【正文】 在鑄造工藝設(shè)計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)對策， 以確保安全和不污染環(huán)境。例如，采用濕型鑄造法比干型鑄造法要節(jié)省燃料消耗。 由此可見，鑄造工藝設(shè)計時，采用不同的工藝，對鑄造車間或工廠的金屬成本、熔煉金屬量、能源消耗、鑄件工藝出品率和成品率、工時費用、鑄件成本和利潤率等，都有顯著的影響。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％。它和鑄件工藝出品率的差別是計入了熔煉和澆注的損耗。 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)濟效益，應(yīng)該用鑄件成品率來考核。從零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性的改進，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，直至鑄件清理方法等，每道工序都與上述問題有關(guān)。 鑄造工藝設(shè)計所涉及的內(nèi)容和一般設(shè)計程序如表所列。單件、小批生產(chǎn)的一般性產(chǎn)品，設(shè)計內(nèi)容可以簡化。廣義地講，鑄造工藝裝備的設(shè)計也屬于鑄造工藝設(shè)計的內(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。依據(jù)批量大小，填寫必要內(nèi)容 （ 9）綜合整個設(shè)計內(nèi)容 鑄造工藝設(shè)計內(nèi)容的繁簡程度，主要決定于批量的大小、生產(chǎn)要求和生產(chǎn)條件。 適用于成批、大量生產(chǎn)或重要的鑄件 （ 7）在完成鑄造工藝圖的基礎(chǔ)上，畫出鑄件圖 鑄型裝配圖 表示出澆注位置，分型面、砂芯數(shù)目，固定和下芯順序，澆注系統(tǒng)、冒口和 冷鐵布置，砂箱結(jié)構(gòu)和尺寸等 是生產(chǎn)準(zhǔn)備、合箱、檢驗、工藝調(diào)整的依據(jù) 。 （ 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)計澆冒口，冷鐵和鑄肋 （ 6）砂芯設(shè)計 鑄件圖 反映鑄件實際形狀、尺寸和技術(shù)要求。還是生產(chǎn)準(zhǔn)備和鑄件驗收的根據(jù)。 三、設(shè)計內(nèi)容和程序 鑄造工藝設(shè)計的一般內(nèi)容和程序 項目 內(nèi)容 用途及應(yīng)用范圍 設(shè)計程序 鑄造工藝圖 在零件圖上，用標(biāo)準(zhǔn)（ JB243578）規(guī)定的紅、藍色符號表示出：澆注位置和分型面，加工余量，鑄造收縮率（說明）。 秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 3 （ 4）模具等工藝裝備制造車間的加工能力和生產(chǎn)經(jīng)驗。 （ 2）車間原材料的應(yīng)用情況和供應(yīng)情況。對于應(yīng)急的單件產(chǎn)品，則應(yīng)考慮使工藝裝備盡可能簡單，以 便縮短生產(chǎn)周期，并獲得較大的經(jīng)濟效益。生產(chǎn)期限是指交貨日期的長短。在鑄造工藝設(shè)計時應(yīng)注意滿足這些要求。注意零 件的結(jié)構(gòu)是否符合鑄造工藝性，若認(rèn)為有必要修改圖樣時，須與原設(shè)計單位或訂貨單位共同研究，取得一致意見后以修改后的圖樣作為設(shè)計依據(jù)。 （一）生產(chǎn)任務(wù) （ 1）鑄造零件圖樣 提供的圖樣必須清晰無誤，有完整的尺寸和各種標(biāo)記。此外，要求設(shè)計者有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗和設(shè)計經(jīng)驗，并應(yīng)對鑄造先進技術(shù)有所了解。因此，鑄造工藝設(shè)計的好壞，對鑄件品質(zhì)、生產(chǎn)率和成本起著重要作用。 鑄造工藝設(shè)計就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等技術(shù)文件的過程。....................... 2 第一節(jié) 鑄造工藝設(shè)計的概念、設(shè)計依據(jù)、內(nèi)容及程序 ....................2 第二節(jié) 鑄造工藝設(shè)計與經(jīng)濟指標(biāo)和環(huán)境保護的關(guān)系 ........................4 第二章 鑄造工藝方案的確定 ..................... 5 第一節(jié) 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性 ............................................................5 第二節(jié) 造型、造芯方法的選擇 ............................................................5 第三節(jié) 澆注位置的確定 ........................................................................7 第四節(jié) 分型面的選擇 ............................................................................9 第三章 砂芯設(shè)計及鑄造工藝設(shè)計參數(shù) ............. 11 第一節(jié) 砂芯設(shè)計 .................................................................................. 11 第二節(jié) 鑄造工藝設(shè)計參數(shù) .................................................................. 13 第四章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 .......................... 18 第一節(jié) 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)基本組元中的流動 .............................. 18 第二節(jié) 澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇 .................................................. 22 第三節(jié) 計算阻流截面的水力學(xué)公式 .................................................. 26 第四節(jié) 鑄鐵件澆注系統(tǒng)設(shè)計與計算 .................................................. 29 第五節(jié) 其他合金鑄件澆注系統(tǒng)的特點 .............................................. 33 第六節(jié) 金屬過濾技術(shù) .......................................................................... 36 第五章 冒口、冷鐵和鑄肋 ...................... 38 第一節(jié) 冒口的種類及補縮原理 .......................................................... 38 第二節(jié) 鑄鋼件冒口的設(shè)計與計算 ...................................................... 40 第三節(jié) 鑄鐵件實用冒口的設(shè)計 .......................................................... 45 第四節(jié) 提高通用冒口補縮效率的措施和特種冒口 .......................... 54 秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 1 第五節(jié) 冷鐵 .......................................................................................... 57 第六節(jié) 鑄肋 .......................................................................................... 60 秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 2 第一章 鑄造工藝設(shè)計概論 第一節(jié) 鑄造 工藝設(shè)計的概念、設(shè)計依據(jù)、內(nèi)容及程序 一、概念 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求金屬鑄件具有高的力學(xué)性能、尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐熱、耐蝕、耐磨等，同時還要求生產(chǎn)周期短，成本低。因此，鑄件在生產(chǎn)之前，首先應(yīng)進行鑄造工藝設(shè)計，使鑄件的整個工藝過程都能實現(xiàn)科學(xué)操作，才能有效地控制鑄件的形成過程，達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的效果。鑄造工藝設(shè)計的有關(guān)文 件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理和鑄件驗收的依據(jù)，并用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)操作。 二、設(shè)計依據(jù) 在進行鑄造工藝設(shè)計前，設(shè)計者應(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)計的基本依據(jù)。具有經(jīng)濟觀點和發(fā)展觀點，才能很好地完成設(shè)計任務(wù)。設(shè)計者應(yīng)仔細審查圖樣。 （ 2）零件的技術(shù)要求 金屬材質(zhì)牌號、金相組織、力學(xué)性能要求、鑄件尺寸及重量公差及其他特殊性能要求，如是否經(jīng)水壓、氣壓試驗，零件在機器上的工作條件等。 （ 3）產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)期限 產(chǎn)品數(shù)量是指批量大小。對于批量大的產(chǎn)品，應(yīng)盡可能采用先進技術(shù)。 （二）生產(chǎn)條件 （ 1）設(shè)備能力包括起重運輸機的噸位和最大起重高度、熔爐的形式、噸位和生產(chǎn)率、造型和制芯機種類、機械化程度、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。 （ 3）工人技術(shù)水平和生產(chǎn)經(jīng)驗。 （三）考慮經(jīng)濟性 對各種原材料、爐料等的價格、每噸金屬液的成本、各級工種工時費用、設(shè)備每小時費用等，都應(yīng)有所了解 ，以便考核該項工藝的經(jīng)濟性。起模斜度，模樣的反變形量，分型負數(shù)，工藝補正量，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)計這些金屬模具的依據(jù)。適用于各種批量的生產(chǎn)。用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定符號和文字標(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，熱處理規(guī)范，鑄件驗收技術(shù)條件等 是鑄件檢驗和驗收、機械加工夾具設(shè)計的依據(jù)。 適用于成批、大量生產(chǎn)的重要件，單件生產(chǎn)的重型件 （ 8）通常在完成砂箱設(shè)計后畫出 鑄造工藝卡 說明造型、造芯、澆注、開箱、清理等工藝操作過程及要求 用于生產(chǎn)管理和經(jīng)濟核算。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）、工藝卡秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 4 及操作工藝規(guī)程。 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)計一般訂得細致，內(nèi)容涉及較多。在最簡單的情況下，只繪一張鑄造工藝圖。 第二節(jié) 鑄造工藝設(shè)計與經(jīng)濟指標(biāo)和環(huán)境保護的關(guān)系 鑄造工藝設(shè)計人員應(yīng)時刻關(guān)心鑄件成本、節(jié)約能源和環(huán)境保護問題。舉例而言，對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。鑄件成品率的定義是鑄件質(zhì)量除以投入熔爐中的金屬原料質(zhì)量，以百分?jǐn)?shù)表示。對鑄鋼來說，這種損耗約占 6％。相應(yīng)地，利潤率也由原 來的 ％增加為 ％。 鑄造工藝設(shè)計中要注意節(jié)約能源。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。例如，當(dāng)采用冷芯盒制芯工藝時，對于硬化氣體中的二甲基乙胺、三乙胺、 SO2等應(yīng)進行嚴(yán)格的控制，經(jīng)過有效地吸收、凈化后，才可以排放入大氣。 秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 5 第二章 鑄造工藝方案的確定 第一節(jié) 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性 1. 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性 指的是零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，易于保證鑄件品質(zhì)，簡化鑄造工藝過程和降低成本。 秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 6 在考慮應(yīng)用濕型時應(yīng)注意以下幾種情況： （ 1）鑄件過高，金屬靜壓力超過濕型的抗壓強度時，應(yīng)考慮使用干砂型或自硬砂型等?？梢园汛讼拗七m當(dāng)放寬 。此外，采用優(yōu)質(zhì)鈉膨潤土型砂或活化膨潤土型砂，其砂型濕壓強度較高，為鑄造較高大的逐漸創(chuàng)造了條件。 （ 3）造型過程長或需長時間等待澆注的砂型不宜用濕型。因此濕型一般應(yīng)在當(dāng)天澆注。更長的過程應(yīng)考慮用其他砂型。如果濕型內(nèi)有泠鐵時，冷鐵應(yīng)事先預(yù)熱，放入型內(nèi)要及時合箱澆注，以免冷鐵變冷而凝結(jié) “ 水珠 ” ，澆注后引起氣孔缺陷。它具有濕型的許多優(yōu)點，而在性能上卻比濕型好，減少了氣孔、沖砂、脹砂、夾砂的傾向。 對于大型鑄件，可以應(yīng)用樹脂自硬砂型、水玻璃砂型以及粘 土干砂型。 造型、造芯方法應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng) 大量生產(chǎn)的工廠應(yīng)創(chuàng)造條件采用技術(shù)先進的造型、造芯方法。對于小型鑄件，可以采用水平分型或垂直分型的無箱高壓造型機生產(chǎn)線、實型造型線生產(chǎn)效率又高，占