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材料加工通用工艺

时间: 2011-07-10 02:07 来源: 作者: 点击:

机器造型——紧砂、起模主要工序实现机械化
大批量生产,机械化,流水线生产
(1)紧砂方式
压实式、 震实式、震压式、抛砂式、射压式
(图3-5)震压式(中小型铸件)
(图3-6)抛砂式(重大件)
(2)起模方式
顶箱式——四根顶杆顶住砂箱四角,徐徐上升(图3-7)
漏模式——有筋条或较深凹、凸形状,起模困难砂型(图7-8)
翻转式——180°翻转(图3-9)
(3)工艺特点
采用模板造型(图3-10)a)、b)——定位销精度高
不适合三箱造型及活块造型,(可通过外型芯改善)
5.机器造芯
震压式造芯机(参见图3-5)
射芯机(图3-11)—— 小型芯(不到1秒钟)
[注]砂型成形的特点
应用最广泛、最灵活
单件、小批量手工造型、成批大量机器造型
可浇注低熔点非铁金属,也可浇注高熔气铁水、钢水
成型件尺寸、形状均可
但—型只能浇注一次,生产率低
冷却速度慢,铸件晶粒不细密——影响机械性能
二、壳型铸造
三、金属铸造
亦称“硬模铸造
可重复使用,“永久型铸造
1.材料及结构
材料——金属型材质熔点高于浇入液态合金的温度
如:浇注Sn、Zn、Mg低溶气合金——灰铸铁
浇注Al、Cu——用合金铸铁或钢
金属型结构——保证铸件(连同浇、冒口)能从金属型中顺利取出
整体式,水平分型式,垂直分型式,复合分型式(图3-14)
[注]:浇注系统多采用底注或侧注式
型芯——金属型芯
砂芯
2.铸造工艺
为保护铸件质量,提高使用寿命,采取下列措施
(1)加强排气(图3-16)
(2)喷刷涂料
耐火材料+粘结剂
(3)预热,并控制温度(120~350℃)
(4)及时开型(无退让性,内应力较大→开裂)减少内应力
3.特点及适用范围
“一型多铸”,铸件质量好,机械性能↑,劳动条件好
但成本高,周期长,不适合单件、小批生产,不宜形状复杂、薄型、大型铸件,使用范围受限制
——适用于Cu、Al、Mg等非铁合金大批生产
四、熔模铸造
熔模铸造,或“失蟆铸造
浇入由蜡模熔失后形成的中空型腔成型。
1.基本工艺过程
(图3-17)
蜡模制造→结壳→脱蜡→熔化→浇注
制造压型→压制→装配蜡模组
2.特点及适用范围
精密成型工艺
五、气化模铸造
用聚苯乙烯发泡的气化模代替木模,用干砂(树脂砂、水玻璃)代替普通型砂造型,浇注—气化模燃烧、气化、消失而形成铸件
六、陶瓷型铸造
精密铸造(砂型、熔模基础)
1.基本工艺过程
(图3-19)
2.特点及适用范围——厚大的精密铸件
§3-2 外力作用下的铸造成形
离心力作用
压力作用
一、离心铸造
铸型高速回转,靠离心力充型,凝固
1.离心铸造的基本类型
立式离心铸造(图3-20)
卧式离心铸造(图3-21)
成型件的离心铸造(图3-22)
2.特点及适用范围
二、压力作用下的铸造成形
压力铸造(压铸) 高压作用(300~700大气压)
低压铸造——介于金属型与压力之间(低压作用0.2~0.7大气压)
挤压铸造(挤铸)
[注]:几种铸造方法的比较
铸造方法
比较项目
砂型
金属
熔模
压力
低压
陶瓷型
适用金属
任意
不限制
非铁合金为主
不限制
以铸钢为主
铝、锌、镁等低熔合金
非铁合金为主,
黑色金属也可
不限制
以铸钢为主
适用铸件大小
任意
中、小铸件为主
以小铸件为主(<25kg)
一般<10 kg
中型也可
中、小铸件为主
大、中铸件为主
批量
不限制
大批大量
一般成批大量小批量也可
大批、大量
成批大量
单件、小批
铸件尺寸公差mm
100±1.0
100±0.4
100±0.3
100±0.3
100±0.4
100±0.35
表面粗糙度
粗糙
Ra25~Ra12.5
Ra25~Ra3.2
Ra6..3~Ra1.6
Ra25~6.3
Ra25~Ra6.3
内部质量
结晶粗
结晶细
结晶粗
表层结晶细内部多有气孔
结晶细
结晶粗
加工余量


小或不加工
小或不加工
较小
小或不加工
生产率
低、中
中、高
低、中
最高


最小壁厚
3.0
铝合金2~3
铸铁4.0
通常0.7
0.5~1.0
一般2.0
1.0
第四章 铸造工艺设计
砂型铸造工艺设计
为获得好的铸件,减少工作量,降低成本——合理制订铸造工艺方案,绘制铸造工艺图。
§4-1 铸造工艺方案的确定
铸造工艺方案——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。
(图4-1) 圆锥齿轮的零件图,铸造工艺图及模样图
一、工艺符号及其表示方法(表4-1)
二、浇注位置及分型面的选择
浇注位置——浇注时铸件在砂型中所处的空间位置
分型面——砂箱间的接触表面
影响铸件质量、工艺的难易
1.浇注位置的选择原则
1)铸件的重要加工面应朝下
因为铸件的上表面易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷,组织不如下表面致密。
若难以朝下,则应尽力使其位于侧面。
若重要加工面有数个,则将较大的平面朝下
(如图4-2)c)由于车床床身导轨面是关键表面,将导轨面朝下(选(1))。
2)铸件的大平面应朝下
型腔的上表面除了易产生气孔、夹渣等缺陷外,大平面还常产生夹砂缺陷,故对平板、圆盘类铸件,大平面应朝下(如图4-2,a)选方案(1)。
3)为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷,应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部,或使其处于垂直或倾斜位置如(图4-2)b)油盘,选(1)。
4)对于容易产生缩孔的铸件,应使厚的部分放在分型面的上部或侧面——厚处直接安放冒口,实现自下而上的顺序凝固。如图(4-2)d,选(1)。
2.分型面的选择原则
在保证铸件质量的前提下,尽量简化工艺,节省人力物力。
(1)应便于起模,使造型工艺简化。
如尽量使分型面平直、数量少,避免不必要的活块和型芯等。
如(图4-3)三通铸件的分型面选择,(d)最优
(2)应尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱,以保证铸件精度,
如图(4-5),摇臂铸件,选(a)
虽分型面为曲面(挖砂或成型底板),但大部分轮廓位于一箱之中,尺寸精度较好。
(3)为便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚,应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。但下箱型腔也不宜过深,尽量避免使用吊芯和大的吊砂。
[注]以上两种选择有密切关系
从工艺设计步骤——先定浇注位置,再选分型面,在定分型面时,应尽可能与浇注位置相一致。
三、砂芯形状,个数及分块
砂芯作用——形成铸件内腔或便于外形起模。
(图4-6)、(图4-7)砂芯分块 (图4-8),(图4-9)
§4-2 工艺参数的确定
工艺方案确定后→工艺参数
一、机械加工余量和铸孔
机械加工余量——在铸件上为切削加工而加大的尺寸,称~
余量过大——切削加工费工,且浪费材料;
余量过小,制品会因残留黑皮而报废,或因铸件表层过硬而加速刀具磨损。
加工余量应根据铸件生产批量、合金种类、造型方法、加工要求、铸件的形状、尺寸及浇注位置等来确定。
大量生产——机器造型,精度高,余量小
铸钢件——表面粗糙,余量比铸铁大
非铁合金——价贵,表面光滑,余量小
(表4-2) (表4-3)——说明
另:铸件的孔、槽是否铸出,不仅取决于工艺上的可能性,还须考虑其必要性。
一般,较大的孔、槽应铸出→减小加工工时,减小热节,
较小的孔、槽不必铸出→留待加工更经济。
不加工的特形孔、价格较贵的非铁金属铸孔——尽量铸出
(表4-4)铸件的最小铸出孔
二、起模斜度(拔模斜度)
为了使模型样(或型芯)易于从砂型(或芯盒)中取出,应在模样或芯盒的起模方向带有一定的斜度,此倾斜度称拔模斜度或铸造斜度。
(图4-10)起模斜度的形式
(图4-11)自带型芯的起模斜度
[注]:标注用角度α或宽度a表示 (表4-5)
三、铸造图角
防止在夹角处产生冲砂及裂纹
圆角半径约为相交两壁平均厚度的1/3~1/2.
四、铸造收缩率
由于合金的线收缩,铸件冷却后的尺寸将比型腔的尺寸小,为了保证铸件的应有尺寸,模样和芯盒的制造尺寸应比铸件大(线收缩率)。
收缩率的大小与合金的种类、铸件的结构、尺寸等有关。
通常:灰铸铁 0.7%~1.0%
铸造碳钢 1.3%~2.0%
铝硅合金 0.8%~1.2%
锡青钢 1.2%~1.4%
五、芯头及芯座
(图4-12) (图4-13)
§4-3 浇、冒口系统
一、浇注系统
引导金属液流入铸型型腔的一系列通道的总称。
组成——浇口杯(外浇口)
直浇道
横浇道 (图4-14)
内浇道
1.尺寸的确定
2.常见浇注系统的类型
顶注式 (图4-15)a
分型面(中间)注入式 b
底注式 c
阶梯式 d
3.内浇道与铸件型腔连接位置的选择:①②③④⑤
二、冒口
铸型中设置的一个储存金属液的空腔
作用——提供体收缩时所需的金属液。
对其进行补缩→防止产生缩孔、缩松等(冒口清除)
冒口的设置——铸件热节圆直径较大的部位
冒口尺寸的计算——比例法 (表4-6)(图4-18)
第五章 铸件的结构设计
铸件结构设计:保证其工作性能和力学性能要求、考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求,铸件结构设计合理与否,对铸件的质量、生产率及其成本有很大的影响。
§5-1 铸件设计的内容
一.铸件的外形设计
铸件的外形必须力求简单、造型方便;加强肋的布置应有利于取模;尽量避免不必要的型芯和活块;应注意避免不必要的曲线和圆角结构;沿着起模方向的不加工表面,应给出结构斜度(表5-1)。
二.铸件的内腔设计
内腔必须力求简单、尽量少用或不用型芯;型芯在铸型中必须支撑牢固和便于排气、固定、定位和清理;为了固定型芯,以及便于清理型芯,应增加型芯头或工艺孔。
三.铸件壁厚设计
铸件壁厚应均匀,不应过厚或过薄;壁厚不均匀的铸件应有利于定向凝固。
(表5-2)
四.铸件壁(肋)间的连接设计
铸件内表面及外表面转角的连接处应为圆角,以免产生裂纹、缩孔、粘砂和掉砂缺陷(表5-4);为了防止裂纹,应尽可能采用能够自由收缩或减缓收缩受阻的结构,如轮辐设计成弯曲形状;在铸件的连接或转弯处,应尽量避免金属的积聚和内应力的产生,厚壁与薄壁相连接要逐步过渡,并不能采用锐角连接,以防止出现缩孔、缩松和裂纹(表5-5);对细长件或大而薄的平板件,为防止弯曲变形,应采用对称或加肋的结构。
§5-2 结构设计时应考虑的其它方面
一.应用性能
二.不同铸造工艺的特殊性
三.结构的剖分与组合

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