第三章 砂型铸造
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第二篇 铸造(2)-砂型铸造
第三章 砂型铸造
第三节 浇注位置与分型面的选择
浇注位置---指金属浇注时铸件所处的空间位置 分型面---指砂箱间的接触表面 一 浇注位置选择原则: 铸件浇注位置对铸件质量,造型方法等有很大影响, 应注意以下原则: 1 铸件重要的加工面应朝下:如图 1) 若做不到,可放侧面或倾斜； 2) 若有几个加工面,则应把较大的放下面. 如导轨面是关键面，不允许有缺陷,则要放下面。
第三章 砂型铸造
目前,铸件生产的主要方法, 目前,铸件生产的主要方法,砂型铸件占铸件总量 90%以上 可生产各种铸钢,灰铁,球铁,可锻铸铁, 以上, 的90%以上,可生产各种铸钢,灰铁,球铁,可锻铸铁, 有色金属等. 有色金属等.用于铸造各种机械零件 砂型铸造生产过程: 砂型铸造生产过程: 配砂→造型→ 配砂→造型→烘干 配砂→造芯→ 配砂→造芯→烘干 制模→熔化 浇注→落砂→清理→检验. 熔化→ 制模 熔化→浇注→落砂→清理→检验.
第三章 砂型铸造
第三节 浇注位置与分型面的选择
二 铸型分型面的选择原则 ① 分型面应选在铸件最大截面处； ② 尽量减少分型面数量，最好只用一个分型面； 如图 ③ 尽量使铸件的主要加工面和加工基准面在同一 个砂箱内；如图 ④ 应使型腔和主要型芯位于下箱；如图 ⑤ 尽量选择平直面为分型面。如图
第三章 砂型铸造
第三章 砂型铸造பைடு நூலகம்
第二节 造型方法选择
二 机器造型及其工艺特点
种 类 压实式 震实式 震压式 抛砂造型 微震压实式 高压造型 射压式 机器造型的各种方法对比 主 要 特 点 用较低的比压压实铸型。机器结构简单，噪音较小，生产率 较高 靠造型机的震击来紧实铸型。机器结构简单，制造成本低。 但噪音大，生产率低，对厂房基础要求高，劳动繁重 在震击后加压，紧实铸型。机器的制造成本较低，生产率较 高，噪音大。型砂紧实度较均匀，能量消耗少 用抛砂方法填实和紧实铸型。机器的制造成本较低，生产率 较高，能量消耗少，型砂紧实度较均匀 在微震的同时加压紧实铸型。生产率较高，机器较易损坏 用较高的比压来压实铸型。生产率高，铸件尺寸准确，易于 自动化。但机器结构复杂，制造成本高 用射砂填实砂箱，再用高比压压实铸型，生产率高，易于自 动化，型砂紧实度高而均匀 适 用 范 围 用于成批生产的小铸件 用于成批生产的中、小铸件 用于成批生产的小铸件 用于成批生产的大型铸件 用于成批生产中、小铸件 用于大批生产中、小铸件 用于大批生产中、小铸件
金属工艺学部分课后习题解答
补充习题
下列铸件在大批量生产时，以什么铸造措施 为宜？ 铝活塞金属型铸造、汽轮机叶片熔模铸造、 汽缸套离心铸造、车床床身砂型铸造、摩托车 气缸体压力铸造、汽车喇叭压力铸造、大口径 污水管离心铸造、大模数齿轮滚刀熔模铸造
压力加工：第二章 铸造
7 图示零件采用锤上模锻制造，请选择最合适旳分模面
位置？ p127
I
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
方案I： 分型面为曲
面，不利于分型。
I
方案II：分型面在最
II
大截面处，且为平面，
方案可行。
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
I II
两方案均可， 但型芯头形状 不同。
铸造：第三章 砂型铸造
铸造：第一章 铸造工艺基础
8.试用下面异形梁铸钢件分析其热应力旳形成原 因，并用虚线表达出铸件旳变形方向。p49
形成原因：壁厚不均匀。
铸造：第三章 砂型铸造
5.图示铸件在单件生产条件下该选用哪种造型措施？
p73
I方案存在错箱可能。 该零件不算太高，故 方案II稍好，从冒口
II
安放来看，II方案轻 易安放。
焊接措施: 手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊
端面车刀
6.图示铸件有几种分型方案？在大批量生产中应选择 哪种方案？ p73
应采用方案I，方案II
I
型芯稳定，但φ40凸台
阻碍拔模。
II
铸造：第三章 砂型铸造
6.图示铸件有几种分型方案？在大批量生产中应选择 哪种方案？ p73
I
III II
应采用方案III，方案I需要活块，且下面活 块难以取出；方案II需要挖砂。
砂 型 铸 造
固区的宽窄。铸件的“凝固方式”就是依据凝固区的宽窄来划分的。
• 逐层凝固
纯金属和共晶成分的合金在凝固 中因为不存在固液两相并存的凝固区 ，所以固体与液体分界面清晰可见， 一直向铸件中心移动。
•
糊状凝固
铸件在结晶过程中，当结晶温度范围 很宽，且铸件截面上的温度梯度较小，则 不存在固相层，固液两相共存的凝固区贯
穿整个区域。
•
中间凝固
大多数合金的凝固是介于逐层凝固和糊 状凝固之间，称为中间凝固。
•
铸件的收缩：
•
定义：收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过程中，其体积或尺
寸缩减的现象。
•
： 。 分类 分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩
•
•
影响收缩的因素
•
①化学成分的影响
•
②浇注温度的影响
•
③铸件结构与铸型条件的影响
Hale Waihona Puke 浇注、冷却、落砂等设备组成简单的直线系统，占地省，易实现自动化。主
要用于大批量生产形状较为简单的中、小型铸件。
• 1.2 铸造工艺设计
•
主要影响因素
铸造的主要影响因素主要体现在二个方面：一是影响充型的主要因
素和影响凝固收缩的主要因素。
•
： 金属的流动性
• 浇注温度
• 充型能力：
•
•
在铸件凝固过程中，对铸件质量影响较大的主要是固液两相并存的凝
两大类。
• • •
种。
1.手工造型 手工造型是紧砂、起模用手工进行，其方法很多，主要介绍以下几
•
1）整箱造型
•
模样是整体构造，最大截面在模样一端且为平面，分型面与分模面
多为同一平面。整箱造型过程如图所示。
砂型铸造的概念
砂型铸造的概念
砂型铸造是一种在砂型中生产铸件的铸造方法。
造型材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂，但硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
为了使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式
不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型 3 种。
粘土湿砂
型以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。
湿型铸造历史悠久，应用较广。
湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。
型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。
因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。
以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
1砂型铸造PPT课件
案
上 不合理
下
上 合理
下
4
确定分型面
★ 分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个，且为平面
不合理
合理
5
确定分型面
★ 分型面应避免曲折， 数量应少，最好是一个， 且为平面
√
6
确定分型面
★ 应尽量使型腔全
部或大部分置于同一 个砂型内，最好使型 腔或使加工面与基准 面位于下型中。
不合理
合理
7
确定分型面
铸件位置选择
★ 铸件的重要工作面或主要 加工面应朝下或呈侧立状态
27
绘制铸件工艺图 铸件位置选择
★ 铸件上
的大平面结 构或薄壁结 构应朝下或 呈侧立状态
不合理
合理
28
绘制铸件工艺图 铸件位置选择
★ 铸件上的
大平面结构或 薄壁结构应朝 下或呈侧立状 态
不合理
合理
29
绘制铸件工艺图 选择浇注位置
选择浇注位置
整模造型
16
刮板造型
17
假箱造型
18
挖砂造型
19
三箱造型
20
活块造型
21
砂型铸造
22
2、机器造型
填砂、紧实、起 模等实现机械化，生 产率高，投资大，主 要用于批量生产。
机器造型
压实式造型 震机压实式造型 微震压实式造型 高压式造型 空气冲击式造型 射压式造型 抛砂式造型
23
2 铸造工艺规程制定
★ 选择浇注位
置应有利于补缩， 防止在铸件中产 生缩孔。
不合理
合理
卷扬机筒
30
绘制铸件工艺图 浇注系统
标准的浇注系统（外浇口、直浇道、横浇道、 内浇口及冒口）应放在分型面处，并朝向上箱。
第二篇第3章砂型铸造
41
§2 浇注位置与分型面的选择 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位 置。 选择浇注位置的 目的是为了保证铸件质量。 浇注位置的选择原则如下： 1 .铸件的重要加工面应朝下。 避免出现气孔、砂眼、夹杂
等缺陷
2 .铸件的大平面应朝下。 3. 铸件薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直 或倾斜位置。
52
增加外芯
方案A
上 下
凸台 妨碍起模
机床导轨 重要基准 应朝下
方案B
易产生错箱。可用于单件 生产。
53
Ⅱ
Ⅰ
型芯、型腔 大部分位于下 箱，方案合理
上箱 太高
54
上述选择浇注位置和分型面的诸原 则，对于某个具体铸件来说，往往难以 全面顾及，有时甚至相互矛盾。 因此，需要提出几种方案，抓住主 要矛盾，进行分析比较。一般说来，对 质量要求高的铸件应优先满足浇注位置 的要求，对质量要求不高或外形复杂， 生产批量又不大的铸件，应优先考虑分 型面。
第三章
砂型铸造
§1 造型方法的选择 §2 浇注位置与分型面的 选择 §3 工艺参数的确定 §4 综合分析举例
1
第三 章
生产特点：
砂型铸造
砂型铸造适合于各种金属的铸造生产,对铸件 的尺寸、形状基本没有限制。工装设备简单， 成本低，适合各种生产形式。 砂型铸造工艺方案的内容
为了获得健全的铸件、减少铸型制造的工 作量，达到优质高效益生产的目的，必须合理 的制订铸造工艺方案，并绘制出铸造工艺图。 其内容包括： 2
刮板造型
30
二 .机器造型（芯）
1.机器造型原理 如图所示
31
填 砂
进气 升 起
32
落 下 排气
撞 击
33
§2 浇注位置与分型面的选择 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位 置。 选择浇注位置的 目的是为了保证铸件质量。 浇注位置的选择原则如下： 1 .铸件的重要加工面应朝下。 避免出现气孔、砂眼、夹杂
等缺陷
2 .铸件的大平面应朝下。 3. 铸件薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直 或倾斜位置。
52
增加外芯
方案A
上 下
凸台 妨碍起模
机床导轨 重要基准 应朝下
方案B
易产生错箱。可用于单件 生产。
53
Ⅱ
Ⅰ
型芯、型腔 大部分位于下 箱，方案合理
上箱 太高
54
上述选择浇注位置和分型面的诸原 则，对于某个具体铸件来说，往往难以 全面顾及，有时甚至相互矛盾。 因此，需要提出几种方案，抓住主 要矛盾，进行分析比较。一般说来，对 质量要求高的铸件应优先满足浇注位置 的要求，对质量要求不高或外形复杂， 生产批量又不大的铸件，应优先考虑分 型面。
第三章
砂型铸造
§1 造型方法的选择 §2 浇注位置与分型面的 选择 §3 工艺参数的确定 §4 综合分析举例
1
第三 章
生产特点：
砂型铸造
砂型铸造适合于各种金属的铸造生产,对铸件 的尺寸、形状基本没有限制。工装设备简单， 成本低，适合各种生产形式。 砂型铸造工艺方案的内容
为了获得健全的铸件、减少铸型制造的工 作量，达到优质高效益生产的目的，必须合理 的制订铸造工艺方案，并绘制出铸造工艺图。 其内容包括： 2
刮板造型
30
二 .机器造型（芯）
1.机器造型原理 如图所示
31
填 砂
进气 升 起
32
落 下 排气
撞 击
33
砂型铸造3
—
4.4
—
0°20'
0°20'
5.8
8.0
>630~1000
>1000
0°30'
—
8.8
—
0°35'
0°35'
10.2
—
第三节 铸造工艺参数的确定
3．铸造圆角 所谓铸造圆角是指在设计和制造铸件时，壁和壁的交角应做成圆弧过渡。 其目的是防止铸件上壁与壁的交角处产生缩孔和裂纹等缺陷。铸造圆角的半径 值一般为相交两壁平均厚度的1/3～1/2。
的优点是挡渣能力好；防止浇注时卷入气体；易清理。缺点是 金属液进入铸型的流速高、易喷溅和冲砂，从而造成金属液氧 化。所以主要用于铸铁件的浇注，但不适用于易氧化的有色合 金铸件、压头大的铸件及用柱塞包浇注的铸钢件。
6．浇注系统的设计
2．开放式浇注系统 浇注系统的最小截面在直浇道，即F直<ΣF横<ΣF内。显然在整个浇 注过程中，金属液一直处于未充满状态，故其挡渣能力较差，且会带入
6．浇注系统的设计
2）按浇注系统中最小截面的位臵来分，浇注系统有封闭式、开
放式和封闭开放式三种，以便于计算浇注系统各组元的尺寸。 1. 封闭式浇注系统
浇注系统各组元截面相比较，内浇道的总截面积最小。即F
直 >ΣF 横 >ΣF 内 ，其比例一般为F 直 :ΣF 横 :ΣF 内
=1.15:1.1:1。它
大量气体。但由内浇口流出的金属液平稳，对铸型的冲击力小，金属液
的氧化也不严重。所以适用于易氧化的有色合金铸件、球铁件及采用柱 塞包的大中型铸钢件采用。
3．封闭、开放式浇注系统
其阻流截面位于直浇道和内浇道之间的横浇道中的某一位臵。其截 面符合关系：F直>F阻<ΣF内。它兼有封闭式和开放式浇注系统的优点， 应用也比较广泛。
4.4
—
0°20'
0°20'
5.8
8.0
>630~1000
>1000
0°30'
—
8.8
—
0°35'
0°35'
10.2
—
第三节 铸造工艺参数的确定
3．铸造圆角 所谓铸造圆角是指在设计和制造铸件时，壁和壁的交角应做成圆弧过渡。 其目的是防止铸件上壁与壁的交角处产生缩孔和裂纹等缺陷。铸造圆角的半径 值一般为相交两壁平均厚度的1/3～1/2。
的优点是挡渣能力好；防止浇注时卷入气体；易清理。缺点是 金属液进入铸型的流速高、易喷溅和冲砂，从而造成金属液氧 化。所以主要用于铸铁件的浇注，但不适用于易氧化的有色合 金铸件、压头大的铸件及用柱塞包浇注的铸钢件。
6．浇注系统的设计
2．开放式浇注系统 浇注系统的最小截面在直浇道，即F直<ΣF横<ΣF内。显然在整个浇 注过程中，金属液一直处于未充满状态，故其挡渣能力较差，且会带入
6．浇注系统的设计
2）按浇注系统中最小截面的位臵来分，浇注系统有封闭式、开
放式和封闭开放式三种，以便于计算浇注系统各组元的尺寸。 1. 封闭式浇注系统
浇注系统各组元截面相比较，内浇道的总截面积最小。即F
直 >ΣF 横 >ΣF 内 ，其比例一般为F 直 :ΣF 横 :ΣF 内
=1.15:1.1:1。它
大量气体。但由内浇口流出的金属液平稳，对铸型的冲击力小，金属液
的氧化也不严重。所以适用于易氧化的有色合金铸件、球铁件及采用柱 塞包的大中型铸钢件采用。
3．封闭、开放式浇注系统
其阻流截面位于直浇道和内浇道之间的横浇道中的某一位臵。其截 面符合关系：F直>F阻<ΣF内。它兼有封闭式和开放式浇注系统的优点， 应用也比较广泛。
第二篇第3章 砂型铸造
b
凹槽、台阶和胖肚加圆孔
h<10mm,b<20mm 不铸出.
五.铸造圆角
为减少应力集中和造型时不塌箱,以及减少金属液流动时的阻
力,铸件的连接壁处应做成圆角. 一般中小件圆角半径在4~12mm内选取,相联两壁的平均厚度 大时取上限,小时取下限. 六、铸造尺寸精度
一级精度 适用于熔模铸造和其它工艺方法铸造成的精密铸件.
零件：铸件经切削加工制成的金属件。
砂芯：为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的，安放在 型腔内部的铸型组元。
芯盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。
第一节 造型方法
造型是砂型铸造的重要工序，大体分手工和
机器造型两大类。 手工造型主要用于单件或小批量铸件的生产， 而机器造型则主要用于大批量的铸件制造。
汽车后轮毂的分型方案
2.应尽量减少分型面的数目.
为简化操作过程,保证铸件尺寸精 度，应尽量减少 分型面数目, 减少活块的数目,特别是机器造型流水线生产, 通常只允许有一个分 型 面,而且尽量不用活块,常用砂芯代替活块.
上 下
上 中 中 下
(a) 一个分型面(机器造型)
b) 二个分型面(手工造型)
铸件的几种分型 方案
一、基本术语
铸型：用型砂、金属或其他耐火材料制成；包 括形成铸件形状的空腔、型 芯和浇冒系统的组合整体。 型腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分。
铸件：用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯用。
分型面：铸型组元间的接合面。分模面：模样组元间的接合面。 模样：由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备。
锡青铜, 1.2—1.4%
2铸件形状及尺寸:收缩是非自由的,所以受铸件形状、 尺寸的影响.
砂 型 铸 造
砂型铸造
5)退让性
退让性是指铸件凝固和冷却过 程中产生收缩时型砂或芯砂能被压 缩、退让的能力。若型砂或芯砂退 让性不足，则将产生内应力、变形 和裂纹等缺陷。
砂型铸造
2. 型砂和芯砂的组成
型砂和芯砂通常是 由原砂、黏结剂、水和 附加物按一定比例混制 而成的。
砂型铸造
1)原砂
原砂主要成分是石英，它是型砂或芯砂的主体。石英的 含量、颗粒形状、粒度（颗粒大小与均匀程度）等对型砂或 芯砂的性能影响很大。原砂粒度大，粒形圆球度高，型砂或 芯砂耐火性高；原砂为多角粒形，大小不一，不但耐火性差， 型砂或芯砂的透气性也差。另外，原砂的含泥量（极细砂粒 和非黏土质点）和杂质含量（长石、云母等）高，会引起型 砂或芯砂性能恶化。
砂型铸造
4)耐火性
耐火性是指型砂或芯砂承受高温作用的能力。耐火性好， 型砂或芯砂在高温液态金属作用下不易被烧结，铸件不会产 生黏砂缺陷。耐火性与型砂或芯砂中的石英含量关系最大， 含石英量越多，耐火性越好。此外，型砂或芯砂粒度越大， 耐火性越好。
由于砂芯多置于铸型型腔内部，浇注后周围被熔融金属包 围，因此，对芯砂的性能要求尤其是耐火性要求比型砂高。
砂型铸造
图1-2 常用两箱造型的铸型示意图 1—上砂箱； 2—型腔； 3—上型芯 头； 4—通气孔； 5—冒口； 6—外 浇口； 7—直浇道； 8—横浇道； 9—型砂； 10—内浇道； 11—冷铁； 12—下型芯头； 13—分型面； 14—下砂箱
砂型铸造
1.3 造型
造型时可根据铸件的形状、大小和生产批量选择造型方法。 造型的方法可分为机器造型和手工造型两大类。机器造型中的填 砂、紧实、起模等基本操作都已实现机械化，生产率高，铸件质 量高，质量稳定，易于组织自动流水线生产，大大减轻了工人劳 动强度，适于成批、大量生产。手工造型成本低，操作灵活，适 应性强，生产准备工作简单；但生产率低，质量不稳定，工人劳 动强度高，主要用于单件、小批量生产及新产品试制等。下面只 介绍手工造型。
第三章 砂型铸造工艺
金属工艺学
manufacturing process
机电工程学院 金工学部 陈光南
金属工艺学
绪论 一、概述 本课程是研究机械制造中的各种工 艺方法及相应的工艺基础知识， 艺方法及相应的工艺基础知识，是一门 实践性很强的培养工程人员的技术基础 课。
二、机械制造基本过程
产品设计
总体设计 零部件设计 决定功能 选材料 决定结构及 尺寸 绘出图纸
４．铸造收缩率 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 ．（ 中） ５．铸造圆角 除分型面和孔外， 除分型面和孔外，任意两壁的交角都应做成 圆角．（用红笔写到工艺说明中） ．（用红笔写到工艺说明中 圆角．（用红笔写到工艺说明中）
上
下 工艺说明
1.拔模斜度1°30’ 2.铸造收缩率1% 3.铸造圆角R3
四、型芯设计 型芯主要用来形成铸件内腔、 型芯主要用来形成铸件内腔、孔及外形不易 取模的部分。 取模的部分。 水平芯头：两芯头处在水平位置。 水平芯头：两芯头处在水平位置。上芯座和 芯头间留有间隙，防止压垮。 芯头间留有间隙，防止压垮。 垂直芯头：两芯头一上一下。 垂直芯头：两芯头一上一下。上芯头较短且 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙， 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙，防止合箱 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小， 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小，主要固定和 支撑整个型芯。 支撑整个型芯。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。型芯另一边 悬空，多用芯撑固定。 悬空，多用芯撑固定。 用蓝线画到零件图上。 用蓝线画到零件图上。
二、型砂性能对铸件质量的影响
强度不够→ 强度不够→垮砂 透气性不良→ 透气性不良→气孔 耐火性不高→ 耐火性不高→粘砂 退让性不好→裂纹 退让性不好→
manufacturing process
机电工程学院 金工学部 陈光南
金属工艺学
绪论 一、概述 本课程是研究机械制造中的各种工 艺方法及相应的工艺基础知识， 艺方法及相应的工艺基础知识，是一门 实践性很强的培养工程人员的技术基础 课。
二、机械制造基本过程
产品设计
总体设计 零部件设计 决定功能 选材料 决定结构及 尺寸 绘出图纸
４．铸造收缩率 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 ．（ 中） ５．铸造圆角 除分型面和孔外， 除分型面和孔外，任意两壁的交角都应做成 圆角．（用红笔写到工艺说明中） ．（用红笔写到工艺说明中 圆角．（用红笔写到工艺说明中）
上
下 工艺说明
1.拔模斜度1°30’ 2.铸造收缩率1% 3.铸造圆角R3
四、型芯设计 型芯主要用来形成铸件内腔、 型芯主要用来形成铸件内腔、孔及外形不易 取模的部分。 取模的部分。 水平芯头：两芯头处在水平位置。 水平芯头：两芯头处在水平位置。上芯座和 芯头间留有间隙，防止压垮。 芯头间留有间隙，防止压垮。 垂直芯头：两芯头一上一下。 垂直芯头：两芯头一上一下。上芯头较短且 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙， 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙，防止合箱 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小， 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小，主要固定和 支撑整个型芯。 支撑整个型芯。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。型芯另一边 悬空，多用芯撑固定。 悬空，多用芯撑固定。 用蓝线画到零件图上。 用蓝线画到零件图上。
二、型砂性能对铸件质量的影响
强度不够→ 强度不够→垮砂 透气性不良→ 透气性不良→气孔 耐火性不高→ 耐火性不高→粘砂 退让性不好→裂纹 退让性不好→
第三章 砂型铸造讲解
第三章 砂型铸造
砂型铸造 液态成型工艺
特种铸造
手工造型 机器造型
整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型 挖砂造型 刮板造型
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
2020年3月2日3时29分
◆目的及要求： 1.了解手工造型和机械造型的常用方法； 2.了解浇注口、冒口按放方法； 3. 掌握浇注口位置、分型面的选择原则并灵活运用。 ◆重点及难点： 1.常用手工造型方法； 2.浇注系统设计； 3.工艺条件的确定。 ◆砂型铸造：是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小 、批量及各种合金铸件的生产。是由中国古代劳动人民发明的。 现在仍是主要的铸造生产方法。砂型铸造概述--视频。
2020年3月2日3时29分
1）应使工艺造型简化： 尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯等， 尽量使铸型只有一个分型面，以便采用工艺简便的两箱造型； ◆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。
2020年3月2日3时29分
◆应尽量减少分型面的数量（之一）
2020年3月2日3时29分
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2、大批量生产 由于机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内凸台 。型芯安放稳固，凸台可避免活块，全部在下箱，因此，方案3适 宜。
2020年3月2日3时29分
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上设法解决。
1、质量要求高的铸件：应满足浇注位置要求的前提下考虑造
型工艺的简化。
2、没有特殊质量要求的铸件：以简化工艺、提高经济效益为
主要依据，不必过多地考虑浇注位置。
2020年3月2日3时29分
第三节 铸件工艺参数的选择 ◆铸件工艺参数有--
砂型铸造 液态成型工艺
特种铸造
手工造型 机器造型
整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型 挖砂造型 刮板造型
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
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◆目的及要求： 1.了解手工造型和机械造型的常用方法； 2.了解浇注口、冒口按放方法； 3. 掌握浇注口位置、分型面的选择原则并灵活运用。 ◆重点及难点： 1.常用手工造型方法； 2.浇注系统设计； 3.工艺条件的确定。 ◆砂型铸造：是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小 、批量及各种合金铸件的生产。是由中国古代劳动人民发明的。 现在仍是主要的铸造生产方法。砂型铸造概述--视频。
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1）应使工艺造型简化： 尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯等， 尽量使铸型只有一个分型面，以便采用工艺简便的两箱造型； ◆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。
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◆应尽量减少分型面的数量（之一）
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2、大批量生产 由于机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内凸台 。型芯安放稳固，凸台可避免活块，全部在下箱，因此，方案3适 宜。
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上设法解决。
1、质量要求高的铸件：应满足浇注位置要求的前提下考虑造
型工艺的简化。
2、没有特殊质量要求的铸件：以简化工艺、提高经济效益为
主要依据，不必过多地考虑浇注位置。
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第三节 铸件工艺参数的选择 ◆铸件工艺参数有--
《金工实习》第3章 铸造生产
第3章铸造生产3.1 概述铸造是将熔化的金属液体浇注到与零件形状相似的铸型中，待其冷却凝固后获得一定形状和性能的毛坯或零件的成形方法。
3.1.1 铸造及其特点铸件一般是毛坯，需经切削加工后才能成为零件。
对精度要求较低和表面粗糙度参数值允许较大的零件，或经过特种铸造方法生产的铸件也可直接使用。
铸造生产方法很多，常见有两大类：1. 砂型铸造：用型砂紧实成型的铸造方法。
型砂来源广泛，价格低廉，且砂型铸造方法适应性强，因而是目前生产中用得最多、最基本的铸造方法。
2. 特种铸造：与砂型铸造不同的其它铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造等。
铸造生产具有以下优点：1.可以制成外形和内腔十分复杂的毛坯。
如各种箱体、床身、机架等。
2. 适用范围广。
可铸造不同尺寸、重量及各种形状的工件；也适用于不同材料，如铸铁、铸钢、非铁合金。
铸件重量可以从几克到二百吨以上。
3. 原材料来源广泛。
还可利用报废的机件或切屑；工艺设备费用小，成本低。
4. 所得铸件与零件尺寸较接近。
可节省金属的消耗，减少切削加工工作量。
但铸件也有力学性能较差，生产工序多，质量不稳定，工人劳动条件差等缺点。
随着铸造合金、铸造工艺技术的发展，特别是精密铸造的发展和新型铸造合金的成功应用，使铸件的表面质量、力学性能都有显著提高，铸件的应用范围日益扩大。
铸件广泛用于机床制造、动力、交通运输、轻纺机械、冶金机械等设备。
铸件重量约占机器总重量的40％～85％。
3.1.2 砂型铸造工艺过程砂型铸造的工艺过程如图3-1所示。
根据零件的形状和尺寸，设计制造模样和型芯盒；配制型砂和芯砂；用模样制造砂型；用型芯盒制造型芯；把烘干的型芯装入砂型并合型；将熔化的液态金属浇入铸型；凝固后经落砂、清理、检验即得铸件。
图3-2为铸件生产过程流程示意图。
图3-2 铸件生产过程流程示意图3.1.3 铸型的组成铸型是根据零件形状用造型材料制成的，铸型可以是砂型，也可以是金属型。
砂型铸造
浇入型腔冷却凝固后获得铸件，铸件经切削
加工最后成为零件。因此，模样、型腔、铸 件和零件四者之间在形状和尺寸上有着必然 的联系。
41
零件、铸件及模样的主要区别
42
落砂与清理
落砂 清理
从砂型中取出铸件的工作称为落砂。 落砂后的铸件必须经过清理工序，才能使铸件外 表面达到要求。
清理工作主要包括下列内容: 1.切除浇冒口 铸铁件可用铁锤敲掉浇冒口；铸钢件要用 气割切除；有色合金铸件则用锯割切除。 2.清除砂芯 铸件内腔的砂芯和芯骨可用手工、震动出芯 机或水力清砂装臵去除。 3.清除粘砂 铸件表面往往粘结着一层被烧焦的砂子，需 要清除干净。
46
2 铸造工艺图
47
48
2.1 浇注位置选择原则
（1）重要加工面向下原则 因为铸件的上表面容易产
生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，
组织也不如下表面致密。如果 这些加工面难以朝下，则应尽
力使其位于侧面。当铸件的重
要加工而有数个时，则应将较 大的乎而朝下。
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50
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图2 起重机卷筒的浇注位置
52
23
分模造型的特点及应用
特点： 模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两 个砂箱内，并用定位销钉定位。造型方便，但制作
模样较麻烦。
应用范围：
最大截面在中部，一般为对称性铸件。
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3.挖砂造型
如果铸件 的外形轮廓为 曲面或阶梯面， 其最大截面亦 是曲面，由于 条件所限，模 型不便分成两 半时，常采用 挖砂造型。
较大的薄壁部分臵于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位臵。
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2.1 浇注位置选择原则
(4)对于容易产生缩孔的铸件，应使 厚的部分放在铸型的上部或侧面，以 便在铸件厚壁处直接安臵冒口，使之实 现自下而上的定向凝固。如前述之铸钢
砂型铸造知识点总结
砂型铸造知识点总结1. 砂型铸造的原理砂型铸造是通过在石膏、粘土或硅树脂等材料制成的模具中，倒入熔化的金属，并在金属凝固后将模具破碎，得到所需的铸件。
它的原理是利用砂型的柔软和易于成型的特点，将其用于金属铸造，通过对砂型内部空腔和外部形状进行加工，以得到所需的铸件。
2. 砂型铸造的工艺流程砂型铸造的工艺流程主要包括模具制备、浇注、凝固冷却、脱模等几个步骤。
首先是对模具进行制备，通常使用湿砂型和干砂型两种方式。
然后是浇注，将熔化的金属倒入模具中，填满模具腔室。
接着是凝固冷却，待金属完全凝固后，可以进行脱模，将铸件从模具中取出，再进行后续的处理。
3. 不同类型的砂型铸造根据模具的不同，砂型铸造可以分为湿砂型和干砂型两种类型。
湿砂型是指在模具制备过程中，使用湿润的黏土或粘合剂拌合成模砂，然后将模砂填充到模具中，经过成型、干燥等步骤，最终形成砂型。
干砂型则是指使用无机粘结剂或有机粘结剂与干净的石英砂混合，制成模砂，经过振实、成型等步骤，形成模具。
4. 砂型铸造中的砂型材料砂型铸造中使用的砂型材料主要是石英砂、河砂等天然砂，以及黏土、石膏和硅树脂等粘合剂。
石英砂具有颗粒间的细腻、坚硬、高温抗性好等特点，是最常用的砂型材料。
而粘合剂的选择则取决于铸件的要求和生产的具体条件。
5. 砂型铸造中的缺陷和质量控制在砂型铸造中，常见的缺陷主要有气孔、砂眼、夹杂、收缩孔等。
这些缺陷的产生，通常与砂型的制备、浇注过程、金属凝固等相关。
因此，对于砂型铸造的质量控制至关重要，需要从原材料质量、工艺参数、操作技术、设备状态等方面进行全面管理和控制。
6. 砂型铸造的应用领域砂型铸造广泛应用于各种机械零部件、汽车零部件、船舶零部件、航空航天零部件等领域。
由于其工艺简单、成本低、适用范围广泛，因此在制造业中仍具有重要的地位。
7. 砂型铸造中的技术要点在砂型铸造的过程中，需要注意一些技术要点，以确保铸件的质量。
比如，在模具制备过程中，要注意砂型的成型和干燥，以免产生砂眼和气孔；在浇注过程中，要控制合金的温度和浇注速度，以免产生夹杂和收缩孔；在凝固冷却过程中，要控制冷却速度，以保证金属的组织结构和性能。
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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
工艺参数
型芯及型芯头
一、机械加工余量和最小铸孔 灰铸铁砂型铸造的机械加工余量
铸件最大 尺寸 (㎜)
浇注时 位置
<50
<120
顶面 3.5～4.5 底、侧面 2.5～3.5
120～260
顶面 4.0～5.0 底、侧面 3.0～4.0
260～500
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。
以免形成夹渣和夹砂等缺陷。
平板铸件
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
铝电机端盖浇注位置
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)
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）
卷扬筒的浇注位置
（1）机器造型分类
按紧实方式不同，机器造型分为 震实造型、压实造型、震压造型和抛砂造型
中小型铸件多以震压造型方法 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）震压造型 是利用震动和撞击力对型砂紧实
a)填砂 b)振击紧砂 c)辅助压实d)起模 震压造型机的工作过程
(3)方案Ⅲ 沿110 mm凹槽底面分 型。
特点：优缺点与方案Ⅱ 类同，仅是将挖砂造型 改用分模造型或假箱造 型，以适应不同的生产 条件。
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。
单件小批量生产等截面或回 转体大、中型铸件 单件小批量生产具有二个分 型面的铸件
生产批量不大的大、中型铸 件可节省下箱
２、机器造型
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。 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。
绘 分型方案 制 对浇注位置的选择 方 法 铸型分型面选择
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
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。
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。
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
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。
设计要点
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。
（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
a)顶箱起模
b)顶箱漏模
机器造型的起模方法
（3）机器造型的工艺特点
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
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
铸
分
造 工
型
艺
面
图
的
的
选
绘
择
制
浇
工
注
艺
位
参
置
数
的
的
确
确
定
定
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
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
震压造型机的工作演示
微震压实造型
微震压实造机的紧砂原理是在型砂压实的同时进行微震， 所以其紧实度比震压造型的高而且均匀。
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。
缺点：底板上四个凸台必须 采用活块，同时，铸件易 产生错型缺陷，飞翅清理 的工作量大。此外，若采 用木模，加强筋处过薄， 木模易损坏。
(2)方案Ⅱ 沿底面分型，铸件全部 位于下箱，为铸出110 mm凹槽必须采用挖砂 造型。
特点：方案Ⅱ克服了方案 工的缺点，但轴孔内凸台 妨碍起模，必须采用两个 活块或下型芯。当采用活 块造型时，φ30 mm轴孔难 以下芯。
铸钢件
12～15 15～30 30～50
－ 30～50
50
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
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?
整模造型
分模造型
手工造型
活块造型 三箱造型
砂型铸造
挖砂造型 刮板造型
液
震压造型
态
机器造型 微震压实造型
射压造型
成
抛砂造型
型
砂型铸造的工艺设计
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。
顶面 4.5～6.0 底、侧面 3.5～4.5
500～800
顶面 5.0～7.0 底、侧面 4.0～5.0
800～1250
顶面 底、侧面
6.0～7.0 4.0～5.5
50～120
4.0～4.5 3.0～3.5
4.5～5.0 3.5～4.0
5.0～6.0 4.0～4.5
6.0～7.0 4.5～5.0
6.5～7.5 5.0～5.5
8.0～9.0 5.5～7.0
800～1250
8.5～10 6.5～7.5
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。
最小铸孔
生产批量
大量生产 成批生产 单件、小批生产
最小铸出孔直径
灰口铸铁件
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 假箱造型
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。
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。
单件小批量生产模样薄，分 模后易损坏或变形的铸件
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、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能 顺畅引出铸型等。
综合分析举例1
(1)方案I 沿底板中心线分型，即采 用分模造型。
优点：底面上110 mm凹槽容 易铸出，轴孔下芯方便， 轴孔内凸台不妨碍起模。
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。
机器造型尽量避免活块，不能进行三箱造型
不能紧实中箱
3. 机器造芯
1）射芯机
采用填砂和紧砂两个工 序一并完成将砂型紧实；
加工面与基准面的距离(mm) 120～260 260～500 500～800
5.0～5.5 4.0～4.5