第三章 砂型铸造

第三章砂型铸造主要内容：

3.1造型方法的选择

3.2砂型铸造的工艺设计3.3铸件的结构设计（第4章）如何将设计的零件变成铸件？怎样生产出合格铸件?手工造型金属型铸造熔模铸造压力铸造低压铸造陶瓷型铸造离心铸造消失模铸造液态成型工艺砂型铸造特种铸造

整模造型分模造型活块造型三箱造型挖砂造型刮板造型机器造型砂型铸造的工艺设计砂型铸造的结构设计铸造工艺图的绘制分型面的选择工艺参数的确定浇注位置的确定震压造型微震压实造型射压造型抛砂造型3.1砂型铸造砂型铸造是目前最常用最基本的铸造方法，价格低廉，操作方便灵活。不受铸造合金种类、铸件形状和尺寸的限制，并适合于各种生产规模。将液态金属浇入砂型，冷却后形成铸件。型（芯）砂通常是由石英砂、粘土（或其它粘结材料）和水按一定比例混制而成的。型（芯）砂要有一定的强度，透气性、耐火性和退让性。零件图铸造工艺图型砂模样芯盒

芯砂型芯铸型合箱冷却凝固落砂、清理检验熔化浇注（一）砂型铸造工艺过程铸件砂型铸造的工艺过程（二）造型材料制作砂型和型芯的材料称为造型材料，即型砂和芯砂。构成：型砂和芯砂主要是由硅砂、粘结剂和水按一定比例而成。型砂要求：“一强三性”，即一定的强度，透气性、耐火性和退让性。型砂型砂强度检测仪1）按模样特征分：整模造型、分模造型、活块造型、刮板造型、假箱造型、挖砂造型、实物造型等。2）按砂箱特征分：两箱造型、三箱造型、地坑造型、脱箱造型等。１、手工造型（三）造型方法的选择适用于单件、小批量生产手工造型a）直浇道棒；b）捣砂锤；c）通气针；d）起模针；e）墁刀：修平面及挖沟槽用；f）秋叶：修凹的曲面用；g）砂勾：修深的底部或侧面及钩出砂型中散砂用；h）皮老虎a)造下砂型b)造上砂型c)开外浇口、扎气孔d)起出模样e)合型f)带浇口铸件齿轮坯整模两箱造型过程

特点：模样是整体，分型面为平面，铸型型腔位于半个铸型内

适用：铸件最大截面在端部，且为平面铸件整模造型a)铸件图b)模样c)造下型d)造下型e)铸型分模造型过程

特点：模样沿最大截面分为两半，型腔位于两个半箱内

适用：铸件最大截面在中部（或圆形）的铸件分模造型活块造型过程特点：铸件上有妨碍起模的小凸台、肋板等，制模时将其作为活动部分。起模时，先起出主模，再从侧面取出活块。造型费时，操作要求高。适用：单件、小批量、带有突出部分不易起模的铸件。活块造型挖砂造型过程特点：模样虽是整体的，但铸件的分型面为曲面；造型时挖掉阻碍起模的型砂；造型费工时，生产率低。适用：单件、小批量、分型面不是平面的的铸件。挖砂造型假箱造型三箱造型过程特点：铸件两端截面尺寸大于中间截面尺寸，需用三箱造型；模样是分开的，中型上、下两面都是分型面，两边分别起模。适用：单件、小批量、具有两个分型面的铸件。三箱造型刮板造型

特点：用一个与铸件轮廓形状相同的刮板代替模样，刮制出型腔的造型方法。适用：单件、小批量生产的尺寸较大且为回转体的铸件。刮板造型常用手工造型方法的特点和应用范围

造型方法特点

应用范围

整模造型整体模，分型面为平面，铸型简单，铸件不会产生错箱缺陷。铸件最大截面在一端，且为平面分模造型模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型方便，但制作模样较麻烦。最大截面在中部，一般为对称性铸件挖砂造型整体模，分型面是曲面造型时需挖去阻碍起模的型砂。造型麻烦、生产率低。单件小批量生产模样薄，分模后易损坏或变形的铸件假箱造型利用特制的假箱或型板进行造型，自然形成曲面分型。可免去挖砂操作，造型方便。成批生产需要挖砂的铸件活块造型将模样上妨碍起模的部分，作成活动的活块，便于造型起模，造型和制作模样都麻烦。单件小批量生产带有突起部分的铸件刮板造型用特制的刮板代替实体模样造型，可显著降低模样成本。但操作复杂，要求工人技术水平高。单件小批量生产等截面或回转体大、中型铸件三箱造型铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用两箱造型无法起模时，铸型可由三箱组成，关键是选配高度合适的中箱。造型麻烦，容易错箱。单件小批量生产具有二个分型面的铸件地坑造型在地面以下的砂坑中造型，一般只用上箱，可减少砂箱投资。造型劳动量大，要求工人技术较高。生产批量不大的大、中型铸件可节省下箱机器造型使用机器来完成填砂、紧实和起模等造型的操作过程，是现代化铸造车间的基本造型方法。２、机器造型

适用于中、小型铸件的成批、大批量生产。1)生产效率高;2)铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）;3)设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。按紧实方式不同，机器造型分为

压实造型、振压造型、抛砂造型和射压造型中小型铸件多以振压造型方法大型铸件多以抛砂造型方法1-工作台2-模样3-砂箱4-辅助框5-压板6-压板架压实造型工作示意图（1）机器造型分类a)填砂b)振击紧砂c)辅助压实d)起模

振压造型机的工作过程1）振压造型是利用振动和撞击力对型砂紧实

振压造型机的工作演示微振压实造机的紧砂原理是在型砂压实的同时进行微振，所以其紧实度比振压造型的高而且均匀。微振压实造型高压造型

高压造型机的压头采用液体加压，每个小压头的行程可随模型的高度自行调节，使砂型各部位的紧实度均匀，且在压实的同时还可进行微震，它制得的砂型紧实度高、能获得表面粗糙度低、尺寸精度高的铸件、且噪音小，生产率高。2）抛砂造型利用抛砂头内高速旋转的叶片将传送带的型砂呈团状以30－60m/s的速度高速抛入砂箱，使型砂表逐层紧实，同时完成填砂和紧实两个工序。3）射压造型

射砂和压实复合方法紧实型砂。

a)顶箱起模b)顶箱漏模

机器造型的起模方法（2）起模方式常用的起模方式有顶箱起模、顶箱漏模和翻转起模。通常是采用模板进行两箱造型。模板是将模样、浇注系统沿分型面与模底板联成一体的专用模具。造型后，模底板形成分型面，模样形成铸型空腔，而模底板的厚度不影响铸件的形状与尺寸。（3）机器造型的工艺特点通常是采用模板进行两箱造型。模板是将模样、浇注系统沿分型面与模底板联成一体的专用模具。造型后，模底板形成分型面，模样形成铸型空腔，而模底板的厚度不影响铸件的形状与尺寸。（3）机器造型的工艺特点机器造型尽量避免活块，不能进行三箱造型不能紧实中箱采用填砂和紧砂两个工序一并完成将砂型紧实；铸件的尺寸精度高；生产率高，易于实现自动化；也可用于造型；适合于中小铸件成批大量的生产。3.机器造芯1）射芯机2）壳芯机砂型铸造演示浇注凝固3.2砂型铸造的工艺设计设计要点铸造工艺图的绘制工艺参数的确定分型面的选择浇注位置的确定1.掌握浇注位置、分型面选择；铸造工艺参数确定；型芯设计；浇冒系统等有关知识。2.学会绘制简单铸件的铸造工艺图。铸造工艺设计的一般步骤1.对零件图纸进行审核和进行铸造工艺性分析2.选择铸造方法3.确定铸造工艺方案4.绘制铸造工艺图5.绘制铸件图6.填写铸造工艺卡和绘制铸型装配图7.绘制各种铸造工艺装备图纸3.2.1铸造工艺图的绘制分型方案对浇注位置的选择铸型分型面选择绘制方法绘图要领分型面的选择浇注位置画法(上和下)工艺参数定性给出即可铸造工艺图——是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形铸造工艺图实例分型面的选取至关重要3.2.2分型面的选择

分型面——指铸型中组元间相互结合的面。1、应尽量减少分型面的数量2、应尽量使分型面是一个平直的面若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型3、应避免不必要的型芯和活块，简化造型工艺3、应避免不必要的型芯和活块，简化造型工艺4、应尽量使铸件全部或大部分置于下箱4、应尽量使铸件全部或大部分置于下箱3.2.3浇注位置的选择原则铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。1、铸件的重要工作面、主要的加工面应朝下或侧立放置。C620床身浇注位置圆锥齿轮浇注位置气缸套的浇注位置2、铸件的大平面应朝下以免形成夹渣和夹砂等缺陷。平板铸件

铝电机端盖浇注位置3、应将铸件薄而大的平面放在下部、侧面或倾斜位置以利于合金液填充铸型油盘浇注位置4、应将铸件的厚大部分放在上部或侧面以获得组织致密，外形完整的铸件链轮的浇注位置(铸钢)卷扬筒的浇注位置

5、铸件圆周表面质量要求高，应进行立铸（三箱造型或平作立浇）3.2.4工艺参数的确定加工余量收缩率拔模斜度铸造圆角型芯及型芯头工艺参数一、机械加工余量和最小铸孔铸件最大尺寸(㎜)浇注时位置加工面与基准面的距离(mm)<5050～120120～260260～500500～800800～1250<120顶面底、侧面3.5～4.52.5～3.54.0～4.53.0～3.5120～260顶面底、侧面4.0～5.03.0～4.04.5～5.03.5～4.05.0～5.54.0～4.5260～500顶面底、侧面4.5～6.03.5～4.55.0～6.04.0～4.56.0～7.04.5～5.06.5～7.05.0～6.0500～800顶面底、侧面5.0～7.04.0～5.06.0～7.04.5～5.06.5～7.04.5～5.57.0～8.05.0～6.07.5～9.06.5～7.0800～1250顶面底、侧面6.0～7.04.0～5.56.5～7.55.0～5.57.0～8.05.0～6.07.5～8.05.5～6.08.0～9.05.5～7.08.5～106.5～7.5灰铸铁砂型铸造的机械加工余量注：加工余量数值中下限用于大批大量生产，上限用于单件小批生产孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。生产批量最小铸出孔直径灰口铸铁件铸钢件大量生产成批生产单件、小批生产12～1515～3030～50－30～5050最小铸孔注：对于零件上不要求加工的孔槽，无论大小均应铸出二、起模斜度

为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在模样、芯盒的起模方向留有一定的斜度。木模样外壁高40-100时，斜度α1≤40’木模样外壁高100-160时，斜度α1≤30’内壁起模斜度比外壁大三、铸造收缩率铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体积和尺寸缩小。为保证铸件尺寸要求，需在模样(芯盒)上加大一个收缩的尺寸。加大的这部分尺寸称收缩量，一般根据铸造收缩率来定。铸造收缩率定义如下：

K＝[(L模－L件)/L件]×100%

式中：

K为铸造收缩率；L模为模样尺寸；L件为铸件尺寸。合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。通常灰铸铁为0.7～1.0%，铸造碳钢为1.3～2.0%，铝硅合金为0.8～1.2%，锡青铜为1.2～1.4%。四、型芯及型芯头型芯作用：型芯是铸件的一个重要的组成部分，型芯的功用是形成铸件的内腔,孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形。型芯形式：水平型芯、垂直型芯、悬臂型芯、悬吊型芯、引申型芯（便于起模）、外型芯（使三箱造型变为两箱造型）等六种。型芯头型芯头:是型芯的定位、支撑和排气的部分。设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外