【正文】 柱面，要求加工后金相組織均勻、無(wú)缺陷，其最優(yōu)澆注位置應(yīng)是內(nèi)、外圓柱面呈直立狀態(tài)。 根據(jù)對(duì)合金凝固理論的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定澆注位置時(shí)應(yīng)考慮以下原則：灰鑄鐵、球墨鑄鐵件常利用凝固階段的共晶體積膨脹來(lái)消除收縮缺陷，因此，可不遵守順序凝固條件而獲得健全鑄件。在這種條件下，澆注位置的確定應(yīng)有利于安放冒口；實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固的鑄件，內(nèi)應(yīng)力小，變形小，金相組織比較均勻一致，不用或很少采用冒口，節(jié)約金屬，減小熱裂傾向。薄壁部位容易發(fā)生澆不到、冷隔。澆注位置一般于選擇造型方法之后確定。第三節(jié) 澆注位置的確定鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。不同的工廠生產(chǎn)條件、生產(chǎn)習(xí)慣、所積累的經(jīng)驗(yàn)各不一樣?？梢詰?yīng)用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有機(jī)酯水玻璃自硬砂型、粘土干砂、樹脂自硬砂型及水泥砂型等；對(duì)于單件生產(chǎn)的重型鑄件，采用地坑造型法成本低，投產(chǎn)快。 大量生產(chǎn)的工廠應(yīng)創(chuàng)造條件采用技術(shù)先進(jìn)的造型、造芯方法。用樹脂自硬砂可以獲得尺寸精確、表面光潔的鑄件，但成本較高。 （4）型內(nèi)放置冷鐵較多時(shí)，應(yīng)避免使用濕型。更長(zhǎng)的過(guò)程應(yīng)考慮用其他砂型。 （3）造型過(guò)程長(zhǎng)或需長(zhǎng)時(shí)間等待澆注的砂型不宜用濕型。 （2）澆注位置上鑄件有較大水平壁時(shí)，用濕型容易引起夾砂缺陷，應(yīng)考慮使用其他砂型。此外，采用優(yōu)質(zhì)鈉膨潤(rùn)土型砂或活化膨潤(rùn)土型砂，其砂型濕壓強(qiáng)度較高，為鑄造較高大的逐漸創(chuàng)造了條件。 為了保護(hù)環(huán)境和維護(hù)工人身體健康，在鑄造工藝設(shè)計(jì)中要避免選用有毒害和高粉塵的工藝方法，或者應(yīng)采用相應(yīng)對(duì)策，以確保安全和不污染環(huán)境。使用自硬砂型取代普通干砂型，采用冷芯盒法制芯，而不選用普通烘干法制或熱芯盒法，都可以節(jié)約燃料或電力消耗。對(duì)鑄鋼來(lái)說(shuō)，這種損耗約占6％。從零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性的改進(jìn)，鑄造、造型、造芯方法的選擇，鑄造工藝方案的確定，澆注系統(tǒng)和冒口的設(shè)計(jì)，直至鑄件清理方法等，每道工序都與上述問(wèn)題有關(guān)。第二節(jié) 鑄造工藝設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)境保護(hù)的關(guān)系一般包括下列內(nèi)容：鑄造工藝圖，鑄件（毛坯）圖、鑄型裝配圖（合箱圖）、工藝卡及操作工藝規(guī)程。依據(jù)批量大小，填寫必要內(nèi)容（9）綜合整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）零件的技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)工藝性分析（2）選擇鑄造及造型方法（3）確定澆注位置和分型面（4）選用工藝參數(shù)（5）設(shè)計(jì)澆冒口，冷鐵和鑄肋（6）砂芯設(shè)計(jì)鑄件圖反映鑄件實(shí)際形狀、尺寸和技術(shù)要求。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容和程序鑄造工藝設(shè)計(jì)的一般內(nèi)容和程序項(xiàng)目?jī)?nèi)容用途及應(yīng)用范圍設(shè)計(jì)程序鑄造工藝圖在零件圖上，用標(biāo)準(zhǔn)（JB243578）規(guī)定的紅、藍(lán)色符號(hào)表示出：澆注位置和分型面，加工余量，鑄造收縮率（說(shuō)明）。 （三）考慮經(jīng)濟(jì)性 （4）模具等工藝裝備制造車間的加工能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。 （3）工人技術(shù)水平和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。 （2）車間原材料的應(yīng)用情況和供應(yīng)情況。 （1）設(shè)備能力包括起重運(yùn)輸機(jī)的噸位和最大起重高度、熔爐的形式、噸位和生產(chǎn)率、造型和制芯機(jī)種類、機(jī)械化程度、烘干爐和熱處理爐的能力、地坑尺寸、廠房高度和大門尺寸等。對(duì)于批量大的產(chǎn)品，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)技術(shù)。鑄造工藝設(shè)計(jì)的有關(guān)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理和鑄件驗(yàn)收的依據(jù)，并用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)操作。因此，鑄造工藝設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)鑄件品質(zhì)、生產(chǎn)率和成本起著重要作用。 在進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)者應(yīng)掌握生產(chǎn)任務(wù)和要求，熟悉工廠和車間的生產(chǎn)條件，這些是鑄造工藝設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。 提供的圖樣必須清晰無(wú)誤，有完整的尺寸和各種標(biāo)記。對(duì)于應(yīng)急的單件產(chǎn)品，則應(yīng)考慮使工藝裝備盡可能簡(jiǎn)單，以便縮短生產(chǎn)周期，并獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。 （二）生產(chǎn)條件起模斜度，模樣的反變形量，分型負(fù)數(shù)，工藝補(bǔ)正量，澆注系統(tǒng)和冒口，內(nèi)外冷鐵，鑄肋，砂芯形狀，數(shù)量和芯頭大小等用于制造模樣、模板、芯盒等工藝裝備，也是設(shè)計(jì)這些金屬模具的依據(jù)。用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定符號(hào)和文字標(biāo)注，反映內(nèi)容：加工余量，工藝余量，不鑄出的孔槽，鑄件尺寸公差，加工基準(zhǔn)，鑄件金屬牌號(hào)，熱處理規(guī)范，鑄件驗(yàn)收技術(shù)條件等是鑄件檢驗(yàn)和驗(yàn)收、機(jī)械加工夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)。廣義地講，鑄造工藝裝備的設(shè)計(jì)也屬于鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容，例如模樣圖、芯盒圖、砂箱圖、壓鐵圖、專用量具圖和樣板圖、組合下芯夾具圖等。 大量生產(chǎn)的定型產(chǎn)品、特殊重要的單件生產(chǎn)的鑄件等鑄造工藝設(shè)計(jì)一般訂得細(xì)致，內(nèi)容涉及較多。舉例而言，對(duì)鑄鋼件采用保溫冒口后，絕大多數(shù)的鑄件工藝出品率都可以提高10％～20％，甚至更高。 專門的分析表明，鑄件的工藝出品率還不能充分表明保溫冒口的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該用鑄件成品率來(lái)考核。用普通砂型冒口的鑄鋼件成品率約為43％；而用保溫冒口的鑄鋼件成品率約為68％。例如，當(dāng)采用冷芯盒制芯工藝時(shí)，對(duì)于硬化氣體中的二甲基乙胺、三乙胺、SO2等應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，經(jīng)過(guò)有效地吸收、凈化后，才可以排放入大氣。 （1）鑄件過(guò)高，金屬靜壓力超過(guò)濕型的抗壓強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮使用干砂型或自硬砂型等。 要具體分析：如果鑄件壁薄，雖然鑄件很高大，但出現(xiàn)漲砂、粘砂、跑火的傾向小。例如在鑄件復(fù)雜，砂芯多，下芯時(shí)間長(zhǎng)且鑄件尺寸大等條件下，濕型放置過(guò)久會(huì)風(fēng)干，使表面強(qiáng)度降低，易出現(xiàn)沖砂缺陷。如果濕型內(nèi)有泠鐵時(shí)，冷鐵應(yīng)事先預(yù)熱，放入型內(nèi)要及時(shí)合箱澆注，以免冷鐵變冷而凝結(jié)“水珠”，澆注后引起氣孔缺陷。 認(rèn)為濕型不可靠時(shí)，可考慮使用表干砂型，砂型只進(jìn)行表面烘干，根據(jù)鑄件大小及壁厚，烘干深度在15~18mm。造型、造芯方法應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng)老式的震擊式或震壓式造型機(jī)生產(chǎn)線生產(chǎn)率不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，噪聲大，不適應(yīng)大量生產(chǎn)的要求，應(yīng)逐步加以改造。批量生產(chǎn)或長(zhǎng)期生產(chǎn)的定型產(chǎn)品采用多箱造型、劈箱造型法比較適宜。如果車間內(nèi)吊車的噸位小、烘干爐也小，而需要制作大件時(shí)，用組芯造型法是行之有效的。 每個(gè)鑄工車間只有很少的幾種造型、造芯方法，所選擇的方法應(yīng)切合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件。 各種造型、造芯方法所獲得的鑄件精度不同，初投資和生產(chǎn)率也不一致，最終的經(jīng)濟(jì)效益也有差異。確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)，關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量、鑄件的尺寸精度及造型工藝過(guò)程的難易，因此往往須制訂出幾種方案加以分析、對(duì)比，擇優(yōu)選用。根據(jù)合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，結(jié)合選定的造型方法，先確定出鑄件上質(zhì)量要求高的部位（如重要加工面、受力較大的部位、承受壓力的部位等）。薄厚相差懸殊的部位應(yīng)力集中，容易發(fā)生裂紋等）。鑄件內(nèi)部可能有縮孔或軸線縮松存在。 經(jīng)驗(yàn)表明，氣孔、非金屬夾雜物等缺陷多出現(xiàn)在朝上的表面，而朝下的表面或側(cè)立面通常比較光潔，出現(xiàn)缺陷的可能性小。此外，要照顧到下芯、合箱和檢驗(yàn)的方便。 應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置一致翻轉(zhuǎn)鑄型不僅勞動(dòng)量大，而且易引起砂芯移動(dòng)、掉砂、甚至跑火等缺陷。 只在個(gè)別情況下，如單件、小批量生產(chǎn)較大的球墨鑄鐵曲軸時(shí)，為了造型方便和加強(qiáng)冒口的補(bǔ)縮效果，常采用橫澆豎冷方案。而當(dāng)大批大量生產(chǎn)時(shí)，則應(yīng)采用造型、合箱、澆注和冷卻位置一致的臥澆、臥冷方案。1） 箱對(duì)準(zhǔn)時(shí)的誤差會(huì)使鑄件產(chǎn)生錯(cuò)偏2） 箱不嚴(yán)，會(huì)使鑄件在垂直分型面方向上的尺寸增加因此，為了保證鑄件精度，如果做不到上述要求，也應(yīng)盡可能把鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一半型內(nèi)。但在下列情況下，往往采用多分型面的劈箱造型1）鑄件高大而復(fù)雜，采用單分型面會(huì)使模樣很高，起模斜度會(huì)使鑄件形狀有較大的改變2）砂箱很深，造型不方便3）砂芯多而型腔深且窄，下芯困難我們選擇分型面時(shí)總的原則是應(yīng)該盡量減少分型面，但針對(duì)具體條件，有時(shí)采用多分型面也是有利的。因此，手工造型中有時(shí)采用挖砂造型形成的不平分型面。5. 不使砂箱過(guò)高分型面通常選在鑄件最大截面上，以使砂箱不至于過(guò)高。6. 受力件的分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 7. 注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量以上簡(jiǎn)要介紹了選擇分型面的原則，這些原則有的相互矛盾和制約。在劃分砂芯時(shí)要防止液體金屬鉆入砂芯分割面的縫隙，堵塞砂芯通氣道。 使砂芯的起模斜度和模樣的起模斜度大小、方向一致，保證鑄件壁厚均勻（四）應(yīng)盡量減少砂芯數(shù)目這樣雖然增加了造型工時(shí)，但卻節(jié)省了芯盒、制芯工時(shí)及費(fèi)用（五）填砂面應(yīng)寬敞，烘干支撐面是平面（六）砂芯形狀適應(yīng)造型、制芯方法二、芯頭設(shè)計(jì)芯頭： 芯頭應(yīng)能及時(shí)排出澆注后砂芯所產(chǎn)生的氣體至型外 合箱后它能把砂芯壓緊，避免金屬液沿間隙鉆入芯頭防壓環(huán)的作用在許可的情況下，附加芯撐，也等于增加了承壓面積。 有的砂芯有特殊的定位要求，如防止砂芯在型內(nèi)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，不許可軸向位移偏差過(guò)大或下芯時(shí)搞錯(cuò)方位，這時(shí)就應(yīng)采用特殊定位芯頭。 通常是指鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與模樣及芯盒尺寸有關(guān)，即與鑄件的精度有密切關(guān)系，同時(shí)也與造型、制芯、下芯及合箱的工藝過(guò)程有關(guān)。 指鑄件各部分尺寸允許的極限偏差一種鑄造方法得到的尺寸精度如何，與生產(chǎn)過(guò)程的 許多因素有關(guān)，其中包括：1. 鑄件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性2. 模具的類型和精度3. 鑄件材質(zhì)的種類和成分4. 造型材料的種類和品質(zhì)5. 技術(shù)和操作水平可以通過(guò)以下措施來(lái)提高公差等級(jí)：1. 對(duì)設(shè)備和工裝進(jìn)行改進(jìn)、調(diào)整和維修2. 嚴(yán)格工藝過(guò)程的管理3. 提高操作水平鑄件基本尺寸即鑄件圖上給定的尺寸，應(yīng)包括機(jī)械加工余量。 質(zhì)量公差代號(hào)用字母“MT”（Mass Tolerances的縮寫）表示。影響加工余量的主要因素有： 1. 鑄造合金種類 2. 鑄造工藝方法 3. 生產(chǎn)批量 4. 設(shè)備及工裝的水平 5. 加工表面所處的澆注位置（頂、底、側(cè)面） 6. 鑄件基本尺寸的大小和結(jié)構(gòu)四、鑄造收縮率鑄造收縮率K的定義是鑄造收縮率的影響因素：合金的種類及成分 鑄件冷卻、收縮時(shí)受到的阻力的大小 冷卻條件的差異等 因此，要十分準(zhǔn)確地給出鑄造收縮率是很困難的如何正確地選擇鑄造收縮率：對(duì)于大量生產(chǎn)的鑄件，一般應(yīng)在試生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)鑄件多次劃線，測(cè)定鑄件各部分的實(shí)際收縮率，反復(fù)修改木模，直至鑄件尺寸符合鑄件圖樣要求。使用起模斜度時(shí)應(yīng)注意：起模斜度應(yīng)小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的起模斜度值，以防止零件在裝配或工作中與其它零件相妨礙盡量使鑄件內(nèi)、外壁的模樣和芯盒斜度取值相同，方向一致，以使鑄件壁厚均勻在非加工面上留起模斜度時(shí)，要注意與相配零件的外形一致，保持整臺(tái)機(jī)器的美觀同一鑄件的的起模斜度應(yīng)盡可能只選用一種或兩種斜度，以免加工金屬模時(shí)頻繁地更換刀。有特殊要求的孔，如彎曲孔，無(wú)法實(shí)行機(jī)械加工，則一定要鑄出。工藝補(bǔ)正量可粗略地按下述經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定八、分型負(fù)數(shù)干砂型、表面烘干型以及尺寸很大的濕型，分型面由于烘烤、修整等原因一般都不很平整，上下型接觸面很不嚴(yán)密。濕型分型負(fù)數(shù)一般較小九、反變形量為了解決撓曲變形問(wèn)題，在制造模洋時(shí)，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向作出反變形模樣，使鑄件冷卻后變形的結(jié)果正好將反變形抵消，得到符合設(shè)計(jì)要求的鑄件。十一、非加工壁厚的負(fù)余量在手工粘土砂造型、制芯過(guò)程中，為了取出木模（如芯盒中的肋板），要進(jìn)行敲模，木模受潮時(shí)將發(fā)生膨脹，這些情況均會(huì)使型腔尺寸擴(kuò)大，從而造成非加工壁厚的增加，使鑄件尺寸和重量超過(guò)公差要求。不留分芯負(fù)數(shù)，就必須用手工磨出間隙量，這將延長(zhǎng)工時(shí)并惡化勞動(dòng)條件。第四章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)基本組元中的流動(dòng)1. 型壁的多孔性、透氣性和合金液的不相潤(rùn)濕性，給合金液的運(yùn)動(dòng)以特殊邊界條件2. 在充型過(guò)程中，合金液和鑄型之間有著激烈的熱作用、機(jī)械作用和化學(xué)作用3. 澆注過(guò)程是不穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程1. 在型內(nèi)合金液淹沒了內(nèi)澆道之后，隨著合金液面上升，充型的有效壓力頭漸漸變小2. 型腔內(nèi)氣體的壓力并非恒定3. 澆注操作不可能保持澆口杯內(nèi)液面的絕對(duì)穩(wěn)定4. 合金液在澆注系統(tǒng)中一般呈紊流狀態(tài)5. 多相流動(dòng)設(shè)直澆道窩（凹井） 可改善金屬液的流動(dòng)狀況。 向內(nèi)澆道分配潔凈的金屬液 流速應(yīng)盡可能低澆口比的影響近直澆道的流量小，且后進(jìn)入金屬。 降低內(nèi)澆道的吸動(dòng)區(qū)，有利于橫澆道阻渣 對(duì)鑄鐵件，薄的內(nèi)澆道能充分利用鑄件本身的石墨化 膨脹獲得緊實(shí)的鑄件對(duì)薄壁鑄件可用多內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮，這時(shí) 內(nèi)澆道尺寸應(yīng)符合冒口頸的要求第二節(jié) 澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇一、澆注系統(tǒng)的充滿理論主要優(yōu)點(diǎn)適用于輕合金鑄件、球鐵件等漏包澆注的鑄鋼件也宜采用開放式澆注系統(tǒng)，但直澆道不能成充滿態(tài)，以防鋼水外溢，造成事故。 阻渣效果稍差，內(nèi)澆道較大，金屬消耗略多三、按內(nèi)澆道在鑄件上的位置分類頂注式澆注系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):容易充滿，可減少薄壁件澆不到、冷隔方面的缺陷充型后上部溫度高于底部，有利于鑄件自下而上 的順序凝固和冒口的補(bǔ)縮冒口尺寸小，節(jié)約金屬內(nèi)澆道附近受熱較輕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于清除缺點(diǎn):適用于高度不大的中等壁厚的鑄件。減小皮下氣孔傾向。澆注系統(tǒng)的重量稍大，工藝出品率略低。對(duì)體收縮大的合金，當(dāng)采用頂注法或內(nèi)澆道通過(guò)冒口時(shí)，慢澆可減小冒口。慢澆還常降低造型流水線的生產(chǎn)率。由于近年來(lái)普遍認(rèn)識(shí)到快澆對(duì)鑄件的益處，因此澆注時(shí)間比過(guò)去普遍縮短，特別是灰鑄鐵和球墨鑄鐵件更是如此。因此，準(zhǔn)確地確定流量系數(shù)值是件困難的工作。使用以上兩表的條件應(yīng)符合：砂型無(wú)明出氣孔或冒口，透氣率一般，澆注溫度正常，使用轉(zhuǎn)包澆注。一般使直澆道高度等于上砂箱高度。要注意，重要的是核算鑄件最大橫截面處的型內(nèi)金屬上升速度。增重原因有：木模壁厚偏差起模時(shí)擴(kuò)砂量鑄型及砂芯干燥過(guò)程中的尺寸變化合箱偏差及澆注時(shí)的漲砂等增重因鑄件大小、鑄型等工藝條件而異，一般增重在3％～7％?？梢辣?12選擇和確定澆口比二、階梯式澆注系統(tǒng)的計(jì)算除了多直澆道的階梯式以外，其余幾種類型都需滿足以下兩個(gè)條件才能實(shí)現(xiàn)分層引注：（1）連接各層內(nèi)澆道的分配直澆道（包括緩沖 直澆道、反直澆道）應(yīng)呈非充滿狀態(tài)（2）再分配直澆道中液態(tài)金屬的自由液面以下 的有效壓力頭，應(yīng)小于兩層內(nèi)澆道之間的 距離