汽车零件常用制造工艺基础知识

2、 铸件浇注位置和分型面的选择 铸件浇注位置：指铸件在铸型中的位置与姿态
选择铸件浇注位置要考虑以下原则： a. 铸件的重要加工面、主要工作面应朝下或在侧面
（图12、13）：保证组织均匀、致密；
b、大平面朝下（图2-14）：在上时，由于热上升，型砂膨胀， 易使铸件拱起
c. 铸件薄壁部分应放在下部（图2-15）：下部组织均匀、防 热拱起
第二章 汽车零件常用制造工艺基础
第一节 铸造工艺基础 第二节 锻造工艺基础 第三节 焊接工艺基础 第四节 冲压工艺基础 第五节 粉末冶金工艺基础 第七节 毛坯的选择
第一节 铸造工艺基础
一、概述
• 铸造：将熔化的金属液浇注到铸型中，待其凝固 冷却后, 获得一定形状的零件毛坯或零件的成形方
法。铸造的毛坯或零件称为铸件。
• 特点：“一型多铸”，铸件精度和力学性能高。尺寸
精度IT12-IT16，表面粗糙度Ra6.3-12.5
• 应用：用于形状不复杂的中、小铸件的大批量生产中。
如汽车中的铝合金缸盖、进气管及活塞等。 工艺措施：1）排气；2）型腔喷耐火涂料；3）预热 金属型
• 2. 压力铸造（压铸机+金属膜）
• 概念：指将熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固
2-21）； d. 应尽量减少型芯和活块的数量（图2-21）。
方案a：制模（手工）的过程中需要手工翻动 沙箱，取出样模，生产率低， 方案b：需用三箱手工造型 方案c：两箱机器造型
减小错箱误差，保证位置精度（加工基准面为 φ350，内孔与其在一个箱容易保证二者位置 精度和组织的均匀。 若以φ350为分型面，虽可简化型芯，但分型 面处铸造质量难以保证
铸件材质：铸铁、铸钢、铸铝、铸铜 铸铁：白口：C以FeC形式存在
灰口：C以片状自由态存在 球铁：C以球状自由态存在 可锻：C以团絮状存在 蠕墨：灰口铁中添加稀土元素
车用铸件特点与分类：
特点：1、薄壁、形状复杂、尺寸精度高； 2、生产批量大； 3、材质要求高，如强韧、抗压等。
分类：砂型铸造（>90%）和特种铸造
•——排气困难，这可导致铸件表皮下产生含气体的微孔，容 易引起压铸件变形。因此，压力铸造铸件不能进行热处理。
• 结构工艺性：可铸出细小的螺纹、孔、齿、文字等；适用
于薄壁件（铝合金：1.5-5mm，铜合金2-5mm）；
•应用： 在汽车压铸造
• 概念：在20-60kPa的压力下，使金
d. 易形成缩孔的铸件，较 厚的部分保证铸件实现定
向凝固（图2-16）； e. 尽量减少型芯，利于其 安放、合型、排气（图2-
17）。
分型面：两个半铸型相互接触的表面 选择分型面要考虑以下原则：
a. 分型面应尽量采用平面（图2-19）；
b. 分型面数量尽量少（图2-20)； c. 尽量使铸件全部或大部分放在同一砂型中(图
（五）铸造工艺图：用工艺符号或文字，将
铸造工艺方案、工艺参数、型芯等绘制在零件图上形成的 图形。
四、特种铸造
• 特种铸造：指与砂型铸造不同的其他铸造方法。 • 方法种类：金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、熔
模铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造等等。
1. 金属型铸造
• 概念：借助重力将熔融金属浇注入金属铸型获得铸件的 方法. 常用的垂直分型式金属型如图2-6所示。
属液自下而上热压入铸型并在压力下 结晶凝固的铸造方法。原理如图2-8。
• 特点：压力可控，压力下凝固，组
织致密，无缺陷。成品率高，金属利 用率高(可达95%)。铸件表面粗糙度 可达IT14-lTl2，最小壁厚为2-5mm。
（四）. 工艺参数的选择
铸造工艺方案确定以后，还要选择各种工艺参数。
(1) 加工余量：为进行机械加工，铸件比零件增大的一层
金属称为加工余量 加工余量取决于铸造合金的种类、造型方法、铸件
大小及加工面在铸型中的位置等诸多因素。 一般，各种铸造方法的加工余量可参阅《机械制造手 册》。
(2) 起模斜度：为使模样便于从铸型中取出，垂直于分型
合金的铸造性能
1 流动性: 液态合金的流动能力,影响充型能力。 ——流动性好，则充型能力强，铸造缺陷少 ——影响因素：合金成分、浇注温度\压力和
铸型等
2. 收缩性:液态与凝固收缩是产生缩孔(宏观）、缩
松（微观）的基本原因；固态收缩是产生内应力、 变形和裂纹的基本原因。
影响因素：合金成分，浇注温度、铸型等。
面的立壁要有一定的斜度，称之为起模斜度。 一般取 0.5°~ 4°。
(3) 铸造圆角：防止铸件连接和拐角处产生应力、裂纹，
防止铸型的尖角损坏和产生砂眼。
• (4) 型芯头：保证型芯在铸型中的定位、 固定和排气，型模和型芯都要设计出型 芯头，型芯要有排气孔。
• (5) 收缩余量：为补偿铸件收缩，模样要 比铸件图纸尺寸略大，这个增大的数值 称为收缩余量。一般灰铸铁的收缩余量 为0.8%-1.0%，铸钢为1.8 %-2.2%，铸 造铝合金为1.0%-1.5%。收缩余量大小 通常与合金种类、铸造工艺、铸件在收 缩时的受阻情况等有关。
的铸造方法。压力铸造使用的压铸机如图2-7所示。
• 特点：
•——高压、高速充型（压力：5-150MPa，时间：<0.15s，充 填速度：5-100m/s），无流动性问题，生产率很高，适用于大 批量生产（设备、铸型投资大）。
•——组织细密，精度高：力学性能比砂型铸造提高20%-40%。 精度：IT11-IT13，Ra1.6-6.3
套筒的砂型铸造过程示意图
•（二）造型材料与造型方法
• 造型材料 • 型砂、芯沙：砂、粘结剂（粘土、桐
油、合成脂等）、特殊附加物（如：木屑 增加透气性；煤粉加强防粘性）。 • 芯砂要比型砂具有更好的耐火性、强度、 透气性、退让性（不阻碍收缩）。 • 造型方法：手工造型与机器造型
（三）砂型制造 • 1、砂型的组成
3. 偏析及吸气性：
偏析： 铸件中出现化学成分不均匀的现象称为 偏析，偏析使铸件性能不均匀；
吸气性：熔炼、浇注时吸收气体的性能。冷凝 时如气体不逸出，会在铸件中形成气孔或夹杂物 （如FeO）。
降低吸气性的方法主要有：缩短熔炼时间，炉料 烘干；加保护气;提高铸型和型芯透气性;降低含水 量等。
二、砂型铸造的造型工艺 （一） 砂型铸造的工艺过程