什么是铸造工艺设计？

一、什么是铸造工艺设计

一般情况下，生产一个铸件，要经过很多道工序才能完成。这些是互相关联的，又涉及到铸件材料、性质、形状及尺寸等工作过程，称为铸造生产工艺过程。对某一个铸件，编制出铸造生产工艺过程的技术文件，就是铸造工艺设计。这些技术文件，使用文字，表格或图形表示工艺过程，作为生产的依据和经验的总结，也是技术准备工作和生产进度计划的依据。因此，这样的铸造工艺设计文件，也叫做工艺规程。

二、设计依据

在编制工艺规程之前，必须周密调查工厂和车间的生产条件，了解生产任务和要求，这些是设计的出发点，也是设计依据。

（一）生产任务和要求方面

（1）审查铸造零件图纸。零件图必须清晰无误，有完整尺寸和各种标记。认为有你需要进行修改时，必须与设计单位或订货单位共同研究，已修改后的图纸作为设计依据。

（2）零件的技术要求。例如金属材料牌号、金相组织要求，机械性能要求，铸件大小、重量及允许的偏差，以及是否做水压试验，零件在机械上的工作条件等。在以后的工艺设计中必须采取相应措施，满足技术要求。

（3）产品数量及生产期限。产品数量的多少，是工艺设计的重要依据。了解铸件生产期限，生产期限是指交付日期，对临时急需件，则要考虑工艺装备制造时间的长短是否能满足要求，这种情况下，应尽可能简化工艺过程和工艺装备。

（二）车间生产条件方面

（1）车间设备情况：车间运输起重设备能力，熔化炉每小时生产量，造型和造芯机种类及机械化程度，作业面积大小，厂房高度和大门尺寸等。

（2）车间现有原材料应用情况。

（3）车间工人师傅技术水平和生产经验。

（4）模样等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验。

三、铸造工艺设计内容

在不同的生产条件下，工艺设计的内容是不相同的。有时铸件的工艺设计是比较简略，只画出铸型中的浇注位置或冷却位置，铸型分型面，浇冒口系统等。有时就要复杂一些，除上述这些内容除外，还要设计出模板、砂箱、芯盒等各种工艺装备，在有些情况下，还要规定出造型材料和铸件金属材料要求，铸件热处理工艺及铸件验收条件。

一般情况下，要求有以下几种主要的工艺文件。

1、铸造工艺图：在产品零件图上表示出模样和砂型制造的各种工艺说明。包括选择浇注位置和铸型分型面，注出机械加工余量和收缩率等工艺参数，冒口和浇注系统，内外冷铁摆放位置，砂芯设计等。

2、铸造工艺卡：铸造工艺卡是针对某一工艺阶段编制的一种加工路线工艺，它规定了零件在这一阶段的各道工序，以及使用的设备、工装和加工规范

3、铸件图：根据铸造工艺图绘制出铸件图。把经过铸造工艺过程后而改变了零件尺寸及形状的地方（如增加了机械加工余量，或夹持余量），都反应在铸件图上。

4、铸型装配图：铸型装配图同样也是根据铸造工艺图来绘制的，它主要绘制装配好的合箱铸型。清楚地标明铸件在砂箱中的位置、砂芯数量及安装情况，浇冒口、冷铁、砂箱结构大小等，反映了铸型的结构和铸型工艺特点。大量和成批生产的铸件，都应有铸件图和铸型装配图。

5、模板图（或模板装配图）：表示出模样及底板的材料及结构尺寸、模样及浇注系统在底板上的安装和布置情况，导销结构和尺寸等。大量生产和成批生产，尤其使用机器造型时，要有模板装配图。

6、砂箱图：砂箱图表示出砂箱材料和结构，砂箱得定位方式和紧固方法等，作为制造砂箱的依据。

7、芯盒图：表示出芯盒的材料和结构，紧固和定位方式。作为芯盒制造的依据。有些重要铸件、重大型铸件还要画出砂芯安装检验样板等。

四、铸造工艺设计的方法

（一）对产品零件图纸进行铸造工艺分析

首先要熟悉零件图，审核零件结构是否符合铸造工艺要求，既要使铸件结构能保证铸件质量，又要尽可能简化生产工艺操作，对零件图中不合理的设计，能够提出改进意见

（二）选择铸造方法：

选择铸造方法，要在掌握铸件本身特点的基础上，选择合理的铸造工艺方法确保铸件质量，降低成本。

（三）确定铸件浇注时的位置和铸型分型面（包括模样的分型面），浇注位置和铸型分型面要结合起来考虑。

（四）定出加工余量，表示铸出孔、槽和不铸出的孔、槽。

（五）选取拔模斜度，对不宜起模的突出部分画出活快。

（六）选取铸造收缩率，给出工艺不正量和分型负数。

（七）设计冒口和浇注系统，画出试块，冷铁和铸筋。

（八）砂芯设计。

五、造型和造芯方法的选择

造型和造芯地方法可分为手工和机器两大类。应全面考虑铸件的结构特点、生产批量、技术要求、车间生产条件等因素，选择相应的造型和造芯方法。

1、手工造型和造芯：

手工造型和造芯是铸造生产中的基本方法。由于他工艺装备简单，灵活多样，适应性强，所以在单件小批或成批生产中，特别是是对于重型和复杂铸件，应用较广。就是在大量生产中，工艺装备的制备，产品的试制，也是用手工造型和造芯。

2、机器造型和造芯：

机器造型和造芯生产率高，劳动强度低，质量比较稳定，因此在大量和成批生产时，应尽量采取机器造型和造芯。

六、铸件浇注位置和铸型分型面的选择

（一）铸件浇注位置的选择：

铸件浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。

（1）在一般情况下，铸件上部分的缺陷比下部分多，组织也不如下部分细密。因此，铸件的重要加工面、受力面等质量要求高的部分应朝下，若不能朝下，则应使其成为侧立面或斜面，当铸件有几个面都要加工时，应将较大的面朝下，其他面可采取增大加工余量等措施 保证质量。

（2）有宽大平面的铸件，应将宽大平面朝下。

（3）当铸件壁厚不均，容易产生缩孔时，应把厚大部分朝上或放在侧面，便于放置冒口，对于收缩率小的灰铸铁件，当壁厚差别不大时，也可将较厚部分朝下，靠上部分铁水补缩，而不用冒口。

（4）对于薄壁铸件，应将薄而大的平面朝下，或侧立、倾斜，防止出现浇不足的现象。对于流动差的铸造合金应特别注意这个问题。

（5）选择浇注位置应尽量减少砂芯的数目，并保证砂芯在铸型中安放牢固，通气顺利，检验方便。

（二）铸型分型面的选择：

铸型分型面是指两半铸型相互接触的表面。

（1）为保证铸件精度，应尽量使铸件全部或大部放在同一沙箱，若铸件加工面较多，也尽量使加工基础面与大部分加工面在同一砂箱。

（2）分型面的选择应尽量减少砂芯数目，做到“以型代芯”，手工造型时也可用活快代替砂芯，尽量使砂芯位于下箱，少用吊芯，便于下芯和检验。

（3）为了简化操作过程，尽量减少分型的数目，减少活快数目。

（4）为了减少制造工艺装备的工作量，分型面应尽量采用平直面。

（5）为了起模方便，分型面一般取在铸件的最大截面上。同时应充分利用上下箱的高度，不使模样在一箱内过高。对于较高的铸件应特别注意这个问题。

（6）分型面的选择，不仅要考虑简化造型和造芯的工序，而且还要尽量减少落砂、清理工序和机械加工的工作量。

七、冒口

（一）冒口的作用：

冒口的主要作用是储存金属液，使铸件凝固的最后阶段得到不缩，防止铸件产生缩孔和缩松。此外，还兼有其他作用。

（1）出气。在浇注过程中，金属液逐渐充满铸型，同时把型腔内气体赶出，开设冒口后，冒口就起出气孔的作用。但这不是所有的冒口都兼有此作用，明顶冒口作用较突出。

（2）浮渣：由于冒口的位置常设在铸件的最高和较厚的部位，熔渣比重较金属液轻，就上浮至冒口中，有利于减少铸件产生夹渣缺陷。

（3）作为浇注时，浇满铸型的信号，这也是指明顶冒口而言，当冒口有金属液冒出来时，浇注人员可以判断出铸型内以浇满。

（二）开设冒口的原则：

冒口在铸件上的位置是否合理，对铸件质量有很大影响。

1、符合顺序凝固的原则，冒口设在铸件最后凝固的部分，造成向着冒口方向的顺序凝固。

2、应设置在铸件的最高和最厚部分。当铸件不同高度处都需设置冒口时，要配合使用冷铁，将各个冒口的补缩区隔离。

3、冒口设置应不影响铸件质量。如不应设置在铸件的内应力集中的部位，以免在该处产生裂纹，也不得因设置冒口阻碍铸件的收缩。

4、冒口设置应不增加铸造过程和机械加工的工作量。如减少铸件落砂清理的困难，冒口尽量不放置在非加工面上等。
来源于洲际铸造