铸件产品设计过程使用的程序和方法涵盖从前期准备到后处理的全流程，结合理论分析与实际工程实践，具体包括以下环节： ### **一、前期准备与概念设计** 1. **需求分析与可行性研究** - 根据产品用途（如机械零件、工艺品）明确性能要求（强度、散热、适配性等）。 - 利用设计软件（如CAD）绘制三维模型或二维图纸，标注关键尺寸和形状。 - 从工艺、成本、质量角度评估设计可行性，例如简化复杂形状以避免铸造缺陷。 2. **材料选择** - 根据铸件需求选择材质： - **灰铸铁**：成本低，适用于普通机械零件。 - **球墨铸铁**：强度高，用于高负荷部件。 - **铝合金（如ADC12、A380）**：轻量化需求，如汽车发动机缸体。 - 采购时严格检测化学成分、硬度及夹杂物，确保原材料质量。 ### **二、铸造工艺设计** 1. **工艺方案确定** - **铸造方法选择**： - **砂型铸造**：成本低，适应性强，适用于大型或批量生产（如雕塑基座）。 - **特种铸造**： - **熔模铸造**：高精度，适合复杂工艺品（如仿古青铜器）。 - **压力铸造**：高效，适用于薄壁零件（如铝合金外壳）。 - **分型面与浇注位置设计**： - 确定铸型分模面，优化金属液填充路径，减少冷隔、夹渣等缺陷。 2. **浇注系统设计** - **类型选择**： - **封闭式浇注系统**：挡渣能力强，适用于机械化流水线。 - **中间注入式**：内浇道设于分型面，便于生产管理。 - **组元尺寸确定**：根据铸件大小调整喷嘴、直浇道、横浇道截面积，控制金属液流速。 3. **补缩与排气系统设计** - **冒口设计**：补偿液态收缩，防止缩孔。 - **出气孔布置**：排出型腔气体，改善填充能力，同时作为浇满标志。 ### **三、模具与工装设计** 1. **模样与芯盒设计** - **模样制作**：根据收缩率调整尺寸，材料可选木材（低成本）、金属或塑料（高精度）。 - **砂芯设计**： - 结构：包含芯头、芯撑，确保型芯强度。 - 透气性：开设通气孔，防止气孔缺陷。 2. **模具设计（压铸件）** - **分型面选择**：避免窄深凹穴，防止模具断裂。 - **抽芯机构**：如单侧斜销抽芯，简化结构并提高寿命。 - **推出机构**：采用推杆或扁推杆，确保薄壁件顺利脱模。 ### **四、生产流程规划** 1. **熔炼与浇注** - **熔炼设备**： - **冲天炉**：用于铸铁，通过焦炭燃烧熔化炉料。 - **电弧炉**：用于铸钢，精确控制温度与化学成分。 - **浇注控制**： - 温度：铸铁件约1300-1400℃，避免过高导致氧化或过低导致冷隔。 - 速度：均匀浇注，防止金属液冲击型腔。 2. **冷却与清理** - **冷却方式**：自然冷却、水冷或风冷，控制冷却速度防止热裂。 - **表面处理**：喷砂、抛丸去除型砂，化学腐蚀或机械方法去除型芯。 ### **五、后处理与质量控制** 1. **热处理** - **退火**：消除内应力，提高韧性。 - **淬火与回火**：提升高强度铸件硬度（如高锰钢水韧处理）。 2. **机加工** - 对铸件进行车削、铣削、钻孔，达到设计尺寸精度（如IT14级）。 3. **质量检测** - **尺寸检验**：使用三坐标测量机检测公差。 - **内部缺陷检测**：磁粉探伤、X射线检测裂纹或夹杂。 - **表面质量检查**：确保无氧化皮、砂眼等缺陷。 ### **六、工艺优化与验证** 1. **参数调整**：根据试生产结果优化收缩率、加工余量等参数。 2. **工装改进**：迭代模样、砂箱设计，提升生产效率。 3. **经济性评估**：综合比较不同铸造方法成本，选择最优方案。
