1、第四章 造型與制芯一、手工造型手工造型是全部用手工或手動工具完成的造型工序。如有箱造型、刮板造型、地坑造型等。下面簡要介紹大型復雜鑄件是如何采用手工造型的。某廠一大型氣缸（下半），材質為ZG20CrMo，鑄件重量26500kg，其輪廓尺寸5300mm3600mm1300mm。主要壁厚50mm。最厚處中分面法蘭厚450mm，寬400mm，這是鑄件的關鍵部位。缸體在高溫下工作，不允許有孔洞類和裂紋等缺陷存在。鑄件內外表面均需作磁粉探傷，重要部位和管口等處要求作超聲波探傷和射線探傷。由于中分面法蘭厚大，要求多個大型冒口補縮，故鑄件的澆注重量達41500kg。鑄件簡圖如圖4-1所示。第一節手工造型與制

2、芯圖4-1氣缸鑄件簡圖第一節手工造型與制芯鑄件的工藝方案、模樣制作及造型操作過程介紹如下(1)工藝方案鑄件沿中分面分型，法蘭朝上澆注(多箱地面造型、地坑澆注)，采用大型腰型保溫冒口補縮。(2)模樣的制作采用鋼木結構菱苦土模樣。(3)造型對這樣大型復雜的重要鑄件，造型是關鍵工序，一般要求具有造型操作技師資質者在現場統一指揮，并由經驗豐富、技術熟練的造型工精心操作。(4)合型砂型進爐烘干后，要趁熱合型，以便熱型澆注。1)將模樣置于造型平板上，仔細檢查一下模樣的外形及相關尺寸，要特別注意各活塊是否齊全、定位是否準確。2)按工藝要求擺放好第二層橫澆道和內澆道(均為成型耐火磚)，套上第一只砂箱，在兩端擺

3、放好分直澆道(成型耐火磚)，并用型砂固定好(隨后根據填砂量的增加依次擺好)，然后分步填砂緊實。第一節手工造型與制芯3)當型砂緊實到離中分面法蘭下沿約80mm處時，刮平擺放好第一層橫澆道和內澆道。4)根據填砂緊實的進程，依次套上其他各只砂箱，并按工藝要求在相應部位安置好各外冷鐵。5)下型(中箱、底箱)造好后，翻轉砂箱，造上型。6)吊走上型并翻轉180，修好上型并刷上涂料(涂料為鋯石粉，涂層厚度為2mm)。7)起出模樣，修好下型并刷上涂料。8)外型造好后，進烘干爐烘干。第一節手工造型與制芯二、手工制芯(1)敷上面砂擺好芯盒并清掃干凈，在芯盒腔內表面敷上30mm厚的鉻礦砂作為面砂。(2)加入芯骨因為

4、是特大型砂芯，芯骨要剛性好且吊運裝置堅固牢靠。(3)翻轉芯盒將芯盒翻轉在烘芯平板上，修好砂芯，并刷上涂料(涂層厚度約為2mm)。(4)烘干砂芯進烘干爐烘干。第一節手工造型與制芯一、普通機器造型第二節機器造型與制芯1.震實造型及震壓造型(1)操作前的準備依次檢查各可動部件的可動情況，檢查控制系統的動作正確性。(2)操作將砂箱放至工作臺模板上面，撒上分型砂，放入型砂，轉動按壓閥2，使之進行連續動作。(3)說明震壓式造型機一次只能完成一箱，因此，在生產過程中，這類機器通常是成對安置的，分別完成砂型的上箱和下箱，接下來還必須由人工進行下箱翻箱和上、下箱合型，勞動強度仍較大。2.微振壓實造型二、拋砂造型

5、圖4-4拋砂機的工作原理1送砂膠帶2弧板3葉片4拋砂頭轉子第二節機器造型與制芯三、高壓造型圖4-7多觸頭高壓造型工藝過程簡圖a)準備加砂b)加砂c)壓實d)脫模e)推出鑄型1砂斗2多觸頭3填砂框(附加框)4砂箱5模板6刮砂板第二節機器造型與制芯四、機器制芯(1)震實制芯類似于震實造型，利用跳動的動能使芯盒內的芯砂緊實。(2)擠芯利用柱塞式或螺旋式擠芯機擠制砂芯，只能制造斷面一定的簡單、直棒砂芯。(3)吹芯利用壓縮空氣將芯砂吹入芯盒內并緊實(見圖4-10頂吹法制殼芯工藝過程簡圖)。(4)射芯利用壓縮空氣將芯砂從射砂筒中射入芯盒并緊實，稱為射芯。第二節機器造型與制芯圖4-8德國BMD-FORMAT

6、IC造型工藝過程簡圖a)準備(向射砂筒加砂)b)射砂(上下箱同時射砂)c)壓實(上下箱同時壓實)d)起模e)下芯(下箱轉出180)f)合箱(下箱先轉回180，復位)g)脫箱h)推出砂型，準備澆注第二節機器造型與制芯圖4-9丹麥DISA造型機的工藝過程簡圖a)射砂b)壓實c)起模d)合型e)起模f)關閉造型室第二節機器造型與制芯圖4-10頂吹法制殼芯工藝過程簡圖a)吹分離劑，關閉b)芯盒關閉c)吹砂斗上升d)翻轉180，吹砂、結殼e)搖擺倒砂f)吹砂斗下降固化第二節機器造型與制芯圖4-10頂吹法制殼芯工藝過程簡圖(續)g)開盒h)旋轉開門，出芯第二節機器造型與制芯圖4-11熱芯盒射芯機制芯工藝過

7、程簡圖a)關閉芯盒b)工作臺上升，射砂c)工作臺下降，砂芯固化d)開盒，取芯1射砂筒及射頭2芯盒3夾緊缸4工作臺5砂芯6加熱板第二節機器造型與制芯一、造型輔機1.翻箱機翻箱機的作用是將造好型的上、下砂箱進行翻轉，以便下芯盒檢驗。在翻箱過程中，砂箱要限位和夾緊；起動和落位時要平穩無沖擊，以保證不損壞砂型。第三節造型生產線2.合型機合型機的作用是將造好的砂型和下好砂芯的上、下型合攏，以便進行澆注。對合型機的合型要求是動作平靜、準確。完成合型動作的升降缸，一般采用氣壓傳動或液壓傳動。如果是起動，則必須在氣缸本身結構上或控制系統中采用緩沖裝置。合型機分靜態和動態兩種類型。(1)靜態合型機在合型過程中，

8、上、下砂型在水平方向沒有運動。圖4-12上抓式合型機1合型缸2機架3張合缸4螺桿5升降架6立柱7立架8底座9定位缸10定位銷11上型輥道12止回塊13下型輥道14鋼球15銷軸16限位器第三節造型生產線(2)動態合型機它在合型過程中，上、下型在水平方向連續運動。為了保證合型準確，合型時上、下型在水平方向的運動必須同步。因此，在動態合型機構中，須設同步機構。動態合型機適用于在連續鑄型輸送機上進行合型。第三節造型生產線3.落箱機(1)上抓式落箱機其結構如圖4-13所示。圖4-13上抓式落箱機結構1支撐平板2導向套3拖板4升降氣缸5張合氣缸6滑槽7撐桿8輥道9機械手10導向立柱第三節造型生產線(2)下

9、托式落箱機這種落箱機主要由輥道氣缸、落箱氣缸、支架、橫梁和滾輪等組成。這種落箱機的落箱行程較大，這樣可使鑄型輸送機上未經落砂、開箱的鑄型能通過落箱機。此外，只有當鑄型輸送機小車臺面空載時，才允許落箱氣缸動作并進行落箱。第三節造型生產線4.壓鐵機鑄型在澆注時，為了克服液體金屬的抬型力，有時需防止壓鐵。壓鐵機是使取、放壓鐵實現機械化、自動化以減輕勞動強度的一種輔機。它形式多樣，如懸掛式、頂桿式、機械手抓取式等。圖4-14氣動機械手抓取式壓鐵機1平移氣缸2滾輪3升降氣缸4導桿5導槽6機械手7壓鐵8砂箱9鑄型輸送機10壓鐵回送輥道第三節造型生產線5.捅箱機捅箱機的作用是將砂型連同鑄件一起從砂箱中捅出，

10、然后送到落砂機上進行落砂，空砂箱直接送到分箱機旁分箱。圖4-15捅箱機示意圖1砂箱2機架3機械手4捅頭5移動車6提箱氣缸7鑄型輸送器8推進氣缸第三節造型生產線6.分箱機分箱機是把從落箱機或捅箱機處運來的空砂箱分開，分別送到上、下型輥道上，以待回用。圖4-16自重式分箱機1上型輥道2下型輥道3機架4砂箱推(拉)桿機構5上砂箱6下砂箱7擋鐵8托箱輥道9工作臺10套座11舉升氣缸12導向桿13彈簧14擋箱氣缸第三節造型生產線二、鑄型輸送機鑄型輸送機是在造型生產線上用以聯系造型、下芯、合型、壓鐵、澆注、落砂等工序的輸送設備。它一般由小車、輥道、鏈板或懸鏈所組成，其系統可實現機械化或半機械化。鑄型輸送機

11、可按以下方式分類。1)按運輸特征分為連續式、脈沖式、間歇式。2)按安裝形式分為水平式、垂直式、傾斜式、懸掛式。3)按布置形式分為封閉式、開放式。鑄型輸送機選用的主要依據是生產批量和生產的組織方式。(1)連續式鑄型輸送機這是用牽引鏈條將運載小車聯系起來，組成封閉式連續運行的鑄型輸送機。(2)脈沖式鑄型輸送機這是根據工藝要求，按一定的生產節拍，有節奏地運行和停歇的封閉式鑄型輸送設備。(3)間歇式鑄型輸送機這種機器的運行是間歇的、有節奏的，可變性強。第三節造型生產線三、造型生產線簡述1.造型生產線的布置形式第三節造型生產線(1)串聯式造型機沿鑄型輸送機布置，造好的砂型從主機到合型機之間的運行方向與鑄

12、型輸送機平行或基本平行。圖4-18串聯式造型生產線的布置1壓鐵機2轉箱機3上型造型機4回箱輥道5合型機6、10落箱機(或捅箱機)7翻箱機8下型造型機9分箱機(2)并聯式將造型機組垂直于鑄型輸送機布置，造好的砂型從主機到合型機的運行方向與鑄型輸送機相垂直或成一定的角度。圖4-19并聯式造型生產線布置圖1小車清掃機2下型提升機3下型造型機4上型提升機5上型造型機6振動落砂機7捅箱機8壓鐵機9、11翻箱機10合型機12落箱機第三節造型生產線2.造型生產線中造型機的選擇和布置(1)震壓造型生產線該生產線是由震壓和震實造型機組成的生產線。圖4-20中小型震壓造型機成組布置1澆注平臺2澆注單軌3鑄型輸送機

13、4氣吊單軌5上型造型機6回箱輥道7下型造型機8氣動推桿9落砂機第三節造型生產線圖4-21中小型震壓造型機成對布置1氣動推桿2落砂機3、6、8氣吊單軌4鑄型輸送機5空箱輥道7上型造型機9下型造型機10合型輥道11澆注平臺12澆注單軌(2)拋砂造型生產線拋砂造型生產線以拋砂機為主體，配以刮砂機、起模機和運輸設備等。第三節造型生產線一、澆注系統的組成和作用圖4-22澆注系統1澆口杯2直澆道3橫澆道4內澆道澆注系統一般由澆口杯、直澆道、橫澆道和內澆道四個部分組成。第四節澆注系統類型的選擇和計算1.澆口杯圖4-23漏斗型澆口杯第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-25設有擋渣裝置的澆口杯a)閘板式澆口杯b

14、)濾網式澆口杯c)拔塞式澆口杯d)隔片式澆口杯第四節澆注系統類型的選擇和計算2.直澆道圖4-26常用直澆道的類型a)圓錐形直澆道b) 倒圓錐形直澆道c)耐火磚圓管直澆道d)蛇形直澆道第四節澆注系統類型的選擇和計算3.橫澆道圖4-28橫澆道截面形狀a)梯形b)圓頂梯形c)圓形第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-29加強擋渣能力的橫澆道a)鋸齒形橫澆道b)緩流式橫澆道c)帶離心集渣包橫澆道第四節澆注系統類型的選擇和計算4.內澆道圖4-30內澆道的截面形狀a)扁平梯形b)高梯形c)方梯形d)三角形e)新月形f)半圓形g)圓形第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-31內澆道開設方向a)成直角開設b)逆向

15、開設第四節澆注系統類型的選擇和計算1.按金屬液的引入位置分類圖4-32澆注系統類型a)頂注式b)底注式c)中注式d)階梯式二、澆注系統類型的選擇第四節澆注系統類型的選擇和計算1)頂注式澆注系統的特點 對鑄型底部沖擊力大，金屬液與空氣接觸面大、時間長，容易產生紊流、飛濺、氧化而造成砂眼、冷豆、氣孔、氧化物夾雜等鑄件缺陷。 使鑄件自下而上順序凝固，有利于冒口的補縮。 充型性好、結構簡單、操作方便。第四節澆注系統類型的選擇和計算(1)頂注式頂注式澆注系統把內澆道開設在鑄件頂部，如圖4-33所示。圖4-33頂注式澆注系統的一般形式圖4-35壓邊澆口 壓邊澆口，如圖4-35所示。其特點是澆口以一條窄而長

16、的縫隙與鑄件頂部相連。2)頂注式澆注系統的特殊形式：雨淋式澆注系統和壓邊澆口。 雨淋式澆注系統的特點是橫澆道(雨淋環)和內澆道(即雨淋孔)都位于鑄件上方，金屬液分成多股細流注入型腔，因此液流對鑄型的沖擊作用減輕，液面活躍，雜質易于上浮，能造成鑄件自下而上的順序凝固。第四節澆注系統類型的選擇和計算 澆注時，金屬液通過壓邊縫隙順型壁流下，對鑄型的沖刷力小，鑄件由下而上順序凝固。高溫金屬液全部流經壓邊縫隙，縫隙周圍的砂型被長時間加熱，使之不會很快冷凝而切斷補縮通道，故壓邊澆口有良好的補縮作用。(2)中注式澆注系統內澆道一般開設在分型面上。(3)底注式澆注系統1)底注式澆注系統的一般形式。 金屬液從型

17、腔下面注入，充型平穩，對鑄型沖擊力小，不會產生飛濺。 金屬液自下而上緩慢上升，型腔內的氣體易于排除，金屬液不易被氧化。第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-36底注式澆注系統的一般形式2)底注式澆注系統的特殊形式。第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-37牛角澆口a)正牛角b)反牛角2)底注式澆注系統的特殊形式。第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-38反雨淋式澆注系統1橫澆道2內澆道3鑄件4澆口盆5直澆道第四節澆注系統類型的選擇和計算1)帶分配直澆道的階梯式澆注系統。圖4-40帶分配直澆道的階梯式澆注系統1分配直澆道2內澆道3橫澆道4主直澆道5澆口盆(4)階梯式澆注系統高度較大的鑄件應采用階梯式澆

18、注系統。第四節澆注系統類型的選擇和計算2)單直澆道階梯式澆注系統。 控制各組元截面積比例。將阻流截面設置在直澆道前的任一組元截面上，使金屬液在直澆道中呈不充滿狀態，并使h有效h0，如圖4-41所示。這是以阻流截面為分界的半封閉式澆注系統，在生產中應用最廣。圖4-41單直澆道階梯式澆注系統a)內澆道向上傾斜b)、c)、d)帶有中間直澆道e)中間直澆道大于主直澆道第四節澆注系統類型的選擇和計算 利用形狀因素。圖4-41a、b、c所示的三種階梯式澆注系統利用阻流截面來實現逐層注入，圖4-41d、e所示結構不僅控制截面積比例，而且還利用了形狀因素，因為中間直澆道截面積大于主直澆道截面積，而每層內澆道截

19、面積之和等于直澆道截面積，這樣就保證了中間直澆道不會充滿，從而達到從下而上逐層引入金屬的目的。第四節澆注系統類型的選擇和計算(1)封閉式澆注系統封閉式澆注系統各組元的截面積關系為A內A直，澆注時整個澆注系統處于充滿狀態。1)用于薄壁小型鑄件2)用于中、小型鑄件3)用于大、中型鑄件4)用于特大型鑄件(2)開放式澆注系統開放式澆注系統各組元的截面積關系為A內A橫A直。1)鋁合金鑄件常用各組元截面積比關系第四節澆注系統類型的選擇和計算 小件 大中件2)球墨鑄鐵件常用各組元截面積比關系(多用于厚壁球墨鑄鐵件)(3)半封閉式澆注系統半封閉式澆注系統各組元的截面積比關系為A內A直A橫。1)用于100100

20、0kg的鑄鐵件2)用于1000kg以上的鑄鐵件第四節澆注系統類型的選擇和計算1.鑄鐵件澆注系統的計算(1)澆注時間的計算對于10t以下鑄鐵件，澆注時間t可用式(4-1)計算。第四節澆注系統類型的選擇和計算表4-1因數與鑄件壁厚的關系第四節澆注系統類型的選擇和計算1.鑄鐵件澆注系統的計算表4-2灰鑄鐵件允許的最小上升速度(2)內澆道橫截面積的計算1)確定平均壓頭hP及最小剩余壓頭hm。第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-42平均壓頭和剩余壓頭計算示意圖 頂注時：hn=0，hP=h0。 底注時：hn=hc，hP=h0-。第四節澆注系統類型的選擇和計算 中注時：hn=，hP=h0-。第四節澆注系統類

21、型的選擇和計算表4-3壓力角的最小值第四節澆注系統類型的選擇和計算表4-3壓力角的最小值例4-1某圓環形鑄件的澆注方案如圖4-43所示。要保證金屬液充滿鑄型，試求最小hm的值。第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-43環形鑄件的澆注方案解由圖4-43可知S1000mm，鑄件壁厚度為20mm，查表4-3得最小壓力角=8，取8代入式(4-6)，得hm=1000mmtan。第四節澆注系統類型的選擇和計算2)確定流量系數值。表4-4流量系數值3)鑄件澆注重量m值的確定。表4-5灰鑄鐵件澆冒口重量占鑄件毛坯重量的百分數(質量分數，)例4-2某灰鑄鐵件重量為900kg，平均壁厚為15mm，單件生產，干型澆注

22、，試求內澆道總截面積。該鑄件鑄型圖如圖4-44所示。第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-44灰鑄鐵件鑄型圖解內澆道總截面積按式(4-4)計算，即第四節澆注系統類型的選擇和計算 鑄件澆注總重量m。按表4-5查得鑄件毛坯重量為900kg，單件生產時澆冒口重量占鑄件毛坯重量的2025，取20，即 流量系數。按表4-4查得干型、中等阻力，則0.48。 澆注時間t。對于澆注重量為1080kg(10t以下)的鑄鐵件可按式(4-1)計算，通常取S12，即第四節澆注系統類型的選擇和計算 平均壓頭hP 。鑄件為中間澆注，h0=70cm，故hP=cm=60cm。 內澆道總截面。將以上各值代入式(4-4)得(3)確

23、定澆注系統各組元的比例內澆道總截面積確定之后，根據不同的合金和不同的鑄件特點，選擇澆注系統各組元截面積的比例關系。第四節澆注系統類型的選擇和計算表4-6灰鑄鐵件澆注系統各組元截面積的比例例4-3某廠生產的Y381型滾齒機支架，材質為HT150灰鑄鐵，加工精度要求較高，鑄件重量為35kg，輪廓尺寸為460mm手工造型、干型干芯、轉包澆注。鑄件澆注位置和分型面等如圖4-45所示。鑄件除頂部100mm凸臺處壁較厚(30mm)外，主要壁厚為1215mm，有7個砂芯，屬于形狀較復雜的薄壁鑄件。第四節澆注系統類型的選擇和計算圖4-45Y381型滾齒機支架鑄件工藝簡圖第四節澆注系統類型的選擇和計算 通過阻流

24、截面的鐵液重量m。鑄件重量為35kg，壓邊冒口澆注系統重量約為5kg，則 澆注時間t。薄壁鑄件的澆注時間可按t=S2計算，其中查表可得S22。 流量系數。按表4-4選得干型、中等阻力0.48。 確定平均壓頭hP。根據式(4-5)hP=h0-，h0是作用于內澆道的壓頭，等于上砂型高與澆口杯高之和，故h0=26mm+7mm=33cm。第四節澆注系統類型的選擇和計算 薄壁復雜鑄件還需驗算型腔內鐵液液面上升速度。根據式(4-3)：v=370/14mm/s26.4mm/s，此值大于表4-2所列的v=1020mm/s的數值，是較合適的。 核算最小剩余壓頭hm。根據式(4-6)hmStan可得第四節澆注系統

25、類型的選擇和計算第四節澆注系統類型的選擇和計算2.鑄鋼件澆注系統的計算第四節澆注系統類型的選擇和計算表4-7鋼液流量表4-8鋼液在型腔內上升速度的推薦值第四節澆注系統類型的選擇和計算第五節冒口的設置與計算1)冒口設置應符合順序凝固原則，冒口的大小和形狀應使冒口金屬液最后凝固。2)在整個凝固期間冒口應有充足的金屬液補償鑄件的體收縮。3)冒口中的金屬液必須有足夠的補縮壓力和通暢的補縮通道，以使金屬液順利地流到需補給的部位。冒口必須滿足的三個基本條件：1)冒口設置應符合順序凝固原則，冒口的大小和形狀應使冒口金屬液最后凝固。第五節冒口的設置與計算2)在整個凝固期間冒口應有充足的金屬液補償鑄件的體收縮。

26、3)冒口中的金屬液必須有足夠的補縮壓力和通暢的補縮通道，以使金屬液順利地流到需補給的部位。一、冒口的種類圖4-46常見冒口類型a)頂冒口b)側冒口1頂明冒口2頂暗冒口3側明冒口4側暗冒口第五節冒口的設置與計算二、冒口的形狀圖4-47常用的冒口形狀a)球形b)球頂圓柱形c)圓柱形d)腰圓柱形(明)e)腰圓柱形(暗)第五節冒口的設置與計算三、冒口的位置1)冒口應盡量放在鑄件被補縮部位的上部或最后凝固的熱節點旁邊，以便利用金屬液的重力進行補縮。2)鑄件不同高度上有熱節需要進行補縮時，可在不同水平面上安放冒口，并采用冷鐵使各個冒口的補縮范圍隔開，如圖4-48所示。3)冒口應盡量不阻礙鑄件的收縮。4)冒

27、口最好設置在鑄件需要切削加工的表面上，以減少精整鑄件的工時。5)力求用一個冒口同時補縮一個鑄件的幾個熱節，或者補縮幾個鑄件的熱節，如圖4-49a所示。6)為了加強鑄件的順序凝固，應盡可能使內澆道靠近冒口或通過冒口進入鑄件，如圖4-49b所示。第五節冒口的設置與計算圖4-48鑄件上不同高度冒口的隔離a)階梯形熱節b)上下有熱節1頂明冒口2鑄件3側暗冒口4冷鐵第五節冒口的設置與計算圖4-49一個冒口補縮幾個熱節或幾個鑄件a)補縮三個熱節點b)補縮四個鑄件1、4冒口2鑄件3橫澆道第五節冒口的設置與計算1.補縮通道圖4-50向熱節圓處補縮示意圖1冒口2輪緣3輻板4縮孔5液相線等溫面6固相線等溫面第五節

28、冒口的設置與計算四、冒口的補縮通道2.補縮通道的形成圖4-51冒口補縮通道示意圖a)補縮通道暢通b)末端區凝固結束，中間區通道消失c)鑄件凝固的三個區域(1)末端區鑄件末端區多一個散熱面，第五節冒口的設置與計算使這個區域的金屬冷凝加快，越接近末端區凝固得越早，造成順序凝固，朝向冒口張開的楔形補縮通道有利于金屬液補縮，如圖4-51a所示。(2)冒口區冒口區的一端與冒口連接，在冒口的熱作用下，越靠近冒口溫度降得越慢，造成順序凝固，在冒口區的前沿也形成了楔形補縮通道，有利于金屬液補縮，如圖4-51b所示。(3)中間區末端區的散熱條件和冒口區的加熱作用均已消失，鑄件上各點的冷卻速度相同，液相線等溫面相

29、互平行，為同時凝固，致使中間區域發生的收縮得不到金屬液的補償而產生軸線縮松，如圖4-51c所示。第五節冒口的設置與計算圖4-52冒口的水平補縮距離a)平板b)階梯板c)方形斷面板第五節冒口的設置與計算五、冒口的補縮距離1.碳鋼鑄件冒口的補縮距離圖4-53冒口區長度、末端區長度和冒口補縮距離與鑄件壁厚的關系a)冒口區長度與鑄件壁厚的關系b)末端區長度與鑄件壁厚的關系c)冒口補縮距離與鑄件壁厚的關系第五節冒口的設置與計算例4-4圖4-54所示為環形鑄鋼件，冒口直徑為200mm，試確定冒口的數目及補縮方案。圖4-54環形鑄鋼件冒口補縮方案第五節冒口的設置與計算解(1)確定寬厚比鑄鋼件厚度為90mm，

30、寬度為270mm，寬厚31(桿件)。(2)確定冒口補縮距離(3)求設置冒口數量n第五節冒口的設置與計算2.鑄鐵件冒口的補縮距離圖4-55球墨鑄鐵冒口水平方向補縮距離a)單面補縮b)雙面補縮第五節冒口的設置與計算六、鑄鋼件的冒口1)根據鑄件結構特點劃分成幾個補縮區，并找出各補縮區的熱節點。2)由鑄件熱節或厚大截面確定冒口位置與形式。3)由鑄件的主要熱節與對冒口的基本要求確定冒口的形狀和尺寸。4)根據補縮距離確定冒口數量。5)校核補縮能力。第五節冒口的設置與計算1.冒口尺寸的確定方法圖4-56求熱節圓直徑示意圖(1)比例法比例法又稱為熱節圓法。第五節冒口的設置與計算(2)模數法通過計算模數來確定冒

31、口尺寸的方法稱為模數法。第五節冒口的設置與計算2.工藝出品率表4-9碳鋼和低合金鋼鑄件的工藝出品率第五節冒口的設置與計算表4-10齒輪類鑄鋼件的工藝出品率第五節冒口的設置與計算1.灰鑄鐵的冒口表4-11常用冒口的形式和參數七、鑄鐵件的冒口第五節冒口的設置與計算表4-12灰鑄鐵件頂冒口尺寸(手工造型)表4-13灰鑄鐵凝固收縮率第五節冒口的設置與計算2.球墨鑄鐵件的冒口表4-14球墨鑄鐵件冒口尺寸第五節冒口的設置與計算1.大氣壓力冒口圖4-57大氣壓力冒口a)大氣壓力冒口示意圖b)普通冒口c)砂芯形狀d)大氣壓力冒口1尖角砂型2砂芯3鑄件4冒口八、特種冒口第五節冒口的設置與計算2.發熱冒口圖4-5

32、8發熱冒口a)明冒口b)暗冒口1發熱材料2保溫材料3型砂隔片4排氣孔第五節冒口的設置與計算3.保溫冒口第五節冒口的設置與計算4.易割冒口圖4-59易割冒口a)型圓孔隔片b)型圓孔隔片c)星形孔隔片1冒口2隔片3鑄件第五節冒口的設置與計算一、均勻壁上的垂直補貼例4-5圖4-61所示為筒形碳鋼件，要求全部加工，不允許有軸線縮松，試確定冒口補貼的厚度。解按比例畫出添加加工余量后的鑄件圖，以鑄件的初始厚度為35mm，查得鑄件高度在85mm以下為鑄件末端區，不需要放補貼，需要放補貼的高度為例4-6試確定圖4-62所示閥體法蘭的冒口補貼。解按以下步驟進行：1)按比例畫出添加加工余量后的法蘭圖。2)考慮到砂

33、型尖角的熱影響，作必要的修正后，在熱節點畫出熱節圓直徑65mm。3)按熱節點厚度為65mm作法蘭，因而產生具有等壁厚的法蘭(凡是厚度不等的鑄件，在計算補貼值之前，均要作出等壁厚線)。第六節補貼的設置與計算4)畫出法蘭中心線，在致密的人為末端區之上，用徑向線作圓周等分，等分間隔取弧長100mm。5)由圖4-60查各分隔點上的補貼厚度。第六節補貼的設置與計算圖4-60補貼厚度與鑄件壁厚和高度的關系第六節補貼的設置與計算表4-15桿件補貼尺寸的補償因數第六節補貼的設置與計算例4-5圖4-61所示為筒形碳鋼件，要求全部加工，不允許有軸線縮松，試確定冒口補貼的厚度。圖4-61碳鋼筒形鑄件的補貼法第六節補

34、貼的設置與計算解按比例畫出添加加工余量后的鑄件圖，以鑄件的初始厚度為35mm，查得鑄件高度在85mm以下為鑄件末端區，不需要放補貼，需要放補貼的高度為第六節補貼的設置與計算例4-6試確定圖4-62所示閥體法蘭的冒口補貼。圖4-62法蘭的補貼法第六節補貼的設置與計算解按以下步驟進行：第六節補貼的設置與計算1)按比例畫出添加加工余量后的法蘭圖。2)考慮到砂型尖角的熱影響，作必要的修正后，在熱節點畫出熱節圓直徑65mm。3)按熱節點厚度為65mm作法蘭，因而產生具有等壁厚的法蘭(凡是厚度不等的鑄件，在計算補貼值之前，均要作出等壁厚線)。4)畫出法蘭中心線，在致密的人為末端區之上，用徑向線作圓周等分，

35、等分間隔取弧長100mm。5) 查各分隔點上的補貼厚度。二、凸肩補貼圖4-63凸肩補貼的形式和尺寸第六節補貼的設置與計算第六節補貼的設置與計算圖4-64凸肩補貼末端的形式a)不正確b)正確第六節補貼的設置與計算圖4-65輪轂直徑較大時用凸肩來擴大致密的冒口區第六節補貼的設置與計算第六節補貼的設置與計算三、局部熱節點的補貼1)按11比例畫出熱節圓的局部圖形，并按相同比例畫出補正量和加工余量，如4-67所示。2)畫出熱節點內切圓直徑dy。3)按照d1=1.05dy，d2=1.05d1的遞增規律自下而上地增大各圓的直徑，各圓的圓心分別在前一個圓的圓周上，并與鑄件壁的一側相切。4)連接各圓切點形成的曲

36、線，就是補貼的外形曲線。第六節補貼的設置與計算圖4-67齒輪鑄件輪緣的補貼a)鑄件b)滾圓法第六節補貼的設置與計算一、冷鐵的設置與計算1.冷鐵的作用第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算(1)消除鑄件局部熱節在鑄件局部厚大難以設置冒口的部位設置冷鐵，可以防止鑄件產生縮孔或縮松。(2)控制鑄件的順序凝固或同時凝固在鑄件不均勻壁厚的熱節處或在鑄件均勻壁厚的某一端設置冷鐵，可以使鑄件形成順序凝固或同時凝固。(3)減少冒口數量使用冷鐵可以使鑄件產生人為的凝固末端區和增長末端區，從而增加冒口的補縮距離，起到減少冒口數量的作用。(4)減小冒口尺寸在一定條件下要得到無縮孔的鑄件，如果加大冷鐵，則可以適當減小冒口尺寸；

37、反之，如果減小冷鐵，就必須增大冒口尺寸。(5)防止鑄件產生裂紋在鑄件壁與肋的交接處設置冷鐵可消除熱節，能有效地防止鑄件裂紋。(6)提高鑄件的硬度和耐磨性加快鑄件某些特殊部位的冷卻速度，以達到細化晶粒、提高鑄件表面硬度和耐磨性的目的。第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算2.冷鐵的設置(1)外冷鐵造型時放置在模樣表面上的冷鐵稱為外冷鐵。圖4-68常見外冷鐵的形狀a)圓形b)方形c)梯形d)弧形1)外冷鐵尺寸的確定。第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算2)外冷鐵材料。3)外冷鐵安放要求。圖4-69暗冷鐵1鑄件2覆砂層3冷鐵第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算(2)內冷鐵放置在型腔內，能與鑄件熔合為一體的起激冷作用的金屬物稱

38、為內冷鐵。1)內冷鐵材料。2)內冷鐵尺寸的確定。3)內冷鐵安放要求。第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算3.冷鐵的計算(1)外冷鐵的計算冷鐵的尺寸主要是指它的厚度。(2)內冷鐵的計算1)加工孔中內冷鐵尺寸的確定。圖4-70內冷鐵在加工孔中的應用第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算2)鑄件局部小熱節中內冷鐵尺寸的確定。表4-16螺旋內冷鐵的參考值第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算表4-16螺旋內冷鐵的參考值第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算圖4-71螺旋內冷鐵應用示意圖第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算1.防裂肋圖4-72防裂肋的設置形式第七節冷鐵、鑄肋的設置與計算二、鑄肋的設置與計算圖4-73拉肋的設置1拉肋2鑄件第七節冷鐵、

39、鑄肋的設置與計算2.拉肋1)有壁厚為8mm的薄壁箱體，其模數M件0.4cm，澆注溫度為1300，澆注時間約為10s，鐵液中w(C)=3.35%， w(Si+P)=2.5%，試確定是否需要安放冒口。解先從圖4-74中查出3.8，再從圖4-75中，找出澆注時間為10s和模數M件0.4cm的兩點作連線相交于鐵液后補量坐標上，查出后補量。第八節技能訓練訓練1 冒口的相關計算2)鐵液化學成分同上例，鑄件壁厚為40mm，模數M件2cm，澆注時間為18s，澆注溫度為1300，試確定是否需要安放冒口。解先從圖4-74中查得1.5，再從圖4-75中查得N1.0%。第八節技能訓練圖4-75確定鐵液后補量的線圖第八

40、節技能訓練3)已知鑄件重量m件=120kg，模數M件1.5cm，收縮時間t收縮50t凝固，收縮量0.5，試求灰鑄鐵冒口h=2d時的冒口直徑d。解查圖4-76，在0.5的左上圖找出M件1.5cm與t收縮50%t凝固的交點，由此向右與m件120kg的線相交，便可讀出相交點處冒口直徑d=70mm，而冒口在完全凝固狀態下的重量為3.2kg。第八節技能訓練4)試求圖4-77所示法蘭的模數。圖4-77法蘭解法蘭與管壁的交接處形成熱節，用作圖法估計熱節的冷卻速度，相當于法蘭增厚到72mm，第八節技能訓練再將增厚的法蘭看成是交接截面的桿狀件，故其模數為5)圖4-78所示為雙法蘭鑄鋼件，材質為ZG 310-57

41、0，但上下法蘭均需設冒口補縮。圖4-78雙法蘭鑄鋼件的冒口布置圖1側暗冒口2明頂冒口解 求鑄件模數M件。已知a=10cm，b=20cm，非冷卻面，則M件ab/2(a+b)-d=10cm20cm/2(10cm+20cm)-8cm3.85cm。第八節技能訓練 求M冒及M頸。由M件與M冒的比例關系可知第八節技能訓練 確定鑄件金屬的體收縮率。因為鑄件材質為ZG 310-570，澆注溫度取1500，查表4-17得4.5。 確定冒口的形狀和尺寸。根據有關模數法計算冒口的方法可得出：頂部明冒口取M冒4.5cm；b=2a，h=1.5a的腰圓柱形冒口，其冒口根部寬、長分別是a=190mm，b=380mm，高度h

42、=285mm，單個冒口重量為123kg。當鋼液的收縮率為4.5時，每個冒口的最小補縮能力約為250kg。 驗算冒口數目。冒口在鑄件上的布置如圖4-78所示。近似地用圓筒周長D3.14400mm=1256mm代替法蘭熱節中心的圓周長，上下法蘭厚度均為100mm，寬、厚比為21，查圖4-60得冒口區長度為150mm，冒口的總作用范圍(以側暗冒口為依據)是：(2402150)2mm1080mm，略小于1256mm，說明側暗冒口的數目不足，但對于沒有氣密性要求的鑄件來說，上述4個冒口可以基本滿足鑄件質量要求。第八節技能訓練 校核冒口的最大補縮能力。從上述計算結果知道，四個冒口最大補縮能力的總重量是m補

43、250kg2200kg2=900kg，鑄件重量m件710kg?？梢娒翱谟凶銐虻慕饘僖汗┙o鑄件補縮。表4-17確定鋼的體收縮率圖表第八節技能訓練6)圖4-79所示的厚實鑄件(鑄鋼)用一個頂冒口補縮。圖4-79發熱冒口的補縮能力1冒口的殘留體積2鑄件解鑄件的體收縮量V縮70dm35%=3.5dm3。第八節技能訓練使用普通冒口時M普冒1.25cm=6cm。M熱冒M普冒1.434.2cm。根據鑄件的結構特點，決定采用直圓筒形的發熱冒口套。根據以往的生產經驗，暫定冒口尺寸為230mm345mm。此冒口的M冒4.3cm，m冒9.8kg，14.4dm3。模數已滿足了鑄件的要求，但能否滿足對鑄件補縮的要求，還

44、要進行驗算。V補2/32/314.4dm3=9.6dm3，因V補大于V縮，故冒口足夠大。第八節技能訓練1.生產條件和技術要求(1)生產性質年產量為6000件。(2)材質HT150灰鑄鐵。(3)結構及使用條件進給箱體位于床身側面，內裝齒輪和軸，它是車削加工的進給部分。圖4-80進給箱體零件圖第八節技能訓練訓練2 設計C640型進給箱體的鑄造工藝2.鑄造工藝方案的選擇(1)造型方法的選擇由于生產批量大，進給箱體鑄件采用機器造型和制芯，選擇ZB3512型半自動微振壓實造型機，成對布置在造型線上，分別造上型和下型。(2)澆注位置的選擇進給箱體澆注位置有兩種方案，如圖4-81所示。(3)分型面的選擇圖4-82所示為進給箱體分型面的選擇