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铸件工艺设计
第一节 概 述
为了生产优质而价廉的包模铸件，做好工艺设计是十分重要的。在做工艺设 计之前，首先要考虑选用包模铸造工艺生产时，在质量、工艺和经济方面的几个
问题。
1.铸件质量的可靠性
对于铸件质量上的要求，一般是包括两个方面，一是保证技术要求的尺寸精
度、几何精度和表面光洁度，二是保证机械性能和其它工作性能等内在质量方面
的要求。
包模铸造具有少切削、无切削的突出优点。近年来，由于冶金技术、制模、
制壳材料和工艺以及检测技术等方面的发展， 包模铸件的外部和内在质量不断提 高，所以它的应用范围愈来愈广。不少锻件、焊接件、冲压件和切削加工件，都
可以用熔模铸造方法生产。
这对于节约机械加工工时和费用，节约金属材料，提高劳动生产率和降低成
本都具有很大意义。
但是，熔模铸造生产的铸件，由于冶金质量、热型浇注引起的晶粒粗大、表
面脱碳以及内部缩松等方面的原因，铸件的机械性能(尤其是塑性)，还存在一些
缺陷。对于某些受力大和气密性要求高的铸件，采用包模铸造时，应充分考虑零
件在产品上的作用和性能要求，以确保其使用可靠。有些结构件改用包模铸造生 产时，必须考虑原用合金的铸造性能是否能满足零件的质量要求，否则就需要更
改材质。
2.生产工艺上的可能性和简易性
熔模铸造虽然可以铸造形状十分复杂的、加工量甚少甚至不加工的零件，但
零件的材质、结构形状、尺寸大小和重量等，必须符合熔模铸造本身的工艺要求。 如铸件最小壁厚、最大重量、最大平面面积、最小孔槽以及精度和光洁度要求等，
都要考虑到工艺上的可能性和简易性。
3.经济上的合理性
采用包模铸造在经济上是否合理，要从多方面考虑。按每公斤的价格来说，
包模铸件与同类型锻件相近甚至还高些，但是由于大幅度减少了加工量，因而零
件最终成本还是低的。
但也有些零件，可以利用机械化程度较高的方法生产，例如用自动机床高速 加工、精密锻造、冷挤压、压力铸造等等，这时，用包模铸造法生产在经济上的 优越性就不一定显著，甚至成本还可能高一些，所以在这种情况下，就不一定选
用这种方法了。
总之，选择包模铸造法生产时，耍从其工艺特点出发，以零件质量为中心，
并兼顾生产技术和经济上的要求。
在确定用包模铸造方法生产之后，工艺设计的任务就是要确定合理的工艺方
案，采取必要的工艺措施以满足零件质量的要求。
工艺设计是理论和实践相结合的产物，是技术理论和生产经验的总结性技术
资料。还要力求使设计符合实践性、科学性。
做好工艺设计要搞好两个方面的调查研究。首先必须对生产任务、 品零件图、 产
材质和技术要求等方面进行深入分析：其次，要对生产条件如原材料、设备、工 艺装备 加工和制造能力、工人的操作技术水平等方面进行深入的了解。只有做
好这两个方面的调查研究，才能使设计符合生产实际情况。

工艺设计的好坏也要从质量、工艺和经济这三方面去衡量。一项良好的工艺
设计应当能在正常的生产条件下，稳定铸件质量，简化生产工艺，效率高而成本
低。
熔模铸造工艺设计通常包括下列几项内容,
(1).分析铸件结构工艺性, (2)确定工艺方案和工艺参数,(3)设计浇冒口系统, (4)绘
制工艺图或铸件图。
第二节 铸件结构工艺性分析
铸件结构工艺性对于零件质量，生产工艺的可能性和简易
性以及生产成本等影响很大。结构工艺性不好的铸件，往往孕育着产生缺陷和废 品的可能性，也会增加制造成本。所以，做工艺设计时，首先要审查零件图，审 查的目的有二：一是审查零件结构设计是否符合包模铸造的生产特点，对于那些 设计不合理的部分进行修改。第二个目的是根据已定的零件结构和技术要求，采
取相应措施以保证质量。
根据熔模铸造生产特点，零件结构工艺性要考虑以下要求。
1)经济性 在精密铸造的生产中，其
蜡型是。 在包模铸造上，金属模的目的
是在在射蜡机中，利用压力将液态、糊 态或半固态的蜡 挤射入金属模内，生
产蜡型或塑料型，这些型是用来生产陶
瓷模的，不论是实体模或型壳模。所有
的模型都是可逝性的。在制模的关键性问题上，是如何将蜡型或塑料型从模具中 取出，以及如何将芯子从模型中取出等。至于其它的制模问题，用于砂模铸造的
原理同样适用于包模铸造
图 2 铸件内角的重设计(2)
在图 1 中，一个包模铸件因为内
图 1 铸件内角的重设计(1) 部有一圆角，而且需要用两个抽芯，
A 及 B 两个芯子进出的方向如图 1(a) 所示，要想将有倒钩的芯子抽出而又不伤 损工件是根本不可能。于是，重新设计工件，如图 1(b)，将内圆角取消，以避开
这种芯子有倒钩无法抽出的困绕。倘若要生产原设计有内圆角的工件，惟有舍弃
金属抽芯，而用成本较高的水溶性芯子，随同 蜡型一起自模中取出，再用酸蚀及水溶法将芯 子自蜡型中除去，如此可保持工件的内圆角而
又不会损伤蜡型。
图 2 系一个有弧形通道的工件，同样如图
2(a) 的设计也无法用金属抽芯来制模， 若改为 图 2(b) 的设计，将内圆角改为尖角，则可以
用两支抽芯做出弧形通道的内孔。 图 3 刀具余隙的再设计
为了后继的加工， 往往在工件设
计时，一般为避免撞机的困绕，预先
留有一个让出刀具到位时的间隙， 如
图 3(a) 所示，但无法抽出金属芯子，
若改为图 3(b) 的设计，就可以用金
属抽芯直接做出刀具余隙。
另外如图 4（a）之原始设计虽

然内孔通道很圆滑，但必须要用较昂贵的水溶性芯子或陶瓷芯子，而且，在铸造
后，清除孔道中陶瓷材料非常困难，若改为（b）的设计，可直接由六个金属抽
芯来射制蜡型，另在一 图 4 内孔通道的再设计
个多出的孔洞则可在铸件完成后再设法塞上或焊死。 可大幅度提高生产效率及降
低成本。
2).现实性 精密铸造与其它的制造方法一样，有其一定的极限，因此，在铸
件精度的考虑上，应面对现实，设计可以达得到的标准，否则，良品率太低，就
丧失了用精密铸造降低生产成本，提高生产效率的目的了。
当铸件芯子部位因受炽热的金属围绕，内外部份的散热状况不一致，内部陶 瓷受高温而膨胀，但外部因有金属包覆又无法自由伸展，陶瓷材料因而有强烈的
弯曲变形的应力，此时，外部热的不均匀 分布，芯部自然向高温部分扭曲变形，便 使铸件的壁厚产生了不均匀的结果。其变
化差异如下

内孔的长度 in.
＜2
2～4 ＞4
壁厚的公差 in.
±
±±

有孔空心包模铸造件根据可能的精度
其设计通则：
3)铸造性
a) 壁薄的包模铸件
包模铸造工艺几乎制造任何金属的复杂铸件， 可以在小零件的设计及生产 也
上，有助于达到轻薄短小的目的，获得最大的强度重量比值。在设计最小壁厚时，
金属熔液的流动性是一个非常重要的考虑因素， 因为它直接影响到金属液对模穴 充填的能力。几乎同等重要的另一要素，是熔液在充填模穴时，金属液的浇注补 充距离，以及铸件表面积之大小，金属的凝固状况，固、液相线的差异度，都归
纳于铸造性中，尤其对薄壁铸件特别重要。

金属
碳钢
300 系不锈钢
400 系不锈钢
铝合金
镁合金
铝青铜(10%Al)
铍铜
钴-铬合金


最小壁厚 in.
可铸出的最小壁厚与合金种类、浇注工艺
方法、以及铸件的轮廓尺寸等因素有关。表 2

列举的是 1 12 in.长管件对各种金属包模铸件之
最小壁厚。其实这些数值并不是真正的最小壁
厚，诚如前述，金属液的浇注过热温度、浇注 速率、壳模预热温度、铸件的形状及薄壁部分 的表面积等都会影响最小壁厚的尺寸，这个表 中之建议值为工业生产上的经验值。在这个标

表 2 1 1 2 in.长管件对各种金属 准下生产，良品率最好，亦即浇不足及微缩孔
的现象最少。

之最小壁厚
在 Fig. 7 的上图表显示一个在最小厚度与

最大长度的相互关系，而下图表则显示在铸件有通孔或盲孔时，孔径与孔深的关
系。因为铸造过程尚有许多参数会影响其最大值与最小值，但此数值仍有其参考
价值。