典型铸铁件铸造工艺设计与实例
各种典型铸造技术的原理和方法
各种典型铸造技术的原理和方法根据铸型特点分类，有一次型铸造(砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造、实型铸造等)、半永久型铸造(陶瓷型铸造、石墨型铸造等)、永久型铸造(金属型铸造、压力铸造、挤压铸造、离心铸造等)；根据浇注时金属液的驱动力及压力状态分类，有重力作用下的铸造和外力作用下的铸造。
金属液在重力驱动下完成浇注称自由浇注或常压浇注。
金属液在外力作用下实现充填和补缩，如压力铸造、挤压铸造、离心铸造和反重力铸造等。
本章介绍的铸造技术有：属于重力充型的有砂型铸造、金属型铸造和熔模铸造；属于外力充型的有压力铸造、离心铸造和挤压铸造；属于反重力铸造的有低压铸造和差压铸造/真空吸铸等。
铸造业中砂型铸造约占80％。
型砂中粘土砂、水玻璃砂和树脂砂等又占了90％的份额。
三种型砂间的比例视各国具体情况而异，平均来看，大致为5：3：2。
以型砂铸造与其它铸造方法相比，其缺点是：劳动条件较差，铸件外观质量欠佳；铸型只能使用一次，生产率低。
优点是：不受零件形状、大小、复杂程度及合金种类的限制；造型材料来源广，生产准备周期短，成本低。
因此，砂型铸造是铸造生产中应用最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件占总产量的80%~90%。
本章的重点在砂型铸造。
而铸造用砂型的种类及制造是重中之重。
第1节砂型铸造一、铸造用砂型的种类及制造（一）概述1．砂型铸造的特征及工艺流程配制型砂—造型—合型—浇注—冷却—落砂—清理—检查—热处理—检验—获得铸件特征：使用型砂构成铸型并进行浇注的方法，通常指在重力作用下的砂型铸造过程。
名词：型砂——将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物；铸型——形成铸件外观轮廓的用型砂制成的空腔称为铸型；砂芯——形成铸件内腔的用芯砂制成的实体(用于制做砂芯的型砂称为芯砂)；造型——制造砂型的工艺过程；制芯——制造砂芯的工艺过程。
造型(芯)方法按机械化程度可分为手工造型(芯)和机器造型(芯)两大类。
选择合适的造型(芯)方法和正确的造型(芯)工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
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。
铸造工艺学课程设计案例
成果报告需以PDF格式提交，同时附上所有相关数据和图表。
报告内容
报告需包含设计思路、工艺流程、数据分析及结论等部分，要求 内容详实、逻辑清晰。
成果展示形式和内容安排建议
展示形式
鼓励采用多媒体形式进行展示，如PPT、视频等。
内容安排
建议按照设计背景、设计思路、工艺流程、数据 分析、结论与展望等顺序进行展示。
时间安排
每个小组展示时间不超过20分钟，需提前做好时 间规划。
课程设计评价标准及成绩评定方法
01
评价标准
将从设计创新性、实用性、技术 难度、报告质量等方面进行综合 评价。
02
成绩评定方法
03
优秀作品选拔
采用百分制评分，其中设计创新 性占30%、实用性占20%、技术 难度占20%、报告质量占30%。
铸造材料选择
根据零件使用要求、生产批量和成本 等因素，选择合适的铸造合金，如铸 铁、铸钢、铝合金等。
性能要求
铸造合金应具有良好的流动性、收缩 性、偏析倾向小等性能，以保证铸件 质量。同时，合金成分和性能应符合 相关标准或技术条件的规定。
03
案例分析：典型铸件生产工艺设计
铸件结构分析与设计优化建议
根据评分结果，选拔出优秀作品 进行表彰和奖励。
THANKS
感谢观看
推广新技术和新材料
积极推广先进的铸造技术和新材料，如3D打印技术、高性能铸造合 金等，提高铸件的精度和性能。
加强人才培养
加强铸造领域的人才培养和引进，提高从业人员的专业素质和技能水 平，为铸造行业的发展提供有力的人才保障。
06
课程设计成果展示与评价标准
课程设计成果提交要求说明
提交时间
所有成果需在课程结束前一周内提交，逾期将不予受理。
典型铸铁件铸造工艺设计与实例
典型铸铁件铸造工艺设计与实例叙述铸造生产中典型铸铁件一一气缸类铸件、圆筒形铸件、环形铸件、球墨铸铁曲轴、盖类铸件、箱体及壳体类铸件、阀体及管件、轮形铸件、锅形铸件及平板类铸件的铸造实践。
内容涉及材质选用、铸造工艺过程的主要设计、常见主要铸造缺陷及对策等。
第1章气缸类铸件1.1低速柴油机气缸体1.1.1 一般结构及铸造工艺性分析1.1.2 主要技术要求1.1.3 铸造工艺过程的主要设计1.1.4 常见主要铸造缺陷及对策1.1.5 铸造缺陷的修复1.2中速柴油机气缸体1.2.1 一般结构及铸造工艺性分析1.2.2 主要技术要求1.2.3 铸造工艺过程的主要设计1.3空气压缩机气缸体1.3.1 主要技术要求1.3.2 铸造工艺过程的主要设计第2章圆筒形铸件2.1 气缸套2.1.1 一般结构及铸造工艺性分析2.1.2 工作条件2.1.3 主要技术要求2.1.4 铸造工艺过程的主要设计2.1.5 常见主要铸造缺陷及对策2.1.6 大型气缸套的低压铸造2.1.7 气缸套的离心铸造2.2冷却水套2.2.1 一般结构及铸造工艺性分析2.2.2 主要技术要求2.2.3 铸造工艺过程的主要设计2.2.4 常见主要铸造缺陷及对策2.3烘缸2.3.1 结构特点2.3.2 主要技术要求2.3.3 铸造工艺过程的主要设计2.4活塞2.4.1 结构特点2.4.2 主要技术要求2.4.3 铸造工艺过程的主要设计2.4.4 砂衬金属型铸造第3章环形铸件3.1活塞环3.1.1 概述3.1.2 材质3.1.3 铸造工艺过程的主要设计3.2 L形环3.2.1 L形环的单体铸造3.2.2 L形环的筒形铸造第4章球墨铸铁曲轴4.1 主要结构特点4.1.1曲臂与轴颈的连接结构4.1.2 组合式曲轴4.2主要技术要求4.2.1 材质4.2.2 铸造缺陷4.2.3 质量检验4.2.4 热处理4.3铸造工艺过程的主要设计4.3.1 浇注位置4.3.2 模样4.3.3 型砂及造型4.3.4 浇冒口系统4.3.5 冷却速度4.3.6 熔炼、球化处理及浇注4.4 热处理4.4.1 退火处理4.4.2 正火、回火处理4.4.3 调质（淬火与回火）处理4.4.4 等温淬火4.5常见主要铸造缺陷及对策4.5.1 球化不良及球化衰退4.5.2 缩孔及缩松4.5.3 夹渣4.5.4 石墨漂浮4.5.5 皮下气孔4.6大型球墨铸铁曲轴的低压铸造第5章盖类铸件5.1柴油机气缸盖5.1.1 一般结构及铸造工艺性分析5.1.2 主要技术要求5.1.3铸造工艺过程的主要设计5.2空气压缩机气缸盖5.2.1 一般结构及铸造工艺性分析5.2.2 主要技术要求5.2.3 铸造工艺过程的主要设计5.3其他形式气缸盖5.3.1 一般结构5.3.2 主要技术要求5.3.3铸造工艺过程的主要设计第6章箱体及壳体类铸件6.1大型链轮箱体6.2增压器进气涡壳体6.3排气阀壳体6.4球墨铸铁机端壳体6.5球墨铸铁水泵壳体6.6球墨铸铁分配器壳体第7章阀体及管件7.1灰铸铁大型阀体7.2灰铸铁大型阀盖7.3球墨铸铁阀体7.4管件7.5球墨铸铁螺纹管件7.6球墨铸铁管卡箍7.6.1 主要技术要求7.6.2 铸造工艺过程的主要设计7.6.3 常见主要铸造缺陷及对策第8章轮形铸件8.1 飞轮8.2调频轮8.3中小型轮形铸件8.4球墨铸铁轮盘第9章锅形铸件9.1大型碱锅9.2中小型锅形铸件第10章平板类铸件10.1大型龙门铳床落地工作台10.2大型立式车床工作台10.3大型床身中段10.4 大型底座中国机械工业出版社精装16开定价：299元。
高强度厚大断面球墨铸铁花盘的铸造工艺设计
＼ ＼
。
铸钢件加工困难 ，缺陷多，所以选用 了高强度球 墨
铸 铁 材 质 ，铸 件 重 ４ ｔ ０ ，属 厚 大 断 面 球 墨 铸 铁 件 ， 结 构 尺寸 如 附 图所 示 。铸 件特 点 及技 术 要 求如 下 。
—
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／
（） ｂ
Ｂ
（ ）铸件材质ＱＴ ｏ —３ １ ６ ０ ，机加工后硬度要求
台面 的 质 量 和 铸 件 尺 寸 精 度 ，方 便 下 芯 及 砂 芯 固
（）铸件加工后需做静平衡试验 ，因而对砂芯 ５
的尺 寸 一致性 、分度 和定 位尺 寸等 精 度要 求严 格 。
３＿ ０
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造 参 磊
工
机床铡造业技术专题
定 ，使 各 工序 操 作 方便 ，依 据 厚大 断 面 球 墨铸 铁 件
０． ５。
＋ １１ ，主 轴 孔 及 卡爪 槽＋１ ｍ１。 起 模斜 度 １ Ｔ１ ５ Ｉ３ Ｔ ５ Ｉ
５ ｍｍ ，砂 芯 间隙 ２ ｍｍ ，分 型 负数 一４ ｍ。铸 造 圆 ａ ｒ 角Ｒ１ ｍｍ。设 计 了６ 卡 板 ，测 量 砂 芯 的 尺 寸 精 ５ 个 度 、分 度 及定 位 尺 寸 。砂 箱 吃砂 量４ ０ ０ ｍｍ，合箱 后
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缩松 、气 孔 、夹 渣 和 冷隔 等 缺 陷 。不 得有 尺 寸 、化
轮盘类铸铁件铸造工艺
足 够 的 造 型及 浇 注 面 积 ，且 工 艺 复杂 ，对铸 造 不 熟 的工 人 无法 操 作 ，满 足 不 了生 产 要 求 。
为 此 ，我 们 通 过 比较 ，选 择 了金 属 型树 脂 砂 组
２ ． ９ ０ ％ ～３ ． ５ ０％ ， ＷＭ ＝ ０ ． ２ ４％ ～ ０ ． ５６ ％ ， ＷＰ ＝０ ． ０ ５ ％
、
主要攻关 内容及关键技术
１ ． 材质 的攻关
滚盘 是 冷 床 设备 的关 键 部 件之 一 ，要 求表 面 质 量 好 ，耐 热 性 能 高 ，而铸 铁 件 的 耐热 性 能 主 要取 决
ｓ ＝０ ． ０ ６ ２ ％ ～０ ． ０ ８ ９ ％，Ｗｃ ＝０ ． ３ ８ ％～０ ． ４ ９ ％。其 力
学 性 能 为 ：抗 拉 强度 １ ４ ０ ～２ ２ ０ ＭＰ ａ ，硬 度 １ ６ ０ ～２ ７ ０ Ｈ Ｂ Ｗ 。最 高使 用温 度为 ７ ５ ０ ～９ ０ ０ Ｃ。 由于 此种 材 质 硅 含 量高 ，提 高 了铸 铁 的脆 性 转 变温 度 ，因此 铸 件 脆性 很 大 ，不适 宜 生 产 壁厚 不 均 匀 的脆 裂 敏感 件 ，而 滚盘 恰 属于 这 种 结 构 的铸 件 ， 结 果 刚 开 始生 产 时 因材 质问 题造 成 了大 量废 品 。另 外 ， 由于ＱＴ Ｒ Ｓ ｉ ５ 材 质 脆性 大 ，成 品率 低 ， 目前 国 内 大 多数 厂 家 已经 不 用这 种 材 质制 作 滚 盘 。鉴 于 上
芯 叠浇 工 艺 ，即 采 用 金属 型 芯 盒树 脂砂 制 芯 ，然 后
大型球铁件的铸造工艺设计
大型灰铁铸件的铸造工艺
大型灰铁铸件的铸造工艺
大型灰铁铸件的铸造工艺可以分为以下几个步骤：
1. 模具准备：选择合适的灰铁模具，并进行准备工作，包括清洁、涂抹模脱剂等。
2. 铸型制备：将模具装配到铸造设备上，根据铸件的形状和尺寸，在模具中制备出与铸件相对应的空腔，可以采用砂型、金属型等不同的铸造方式。
3. 熔炼铁水：将铁矿石和其他合金原料放入熔炉中，通过高温熔炼，得到液态的铁水。
4. 铸注铁水：将熔融的铁水倒入预先准备好的铸型中，注意控制铁水的温度和流量，保证铁水充分填充整个铸型空腔。
5. 固化冷却：等到铁水完全填充整个铸型后，放置一段时间，让铁水逐渐固化和冷却，使铸件形成固态。
6. 脱模清理：待铁水完全固化后，拆卸模具，取出铸件。
对于有砂模的铸件，需要清理剩余砂粒和其他杂质。
7. 后处理：根据实际需要，对铸件进行修磨、去毛刺、清除氧化皮等后处理工
序，以提高铸件的精度和表面质量。
需要注意的是，大型灰铁铸件的铸造工艺还需要考虑铁水的浇注方式、冷却方式、铸型材料的选择等因素，以保证铸件的质量和性能。
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
16
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。
20
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
铸造工艺图及设计实例
铸件图( 毛坯图) 铸件图( 毛坯图)
铸件图的画法及尺寸标注： 铸件图的画法及尺寸标注： 细实线画出分型面在铸件上的痕迹， 画出分型面在铸件上的痕迹 （7）用细实线画出分型面在铸件上的痕迹， 并注明“ ”“下 字样， 以说明浇注位置。 并注明 “ 上 ”“ 下 ” 字样 ， 以说明浇注位置 。 浇冒口残余的表示方法为 的表示方法为， （8）浇冒口残余的表示方法为，用细双点划 线画出内浇道、 冒口根的位置和形状， 线画出内浇道 、 冒口根的位置和形状 ， 再用 引出线引出加以文字说明， 引出线引出加以文字说明 ， 如 “ 内浇道残余 不应大于x毫米” 不应大于x毫米”等。 铸件上特殊部位允许，并加以文字说明。 图形上相应部位示清，并加以文字说明。
铸件图( 毛坯图) 铸件图( 毛坯图)
铸件图的画法及尺寸标注： 铸件图的画法及尺寸标注： 尺寸标注方法。 （6）尺寸标注方法。生产中有两种尺寸标注 第一种方法是以零件尺寸为基础， 法:第一种方法是以零件尺寸为基础，即标注 零件尺寸， 加工余量( 拔模斜度的尺寸界限) 零件尺寸 ， 加工余量 ( 拔模斜度的尺寸界限 ) 等则在零件尺寸线上向外标注( 如图例所示) 等则在零件尺寸线上向外标注 ( 如图例所示 ) 。 第二种方法是以铸件尺寸为基础， 第二种方法是以铸件尺寸为基础 ， 即标注铸 件尺寸， 件尺寸 ， 加工余量等则由铸件外廓尺寸线向 内标注尺寸。 内标注尺寸 。 这种方法在个别大量生产工厂 应用， 而大多数工厂应用前种方法。 应用 ， 而大多数工厂应用前种方法 。 无论种 方法，不铸孔和沟槽等均不标注尺寸。 方法，不铸孔和沟槽等均不标注尺寸。
铸件图( 毛坯图) 铸件图( 毛坯图)
铸件图的用途： 铸件图的用途： （1）是铸件验收的依据。 ）是铸件验收的依据。 （2）是冷加工车间进行铸件加工工装设计的 ） 重要依据
铸造工艺图及设计实例
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• 铸造工艺图 • 铸造材料及特性 • 铸造设备及工具 • 铸造设计实例 • 铸造工艺优化及改进建议 • 铸造工艺图及设计软件应用
01
铸造工艺图
铸造工艺流程图
造型材料准备
包括对铸造用砂、型砂等的选择 、混砂、配制等过程。
模样和芯盒准备
根据图纸准备木模、木芯盒等。
造型和制芯
将模样放入芯盒内，填入型砂， 形成铸型。
落砂和清理
铸件冷却后打开铸型，去除铸件 表面和内部的残砂和夹杂物。
浇注
将熔融的金属注入铸型中。
合型
将上、下铸型组合起来，形成完 整的铸型。
铸造模具设计图
模具材料选择
根据铸造合金和模具使用条件 选择模具材料，如铸铁、铜合
金等。
模具结构设计
根据产品图纸和铸造工艺要求 ，设计模具结构，包括浇口位 置、分型面选择等。
组成。
数控铣床
用于模具型腔的铣削加工，主要由 主轴、工作台、控制系统等组成。
数控磨床
用于模具型腔的磨削加工，主要由 工作台、主轴、控制系统等组成。
铸造用辅助设备
混砂机
用于混制型砂，一般由混砂转子、型砂输送装置、润 湿装置等组成。
砂处理设备
用于对型砂进行干燥、冷却、输送等处理，一般由干 燥器、冷却器、输送装置等组成。
浇注机
用于浇注金属液体，一般由浇包、浇道、控制系统等 组成。
铸造工具及选用
1 2
模样和芯盒
用于制作铸造用的模样和芯盒，一般由木材或塑 料制成。
浇口杯和分流锥
用于浇注金属液体，一般由耐火材料制成。
3
冒口和冷铁
用于控制铸件的温度和补缩，一般由铸铁或铸钢 制成。
典型铸铁件铸造工艺设计
典型铸铁件铸造工艺设计铸造工艺是制造铸铁件的关键环节之一，其设计直接影响到铸件的质量和性能。
本文将以典型铸铁件的铸造工艺设计为主题，对铸造工艺的设计要点和流程进行详细介绍，以期能够为相关从业人员提供一定的参考和指导。
一、典型铸铁件的特点铸铁件是一种常见的铸造件，其主要特点是具有良好的铸造性能、低成本和高强度。
铸铁件通常被广泛应用于机械制造、汽车工业、农机具等领域，如汽车发动机缸体、机床床身等。
二、铸造工艺设计的要点铸造工艺设计的关键是确定合适的铸造工艺参数，以实现铸件的准确成型和优良性能。
以下是铸造工艺设计的要点：1.铸型设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸型结构和尺寸。
铸型的设计应考虑到铸件的收缩和变形，以避免出现缺陷和不合格品。
2.熔炼工艺：根据铸件的材料要求，确定合适的熔炼工艺参数，包括炉温、熔化时间、炉中温度等。
同时，还需要考虑铁水的质量和成分控制，以保证铸件的化学成分符合要求。
3.浇注系统设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的浇注系统，包括浇杯、导流冒、浇口等。
浇注系统的设计应考虑到浇注过程中的液态金属流动和气体排出，以避免铸件内部的气孔和夹杂物。
4.冷却系统设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的冷却系统，包括冷却水道、冷却器等。
冷却系统的设计应考虑到铸件的冷却速度和收缩形变，以避免出现裂纹和变形。
5.铸造工艺参数设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸造工艺参数，包括浇注温度、浇注速度、浇注压力等。
铸造工艺参数的设计应考虑到铸件的凝固过程和收缩变形，以保证铸件的准确成型和良好性能。
三、铸造工艺设计流程铸造工艺设计的流程一般包括以下几个步骤：1.确定铸件的形状和尺寸，以及材料要求。
2.根据铸件的形状和尺寸，设计合适的铸型结构和尺寸。
3.根据铸件的材料要求，确定合适的熔炼工艺参数。
4.根据铸件的形状和尺寸，设计合适的浇注系统和冷却系统。
5.根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸造工艺参数。
第四章 铸件结构与工艺设计
铸件结构设计 砂型铸造工艺设计 铸造工艺设计实例
第一节 铸件结构设计
铸件结构不仅会直接影响到铸件的力学性 能、尺寸精度、重量要求和其它使用性能， 同时，对铸造生产过程也有很大影响。 所谓铸造工艺性良好的铸件结构，应该是 铸件的使用性能容易保证，生产过程及所 使用的工艺装备简单，生产成本低。 铸件结构要素与铸造合金的种类、铸件的 大小、铸造方法及生产条件密切相关。
（压铸）便于取出铸件的设计
熔模铸件平面上的工艺孔和工艺肋
2.铸件的组合设计 2.铸件的组合设计
因工艺的局限而无法整铸的结构，应采用组合设计。
铸钢底座的铸焊
组合床身铸件
a)砂型铸件改为b)组合压铸件 a)砂型铸件改为b)组合压铸件
第二节 砂型铸造工艺设计
1) 2) 3) 4)
砂型铸造工艺具体设计内容包括： 选择铸件的浇注位置和分型面； 确定工艺参数(机械加工余量、起模斜度、铸造圆 角、收缩量等)； 确定型芯的数量、芯头形状及尺寸； 确定浇冒口、冷铁等的形状、尺寸及在铸型中的 布置等。 然后将工艺设计的内容(工艺方案)用工艺符号或文 字在零件图上表示出来，即构成了铸造工艺图。
冒口 上 中 上 下
中 下 放收缩率1% 放收缩率1% 余量：上面>侧面> 余量：上面>侧面>下面 单件小批 手工三箱造型 大批量
外 型 芯 块
两箱机器造型
第三节 铸造工艺设计实例
例1：支架零件铸造工艺设计
材料为HT200，单件、小批量生产工作时承受中等 静载荷，试进行铸造工艺设计。
1.零件结构分析： 零件结构分析： 零件结构分析 筒壁过厚，转角处未采用圆角。修改后的结 构如图b）所示。 选择铸造方法及造型方法： 2.选择铸造方法及造型方法： 3.选择浇注位置和分型面
高铬铸铁双吸叶轮铸造工艺设计及优化
铸件 简 介 本 次 生产 的双 吸叶轮 结 构如 下 图所 示 ， 叶 轮主 要特点 为 ： 双 吸式 叶轮 ， 上下结构 对称 ， 被 中间盖板 隔开， 毛坯 重量为６ ０ ０ ｋ ｇ ， 叶轮 外径为 ８ ０ ０ ｍｍ， 叶轮 高度 为４ ０ ０ ｍｍ， 叶片上 下个 ５ 枚叶片， 叶片厚度 为３ ０ ａｍ， ｒ 盖板 厚度 为４ ０ ｍｍ， 其化 学成 分如 下ｃ ： １ ． ８ ５ ２ ． １ ５ ％、 Ｓ ｉ ： ０ ． ３ ＂ ０ ． ８ ％，
一
．
行 打磨 ， 涂层厚度要 保证 ０ ． ５ －１ ａｍ， ｒ 易粘砂部位应 涂刷至少两遍涂 料， ０ ． ５ １ ． ５ ％ 、 Ｍｏ ： ２ ． ０ ３ ． Ｏ ％ 。 技术要 求流道 内部 表面光滑平 整， 无 凸起 和 浇 冒１ ３ ： 系统与铸型一样也需要重 点涂刷 。 合箱前用喷灯烘烤１ Ｏ ｌ ５ 分钟 ， 凹陷部 位 ， 不能 有砂 眼、 裂纹 、 缩孔 等铸 造缺 陷 ， 静 平 衡质量允 许差 为 合 箱时下芯完 毕后 检验芯子位 置是否正 确， 并且在合箱前要验 箱 ， 检查 １ ０ ０ ｇ ， 硬度要求 Ｈ ＲＣ ４ ５ ５ ０ 。 有无偏 箱 、 壁厚是 否符合， 浇１ ２ １ 、 气眼周 围是否严 密， 气 眼是 否正确 、 铸 型有无压坏、 掉砂等。 二 铺 造 工
模， 叶 片采 用 铸 １ ４ ５ ０ １ ４ ９ ０ ￣ Ｃ 之 间。
铝， 造 型 方法 采 ３ ． ４ 铸件后处 理 。 双 吸叶轮铸 件结 构扭 曲度比较大 ， 需要压 箱五 天 用呋 喃树脂砂 造 以上， 待铸 件温度小于５ ０ ℃以下方可打箱 ， 高铬 铸铁Ａ ４ ９ 材质脆 性大 ， 应
’ 四． 工艺优 化 ２ ． ２ 分型面和 拔模 斜度。 根 据叶轮 的形状 ， 在上盖板中间分型， 如工 按 照上述 工艺试 制生产叶轮 两件， 得知 该工艺不成熟 ， 主要为缺 陷 艺 图所 示 ， 查《 铸 造工程 师手册》 取拔模斜度取 １ ％。 为 叶片与盖板交 叉根部开裂 、 轴头部 分有气孔以及下盖板有缩孔产生 ， ２ ． ３ 收 缩率 与加 工量 。 高 铬铸 铁 收缩 率 比较 大 ， 一般 按 照２ ％留收 针对 出现铸 造缺 陷原因分析得 知， 由于Ａ ４ ９ 材 质热裂倾 向大 和下盖板不 缩， 结合我 厂多年 生产 叶轮 的实际经 验， 叶 轮流 道部分 基本不 收缩 ， 所 能 充分补 缩所致 。 以流道 不留收 缩 ， 其余按 照２ ％ 留收 缩。 根据 出现 的铸造缺 陷， 我们对工艺进行改进 ： 加 工量： 高铬 铸铁 材质较硬 和脆 ， 不利 于机械 加工 ， 所以） ｊ ｎ － ｒ 量尽 １ ． 对 叶片开裂部 位增加 拉肋 ２ 道， 拉 肋厚度 为壁厚的５ ａｍ， ｒ 拉 肋的 量 留小一点， 参考铸 件尺寸和 机械加 工余 量 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ６ ４ ｌ ４ — １ ９ ９ ９ ） 以及 结 断面 高度是 厚度的５ ０ ａｍ， ｒ 合我厂多年实际生 产经验 ， 取 上箱加 工量 为５ ａｍ， ｒ 下箱加工量为４ ａｍ。 ｒ ２ ． 为 了有 效 补 缩 下 盖板 ， 增 加 侧 冒 口三个 ， 侧 冒 口直 径 大 小为 ２ ． ４ 浇注 系统 和冒口设计。 高铬 铸铁Ａ ４ ９ 材料流动性 很差 ， 宜 采用开 １ ６ ０ ａｍ， ｒ 高度４ ０ ０ ａｍ。 ｒ 放 浇注 系统 ， 在 叶轮上下两层， 沿盖板芯头外 圆处， 内浇道六 道， 各浇 道 ３ ． 浇注前 用热风 机在 ２ ０ ０ ￣ Ｃ 下对 铸 型进行烘 烤２ 小时， 以此来 防止 截面积按 照 Ｆ 直： Ｆ 横： Ｆ 内： ＝ １ ． ０ ： ０ ． ９ ： １ ． ２ 。 其中阻流断 面积为灰铸 铁 砂 型吸潮 ， 减少砂 型中树 脂发气 量。 的１ ． ５ 倍。 ４ ． 采取 低温快浇的方法 降低浇注 温度 ， 提 高浇 注速度 ， 将浇注温 度 冒口： 高铬铸 铁Ａ ４ ９ 收缩 率 比普 通的 白口铁收缩 性稍 大 ， 所 以在顶 降低 为１ ４ ３ ０ １ ４ ５ ０ ￣ ３ ， 浇注 速度为３ Ｏ ５ ０ 部 放置 三个 冒口， 冒口直径大 ／ Ｊ ｘ ￣１ ４ ０ ， 高２ ２ ０ ． 由于轴头 盖板处较 薄 ， 需 经过 生 产验 证 ， 改 进 工艺后 又生产 叶轮 两件 ， 没有 出现 缩 松和 裂
铸造工艺设计
铸件的结构斜度与拔模斜度不同，前者由设计零件的人确 定，且斜度值较大；后者由铸造工艺人员在绘制铸造工艺 图时设计，且只对没有结构斜度的立壁给予较小的角度 （0.5～3.0°）。
铸件要有结构斜度
铸件上垂直于分型面的不加工表面，最好具有结构 斜度，这样起模省力，铸件精度高。
➢ 拔模斜度的大小取决于该垂直壁的高度、造型方法及表面 粗糙度等因素。
➢ 随垂直壁高度的增加，其拔模斜度应减小；机器造型的拔 模斜度较手工造型的小；外壁的拔模斜度也小于内壁的。
拔模斜度---为便于起模，凡垂直于分型面的立壁在制 造模型时必需留拔模斜度。
型芯头---型芯端头的延伸部位，芯头须留有一定斜 度。
顶盖铸件的设计
阀体铸件的设计
壁厚有差别时铸件的设计
铸 件 壁 厚 应 均 匀
图(a)所示各部分冷却速度不同，易形成热应力，致使铸 件簿壁与厚壁连接处产生裂纹。厚壁处易形成缩孔、缩松。
在设计铸件时，应尽可能使壁厚均匀，以防止上述缺陷 产生，如图(b)所示。
（二）铸件壁的连接
(2) 壁与壁之间应避免锐角连接，以减小热节和内应力。 (3) 厚壁与薄壁的连接应逐步过渡，以防止应力集中。 (4) 壁与壁之间应避免交叉。对中、小型铸件壁与壁的连
侧面，便于安放冒口，使铸件自下而上顺 序凝固。
在液体浇注过
程中，其中的
车 床
气体和熔渣往
床
上浮；
身
由于静压力较
小，使铸件上
部组织不如下
图中机床床身导轨是主要工 作面，浇注时应朝下。
部的致密。
卷 扬 筒
主要加工面为外圆柱面，采用立式 浇注，卷筒的全部圆周表面位于侧位。
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。
THANKS
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Autodesk Inventor
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。
3
ProCAST
一款专业的铸造工艺模拟软件，可进行铸造工艺 图设计和模拟分析，提高铸造工艺设计的准确性 和可靠性。
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。
铸造工艺设计-课设
它旨在提高铸造生产的效率、降 低能耗、减少废品率，并确保最 终产品的质量。
铸造工艺设计的重要性
铸造工艺设计是铸造企业实现高效、 低成本、高质量生产的关键因素。
同时，铸造工艺设计也是铸造企业技 术创新和升级的重要手段，通过不断 优化和改进铸造工艺，可以提高企业 的核心竞争力。
通过合理的铸造工艺设计，可以显著 提高生产效率、降低能耗和减少废品 率，从而降低生产成本和提高产品质 量。
05
铸造缺陷及其防止措施
铸造缺陷的类型与成因
气孔
由于金属液中气体过多或模具排气不良，导 致铸件内部或表面出现孔洞。
夹渣
由于金属液中杂质未完全清除，导致铸件内 部出现夹渣。
缩孔
由于金属液冷却过程中收缩不均，导致铸件 表面或内部出现空洞。
裂纹
由于金属液冷却过快或模具设计不合理，导 致铸件表面或内部出现开裂。
根据铸件的结构、尺寸和重量，确定合适 的铸造方法，如压力铸造、低压铸造等。
工艺参数确定
质量控制
根据铸件的结构和铸造方法，确定合适的 合金成分、浇注温度、浇注速度等工艺参 数。
通过控制原材料质量、模具制作精度、浇 注操作等环节，确保铸件质量符合要求。
实例三：镁合金件的铸造工艺设计
镁合金材料选择
根据产品用途和性能要求，选择合适的 镁合金种类，如镁铝锌合金、镁铝稀土
浇注时间的确定
总结词
浇注时间是指金属液从开始浇注到充满 型腔所需要的时间，是铸造过程中重要 的工艺参数。
VS
详细描述
浇注时间过短可能导致金属液无法完全填 充型腔，产生浇不到、冷隔等缺陷；浇注 时间过长则可能使金属液在型腔内停留时 间过长，导致氧化、吸气和过热等缺陷。 因此，需要根据铸件的大小、壁厚、材质 等因素来确定合适的浇注时间。
大型灰铸铁皮带轮铸造工艺设计
０３ ｘ ．８ ８ Ｖ５ ．１ Ｏ ｘ ５ ６ ４
⑥浇注系统各单元断面比例为： 直 Ｆ ： 内 Ｆ ：横Ｆ ＝
１２： ． １ ２ ４： ３－ ２１２ ｅ ． １ １： ＝ ５． ２ ３： ． ｍ
综 上 所 述 ， 注 系统 见 图 ２ 各 单 元 尺 寸 选 浇 ，
择 如下 ：
Ｆ盲 ２ ． ｃ 选 用 ￣５ ｍ； ＝ ５４ ｍ ， ６ｍ
Ｆ措数量 为 ２ ，采用 梯 形截 面 尺寸 为 ３／ 个 ６ ３￣ ５高 ） ２ ３ （ ｍｍ； Ｆ 数量 为 ４个 ，采用 梯形 截 面 尺寸 为 ４／ ０
３ ｘ ４ 高 ） ｍ。 ６ １（ ｍ ２３ 冒 口设计 ．
Ｃ
２９ ３２ ．～ ．
（ ％）
Ｂ％） （
Ｓ ｂ
Ｏ．５ ０
Ｓ ｉ
１４ ． ． —１７ 源自Ｍｎ ０９ ． ． 一１ １
Ｐ
≤ ０．５ １
Ｓ
≤０．２ １
截面 总面积 ：
２ 铸 造 工 艺设 计
２ １ 总体 工艺方 案 ．
Ｆ阳 — — ，ｌ ： ＿—
ｃ ｍ
（） １
不 小 于 １ 。 ２ｈ
（） ２
④验算浇注时间 ： 型 内平 均液 面上升 速度 ：
： ：
铸件化学成分根据铸件壁厚 和技术条件选 择， 控制范围见表 ｌ； Ⅲ炉前三角试样的白口宽度大 致为 ４ ７ ｍ， ～ 均以中间值作为生产控制 目 ｍ 标值。
２２ 浇注 系统截 面积计 算 ．
０ ６ ｍ／ ．ｌｃ ｓ
３ ｔ
参阅文献［ ， ２ 铸件壁厚大于 ４ ｍ Ｖ值应 】 ０ｍ ，
为 ：．～ ． ｃ ／。验 算 结果 与 要求 值接 近 ， 注 ０８ １ ｍ ｓ ０ 浇 时 间取 ８ 是合理 的。 ：５ｓ
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典型铸铁件铸造工艺设计与实例
叙述铸造生产中典型铸铁件一一气缸类铸件、圆筒形铸件、环形铸件、球墨铸铁曲轴、盖类铸件、箱体及壳体类铸件、阀体及管件、轮形铸件、锅形铸件及平板类铸件的铸造实践。
内容涉及材质选用、铸造工艺过程的主要设计、常见主要铸造缺陷及对策等。
第1章气缸类铸件
1.1低速柴油机气缸体
1.1.1 一般结构及铸造工艺性分析1.1.2 主要技术要求
1.1.3 铸造工艺过程的主要设计1.1.4 常见主要铸造缺陷及对策1.1.5 铸造缺陷的修复
1.2中速柴油机气缸体
1.2.1 一般结构及铸造工艺性分析1.2.2 主要技术要求
1.2.3 铸造工艺过程的主要设计1.3空气压缩机气缸体
1.3.1 主要技术要求
1.3.2 铸造工艺过程的主要设计第2章圆筒形铸件
2.1 气缸套
2.1.1 一般结构及铸造工艺性分析2.1.2 工作条件
2.1.3 主要技术要求
2.1.4 铸造工艺过程的主要设计2.1.5 常见主要铸造缺陷及对策2.1.6 大型气缸套的低压铸造
2.1.7 气缸套的离心铸造
2.2冷却水套
2.2.1 一般结构及铸造工艺性分析2.2.2 主要技术要求
2.2.3 铸造工艺过程的主要设计2.2.4 常见主要铸造缺陷及对策2.3烘缸
2.3.1 结构特点
2.3.2 主要技术要求2.3.3 铸造工艺过程的主要设计
2.4活塞
2.4.1 结构特点
2.4.2 主要技术要求
2.4.3 铸造工艺过程的主要设计
2.4.4 砂衬金属型铸造
第3章环形铸件
3.1活塞环
3.1.1 概述
3.1.2 材质
3.1.3 铸造工艺过程的主要设计
3.2 L形环
3.2.1 L形环的单体铸造
3.2.2 L形环的筒形铸造
第4章球墨铸铁曲轴
4.1 主要结构特点
4.1.1曲臂与轴颈的连接结构
4.1.2 组合式曲轴
4.2主要技术要求
4.2.1 材质
4.2.2 铸造缺陷
4.2.3 质量检验
4.2.4 热处理
4.3铸造工艺过程的主要设计
4.3.1 浇注位置
4.3.2 模样
4.3.3 型砂及造型
4.3.4 浇冒口系统
4.3.5 冷却速度
4.3.6 熔炼、球化处理及浇注
4.4 热处理
4.4.1 退火处理
4.4.2 正火、回火处理
4.4.3 调质（淬火与回火）处理
4.4.4 等温淬火
4.5常见主要铸造缺陷及对策
4.5.1 球化不良及球化衰退
4.5.2 缩孔及缩松
4.5.3 夹渣
4.5.4 石墨漂浮
4.5.5 皮下气孔
4.6大型球墨铸铁曲轴的低压铸造
第5章盖类铸件
5.1柴油机气缸盖
5.1.1 一般结构及铸造工艺性分析
5.1.2 主要技术要求
5.1.3铸造工艺过程的主要设计
5.2空气压缩机气缸盖
5.2.1 一般结构及铸造工艺性分析
5.2.2 主要技术要求
5.2.3 铸造工艺过程的主要设计
5.3其他形式气缸盖
5.3.1 一般结构
5.3.2 主要技术要求
5.3.3铸造工艺过程的主要设计
第6章箱体及壳体类铸件
6.1大型链轮箱体
6.2增压器进气涡壳体
6.3排气阀壳体
6.4球墨铸铁机端壳体
6.5球墨铸铁水泵壳体
6.6球墨铸铁分配器壳体
第7章阀体及管件7.1灰铸铁大型阀体7.2灰铸铁大型阀盖
7.3球墨铸铁阀体
7.4管件
7.5球墨铸铁螺纹管件
7.6球墨铸铁管卡箍
7.6.1 主要技术要求
7.6.2 铸造工艺过程的主要设计7.6.3 常见主要铸造缺陷及对策第8章轮形铸件
8.1 飞轮
8.2调频轮
8.3中小型轮形铸件
8.4球墨铸铁轮盘
第9章锅形铸件
9.1大型碱锅
9.2中小型锅形铸件
第10章平板类铸件
10.1大型龙门铳床落地工作台
10.2大型立式车床工作台
10.3大型床身中段
10.4 大型底座
中国机械工业出版社精装16开定价：299元。