第2讲砂型铸造及铸造工艺方案
第二章-铸造工艺方案的确定
课堂讨论 图3-2-26
1．应使铸件全部或大部分置于同一半型内
图2-15 轮毂分型方案
2．应尽可能减少分型面数目 铸件的分型面少，铸件精度容易保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，且砂箱数目 少
图2-16 确定分型面数目的实例
3．平直分型面和曲折分型面的选择 尽可能选择平直分型面以简化工装结构及
其制造、加工工序和造型操作
图2-17 摇臂铸件的分型面
最小壁厚/㎜
高温合金
铝合金
0.6~1.0
1.5~2.0
0.8~1.5
2.0~2.5
1.0~2.0
2.5~3.0
—
3.0~3.5
—
3.5~4.0
铸件尺寸㎜
50×50 100×100 225×225
金属型铸造时铸件的最小壁厚
铝硅合 金
最小壁厚/㎜
铝镁合金、镁合 铜合金 金
灰铸铁
2.2
3
2.5
3
2.5
3
3
（1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板结构
改进妨碍起模的铸件结构 a）不合理 b）合理
教材220面,学生看,老师提问
（2）尽量取消铸件外表侧凹
图2-6 外壁内凹的框形件 a）不合理 b）合理
（3）有利于砂芯的固定和排气 (4) 减少或简化分型面(P221)
轴承架铸件
P222
（5）便于铸件的清理 (P222,图3-2-15) （6）简化模具制造 (P222,图3-2-16)
原则：
铸件精度和生产批量 吃砂量要求 吃砂量的确定
吃砂量: 铸件表面所需要的的最小型砂厚度。
根据铸件大小、重量、厚度、种类以 及型砂的特性和砂箱的结构确定。
吃砂量过小 砂型紧实困难，易引起胀砂、包砂、掉砂、
砂型铸造 工艺流程
砂型铸造工艺流程砂型铸造是一种常见的铸造方法，它通过使用砂质材料制作铸件的模具，然后将熔化的金属倒入模具中进行铸造。
这种工艺具有成本低、适用性广、生产效率高等优点，因此在工业制造中被广泛应用。
砂型铸造的工艺流程大致分为以下几个步骤：首先，根据铸件的形状和尺寸，设计出相应的模具。
模具分为一次性模和永久模两种，一次性模多使用砂质材料制成，用于较小批量的生产；永久模多使用金属材料制成，用于大批量生产。
在设计模具时，要考虑到铸件的结构特点、缩孔缩松问题以及方便脱模等因素。
接下来，根据模具的设计，准备砂质材料。
砂质材料的主要组成是砂和粘结剂。
砂是砂型铸造中最常用的填充材料，它能够填充模具的空间和形成铸件的形状。
粘结剂则用于粘结砂颗粒，使其能够保持形状并具有一定的强度。
在使用砂质材料之前，需要将砂颗粒进行筛分和清洗，以去除其中的杂质。
然后，将准备好的砂质材料填充到模具中。
填充过程需要注意，要使填充的砂层分布均匀且紧密，以确保铸件的质量。
填充完毕后，将模具震动或轻敲，以排除可能存在的气泡和浮土。
模具填充完成后，需要制作浇口和喷口。
浇口是用来倒入熔化金属的入口口，而喷口则用于排出模具中的燃气和烟尘等废气。
浇口和喷口的位置和形状对铸件的质量和结构起着重要的影响，需要根据具体情况进行设计和制作。
接下来，将模具进行干燥处理。
干燥处理用于去除模具中的水分，防止熔化金属与水分接触产生气化反应和爆裂现象。
干燥处理的时间和温度根据具体的砂质材料和模具尺寸等因素进行调控。
最后，进行铸造操作。
将熔化好的金属倒入模具中，待金属冷却凝固后，取出铸件。
在铸造过程中，需要控制金属的倒注速度、温度和冷却时间等参数，以确保铸件完整无缺，并尽量减少缺陷的产生。
综上所述，砂型铸造工艺流程包括模具设计、砂质材料准备、模具填充、浇口喷口制作、干燥处理以及铸造操作等步骤。
每一步骤都需要严格控制和精细操作，以保证铸件的质量和生产的效率。
砂型铸造工艺的应用范围广泛，可用于制造各种尺寸和形状的铸件，是现代工业制造中不可或缺的一种铸造方法。
砂型铸造工艺流程
砂型铸造工艺流程砂型铸造是一种常见的金属铸造工艺，它广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
下面我们将介绍砂型铸造的工艺流程。
首先，准备模具。
砂型铸造的模具通常由砂型和型壳组成。
砂型是用于成型的材料，型壳则是用于支撑和固定砂型的结构。
在准备模具的过程中，需要根据铸件的形状和尺寸选择合适的模具材料，并按照铸件的结构特点设计模具的结构。
接下来，制作砂型。
制作砂型是砂型铸造工艺的关键步骤。
首先，在模具中填充砂料，并用振动或压实等方法使砂型达到一定的密实度。
然后，根据铸件的形状和尺寸，在砂型中挖掘出铸件的腔型。
在挖掘腔型的过程中，需要考虑到浇口、浇道、通气道等构件的设置，以保证铸件的成型质量。
然后，组装模具。
在制作好砂型后，需要将型壳和砂型组装起来，形成完整的模具结构。
组装模具的过程中，需要注意模具的密封性和稳定性，以防止砂型在浇铸过程中发生变形或破裂。
接着，进行浇注。
在模具组装完成后，可以进行浇注了。
首先，将金属材料加热至熔化温度，然后倒入模具中。
在浇注的过程中，需要控制浇注速度和温度，以确保金属材料充分填充模具腔型，并避免产生气孔和夹渣等缺陷。
最后，冷却固化。
在金属材料充分填充模具腔型后，需要等待一定时间，让金属材料冷却固化。
冷却固化的时间根据铸件的材料和厚度而定，通常需要数小时甚至数天。
在冷却固化完成后，可以拆除模具，取出成型的铸件。
总的来说，砂型铸造工艺流程包括模具准备、砂型制作、模具组装、浇注和冷却固化等步骤。
这一工艺流程简单易行，成本低廉，适用于各种形状和尺寸的铸件。
同时，砂型铸造还可以实现批量生产，具有很高的经济效益。
因此，砂型铸造在工业生产中具有重要的地位和作用。
第2章砂型铸造的造型工艺
2020/11/25
第2章砂型铸造的造型工艺
• 铸造：将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝
固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。 • 铸造生产的特点： • 优点——零件的形状复杂；工艺灵活；成本较低。 • 缺点——机械性能较低；精度低；效率低；劳动条 件差。 • 分类： • 砂型铸造——90%以上 • 特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率高 • 我国铸造技术历史悠久，早在三千多年前，青铜器 已有应用；二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。泥型、 金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 在单件小批生产的铸造车间里，常用手捏法来 粗略判断型砂的某些性能，如用手抓起一把型砂，紧 捏时感到柔软容易变形；放开后砂团不松散、不粘手， 并且手印清晰；把它折断时，断面平整均匀并没有碎 裂现象，同时感到具有一定强度，就认为型砂具有了 合适的性能要求，如图所示。
•型砂湿度适当时 手放开后可看出 折断时断隙设有碎裂状
第2章砂型铸造的造型工艺
第一节 砂型铸造的造型工艺
铸造可分为砂型铸造和特种铸造。砂型 铸造的应用最为广泛，其基本工序是：模样和 芯盒制作、配制型(芯)砂、造型造芯、合型、 熔炼合金、挠注、落砂清理和检验。
第2章砂型铸造的造型工艺
•铸造生产常规工艺流程
•模样制作 •芯盒制作
•型砂配制 •造型 •制芯
第2章砂型铸造的造型工艺
• (二)型砂的性能
• 型砂的质量直接影响铸件的质量，型砂质量差会使
铸件产生气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷。良好的型砂
应具备下列性能：
• ①透气性 型砂能让气体透过的性能称为透气性。
高温金属液浇入铸型后，型内充满大量气体，这些气体
砂型铸造工艺及工装设计
砂型铸造工艺及工装设计一、工艺流程设计砂型铸造的工艺流程设计是整个工艺的基础，包括以下步骤：设计铸造模具：根据产品需求和工艺要求，设计铸造模具的结构和尺寸。
制作砂型：根据模具和产品需求，制作符合要求的砂型。
浇注：将熔融的金属液体注入砂型，填充模具的型腔。
冷却：让金属液体冷却凝固，形成铸件。
脱模：将凝固的铸件从砂型中脱出，完成整个铸造过程。
二、铸造模具设计铸造模具的设计是整个工艺的核心，直接影响产品的质量和工艺的效率。
设计时需考虑以下几点：模具材料选择：根据产品需求和工艺要求，选择合适的模具材料。
模具结构确定：根据产品形状和尺寸，设计模具的结构和形状。
模具尺寸精度：根据产品要求和工艺条件，确定模具的尺寸精度。
浇口设计：浇口是金属液体注入模具的通道，设计时需考虑浇口的尺寸、位置和形式。
排气口设计：排气口是排除模具内的空气和挥发物的通道，设计时需考虑排气口的位置和大小。
三、砂型制作工艺设计砂型制作是整个工艺的重要环节，其质量直接影响产品的质量和工艺的效率。
设计时需考虑以下几点：砂型材料选择：选择符合要求的砂型材料，如黄沙、石英砂等。
砂型紧实度控制：控制砂型的紧实度，以保证砂型的强度和稳定性。
砂型透气性控制：控制砂型的透气性，以保证浇注过程中金属液体能够顺利填充模具的型腔。
砂型表面处理：对砂型的表面进行处理，以提高产品的表面质量。
四、浇注系统设计浇注系统是金属液体注入模具的通道，其设计直接影响到金属液体的流动和填充效果。
设计时需考虑以下几点：浇注系统结构形式：根据产品要求和工艺条件，选择合适的浇注系统结构形式。
浇注系统尺寸精度：根据产品要求和工艺条件，确定浇注系统的尺寸精度。
浇注速度控制：控制浇注速度，以保证金属液体能够平稳、充足地填充模具的型腔。
浇口位置选择：根据产品形状和模具结构，选择合适的浇口位置。
溢流槽设计：溢流槽是收集多余金属液体的结构，设计时需考虑溢流槽的位置和大小。
过滤网设置：过滤网是过滤金属液体中的杂质和气泡的结构，设计时需考虑过滤网的形式和材料。
2砂型铸造工艺分析PPT课件
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2.3.2 主要工艺参数的确定
1. 铸件尺寸公差 铸件尺寸公差(CT)等级分为16级，各级公差数值见GB 6414－1986。 铸件公差等级由低向高递增方向为： 砂型手工造型→砂型机器造型及壳型铸造→金属型铸造→低压铸造→压力铸造 →熔模铸造。
2. 铸件质量公差
铸件质量公差是以占铸件公称质量的百分比为单位的铸件质量变动的允许范围。 铸件质量公差(MT)分为16级，各级公差数值见GB/T 11351-1989。
材料：HT200 收缩率：1.0 %
下
上
①
下
Ⅰ
上 上
Ⅱ
下
33
35 图2-24 销座零件图
36
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
二、熔炼与浇铸
熔炼：提供化学成分和温度都合格的液态 金属。
浇铸：将液态金属从浇包注入铸型的操作。
三、落砂与清理
落砂：用手工或机械使铸件与型砂、砂箱 分开的操作。
清理：落砂后清除铸件表面的黏砂、型砂 以及多于金属的过程。
20
2.3 砂型铸造工艺分析
2.3.1 浇注位置和分型面的确定
1. 浇注位置选定原则 (1) 铸件的重要加工面或主要工作
铸造工艺图—将工艺设计的内容（工艺方案）用工艺符号 或文字在零件图上表示出来 所形成的图样。
① 分型面和分模面；② 浇注位置、浇冒口的位置、形状、尺寸和数量；③ 工艺参数； ④ 型芯的形状、位置和数目，型芯头的定位方式和安装方式；⑤冷铁的形状、位置、 尺寸和数量； ⑥ 其他。
砂型铸造生产工艺流程
随着科技的进步，新型材料和技术的应用 不断推动着砂型铸造工艺的发展，铸件的 质量和性能得到了显著提升。
02 砂型铸造生产工艺流程
模具设计与制作
01
根据产品图纸或样品进行模具设计，确定模具结构、尺寸和材 料。
02
使用CAD软件进行三维建模，并优化设计以满足生产要求。
制作模具原型，进行试模和修正，确保模具的准确性和可靠性。
检测流程
根据产品图纸和技术要求，对铸件的各个部位进行尺寸和形位公差 的测量，记录数据并评估其是否符合标准或客户要求。
05 砂型铸造生产中的问题与 解决方案
气孔与缩孔
气孔
气孔是由于气体在金属液中未及时逸出而形成的 孔洞，通常出现在铸件表面或内部。
缩孔
缩孔是由于金属液在冷却过程中收缩而形成的孔 洞，通常出现在铸件内部。
01
02
03
04
浇注系统阻塞
由于金属液中的杂质或砂粒堵 塞浇注系统而导致的生产中断
。
解决方案
定期清理和检查浇注系统，控 制金属液的纯净度，加强过滤
和脱氧处理等。
模具损坏
由于模具材料、设计或使用不 当导致模具损坏或寿命缩短。
解决方案
选择合适的模具材料，优化模 具设计和制造工艺，加强模具
的维护和保养等。
04 砂型铸造质量控制与检测
化学成分检测
检测目的
确保铸件材料的化学成分符合标准要求，满足产品性能和使用要 求。
检测பைடு நூலகம்法
采用化学分析法对铸件材料进行成分分析，如使用光谱分析仪、 滴定分析等。
检测流程
采集铸件样品，进行破碎、研磨、溶解等处理，然后进行化学分 析，得出各元素的含量。
金相组织检测
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2章 砂型铸造讲解
第六—第二章砂型铸造铸型：铸造生产中使液态金属成为固态铸件的容器。
容器的内部称型腔，其轮廓相当于所制铸件的外形。
根据铸型特点分：一次型——砂型、熔模、石膏型、实型铸造（消失模铸造）；半永久型——泥型、陶瓷型、石墨型铸造；永久型——金属型、压力、挤压、离心铸造；根据浇注时金属所承受的压力状态分：重力作用下的铸造和外力作用下的铸造金属液在常压下完成浇注，称为自由浇注或常压浇注。
金属液在外力作用下实现充填和补缩，如压力铸造、挤压铸造、离心铸造和反重力铸造。
砂型铸造：是利用型（芯）砂制造铸型的铸造方法。
整模造型分模造型一、概述1 缺点、优点：砂型铸造是铸造生产中最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件占总产量的80-90%。
型砂：将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物所混制成的混合物。
砂型（芯）：型（芯）砂在外力作用下成形并达到一定的紧实度或密度成为砂型（芯）。
2 砂型的种类湿型：由原砂、粘土、附加物及水按一定比例混碾而成湿型砂；用湿型砂春实，浇注前不烘干的砂型。
干型：经过烘干表面干型：表面仅有一层很薄（15-20mm）的型砂被干燥，其余部分仍然是湿的。
化学自硬砂型：砂型靠型砂自身的化学反应而硬化。
造型：制造砂型的工艺过程。
造芯：制造砂芯的工艺过程。
选择合适的造型（芯）方法和正确的造型（芯）工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
1 按型（芯）砂粘（固）结机理分类机械粘结造型（芯）、化学粘结造型（芯）、物理固结造型（芯）2 按造型（芯）的机械化程度分类（1）手工造型（芯）手工造型（芯）是最基本的方法，这种方法适应范围广，不需要复杂设备，而且造型质量一般能够满足工艺要求，所以到目前为止，在单件、小批量生产的铸造车间中，手工造型（芯）仍占很大比重，在航空、航天、航海领域应用广泛。
缺点：劳动强度大、生产率低、铸件质量不易稳定。
模样造型、刮板造型、地坑造型，各种造型方法有不同的特点和应用范围。
砂型铸造工艺流程
砂型铸造工艺流程砂型铸造是一种常见的铸造工艺，它是利用砂型制作铸件的方法。
以下是砂型铸造的工艺流程。
首先，确定铸件的设计。
铸件的设计需要根据产品的形状、尺寸和要求进行确定，包括铸件的内部结构、外形和加工余量等。
然后，进行模具制作。
模具是砂型铸造的重要工具，它可以通过模具材料（如铁、钢、木材等）制成。
模具的制作需要根据铸件的形状进行精确的加工，使得砂型可以准确复制铸件的形状。
接下来，准备砂型材料。
砂型铸造一般使用石英砂作为砂型材料，它具有较好的热稳定性和耐火性能。
砂型材料需要进行筛选和搅拌，以确保砂粒的均匀性和流动性。
然后，进行砂型制作。
砂型制作是砂型铸造的核心步骤。
首先，在模具中放置一个砂型芯。
砂型芯是一个与铸件内部形状相对应的砂型，它可以使得铸件具有空腔或内部结构。
然后，将砂型材料填充至模具中，通过振动或压实等方式使其紧密结合。
接下来，进行铸造准备。
在砂型制作完成后，需要对其进行干燥，以消除砂型中的水分。
干燥完成后，砂型需要进行烘烤，以提高其强度和耐热性。
同时，还需要准备熔融金属，通常是将金属加热至液态状态。
然后，进行铸件浇筑。
将熔融金属倒入砂型中，使其充满整个砂型腔体。
在浇筑过程中，需要控制熔融金属的温度和流动速度，以确保铸件的质量。
接下来，进行冷却和固化。
铸件浇筑完成后，砂型和铸件需要进行冷却，使熔融金属逐渐凝固和固化。
冷却时间一般较长，以确保铸件的完全固化。
最后，进行砂型去除和修整。
在砂型冷却和固化后，需要将砂型和铸件分开。
通过敲击或其他方式，将砂型从铸件上去除。
然后，对铸件进行修整，去除多余的砂浆和毛刺，使其达到设计要求。
综上所述，砂型铸造的工艺流程包括确定铸件设计、模具制作、砂型制作、铸造准备、铸件浇筑、冷却和固化、砂型去除和修整等步骤。
这一工艺流程在大多数铸造领域中都得到了广泛应用，并具有较高的生产效率和良好的经济效益。
第二节 砂型铸造
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。
适用范围：
主要用于生产小铸件，砂箱尺寸较小。
套箱
脱箱造型
底板
第二节 砂型铸造
5、整模造型
特点：
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。
适用范围：
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。
（一）手工造型
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。
适用于一端为最大截面，且为平面的铸件。
第二节 砂型铸造
整模造型过程
第二节 砂型铸造
6、挖砂造型
特点：
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。
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 砂型铸造
6、挖砂造型
6.5~7.0 5.0~6.0 7.0~8.0 5.0~6.0 7.5~8.0 5.5~6.0
7.5~9.0 6.5~7.0 8.0~9.0 5.5~7.0
8.5~10 6.5~7.5
第二节 砂型铸造
铸件的孔、槽：较大的孔、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。
（a）不合理
（b）合理
铸件壁的连接应有结构圆角
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.
第2讲：砂型铸造及铸造工艺方案
型芯设计：
浇注系统设计 冒口和冷铁的尺寸、布置
床身造 型演示
飞轮的铸造工艺过程
砂型的组成
一、铸件工艺图
铸造工艺方案
包括：
对零件结构进行铸造工艺性分析 选择造型、制芯方法 确定铸件浇注位置及分型面 确定铸造工艺参数
确定型芯形状、尺寸及数量
绘制铸造工艺图
1.造型（芯）方法
分模造型
分模造型演示
特点：适合于外形简单，最大截面位于零件中部的铸件
挖砂造型
特点：适合于分型面为曲面的铸件
假箱造型
特点：适合于分型面为曲面的铸件，替代挖沙造型
活块造型
特点：适合于外形上有影响起模的小结 构,如凸台、吊耳等结构的铸件
刮板造型
特点：适合于回转体铸件，用刮板替代模样造型
地坑造型
特点：适合于大型重 型铸件
造型方法选择
手工造型：刮板造型 vs 实体模样造型：批量
机器造型-震压造型
机器造型方法演示
机器造型-震压造型
微震压实造型
高压造
（垂直分型）射砂造型全过程
机器造芯
机器造型的工艺特点
适宜：
一个分型面 两箱造型
不加工孔：不论大小 均要铸造
收缩率
体积：模样 > 铸件 > 零件
合金的收缩、切削加工
影响收缩率
合金成分、铸型机械阻碍、铸件各部分制约
收缩率
灰铸铁0.7%~1.0% 铸造碳钢1.3%~2.0% 铝硅合金0.8%~1.2%
起模斜度
手工造型
15′～3
°
机器造型
3
° ～10°
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
砂型铸造的工艺流程
砂型铸造的工艺流程
《砂型铸造的工艺流程》
砂型铸造是一种常见的金属铸造工艺，通过使用砂型来制作铸件。
下面将介绍砂型铸造的工艺流程。
首先，准备模具。
将砂子和粘结剂混合在一起，然后把这种混合料放入模具中，用以制备铸件的外形。
通常情况下，模具有两个部分，分别是上模和下模。
其次，铸件的设计和制备。
需要根据工程图纸来设计铸件的形状，并且进行加工。
一般情况下，需要使用机械加工或者进行3D打印来制备原型。
然后，制备砂型。
将模具中的砂子与粘结剂混合，填充到模具中，然后进行压实，最后把上模和下模分开，取出砂型。
接着，浇注铸件。
将砂型设置在浇注设备上，然后将熔化的金属倒入砂型中，等待冷却。
最后，取出铸件。
当金属冷却后，拆开砂型，取出铸件。
然后进行清理、修饰、检验和热处理等后续工艺。
总的来说，砂型铸造的工艺流程包括模具准备、铸件设计和制备、砂型制备、铸件浇注、取出铸件等环节。
这种工艺流程简单、成本低，因此被广泛应用于各种金属铸造领域。
第二节砂型铸造及工艺方案选择
上 上
下 下
a)不合理
b)合理
起重机卷筒的浇注位置分析
伞齿轮
2。铸件的大平面应放在下部。
具有大平面的铸件正确的浇注位置
3。铸件的薄壁部分应放在铸件下部或放在内浇口以下。
下 上
a) 不正确
曲轴箱的浇注位置
上 下
b) 正确
4。易于产生缩孔、缩松的铸件，应把厚大部位放在上面或侧 面，以便于安放冒口补缩。
2 铸件的大平面应朝下。 原因:上表面出现缺陷,尤其易夹砂.
3 面积大的薄壁部分放下面或侧面，有利于金属充填, 防止浇不足。
4 易形成缩孔的铸件,厚的部分放在铸型上部或侧面,便于 安置冒口,以补缩.
1。铸件中质量要求高或重要的加工表面，浇注时应尽可能放 在下面，如有困难则应放在侧面。
上 中
中 下 车床床身浇注位置
2) 冷铁应用:
(1) 分类: 外冷铁:只和铸件外表面接触而起激冷作用,与型砂一起清出, 可重复使用. 内冷铁:浇注后冷铁被金属液包围与铸件熔合在一起.有气密性 要求的部分不能用.
(2) 作用: 减少冒口数量: 改善凝固顺序,有利外缩. 可减少冒口尺寸: 加内冷铁,加快铸件冷却. 消除局部热节处的缩孔和缩松: 加外冷铁.
为了便于起模或从芯盒中取出型芯，应做出一定的斜度。 4、最小铸出孔及槽 5、铸造圆角
1 机加余量 机械加工余量：在铸件的加工面上预先留出的准备在 机械加工时切去的金属层厚度。
1) 金属种类: 灰口铸铁:表面平整,加工余量少. 铸钢:浇注强度高,表面不平,加工余量大. 有色金属:表面光洁. 2) 生产条件:大批量生产:机器造型,加工余量少.
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。
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影响收缩率的因素：
合金成分、铸型机械阻碍、铸件结构
收缩率
灰铸铁0.7%~1.0% 铸造碳钢1.3%~2.0% 铝硅合金0.8%~1.2%
（3）起模斜度
为方便起模，在平行于起模方向的加工表 面上所增加的斜度
模样高时取小值，矮时取大值 金属模取小值，木模取大值 手工造型取小值，机器造型取大值
机器造型-震压造型
•机器造型方法演示
机器造型-震压造型
机器造型-微震压实造型
机器造型-高压造型
机器造型-射砂造型
机器造型-射砂造型
•射砂造型演示
射砂造型全过程
机器造芯
机器造型的工艺特点
由机器完成填砂、紧实、起模等操作
生产率高；砂型紧实率高且均匀，型腔轮廓清晰， 铸件表面光洁、尺寸精度高；
上6 °~15 ° 下5 °~10 °
间歇
1mm～4mm
常见型芯的形式
•（a）水平型芯；（b）垂直型芯；（c）悬臂型芯； （d）悬吊型芯；（e）引伸型芯；（f）外型芯
垂直型芯
•（a）一般形式（b）只有下芯头（c）无芯头
水平型芯
•（a）一般形式（b）联合芯头（c）加长芯头（d）芯头+型芯 撑
多个冒口之间可用冷铁划分补 缩范围
8.绘制铸造工艺图——支架
不用或少用型芯
复杂型芯实例
复杂型芯实例
复杂型芯实例
可溶陶瓷型芯
复杂型芯实例
复杂型芯实例
6.浇注系统设计
•1.外浇口 •2.直浇道 •3.横浇道 •4.内浇口
7.冒口及冷铁布置
冒口的主要作用
补缩：防止缩孔、缩松 集渣、排气
位置
热节（或厚壁）处 尽可能是最高处
类型
明冒口、暗冒口 顶冒口、侧冒口、贴边冒口
第2讲砂型铸造及铸造工 艺方案
2020年7月23日星期四
第2讲 砂型铸造及铸造工艺方案
本讲主要内容
砂型铸造工艺
1、造型方法选择
砂型铸造、特种铸造 ▪ 手工造型、机器造型
2、浇注位置、分型面选择 3、工艺参数选择：
加工余量、收缩率、起模斜度
4、型芯设计：
型芯的数量、形状、尺寸及芯头设计
5、浇注系统设计 6、冒口和冷铁的尺寸、数量及其布置
铸造工艺图
•床身造 型演示
飞轮的铸造工艺过程
砂型的组成
铸造工艺方案
包括：
对零件结构进行铸造工艺性分析 选择造型、制芯方法 确定铸件浇注位置及分型面 确定铸造工艺参数 型芯设计（确定型芯形状、尺寸及数量） 浇注系统设计 冒口和冷铁的尺寸、数量及其布置 绘制铸造工艺图
技术文件——铸造工艺图
P33：灰铸铁机械加工余量表
（1）机械加工余量
最小铸出孔
大孔有利于均匀壁厚、减少 加工余量
P70表2-10
灰铸铁件最小铸出孔径ф
单件：30－50mm 成批：15－20mm 大量：12－15mm
不加工孔，是否需要铸造？ 连接用的螺钉、螺栓孔？
（2）收缩率
体积关系：模样 > 铸件 > 零件
② 薄壁应朝下、垂直或倾斜，防止浇 不足、冷隔
③ 厚壁位于上半型或朝上，容易补缩
④ 便于下芯、合箱、浇注和检验
4.工艺参数 （1）机械加工余量
需要通过切削加工提高精度的表面，需留 有机械加工余量
手工造型>机器造型 铸钢 > 铸铁 铁合金 >非铁合金(贵) 大型铸件 > 小型铸件 朝上表面 > 侧面、底面
•特点：适合于外形上有影响起模的小 结构,如凸台、吊耳等的铸件
三箱造型
•三箱造型演示
•特点：适合于外形简单，起模方向上有两个 最大截面的铸件
刮板造型
•特点：适合于回转体铸件，用刮板替代模样造型
地坑择
手工造型：刮板造型 vs 实体模样造型：批量
•
截面，且位于零 件一端的铸件
分模造型
•分模造型演 示
•特点：适合于外形简单，仅有一个最大截面 ，且位于零件中部的铸件
挖砂造型
•特点：适合于分型面为曲面的铸 件
假箱造型
•特点：适合于分型面为曲面的铸件，替代挖砂造型
活块造型
•特点：适合于外形上有影响起模的小 结构,如凸台、吊耳等的铸件
活块造型
3.浇注位置的确定
控制铸件的凝固和充满效果，保证获得 合格的铸件
① 重要的加工面、大平面应朝下或侧立 ② 铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面，保
证铸件充满 ③ 铸件的厚大部位应放在上部或侧面，便于补缩 ④ 便于下芯、合箱、浇注
① 重要表面朝下、大平面朝下或侧立
① 重要表面朝下、大平面朝下或侧立
1.造型（芯）方法
砂型铸造
手工造型
整模造型、分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱 造型、三箱造型（多箱造型）
机器造型
震压造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型
特种铸造
熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造 、离心铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造
整模造型
•整模造 型方法演
示
•特点：适合于外形简单，仅有一个最大
结构斜度
非加工表面
起模斜度的形式
（a）增加壁厚 （b）加减壁厚 （c）减小壁厚
5.型芯设计
型芯的作用
发动机缸体内腔的形成
•型芯形成汽车发动机缸体内腔
型芯在浇注时形成内 腔的过程
•型芯的作用－浇注过程动画
5.型芯设计
型芯结构
型芯主体
用于形成所需的型腔轮廓
型芯头
起支撑、固定、定位、排气的作用 斜度
①铸件全部或大部位于同一砂箱
②分型面尽量选择平面
•弯曲分型面 •起重臂铸件的分型面方案
③尽量减少分型面的数目
三通管砂芯
③尽量减少分型面的数目
•机器造型
•手工造型
④尽量减少型芯的数量
⑤便于下芯、合箱、检验铸件壁厚
便于型芯固定和定位
⑥避免活块造型
⑥避免活块造型
⑦避免砂箱过高
⑧减轻铸件清理和机械加工的工作量
生产准备时间长，设备和工艺装备费用高； 一个分型面，整模或分模造型； 适于中、小型铸件的成批或大批生产。
讨论：活块、挖砂和三箱造型是否 适合机器造型，怎样解决？
•单件小批量生产时
•大批量生产时
2.分型面的选择原则
选择合适的分型面，方便起模、下 芯，简化造型
① 应使铸件全部或大部置于同一半型内； ② 分型面应尽量采用平面，且数量最少； ③ 尽量减少型芯的数量； ④ 便于下芯、合箱、检验； ⑤ 避免活块、挖砂造型； ⑥ 不使砂箱过高； ⑦ 减少铸件清理、机械加工的工作量。