铸造工艺参数及砂芯设计

第六章铸造工艺设计参数及砂芯设计1、了解铸造工艺设计参数的种类2、了解砂芯分类3、了解芯撑和芯骨、砂芯的排气4、掌握确定铸造工艺设计参数的选用方法5、掌握砂芯设计基本原则、砂芯固定和定位、

尺寸设计、当前第1页\共有116页\编于星期四\13点

铸造工艺设计参数(简称工艺参数)：通常是指铸造工艺设计时需要确定的某些数据。

意义：准确、恰当选择工艺参数是保证铸件尺寸精度、方便造型操作的工艺措施，也是制造模样和芯盒的尺寸依据。选取工艺参数的依据：铸件尺寸、质量、验收条件等第一节铸造工艺设计参数当前第2页\共有116页\编于星期四\13点铸造工艺设计参数主要有：铸件尺寸公差铸件重量公差机械加工余量铸造收缩率起模斜度最小铸出孔及槽工艺补正量分型负数反变形量砂芯负数非加工壁厚的负余量分芯负数工艺筋其余的只是用于特定的条件下每个铸件工艺设计所必要的当前第3页\共有116页\编于星期四\13点一、铸件的尺寸公差铸件的尺寸公差：指铸件各部分尺寸允许的极限偏差，在这两个允许极限尺寸之间，铸件可满足加工、装配和使用的要求。

按照GB/T6414－1999《铸件尺寸公差与机械加工余量》的规定，铸件尺寸公差等级共16级，用CT1～CT16表示。不同的生产规模和生产方式生产的铸件所达铸件尺寸公差等也不同。具体数据可参照相关手册。粗精12345678910111213141516精度CT1CT16232当前第4页\共有116页\编于星期四\13点表6-1成批和大量生产铸件的尺寸公差等级造型工艺方法公差等级CT铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金轻金属合金砂型手工造型11-1311-1311-1310-1210-129-11砂型机器造型8-108-108-108-108-107-9金属型

7-97-97-97-96-8压力铸造

6-85-7熔模铸造5-75-75-74-64-6当前第5页\共有116页\编于星期四\13点铸件基本尺寸公差等级CT大于至12345678910111213141516－10－－0.180.260.360.520.741.01.52.02.84.2－－－－1016－－0.200.280.380.540.781.11.62.23.04.4－－－－1625－－0.220.300.420.580.821.21.72.43.24.66810122540－－0.240.320.460.640.901.31.82.63.65.07911144063－－0.260.360.500.701.01.42.02.84.05.6810121663100－－0.280.400.560.781.11.62.23.24.469111418100160－－0.300.440.620.881.21.82.53.65.0710121620160250－－0.340.500.701.01.42.02.84.05.6811141822铸件尺寸公差数值(mm)注：1、CT1和CT2没有规定公差值，是为将来可能要求更精密的公差保留的

2、铸件的基本尺寸小于或等于16mm时，CT13至CT16的公差值需单独标注，可提高2～3级当前第6页\共有116页\编于星期四\13点铸造工艺方法、尺寸公差、加工余量加工余量等级铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金轻金属合金砂型手工造型CT11-1311-1311-1310-1210-129-11MAJHHHHH砂型机器造型CT8-108-108-108-108-107-9MAMGGGGG金属型CT

7-97-97-97-96-8MA

FFFFF压力铸造CT

6-85-7MA

EE熔模铸造CT5-75-75-7

4-64-6MAEEE

EE表6-9成批和大量生产铸件的机械加工余量等级当前第7页\共有116页\编于星期四\13点表6-10

与铸件尺寸公差配套使用的铸件加工余量尺寸公差等级12131415加工余量等级GHJGHJHJHJ基本尺寸加工余量数值/mm大于至-1004.55.06.06.06.57.57.58.59.0103.03.54.54.04.55.55.06.05.56.51001605.56.57.57.08.09.09.01011.124.05.06.04.55.56.56.07.07.08.01602507.08.09.58.59.511111313155.06.07.56.07.08.57.59.08.5102504008.09.0119.5111313151517当前第8页\共有116页\编于星期四\13点一种铸造方法得到的尺寸精度如何，与生产过程的许多因素有关，其中包括：铸件结构的复杂性、模具的类型和精度铸件材质的种类和成分、造型材料的种类和品质、技术和操作水平可以通过以下措施来提高公差等级：对设备和工装进行改进、调整和维修；严格工艺过程的管理；提高操作水平当前第9页\共有116页\编于星期四\13点铸件基本尺寸（铸件图上给定的尺寸）包括机械加工余量公差带应对称分布，有特殊要求时，也可非对称分布，并应在图样上注明或技术文件中规定。壁厚尺寸公差一般可降低一级例如：图样上一般尺寸公差为CT10级，则壁厚尺寸公差为CT11级。在图样上采用公差等级代号标注，如GB6414－86CT10当前第10页\共有116页\编于星期四\13点二、铸件重量公差

铸件重量公差：以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值。所谓公称质量是指包括加工余量和其它工艺余量，作为衡量被检验铸件轻重的基准质量。GB/T11351－89规定了铸件质量公差的数值、确定方法及检验规则，与GB6414－86《铸件尺寸公差》配套使用。质量公差代号用字母“MT”（MassTolerances的缩写）表示。质量公差等级和尺寸公差等级相对应，由精到粗也分为16级，从MT1～MT16。当前第11页\共有116页\编于星期四\13点铸件公称质量可用如下方法确定：小批和单件生产时，以计算质量或供需双方共同认定的任意合格铸件的实称质量作为公称质量成批和大量生产时，从供需双方共同认定的首批合格铸件中随机抽取不少于10件，以实际质量的平均值作为公称质量铸件公称质量与尺寸公差对应选取。一般情况下，重量公差上下偏差值相同，下偏差也可以比上偏差提高两级选用。标注方法：当重量公差上下偏差相同时，标注为GB/T11351-989MT10级，当不相同时为GB/T11351-989MT10/8级当前第12页\共有116页\编于星期四\13点公称质量（kg）质量公差等级MT12345678910111213141516＜0.4－56810121416182024－－－－－＞0.4~1－456810121416182024－－－－＞1~4－3456810121416182024－－－＞4~10－23456810121416182024－－＞10~40－－23456810121416182024－＞40~100－－－23456810121416182024＞100~400－－－－234568101214161820＞400~1000－－－－－2345681012141618＞1000~4000－－－－－－23456810121416＞4000~10000－－－－－－－234568101214＞10000~40000－－－－－－－－2345681012表6-4铸件质量公差数值％注：表中质量公差数值为上、下偏差之和，即一半为上偏差，一半为下偏差当前第13页\共有116页\编于星期四\13点三、机械加工余量机械加工余量：为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工是又被切去的金属层厚度加工余量过大，浪费金属和加工工时，增加成本；加工余量过小，降低刀具寿命，不能完全去除铸件表面缺陷，缺陷甚至露出铸件表皮，达不到设计要求。加工余量和尺寸公差的关系最小加工量等于加工余量减去铸件尺寸的下偏差当前第14页\共有116页\编于星期四\13点影响加工余量的主要因素有：铸造合金种类铸造工艺方法生产批量设备及工装的水平加工表面所处的浇注位置（顶、底、侧面）铸件基本尺寸的大小和结构当前第15页\共有116页\编于星期四\13点选取加工余量图例当前第16页\共有116页\编于星期四\13点表为砂型铸造常用铸造合金单件和小批生产时公差等级及与之配套的加工余量等级。当前第17页\共有116页\编于星期四\13点铸件的公差等级和加工余量等级确定后，加工余量数值可根据表（GB/T11350－1989）选取。当前第18页\共有116页\编于星期四\13点加工余量选择原则：大量生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小手工造型误差大，余量应加大

铸钢件表面粗糙、变形较大，其加工余量应比铸铁件大

有色合金铸件价格甚贵且表面较光洁、平整，其加工余量应比铸铁小

铸件的尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铸件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大

浇注时朝上的表面因产生缺陷的机率较大，表面加工余量应比底面和侧面大当前第19页\共有116页\编于星期四\13点机械加工余量（铸造工艺图符号表示）加工余量分两种方法表示可任选其一。a.用红色线表示，在加工符号附近注明加工余量数值b.在工艺说明中写出上、侧、下字样注明加工余量数值

。特殊要求的加工余量可将数值标在加工符号附近。

凡带斜度的加工余量应注明斜度。示例:当前第20页\共有116页\编于星期四\13点铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小于模样尺寸。为保证铸件尺寸要求，需在模样(芯盒)上加一个收缩的尺寸。加大的这部分尺寸称为收缩量，一般根据铸造收缩率来定。铸造收缩率K定义如下：式中：L模──模样尺寸；

L件──铸件尺寸。

铸造收缩率主要取决于合金的种类，同时与铸件的结构、大小、壁厚及收缩时受阻碍情况有关。因此，要十分准确地给出铸造收缩率是很困难的四、铸造收缩率当前第21页\共有116页\编于星期四\13点如何正确地选择铸造收缩率：对于大量生产的铸件，一般应在试生产过程中，对铸件多次划线，测定铸件各部分的实际收缩率，反复修改木模，直至铸件尺寸符合铸件图样要求。然后再以实际铸造收缩率设计制造金属模对于单件、小批量生产的大型铸件，铸造收缩率的选取必须有丰富的经验，同时要结合使用工艺补正量，适当放大加工余量等措施来保证铸件尺寸达到合格各种铸造合金的铸造收缩率值，可以依据铸造材料、所用铸型、收缩情况从相关铸造手册选取当前第22页\共有116页\编于星期四\13点五、起模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。当前第23页\共有116页\编于星期四\13点五、起模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。

起模斜度应在铸件上没有结构斜度的、垂直于分型面（分盒面）的表面上应用，其大小应依模样的起模高度、表面粗糙度以及造型（芯）方法而定。使用起模斜度时应注意：起模斜度应小于或等于产品图上所规定的起模斜度值，以防止零件在装配或工作中与其它零件相妨碍

尽量使铸件内、外壁的模样和芯盒斜度取值相同，方向一致，以使铸件壁厚均匀

在非加工面上留起模斜度时，要注意与相配零件的外形一致，保持整台机器的美观

同一铸件的的起模斜度应尽可能只选用一种或两种斜度，以免加工金属模时频繁地更换刀具当前第24页\共有116页\编于星期四\13点起模斜度形成方式：增加厚度法、加减厚度法和减小厚度法。增加铸件厚度加减铸件厚度减少铸件厚度当前第25页\共有116页\编于星期四\13点起模斜度形式的选用

在铸件不与其它零件配合的非加工面上采用？增加铸件尺寸法

在铸件加工面上采用？增加铸件尺寸法增加和减少铸件尺寸法减少铸件尺寸法

在铸件与其它零件配合的非加工面上采用？增加和减少铸件尺寸法减少铸件尺寸法当前第26页\共有116页\编于星期四\13点当侧面不加工时：壁厚＜8mm时，可采用增加壁厚法；壁厚为8～16mm时，可采用加减壁厚法壁厚＞16mm时，可采用减小壁厚法当铸件侧面需要加工时：必须采用增加壁厚法；加工表面上的起模斜度，应在加工余量的基础上再给出斜度数值。当前第27页\共有116页\编于星期四\13点

起模斜度的大小取决于：立壁的高度、造型方法、模样材料等因素，通常为15’～3°。立壁愈高，斜度愈小；机器造型应比手工造型小，木模应比金属模斜度大。为使型砂便于从模样内腔中脱出、以形成自带型芯，内壁的起模斜度应比外壁大，通常为3°～10°。当前第28页\共有116页\编于星期四\13点当前第29页\共有116页\编于星期四\13点六、最小铸出孔及槽零件上的孔、槽、台阶等，是铸出来好，还是机械加工出来好？铸件上的加工孔是否铸出，从可能性、必要性、经济性方面考虑：较大的孔、槽等应铸出来，以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成的热节，提高铸件质量孔、槽比较小，或者铸件壁很厚，则不宜铸出孔，直接依靠加工反而更方便、经济有特殊要求的孔，如弯曲孔，无法实行机械加工，则一定要铸出可用钻头加工的受制孔（有中心线位置精度要求）最好不铸出，铸出后很难保证铸孔中心位置准确，再用钻头扩孔也无法纠正中心位置当前第30页\共有116页\编于星期四\13点

铸件的最小铸出孔直径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（1）若是加工孔，则孔的直径应为加上加工余量的数值；（2）有特殊要求的铸件例外。当孔深与孔径比L/D>4时，也为不铸孔。正方孔、矩形孔一般不铸出。正方孔、矩形孔的最短加工边必须大于30mm才能铸出。＊最小铸出孔直径指的是毛坯孔直径铸件上的加工孔是否铸出，从可能性、必要性、经济性方面考虑：当前第31页\共有116页\编于星期四\13点当前第32页\共有116页\编于星期四\13点不铸出的孔和槽不铸出的孔或槽在图上用红线打叉。示例：当前第33页\共有116页\编于星期四\13点七、工艺补正量在单件、小批量生产中，由于选用的收缩率与铸件的实际收缩率不符，或由于铸件产生了变形、操作中的不可避免的误差（如工艺上允许的错型偏差、偏芯误差）等原因，使得加工后的铸件某些部分的厚度小于图样要求尺寸，严重时会因强度太弱而报废。

为防止铸件局部尺寸因各种工艺因素的影响而超差，在铸件相应部位的非加工表面上增加的金属层厚度，称为工艺补正量。当前第34页\共有116页\编于星期四\13点工艺补正量可粗略地按下述经验公式来确定式中e工艺补正量L加工面到加工基准面的距离a)大型连杆b)大型铸钢齿轮c)大型铸钢底座当前第35页\共有116页\编于星期四\13点

由于单件生产不能在取得该产品的经验数据后再设计,为了确保铸件成品而采用工艺补正量

对于成批、大量生产的铸件或永久性产品，不应使用工艺补正量，而应修改模具尺寸

使用工艺补正量要求有丰富的经验，各种大型铸件的工艺补正量的经验数据都是在一定生产条件下取得的，在使用时应仔细分析当前第36页\共有116页\编于星期四\13点工艺补正量（铸造工艺图符号）用红色线表示，注明正、负工艺补正量的数值。示例：当前第37页\共有116页\编于星期四\13点八、分型负数干砂型、表面烘干型以及尺寸很大的湿型，分型面由于烘烤、修整等原因一般都不很平整，上下型接触面很不严密。为了防止浇注时跑火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条或油灰条等，这样在分型面处明显地增大了铸件的尺寸。为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时，为抵消铸件在分型面部位的增厚（垂直于分型面的方向），在模样上相应减去的尺寸，称为分型负数当前第38页\共有116页\编于星期四\13点模样的分型负数的几种留法(图中打叉部分为芯头模样)a)两半模样都留负数b)上半模样都留负数c)下半模样都留负数当前第39页\共有116页\编于星期四\13点分型负数的大小和砂箱尺寸、铸件大小有关一般大件，起模后分型面容易损坏，修型烘干后变形量大，所以合型时垫的石棉绳等也厚度大些，故分型负数也应增大此外，还和工厂习惯，垫用材料有关。一般在0.5～6mm之间干砂型、表面烘干型、自硬砂型以及砂箱尺寸超过2m以上的湿型才应用分型负数。湿型分型负数一般较小当前第40页\共有116页\编于星期四\13点砂箱平均轮廓尺寸（）/mm分型负数a/mmⅠⅡ≤80012801~1500231501~2000342001~300045＞3000562长＋宽模样的分型负数注：1.Ⅰ适用于工艺装备好、成批生产的干砂型、表干型

Ⅱ适用于工艺装备差、单件生产的干砂型

2.采用流态砂、水玻璃砂、化学自硬砂、固化后起模者，分型负数应减小当前第41页\共有116页\编于星期四\13点确定分型负数时，应注意以下几点：1）若模样分成对称的上、下两半，则上、下半模样各取分型负数的一半2）多箱造型时，每个分型面都要留分型负数3）自硬砂型和湿型一般不留分型负数，但砂型平面大于1.5㎡时，要留分型负数4）在分型面上的砂芯间隙不能比分型负数小当前第42页\共有116页\编于星期四\13点上下减量示例:分型负数（铸造工艺图符号表示）用红色线表示，并注明减量数值上减量：下减量：当前第43页\共有116页\编于星期四\13点九、反变形量设计铸造较大的平板类、床身类铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向作出反变形模样，使铸件冷却后变形的结果正好将反变形抵消，得到符合要求的铸件。这种在模样上作出的预先变形量称为反变形量（又称反挠度、反弯势、假曲率）当前第44页\共有116页\编于星期四\13点影响反变形量的因素:合金性能铸件结构和尺寸浇、冒口系统布置浇注温度、浇注速度打箱清理温度造型方法砂型刚度归纳起来有两方面：一、铸件冷却时温度场的变化二、导致铸件变形残余应力的分布当前第45页\共有116页\编于星期四\13点如何判断铸件的变形方向？铸件冷却缓慢的一侧必定受拉应力而产生内凹变形冷却较快的一侧必定受压应力而发生外凸变形例如各种床身导轨处都较厚大，因此轨面总是产生下凹变形当前第46页\共有116页\编于星期四\13点当前第47页\共有116页\编于星期四\13点一般中小铸件壁厚差别不大且结构上刚度较大时，不必留反变形量。使用反变形量的铸件主要有大的床身类、平台类大型铸钢箱体类细长的纺织零件a)月牙形b)竹节形c)三角形反变形量的形式如下图所示：当前第48页\共有116页\编于星期四\13点反变形量（铸造工艺图符号表示）用红色双点划线表示，注明反变形量的数值。示例：当前第49页\共有116页\编于星期四\13点十、工艺筋为防止铸件产生热裂和变形，通常采取的措施是使用工艺筋（铸筋）。工艺筋分类：按其作用分为两类割筋（收缩筋）：用于防止铸件热裂，割筋通常要求在清理时去除，只有在不影响铸件使用时才保留在铸件上；拉筋（加强筋）：用于防止铸件变形，而拉筋一般应在铸件热处理之后去除。当前第50页\共有116页\编于星期四\13点1、割筋（收缩筋）一般在连接壁部分的1/3处设置，筋间距可按铸件壁厚的3-5倍选取，筋的长度以能连接热节点两侧的铸件壁为准，并设在受拉的一侧。收缩筋的厚度必须比铸件壁薄，这样才能先于铸件凝固，具备一定的强度，起到防止出现热裂的功能。当前第51页\共有116页\编于星期四\13点2、拉筋（加强筋）铸件断面呈U字形或弓形的开口形状时，常因收缩变形而使开口增大，因此生产中需采用拉筋来防止。拉筋的厚度比铸件厚度薄些，对大、中型铸钢件，一般地，拉筋厚度为壁厚的40-60%当前第52页\共有116页\编于星期四\13点十一、砂芯负数（砂芯减量）

大型粘土砂芯在舂砂过程中砂芯向四周涨开，刷涂料以及在烘干过程中发生的变形，使砂芯四周尺寸增加。为了保证铸件尺寸准确，将芯盒的长、宽尺寸减去一定量，这个被减去的尺寸称为砂芯负数。

砂芯负数只应用于大型粘土砂芯，其数值依工厂实际经验确定

流态砂芯、自硬砂芯、壳芯、热芯盒砂芯及小的粘土砂芯均不采用砂芯负数。当前第53页\共有116页\编于星期四\13点砂芯尺寸300~500500～800800～12001200～15001500～20002000～2500>2500砂芯负数1.5~22~33~44~55~66~77铸钢件的砂芯负数(mm)注：1、砂芯尺寸是指与舂砂方向垂直的最大轮廓尺寸2、当砂芯高度（指舂砂方向）大于宽度2倍时，可取下限，当砂芯高度与宽度相近时采用上限3、圆柱形砂芯应较表中数值减少1/2～1/3当前第54页\共有116页\编于星期四\13点十二、非加工壁厚的负余量

在手工粘土砂造型、制芯过程中，为了取出木模（如芯盒中的肋板），要进行敲模，木模受潮时将发生膨胀，这些情况均会使型腔尺寸扩大，从而造成非加工壁厚的增加，使铸件尺寸和重量超过公差要求。为了保证铸件尺寸的准确性，凡形成非加工壁厚的木模或芯盒内的肋板厚度尺寸应该减小，即小于图样尺寸。所减小的厚度尺寸称为非加工壁厚的负余量当前第55页\共有116页\编于星期四\13点铸件重量铸件壁厚≤78～1011～1516～2021~3031~4041~5051~6061~8081~100≤50kg-0.5-0.5-0.5-1.551~100kg-1.0-1.0-1.0-1.0-1.5-2.0101～250kg-1.0-1.5-1.5-2.0-2.0-2.5251～500kg-1.5-1.5-2.0-2.5-2.5-3.0501～1000kg-2.0-2.5-2.5-3.0-3.5-4.0-4.51～3t-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-4.53～5t-3.0-3.0-3.5-4.0-4.5-5.05～10t-3.0-3.5-4.0-4.5-5.0-5.5＞10t-4.0-4.5-5.0-5.5-6.0非加工壁厚的负余量下表为非加工壁厚的负余量经验数据，适用于手工造型、制芯当前第56页\共有116页\编于星期四\13点十三、分芯负数

对于分段制造的长砂芯或分开制造的大砂芯，在接缝处应留出分芯间隙量，即在砂芯的分开面处，将砂芯尺寸减去间隙尺寸，被减去的尺寸，称为分芯负数。当前第57页\共有116页\编于星期四\13点十三、分芯负数

对于分段制造的长砂芯或分开制造的大砂芯，在接缝处应留出分芯间隙量，即在砂芯的分开面处，将砂芯尺寸减去间隙尺寸，被减去的尺寸，称为分芯负数。分芯负数是为了砂芯的拼合及下芯方便而采用的。不留分芯负数，就必须用手工磨出间隙量，这将延长工时并恶化劳动条件。分芯负数可以留在相邻的两个砂芯上，每个砂芯各留一半；也可留在指定的一侧的砂芯上。根据砂芯接合面的大小一般留1～3mm。分芯负数多用于手工造芯的大砂芯。当前第58页\共有116页\编于星期四\13点铸造工艺设计以联轴器为例，说明铸造工艺设计步骤。联轴器零件图如图。材料HT200，小批生产，砂型铸造，手工造型。当前第59页\共有116页\编于星期四\13点（1）分析生产性质（2）浇注位置和分型面（4）确定加工余量查表6-2得尺寸公差等级为CT13，查表6-8得加工余量等级为MA-H。φ200mm大端面是顶面，按规定顶面和孔的加工余量等级应降一级，故降为MA-J级，查表6-7得余量为5.5mm。台阶面按MA-H查表得余量4mm。铸造工艺设计以联轴器为例，说明铸造工艺设计步骤。联轴器零件图如图。材料HT200，小批生产，砂型铸造，手工造型。（3）确定尺寸公差当前第60页\共有116页\编于星期四\13点（1）分析生产性质（2）浇注位置和分型面φ200mm外圆面按MA-H查表得余量4mm。φ120mm小端面、外圆面按MA-H查得余量3mm。φ60mm孔按高度尺寸80mm和MA-J等级查表得余量2.8mm。铸造工艺设计以联轴器为例，说明铸造工艺设计步骤。联轴器零件图如图。材料HT200，小批生产，砂型铸造，手工造型。（4）确定加工余量（3）确定尺寸公差当前第61页\共有116页\编于星期四\13点（1）分析生产性质（2）浇注位置和分型面（5）确定起模斜度因全部加工采用增厚法两处平行于起模方向的侧壁高度均为40mm，查表6-11得起模斜度a为l.0mm。考虑起模斜度和余量，上端分别增加5和4mm，下端分别增加4和3mm。（6）确定收缩率按小铸铁铸件查表6-10得收缩率1%。铸造工艺设计以联轴器为例，说明铸造工艺设计步骤。联轴器零件图如图。材料HT200，小批生产，砂型铸造，手工造型。（4）确定加工余量（3）确定尺寸公差当前第62页\共有116页\编于星期四\13点铸造工艺设计以联轴器为例，说明铸造工艺设计步骤。联轴器零件图如图。材料HT200，小批生产，砂型铸造，手工造型。（1）分析生产性质（2）浇注位置和分型面（6）确定收缩率（7）铸造圆角按经验一般中小件圆角为3-5mm，取R内为4mm；R外为2mm。（8）芯头尺寸查有关手册。（9）浇注系统设计（略）（4）确定加工余量（3）确定尺寸公差（5）确定起模斜度当前第63页\共有116页\编于星期四\13点当前第64页\共有116页\编于星期四\13点第二节砂芯设计砂芯的功用形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位

砂型局部要求特殊性能的部分，有时也用砂芯砂芯应满足以下要求

具有足够的强度和刚度

在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时排出型外

铸件收缩时阻力小，容易清砂当前第65页\共有116页\编于星期四\13点各级砂芯的特点、性能要求和使用粘结剂举例砂芯级别砂芯特点实例对芯砂性能的要求使用粘结剂举例备注普通制芯工艺树脂及自硬砂Ⅰ砂芯断面细薄，砂芯形状复杂，芯头窄小，大部分表面被液体金属包围，铸件内腔不加工，要求表面光洁缸盖水套砂芯、液压件的多路阀体砂芯干强度高，好的断裂韧性和高温强度，好的透气性、出砂性、防粘砂型和低的发气性桐油亚麻油米糠油渣油酚醛树脂呋喃Ⅰ型树脂呋喃Ⅱ型树脂树脂砂不要求湿强度Ⅱ形状较复杂，有局部薄断面，芯头比Ⅰ级砂芯的大，铸件内腔表面质量好、光洁、部分完全不加工排气管、暖气片、液压泵叶轮、阀体砂芯高的干强度、高温强度、耐火度、防粘砂性、透气性、出砂型，低的发气性，有一定的湿强度桐油+糊精亚麻油+纸浆合脂+纸浆渣油呋喃Ⅰ型树脂呋喃Ⅱ型树脂酚醛树脂当前第66页\共有116页\编于星期四\13点砂芯级别砂芯特点实例对芯砂性能的要求使用粘结剂举例备注普通制芯工艺树脂及自硬砂Ⅲ形状中等复杂，没有很薄的部分，局部有凸缘、棱角、肋片，构成铸件中重要的不加工面，砂芯体积和芯头较大曲轴箱、缸筒砂芯，车床溜板箱砂芯，靠近浇道及复杂的外廓砂芯较高的干强度和湿强度，流动性、落砂性可比Ⅰ、Ⅱ级砂芯低一些合脂+粘土渣油呋喃Ⅰ型树脂树脂砂不要求湿强度Ⅳ在铸件中构成需加工的内腔，或形成虽不加工但对粗糙度要求不很严格的表面的砂芯，一般或中等复杂程度的外廓砂芯离合器外壳、车床主轴箱体的砂芯适度的干强度，较高的湿强度，良好的透气性、退让性和落砂性粘土水玻璃沥青水玻璃水泥Ⅴ形状简单、体积大的内腔砂芯机床床腿等砂芯湿强度高，透气性、退让性良好，有一定的干强度。有机粘结剂的大砂芯在浇注过程中只能热透很少一层，芯中有机粘结剂不能完全燃烧和分解，使出砂性很差，此类砂芯应有高的容让性粘土水玻璃当前第67页\共有116页\编于星期四\13点一、确定砂芯形状、分盒面选择的基本原则总原则使造芯到下芯的整个过程方便铸件内腔尺寸精确不致造成气孔等缺陷使芯盒结构简单砂芯设计的主要内容包括：确定砂芯的形状、个数（砂芯分块）、下芯顺序、芯头结构并核算其大小等。同时还应考虑砂芯的排气和强度问题。其中主要是确定砂芯的形状、个数（砂芯分块）及芯头设计。当前第68页\共有116页\编于星期四\13点（1）应尽量减少砂芯数目——以减少芯盒及组芯、下芯的工作量。降低成本，提高精度

用砂胎（自带砂芯）或吊砂可减少砂芯，右图为12VB柴油机曲轴定位套的机器造型方案。

在手工造型时，遇到难于出模的地方，一般尽量用模样“活块”，即用“活块”取代砂芯。这样虽然增加了造型工时，但却节省了芯盒、制芯工时及费用砂胎当前第69页\共有116页\编于星期四\13点（2）分块制造复杂砂芯，保证操作方便

复杂的大砂芯、细而长的砂芯可分为几个小而简单砂芯。细而长的砂芯易变形，应分成数段，并设法使芯盒通用。在划分砂芯时要防止液体金属钻入砂芯分割面的缝隙，堵塞砂芯通气道。为操作方便将砂芯分块的实例

右图为空气压缩机大活塞的砂芯。为了便于操作将砂芯分为3块。这样可以简化造芯和芯盒结构空压机大活塞三组芯当前第70页\共有116页\编于星期四\13点（2）分块制造复杂砂芯，保证操作方便

复杂的大砂芯、细而长的砂芯可分为几个小而简单砂芯。细而长的砂芯易变形，应分成数段，并设法使芯盒通用。在划分砂芯时要防止液体金属钻入砂芯分割面的缝隙，堵塞砂芯通气道。当前第71页\共有116页\编于星期四\13点对于内腔形状复杂的大铸件，常将形成内腔的型芯分割成数块，使每块形状简单，尺寸较小，便于操作、搬运、烘干，简化芯盒结构。当前第72页\共有116页\编于星期四\13点（3）保证铸件内腔尺寸精确

凡是铸件内腔尺寸要求较严的部分应由同一半砂芯形成，避免被分盒面所分割，更不宜化分为几个砂芯。需要分为两半砂芯制芯时，分芯面不要横截公差轴线发动机缸体砂芯分块当前第73页\共有116页\编于星期四\13点（3）保证铸件内腔尺寸精确

凡是铸件内腔尺寸要求较严的部分应由同一半砂芯形成，避免被分盒面所分割，更不宜化分为几个砂芯。但手工造型中大的砂芯，为保证某一部位精度，有时需将砂芯分块。为保证铸件精度而将砂芯分块的实例左图中，要求500mm×400mm方孔四周壁厚均匀当前第74页\共有116页\编于星期四\13点

使砂芯的起模斜度和模样的起模斜度大小、方向一致，保证铸件壁厚均匀（4）保证铸件壁厚均匀不合理合理当前第75页\共有116页\编于星期四\13点（5）选择合适的砂芯形状使芯盒有宽敞的捣砂面，便于填砂、舂砂、安放芯骨和设置排气，特别注意要避免填砂面上装活块，否则影响砂芯尺寸精度。砂芯形状适应造型、制芯方法

高速造型线限制下芯时间，对一型多铸的小铸件，不允许逐个下芯，因此，划分砂芯形状时，常把几个到十几个小砂芯连成一个大砂芯，以便节约下芯、制芯时间，以适应机器造型节拍的要求。对壳芯、热芯和冷芯盒砂芯要从便于射紧砂芯方面来考虑改进砂芯形状。当前第76页\共有116页\编于星期四\13点（6）填砂面应宽敞，烘干支撑面是平面为此，需要进炉烘干的大砂芯，常被沿最大截面切分为两半制作。烘干砂芯的几种方法用平板烘干砂胎支撑烘干用成型烘干器烘干平面烘干板结构简单通气性好且价格低廉砂胎烘干法不精确也不方便烘干器虽精确、简便，但结构复杂、昂贵且维修量大当前第77页\共有116页\编于星期四\13点（7）砂芯的分盒面应尽量与砂型的分型面一致

——保证壁厚均匀、减少披缝、利于排气

除上述的原则外，还应使没块砂芯有足够的断面，保证有一定的强度和刚度，并能顺利排出砂芯中的气体；使芯盒结构简单，便于制造和使用等。当前第78页\共有116页\编于星期四\13点1、砂芯的固定砂芯一般用芯头、芯撑或铁丝固定。三、砂芯的固定和定位当前第79页\共有116页\编于星期四\13点芯头：伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分，它不形成铸件的轮廓。模样上的芯头在砂型内形成凹坑，称之为芯座。芯座让砂芯芯头坐落而定位。1、砂芯的固定砂芯一般用芯头、芯撑或铁丝固定。当前第80页\共有116页\编于星期四\13点四、型芯的型式常用的型芯有水平型芯、垂直型芯、悬臂型芯、悬吊型芯、引伸型芯（便于起模）、外型芯当前第81页\共有116页\编于星期四\13点垂直芯头的固定形式垂直芯头：直立放在砂型中的芯头当前第82页\共有116页\编于星期四\13点对于只做上芯头而无其他芯头的砂芯，可以采取以下措施固定1）加长上芯头，并且采取芯头与芯座之间不留间隙或过盈配合，砂芯下在上型中并挤紧。2）吊芯。如图所示，砂芯用铁丝或螺栓吊在上箱上。吊芯有利于砂芯的排气，适用于单件小批量生产当前第83页\共有116页\编于星期四\13点3）预埋砂芯。如图所示，将芯头做成上大下小的形状，造型时将砂芯预先放在模样上对应位置的备用孔内，只露出芯头。造型后，芯头被埋在砂芯型中，只适用于重量不大的砂芯。芯头当前第84页\共有116页\编于星期四\13点4）盖板砂芯。如图所示，将芯头扩大，下在下箱中，操作方便，有利于保证铸件精度及组织流水生产，但砂芯尺寸大，成本高。当前第85页\共有116页\编于星期四\13点5）使用芯撑。对于大型复杂铸件，砂芯较多，采用吊芯困难，必须采用芯撑支撑，以保证砂芯位置的准确。对于设有出气孔的砂芯，必须采取措施防止浇注时金属液注入出气孔，而影响砂芯的排气。当前第86页\共有116页\编于星期四\13点水平芯头固定形式具有两个以上水平芯头的砂芯在砂型中最稳固，对于不稳固水平砂芯采取以下固定形式当前第87页\共有116页\编于星期四\13点a)一般式b)联合芯头c)加长加大芯头，d)型芯撑。当前第88页\共有116页\编于星期四\13点2、芯头的定位砂芯定位要准确，不允许沿芯头方向移动或绕芯头转动，对于形状不对称的砂芯或同一砂型中几种砂芯，其芯头形状和尺寸相同时，为了定位准确和不致搞错方位，均采用定位芯头。定位芯头需要一定的定位结构，根据砂芯在砂芯中的放置位置，定位芯头通常分为三类：1)垂直定位芯头2）水平定位芯头3）特殊定位芯头当前第89页\共有116页\编于星期四\13点1)垂直定位芯头6-15当前第90页\共有116页\编于星期四\13点6-16当前第91页\共有116页\编于星期四\13点3）.定位芯头

特殊定位芯头a)、b)垂直芯头c)、d)水平芯头

有的砂芯有特殊的定位要求，如防止砂芯在型内绕轴线转动，不许可轴向位移偏差过大或下芯时搞错方位，这时就应采用特殊定位芯头。当前第92页\共有116页\编于星期四\13点四

、芯头尺寸设计芯头：砂芯的外伸部分，伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分，不形成铸件的轮廓

对芯头的要求

定位和固定砂芯，使砂芯在铸造中有准确的位置，并能承受砂芯重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力，使之不破坏

芯头应能及时排出浇注后砂芯所产生的气体

至型外

上下芯头及芯号容易识别，不致下错方向或芯号

下芯、合型方便，芯头应有适当斜度和间隙当前第93页\共有116页\编于星期四\13点

芯头高度芯头分为垂直型芯头和水平型芯头，高度取决于型芯横截面的尺寸和长度芯头设计的内容主要是确定芯头的高度、斜度和间隙。

芯头斜度：在垂直芯头和芯座上（铸型上的）部位设有斜度——以便下芯准确、方便，避免碰坏砂芯芯头间隙便于下芯，芯头与芯座之间应留有间隙。当前第94页\共有116页\编于星期四\13点1、垂直芯头的尺寸和间隙垂直芯头：直立放在砂型中的芯头垂直芯头结构当前第95页\共有116页\编于星期四\13点1）、垂直芯头高度上下对称的垂直芯头：上下芯头可采用相同的高度，尤其对大量生产中，不区分上下芯头，以便下芯。单件小批量生产过程中，上下芯头可采用不同高度。见表6-17（P131)当前第96页\共有116页\编于星期四\13点当前第97页\共有116页\编于星期四\13点确定垂直芯头高度应考虑对于细高的砂芯，上下都有芯头，且下芯头比上芯头适当取高些。对L/D>=5的细高砂芯，可采用扩大下芯头直径的方法，增加下芯时的稳定性。对于短而粗的砂芯，可不用上芯头，下芯头也可做得短些，方便造型、合型。当前第98页\共有116页\编于星期四\13点2)、垂直芯头的斜度

在垂直芯头和芯座上（铸型上的）部位设有斜度——以便下芯准确、方便，避免碰坏砂芯

上芯头和上芯座的斜度应设大些——避免合型时上芯头和铸型相碰，破坏砂芯。下芯头的斜度应小些上芯头的斜度为便于合箱应大些当前第99页\共有116页\编于星期四\13点3)、垂直芯头的间隙——便于下芯芯头的间隙：芯头和芯座间的间隙。

间隙的大小与砂芯的大小，精度及芯座本身的精度等因素有关。当前第100页\共有116页\编于星期四\13点3)、垂直芯头的间隙——便于下芯机器造型、制芯时，间隙一般较小，而手工造型、制芯时间隙较大。一般情况下，机器造型、湿型、生产量较大时，常用间隙为0.5～1mm；对于干型，间隙常为2～4mm当上芯头或下芯头的个数多余一个时，可将其中定位作用不大的芯头的侧面间隙加大。树脂砂的间隙可比干型小50%。当前第101页\共有116页\编于星期四\13点2、水平芯头的尺寸和间隙水平芯头：水平放置在砂型中的芯头当前第102页\共有116页\编于星期四\13点1、水平芯头的尺寸和间隙1）水平芯头类型悬臂芯头：当铸件的空腔为不通孔时，砂芯只能一端有芯头，这种单支点水平芯头为悬臂芯头（图a）挑担芯头：当铸件尺寸较小、生产数量较多时，可将两个相同的砂芯串联起来，做成挑担芯头。挑担芯头安装稳定、操作方便、能合理利用砂箱。为保证下芯位置准确，芯头部分可作出定位结构。（图b）当前第103页\共有116页\编于星期四\13点1、水平芯头的尺寸和间隙1）水平芯头类型爬芯头：当铸件水平砂芯的中心线位于分型面以下，而砂芯的纵向与起模方向垂直时，为了便于下芯，简化分型面，要将芯头适当增大，使其引伸到分型面上，这种芯头为爬芯头当前第104页\共有116页\编于星期四\13点1、水平芯头的尺寸和间