找 到 一 种 冷 铁 ，使 其 既 能 在 高 温 焙烧 时不 产 生 氧化 皮 ，又 能在 浇 注 后 容 易 加 工 。或 者采取 某种 工 艺措 施 ，使 普 通 的 冷 铁在 高温 焙 烧 时 不 产生 氧化 皮 。
２ ．技 术 原 理 及 试 制过 程
生 产成 本 ，获得 了较大 的经 济效益 。
度为 １９ ２ Ｏ／ ｍ ， 观 为水 性粘 胶 液 体 ，涂 覆用 ． — ． ｇｃ 外
量 为 １０～ ． ｍ ／ ｇ ． ２ Ｏ ｋ 。
６ ．几 点体 会
（）该＿ １ ｒ艺技 术保 留 了传统 熔 模 精 密铸 造 的基 本 Ｔ艺 及特 点 ，在 熔 模 铸 造 件 的热 节 处 设 置 冷 铁 ， 使充人 型 壳 的金 属 液在 激 冷状 态 下 结 晶 凝 固 ，大 大
等进 行 了改进 ，较好 地 解 决 了铸 造 锥 管 ６个 支 耳 热
节处 缩孔 、缩松 缺 陷问题 。 （ ）通 过精 密 铸 造成 形 工艺 研 究 ，解 决 了 锥 管 ３
铸造 性 能较 差 的 技 术难 题 ，生 产 出 了 合格 的锥 管铸 件 ，实 现 了锥 管 整 体 精 密 铸 造 的 批 量 生 产 。后 来 又 推 广应用 于 同类 产 品 的 生 产 ，大 大 降 低 这些 产 品 的
冷铁
c 化学成分
如图3-5-21，高于wc+1/7wSi=3.9线的区域为致密区。 碳量对消除球铁件的缩松比硅的作用强7倍。 wc/wSi比对εv、εe、λ的影响如图。当为wc/wSi1.18时体收缩 率最小。
42
3.2 实用冒口设计法
设计原则 冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用部分或全部的共晶膨胀 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。 实用冒口的优势 出品率高 对缩松防止效果好，成本低。
（3）冒口有效补缩距离的确定
有效补缩距离：冒口作用区与末端区长度之和。是确定冒 口数目的依据。
3
4
a 铸钢件冒口的补缩距离
碳钢件如下图：冒口区和末端区长度都随铸件厚度增大而 增加，且随截面的宽厚比减小而减小。
5
小结： 薄壁件比厚件更难以消除轴线缩松； 杆件比板件补缩难度更大； 阶梯形铸钢件补缩距离比板件大； 垂直补缩距离至少等于水平补缩距离 。
51
52
用浇注系统当冒口 应用：薄壁铸件，球铁件 M = 0.48， 灰铁件 M = 0.75时采用。
设计：内浇道做冒口颈， 按图3-5-24确定，但要控制 浇注温度。 冒口→高于铸件最高 水平面的只浇道和浇口杯 部分。 例：下图球铁件
53
· 直接实用冒口的优缺点
在两个冒口间放冷铁，形成两个末端区，显著增加有效补缩 距离。 端部放冷铁延长末端区。
16
17
e 补贴的应用
实现冒口补缩的基本条件之一：铸件凝固时始终保
持向着冒口的补缩通道扩张角。壁厚均匀的板形件 往往难以达到这个要求。
铸造工艺设计
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铸造工艺过程图的绘制
名称
技术符号和表示方法
Байду номын сангаас
名称
技术符号和表示方法
用红色线表示，并用红色写出“ 上、中、下”字样
置
选择
的选择
Page 4
2.3.2浇注位置和分型面的选择
• 重要加工面应朝下或位于侧面
浇注位置是 指浇注时铸 件在铸型中 所处的位置。
保证卷筒周 围质量均匀
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1）浇注位置选择原则
铸件的大平面尽可能朝下或采用倾斜浇注 铸型的 上表面除了容易产生砂眼、气孔、夹渣外，大平面还常 产生夹砂缺陷。同时也有利于排气、减小金属液对铸型 的冲刷力。
1-冒口； 2、3-砂芯
图2-29 铸钢链轮的浇注位置
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2）分型面的选择原则
•便于起模，使造型工艺简化。考虑 分型面形状和数目，活块，型芯。
分型面（Parting line）是指 两半铸型相互接触的表面。除了实 型铸造法外，都要选择分型面。
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2）分型面的选择原则
（1）应尽可能使全部或大部分铸件，或者加工基准面 与重要的加工面处于同一半型内。 以避免因合型不准产 生错型，保证铸件尺寸精度。
Page 1
2.3.1 铸造工艺设计内容与步骤
铸造工艺过程设计的内容 • 铸造工艺过程设计的内容主要决定于批量大小、
生产要求和生产条件。一般包括：铸造工艺过程 图、铸件图、铸型装配图、工艺过程卡、操作技 术规程。广义地讲，凡铸造技术装备的设计内容， 诸如模样图、模板图、芯盒图、砂箱图、压铁图、 专用检具图、专用量具图及组芯夹具图等，均属 于铸造工艺过程设计的内容。
铸造工艺-冷铁设计教学文稿
铸造工艺-冷铁设计冷铁设计冷铁分为内冷铁和外冷铁。
内冷铁：将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位，使合金激冷并同铸件熔为一体，这种金属激冷物称为内冷铁，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
使用内冷铁的注意事项是：1）使用前，内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。
2）砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
3）承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放内冷铁。
4）放内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。
5）采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。
6）内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。
外冷铁：外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁两类。
1）直接外冷铁是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物，实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
2）间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔，故又称隔砂冷铁、暗冷铁。
间接外冷铁激冷作用弱，应用较少。
使用外冷铁的注意事项为：1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。
2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度（如45°），以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
应做成图1中（b），（c）的形式。
对铸铁和一般铸铜件，（a）、（b）、（c）均适用。
冷铁的作用1.与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序。
2.加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。
3.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
冷铁材料的选择可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属和非金属材料均可选用。
生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理系数见下表1。
冷铁安放位置的确定冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。
确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。
铸造工艺课程设计指导书
2024-01-25
目录
• 课程设计概述 • 铸造工艺基础知识 • 铸造工艺设计实践 • 铸造工艺装备设计 • 铸造工艺实施与质量控制 • 课程设计案例分析与讨论
01
课程设计概述
目的与意义
培养学生综合运用铸造工艺理论 知识的能力，提高分析和解决实
际问题的能力。
通过课程设计实践，使学生熟悉 铸造工艺设计的全过程，掌握铸 造工艺设计的基本方法和步骤。
课程设计流程与安排
课程设计流程
确定设计题目 → 收集资料 → 制定设计方案 → 进行详 细设计 → 绘制铸造工艺图 → 编写设计说明书 → 答辩 与评审。
第一周
确定设计题目，收集相关资料。
第二周
制定设计方案，进行初步设计。
第三周
进行详细设计，包括浇注系统、冒口、冷铁等的设计。
第四周
绘制铸造工艺图，编写设计说明书。
造型材料
用于制造砂型的材料，如原砂、 粘结剂、水等。要求具有良好的 耐火性、透气性、退让性和溃散
性。
熔炼材料
用于熔炼金属的原材料，如生铁、 废钢、回炉料等。要求成分稳定、 纯净度高、杂质含量低。
辅助材料
包括涂料、脱模剂、除渣剂等，用 于改善铸件表面质量、提高生产效 率。要求具有良好的附着性、耐火 性和环保性。
施等。
03
案例三
铝合金压铸件工艺设计。研究铝合金压铸件的材料特性、压铸机选择、
压铸模设计、压铸工艺参数设定、后处理及质量控制等方面的内容。
课程设计案例展示与讨论
1 2 3
学生作品展示
选取部分优秀课程设计作品进行展示，包括设计 思路、方案制定、实施过程及成果呈现等方面。
互动讨论环节
铸造工艺设计说明书
铸造工艺设计说明书一、铸造工艺设计的目的和意义铸造是将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。
铸造工艺设计则是根据零件的结构特点、技术要求、生产批量等因素，确定铸造方法、铸型分型面、浇注系统、冒口和冷铁等工艺参数，以保证获得高质量的铸件，并提高生产效率、降低成本。
良好的铸造工艺设计具有重要意义。
首先，它能够保证铸件的质量，减少铸造缺陷的产生，如气孔、缩孔、夹渣等。
其次，合理的工艺设计可以提高生产效率，降低生产成本，缩短生产周期。
此外，还能为后续的机械加工提供良好的基础，减少加工余量，提高材料利用率。
二、零件分析1、零件结构对需要铸造的零件进行结构分析，包括形状、尺寸、壁厚均匀性等。
例如，形状复杂的零件可能需要采用复杂的分型面和浇注系统；壁厚不均匀的零件容易产生缩孔、缩松等缺陷，需要合理设置冒口和冷铁。
2、技术要求明确零件的技术要求，如材质、力学性能、表面质量等。
不同的材质和性能要求会影响铸造工艺的选择和参数的确定。
3、生产批量生产批量的大小直接影响铸造方法的选择。
大批量生产时，通常采用金属型铸造、压力铸造等高效率的铸造方法；小批量生产则多采用砂型铸造。
三、铸造方法的选择1、砂型铸造砂型铸造是应用最广泛的铸造方法，其优点是成本低、适应性强，可生产各种形状和尺寸的铸件。
但砂型铸造的生产效率较低，铸件的表面质量相对较差。
2、金属型铸造金属型铸造的生产效率高，铸件的精度和表面质量好，但模具成本高，适用于大批量生产形状简单、尺寸较小的铸件。
3、压力铸造压力铸造能生产出形状复杂、薄壁的高精度铸件，但设备投资大，主要用于生产大批量的有色金属铸件。
4、熔模铸造熔模铸造适用于生产形状复杂、精度要求高、难以机械加工的小型零件。
根据零件的结构、技术要求和生产批量，综合考虑选择合适的铸造方法。
四、铸型分型面的选择分型面的选择直接影响铸型的制造、造型操作的难易程度以及铸件的质量。
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冷铁设计
冷铁分为内冷铁与外冷铁。
内冷铁:将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位,使合金激冷并同铸件熔为一体,这种金属激冷物称为内冷铁,内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
使用内冷铁的注意事项就是:
1)使用前,内冷铁要喷丸或喷砂处理,去除表面锈蚀与油污,常镀锌或镀锡防氧化。
2)砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注,防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
3)承受高温、高压与质量要求很高的铸件,不宜放内冷铁。
4)放内冷铁的铸型上方应有出气孔,如上方就是暗冒口,冒口上也应有较大的出气孔。
5)采用栅状内冷铁时,单根冷铁的直径不大于30mm。
6)内冷铁在铸件加工后不得暴露,以免影响铸件的力学性能。
外冷铁:外冷铁又分为直接外冷铁与间接外冷铁两类。
1)直接外冷铁就是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物,实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
2)间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔,故又称隔砂冷铁、暗冷铁。
间接外冷铁激冷作用弱,应用较少。
使用外冷铁的注意事项为:
1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁,除去锈污等各种脏物,有时要刷涂料。
2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件,使用外冷铁时应带有一定的斜度(如45°),以免型砂与冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
应做成图1中(b),(c)的形式。
对铸铁与一般铸铜件,(a)、(b)、(c)均适用。
冷铁的作用
1、与浇注系统与冒口配合控制铸件的凝固次序。
2、加速铸件的凝固速度,细化晶粒组织,提高铸件的力学性能。
3、减小冒口尺寸,提高工艺出品率。
冷铁材料的选择
可以制作冷铁的材料很多,凡就是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属与非金属材料均可选用。
生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨与铜合金等,各种冷铁材料的热物理系数见下表1。
冷铁安放位置的确定
冷铁能否充分发挥作用,关键在于安放的位置就是否合理。
确定冷铁在铸型中的位置,主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状,同时还需要考虑冒口与浇注系统的位置。
(1)要求冷铁所起作用的分析:
(2)铸件结构的分析:
(3)与冒口配合使用
(4)浇注系统及引入位置的影响:
冷铁形状的确定
冷铁的形状取决于使用冷铁部位铸件的形状与冷铁所应起的作用、常用冷铁分为成型冷铁与平面冷铁两类,其形状如图2所示。
在铸件理论型面及转角处一般使角成型冷铁,冷铁的
形状应与放置冷铁的铸件形状相符合。
在铸件底部、端部与平面部分,常放置平面冷铁。
实际生产中常使用长方形、圆形、方形的冷铁。
其厚度一般为10,12, 15, 20, 30mm 。
也常制出一批长、宽尺寸不同、直径不同的标准冷铁供生产中选用。
这样有利于管理、有利于缩短试制与全产周期。
冷铁尺寸的确定
(1)外冷铁
①外冷铁的厚度
对轻合金件,当T 大于2、5倍铸件壁厚时,需配合冒口使用。
②外冷铁的工作表面积:
冷铁有一定的激冷面积,对铸件的大平面,尤其就是铸钢件大平面不宜放置壁厚不变的大块冷铁、在大型铸钢件的厚壁平面上常散布若干小块冷铁来组成冷铁组,这样常要计算一个冷铁能激冷多大面积,即要计算冷铁的工作表面积。
设在铸件底面与内侧面的外冷铁,在重力与铸件收缩力作用下同铸件表面紧密接触,称为无气隙外冷铁;设在铸件顶部与外侧的冷铁属于气隙外冷铁。
相关文献指出,对于铸钢件,无气隙外冷铁的激冷效果,相当于在原有砂型的散热表面上,净增了两倍的冷铁工作表面积(A s =A o +2A c1):有气隙外冷铁的效果,相当于在原有的砂型散热面积上净增了一倍的冷铁工作表面积(A s =A o +A c2)。
应用了外冷铁使铸件凝固时间缩短,相当于使铸件模数由M o 减小为M 1,由此可导出外冷铁工作表面积As 。
对无气隙外冷铁有 1010000012)
(22M M M M V M V M V A A A s c -=-=-= (1)
对有气隙外冷铁有
10100
001002)(M M M M V M V M V A A A s c -=-=-= (2)
上两式中 V 0 —铸件被激冷处的体积;
A c ,A s ,A 0 —冷铁工作表面积、砂型等效面积、铸件的表面积;
M 0,M 1—铸件原模数,使用冷铁后铸件的等效模数。
1200012c c s A A A V A V M ++== (3)
其中A c1,A c2为无气隙、有气隙冷铁工作面积。
铸造设计人员可依工艺需要确定M1的大小,然后利用式(1),(2)计算出外冷铁的工作表面积、当实现同时凝固时,M 1等于热节四周薄壁部分的模数;实现顺序凝固时,M 1=(0、83～0、
91)M p ,M p 就是热节旁补缩壁的模数。
经验证明,只有满足M p ≥0、67M o 的条件下,才能用外冷铁消除热节的影响。
(2)内冷铁
内冷铁的激冷作用比外冷铁强,通常就是在外冷铁激冷作用不足时才使用内冷铁,主要用于壁厚而技术要求不太高的铸件上,特别就是铸钢件。
设计注意:
各种冷铁的尺寸一般不宜过大,长度尺寸不大于200mm 。
冷铁尺寸过大,反复使用后会出现变形,既降低冷铁的激冷作用,又影响铸件尺寸精度。
较长或面积较大的冷铁,应分块使用,冷铁与冷铁之间应留有间隙。
冷铁之间的间隙一般为3～5mm,间隙过小,造型时间隙中的型砂不易紧实,合箱时易掉砂,并易钻入金属液,形成披缝,阻碍铸件的收缩造成热裂缺陷。
间隙
过大,在间隙处形成热节,出现缩松与缩裂缺陷。
冷铁的厚度大小应逐步向边缘处减薄,使激冷作用缓与过渡,避免铸件在冷铁边缘产生裂纹,对于镁合金铸件,尤为重要。
内冷铁的激冷作用比外冷铁大得多,所以用量要适当。
如内冷铁重量过大,则不能很好地熔合,影响铸件的机械性能,严重时引起铸件裂纹。
重量过小则不能有效消除缩孔、缩松。
冷铁工作表面一般应开设通气槽。
回用冷铁应进行吹砂处理,以去除表面的旧砂、油污与氧化物。