铸造造型方法

铸造造型方法成形工艺基础－铸31第1页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸32第六章铸造工艺基础第2页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸33第三节铸造方法

根据铸型的种类不同，铸造方法分为砂型铸造和特种铸造2大类。砂型铸造是目前最常用、最基本的铸造方法。

砂型铸造的基本工艺过程，如图6-15所示。主要工序包括制造模样和芯盒、备制型砂和芯砂、造型、造芯、合型、浇注、落砂清理和检验等。其中造型（芯）是砂型铸造最基本的工序，造型方法的选择是否合理，对铸件质量和成本有着重要的影响。按紧实型砂和起模方法不同，造型方法可分为手工造型和机器造型2种。第3页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸34第4页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸35

按照紧砂和起模（芯）的方法，砂型（芯）制造可分为手工造型（芯）和机器造型（芯）2大类。常用手工基本造型的方法很多，主要包括整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型、三箱造型、地坑造型等，常用手工基本造型方法的特点和应用范围见表6-4。第5页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸36

掌握砂型铸造是合理选用铸造方法，正确设计铸件的基础和关键，金工课的核心内容。

铸造工艺图—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。其中有：浇注位置、铸型分型面、芯（非“蕊”也）子的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、浇注系统、起模斜度、冒口和冷铁的尺寸和布置等。第6页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸37

铸造工艺图是指导模样设计、生产准备、铸型铸造和铸件检验的基本工艺文件。且由它绘制模样图和合箱图。第7页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸38造型方法的选择

造型用砂又称：型(芯)砂

一、型(芯)砂组成

型砂及芯砂是制造铸型和型芯的造型材料,它主要由原砂、粘结剂、附加物和水混制而成。第8页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸39

型(芯)砂按粘结剂的种类可分为：

1.粘土砂粘土砂是以粘土为粘结剂配制成的型砂。由原砂(应用最广的是硅砂,主成分SiO2)、粘土、水及附加物按一定比例配制而成。

粘土砂是迄今为止铸造生产中应用最广泛的型砂。可用于制造铸铁件、铸钢件及非铁合金的铸型和不重要的型芯。

第9页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸310

2.水玻璃砂

水玻璃砂是以水玻璃（硅酸钠Na2O·mSiO2的水溶液）为粘结剂配制成的化学硬化砂。它是除粘土砂外用得最广泛的一种型砂。水玻璃砂铸型或芯无需烘干、硬化速度快、生产周期短、易于机械化、劳动条件改善。

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3.油砂和合脂砂

油砂是以桐油、亚麻仁油等植物油为粘结剂配制成的型砂。合脂砂以合成脂肪酸残渣经煤油稀释而成的合脂作粘结剂。油砂或合脂砂制造结构复杂、要求高的型芯

第11页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3124.树脂砂

树脂砂是以树脂为粘结剂配制成的型砂。又分为热硬树脂砂、壳型树脂砂、覆模砂等。用树脂砂造型或制芯，铸件质量好、生产率高、节省能源和工时费用、工人劳动强度低、易于实现机械和自动化、适宜成批大量生产。第12页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸313二、型(芯)砂性能

为防止铸件产生粘砂、夹砂、砂眼、气孔和裂纹等缺陷，型砂应具备下列性能。

1.型砂强度

指型砂试样抵抗外力破坏的能力。

2.透气性

表示紧实砂样孔隙度的指标。若透气性不好，易在铸件内部形成气孔等缺陷。第13页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3143.型砂耐火性

型砂耐火性指型砂承受高温作用的能力。耐火性差，铸件易产生粘砂。

4.退让性退让性指型砂不阻碍铸件收缩的高温性能。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。还有:紧实度、成形性、起模性及溃散性等.第14页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸315砂箱刮砂板底板砂舂通气针起模针皮老虎镘刀镘勺提勾三、手工造型

1.砂箱及造型工具如图所示。第15页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3162.常见手工造型方法

1)整模造型

特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般只在下箱。整模造型因操作简便，无砂箱错位现象，适用于外形轮廓上有一个平面可作分型面的简单铸件，如齿轮坯、轴承、皮带、轮罩等。第16页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸317第17页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸318

2)分模造型特点是：铸件的最大截面不在端部而在中部，因而木模沿最大截面分成两半。操作简便，适用于形状较复杂的铸件，特别广泛用于有孔或带有型芯的铸件，如套筒、水管、阀体、箱体、曲轴、立柱等。

后图为分模造型过程。第18页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸319第19页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸320

3)挖砂造型

当铸件最大截面在中部，模样又不便分成两半(如分模后模样太薄或分面是曲面)时，只能将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。

挖砂造型操作麻烦，生产率低，要求操作技术水平高，仅适用于单件小批量生产。

第20页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸321第21页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸322

4)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

对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产数量较多时，可用成形底板代替平面底板，并将模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。成形底板可根据生产数量的不同，分别用金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多的型砂春紧制成砂质成形底板，称为假箱。第22页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸323第23页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3245)活块造型将模样上妨碍起模的部分，如凸台、肋、耳等，做成活动的，称为活块。活块用销式燕尾与模样的主体连接，在起模时须先取出模样主体，然后取出活块。第24页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸325第25页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸326

6)刮板造型

用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样造型的方法。刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产准备时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低，生产率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回转体铸件，如皮带轮、齿轮等。

第26页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸327第27页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸328

7)地坑造型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。但造型劳动量大，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

第28页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸329第29页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸330

1.单件、小批生产属大尺寸、回转体，可采用刮板－地坑造型。

2.成批生产当批量大，但又无机械化生产条件时，可采用模样两箱造型。

第30页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸331

8)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

第31页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸332第32页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3332．机器造型（芯）机器造型按紧实的方式不同，可分为：震击造型、压实造型、射砂造型和抛砂造型4种基本方式。第33页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸334震击造型

震击造型紧砂过程分2步，即先震击紧实再压实紧实，如图6-16所示。砂箱填砂后，震击活塞将工作台连同砂箱举起一定高度，然后下落，与缸体撞击，依靠型砂下落时的冲击力产生紧实作用。型砂紧实度分布规律与压实造型相反，越接近模底板型砂紧实度越高，因此可以将震击造型与压实造型联合使用。第34页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸335第35页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸336压实造型

压实造型是利用压头的压力将砂箱的型砂紧实，紧砂过程分2步，先震击紧实再压实紧实。压实造型示意图如图6-17所示。先把型砂填入砂箱，然后压头向下将型砂紧实，辅助框是用来补偿紧实过程中型砂被压缩的高度。压实造型生产率高，但型砂沿高度方向的紧实度不够均匀，一般越接近底板，紧实度越差，因此适用于高度不大的砂箱。第36页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸337第37页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸338射砂造型

射砂紧实的方法主要用于大批量生产的中、小型简单铸件和造芯。射砂机工作原理如图6-18所示。由储气筒中迅速进入到射膛的压缩空气，由射砂孔将型砂高速射入芯盒的型腔中进行紧实，而压缩空气则从射头和芯盒的排气孔排出。射砂过程在较短的时间内同时完成填砂和紧实，生产率极高，应用广泛。第38页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸339第39页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸340抛砂造型

制造大、中型铸件或大型型芯时，常采用抛砂机进行抛砂紧实。抛砂机工作原理如图6-19所示。是利用抛砂机机上电动机驱动的高速旋转叶片，连续地将传送带运来的型砂在机头内初步紧实，并呈团状在离心力作用下被高速地抛入砂箱中作进一步紧实，同时完成填砂和紧实，所以生产率高，型砂紧实度均匀。第40页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸341第41页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸342

机器造型能较好的改变上述缺点。用机器代替手工进行造型(芯),称机器造型(芯).

造型过程包括：填砂、紧实、起模、下芯、合箱以及铸型、砂箱的运输等工艺环节。大部分造型机主要是实现型砂的紧实和起模工序的机械化，至于合箱、铸型和砂箱的运输则由辅助机械来完成。不同的紧砂方法和起模方式的组合，组成了不同的造型机。第42页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸343

造型机的种类很多，按紧砂方法不同可分:

震压式造型机；震实式造型机；压实式造型机；射压式造型机；

及气冲式造型机等。

第43页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸344

1.震压式造型机这类造型机主要由震击机构、压实机构、起模机构和控制系统组成。多通过震击和压实紧实型砂，绝大部分都是边震边压。震击压实都采用气动,为高频率低振幅的微振形式,铸型硬度均匀.

为减轻振动，设有缓冲机构，缓冲机构有气垫式和弹簧式两种。所有机器都带有起模结构，起模比较平稳。这种造型机的特点是：机构简单、操作方便、投资较小，适用于各种材质小件的造型。第44页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸345

气动微振压实造型机,它采用振击(频率150～500次/分,振幅25～80mm)－压实-微振(频率700～1000次/分,振幅5～10mm)来紧实造型。这种造型机噪音较小,型砂紧实度均匀,生产率高.

第45页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸346第46页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸347第47页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸348

2.射压式造型机射压式造型机有两种机型，一种是垂直分型无箱造型机，另一种是水平分型脱箱造型机。

其共同的特点是：不用砂箱，节省工装费用，占地面积较小。垂直分型无箱造型是指在造型、下芯、合型及浇注过程中，铸型的分型面呈垂直状态（垂直于地面）的无箱射压造型法。

第48页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸349第49页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸350

3.其他机器造型压实造型机中有高压造型机和水平分型脱箱压实造型机两种。

1)高压造型机近年来正向负压加砂高压造型机发展，它的最大特点是：在负压状态下完成加砂和压实，所以，加砂均匀，并有一定的预紧实作用再加上压实作用，铸型强度高且均匀。

2)多触头高压造型机由许多可单独动作的触头组成，可分为主动伸缩的主动式触头和浮动式触头。如图示。

第50页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸351第51页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3521熔模铸造

特种铸造熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程1—下模；2—上模；3—铁棒；4—蜡制浇注系统；5—型模；6—砂箱；7—砂子第52页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3531熔模铸造特种铸造2.熔模铸造的特点及应用范围（1）熔模铸造可以获得精度高、表面粗糙度小的铸件，是一种精密铸造方法。（2）可以铸出形状复杂的薄壁（最小壁厚可达0.25mm）、带小孔（最小直径为2.5mm）的铸件。（3）能生产各种合金铸件，尤其适合于生产高熔点及难以切削加工的合金铸件，如耐热合金铸件、不锈钢铸件、磁钢铸件等。第53页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸354541熔模铸造特种铸造（4）生产批量不受限制，既可单件生产，又可成批、大量生产。（5）熔模铸造工序繁多，生产周期长，原材料的价格贵，铸造成本比砂型铸造高，而且由于受铸型型壳的限制，铸件不能太大，一般限于25kg以下，以1kg以下居多。第54页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸35555.2金属型铸造特种铸造1.金属型铸造的工艺过程金属型结构1—型芯；2—上型；3—下型；4—动型；5—定型；6—摸底板第55页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸356562金属型铸造特种铸造1）金属型的预热2）金属型的涂料喷刷4）铸件的出型和抽芯时间3）金属型的浇注第56页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3572金属型铸造特种铸造（3）

由于铸件冷却速度快，晶粒细，故铸件的力学性能好。（4）

金属型的制造成本高，周期长，不适合于单件、小批量生产；铸件冷却速度快，不适合于浇注薄壁铸件，铸件形状不宜太复杂第57页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸358583压力铸造特种铸造1.压力铸造的工艺过程卧式冷压室压铸机工作过程示意图1—浇道；2—型腔；3—金属液；4—压射冲头；5—动型；6—定型；

7—顶杆；8—铸件及余料第58页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸35959.3压力铸造特种铸造2.压力铸造的特点及应用范围（1）压力铸造可以制造出形状复杂的薄壁件（铝合金铸件的最小壁厚为0.5mm，最小孔径为0.7mm），可以直接铸出螺纹、齿形、花纹和图案等。压铸尺寸精度为：IT13～IT11，表面粗糙度为：Ra3.2～0.8μm，一般不需要切削加工。第59页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸360603压力铸造特种铸造（2）压铸件在高压作用下快速结晶，因而结晶组织细密，力学性能高，抗拉强度比砂型铸件提高25%～40%。（3）压力铸造的生产率在各种铸造方法中是最高的。（4）压铸件在压力下快速凝固，铸件内的小气孔较多。因此，压铸件不宜进行大余量的切削加工，以免气孔外露；也不宜进行热处理或在高温下工作，以免气体受热膨胀，表面鼓泡。第60页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸361613压力铸造特种铸造（5）压力铸造设备投资大，铸型结构复杂，制造周期长，成本高，仅适用于大量生产。（6）压力铸造不适合于钢、铸铁等高熔点合金的铸造。第61页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸362624离心铸造特种铸造离心铸造的两种类型第62页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸363634离心铸造特种铸造1.离心铸造的工艺过程1)铸型2）铸型的转速3）浇注第63页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3642.离心铸造的特点及应用范围4离心铸造特种铸造（1）铸件在离心力作用下结晶，内部晶粒组织致密，无气孔、缩孔及夹杂等缺陷，力学性能高。（2）铸造管类铸件时，可省去型芯和浇注系统，提高金属利用率和简化铸造工艺。第64页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸3654离心铸造特种铸造（3）可铸造“双金属”铸件，如钢套内镶嵌铜轴瓦等。（4）铸件内表面粗糙，内孔尺寸不准确，需采用较大的机械加工余量。第65页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸366§4铸造工艺设计

浇注位置指浇注时铸型分型面所处的空间位置。

铸型分型面

指铸型组元间的结合面

分模面为便于造型和起模，将模样分割成几个部分的分割面。分模面通常是平面。第66页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸367

1.重要的加工面应朝下，避免砂眼气孔和夹渣。

2.平板圆盘大面应朝下，减少辐射防开裂夹渣。

3.薄壁大面朝下或垂直，防止产生浇不足冷隔。

4.厚大部分在上或侧面；考虑安放冒口利补缩。一、浇注位置选择原则第67页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸368二、铸型分型面的选择原则

浇注位置选择原则：保证质量；分型面选择原则是：简化工艺求经济。

1.尽量平直数量少,

减少活块和型芯。

2.全部大部同一箱，保证精度利加工。

3.主要部分于下箱，便于操作与检验。第68页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸369工艺参数的选择

一、机械加工余量和最小铸孔

1.机械加工余量铸件上预留的切削余量机械加工余量是指在铸件上为切削加工而加大的尺寸。在制作模样时，考虑到铸造收缩率还要在铸件的加工面上适当增大尺寸。但加工余量必须认真选取，加工余量过大，浪费金属材料和加工工时，过小则使铸件因残留黑皮而报废并加速刀具的磨损。根据GBT/11350——1989《铸件机械加工余量》的规定，确定加工余量之前，需先确定铸件的尺寸公差等级和加工余量等级。

第69页，共79页，2023年，2月20日，星期三成形工艺基础－铸370

2.最小铸孔灰铁件，单件生产30～50mm时不铸出。但不要求加工的孔、槽，无论大小均应铸出。

二、起模斜度

注意：起模斜度与结构斜度的区分！

起模斜度:为便于取模，在平行于起模方向的模样(零件加工表面)表面上所增加的斜度。

结构斜度:为便于取模，在零件不加工表面表面上所增加的斜度