1、砂型铸造（优选）第二节砂型铸造（二）型砂（二）型砂 型砂按其所用黏结剂的不同，可分为黏土砂、水玻璃砂、油砂、合成树脂砂等。黏土砂最为常用，它是由石英砂、黏土、煤粉、木屑、水等按一定比例混制而成的。第一章第一章 第二节第二节 砂型铸造砂型铸造型砂性能：1、强度 型砂的强度不足，易产生塌箱，浇注时使铸件表面破坏，导致夹砂、砂眼等缺陷。2、透气性 型砂能让气体透过并逸出的能力为透气性。透气性不足，特别是当型砂含较多的水、煤粉等发气性物质时，铸件容易产生气孔。3、耐火性 耐火性是指型砂抵抗高温热作用的性能。耐火性不足时，铸件表面容易粘砂，给清理和切削加工带来困难。4、退让性 砂型的退让性不足时，铸件的
2、收缩将受到铸型、砂芯的阻碍，使机械应力加大，增加了产生裂纹的可能性。第一章第一章 第二节第二节 砂型铸造砂型铸造二、砂型铸造造型（造芯）方法二、砂型铸造造型（造芯）方法（一）手工造型（一）手工造型 制造砂型（型芯）的工艺过程称为造型（造芯）。造型是砂型铸造最基本的工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。手工造型是填砂、紧实和起模都用手工和手动工具来完成的造型方法。优点：操作方便灵活、适应性强，工艺装备简单、生产准备时间短。缺点：生产率低，劳动强度大，铸件质量不易保证。只适用于单件、小批量生产。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造 按砂箱特征分为:两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型等。手工造型的方
3、法：手工造型的方法：1、两箱造型、两箱造型铸型由上型和下型组成，造型、起模、修型等操作方便。特点：适用范围：适用于各种生产批量，各种大、中、小铸件。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造 按模样特征分为：整模造型、分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱造型和刮板造型等。零件零件木模木模砂箱砂箱分模面分模面手工造型的两箱造型图解手工造型的两箱造型图解型芯型芯上箱上箱下箱下箱型腔型腔浇注系统浇注系统分型面分型面第二节第二节 砂型铸造砂型铸造2、三箱造型、三箱造型 铸型由上、中、下三部分组成，中型的高度须与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型费工，应尽量避免使用。特点：特点：适用范围适用范围：主要用于单件、小批
4、量生产具有两个分型面的铸件。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造按模样特征分为：整模造型、分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱造型和刮板造型等。将模样沿最大截面处分为两半，型腔分别位于上、下两个半型内。（1）避免外部的侧凹、凸起；（5）铸件侧壁应具有结构斜度常用于最大截面在中部的铸件。（2）铸件壁厚应均匀、避免厚大截面三箱造型费工，应尽量避免使用。5、应尽量减少型芯数量，且便于安放、固定和排气铸轮使用外型芯减少分型面用刮板代替模样造型。在某种铸造工艺条件下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。铸件毛坯的最小铸出孔（mm）带轮的三箱造型第二节第二节 砂型铸造砂型铸造三箱造型三箱造型在浇注位置上过大的水平面容易
5、产生的缺陷:造型后，底板形成分型面，模样形成铸型空腔。铸型由上、中、下三部分组成，中型的高度须与铸件两个分型面的间距相适应。型腔及主要型芯位于下型，便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚。在浇注位置上过大的水平面容易产生的缺陷:铸件毛坯的最小铸出孔（mm）1、铸件的重要加工面应朝下或位于侧面在某种铸造工艺条件下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。用刮板代替模样造型。可减少热节和缓和应力集中。在零件设计中所确定的垂直于分型面的非加工表面斜度为结构斜度，结构斜度是在零件设计时直接在零件图上标出，且斜度值较大；振压式造型机工作过程示意图3、地坑造型、地坑造型 车间地坑代替下砂箱，只要一个上砂箱，可减少砂箱的
6、投资。大型铸件单件生产时，降低铸型高度,便于浇注操作。但造型费工，要求操作者的技术水平较高。特点：适用范围：常用于砂箱数量不足，制造批量不大的大、中型铸件。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造地坑造型合型图地坑造型在某种铸造工艺条件下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。按砂箱特征分为:两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型等。主要用于生产小铸件，砂箱尺寸较小。（1）合理设计铸件壁厚将模样沿最大截面处分为两半，型腔分别位于上、下两个半型内。尽量避免不必要的型芯和活块。平板、圆盘类铸件大平面应朝下。模样是整体的，但铸件的分型面是曲面。4、脱箱造型（了解）、脱箱造型（了解）铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于造型
7、。浇注前，须用型砂将脱箱后的砂型周围填紧，也可在砂型上加套。特点：特点：适用范围：适用范围：主要用于生产小铸件，砂箱尺寸较小。脱箱造型脱箱造型套箱套箱底板底板第二节第二节 砂型铸造砂型铸造5、整模造型、整模造型 模样是整体的，多数情况下，型腔全部在下半型内，上半型无型腔。造型简单，铸件不会产生错型缺陷。特点：特点：适用范围：适用范围：适用于一端为最大截面，且为平面的铸件。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造整模造型过程第二节第二节 砂型铸造砂型铸造整模造型整模造型第二节第二节 砂型铸造砂型铸造6、挖砂造型、挖砂造型 模样是整体的，但铸件的分型面是曲面。为了起模方便，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂。每
8、造一件，就挖砂一次，费工、生产率低。特点：特点：适用范围：适用范围：用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造6、挖砂造型、挖砂造型第二节第二节 砂型铸造砂型铸造挖砂造型挖砂造型7、假箱造型、假箱造型 为了克服挖砂造型的缺点，先将模样放在一个预先作好的假箱上，然后放在假箱上造下型，省去挖砂操作。操作简便，分型面整齐。特点：特点：适用范围：适用范围：用于成批生产分型面不是平面的铸件。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造假箱造型假箱造型8、分模造型、分模造型 将模样沿最大截面处分为两半，型腔分别位于上、下两个半型内。造型简单，节省工时。特点：特点：适用范围：适用范围：常用于
9、最大截面在中部的铸件。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造第二节第二节 砂型铸造砂型铸造分模造型分模造型动画分模造型录像分模造型分模造型分模造型视频9、活块造型、活块造型 铸件上有妨碍起模的小凸台、肋条等。制模时将此部分作成活块，在主体模样起出后，从侧面取出活块。造型费工，要求操作者的技术水平较高。特点：特点：适用范围：适用范围：主要用于单件、小批量生产带有突出部分、难以起模的铸件。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造活块造型1用钉子连接的活块 2用燕尾槽连接的活块活块造型录像活块造型活块造型活块造型视频10、刮板造型、刮板造型 用刮板代替模样造型。可大大降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，
10、要求操作者的技术水平较高。特点：特点：适用范围：适用范围：主要用于有等截面的或回转体的大、中型铸件的单件或小批量生产。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造带轮的刮板造型过程第二节第二节 砂型铸造砂型铸造刮板造型刮板造型（二）机器造型（二）机器造型 机器造型是将加砂、紧砂和起模等工序用造型机来完成的造型方法。优点：缺点：第二节第二节 砂型铸造砂型铸造机器造型按紧实方式的不同分震压造型、抛砂造型和射砂造型。分类：劳动生产率高，劳动条件改善，铸件的尺寸精度高、表面粗糙度小，加工余量小。设备及工装模具一次性投资较大，生产准备时间较长，主要用于成批大量生产。1.基本原理基本原理 顶杆起模式震压造型机的工作过程
11、：填砂震击紧砂辅助压实起模 第二节第二节 砂型铸造砂型铸造振压式造型机工作过程示意图进气填砂升起排气落下撞击震击气缸升起压实抬起2.工艺特点工艺特点 机器造型工艺是采用模板进行两箱造型。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造 模板是将模样、浇注系统沿分型面与底板联结成一个整体的专用模具。造型后，底板形成分型面，模样形成铸型空腔。（三）造芯（三）造芯 制作型芯的工艺过程称为造芯。型芯的作用：形成铸件的内腔形状，也可形成铸件的外形（如具有内凹或外凸的侧壁）。型芯制造：可用手工制造，也可用机器制造。形状复杂的型芯可分块制造，然后粘合成形。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造为了提高型芯的刚度和强度，需在型芯中放入
12、芯骨；注意：为了提高型芯的透气性，需在型芯的内部制作通气孔；为了提高型芯的强度和透气性，一般型芯需烘干使用。型芯的形式第二节第二节 砂型铸造砂型铸造铸铸造造方方法法铸件尺寸铸件尺寸（mmmm）合金种类合金种类铸钢铸钢灰口铸铁灰口铸铁球墨铸铁球墨铸铁可锻铸铁可锻铸铁铝合金铝合金铜合金铜合金砂砂型型铸铸造造200500500500500151520201515202015152020101012126 610101212三、铸件结构设计三、铸件结构设计1、铸件壁厚的设计、铸件壁厚的设计铸件的最小壁厚（1）合理设计铸件壁厚 第二节第二节 砂型铸造砂型铸造在某种铸造工艺条件下，铸造合金能充满型腔的最小
13、厚度。在某种铸造工艺条件下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。（一）合金铸造性能对铸件结构设计的要求（一）合金铸造性能对铸件结构设计的要求铸件的临界壁厚在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。在砂型铸造条件下，临界壁厚临界壁厚3 3最小壁厚最小壁厚 铸件截面形状（2）铸件壁厚应均匀、避免厚大截面第二节第二节 砂型铸造砂型铸造（a）不合理 （b）合理铸件壁厚应尽量均匀2、铸件壁间的连接、铸件壁间的连接（1）铸件壁的连接处或转角处应有结构圆角 可减少热节和缓和应力集中。（a）不合理（b）合理铸件壁的连接应有结构圆角 第二节第二节 砂型铸造砂型铸造易形成热节和应力集中，铸件易产生缩孔、缩松和裂纹等缺
14、陷。（2）不同壁厚之间要逐步过渡（教材P33）（3）壁间连接应避免交叉和锐角减少铸件中的应力集中现象，防止裂纹产生。不合理合理第二节第二节 砂型铸造砂型铸造（4）轮幅设计应避免收缩受阻如轮幅设计成弯曲轮幅或奇数轮幅。（a）不合理（b）合理第二节第二节 砂型铸造砂型铸造3、尽量避免过大的水平面、尽量避免过大的水平面不利于金属液的充填，容易产生浇不到、冷隔等缺陷；（a）不合理（b）合理不利于金属液中气体和熔渣的上浮，易造成气孔、夹渣缺陷；大平面型腔的上表面受高温金属液烘烤的时间较长，极易造成夹砂缺陷。在浇注位置上过大的水平面容易产生的缺陷:改进措施:在进行铸件结构设计时，应尽量将水平面设计成倾斜形
15、状。避免大水平面的结构第二节第二节 砂型铸造砂型铸造4、采用对称或加强肋结构、采用对称或加强肋结构细长、薄大铸件为防止翘曲变形时采用。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造细长和薄大件的设计（a）细长件设计 （b）薄大件设计（a）（b）（二）铸造工艺对铸件结构设计的要求（二）铸造工艺对铸件结构设计的要求1、铸件外形设计（铸件外形应力求简单）尽量避免不必要的型芯和活块。（1）避免外部的侧凹、凸起；（a）不合理（b）合理第二节第二节 砂型铸造砂型铸造（2）分型面应尽量平直；分型面应平直分型面应平直（3）凸台和肋的结构应便于起模；第二节第二节 砂型铸造砂型铸造（4）减少分型面的数目；第二节第二节 砂型铸造砂
16、型铸造（5）铸件侧壁应具有结构斜度 铸件上凡垂直于分型面的非加工表面应设计出一定的斜度，称为结构斜度。结构斜度便于起模和提高铸件精度，并可延长模具的使用寿命。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造2、铸件的内腔设计（1）尽量少用或不用型芯（a）不合理（b）合理第二节第二节 砂型铸造砂型铸造（2）应便于型芯的定位、固定、排气和清理第二节第二节 砂型铸造砂型铸造四、砂型铸造工艺设计四、砂型铸造工艺设计 主要内容：绘制铸造工艺图主要内容：绘制铸造工艺图其它内容：铸件图，铸型装配图，铸造工艺卡片其它内容：铸件图，铸型装配图，铸造工艺卡片。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造铸造工艺方案的内容2.工艺方案的确定1.铸
17、件结构工艺性分析4.型芯设计3.工艺参数确定6.出气冒口补缩冒口5.浇注系统设计8.绘制铸件图7.绘制铸造工艺图铸造方法的选择造型及造芯方法的选择浇注位置的选择分型面的选择工艺方案的确定（一）浇注位置的选择（一）浇注位置的选择 浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的位置。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造1、铸件的重要加工面应朝下或位于侧面 车床床身的浇注位置车床床身的浇注位置 卷扬筒的浇注位置卷扬筒的浇注位置 第二节第二节 砂型铸造砂型铸造2、铸件的宽大平面应朝下 铸型的上表面除了容易产生砂眼、气孔、夹渣外，大平面还常产生夹砂缺陷。平板、圆盘类铸件大平面应朝下。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造3、面积
18、较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置 可以有效防止铸件产生浇不足或冷隔等缺陷。薄壁件的浇注位置第二节第二节 砂型铸造砂型铸造4、对于容易产生缩孔的铸件，应将厚大部分放在分型面附近的上部或侧面 以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造5、应尽量减少型芯数量，且便于安放、固定和排气（二）铸型分型面的选择（二）铸型分型面的选择（1）分型面应选在铸件的最大截面处。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造1、便于起模，使造型工艺简化便于起模便于起模（2 2）分型面应尽量平直。）分型面应尽量平直。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造起重臂平直分型面的选择 平直
19、分型面可采用简便的分模造型，弯曲分型面需采用挖砂或假箱造型。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造（3 3）尽量减少分型面的数量。）尽量减少分型面的数量。三通减少分型面的分型方案铸轮使用外型芯减少分型面第二节第二节 砂型铸造砂型铸造（4 4）避免不必要的活块和型芯。）避免不必要的活块和型芯。支架避免活块的分型方案第二节第二节 砂型铸造砂型铸造2、尽量使铸件重要加工面或大部分加工面与加工基准面置于同一砂箱以保证铸件精度。床身加工面与基准面同箱的分型方案第二节第二节 砂型铸造砂型铸造3、尽量使型腔及主要型芯位于下型。机床支架型腔与型芯位于下型的分型方案 型腔及主要型芯位于下型，便于造型、下芯、型腔及主要型
20、芯位于下型，便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚。合箱和检验铸件壁厚。（三）工艺参数的确定（三）工艺参数的确定 在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造1、机械加工余量和最小铸出孔 数值取决于：铸件生产批量、合金的种类、铸件的大小、加工面与基准面之间的距离及加工面在浇注时的位置等。铸件最大尺寸 浇注时位置 加工面与基准面之间的距离 50 50120 120260 260500 500800 8001250 120 顶面 底、侧面 3.54.5 2.53.5 4.04.5 3.03.5 120260 顶面 底、侧面 4.05.0 3.04.0 4.55.0 3
21、.54.0 5.05.5 4.04.5 260500 顶面 底、侧面 4.56.0 3.54.5 5.06.0 4.04.5 6.07.0 4.55.0 6.57.0 5.06.0 500800 顶面 底、侧面 5.07.0 4.05.0 6.07.0 4.55.0 6.57.0 4.55.5 7.08.0 5.06.0 7.59.0 6.57.0 8001250 顶面 底、侧面 6.07.0 4.05.5 6.57.5 5.05.5 7.08.0 5.06.0 7.58.0 5.56.0 8.09.0 5.57.0 8.510 6.57.5 灰铸铁的机械加工余量 （mm）铸件的孔、槽：较大的
22、孔、槽应当铸出；较小的孔则不必铸出；对于零件图上不要求加工的孔、槽以及弯曲孔等，一般均应铸出。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造铸件毛坯的最小铸出孔铸件毛坯的最小铸出孔（mm）生产批量生产批量 最小铸出孔的直径最小铸出孔的直径d 灰铸铁件灰铸铁件 铸钢件铸钢件 大量生产大量生产 1215 成批生产成批生产 1530 3050 单件、小批量生产单件、小批量生产 3050 50 为了使模样（或型芯）易于从砂型（或芯盒）中取出，凡垂直于分型面的侧壁，制造模样时必须作出一定的倾斜度，称为起模斜度。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造2、起模斜度（拔模斜度）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
23、，立壁愈高，斜度愈小，外壁斜度比内壁小；机器造型应比手工造型斜度小，而木质模样斜度应比金属模样斜度大。一般外壁为153，内壁310。在零件设计中所确定的垂直于分型面的非加工表面斜度为结构斜度，结构斜度是在零件设计时直接在零件图上标出，且斜度值较大；图中铸件之孔和外圆面应具有斜度才合理。如果外表面加工则在加上加工余量后再加上部分金属使其具有斜度。在绘制铸造工艺图中加在垂直分型面的侧面所具有的斜度称为拔模斜度，起模斜度是在绘制铸造工艺图时，对零件图上没有结构斜度的立壁给予很小的起模斜度（0.53）说明结构斜度、拔模斜度及其区别。下面铸件结构是否合理？说明结构斜度、拔模斜度及其区别。下面铸件结构是否
24、合理？应如何改正？应如何改正？铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小，为保证铸件的应有尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩率。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造3、收缩率铸造线收缩率（简称铸造收缩率）K表达式为：式中：L L模模 模样或芯盒工作面的尺寸，单位为mm；L L件件 铸件的尺寸，单位为mm。通常，灰铸铁的铸造收缩率为0.7%1.0%，铸造碳钢为1.3%2.0%，铸造锡青铜为1.2%1.4%。芯头指型芯的外伸部分，不形成铸件内腔，只落入芯座内，用以定位和支撑型芯。第二节第二节 砂型铸造砂型铸造4、型芯头 模样上用以在型腔内形成芯座并放置芯头的突出部分也称芯头。芯头的作用：铸型中专为放置芯头的空腔称芯座。1）定位作用；2）固定作用；3）排气作用。型芯头的构造a）垂直芯头 b）水平芯头（四）铸造工艺图（四）铸造工艺图第二节第二节 砂型铸造砂型铸造 铸造工艺图是直接在零件图上用各种工艺符号绘出铸造所铸造工艺图是直接在零件图上用各种工艺符号绘出铸造所需资料的图样，需资料的图样，包括铸件的浇注位置、铸型分型面、加工余量、起模包括铸件的浇注位置、铸型分型面、加工余量、起模斜度、收缩率、反变形量、浇冒系统、冷铁尺寸和布置、型芯和芯头的大斜度、收缩率、反变形量、浇冒系统、冷铁尺寸和布置、型芯和芯头的大小等。小等。（五）实例分析（五）实例分析零件图方案方案
