桥壳铸造工艺设计规范.docx
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桥壳铸造工艺设计规范
桥壳铸造工艺设计规范
1适用范围
本标准适用于铸钢桥壳工装、模具、检具等设计制图及铸造工艺设计工作规范。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括戡误的内容）或修订版均不适用于本标准。
然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T6414-1999《铸件尺寸公差与机械加工余量》
JB/T5106-1991《铸件模样型芯头基本尺寸》
GB/T11351-1989《铸件重量公差》
3术语和定义
3.1铸件的最小壁厚：
在一定的铸造条件下，铸造合金液能充满铸型的最小厚度。
3.2铸件的临界壁厚：
当铸件的厚度超过了一定值后，铸件的力学性能并不按比例地随着铸件厚度的增大而增大，而是显著下降，存在一个临界厚度。
3.3铸钢件相对密度：
浇注钢液重量与铸件三个方向最大尺寸的乘积之比。
因而往往小于铸件密度。
3.4吃砂量：
模样与砂箱壁、箱顶（底）、和箱带之间的距离。
4铸造工艺设计原则
4.1铸造工艺设计必须满足产品铸件质量和对环保的要求，有利于实现优质、高产、低耗，改善劳动条件，安全生产，提高生产标准化、通用化、系列化水平；
4.2铸造工艺设计必须能够提供清晰、完整、正确、统一的资料输出：
过程流程图、铸造材料清单、过程潜在失效模式及后果分析（PFMEA）、控制计划、铸造工艺图、铸造工艺卡、作业指导书等。
5铸造工艺设计程序
5.1铸件结构工艺和铸件的先期质量策划
5.1.1铸造产品的设计阶段，应组成产品设计人员和铸造工艺设计人员的项目小组进行设计潜在失效模式及后果分析，分析的主要内容应包括铸件质量对产品结构的要求，铸造工艺对产品结构的要求及铸造工艺对环保的要求是否全部满足。
5.1.2铸件质量对产品结构的要求
5.1.2.1铸件的最小壁厚（见表1）
表1砂型铸造铸钢件的最小壁厚
铸钢种类
当铸件最大轮廓尺寸为下列值时（单位mm）
≤200
>200-400
>400-800
>800-1250
>1250-2000
碳钢
8
9
11
12
15-18
低合金结构钢
8-9
9-10
12
14
16
注：
为了避免铸件浇不到和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚；铸件的最小壁厚还和最小壁厚处所具有的面积有关。
对于铸钢桥壳其处在桥壳上下法兰之间各处壁厚应不小于12mm；后盖处顶面的壁厚应不小于15mm，后盖侧面的壁厚局部可以12mm以上。
5.1.2.2铸件的临界壁厚（见表2）
表2碳素钢铸件砂型铸造的临界壁厚
W（C）（%）
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
临界壁厚/mm
11
13.5
18.5
27
39
注：
砂型铸造各铸造合金铸件的临界壁厚也可按其最小壁厚的3倍来考虑。
5.1.2.3铸件壁的过渡和连接
5.1.2.3.1一般情况下，铸件壁的断面尺寸不可能完全相同，同时铸壁有类型各异的接头，铸壁的连接形式，按减小产生应力集中、裂纹、变形、缩孔、缩松等缺陷的原则，依次考虑采用L形、T形、V形、Y形和十字形。
5.1.2.4铸造内圆角（见表3）
表3铸造内圆角
内圆角两边铸壁厚度和/2
R值/mm
两铸壁的连接角度（内圆角）
≤50°
51°-75°
76°-105°
106°-135°
136°-165°
〉165°
≤8
4
4
6
8
16
20
9-12
4
4
6
10
16
25
13-16
4
6
8
12
20
30
17-20
6
8
10
16
25
40
21-27
6
10
12
20
30
50
28-35
8
12
16
25
40
60
36-45
10
16
20
30
50
80
46-60
12
20
25
35
60
100
61-80
16
25
30
40
80
120
81-110
20
25
35
50
100
160
111-150
20
30
40
60
100
160
151-200
25
40
50
80
120
200
201-250
30
50
60
100
160
250
251-300
40
60
80
120
200
300
>300
50
80
100
160
250
400
注：
高碳钢和高锰铸件的R值需增大1.3-1.5倍。
5.1.2.5铸造外圆角（见表4）
表4铸造外圆角
表面的最小边尺寸
R值/mm
外圆角
≤50°
51°-75°
76°-105°
106°-135°
136°-165°
〉165°
≤25
2
2
2
4
6
8
26-60
2
4
4
6
10
16
61-160
4
4
6
8
16
25
161-250
4
6
8
12
20
30
251-400
6
8
10
16
25
40
401-600
6
8
12
20
30
50
601-1000
8
12
16
25
40
60
1001-1600
10
16
20
30
50
80
1601-2500
12
20
25
40
60
100
>2500
16
25
30
50
80
120
5.1.3铸造工艺对产品结构的要求
5.1.3.1简化或减少分型面的铸件结构
5.1.3.2减少砂芯数量的铸件结构
5.1.3.5方便起模的铸件结构
5.1.3.4有利于砂芯的固定和排气的铸件结构
5.1.3.5需设置铸造工艺孔的铸件结构
5.1.3.6有利于铸件清理的铸件结构
5.1.3.7有利于满足铸件尺寸公差的铸件结构
5.1.4铸造工艺对环保的要求
5.1.4.1降低熔炼能耗：
合理设计工序流程；炉料入炉前进行预处理等
5.1.4.2提高工艺出品率，以降低单位重量铸件在金属熔化过程中得能耗
5.1.4.3优化产品结构，以减少水玻璃废砂的产生
5.1.4.4原辅材料尽量使用，无有害气体产生的材料
5.2浇注系统的设计
5.2.1桥壳分型面设置在桥壳两端轴孔中线处，浇注系统采用中注半封闭式，即
〈
；
〉
；
〉
，阻流断面设置在横浇道中，阻流断面之前封闭，其后开放。
5.2.2浇注系统总断面比为内浇道:
横浇道:
直浇道=1:
（0.8-0.9）:
（1.1-1.2）
5.2.3内浇道厚度应小于铸件壁厚的0.7倍以下，才不至于引起内浇道缩孔。
5.2.4浇注时间t=
；阻流断面面积或内浇道面积A阻=GL/tkS'
GL是浇注钢水的重量；K浇注比速；S‘金属液流动系数，碳钢取1.0，高锰钢取0.8；t浇注速度
表5系数C、K值
铸件相对密度/kg*cm
≤1.0
>1.0-2.0
>2.0-3.0
>30.-4.0
>4.0-5.0
>5.0-6.0
>6.0
C
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
浇注比速k/kg*cm
*s
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.9
0.95
5.2.5桥壳浇注系统，由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道、集渣包、阻流块、冒口、缓流涡、出气孔组成。
5.2.6内浇口的设置位置在桥包过渡大R弧至上拖板之间的上箱，桥包偏心的桥壳一般设置在对应位置的长边。
5.3砂箱中铸件数量及排列的确定
5.3.1按铸件重量确定最小吃砂量，见表6（单位mm）
表6
铸件重量/kg
a
b
c
d
e
f
<5
40
40
30
30
30
30
5-10
50
50
40
40
40
30
11-20
60
60
40
50
50
30
21-50
70
70
50
50
60
40
51-100
90
90
50
60
70
50
101-250
100
100
60
70
100
60
251-500
120
120
70
80
——
70
501-1001
150
150
90
90
——
120
1001-2000
200
200
100
100
——
150
5.3.2铸件在砂箱中的排列最好按对称排列方式。
5.4工艺参数确定
5.4.1我司铸件尺寸公差按CT10-12级执行，铸件的公差带一般应对称于铸件基本尺寸设置，即公差数值的一半取正值，一般取负值。
有特殊要求时，另外注明。
表7铸件尺寸公差等级
毛坯铸件基本尺寸
铸件尺寸公差等级CT/mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
≤10
0.09
0.13
0.18
0.26
0.36
0.52
0.74
1
1.5
2
2.8
4.2
-
-
-
-
〉10-16
0.1
0.14
0.2
0.28
0.38
0.54
0.78
1.1
1.6
2.2
3.0
4.4
-
-
-
-
〉16-25
0.11
0.15
0.22
0.30
0.42
0.58
0.82
1.2
1.7
2.4
3.2
4.6
6
8
10
12
〉25-40
0.12
0.17
0.24
0.32
0.46
0.64
0.9
1.3
1.8
2.6
3.6
5
7
9
11
14
〉40-63
0.13
0.18
0.26
0.36
0.50
0.70
1
1.4
2
2.8
4
5.6
8
10
12
16
〉63-100
0.14
0.20
0.28
0.40
0.56
0.78
1.1
1.6
2.2
3.2
4.4
6
9
11
14
18
〉100-160
0.15
0.22
0.30
0.44
0.62
0.88
1.2
1.8
2.5
3.6
5
7
10
12
16
20
〉160-250
-
0.24
0.34
0.50
0.72
1
1.4
2
2.8
4
5.6
8
11
14
18
22
〉250-400
-
-
0.40
0.56
0.78
1.1
1.6
2.2
3.2
4.4
6
9
12
16
20
25
〉400-630
-
-
-
0.64
0.9
1.2
1.8
2.6
3.6
5
7
10
14
18
22
28
〉630-1000
-
--
-
0.72
1
1.4
2
2.8
4
6
8
11
16
20
25
32
〉1000-1600
-
-
-
0.80
1.1
1.6
2.2
3.2
4.6
7
9
13
18
23
29
37
〉1600-2500
-
-
-
-
-
-
2.6
3.8
5.4
8
10
15
21
26
33
42
〉2500-4000
-
-
-
-
-
-
-
4.4
6.2
9
12
17
24
30
38
49
〉4000-6300
-
-
-
-
-
-
-
-
7
10
14
20
28
35
44
56
〉6300-10000
-
-
-
-
-
-
-
-
-
11
16
23
32
40
50
64
5.4.2铸件的壁厚尺寸公差，可以比一般尺寸公差降一级执行。
5.4.3铸件错箱量必须保证在铸件尺寸公差等级数值范围内，有特殊要求时，另外注明。
表8错箱值
铸件公差等级CT
错型值mm
3-4
在铸件公差等级要求之内
5
0.3
6
0.5
7-8
0.7
9-10
1.0
11-13
1.5
14-15
2.5
5.4.4铸件重量公差
5.4.4.1铸件重量公差等级与铸件尺寸公差等级对应选取，一般情况下，铸件重量公差的上偏差与下偏差相同，要求较高时，下偏差等级可比上偏差等级小二级。
有特殊要求时，另外注明。
表9重量公差等级
公称重量/KG
重量公差等级MT/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
≤0.4
-
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
-
-
-
-
-
〉0.4-1
-
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
-
-
-
-
〉1-4
-
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
-
-
-
〉4-10
-
2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
-
-
〉10-40
-
-
2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
-
〉40-100
-
-
-
2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
〉100-400
-
-
-
-
2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
〉400-1000
-
-
-
-
1
2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
〉1000-4000
-
-
-
-
-
-
2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
〉40000-10000
-
-
-
-
-
-
-
2
3
4
5
6
8
10
12
14
〉10000-40000
-
-
-
-
-
-
-
-
2
3
4
5
6
8
10
12
5.4.5机加工余量
5.4.5.1机械加工余量适用于整个毛坯铸件，且该值应根据最终机械加工后成品铸件的最大轮廓尺寸和相应的尺寸范围选取。
铸件的某一部位在铸态下的最大尺寸应不超过成品尺寸与要求的加工余量及铸造总公差之和。
当有斜度时，斜度值应另外考虑。
铸钢
方法
砂型铸造手工造型
砂型铸造机器造型合壳型
（金属型）重力铸造和低压铸造
压力铸造
熔模铸造
等级
G-K
E-H
-
-
E
我司产品铸件机械加工余量等级按E-H级执行。
铸件毛坯的基本尺寸=最终加工后的尺寸+n×要求的机械加工余量+铸件公差/2
表10要求的机械加工余量等级
机加工成品最大尺寸/mm
要求的机械加工余量等级
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
≤40
0.1
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.5
0.7
1
1.4
〉40-63
0.1
0.2
0.3
0.3
0.4
0.5
0.7
1
1.4
2
〉63-100
0.2
0.3
0.4
0.5
0.7
1
1.4
2
2.8
4
〉100-160
0.3
0.4
0.5
0.8
1.1
1.5
2.2
3
4
6
〉160-250
0.3
0.5
0.7
1
1.4
2
2.8
4
5.5
8
〉250-400
0.4
0.7
0.9
1.3
1.4
2.5
3.5
5
7
10
〉400-630
0.5
0.8
1.1
1.5
2.2
3
4
6
9
12
〉630-1000
0.6
0.9
1.2
1.8
2.5
3.5
5
7
10
14
〉1000-1600
0.7
1
1.4
2
2.8
4
5.5
8
11
16
〉1600-2500
0.8
1.1
1.6
2.2
3.2
4.5
6
9
14
18
〉2500-4000
0.9
1.3
1.8
2.5
3.5
5
7
10
14
20
〉4000-6300
1
1.4
2
2.8
4
5.5
8
11
16
22
〉6300-10000
1.1
1.5
2.2
3
4.5
6
9
12
17
24
5.4.5.2铸件顶面的加工余量等级比铸件底面和底侧面的加工余量等级高1级。
5.4.6碳钢的线收缩率（固态收缩率）
表11碳钢的线收缩率与碳的质量分数的关系（%）
W（C）
0.08
0.14
0.35
0.45
0.55
0.90
线收缩率
2.47
2.46
2.40
2.35
2.31
2.18
实际生产中由于各种阻力的存在，实际收缩率会小于理论的线收缩率，对于结构复杂和精度要求高的铸件，其摸样尺寸必须经过多次尺寸定型试验来确定。
我司桥壳产品一般按2%的实际收缩率执行。
5.4.7起模斜度（桥壳产品）
5.4.7.1V法铸造工艺对外模的起模斜度要求较低，一般只要控制在0-1°；
表12起模斜度
测量面高度/mm
金属模
木模
加减壁厚值/mm
起模斜角
加减壁厚值/mm
起模斜角
≤20
0.5-1.0
1°30´-3°
0.5-1.0
1°30´-3°
21-50
0.5-1.2
0°45´-2°
1.0-1.5
1°30´-2°30´
51-100
1.0-1.5
0°45´-1°
1.5-2.0
1°-1°30´
101-200
1.5-2.0
0°30´-0°45´
2.0-2.5
0°45´-1°
201-300
2.0-3.0
0°20´-0°45´
2.5-3.5
0°30´-0°45´
301-500
2.5-4.0
0°20´-0°30´
3.5-4.5
0°30´-0°45´
501-800
3.5-5.0
0°20´-0°30´
4.5-5.5
0°20´-0°30´
801-1200
4.0-6.0
0°15´-0°20´
5.5-6.5
0°20´
1201-1600
-
-
7.0-8.0
0°20´
1601-2000
-
-
8.0-9.0
0°20´
2001-2500
-
-
9.0-10.0
0°15´
5.4.7.2砂芯由于采用的水玻璃砂硬化成型，所以芯盒的起模斜度以增加铸件壁厚的方式控制在2-3°。
5.4.8非加工壁厚的负余量
5.4.8.1由于造型起模时往往会造成型腔的扩大，制芯时砂芯尺寸的减小，所有模样的尺寸往往小于图样的尺寸，所减少的尺寸称为非加工壁厚的负余量。
表13铸件非加工壁厚的负余量（单位:
mm）
铸件重量/Kg
铸件壁厚
8-10
11-15
16-20
21-30
31-40
41-50
51-60
61-80
81-100
≤50
-0.5
-0.5
-1.0
-1.5
-
-
-
-
-
51-100
-1.0
-1.0
-1.0
-1.5
-2.0
-
-
-
-
101-250
-1.0
-1.5
-1.5
-2.0
-2.0
-2.5
-
-
-
251-500
-
-1.5
-1.5
-2.0
-2.5
-2.5
-3.0
-
-
501-1000
-
-
-2.0
-2.5
-2.5
-3.0
-3.5
-4.0
-4.5
1001-3000
-
-
-2.0
-2.5
-3.0
-3.5
-4.0
-4.5
-4.5
3001-5000
-
-
-
-3.0
-3.0
-3.5
-4.0
-4.5
-5.0
5001-10000
-
-
-
-3.0
-3.5
-4.0
-4.5
-5.0
-5.5
〉10000
-
-
-
-4.0
-4.5
-5.0
-5.5
-6.0
5.4.9最小铸出孔和槽
5.4.9.1当铸件上的孔和槽尺寸太小，覆膜困难，或铸件的壁厚较厚和金属液压力较高，反而会使铸件产生粘砂，造成清理和机械加工困难。
建议用机械加工方法做出这样的孔和槽；
5.4.9.2当铸件上的孔和槽，需要采用复杂或难度较高的工艺措施才能铸出，建议采用机械加工方法做出；
5.4.9.3如孔径小于15mm，或孔的长度与孔的直径之比大于4时，则不便铸出，建议用机械加工方法做出；
5.4.9.4方形孔、菱形孔、气路孔等特殊形孔，不能加工做出的，原则上必须铸出；
5.4.9.5凹槽、台阶，当宽度≤20mm，高度≥10mm时，一般不予铸出；
5.4.9.6当孔和槽上放冒口且冒口盖住整个孔和槽时，应将孔和槽封死。
5.4.10工艺肋
5.4.10.1铸件在凝固收缩时，由于受砂型和砂芯的阻碍，在受拉应力的壁上或在接头处容易产生热裂处应设收缩肋。
收缩肋厚度以最厚为15mm,最小为4mm为原则；
5.4.10.2为防止半环形或U形铸件，冷却以后发生变形，常在影响变形最关键的部位设置拉肋。
5.4.11工艺补正量
5.4.11.1为防止铸件局部尺寸由于各种工艺因素，（如铸件线收缩率选用值和实际值不符、铸件变形、有规律的操作偏差等）的影响而超差，则应在铸件相应的部位调整金属层厚度。
5.5砂芯设计
5.5.1桥壳砂芯按黏结剂分类，分为二氧化碳硬化水玻璃砂芯和二氧化碳硬化树脂砂芯，而桥壳二氧化碳硬化水玻璃砂芯采用组合式砂芯，即砂芯两端轴孔至板簧处表面砂芯成型采用覆膜砂热芯盒烤制的芯壳，其余采用水玻璃砂舂紧二氧化碳硬化。
5.5.2二氧化碳硬化水玻璃砂芯型砂与水玻璃的重量比为100:
7，二氧化碳硬化树脂砂芯型砂与树脂的重量比为100:
3.5；
5.5.3砂芯的固定和定位可采用芯头、芯撑、钢丝、螺栓钩，芯头形状的设计一般应考虑砂芯在下芯时的方向和横纵向位移的防错形状。
5.5.4.V法造型的芯头间隙可略小
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