工艺参数的确定

1.3.2　工艺参数的确定

1.机械加工余量和铸孔

在铸件加工表面上留出的以准备切削去除的金属层厚度，称为机械加工余量（machining allowance）。加工余量过大，将浪费金属和机械加工工时，增加零件成本；加工余量过小，则达不到加工要求，影响产品质量。加工余量应根据铸造合金的种类、铸造方法、生产批量、加工要求、铸件的形状和尺寸及铸件加工面在浇注时的位置等来确定。铸钢件表面粗糙，其加工余量应比铸铁大些；非铁合金价格贵，表面光洁，加工余量应小些。机器造型的铸件精度比手工造型的高，加工余量可小些；铸件尺寸愈大，或加工表面浇注时处于顶面时，其加工余量亦应加大。铸件的机械加工余量一般按GB/T11350—89规定的方法和表格选用。

铸件上的加工孔和槽是否要铸出，要考虑它们铸出的可能性、必要性和经济性。若铸件上的孔、槽较大时，应当铸出，以减少切削加工工时、节省金属材料，同时也可减小铸件上的热节；若孔很深、孔径小不便铸出，或铸出并不经济时，一般就不铸出。铸件上的最小铸出孔直径如表1-11所示。

表1-11　常用合金铸件的最小铸出孔

注：表中孔径数值为零件图上的孔径。

2.起模斜度

为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在模样、芯盒的起模方向留有一定的斜度。这个斜度称为起模斜度（pattern draft）。若铸件本身没有足够的结构斜度，就要在铸造工艺设计时给出铸件的起模斜度。

起模斜度可采取增加铸件壁厚、加减铸件壁厚和减小铸件壁厚三种方式形成，如图1-48所示。铸造斜度一般用角“α”表示。在用手工加工木质模具时，起模斜度最好用宽度“a”表示。起模斜度的大小应根据模样的高度、模样的尺寸及造型方法来确定。对于金属模样，α可取0.5°～1°，对于木模，α可取1°～3°。一般，内壁的斜度要比外壁的斜度大些。

3.铸造圆角

在设计和制造模样时，相交壁的交角要做成圆角，以防止铸件交角处产生粘砂、缩孔、裂纹等缺陷。这种圆角称为铸造圆角（casting round　angle）。圆角半径一般为相交两壁平均厚度的1/3～1/2。

图1-48　起模斜度的形式

a）增加铸件厚度　b）加减铸件厚度　c）减少铸件厚度

4.铸造收缩率

铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分尺寸缩小。为了使铸件的实际尺寸符合图样要求，在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合金的线收缩率。这个线收缩率称为铸造收缩率（casting shrinkage）。收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素，通常，灰铸铁的铸造收缩率为0.7%～1.0%，铸造碳钢的铸造收缩率为1.3%～2.0%，铝硅合金的铸造收缩率为0.8%～1.2%，锡青铜的铸造收缩率为1.2%～1.4%。

5.型芯及芯头

型芯（core）是铸型的一个重要组成部分，型芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形。如图1-49所示的车轮铸件，其独立的内腔形状为七个，即中心轴孔和六个三角形孔腔，故有七个型芯形成铸件的内腔形状。

图1-49　车轮铸件及其砂芯

对于内腔形状复杂的大铸件，常常将形成内腔的型芯分割成数块，使每块砂芯形状简单，尺寸较小便于操作、搬运、烘干，而且简化了芯盒结构。但多块型芯拼装时，必须考虑每块砂芯的下芯顺序（如最先下芯的砂芯记为NO.1或1^＃，并且在铸造工艺图上用不同的工艺符号进行区分），相互间能准确的连接与定位，通气道要相互连通，如图1-50所示。

为了增加型芯的稳定性，常采用两个或多个铸件共一个型芯。如图1-51a所示铸件上的盲孔需采用芯头较长的悬臂式型芯，若采用图1-51b所示的扁担式型芯，既可减少芯头长度，提高模板与砂箱利用率，又可使型芯安放更稳定。

图1-50　复杂内腔的砂芯分块

图1-51　悬臂式型芯及扁担式型芯

a）悬臂式型芯　b）扁担式型芯

1，4—型芯　2—悬臂式芯头　3，6—铸件　5—扁担式芯头

芯头（core print）是型芯的定位、支撑和排气的部分，设计时需考虑：保证定位准确，能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体顺畅引出铸型等。

依照型芯在铸型中的安放位置不同，常分为垂直型芯和水平型芯两类。垂直型芯一般有上、下芯头，如图1-52a所示。对于高度矮而粗的型芯，也可不要上芯头。垂直芯头的高度h一般取15～150mm，型芯横截面积越大，型芯高度越高，芯头高度h就越高。下芯头的高度较大，斜度较小，一般为5°左右，以增加型芯安放的稳定性；上芯头的高度较小、斜度较大，一般为10°左右，以便于合箱。水平型芯的结构如图1-52b所示。中小型型芯的芯头长度L一般为20～80mm，型芯长度愈长，横截面积愈大，芯头长度L也愈长。

为了便于下芯装配，芯头与芯座之间应留有间隙δ。机器造型、制芯时，δ较小；手工造型、制芯时，δ一般为1～4mm；型芯尺寸较大，间隙也较大。

图1-52　型芯头的构造

a）垂直芯头　b）水平芯头

1—上芯头　2—下芯头