砂型铸造
砂型铸造
2. 浇注位置的选择
•浇注位置：铸件在铸型中的空间位置。 选择原则 1）主要加工面或主要受力面应置于下部以确保 质量； 2）应利于铸型的填充和型腔中的气体排除； 3）壁厚不均需要补缩时宜将厚大部分置于上部 或侧面； 4）应将铸件的大平面置于铸型的下部并使铸型 侧斜浇注。
1 应） 置主 于要 下加 工 部 面 以 或 确 主 保 要 质 受 量 力 面
2. 铸造收缩率 铸件冷却过程体积要收缩，通常需增 大模样尺寸，才能保证收缩后的铸件 达到所需尺寸。铸件尺寸＜模型尺寸。
铸件的收缩率与合金的种类、铸件的大小 和铸件固态收缩受阻的情况有关。 普通灰口铸铁在 0.7 ～ 1% 左右，铸钢为 1.3～2.0左右，有色金属大多在1%左右。
3. 拔模斜度 为便于把模样（或型芯）从砂型（或从 芯盒）中取出，铸件上垂直于分型面的各 个侧面应有一定斜度。 拔模斜度在铸造工艺图中需标出，其大 小取决于立壁的高度、造型方法、模样材 质及该侧面在型腔中的位置。 通常3°～ 15°。
地坑造型 单件、小批生产， 大中型铸件。
2. 机器造型
填砂、紧实、起模整个造型过程有机器完成。 • 特点：与手工造型相比，生产效率↑、铸 件精度高、表面质量好，劳动强度↓。 • 但造型设备及工装投资较大，生产准备周 期长，适于大批生产。
震 压 式 造 型
无箱射压造型
抛 砂 造 型
射 砂 制 芯
分模造型 适于铸件的最大截 面在中间的铸件。
挖砂造型 适于单件，小批生产
成型底板造型 适于成批生产需要 挖砂的铸件。
活块造型 适于单件，小批生产 带有突出部分阻碍起 模的铸件。
刮板造型 适于单件或小批生 产回转体或等截面 的铸件。
地坑造型 适于单件或小批生 产大型铸件。
砂型铸造
主要成 分为硅砂，根据来源可分为山砂、河砂和人 工砂。
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硅砂的主要成分为SiO2，它的熔点高达1700℃，砂中的 SiO2含量越高，其耐火度越高 根据铸件特点，对原砂的颗粒度、形状和含泥量等有着 不同的要求 砂粒越粗，则耐火度和透气性越高 圆形硅砂、较多角形和尖角形的硅砂透气性好 含泥量越小，透气性越好等 (2)黏结剂 用来黏结砂粒的材料称为黏结剂 常用的黏结剂有黏土和特殊黏结剂两大类。 ①黏土是配制型(芯)砂的主要黏结剂。用黏土作为黏结 剂配制的型砂称黏土砂 常用的黏土砂分湿型砂和干型砂，湿型砂普遍采用黏结 性能较好的膨润土作黏结剂，而干型砂多用普通黏土作黏结剂
(3)要具有较高的耐火度 型(芯)砂经受高温热作用的能力称为耐火度 耐火度主要取决于砂中SiO2的含量，若耐火度不够，就 会在铸件表面或内腔形成一层粘砂层，不但清理困难、影响 外观，而且为机械加工增加了困难。 (4)要具有一定的退让性 铸件凝固和冷却过程中产生收缩时，型砂能被压缩、退 让的性能称为退让性 若型(芯)砂退让性不足，会使铸件收缩时受到阻碍，产 生内应力、变形和裂纹等缺陷 (5)要具有一定的可塑性。 指型(芯)砂在外力作用下变形，去除外力后仍保持变形 的能力。可塑性好型(芯)砂柔软易变形，起模和修型时不易 破碎和掉落。
4.合型
将上型、下型、型芯、浇注系统等组合成一个完整铸 型的操作过程称为合型，俗称合箱
合型是浇注前的最后一道工序，若合型操作不当，会 使铸件产生错型、偏芯、跑火及夹砂等缺陷。合型工作包 括以下几方面
(1)铸型的检验 这里包括检验型腔、浇注系统及表面有无浮砂，排气道是否通畅。 (2)下芯 将型芯的芯头准确地放在砂型的芯座上。应注意芯头间隙、芯子 排气孔及定位等。
常用造型方法
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。
砂型铸造
金属加工工艺砂型铸造——在砂型中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。
制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂。
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。
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粘土湿砂型铸造的优点是：①粘土的资源丰富、价格便宜。
②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。
③制造铸型的周期短、工效高。
④混好的型砂可使用的时间长。
⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。
缺点是：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。
②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。
③铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差。
④铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。
粘土湿砂型、粘土干砂型、化学硬化砂型消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
砂型铸造
f）应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致 ）应使合箱位置、
2、分型面的选择 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则： 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则： 分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型， a）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最 大截面上，以简化模具制造和造型工艺。见图9 大截面上，以简化模具制造和造型工艺。见图9－4。
b) 高压紧实
震击紧实主要依靠震击 力坚实砂型。 力坚实砂型。该方法机 器结构简单， 器结构简单，制造成本 但噪声大、 低，但噪声大、生产率 要求厂房基础好。 低、要求厂房基础好。 砂型坚实度沿砂箱高度 方向愈往下愈大。 方向愈往下愈大。主要 适用于需成批生产的中， 适用于需成批生产的中， 小型铸件。 小型铸件。
二、砂型铸造工艺设计 铸造工艺图： 铸造工艺图：在零件图中用各种工艺符号表示出铸造工 艺方案的图形，铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、 艺方案的图形，铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇
注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板） 注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图 图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、 样。图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、 尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、 尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、冷铁的尺寸 和位置。 和位置。 1、浇注位置的选择 浇注位置的选择应考虑以下原则： 浇注位置的选择应考虑以下原则： 体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则 a）体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则， 将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部， 将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口 进行补缩。 进行补缩。
第二篇第3章砂型铸造
§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
机器造型工艺特点：
1）需采用模板进行两箱造型； 2）不宜进行三箱及活块造型
三、真空密封造型
真空密封造型又称真空薄膜造型、减压造型、负压造型或V法，适用于生产薄 壁、面积大、形状不太复杂的扁平铸件。 真空密封造型过程： (1)通过抽气箱抽气，将预先加热好的塑料薄膜吸贴到模样表面上。 (2)放置砂箱，充填型砂，微振紧实。 (3)刮平，覆背膜，抽真空，使砂型保持一定的真空度。 (4)在负压状态下起模、下芯、合型浇注。铸件凝固后恢复常压，型砂自行溃散， 取出铸件。
通常3～15mm
4. 铸造收缩率
铸造收缩率K定义如下：
K
式中： L模──模样尺寸； L件──铸件尺寸。
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L模－L件 L件
100 ％
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%。
5. 铸型起模斜度
为了起模方便又不损坏砂型，凡垂直于 分型面的壁上留有起模斜度，如图2-22所示。 起模斜度值见JB/T 5105－1991。
缺点：
对形状复杂、较高的铸件覆膜成形困难，工艺装备复杂， 造型生产率比较低。
四、气流冲击造型
原理：利用气流冲击，使预填在砂箱内的型砂在极短的时间内完成冲击 紧实过程。
1. 气冲紧实过程：
气冲紧实过程可分成两个阶段：
(1) 型砂自上而下加速并初步紧实阶段 在顶部气压迅速提高的作用下，表面层型砂上下 产生很大的气压差，使表面层型砂紧实度迅速提 高，形成一初实层。在气压的推动下，初实层如 同一块高速压板，以很大的速度向下移动，使下 面的砂层加速并初步紧实。
2、机器造型
1)生产效率高; 2)铸型质量稳定（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。
第一章 砂型铸造
第一章砂型铸造§1－1 概述以型砂为材料制备铸型的铸造方法叫做砂型铸造。
有别于砂型铸造的其它铸造方法，称为特种铸造。
砂型铸造和特种铸造比较，其缺点是：劳动条件较差，铸件质量欠佳，铸型只能使用一次，生产率也较低。
优点是：不受零件的形状、大小、复杂程度及合金种类的限制；造型材料来源较广，生产准备周期短，成本低。
因此砂型铸造是铸造生产重应用最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件约占铸件总产量的80～90％砂型的种类常用的砂型有湿型、干型、表面干型和各种化学硬化砂型（自硬砂型）。
湿型：向石英砂中加入适量的粘土和水分，混制而成的型砂称为湿型砂。
用湿型砂舂实，浇注前不烘干的砂型称为湿型。
铝合金、镁合金铸件、小型铸铁件的生产常使用湿型。
湿型可使铸件生产周期缩短，生产率高，经济；由于不必烘干及不需要相应的烘干装置，故节省投资及能源消耗；易于实现机械化和自动化；比干型生产劳动条件好。
干型：经过烘干的砂型称为干型。
烘干后增加了强度和透气性，显著降低发气性，大大减少了由于铸型方面的原因而产生的气孔、砂眼、胀砂、夹砂等缺陷。
干型的缺点是生产周期长，需要烘干设备，增加燃料消耗，恶化劳动条件，难于实现机械化和自动化。
主要用于质量要求高，结构复杂，单件、小批生产的中大型铸件上。
表面干型：铸件表面仅有一层很薄的型砂被干燥（干燥层一般为15～20mm厚），铸型其余部分仍然是湿的，故称表面干型。
表面干型介于湿型和干型之间，既有湿型的优点，又有湿型达不到的性能。
表面干型常用于生产中、大型铝铸件和铸铁件。
化学硬化砂型（自硬砂型）：铸型靠型砂自身的化学反应而硬化，一般不需要烘干，或只经低温烘烤。
优点是强度高，节约能源、效率高。
但成本较高，有的易产生粘砂等缺陷。
自硬砂型目前用得较多的有用水玻璃作粘结剂的水玻璃砂型以及用合成树脂作粘结剂的树脂砂型等。
自硬砂型对于各种铸件均可采用。
§1－2 铸造用砂粘土型砂粘土砂是以原砂和粘土为主要材料配制成的型（芯）砂。
《砂型铸造》课件
历史与发展
历史
起源于古代中国，至今已有数千年的 历史。
发展
随着科技的不断进步，砂型铸造工艺 不断改进，提高了铸造质量和效率。
应用领域
01
汽车制造
发动机、底盘、刹车系统等。
02
机械制造
机床、泵、阀等。
03
航空航天
飞机、火箭、卫星等。
04
船舶制造
船体、发动机、配件等。
PART 02
砂型铸造工艺流程
REPORTING
模具设计与制作
模具设计
根据产品需求和铸造工艺要求，进行 模具设计，包括模具结构、尺寸、材 料选择等。
模具制作
根据设计图纸，采用合适的材料和工 艺，制作出符合要求的模具。
砂型制作
准备砂料
选择合适的砂料，进行筛选和干燥。
砂型制作
将砂料填入模具中，经过振动、夯实、排气等工序，制成砂型。
PART 06
砂型铸造案例分析
REPORTING
案例一：某复杂铸件的生产过程
总结词
工艺流程复杂
详细描述
由于该铸件结构复杂，对铸造技术要求较高，需要采用特 殊的铸造工艺和材料，以确保铸件的质量和性能。
详细描述
该案例介绍了某复杂铸件的生产过程，涉及到模具设计、 砂型制备、浇注、冷却和清理等工艺流程，其中每个环节 都需要精细的操作和严格的质量控制。
总结词
环保与可持续发展
总结词
智能化与自动化趋势
详细描述
该案例介绍了智能化与自动化在新型砂型铸造技术中的应 用趋势，通过引入智能化技术和自动化设备，可以提高铸 造生产的效率和稳定性，降低人工成本和操作风险。
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REPORTING
砂型铸造
第二节砂型铸造砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。
一、砂型铸造造型（造芯）方法制造砂型的工艺过程称为造型。
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。
（一）手工造型手工造型特点：操作方便灵活、适应性强，模样生产准备时间短。
但生产率低，劳动强度大，铸件质量不易保证。
只适用于单件小批量生产。
各种常用手工造型方法的特点及其适用范围见表1-5。
表1-5 常用手工造型方法的特点和应用范围造型方法主要特点适用范围按砂箱特征区分铸型由上型和下型组成，造型、起模、修型等操作方便适用于各种生产批量，各种大、中、小铸件铸型由上、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，应尽量避免使用主要用于单件、小批量生产具有两个分型面的铸件在车间地坑内造型，用地坑代替下砂箱，只要一个上砂箱，可减少砂箱的投资。
但造型费工，而且要求操作者的技术水平较高常用于砂箱数量不足，制造批量不大的大、中型铸件铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于造型。
浇注前，须用型砂将脱箱后的砂型周围填紧，也可在砂型上加套箱主要用在生产小铸件，砂箱尺寸较小按模样特征区分模样是整体的，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适用于一端为最大截面，且为平面的铸件模样是整体的，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。
每造一件，就挖砂一次，费工、生产率低用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件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，分型面整齐用于成批生产分型面不是平面的铸件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，节省工时常用于最大截面在中部的铸件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。
砂型铸造的分类
砂型铸造的分类砂型铸造是指将熔化后的金属倒入砂型中进行铸造的一种工艺。
按照不同的分类标准，砂型铸造可以分为多种类型，下面就对其进行详细介绍。
一、按照砂型材料分类1. 硅砂铸造硅砂是一种常见的砂型材料，其耐高温、抗压强度高、易于加工等特点，使其成为铸造行业最常用的砂型材料之一。
硅砂铸造适用于各种材料的铸造，如铁、钢、铜、铝等。
2. 石膏砂铸造石膏砂铸造主要用于铸造锌合金、铝合金等低熔点金属。
石膏砂铸造具有成本低、制作简单、铸件表面光滑等优点。
3. 粘土砂铸造粘土砂铸造是一种传统的砂型铸造工艺，在冶金、航空、机械等领域得到广泛应用。
粘土砂铸造可用于铸造各种材料，如铁、钢、铜、铝等。
二、按照铸件形状分类1. 平板砂铸造平板砂铸造用于制造平面或近似平面的铸件，如平板、板状零件等。
平板砂铸造的特点是铸件精度高、表面光滑、尺寸稳定。
2. 壳型砂铸造壳型砂铸造是一种高精度、高质量的铸造工艺，适用于制造形状复杂、尺寸精度高的铸件，如涡轮叶片、航空发动机叶轮等。
3. 砂芯砂铸造砂芯砂铸造是一种通过在砂型中插入砂芯，使铸件中产生内腔或复杂空间结构的铸造工艺。
砂芯砂铸造适用于制造具有内腔或复杂结构的铸件，如汽车发动机缸体、水泵叶轮等。
三、按照铸造方法分类1. 真空砂铸造真空砂铸造是一种在真空环境下进行的铸造工艺。
真空砂铸造可消除气孔、夹杂等缺陷，提高铸件质量和性能。
2. 低压砂铸造低压砂铸造是一种通过在熔融金属上施加一定的压力，使其在砂型中充填的铸造工艺。
低压砂铸造适用于制造高精度、高质量的铸件。
3. 高压砂铸造高压砂铸造是一种将熔融金属通过高压喷射入砂型中进行铸造的工艺。
高压砂铸造具有生产效率高、成本低等优点，适用于大批量铸造。
砂型铸造是一种应用广泛的铸造工艺，其分类也十分多样化。
在实际应用中，铸造厂家可以根据铸件的形状、材料、生产需求等因素选择不同的砂型铸造工艺，以达到最佳的铸造效果。
2.4砂型铸造
参见表2-12
有色金属：表面光洁，加工余量少。
生产批量 大批量生产，机器造型
单件、小批生产，手工造型
最小铸出孔直径 铸铁件 铸钢件
Ф 15～30
＜Ф25 ＜Ф35
3.工艺参数的选择
2）起模斜度 ：便于模样从砂型中取出。
取决于起模高度、造型方法、模样材料、等。
机器造型比手工造型斜度小； 木模比金属模斜度大； 立壁越高，斜度越小； 内斜度比外斜度大。
造型材料应具备以下性能：
可塑性：砂和芯砂在外力作用下要易于成形。 足够的强度：型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。 耐火性：型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。 透气性：型砂和芯砂紧实后要易于通气。
退让性：型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。
2）造型方法
用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，是 砂型铸造的最基本工序。
单面模板
是模板底面一面有模样的模板。 上模板→上型
下模板→下型
合型两块模板。用两台造型机。
(a)铸件
(b)上模板（有浇注系统）
(c)下模板
特点：结构简单，应用较多。
双面模板
上半个模样和浇注系统固定在模底板一侧，下半个模样固定在该 模底板另一侧对应位臵，在同一台造型机上造出上、下型。
双面模板
造下型 1-模底板;
2.铸型分型面的选择 4.铸造工艺图的绘制
作用：制模（模样、 芯盒）、造型（芯）、 准备生产设备、铸件 检验的依据。
定义：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。
1. 浇注位置的选择
① 铸件重要加工面、主要工作面、大平面、基准面应朝下 （或侧面）， 以防产生气孔等，使其组织致密、质量好。
工程材料-(砂型铸造)
技术方案确定:
造型方法
铸造工艺
思考题
P210 8-7
习题8-7a 轴承 铸件分型方案 （大批量）
下 下
上 上
上下
?
上 下
? 活块造 型
下 下
上 上
大批量生产宜 采用机器造型, 机器造型为两 箱造型。
下 上
浇注位置示意（水平浇铸）
习题8-7b 调整座 分型方案（大批量）
方案1
方案1
第一步：型（芯）砂的制备
型(芯)砂由原砂、粘结剂、水及其它附加物混制 分为：粘土砂、水玻璃砂、树脂砂 (P180) 技术要求：型（芯）砂
具有一定的强度、透气性、 退让性和溃散性等。
砂型质量的影响因素：
A. 型砂的影响：
a) 原砂的粒度状况、形状
一般认为：粒度在小尺寸范围呈正态分布，有利于
砂型强度的提高，但透气性较差。
➢ 具有所要求的化学成分 ➢ 杂质含量低 ➢ 具有所需要的温度
常用设备：冲天炉、反射炉、
A. 铸铁的熔炼 电弧炉、工频炉等。
冲天炉
冲天炉熔炼：通过焦炭的燃 烧放热使固体金属炉料熔化 并过热后成为液态金属。
出炉以浇注
B. 铸钢合金的熔炼
常用设备：电弧炉、感应电炉、平炉
C. 有色合金的熔炼
对设备要求：
B. 最小铸出孔：最小孔直径和经济性原则。
C. 起模斜度：取决于立壁高度、造型方法和模样材 料等因素，一般15’-3°。 内外壁有分（内壁3-10° ）。
铸件的起模斜度示意
D. 收缩率：模样尺寸放大率K=(Lp-Lc)/Lp*100％
➢ 经验数据（HT：0.7-1%；ZG1.3-2.0 % ）
E. 型芯头：芯头关系到装配的工艺性和稳定性。
砂型铸造
二、砂型铸造
成形工艺基础－铸3
55
二、砂型铸造
零件图 活块造型
铸件
模样
(a)造下型、拔出钉子
(b)取出模样主体
(c) 取出活块
1-用钉子连接活块 2-用燕尾连接活块
二、砂型铸造
活块造型
二、砂型铸造
挖沙造型的模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模， 造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低 ，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批 生产铸件。
分模造型适用于形状复杂的铸件，如套筒、 管子和阀体等。
二、砂型铸造
分模造型
二、砂型铸造
(3)活块模造型
模样上可拆卸或能活动的部分叫活块。 当模样上有妨碍起模的侧面伸出部分(如 小凸台)时，常将该部分做成活块。起模时， 先将模样主体取出，再将留在铸型内的活块 单独取出，这种方法称为活块模造型。 用钉子连接的活块模造型时，应注意先将 活块四周的型砂塞紧，然后拔出钉子。
刮板是一块和铸件截面形状相适应的木板。 造型时将刮板绕着固定的中心轴旋转，在砂型中 刮制出所需的型腔，如下图所示。
二、砂型铸造
(a)皮带轮铸件
(b)刮板
(c)刮制下型
(d)刮制上型
皮带轮铸件的刮板造型过程
(e)合型
二、砂型铸造
假箱造型：假箱造型是为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先 做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予浇 注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于 成批生产中需要挖砂的铸件。
二、砂型铸造
零件图
(a)造下型
(b)翻下型、 挖修分型面
(c)造上型、敞箱、 起模
(d)合箱
(e)带浇口的铸件
第二篇第3章 砂型铸造
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
上 下
上 下
a)不利于补缩
b)有利于补缩
收缩大的铸钢件浇注位置选择
卷扬筒厚端放分型面上部是
合理的,若厚端放下面,难以
补缩。 另：圆周面质量要求 高，若采用卧铸，则圆周的 上表面质量难以保证；反之 若采用立铸，由于全部圆周
表面均处于侧立位置，其质
起重机卷扬筒的合理浇注位置
量均匀一致，较易获得合格 铸件。
且提高了铸件精度和表面质量。
缺点：机器造型所用的造型设备和工艺装备的费用高、生产准 备时间长，只适用于中、小铸件成批或大量的生产。
各触头能随着模样各部分的高低压入不同的深度，使砂型 的紧实度大体均匀
机器造型的特点
1. 采用模板的两箱造型。所谓模板就是将模型、浇注系统沿 分型面与底板联结成一体的专用工装，一般采用金属材料 制造。有单面模板和双面模板之分。
2.
不能采用三箱造型和活块造型。
第二节 浇注位置与分型面选择
浇注位置---浇注时,铸件在型内所处的状态和位置.
分型面---两半个铸型相互接触的表面
一、浇注位置选择原则
；
1、重要加工面应朝下或呈直立状态
因铸作到朝下，则应尽力使其位于侧面，当铸件的加 工面有数个时，应使较大的面朝下。
b
凹槽、台阶和胖肚加圆孔
h<10mm,b<20mm 不铸出.
第二节 砂型铸造
2. 分型面的选择
2.2 分型面尽量少
2. 分型面的选择
2.3 避免不必要的活块和型芯
2. 分型面的选择
2.4 尽量置于同一沙箱
加工面与基准面于 同一砂箱易保证铸件精 度，分在两个砂箱，易 产生错型
2. 分型面的选择
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
2.5 尽量位于下型
铸件的结构：铸件的外形、内腔、壁厚、壁 间的连接形式、加强筋和凸台的安置。 进行铸件结构设计，不仅要保证其力学性能要 求，还必需考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结 构的要求，使铸件的结构与这些要求相适应。使这 些铸件具有良好的工艺性，以便保证铸件质量，降 低生产成本，提高生产率。
1、铸件结构应利于简化铸造工艺
从基准面D分型；凸台E和槽C用活块或型芯形成；九个 轴孔不铸出，留待切削加工。用于单件、小批量手工造型
4. 铸造工艺图与实例分析
4.5 方案3
从B面分型；凸台E、A和槽C采用活块或型芯形成；九个 轴孔不铸出，留待切削加工。用于单件、小批量手工造型
4. 铸造工艺图与实例分析
4.6 工艺图
三、铸件结构工艺性
地坑造型：在车间地坑内造型，只要一个砂箱，节约砂箱使 用量，适用于批量不大的大、中型铸件
4. 脱箱造型
合型后将砂箱脱出，浇注前须用型砂将脱箱后的铸型周围填实， 也可加上套箱，适用于小铸件生产。
5. 整模造型
模样是一个整体，通常型腔都在下半箱中，上半箱只有浇冒口系 统。造型简单，不会出现合型错位缺陷，适用于一端为最大截面 的铸件。
脆弱结合面
应力集中 易裂纹
外圆角还可美化铸件 外形； 内圆角还可防止金属 液冲坏型腔尖角。
热节
03 铸造工程学 砂型铸造
• 含泥量。含泥量是指原砂中直径小于0.02mm细小颗粒的 含量，其中既有粘土，也包括极细的砂子和其他非粘土质 点。原砂中泥分增多，透气性下降，湿态抗拉强度提高。 • 原砂颗粒组成。砂粒的粗细程度和砂粒粗细分布的集中分 布。 • 原砂的颗粒形状及表面状况。 • 原砂的矿物组成、化学成分和烧结点。 • 其中主要关注的指标是含泥量、原砂颗粒组成、原砂颗粒 形状。含泥量和颗粒组成可通过人工措施达到合理配置， 唯颗粒形状全来自天然，因此形状好坏是石英砂的价值标 杆。
4.2 各种砂型原材料种类、型砂性能要求及 检测
• 铸造生产对制备型砂的材料有如下性能要求： • ① 型砂、芯砂应具有一定的强度(湿态抗拉强度或干态抗 拉强度等)，保证在造型、合型、搬运和浇注过程中不变 形，不损坏。 • ② 良好的透气性。这样可以保证在液态金属作用下，铸 型和型芯中产生的气体能够通过砂粒间的空隙顺序排除型 (芯)外，以消除或减少铸件中的气孔缺陷。 • ③ 对铸件收缩的可退让性或称容让性。这是由于铸件在 凝固和随后的冷却过程中将伴随有体积和尺寸的收缩。 • 为了不使铸件出现裂纹和残余变形，要求铸型在高温下可 以丧失部分强度。 • ④ 一定的耐火度和化学稳定性。保证在高温液态金属作 用下，造型材料不软化；不与液态金属发生化学反应；不
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• 镁砂主要成分是MgO，属于碱性耐火材料。纯MgO的熔 点为2800℃。由于镁砂中含有SiO2、CaO等杂质，熔点 一般低于2000℃。常用语高锰钢铸造用型砂或涂料。 • 橄榄石砂组分主要为(Mg,Fe)2SiO4。MgO含量一般大于 44%。橄榄石砂的熔点为1600-1700℃，烧结点只有 1200℃，比硅砂低，但不被金属润湿，具有化学惰性， 其耐火度高。与钢液接触时，能形成致密烧结层，可防止 铸件粘砂及毛刺。用镁橄榄石替代硅砂生产高锰钢铸件的 表面质量好，还可避免工人接触有害硅粉末。 • 锆砂组分为锆英石（ZrSiO4），另含有铁的化合物，一般 呈棕色、黄褐色或淡黄色。熔点根据杂质不同在20382420℃之间，在1540时分解为ZrO2和SiO2玻璃体。锆砂 的热膨胀性能较低，能避免铸件产生夹砂、结疤等缺陷。
第三章砂型铸造
一．要求旳机械加工余量和最小铸孔
机械加工余量-为铸件预先增长要切去旳金属层厚度。 余量大小与合金种类、铸造措施、铸件旳大小等有关， 按GB/T6414—1999旳要求选用。
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（mm）
灰铸铁件
12～15 15～30 30～50
铸钢件
30～50 50
一. 铸件成形工艺分析 ①根据给定零件图纸，了解铸件名称、使用功能、材料牌
号及技术要求； ②分析零件主要轮廓尺寸、壁厚大小及分布、主体构造及
形状复杂程度。
例题
一. 铸件成形工艺分析： 零件为薄环状构造，受力不大（主要是在压入与之相配旳 零件内时旳装配力），应确保：（1）内尺寸精确； （2）刻线分度精确；（3）外形光洁无缺陷。
零件图
铸造工艺图
铸件图
第一节 造型措施旳选择
一、手工造型 用于单件、小批生产。特大型铸件造型。 二、机器造型 合用于中、小型铸件旳成批、大批量生产。
第二节 浇注位置和分型面旳选择
一. 浇注位置选择原则 (1).铸件旳主要加工面应朝下 (2).铸件旳大平面应朝下
平板铸件
(3).为预防铸件薄壁部分产生 浇不到、冷隔缺陷，应将面积 较大旳薄壁部分置于铸型下部
第三章 砂型铸造
一、砂型铸造旳特点： 1.适合于制成形状复杂，尤其是具有复杂内腔旳毛坯，如 多种箱体、床身、机架等。 2.适应性广，成本低 。 3.对于某些塑性很差旳材料，如铸铁等，砂型铸造是制造 其零件或毛坯旳唯一成形工艺。
二、主要过程: 1.造型和制芯直到装配，得到铸型（型腔）； 2.金属熔炼—得到成份、温度合格旳金属液； 3.浇注，冷却凝固； 4.清理，检验。得到不同形状、性能要求旳铸件造。
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（3）挖砂造型
（4）假箱造型 （5）活块造型 （6）三箱造型 （7）刮板造型
（1）整模造型
（2）分模造型
（3）挖砂造型
（4）假箱造型
（5）活块造型
（6）三箱造型
（7）刮板造型
手工造型的特点
操作灵活，大小铸件均适应。主要用于单件、 小批生产，亦用于较大批生产。
二、机器造型
1、特点：生产率高，劳动条件好，铸件尺寸精确， 表面光洁，加工余量小，用于大批生产。
铸造方法分类 Classfication of foundry Methods
特种铸造Special Casting
熔模铸造 压力铸造 Fusible Pattern Molding 金属型铸造 Permanent Mold Casting Pressure Die Casting 低压铸造 Low Pressure Die Casting
（4）型芯头
（5）铸造圆角
铸造工艺图
在图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形.
浇注位置； 分型面；
型芯的数量、形状、 尺寸及固定方法；
加工余量； 收缩率； 拔模斜度； 浇注系统； 冒口和冷铁的尺寸和 布置等。
综合举例分析
Байду номын сангаас
综合举例分析
复习题（3）
复习题（3）
复习题（4）
复习题（5）
第三章 砂型铸造
铸造方法分类 Classfication of foundry Methods
砂型铸造 Sand Casting 手工造型 Hand Molding 机器造型 Machine Molding 震压造型 Vibration Ramming 微震压实造型 Vibratory squeezing Molding 高压造型 High Pressure Molding 射压造型 Shooting and Squeezing Molding 空气冲击造型 Air Impacting Molding 抛砂造型 Impeller Ramming
第三节 工艺参数的选择
工艺参数 1、收缩率
2、加工余量
3、起模斜度 4、铸造圆角 5、芯座
（1）收缩率 灰铁：0.7—1.0% 铝硅合金:0.8—1.2% 铸钢：1.3—2.0%
模样（木模 木型）
(2)加工余量
最小铸孔：单件30—50mm 成批:15—20mm 大量生产:12—15mm
(3)起模斜度
离心铸造 Centrifugal Casting
实型铸造 Evaporative Pattern Casting
什么是砂型铸造？
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。
砂型铸造的工艺过程
第一节 造型方法的选择
一、手工造型
（1）整模造型 （2）分模造型
1、重要面朝下或侧面
2、大平面朝下 3、大薄壁向下或垂直 或倾斜 4、厚部位在上
二、分型面的选择
分型面： 指两半铸型相互接触的表面。在很大 程度上影响铸件的尺寸精度、成本和 生产率。
分型面的表示
1、便于造型
1、便于造型
2、件在同一砂箱
3、型腔、型芯位于下箱
三、浇注系统(Gating System)
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道之总称。
典型浇注系统的结构 1-浇口环 2-直浇道 3-直浇道窝 4-横浇道 5-末端延长段 6-内浇道
•直浇道 –提供必要的充型压力， 保证铸件轮廓、棱角清晰。 •横浇道 –良好的阻渣能力。 •内浇道 –位置、方向和个数应符 合铸件的凝固原则或补缩 方法。 –在规定的浇注时间内充 满型腔。 –金属液进入型腔时避免 飞溅、冲刷型壁或砂芯。
小批量:“三箱手工造型”
大批量:“两箱机器造型”, 大型环型芯.
2、机器造型（造芯）基本原理
2、机器造型（造芯）基本原理
第二节 确定浇注位置和分型面
Choose of Pouring Position and Mold Joint
一、浇铸位置的选择 浇注位置： 浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。 关系到铸件的质量能否得到保证，也涉 及铸件尺寸精度及造型工艺过程。