铸造工艺设计基础

2.1.3　铸造工艺设计基础

铸造生产的第一步是根据工件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等情况进行铸造工艺设计。铸造工艺设计主要包括以下几方面：

1．浇注位置和分型面的选择

（1）浇注位置的选择。浇注时，铸件在铸型中所处的位置称为浇注位置。浇注位置的选择应遵循以下基本原则：

1）铸件的重要表面应朝下或位于侧面。这是因为金属液中的熔渣、气体等易上浮，使铸件上部缺陷增多，组织也不如下部致密。如图2-4所示为机床床身的浇注位置，由于导轨面是重要部位，故应朝下安放。

图2-4　机床床身的浇注位置

2）铸件的宽大平面应朝下。如大平面朝上，型腔上表面被高温烘烤的面积增大，型砂容易因急剧膨胀而向外拱起并开裂，形成夹砂缺陷，如图2-5所示。

3）铸件的薄壁部分应放在型腔的下部或垂直、倾斜位置，以利于金属液的充填，防止产生冷隔和浇不足等缺陷，如图2-6所示。

图2-5　大平面的浇注位置

4）铸件较厚的部分，浇注时应处于型腔的上部，以便安放冒口，实现自下而上的定向凝固，防止缩孔。

（2）分型面的选择。分型面是指上、下铸型之间的接合面。分型面的选择原则如下：

1）分型面应选择在铸件的最大截面处，以便于起模。

2）尽量使分型面为平直，而且数量只有一个，以便简化造型，减少错型等缺陷。

3）尽量使铸件的全部或大部分处于同一砂箱中，以保证铸件精度。

4）应考虑下芯、检验和合型的方便。如图2-7所示铸件的两种分型方案中，方案Ⅱ比方案I下芯方便，较为合理。

图2-6　薄壁铸件的浇注位置

图2-7　分型面应便于下芯

上述各原则，对于具体铸件来说，常难以全面满足，有时甚至是互相矛盾的。对于质量要求高的铸件，应在满足浇注位置的前提下，设法简化造型工艺。对于一般铸件，则以简化造型工艺为主，不必过多考虑铸件的浇注位置。

2．主要铸造工艺参数的选择

（1）加工余量。为保证铸件加工面尺寸和铸件精度，在铸造工艺设计时预先增加在机械加工时切去的金属层厚度，称为加工余量。加工余量的大小与很多因素有关。单件小批量生产、手工造型，在铸型朝上的加工表面，加工余量应大些。铸钢件表面粗糙，加工余量较大。非铁合金铸件表面较光洁，加工余量应较小。铸件上直径小于30～50mm的孔，在单件小批量生产时一般不铸出，直接在切削加工时钻出。

（2）起模斜度。为便于将模样从铸型中取出，模样上凡与起模方向平行的表面都应有一定的斜度，称为起模斜度，如图2-8所示。起模斜度的大小取决于壁的高度、造型方法、模样材料等因素。壁越高，斜度应越小。机器造型的斜度应比手工造型小，金属模的斜度应比木模小，外壁的斜度应比内壁小。木模外壁的斜度通常为15′～3°。

（3）铸造圆角。在设计铸件和制造模样时，相交壁的连接处要做成圆弧过渡，称为铸造圆角。铸造圆角可使砂型不易损坏，并使铸件避免在尖角处产生缩孔、缩松等缺陷和形成应力集中。转角结构对铸件质量的影响如图2-9所示。

图2-8　铸件的起模斜度

图2-9　转角结构对铸件质量的影响

3．铸造工艺图

把铸造工艺设计的内容用文字和红、蓝色符号在零件图上表示出来，所得的图形称为铸造工艺图。它表明了铸件的形状、尺寸、生产方法和工艺过程，是指导模样和铸型制造，进行生产准备和铸件检验的基本工艺文件。图2-10是衬套零件的零件图和铸造工艺简图。

图2-10　衬套零件的零件图和铸造工艺简图

1—型砂头　2、5—切削加工余量　3—型芯　4—起模斜度