铸造工艺学重点

一、铸造工艺设计依据（铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程）（一）生产任务

（1）铸造零件图样提供的图样必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记

（2）零件的技术要求金属材质牌号、金相组织、力学性能要求、铸件尺寸及重量公差及其它的特殊性能要求

（3）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小，生产期限是指交货日期的长短。数量大的采取先进技术，应急单件产品应考虑使生产设备尽可能简单

（二）生产条件

1）设备能力2）车间原材料的应用情况和供应情况3）工人技术水平和生产经验4）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验

（三）考虑经济性

二、设计内容和设计程序

设计内容：铸造工艺图、铸件（毛坯）图、铸型装配图（合箱图）、工艺卡及操作工艺规程

设计程序：1）零件的技术条件和结构工艺性分析2）选择铸造及造型方法3）确定浇注位置和分型面4）选用工艺参数5）设计浇冒口、冷铁和铸肋6）砂芯设计7）在完成铸造工艺图的基础上，画出铸件图8）通常在完成砂箱设计后，画出铸型装配图9）综合整个设计内容制铸造工艺卡

三、铸件结构审查

作用：一）审查零件结构是否符合铸造工艺的要求。二）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施予以防止。

（一）从避免缺陷方面审查铸件结构。1)铸件应有合适的壁厚2）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意壁厚过渡和圆角3）铸件内壁应薄于外壁4）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节5）利于补缩和实现顺序凝固6）防止铸件翘曲变形7）避免浇注位置上有水平的大平面结构

（二）从简化铸造工艺方面改进零件结构1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板的结构2）取消铸件外表侧凹3）改进铸件内腔结构以减少砂芯4）减少和简化分型面5）有利于砂芯的固定和排气6）减少清理铸件的工作量7）简化模具的制造8）大型复杂件的分体铸造和简单小件的联合铸造

四、浇注位置的确定（浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置）

1）铸件的重要部分应尽量置于下部2）重要加工面应朝下或呈直立状态3）使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷4）应保证铸件能充满5）应有利于铸件的补缩6）避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验7）应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致

五、分型面的选择（分型面是指两半铸型相互接触的表面）1）应使铸件全部或大部分置于同一半型内2）应尽量减少分型面的数目3）分型面应尽选用平面4）便于下芯、合箱和检查型腔尺寸5）不使砂箱过高6）受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7）注意减轻铸件清理和机械加工量

六、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

砂芯应满足以下要求：砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位

置应符合铸件要求，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，铸件收缩时阻力小和容

易清砂

确定砂芯形状（分块）及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

1）保证铸件内腔尺寸精度2）保证操作方便3）保证铸件壁厚

均匀4）应尽量减少砂芯数目5）填砂面应宽敞，烘干支撑面是

平面6）砂芯形状适应造型、制芯方法

芯头：伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。

对芯头的要求：定位和固定砂芯，使砂芯在铸型中有准确的位

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

不致被破坏；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。

芯头可分为垂直芯头和水平芯头

芯头组成：芯头长度、斜度、间隙、压环、防压环和积砂槽等

结构

作用：固定型芯，避免型芯漂浮，将芯子中浇注时产生的气体

导出

设计：1、芯头高度：1）对于细而高的砂芯，上下都应留有芯

头，以免在液体金属冲击下发生偏斜，而且下芯头应取高一些。

对于湿型可不留间隙，以便下芯后能使砂芯保持直立，便于合

箱2）对于粗而矮的砂芯，常不可用上芯头（高度为零），这可

使造型、合箱方便3）对于等截面的或上下对称的砂芯，上下

芯头可用相同的高度和斜度，而对需要区分上下芯头的砂芯，

一般应使下芯头高度高于上芯头的

2、芯头斜度：为合箱方便，避免上下芯头和铸型相碰，上芯头

和上芯头座的斜度应大些。对水平芯头，如果造芯时芯头不留

斜度就能顺利从芯盒中取出，那么芯头可不留斜度。芯座—模

样的芯头总是留有斜度的，至少在断面上要留有斜度，上箱斜

度比下箱的大，以免合箱时和砂芯相碰

3、芯头间隙：为下芯方便，通常在芯头和芯座之间留有间隙。

机器造型、制芯时间隙一般较小，而手工造型、制芯则间隙较

大，湿型的间隙小，干砂型、自硬型的间隙大；芯头尺寸大，

间隙大。

七、铸造工艺设计参数

1. 铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件各部分尺寸允许的极

限偏差，取决于铸造工艺方法等多种因素

2. 机械加工余量为保证铸件的加工面尺寸和零件精度，应有

加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工

时又被切去的金属层厚度，成为机械加工余量，简称加工余量。

3. 铸造收缩率K=[（Lm-Lj）/Lj]*100% Lm—模样（或芯

盒）工作面的尺寸Lj—铸件尺寸

4. 起模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一

定的斜度，以免损坏砂型或砂芯，这个斜度成为起模斜度。

八、浇注系统的组成及各部分的作用（浇注系统是铸型中液态

金属流入型腔的通道的总称）

1.浇口杯：承受来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，

便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离渣滓和气泡，阻止其

进入型腔；增加充型的压力头

2.直浇道：从浇口杯引导金属向下，进入横浇道、内浇道或直

浇道导入型腔。提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能

克服各种流动阻力，在规定的时间内充满型腔

3.直浇道窝：缓冲作用；缩短直—横拐弯处的高度紊流区；改

善内浇道的流量分布；减小直—横浇道拐弯处的局部阻力系数

和水头损失；浮出金属液中的气泡

4.横浇道：向内浇道分配洁净的金属液；储留最初浇入的含气

和渣污的低温金属液并阻留渣滓；使金属液流平稳和减少产生

氧化夹渣物

5.内浇道：控制充型速度和方向，分配金属，调节铸件各部位

的温度和凝固顺序，浇注系统的金属液通过内浇道对铸件有一

定的补缩作用

九、浇注系统的分类及其优缺点

按阻流断面位置分为封闭式浇注系统和开放式浇注系统

（一）封闭式浇注系统

正常浇注条件下，所有组元能为金属液充满的浇注系统（用于

不易氧化的各种铸铁件）

优点：有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属

少，清理方便

缺点：进入型腔的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使金

属氧化，使型内金属液发生扰动、涡流和不平静

（二）开放式浇注系统

在正常浇注条件下，金属液不能充满所有组元的浇注系统（适

用于轻合金铸件和球铁件等）

优点：进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷力小，金

属氧化轻

缺点：阻渣效果稍差，内浇道较大，金属消耗略多

按内浇道在铸件上的位置分类

（一）顶注式浇注系统

以浇注位置为基准，内浇道设在铸件顶部的（简单式，楔形式，

压边式，雨淋式，搭边式）

优点：容易充型，可减少薄壁件浇不到、冷隔方面的缺陷；充

型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上的顺序凝固和冒

口的补缩；冒口尺寸小，节约金属；内浇道附近受热较轻；结

构简单，易于清除

缺点：易造成冲砂缺陷；金属液下落过程中接触空气，出现激

溅、氧化、卷入空气等现象，使充型不平稳；易产生砂孔、铁

豆、气孔和氧化夹杂物缺陷；大部分浇注时间，内浇道工作在

非淹没状态，相对地说，横浇道阻渣条件较差

（二）底注式浇注系统

内浇道设在铸件底部的

优点：内浇道基本上在淹没状态下工作，充型平稳；可避免金

属液发生激溅、氧化及由此而形成的铸件缺陷；无论浇口比是