三、工艺参数的选定
(1)机械加工余量和公差
【机械加工余量】是指铸件加工面上预留的、准备切除的金属层厚度。加工余量取决于铸件的精度等级,与铸件材料、铸造方法、生产批量、铸件尺寸、浇注位置等因素有关。
铸件的尺寸公差 CT,其精度等级从高到低有1、2、3......16共16个等级;加工余量等级MA,从精到粗可分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9个级别。下表为砂型铸造常用铸造合金单件和小批生产时公差等级及与之配套的加工余量等级。
造型材料
CT/MA
铸钢
灰铸铁
球墨铸铁
可锻铸铁
铜合金
轻金属合金
干、湿砂型
13-15/J
13-15/H
13-15/H
13-15/H
13-15/H
12-14/H
自硬砂
12-14/J
11-13/H
11-13/H
11-13/H
10-12/H
9-11/H
单件和小批生产时铸件公差等级及与之配套的加工余量等级(摘自GB/T1350-89)
铸件的公差等级和加工余量等级确定后,加工余量数值可根据 GB/T11350-1989选取;公差的数值可按 GB6414—86 选取。
为简化铸造工艺,铸件上的小孔和槽可以不铸出,而采用机械加工。一般铸铁件上直径 <30mm、铸钢件上直径<40mm的孔可以不铸出。
(2)起模斜度
【起模斜度】为使模样(或型芯)易从铸型(或芯盒)中取出,在模样(或芯盒)上与起模方向平行的壁的斜度称为起模斜度,可用角度 α 或宽度 a表示,提倡使用宽度a。模样的起模斜度可采用增加壁厚、加减壁厚、减小壁厚三种取法,如图所示。 对于需要机械加工的壁必须采用增加壁厚法。
起模斜度需要增减的数值可按有关标准选取,采用粘土砂造型时的起模斜度可按 JB/T5105—1991确定。一般木模的斜度 α =0.3°~3°,a=0.6~3.0mm;金属模的斜度α=0.2°~2°,a=0.4~2.4mm。模样越高,斜度越小。当铸件上的孔高度与直径之比小于1(H/D<1)时,可用自带芯子的方法铸孔,用自带芯子的起模斜度一般应大于外壁斜度。
(a) 增加铸件厚度 (b)加减铸件厚度 (c)减小铸件厚度
(壁厚<8mm) (壁厚:8mm~12mm) (壁厚>12mm)
起模斜度的取法
(3)收缩率
为补偿铸件在冷却过程中产生的收缩,使冷却后的铸件符合图样的要求,需要放大模样的尺寸,放大量取决于铸件的尺寸和该合金的线收缩率。一般中小型灰铸铁件的线收缩率约取 1%;非铁金属的铸造收缩率约取1.5%;铸钢件的铸造收缩率约取2%。
( 4)铸造圆角
【铸造圆角】模样壁与壁的连接和转角处要做成圆弧过渡,称为铸造圆角。铸造圆角可减少或避免砂型尖角损坏,防止产生粘砂、缩孔、裂纹。但铸件分型面的转角处不能有圆角。铸造内圆角的大小可按相邻两壁平均壁厚的 1/3~1/5选取,外圆角的半径取内圆角的一半。
(5)芯头
【芯头】是指砂芯的外伸部分,用来定位和支承砂芯。如图所示。芯头有垂直和水平芯头两种。芯座是指铸型中专为放置芯头的空腔。芯头和芯座尺寸主要有芯头长度 L(高度H)、芯头斜度 α 、芯头与芯座装配隙s等,其数值与型芯的长度(高度)和直径有关,应查阅相关资料后确定(本书略)。
(a)垂直芯头 (b)水平芯头
芯头的结构
四、浇注系统
【浇注系统】是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。
(1)浇注系统的组成与作用 通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口等组成。合理地设计浇注系统,可使金属液平稳地充满铸型型腔;控制金属液的流动方向和速度;调节铸件上各部分的温度,控制冷却凝固顺序;阻挡夹杂物进入铸型型腔。冒口起补缩、排气和集渣作用。
(2)浇注系统的类型 按金属液导入型腔的位置,浇注系统可分为底注式、顶注式、中注式、阶梯式等,见下图。
浇注系统的类型
五、铸造工艺图绘制举例
【铸造工艺图】是表示分型面、浇注位置、型芯结构和尺寸、浇注系统、工艺参数等的图样,可按规定工艺符号或文字标注在铸件图上或另绘工艺图。
例:下图为衬套零件图,材料为HT200,采用砂型铸造,年生产量200件,试绘出铸造工艺图。
(1)结构分析、确定造型方法、浇注位置和分型面。零件上φ 48mm的孔要铸出,但内孔的小台阶不铸出,故采用简单的圆棒型芯;为简化铸造工艺,φ8mm的小孔和铸件侧壁的小台阶和小凹槽均不铸出。铸件高度不大,可采用两箱整体模造型、垂直浇注。分型面选在φ160mm的端面处,采用二箱整体模造型。
(2)工艺参数确定。
加工余量 铸件各个面都要加工,故都应有余量。砂型铸造灰铸铁件的公差及配套的加工余量等级为14/H。顶面和孔的加工余量等级降一级(取J级),加工余量数值可查GB/T11350-1989选取,φ160mm和φ104mm圆周面双侧加工,每侧余量为6.0mm,底面的加工余量为6.0mm,顶面的加工余量为7.0mm,内孔的每侧的加工余量为6.0mm。
起模斜度 在垂直于分型面处(平行于起模方面),按增厚法确定起模斜度。取宽度a=1.0mm。图9-21b中“7/6”表示考虑了加工余量和起模斜度后,上端与下端的余量。
线收缩率 由于是小批生产,铸件各尺寸方向的铸造收缩率可取相同的数值,取铸造收缩率为1%。
芯 头 该芯头为垂直芯头。查有关手册(本书略)得芯头尺寸,如铸造工艺图所示。
铸造圆角 铸造圆角按(1/3~1/5)壁厚的方法,取R内为8mm;R外为4mm。
(3)绘出铸造工艺图。如下图所示(不含浇注系统)。
六、铸件图
【铸件图】是反映铸件实际尺寸、形状和技术要求的图形,是铸造生产验收和检验的主要依据。铸件图应在完成铸造工艺图的基础上绘制,下图为衬套的铸件图。
零件图 铸造工艺图 铸件图
衬套零件图、铸造工艺图、铸件图
铸造用材:石英砂 精致石英砂