精密鑄造專用砂 鑄造工藝方案設(shè)計(jì)

第七章鑄造工藝方案設(shè)計(jì)鑄造工藝方案設(shè)計(jì)，是整個(gè)鑄造工藝及工裝設(shè)計(jì)中最基本而又最重要的部分。正確的鑄造工藝方案，可以提高鑄件質(zhì)量，簡(jiǎn)化鑄造工藝，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。鑄造工藝方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有：鑄造工藝設(shè)計(jì)有關(guān)工藝參數(shù)的選擇，型芯的設(shè)計(jì)等。7－1鑄造工藝方法的選擇目前鑄造方法的種類繁多，按生產(chǎn)方法可分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類，而砂型鑄造按澆注時(shí)砂型是否經(jīng)過(guò)了烘干又分為濕型、干型與表面干型鑄造。特種鑄造也可分為金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、殼型鑄造，熔模鑄造、陶瓷型鑄造等等。各種鑄造方法都有其特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，究竟應(yīng)該采用哪一種方法，應(yīng)根據(jù)零件特點(diǎn)、合金種類、批量大小、鑄件技術(shù)要求的高低以及經(jīng)濟(jì)性加以綜合考慮。一、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要包括鑄件的壁厚大小、形狀及重量大小等，應(yīng)根據(jù)不同鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的鑄造工藝方法。砂型鑄造的特點(diǎn)（1）由于采用內(nèi)部砂芯、活塊模樣、氣化模及其它特殊的造型技術(shù)等有利條件，可以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的鑄件；（2）鑄件的大小和重量幾乎不受限制。鑄件重量一般是幾十克到幾百千克；（3）砂型鑄造對(duì)鑄件最小壁厚有一定限制。熔模鑄造的特點(diǎn)（1）可以鑄出形狀極為復(fù)雜的鑄件，其復(fù)雜程度是任何其它方法難以達(dá)到的。

雖然一個(gè)壓型所能制出的熔模形狀較簡(jiǎn)單，但可用幾個(gè)壓型分別制出復(fù)雜零件的不同部分，然后焊合在一起，組成復(fù)雜零件的熔模；（2）熔模鑄造可鑄出清晰的花紋、文字；（3）能鑄出孔的最小直徑可達(dá)0.5mm，鑄件的最小壁厚為0.3mm，但不宜鑄造壁厚大的鑄件。其比較適宜生產(chǎn)的鑄件重量為幾十克至幾千克，但它能生產(chǎn)的鑄件重量為幾克至幾十千克。金屬型鑄造的特點(diǎn)（1）金屬型鑄造的鑄件重量范圍一般為0.1—135kg，個(gè)別可達(dá)225kg。（2）由于金屬型的型腔是用機(jī)械加工方法制出的，所以鑄件的結(jié)構(gòu)形狀不能很復(fù)雜，更應(yīng)考慮從鑄型中取出鑄件的可能性。（3）采用金屬型芯時(shí)，也要考慮抽出型芯的可能性，因而鑄件的結(jié)構(gòu)多限于采用形狀簡(jiǎn)單的壓力鑄造的特點(diǎn)（1）由于壓力鑄造中金屬液是在高速高壓下充填鑄型，所以，可以鑄出形狀復(fù)雜而壁薄的鑄件。許多由重力(砂型、金屬型)鑄造無(wú)法生產(chǎn)的鑄件，大多數(shù)可以采用壓鑄。（2）壓鑄工藝比較適宜生產(chǎn)小而壁薄、壁厚5.離心鑄造的特點(diǎn)最適合鑄造各種旋轉(zhuǎn)體形狀的管、筒鑄件。壁厚為4～125mm，長(zhǎng)度不宜大于內(nèi)徑的15二、合金種類各種鑄造工藝方法對(duì)鑄件的合金種類有一定的限制。任何可熔化的金屬都能采用砂型鑄造，最常用的金屬是鑄鐵、鑄鋼、黃銅、青銅、鋁合金和鎂合金。

熔模鑄造可以鑄造任何合金，而對(duì)高熔點(diǎn)合金效果更為突出，飛機(jī)上的導(dǎo)向葉片等用不易加工的高熔點(diǎn)合金鑄造，一般用熔模鑄造工藝。不銹鋼零件、工具等常用熔模鑄造。目前適用于壓鑄工藝的合金有鋅、鋁、鎂、銅、鉛、錫等六個(gè)合金系列，其中鋁、鋅合金是應(yīng)用最廣泛的壓鑄合金。黑色金屬由于熔點(diǎn)太高，因而壓鑄型的使用壽命低，通常不采用壓鑄成型。三、批量大小及交貨期限砂型鑄造的生產(chǎn)批量不受限制，可用于成批、大量生產(chǎn)，也可用于單件生產(chǎn)。由于砂型鑄造的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較短，所以特別適于交貨期限較短、批量不大的鑄件的生產(chǎn)。熔模鑄造的主要生產(chǎn)設(shè)備比較簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)批量限制不大。但熔模鑄造工藝工序較多，且需制作壓型，故生產(chǎn)周期比砂型長(zhǎng)。金屬型鑄造需設(shè)計(jì)制造金屬模型，一次投資較大，且金屬型壽命長(zhǎng)，對(duì)鋁鎂合金鑄件可使用上千萬(wàn)次，故適用批量生產(chǎn)，批量少時(shí)不能充分發(fā)揮金屬型的潛力。金屬型制造周期長(zhǎng)，對(duì)交貨期短的任務(wù)難以滿足。壓鑄工藝設(shè)備投資大，壓鑄型的制造周期較長(zhǎng)，成本高。但生產(chǎn)效率高，故僅適于成批大量生產(chǎn)。四、鑄件技術(shù)要求鑄件的技術(shù)要求包括外觀質(zhì)量要求(尺寸精度、表面粗糙度)及內(nèi)部質(zhì)量(力學(xué)性能、致密度等)，不同的鑄造工藝方法能達(dá)到不同的水平。

砂型鑄造的鑄件在凝固冷卻到室溫后組織無(wú)層狀結(jié)構(gòu)、性能無(wú)方向性、其強(qiáng)度、韌性、剛度在各方向都相等，這一點(diǎn)對(duì)某些要求各方向性能均衡的鑄件是重要的。砂型鑄造中鑄件凝固收縮受到的阻力較小，鑄件內(nèi)應(yīng)力小。可采用冷鐵等不同的鑄型材料來(lái)調(diào)整和控制鑄件的凝固過(guò)程，鑄件內(nèi)部縮孔縮松較少，內(nèi)部質(zhì)量易于得到保證。砂型鑄造鑄件尺寸精度較差，表面粗糙度較大。熔模鑄造沒(méi)有分型面，由壓型制出的熔模的披縫也被消除，也沒(méi)有砂型鑄造那樣的起模合箱等操作，所以鑄件尺寸精度較高，可達(dá)CT5級(jí)，表面粗糙度較小。熔模鑄造的渦輪葉片的精度和粗糙度已達(dá)無(wú)需機(jī)械加工的要求。金屬型鑄造的鑄件尺寸精度4.壓鑄的顯著優(yōu)點(diǎn)是能生產(chǎn)精密鑄件，壓鑄件的尺寸精度和表面粗糙度均優(yōu)于金屬型鑄件，尺寸精度可達(dá)4級(jí)，表面粗糙度可達(dá)只Ra0.8μm。大多數(shù)壓鑄件無(wú)需機(jī)械加工即可直接使用。壓鑄件晶粒細(xì)小、強(qiáng)度較高。壓鑄件主要缺陷之一是氣孔。壓鑄件有氣孔存在，不但降低了壓鑄件的力學(xué)性能(特別是延伸率)和氣密性，同時(shí)也不能對(duì)其進(jìn)行焊接和熱處理，因此，需經(jīng)熱處理強(qiáng)化的合金，就不能壓鑄。五、經(jīng)濟(jì)分析鑄造工藝方法對(duì)鑄件成本的影響是不言而喻的。而對(duì)哪一類鑄件采用什么工藝最有效，最經(jīng)濟(jì)是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，需對(duì)各種工藝方法進(jìn)行比較、分析才能得出。

當(dāng)鑄件批量小時(shí)，砂型鑄造費(fèi)用最低。砂型鑄造一般是所有鑄造方法中費(fèi)用最低的一種，它的成本幾乎只有熔模鑄造的1／10，尤其是在單件或少量生產(chǎn)時(shí)。在單件大型鑄件的生產(chǎn)，從成本考慮，砂型鑄造是唯一的方法。而當(dāng)鑄件批量大時(shí)，壓力鑄造的綜合費(fèi)用較低。選擇鑄造工藝方法時(shí)，應(yīng)從以上幾方面綜合考慮，根據(jù)鑄件的具體情況進(jìn)行分析，最后選擇一種合適工藝方法。7－2鑄件澆注位置及分型面的選擇鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中的位置；鑄型分型面是指鑄型相互分開(kāi)、組合接觸的表面。它們的選擇正確與否，對(duì)鑄件質(zhì)量、鑄造工藝、勞動(dòng)生產(chǎn)率和鑄件生產(chǎn)成本，均有很大的影響，它們是鑄造工藝方法確定以后首先要解決的兩個(gè)問(wèn)題。一、鑄件澆注位置的選擇原則鑄件的澆注位置的選擇，決定于合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)及輪廓尺寸、鑄件表面質(zhì)量要求以及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。選擇鑄件澆注位置時(shí)，主要以保證鑄件質(zhì)量為前提，同時(shí)盡量做到簡(jiǎn)化造型工藝和澆注工藝。選擇鑄件澆注位置的主要原則有：鑄件上重要工作面和大平面應(yīng)盡量朝下或垂直安放鑄件在澆注時(shí)，朝下或垂直安放部位的質(zhì)量一般都比朝上安放的高。因?yàn)殍T件下部的組織致密，夾渣、砂眼和氣孔等缺陷少。根據(jù)鑄件處于澆注位置的上、下部位質(zhì)量不均勻性的特點(diǎn)，在選擇質(zhì)量要求較高、結(jié)構(gòu)形狀又相對(duì)稱的鑄件的澆注位置時(shí)，應(yīng)盡量保證鑄件的相對(duì)稱部分的質(zhì)量也對(duì)稱，將鑄件對(duì)稱壁置于垂直位置(如圖13—3所示)。

這種垂直的澆注位置對(duì)保證鑄件尺寸精度和采用底注式澆注系統(tǒng)等也都是有利的。應(yīng)保證鑄件有良好決定澆注位置時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋁、鎂合金鑄件經(jīng)常采用底注式或垂直縫隙式澆注系統(tǒng)。內(nèi)澆道均勻地設(shè)置在鑄件的四周和要求液體金屬平穩(wěn)地流入型腔等特點(diǎn)，選擇合理的澆注位置。對(duì)具有薄壁部分的鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在下半部或置于內(nèi)澆道以下，以免出現(xiàn)澆不足、冷隔等缺陷。保證鑄件能自下而上的順序凝固為滿足這條原則，應(yīng)盡量將鑄件的厚大部分朝上安放，以便在其上面安放冒口，促使鑄件自下而上地向冒口方向順序凝固。這一原則對(duì)體收縮較大的鋁、鎂合金鑄件尤為重要。 但是精密鑄造專用砂，在航空產(chǎn)品的鑄件生產(chǎn)中，鑄件的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，并且鑄件上局部加厚的凸臺(tái)、 安裝邊較多，有時(shí)很難將鑄件所有厚大部分都安放在上部位置。在此情況下，為了使鑄件整 順序凝固原則不變，可對(duì)中、下位置的局部厚大處采用冷鐵或側(cè)冒口等工藝措施解決其補(bǔ)縮問(wèn)題。 應(yīng)盡量少用或不用砂芯；若需要使用砂芯時(shí)，應(yīng)保證其安放穩(wěn)固、通氣順利和檢查方便鑄件澆注位置的選擇，除了要考慮上述幾個(gè)原則外，還應(yīng)盡量簡(jiǎn)化造型、造芯、合箱和澆冒 口的切割等工藝，以減少模具制造工作量和合金液的消耗。 在實(shí)際生產(chǎn)中，情況是復(fù)雜的，上述各原則既有聯(lián)系又有矛盾，一定要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情 況，抓住主要矛盾，不能生搬硬套。

二、鑄型分型面的選擇 在砂型鑄造中，為完成造型、取模、設(shè)置澆冒口和安裝砂芯等需要，砂型型腔必須由兩個(gè)或 兩個(gè)以上的部分組合而成，砂型的分割或裝配面稱為分型面。 分型面一般在確定鑄件澆注位置后確定。但分析各種分型面優(yōu)劣后，可能需要重新調(diào)整澆注 位置。生產(chǎn)中，澆注位置和分型面有時(shí)是同時(shí)確定的。 鑄型分型面，主要取決于鑄件的結(jié)構(gòu)。分型面的優(yōu)劣，在很大程度上影響鑄件的尺寸精 度、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)率，應(yīng)仔細(xì)地分析、對(duì)比后選擇一個(gè)比較合理的方案。 在選擇分型面時(shí)，應(yīng)注意以下原則： 最好將整個(gè)鑄件安置在同一半型中成型，若鑄件不能在同一半型內(nèi)成型時(shí)，應(yīng)力求將鑄件上機(jī)械加工面或若干重要的加工面與機(jī)械加工初基準(zhǔn)面安置在同一個(gè)半型內(nèi)成型。 應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目。分型面少，鑄件精度容易保證。機(jī)器造型的中小件，一般只許可一個(gè)分型面，以便充分發(fā)揮造型機(jī)的生產(chǎn)率。凡不能出砂的部位均采用砂芯，而不 允許用活塊或多分型面。 應(yīng)盡量不用或少用砂芯，在必須采用砂芯時(shí)，除了要保證砂芯位置穩(wěn)定、裝配和檢查方便外，還應(yīng)力求將砂芯安置在同一個(gè)半型內(nèi)，以保 分型面應(yīng)盡量選擇平面。平直分型面可簡(jiǎn)化造型過(guò)程和模板制造，易于保證鑄件精度。

如鑄件形狀確需采用不平分型面 時(shí)，應(yīng)盡量選擇規(guī)則的曲面，如圓柱面或折面。 注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量。鑄型分型面最好避免選在鑄件非加工表面和機(jī)加工初基準(zhǔn)面上。因?yàn)?，前者?huì)增加鑄件清理的勞動(dòng)量并有損鑄件表面美觀，而后者將會(huì)影響鑄件 劃線和加工的尺寸精度。 鑄件機(jī)械加工初基準(zhǔn)的選擇鑄件在機(jī)械加工時(shí)，作為首次裝夾、定位用的基準(zhǔn)面稱為機(jī)加工初基準(zhǔn)面(又稱初基準(zhǔn)或， 粗基準(zhǔn)等)。如果鑄件機(jī)加工初基準(zhǔn)選擇不當(dāng)或初基準(zhǔn)本身尺寸精度低，表面不平整，將使鑄 件裝夾、定位困難，加工精度難以保證，尤其在成批，大量生產(chǎn)中，鑄件依靠初基準(zhǔn)定位、 裝夾在專用夾具上進(jìn)行首次加工；如果初基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，將使鑄件大量報(bào)廢。 對(duì)鑄件機(jī)械加工初基準(zhǔn)面，既要考慮加工時(shí)鑄件裝夾、定位穩(wěn)固、準(zhǔn)確等加工工藝要求， 又要考慮到鑄造工藝能否保證初基準(zhǔn)的尺寸精度和與其它尺寸相對(duì)位置的精確性、穩(wěn)定性等 問(wèn)題。鑄件機(jī)加工初基準(zhǔn)，一般應(yīng)根據(jù)零件圖，由鑄造和機(jī)械加工工藝技術(shù)部門(mén)共同協(xié)商確 定，初基準(zhǔn)確定后，就成為鑄造工藝和機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)的共同依據(jù)，不得隨意更改。 鑄件機(jī)加工初基準(zhǔn)面的數(shù)量，必須滿足對(duì)該鑄件六個(gè)自由度具有約束作用的要求。通常在鑄 件上下、前后和左右三個(gè)方向各選一個(gè)，圓形鑄件只需要兩個(gè)初基準(zhǔn)即可。

選擇初基準(zhǔn)時(shí)應(yīng) 注意下列問(wèn)題： 一、應(yīng)盡量選擇鑄件非加工面為初基準(zhǔn) 鑄件上往往有些表面需要加工，有些表面不加工。鑄件加工表面在加工過(guò)程中，其尺寸將受 加工公差的影響而變動(dòng)。若以加工面為初基準(zhǔn)面，則鑄件上某些非加工表面到加工表面之間 的尺寸精度就不易保證，并且在加工過(guò)程中也不易測(cè)定鑄件的機(jī)械加工余量。 二、應(yīng)選擇加工余量最小或尺寸公差最小的表面為初基準(zhǔn)面 如果鑄件內(nèi)外表面均需加工時(shí)，應(yīng)選擇加工余量最小或尺寸公差最小的表面為初基準(zhǔn)，這可 保證該加工表面與其它加工表面之間的尺寸精度。 三、應(yīng)選擇鑄件尺寸最穩(wěn)定的表面為加工初基準(zhǔn)面 初基準(zhǔn)最好是由砂型成型的表面；如果是由砂芯成型的表面，則應(yīng)保證砂芯的定位穩(wěn)定 可靠。在砂芯數(shù)量較多時(shí)，初基準(zhǔn)應(yīng)選擇由基礎(chǔ)砂芯(即組裝其它砂芯的那個(gè)砂芯)成型的表 面。有時(shí)還需要在上部組裝的其它砂芯的成型表面上，選擇一個(gè)輔助基準(zhǔn)精密鑄造專用砂，供劃線或加工定 位時(shí)作校正用。 為了保證初基準(zhǔn)與加工面或主要加工面相 活塊形成的面尺寸不穩(wěn)定，一般不應(yīng)選為 初基準(zhǔn)面。 鑄件設(shè)置內(nèi)澆口和冒口的面，最好不作初基準(zhǔn)面，因?yàn)闈部跉堄嗪兔翱跉堄鄷?huì)使裝夾、 定位的精度受到很大的影響。 四、當(dāng)鑄件上沒(méi)有合適的初基準(zhǔn)時(shí)，可增設(shè)工藝凸臺(tái)作為“輔助”基準(zhǔn)(又稱工藝基準(zhǔn))。

鑄件尺寸檢查和機(jī)械加工(單件、小批生產(chǎn)時(shí))劃線時(shí)所需的測(cè)量基準(zhǔn)稱為劃線基準(zhǔn)。鑄件的 劃線基準(zhǔn)應(yīng)盡量與機(jī)械加工初基準(zhǔn)一致，否則容易造成鑄件各部分相對(duì)位置尺寸和加工余量 的不穩(wěn)定，使鑄件因尺寸超差而大量報(bào)廢。 鑄件劃線時(shí)，不僅要求定位準(zhǔn)確，還要有合適的測(cè)量基準(zhǔn)，才能正確地劃出鑄件各個(gè)方 向的尺寸及其加工余量。這種測(cè)量基準(zhǔn)(即劃線基準(zhǔn))，一般都與零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。而 機(jī)械加工初基準(zhǔn)有時(shí)為了考慮裝夾、定位方便，往往可與零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不一致。 選擇鑄件劃線基準(zhǔn)，不僅要考慮對(duì)鑄件六個(gè)自由度具有約束作用，還要在鑄件對(duì)稱部位 選擇兩個(gè)面，以便正確地劃出對(duì)稱面的中心線；對(duì)于圓形結(jié)構(gòu)，有時(shí)還要增加角向基準(zhǔn)，才 能正確地劃出中心線。 選擇鑄件劃線基準(zhǔn)也與選擇機(jī)加工初基準(zhǔn)一樣，要考慮鑄造工藝因素對(duì)其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的 影響。 7－4 鑄造工藝設(shè)計(jì)的主要參數(shù) 鑄造工藝設(shè)計(jì)參數(shù)(簡(jiǎn)稱工藝參數(shù))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) 一般都與鑄件的精度有密切關(guān)系。工藝參數(shù)選取得準(zhǔn)確、合適，才能保證鑄件尺寸精確，為 造型、制芯、下芯，合箱創(chuàng)造方便，提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本。工藝參數(shù)選取不準(zhǔn)確，則 鑄件精度降低，甚至因尺寸超過(guò)公差要求而報(bào)廢。

下面著重介紹這些工藝參數(shù)的概念和應(yīng)用 條件。 一、鑄件機(jī)械加工余量 在鑄件加工表面上留出的，準(zhǔn)備切削去的金屬層厚度，稱為機(jī)械加工余量。 加工余量過(guò)大，將浪費(fèi)金屬和機(jī)械加工工時(shí)，增加零件成本，過(guò)小，則不能完全除去鑄 件表面的缺陷，甚至露出鑄件表皮，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此選擇合適的加工余量有著很重要 的意義。 加工余量的選擇與下列因素有關(guān)： 鑄造合金的種類：不同的鑄造合金具有不同的物理、化學(xué)、鑄造以及切削性能，鑄件的表面質(zhì)量和生產(chǎn)成本也不相同，所以鑄件的機(jī)械加工余量的選擇也應(yīng)該有所不同。 鑄造方法和生產(chǎn)批量：鑄造方法不同，得到的鑄件的表面粗糙度和尺寸精度也不同，所以鑄件的加工余量也應(yīng)不同。HB6103—86 規(guī)定了各種鑄造方法生產(chǎn)的鑄件的公差等級(jí)和加 工余量的 鑄件尺寸大小和加工精度要求：鑄件尺寸越大，形狀越復(fù)雜和加工精度要求越高，則鑄件的機(jī)械加工余量就越大。 鑄件加工面在澆注時(shí)的位置：由于在澆注時(shí)朝下或垂直位置的鑄件表面質(zhì)量較高，所以這些表面的加工余量比朝上安放的表面小。 鑄件的機(jī)械加工余量，一般按GB／T11350—89 或HB6103—86 規(guī)定的方法和表格選用。 有時(shí)為了消除鑄造缺陷或由于其它工藝要求，而增加的工藝余量以及切割澆冒口后的殘留量， 均不屬于加工余量的范圍，這些應(yīng)在鑄件圖上標(biāo)注清楚。

二、鑄件工藝余量 鑄件工藝余量，是為了滿足工藝上的某些要求而附加的金屬層。工藝余量一般都在機(jī)械 加工時(shí)被切除，所以應(yīng)在鑄件圖上標(biāo)注清楚。在個(gè)別情況下，如果已取得設(shè)計(jì)和使用單位的 同意，工藝余量也可不經(jīng)加工而保留在鑄件上，因?yàn)檫@已屬于更改鑄件結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，所以在 鑄件圖上不必再作任何標(biāo)注。 鑄件工藝余量的大小應(yīng)根據(jù)工藝要求的實(shí)際情況而定。工藝余量主要用于如下情況： 為保證鑄件順序凝固，有利于冒口補(bǔ)縮，因而在鑄件上附加的工藝余量(即補(bǔ)貼)。一般情況下，工藝補(bǔ)貼余量應(yīng)盡量附加在加工表面，若在非加工表面，就需要另行安排機(jī)械 加工。 為保證鑄件機(jī)械加工精度和簡(jiǎn)化鑄造工藝、模具結(jié)構(gòu)，對(duì)一些需要進(jìn)行加工、尺寸精度要求較高的小孔、凸緣、臺(tái)階以及難以鑄造的狹窄溝槽等均以工藝余量的形式，由機(jī)械 加工直接成型。 鑄件工藝余量除上述兩種主要形式外，有的還將機(jī)械加工所需的工藝凸臺(tái)(輔助基準(zhǔn))、 為防止鑄件變形或熱裂而增設(shè)的工藝筋、為改善合金液充填條件而在鑄件薄壁處增大厚度， 以及為防止鑄件由于變形造成加工余量不足或達(dá)不到加工精度要求而增大的加工余量等，都 當(dāng)作鑄造工藝余量處理。并在鑄件圖上標(biāo)注。 三、鑄件工藝補(bǔ)正量 在單件、小批生產(chǎn)中，由于選用的收縮率與鑄件的實(shí)際收縮率不符等原因，使得加工后的 件某些部分的厚度小于圖紙要求。

為了防止零件因局部尺寸超差而報(bào)廢，需要把鑄件上這種局部尺寸加以放大，鑄件被放大的這部分尺寸，稱為鑄件工藝補(bǔ)正量(曾稱為鑄件保證余量和 保險(xiǎn)余量等)。它與工藝余量最顯著的區(qū)別在于鑄件上被放大的部分不必加工掉，而保留在鑄 件上。因此，鑄件工藝補(bǔ)正量一般都會(huì)使鑄件局部尺寸超出公差范圍(有時(shí)由于鑄件工藝補(bǔ)正 量較小，也可能剛好控制在公差范圍內(nèi))，所以在鑄件上加放工藝補(bǔ)正量，應(yīng)取得設(shè)計(jì)、使用 單位同意。如果有些部位不允許有超差現(xiàn)象，則應(yīng)由機(jī)械加工去除。鑄件工藝補(bǔ)(1) 鑄件上 加工表面到非加工表面之間的壁厚不易保證時(shí)，需要加放工藝補(bǔ)正量。 在鑄件上需要鉆孔的凸耳、耳座，由于鑄造工藝造成的位置尺寸偏差或加工引起的偏差，常使孔的邊距尺寸小于圖紙的要求，為保證凸耳和耳座的強(qiáng)度，控制其邊距尺寸不小 于負(fù)偏差，在不加工表面加放工藝補(bǔ)正量。 鑄件工藝補(bǔ)正量雖然是克服鑄件因局部超差而報(bào)廢的一種措施，但是它又是使產(chǎn)品零件 超出重量規(guī)定的主要原因之一。有時(shí)，為了排除重量超差所消耗的加工工時(shí)甚至超過(guò)鑄件的 加工工時(shí)總額。因此，在航空鑄件生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制使用工藝補(bǔ)正量。對(duì)于成批、大量生 產(chǎn)的鑄件，不應(yīng)使用工藝補(bǔ)正量，而應(yīng)修改模具尺寸。

工藝補(bǔ)正量的具體數(shù)據(jù)可參考有關(guān)圖 表選取，各種大型鑄件的工藝補(bǔ)正量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是在一定定條件下取得的，在使用時(shí)應(yīng)仔 細(xì)分析。 四、鑄造斜度 為了方便起?；蜩T件出型，在模樣、芯盒或金屬鑄型的出模方向留有一定斜度，以免損 壞砂型或鑄件。這個(gè)斜度稱為鑄造斜度。 鑄造斜度一般有如圖13—15 所示：增加壁厚法(圖(a))、加減壁厚法(圖(b))和減少壁厚 法(圖(c))等三種形式.鑄造斜度一般用角“α ”表示，對(duì)于金屬模具α 可取0.5～1，木 模可取1～3。 鑄造斜度應(yīng)小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的拔模斜度值，以防止零件在裝配或工作時(shí)與其它零 件相妨礙。按HB6103—86 規(guī)定：當(dāng)產(chǎn)品圖未作特殊規(guī)定時(shí)鑄造斜度可按表13－3 選取，未注 明者均按增加壁厚法。 五、鑄件線收縮率 鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生線收縮而造成各部分尺寸縮小。為了使鑄件的實(shí)際尺寸符合 圖紙要求，在制造模具時(shí)，必須將模樣尺寸放大到一定的數(shù)值。這個(gè)放大的效值往往稱為鑄 件收縮余量。鑄件收縮余量，由鑄件圖所示的尺寸乘上鑄造線收縮率求出。鑄造線收縮率簡(jiǎn) 稱鑄造收縮率，其表達(dá)式為： 正確選取鑄造收縮率，對(duì)于提高鑄件尺寸精度有著重要意義。

影響鑄造收縮率的因素有： 鑄造合金種類，鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型種類、型、芯材料的退讓性以及澆冒口系統(tǒng)的布置和結(jié)構(gòu)形 式等。不同的鑄造合金，其線收縮率不相同(如表課本13—4 所示（P219）。 對(duì)于成批大量生產(chǎn)，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度要求高的鑄件，往往需要經(jīng)過(guò)多次試制， 通過(guò)劃線反復(fù)測(cè)量鑄件各部分的尺寸，以檢查鑄件的實(shí)際收縮率，在尋找到一定的規(guī)律后， 再修改模樣和芯盒尺寸，隨后才正式投入生產(chǎn)。 六、鑄件尺寸公差 我國(guó)鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)等效采用IS08062—1984(E)《鑄件尺寸公差制》。該標(biāo)準(zhǔn)適用于砂7 －5 型芯設(shè)計(jì) 型芯是鑄型的一個(gè)重要組成部分，型芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞和形狀復(fù)雜阻礙 取模部分的外形以及鑄型中有特殊要求的部分(如鎂合金的蛇形和片狀滋道等)。 型芯應(yīng)滿足以下要求： （1）型芯的形狀、尺寸以及在鑄型中的位置應(yīng)符合鑄件要求，具有足夠的強(qiáng)度和剛度； （2）在鑄件形成過(guò)程中型芯所產(chǎn)生的氣體能及時(shí)排出型外，鑄件收縮時(shí)阻力??； （3）制芯，烘干，組合裝配和鑄件清理等工序操作簡(jiǎn)便，芯盒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制芯方便。 型芯設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括： （1）確定砂芯形狀、個(gè)數(shù)租下芯順序； （2）設(shè)計(jì)芯頭結(jié)構(gòu)和核算芯頭大小等； （3）其中還要考慮型芯的通氣、加強(qiáng)、型芯制作和材料選擇等。

一、型芯的種類及其應(yīng)用 型芯依據(jù)制作的材料不同可分為以下幾類： 砂芯：用石英砂等材料制作的型芯，稱為砂芯，砂芯髓作容易、價(jià)格便宜，可以制出各種復(fù)雜的形狀，砂芯強(qiáng)度和剛度一般能滿足使用要求，鑄件收縮時(shí)阻力小，鑄件清理方 便，在砂型鑄造中得到廣泛的應(yīng)用，在金屬型鑄造、低壓鑄造等鑄造工藝中，對(duì)于形狀復(fù)雜 的內(nèi)腔孔洞，也用砂芯來(lái)形成。 金屬芯：在金屬型鑄造、壓力鑄造等工藝方法中，廣泛應(yīng)用金屬材料制作的型芯。金屬芯強(qiáng)度和剛度好，得到的鑄件尺寸精度高，但對(duì)鑄件收縮的阻力大，對(duì)于形狀復(fù)雜的孔腔則 抽芯比較困難，選用時(shí)應(yīng)引起足夠重視。 可溶性型芯：用水溶性鹽類制作型芯或作為粘結(jié)劑制作的型芯為水溶芯。此類型芯有較高的常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，低的發(fā)氣性，好的抗粘砂性，鑄件澆注后用水即可方便地溶失型 芯。水溶芯在砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等工藝方法中都得到一定的應(yīng)用。 近代航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的空心葉片等鑄件用熔模鑄造方法制造時(shí)，其空心內(nèi)腔常用陶瓷型芯。 它是以礦物巖等無(wú)機(jī)物為原料，在混合及成型后，經(jīng)過(guò)一定的高溫焙燒而制成的質(zhì)地堅(jiān)硬的 制品。鑄件清理后，陶瓷型芯用堿水煮等方法溶失掉，也屬可溶性型芯。 二、砂芯設(shè)計(jì) 確定砂芯形狀、個(gè)數(shù)在鑄件澆注位置和分型面等工藝方案確定后，就可根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)來(lái)確定砂芯如何分塊(即 采用整體結(jié)構(gòu)還是分塊組合結(jié)構(gòu))和各(1) 保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度：凡鑄件內(nèi)腔尺寸要求較嚴(yán) 的部分應(yīng)由同一砂芯形成，不宜劃分為幾個(gè)砂芯。

在航空鑄件生產(chǎn)中，在鑄件尺寸精度要求 很高的地方，盡管結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但仍采用整體砂芯。 在砂芯分塊數(shù)量較多時(shí)，為便于砂芯組合，裝配和檢查，最好采用“基礎(chǔ)砂芯”(其本身不是成型部分或只起部分鑄型作用)，在它的上面予先組合大部或全部砂芯，然后再整體 除上述幾條原則外，還應(yīng)使每塊砂芯有足夠的斷面，保證有一定的強(qiáng)度和剛度，并能順利排出砂芯中的氣體，使芯盒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和使用等。 芯頭的設(shè)計(jì)芯頭是砂芯的定位、支撐和排氣結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮：如何保證定位準(zhǔn)確、能承受 砂芯自身重量和液態(tài)合金的沖擊、浮力等外力的作用以及把澆注時(shí)在砂芯內(nèi)部產(chǎn)生的氣體引 出鑄型等問(wèn)題。 1．芯頭尺寸的確定 芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭兩大類。由于芯頭的直徑(或?qū)挾?通常與砂芯的直徑(或?qū)挾? 相同，所以確定芯頭承壓面積，確定芯頭尺寸，對(duì)于垂直砂芯實(shí)際上只是確定芯頭的高度； 對(duì)于水平砂芯就是確定芯頭的長(zhǎng)度。在一般情況下，芯頭的尺寸可通過(guò)查表確定，不需要繁 瑣的計(jì)算。 當(dāng)砂芯本體尺寸較大，其出口處(即芯頭部分)又較狹窄時(shí)，應(yīng)對(duì)芯頭的尺寸進(jìn)行驗(yàn)算，以保 證在金屬液的最大浮力作用下不超過(guò)鑄型的許用壓力。芯頭的承壓面積應(yīng)滿足下式： 作用在芯座上實(shí)際壓力(N)，對(duì)于上芯座P為液態(tài)合金的最大浮力(按砂芯結(jié) 構(gòu)等實(shí)際情況定)減去砂芯的重量，對(duì)于下芯座，P 就等于砂芯的重量： ]—芯座允許的抗壓強(qiáng)度，一般濕型，[]可取40—60kpa，活化澎潤(rùn)土砂型可取

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