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第一篇 铸造工艺过程 2

第1章 造型 2

1.1概述 2

1.2砂型铸造按铸型种类划分 3

1.3手工造型 4

1.3.1手工造型方法 5

1.3.2手工造型的通用工艺规程 9

1.4普通机器造型 13

1.4.1机器造型的紧实方式 14

1.4.2机器造型的起模机构 18

1.5水平分型高压造型 19

1.5.1水平分型高压造型的工艺过程和特点 19

1.5.2水平分型高压造型的工艺问题 21

1.5.3自动化有箱高压造型生产线简介 25

1.6垂直分型无箱高压造型 27

1.6.1工艺过程及特点 27

1.6.2垂直分型无箱射压造型的工艺问题 28

1.6.3垂直分型无箱射压造型线 33

1.7其他造型方法 33

1.7.1气体正压造型 33

1.7.2真空密封造型 36

1.7.3实型铸造 40

1.7.4冷冻造型 40

1.7.5切削造型 42

1.8非粘土砂造型方法 42

1.8.1树脂自硬砂造型 42

1.8.2水玻璃砂造型 43

第2章 制芯 45

2.1概述 45

2.1.1型芯的分类 45

2.1.2型芯的基本结构 46

2.2手工制芯 48

2.2.1常用手工制芯方法 48

2.2.2型芯烘干的支承 50

2.2.3型芯检验和预装配 50

2.2.4对开式芯盒手工制芯操作举例 51

2.3机器制芯 52

2.3.1普通机器制芯 52

2.3.2螺旋挤压制芯 52

2.3.3普通射砂制芯 52

2.3.4热芯盒制芯 53

2.3.5壳芯盒制芯 54

2.3.6冷芯盒制芯 56

2.3.7温芯盒制芯 58

第3章 铸型（芯）的烘干、合型与浇注 59

3.1砂型与型芯的烘干 59

3.2合型 60

3.2.1合型前的工作 60

3.2.2下芯 61

3.2.3验型 61

3.2.4砂箱的定位 61

3.2.5砂箱的紧固 62

3.2.6合型操作 63

3.2.7放压铁 63

3.3铸型浇注 65

第4章 铸件的落砂与清理 70

4.1工艺流程 70

4.2铸件的落砂 71

4.2.1铸件的冷却 71

4.2.2机械落砂 72

4.2.3水力清砂 76

4.2.4电一液清砂 77

4.2.5化学清砂 78

4.3铸件的清理 79

4.3.1去除铸件浇冒口、飞翅 79

4.3.2型芯的清除 82

4.3.3铸件表面清理 82

44铸件的热处理 87

4.4.1铸铁件的热处理 87

4.4.2铸钢件的热处理 94

4.4.3非铁合金铸件的热处理 96

4.5铸件的涂漆 97

第5章 铸件质量检验与缺陷修补 100

5.1铸件质量的概念 100

5.2铸件缺陷及质量的检验 100

5.2.1铸件缺陷 100

5.2.2铸件质量检验 101

5.3铸件缺陷的修补和矫正 107

5.3.1铸件挽救的意义 107

5.3.2铸件挽救的方法 108

5.3.3铸件的矫正 110

参考文献 112

第二篇 砂型铸件成型工艺及工装 116

第6章 铸件成型理论基础 116

6.1液态金属充型的流体力学特性 116

6.2液态金属的充型能力 118

6.3铸件一次结晶的控制 119

6.3.1宏观等轴晶组织的获得和细化 119

6.3.2单向凝固技术与柱状晶组织的获得 121

6.4铸件的凝固方式与铸件质量的关系 122

6.4.1几种凝固方式 122

6.4.2影响凝固方式的因素 126

6.4.3凝固方式对铸件质量的影响 128

6.4.4灰铸铁和球墨铸铁的凝固方式 128

6.5铸件的收缩与收缩缺陷 129

6.5.1铸钢、铸铁的收缩 130

6.5.2铸件凝固以后的线收缩 135

6.5.3缩孔和缩松 138

6.5.4铸件的热裂和冷裂 142

6.5.5铸造应力 147

6.6铸件中的气体和非金属夹杂物 148

6.6.1铸件中的气体 148

6.6.2铸件中的非金属夹杂物 153

第7章 铸件成型设计概述 155

7.1概念 155

7.2设计依据 155

7.3设计内容和程序 156

7.4审查零件结构的铸造工艺性 157

7.4.1从避免缺陷方面审查铸件结构 158

7.4.2从简化工艺方面改进零件结构 165

第8章 铸造工艺方案的确定 169

8.1造型、制芯方法的选择 169

8.1.1选用原则 169

8.1.2造型方法种类及特点 170

8.1.3制芯方法的选择 171

8.2浇注位置的确定 172

8.2.1浇注位置的定义 172

8.2.2确定浇注位置的基本原则 173

8.3分型面的选择 176

8.3.1分型面的定义 176

8.3.2选择分型面的基本原则 177

8.4砂箱（型）中铸件数量及布置 180

第9章 工艺设计参数 184

9.1铸件尺寸公差 184

9.2铸件质量公差 186

9.3机械加工余量 187

9.4铸造收缩率（铸件收缩率、模样放大率、缩尺） 191

9.5起模斜度 193

9.6最小铸出孔及槽 196

9.7工艺补正量 197

9.8工艺筋 199

9.9反变形量 202

9.10非加工壁厚的负余量 204

9.11分型负数 204

9.12型芯负数（型芯减量） 205

第10章 型芯设计 207

10.1型芯的分类 207

10.2型芯设置的基本原则 207

10.3芯头设计 211

10.3.1芯头结构 211

10.3.2型芯的固定和定位 211

10.3.3芯头的尺寸和间隙 215

10.3.4芯头承压面积的核算 219

10.4芯撑和芯骨 220

10.4.1芯撑 220

10.4.2芯骨 222

10.5型芯的排气、拼合及预装配 223

10.5.1型芯的排气 223

10.5.2型芯的拼合及预装配 224

第11章 浇注系统的设计 226

11.1浇注系统的基本类型 227

11.1.1按浇注系统各单元断面的比例分类 227

11.1.2按内浇道在铸件上的位置分类 228

11.2浇注系统的基本组元 233

11.2.1浇口杯 233

11.2.2直浇道 236

11.2.3直浇道窝 238

11.2.4横浇道及末端延长段 238

11.2.5内浇道 242

11.3浇注系统结构尺寸的计算 243

11.4铸铁件浇注系统 245

11.4.1快浇和慢浇 245

11.4.2浇注时间 246

11.4.3型内金属液面上升速度 247

11.4.4流量系数μ的确定 248

11.4.5浇注系统的设计步骤 250

11.4.6灰铸铁件的浇注系统 252

11.4.7球墨铸铁件的浇注系统 255

11.4.8可锻铸铁件的浇注系统 258

11.4.9用转包浇注的小铸钢件浇注系统 262

11.5铸钢件的浇注系统 263

11.5.1底注包的容量及塞座砖孔径的选择 264

11.5.2其他组元断面积 264

11.5.3补浇冒口的专用浇道 265

11.6非铁合金铸件的浇注系统 266

11.6.1轻合金铸件的浇注系统 266

11.6.2铜合金铸件的浇注系统 276

11.7其他形式的浇注系统 277

11.7.1压边浇口 277

11.7.2雨淋浇道 279

11.7.3带离心式集渣包的浇注系统 281

11.7.4阶梯式浇注系统 282

11.7.5垂直分型浇注系统 284

11.8金属液的过滤技术 287

11.8.1对过滤元器件的质量要求 288

11.8.2过滤技术的最新进展 291

第12章 冒口、冷铁设计 293

12.1概述 293

12.2冒口的种类 293

12.3通用冒口的补缩原理 294

12.3.1通用冒口应满足的基本条件 294

12.3.2选择冒口位置的原则 294

12.3.3冒口的有效补缩距离 297

12.4铸钢件的冒口设计 303

12.4.1模数法 304

12.4.2模数周界商法（模数法的最新发展） 309

12.4.3补缩液量法 313

12.4.4比例法 313

12.4.5铸件工艺出品率的校核 319

12.5铸铁件实用冒口的设计 321

12.5.1铸铁的体积变化 321

12.5.2铸铁件实用冒口的设计 321

12.6非铁合金铸件的冒口 327

12.7特种冒口 327

12.7.1大气压力冒口 328

12.7.2保温、发热冒口 328

12.7.3易割冒口 330

12.8冷铁 331

12.8.1外冷铁 332

12.8.2内冷铁 336

第13章 模样、模板设计 340

13.1模样设计 340

13.1.1材质 340

13.1.2金属模样的结构 341

13.1.3模样（芯盒）的尺寸标注 344

13.2模板设计 346

13.2.1模板种类 347

13.2.2模底板结构 351

13.2.3模板的定位 352

13.2.4注意事项 355

第14章 芯盒 356

14.1类型和材质 356

14.2结构设计 357

14.2.1芯盒的本体结构 357

14.2.2外围结构（定位、夹紧结构） 360

14.2.3芯盒的辅件 361

14.2.4两半芯盒的重合性尺寸偏差 364

14.3热芯盒和壳芯盒、冷芯盒 364

14.3.1芯盒材质 365

14.3.2分盒面的选择 366

14.3.3热芯盒的壁厚 366

14.3.4射砂口的设计 367

14.3.5壳芯盒 368

14.3.6排气方式 369

14.3.7冷芯盒 370

第15章 砂箱及其他 375

15.1砂箱设计的基本原则 375

15.2砂箱类型 375

15.3砂箱结构 376

15.4其他工艺装备 391

第16章 铸造工艺设计实例 393

16.1工艺设计实例 393

16.1.1 4146柴油机飞轮壳（机后盖） 393

16.1.2 80t启闭机大齿轮 399

16.1.3球墨铸铁汽车后桥壳 404

16.2铸造工艺符号及其表示方法 407

16.3工艺卡 417

参考文献 421

第三篇 铸造工艺中的计算机应用 424

第17章 铸造CAD/CAE概论 424

17.1什么是铸造CAD/CAE 424

17.2 CAD/CAE发展简史 426

17.2.1 CAD技术发展概况 426

17.2.2 CAE技术发展概况 428

第18章 铸造工艺及模具的计算机辅助设计（CAD） 430

18.1零件的铸造工艺设计依据 430

18.1.1机车的涡轮发电机端盖零件图 430

18.1.2技术要求 430

18.1.3零件生产纲领 430

18.2零件的三维造型 430

18.3对零件的浇注位置、分型面的分析和选择 432

18.3.1浇注位置选择 432

18.3.2分型面的选择 433

18.4铸件在模板和砂箱中的布局 434

18.5铸造工艺参数的选择及铸件图生成 434

18.6型芯设计 436

18.7冒口设计 438

18.7.1涡轮机盖冒口设计 438

18.7.2某阀体铸件冒口设计 439

18.7.3用模拟方法直接寻找热节从而简化铸造工艺的实例 442

18.8浇注系统设计 443

18.8.1选择浇注系统形式和引入位置 443

18.8.2确定直浇道高度 444

18.8.3浇注系统阻流断面积计算及浇注系统设计 444

18.8.4浇注系统三维造型 445

18.9生成铸造工艺图 445

18.10模样设计 447

18.10.1材质的选择 447

18.10.2模样结构设计 447

18.11模板设计 449

18.12砂箱设计 451

18.13芯盒设计 452

18.14铸造造型装配过程动态模拟 455

第19章 数值模拟技术对铸造工艺的分析和优化（CAE） 457

19.1铸造过程数值模拟概论 457

19.1.1铸造过程数值模拟的由来、内容和意义 457

19.1.2铸造过程数值模拟原理 457

19.1.3国内外数值模拟软件概况 459

19.2 ProCAST模拟软件简介 460

19.2.1概述 460

19.2.2 ProCASTTM功能简介 460

19.3 ProCAST模拟流程 461

19.4 ProCAST模块简介 462

19.4.1 ProCAST主模块简介 462

19.4.2关于ProCAST使用的其他特殊问题的说明 464

19.5涡轮机盖铸造工艺的ProCAST模拟过程 470

19.5.1网格划分 470

19.5.2参数设置（前处理PreCAST） 471

19.5.3计算运行（DataCAST与PreCAST） 473

19.5.4后处理（ViewCAST） 474

19.6涡轮机盖铸件的数值模拟优化过程 475

19.6.1方案一：寻找可能的热节位置 475

19.6.2方案二：顶冒口方案 476

19.6.3方案三：考虑石墨化膨胀 478

19.6.4方案四：无冒口方案 479

参考文献 480