铸造工艺参数及砂芯设计
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砂型铸造工艺设计概述
根据零件图及其相关要求，编制出一个铸件 生产工艺过程的技术文件就是铸造工艺设计。
这些技术文件必须结合工厂的具体条件，是 在总结先进经验的基础上，以图形、文字和表格 的形式对铸件的生产工艺过程加以科学地规定。 它是生产的直接指导性文件，也是技术准备和生 产管理、制定进度计划的依据。
大量生产，上限用于单件小批生产
生产批量
大量生产 成批生产 单件、小批生产
最小铸孔
最小铸出孔直径
灰口铸铁件
12～15 15～30 30～50
铸钢件
－ 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 为了起模方便又不损坏砂型，凡垂直于分型面的壁上须 留有斜度。
起模斜度的形式
三、铸造圆角
铸件上相邻两壁之间的交角，应做出 铸造圆角，防止在尖角处产生冲砂及裂纹 等缺陷。圆角半径一般为相交两壁平均厚 度的1/3～1/2
四、收缩率
铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小 于模样尺寸。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：
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
加工面与基准面的距离(mm) 120～260 260～500 500～800
对于要求比较高的单件生产的重要铸件和大量生产的铸件，除要 详细绘制铸造工艺图，填写工艺卡以外，还应绘制铸件图、铸型装配 图以及大量的工装图，如模样图、模板图、砂箱图、芯合图、下芯夹 具图，检验样板及量具图等。
这些技术文件必须结合工厂的具体条件，是 在总结先进经验的基础上，以图形、文字和表格 的形式对铸件的生产工艺过程加以科学地规定。 它是生产的直接指导性文件，也是技术准备和生 产管理、制定进度计划的依据。
大量生产，上限用于单件小批生产
生产批量
大量生产 成批生产 单件、小批生产
最小铸孔
最小铸出孔直径
灰口铸铁件
12～15 15～30 30～50
铸钢件
－ 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 为了起模方便又不损坏砂型，凡垂直于分型面的壁上须 留有斜度。
起模斜度的形式
三、铸造圆角
铸件上相邻两壁之间的交角，应做出 铸造圆角，防止在尖角处产生冲砂及裂纹 等缺陷。圆角半径一般为相交两壁平均厚 度的1/3～1/2
四、收缩率
铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小 于模样尺寸。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：
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
加工面与基准面的距离(mm) 120～260 260～500 500～800
对于要求比较高的单件生产的重要铸件和大量生产的铸件，除要 详细绘制铸造工艺图，填写工艺卡以外，还应绘制铸件图、铸型装配 图以及大量的工装图，如模样图、模板图、砂箱图、芯合图、下芯夹 具图，检验样板及量具图等。
铸造工艺设计砂型和砂芯的制造
粘土颗粒与砂粒之间的粘结则被解释为：
砂粒因自然破碎及其在混辗过程中产生新的破碎 面而带微弱负电，也能使极性水分子在其周围规 则的定向排列。
粘土颗粒—砂粒之间的公共水化膜，通过其中水 化阳离子“桥”作用，使粘土砂获得湿态强度。
2.“表面联结”机理说
直接吸附在膨润土颗粒表面的极性水分子彼此联 结成六角网格结构，增加水分，逐渐发展成接二 连三的水分子层。粘土颗粒就是靠这种网络水分 子彼此接连，从而产生了湿态粘结力—这种极性 水分子有规则排列网络的联结可称为“表面联 结”。
2-2-1 钠水玻璃及钠水玻璃砂的硬化机理
• 一、钠水玻璃及其质量要求
• 水玻璃—各种聚硅酸盐水溶液的通称。
• 种类：钠水玻璃
•
钾水玻璃
•
季铵盐水玻璃的水溶液
• 钠水玻璃的化学式—Na2O﹒mSiO2﹒nH2O
• 特性：强碱性，PH=11～13
• 直接影响它的化学和物理性质的重要参数：
• 模数，密度，含固量，粘度。
３、原砂的颗粒形状 用光学显微镜或扫描电子显微镜观察原砂的颗粒 形状分类：
圆形砂—Ｏ 多角形砂—□ 尖角形砂—△
粒形对型砂性能的影响
①形状越圆—型砂就越易紧实，透气性也就越低； 对于使用树脂等化学粘结剂的型砂和芯砂而言， 粒形对强度的影响尤为显著；粘结剂加入量相同 的条件下，用圆粒砂的试样紧实程度高，而且砂 粒实际比表面小，比尖角砂强度高很多。 ②砂粒表面粗糙度—若有侵蚀沟痕，裂缝和孔洞 存在，粘剂消耗量增大。
受热后，产生大量挥发分，在高温下进行气相分 解，在砂粒表面沉积“光泽碳”—防止铸铁件表 面机械粘砂，提高铸件表面光洁度。
煤粉等附加物的光泽碳含量的测定—可用特殊装 置测出，但湿型砂的光泽碳形成能力较低，很难 直接测量。
马达壳体铸造工艺设计
9
三、计算机模拟分析
凝固过程温度场模拟：
分析： 从凝固过程看到铸件晚于保温冒口凝固，缩松倾向小。
10
三、计算机模拟分析
铸件内部缩松切片分析：
分析： 通过NIYAMA判据，对铸件内部切片观察，并未发现有缩孔缺陷。
11
四、铸件成本测算
经过成本计算，铸件成本合计7749.12元。 12
谢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ！
13
6
二、产品铸造工艺设计
3.浇注系统尺寸计算：
每箱铁水重量（出品率按77%）计算：59.5x4/77%=308公斤； 根据球墨铸铁件大孔出流设计表，由铸件重量确定浇注时间22秒； 阻流截面计算：S=G/0.31μt√Hp, 其中流量损耗系数μ取0.35，G为型内铁水总重量308公斤 平均静压头计算Hp=H0-P2/2C=35-8.392/2x22.54=33.44
其中H0是浇口杯液面到分型面距离，P是内浇口以上的型腔高度，C为铸件高度。
所以，计算阻流截面S=308/0.31x0.35x22x5.78=22.33CM2 浇注系统各单元比例为： ΣS直： ΣS阻： ΣS横1： ΣS横2： ΣS内= 1.2:1:1.6:1.2：1.4 具体尺寸如下： 直角道直径60mm; 阻流截面尺寸：a=32mm,b=36mm,h=33mm; 横浇道1尺寸： a=28mm,b=32mm,h=28mm; 横浇道2尺寸： a=24mm,b=26mm,h=28mm; 内浇口尺寸： a=40mm,b=5mm。
1.确定产品化学成分：
该产品是球墨铸铁，牌号是QT600，为珠光体基体的球墨铸铁。化学成分如下：
化学成分
C
Si
Mn
s
p
Cu
目标值%
3.6-3.85
三、计算机模拟分析
凝固过程温度场模拟：
分析： 从凝固过程看到铸件晚于保温冒口凝固，缩松倾向小。
10
三、计算机模拟分析
铸件内部缩松切片分析：
分析： 通过NIYAMA判据，对铸件内部切片观察，并未发现有缩孔缺陷。
11
四、铸件成本测算
经过成本计算，铸件成本合计7749.12元。 12
谢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ！
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二、产品铸造工艺设计
3.浇注系统尺寸计算：
每箱铁水重量（出品率按77%）计算：59.5x4/77%=308公斤； 根据球墨铸铁件大孔出流设计表，由铸件重量确定浇注时间22秒； 阻流截面计算：S=G/0.31μt√Hp, 其中流量损耗系数μ取0.35，G为型内铁水总重量308公斤 平均静压头计算Hp=H0-P2/2C=35-8.392/2x22.54=33.44
其中H0是浇口杯液面到分型面距离，P是内浇口以上的型腔高度，C为铸件高度。
所以，计算阻流截面S=308/0.31x0.35x22x5.78=22.33CM2 浇注系统各单元比例为： ΣS直： ΣS阻： ΣS横1： ΣS横2： ΣS内= 1.2:1:1.6:1.2：1.4 具体尺寸如下： 直角道直径60mm; 阻流截面尺寸：a=32mm,b=36mm,h=33mm; 横浇道1尺寸： a=28mm,b=32mm,h=28mm; 横浇道2尺寸： a=24mm,b=26mm,h=28mm; 内浇口尺寸： a=40mm,b=5mm。
1.确定产品化学成分：
该产品是球墨铸铁，牌号是QT600，为珠光体基体的球墨铸铁。化学成分如下：
化学成分
C
Si
Mn
s
p
Cu
目标值%
3.6-3.85
砂型铸造流程
最小铸出孔的参考数值见表1-7。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。
表1-7 铸件毛坯的最小铸出孔（mm）
生产批量
大量生产 成批生产 单件、小批量生产
最小铸出孔的直径 d
灰铸铁件
铸钢件
12~15
—
15~30
30~50
30~50
50
2. 起模斜度 为了使模样（或型芯）易于从砂型（或芯盒）中取出，凡垂
注意：为了提高型芯的刚度和强度，需在型芯中放入芯骨；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。
二、砂型铸造工艺设计 目的：为了获得健全的合格铸件，减小铸型制造的工作量，降低铸件成本， 在砂型铸造的生产准备过程中，必须合理地制订出铸造工艺方案，并绘制出铸造 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，其中 包括：铸件的浇注位置；铸型分型面；型芯的数量、形状、固定方法及下芯次序； 加工余量；起模斜度；收缩率；浇注系统；冒口；冷铁的尺寸和布置等。铸造工 艺图是指导模样（芯盒）设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。 依据铸造工艺图，结合所选造型方法，便可绘制出模样图及合箱图。图1-19为支 座的铸造工艺图、模样图及合箱图。
式中 ——模样或芯盒工作面的尺寸，单位为 mm； ——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%。
4. 型芯头 型芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类，如图1-30所示。
图1-30 型芯头的构造 a）垂直芯头 b）水平芯头 （四）铸造工艺设计的一般程序
铸造工艺设计：在生产铸件之前，编制出控制该铸件生产工艺的技术文件。 铸造工艺设计主要是画铸造工艺图、铸件毛坯图、铸型装配图和编写工艺卡片等， 它们是生产的指导性文件，也是生产准备、管理和铸件验收的依据。因此，铸造 工艺设计的好坏，对铸件的质量、生产率及成本起着决定性的作用。
铸造工艺设计概论
（三）设计内容和程序 铸造工艺设计内容： １）铸造工艺图 ２）铸件（毛坯）图 ３）铸型装配图（合箱图） ４）工艺卡及操作工艺规程
此外铸造工艺设计应注意保护环境、 节省能源、最大限度的提高生产效率。 使用保温冒口、湿型、制芯
铸造工艺方案的确定
砂型铸造工艺方案主要包括以下内容： １）造型方法（机器、手工） ２）造芯方法 ３）铸型种类的选择（砂型、金属型） ４）浇注位置 ５）分形面选择
第四章
铸造工艺设计
吴士平
主讲
第四章
铸造工艺设计概念
第一节 铸造工艺设计的概念、设计的依据、内 容及程序
一、概念 铸造工艺设计：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。
• 铸造工艺设计的有关文件，是生产准备、 管理和铸件验收的依据，并用于直接指 导生产操作。因此铸造工艺设计的好坏， 对铸件的品质、生产率和成本起着重要 作用。
２、芯头斜度 对垂直芯头，上下芯头都应设有斜度。
３、芯头间隙
４、压环、防压环和积砂槽
（二）芯头承压面积计算 芯头的承压面积应足够大，以保证在金 属液最大浮力的作用下不超过铸型的许 用压应力。 由于砂芯的强度通常都大于铸型的 强度，故只核算铸型的许用压力即可。 芯头的承压面积S应满足下式
（２）零件技术要求 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特殊 性能要求，如是否经水压、气压试验等。 铸造工艺设计时应注意尽量满足这些要 求。
（３）产品数量及生产期限 应尽量采用先进技术以保证铸件的质 量及数量，保证生产期限。缩短生产， 周期，获得最大的经济效益。
（二）生产条和生产效率、造型和制芯机种类、 机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力 等。 （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）模具等工艺装备的加工能力和生产经验
1-砂型铸造
φ1 L2 L1 φ1 φ1
L
1
2
φ
φ2 φ2
φ2
整模
分模
φ
挖砂
三箱造型
实习中的零件
35
砂型铸造工艺设计要点
3.浇注位置的确定
浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。 选择浇注位置的主要原则：
(1)铸件上重要的受力面、主要加工面应朝下或处于侧面。 (2)铸件上宽大的平面应朝下或倾斜角度。
上
上 下
27
绘制铸件工艺图
★ 铸件上 的大平面结 构或薄壁结 构应朝下或 呈侧立状态
铸件位置选择
合理
不合理
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
置应有利于补缩， 防止在铸件中产 生缩孔。
选择浇注位置
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
压实式造型
震机压实式造型 微震压实式造型 机器造型 高压式造型 空气冲击式造型
产率高，投资大，主
要用于批量生产。
射压式造型
抛砂式造型
23
2 铸造工艺规程制定 制定工艺规程的目的：
• 制造合格的铸件
• 降低铸件的成本
13
3.1 砂型铸造
1、手工造型
造型方法
按造型操作方法的不同，可分为：
填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵 活，生产率低，主要用于单件小批量生产。 主要方法有： 分模造型 三箱造型 整模造型 假箱造型 刮板造型 活块造型 挖砂造型
L
1
2
φ
φ2 φ2
φ2
整模
分模
φ
挖砂
三箱造型
实习中的零件
35
砂型铸造工艺设计要点
3.浇注位置的确定
浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。 选择浇注位置的主要原则：
(1)铸件上重要的受力面、主要加工面应朝下或处于侧面。 (2)铸件上宽大的平面应朝下或倾斜角度。
上
上 下
27
绘制铸件工艺图
★ 铸件上 的大平面结 构或薄壁结 构应朝下或 呈侧立状态
铸件位置选择
合理
不合理
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
置应有利于补缩， 防止在铸件中产 生缩孔。
选择浇注位置
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
压实式造型
震机压实式造型 微震压实式造型 机器造型 高压式造型 空气冲击式造型
产率高，投资大，主
要用于批量生产。
射压式造型
抛砂式造型
23
2 铸造工艺规程制定 制定工艺规程的目的：
• 制造合格的铸件
• 降低铸件的成本
13
3.1 砂型铸造
1、手工造型
造型方法
按造型操作方法的不同，可分为：
填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵 活，生产率低，主要用于单件小批量生产。 主要方法有： 分模造型 三箱造型 整模造型 假箱造型 刮板造型 活块造型 挖砂造型
砂芯铸造的工艺过程
砂芯铸造的工艺过程
砂芯铸造是一种常见的铸造工艺，它是通过在铸造前制造出砂芯，再在砂芯内注入液态金属，最后冷却凝固形成所需铸件的过程。
下面
将简要介绍砂芯铸造的工艺过程。
首先，选择合适的砂芯材料和适当的砂芯型腔。
根据铸件形状和
尺寸的不同，选择不同的砂芯型腔，并通过设计、调整和测试确认最
佳参数。
然后将选好的砂芯材料，如石英砂、石膏砂、水玻璃砂等，
经过制砂加工处理，得到均匀、致密、稳定的砂芯。
其次，制作砂芯。
将制好的砂芯材料放入砂芯模具中，通过振动、加压、模具开关等操作，将砂芯模具完整地填充好。
然后将砂芯模具
放在干燥室中，靠空气干燥或加热干燥，以使砂芯在模具中稳定形成。
在干燥过程中，还需注意控制温度、湿度、通风等条件，以保证砂芯
质量。
接下来，组装砂芯。
将制好的砂芯硬化后拆下，然后用砂芯粘合
剂或钢丝等连接多个砂芯。
将砂芯组合成一体，形成符合铸件形状的
整体砂芯，再将其放入砂箱内。
最后，注铸液态金属。
将整体砂芯放入铸造设备中，熔化黄铜、
铝合金、铸铁等铸造材料，注入砂芯内，待铸造材料冷却凝固后，拆
开砂芯，得到所需的造型，即铸件。
总之，砂芯铸造是一种将砂芯和铸造材料有机结合的铸造过程，
其优点是可制造出复杂形状、不易变形、表面光滑的铸件。
不过，由
于砂芯制作时间较长，成本较高，因此需要在实际应用中权衡成本与
生产效率。
《铸造工艺》课程设计说明书
目录1绪言················································2铸造工艺设计···············2.1铸件结构的铸造工艺性·········2. 2铸造工艺方案的确定·················2.3参数的选择工艺2. 4砂芯设计2. 5浇注系统设计·············3铸造的工艺装备设计······3. 1模样设计·······3. 2模底板的设计·······················3. 3模样在模底板上的装配············4结束语·······参考文献1绪言我本次课程设计的任务是对灰铸铁支承座进行铸造工艺及工装设计。
铸造生产工艺参数包括
铸造生产工艺参数是指在进行铸造过程中需要控制和调整的一系列参数，以确保产品质量和生产效率。
以下是一些常见的铸造生产工艺参数：
1.浇注温度：指熔融金属或合金从炉中倒入铸型的温度。
合适的浇注温度能够保证流动性、
充填性和凝固性。
2.浇注速度：指铸液从浇口进入铸型的速度。
过高的浇注速度可能引起气孔、缩松等缺陷，
而过低的浇注速度可能导致充填不完全。
3.砂型湿度：指用于制备砂型的砂料中所含水分的含量。
适当的砂型湿度可以提高模型的
强度和表面光滑度。
4.压实压力：指用于压实砂型的压力大小。
正确的压实压力能够增加砂型的密实度和强度，
以提高铸件的表面质量和尺寸精度。
5.凝固时间：指从浇注到铸件完全凝固所需的时间。
准确控制凝固时间可以避免铸件缺陷，
如热裂纹和收缩缺陷。
6.浇注系统设计：包括浇口、冒口、喷杆等组成的铸造系统。
合理的浇注系统设计可以确
保铸液均匀充填铸型，并有助于减少气孔和杂质的产生。
7.砂芯制备参数：对于需要内部空腔的铸件，砂芯的制备是必要的。
砂芯制备参数包括砂
芯的湿度、压实力度和固化时间等。
8.热处理参数：针对某些合金铸件，热处理过程是必要的，如退火、淬火等。
热处理参数
包括温度、保温时间和冷却速率等。
这些参数在铸造生产中相互关联，需要根据具体铸件的形状、材料和工艺要求进行调整和控制，以保证最终产品的质量和性能。
铸造工艺参数及在工艺图中的表示方法
工艺补正量在工艺图中的表示方法：
6、分型负数
因起模后的修型和烘干引起砂型变形，致使分型 面凹凸不平，使合型不严密。为防止浇注时从分型 面跑火，合型时需在分型面上放耐火泥条或石棉绳， 这就增高了型腔的高度。为了保证铸件尺寸合图样 尺寸要求，模样上必须减去相应的高度，减去的数 值称为分型负数。
1）、若模样分为两半，且上、下两半是对称的， 则分型负数在上、下模样上各取一半，否则，分型 负数应在截面大的一侧模样上取。
起模斜度的设置方法：常采用增加壁厚法，对于加
工面一般采用增加壁厚的方法获得起模斜度，起模斜度 在加工余量后做出；加减厚度法，一般用各种铸筋，也 用于壁厚较小的模样侧面的起模斜度；减小壁厚法，一 般用于铸件壁厚较大的模样的起模斜度。
4、最小铸出孔
机械零件上往往有很多孔、槽和台阶，一般应尽 可能在铸造时铸出。这样既可以节约金属，减少机 械加工的工作量、降低成本，又可使铸件壁厚比较 均匀，减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。但 是，当铸件上的孔、槽尺寸太小，而铸件的壁厚又 较厚和金属压力较高时，反而会使铸件产生粘砂， 造成清理和机械加工困难。有的孔、槽必须采用复 杂而且难度较大的工艺措施才能铸出，而实现这些 措施还不如用机械加工方法制出更为方便和经济。 有时由于孔距要求很精确，铸出的孔如有偏心，就 很难保证加工精度。因此在确定零件上的孔和槽是 否铸出时，必须既考虑到铸出这些孔或槽的可能性， 又要考虑到铸出这些孔或槽的必要性和经济性。
一、铸造工艺参数及在工 艺图中பைடு நூலகம்表示方法
铸造工艺参数通常包括加工余量、铸件线收 缩率、起模斜度、最小铸出孔的尺寸、工艺补正 量、分型负数、反变形量、分芯负数，这些参数 的选择是否恰当，对铸件质量、生产率和原材料 消耗都有很大的影响。
铸造工艺参数及在工艺图中的表示方法
一般中小铸件壁厚差别不大且结构上刚度 较大时，不必留反变形。大的床身类、平台 类等多使用反变形量。
8、分芯负数
对于分段制造的长砂芯或分开制作的大砂 芯，在接缝处应留出分芯间隙量，即在砂芯 的分开处，将砂芯尺寸减去间隙尺寸，被减 去的尺寸称为分芯负数。分芯负数是为了砂 芯拼合及下芯方便而采用的。分芯负数可以 留在相邻的两个砂芯上，每个砂芯各留一半； 也可留在指定的一侧的砂芯上。分芯负数根 据砂芯接合面的大小一般留1-3mm。分芯负 数多用于手工制芯的大砂芯。
在工艺图中，加工量的表示方法
2、铸件线收缩率
铸件从线收缩起始温度冷却至室温时，线尺 寸的相对收缩量称为铸件线收缩率。以模样与铸 件的长度差占模样长度的百分率表示：铸造收缩 率 K=（L模-L件）/L件X100% 式中 ：L模 为模样的尺寸； L件 为铸件的尺寸。 铸件线收缩率受许多因素的影响，例如，合 金的种类及成分、铸件冷却、收缩时受到阻力的 大小、冷却条件的差异等，因些，要十分准确的 给出 铸件的线收缩率是非常困难的。当铸件处于 自由收缩状态时线收缩率较大，当铸件不能自由 收缩时线收缩率较小。
二、工艺图中的铸造工艺符号表示 方法及含义
1、分型、分模线
2、吊胎
3、拉筋、收缩筋
为防止铸件产生裂纹或变形，常在铸件易 产生裂纹的地方设置拉筋或收缩筋。为防止 铸件产生裂纹的叫收缩筋；为防止铸件产生 变形的叫拉筋。
4、模型上活块
5、砂芯编号及其芯头边界
砂芯编号：一律用蓝色线表示，在阿拉伯数字 右上角标有“#”符号，在其完整编号下面划一横线 （不可见芯子下面画虚线），即表示一个芯的编号， 如 1#、2#…… 编号顺序：芯子编号顺序通常为下芯顺序，如 在其大芯上组装有另外小芯，其小芯的编号是在其 大芯基础上，在阿拉伯数字右下角标小写的汉语拼 音，即表示芯子的编号，如1a#芯、2a#……，如其 芯为覆膜砂芯、钢管芯、耐火管芯、铁芯，则需在 工艺章中注明 芯头边界：砂芯全部用蓝色线表示，其外型芯头 部分用红色线表示；如果是两个互相装配的砂芯边 界应全部用蓝色线表示。
详解砂型铸造工艺技术
•砂型铸造的基本过程•砂型铸造有六个基本步骤:1) 把模样放入砂中制成一个模具。
2) 在浇注系统中把原型和砂子接合起来。
3) 把模样去掉。
4) 把模具的空隙用熔化了的金属填充起来。
5) 让金属冷却。
6) 把砂型模具敲掉取出铸件。
砂型铸造案例项目导入：轴承座铸件的造型工艺方案。
铸件简图：轴承座如图2-1所示。
铸件材料：HT150。
体积参数：轮廓尺寸240mm´65mm´75mm，铸件重量约5kg。
生产性质：单件生产。
项目要求：确定铸件的造型工艺方案并完成造型操作。
图2-1 轴承座将液体金属浇入用型砂捣实成的铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。
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。
套筒的砂型铸造过程如图2-2所示，主要工序包括制造模样型芯盒、制备造型材料、造型、制芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。
图2-2 套筒的砂型铸造过程铸件生产前需根据零件图绘制出铸造工艺图，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。
其中包括：浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和布置等。
铸造工艺图是指导模样(型芯盒)设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。
砂型铸造主要工序包括：(1) 根据零件图制造模样和型芯盒；(2) 配制性能符合要求的型(芯)砂；(3) 用模样和型芯盒进行造型和造芯；(4) 烘干型芯(或砂型)并合型；(5) 熔炼金属并进行浇注；(6) 落砂、清理和检验。
2.1.1 常用造型工模具1. 砂箱制造砂型时，需要用一种无底、无盖并围绕砂型的框架，以防型砂捣实时向外挤出，这种框架就叫做砂箱，砂箱的作用是便于造型，便于翻转砂型及搬运砂型。
砂箱可紧固着在它里面所捣实的型砂，它的四壁可承受金属液对型砂的侧压力，砂箱附有合型时的对准装置及吊运翻箱和夹紧装置，如图2-3所示。
第二节 砂型铸造及工艺方案的选择
2 .拔模斜度（起模斜度）----为了便于起模，凡垂直于分型面 的立壁，在制造模型时需留出一定的斜度。 为起模方便,把垂直壁做成斜的。 拔模斜度根据起模难易程度、立壁高度及壁厚,造型方法、模型 材料等确定,一般15′--3。 1） 机器造型比手工斜度小； 2）木模比金属模斜度大； 3） 立壁高斜度小；4）外壁斜度比 内壁斜度小。
二） 浇注位置选择原则:
浇注位置---指金属浇注时铸件所处的空间位置。 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: 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；伞齿轮，等。 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.
分型面的表示
1。尽量使铸件全部或大部置于同一半型内，或者使加工 面和加工基准面放在同一半型中，这样有利于保证铸件 精度。
冒口 上 下
Φ 350
汽车后轮毂的分型方案
上
下 上 下
a) 正确 b) 不正确
管子堵头分型面的选择
2。分型面应尽量采用平直面，简化造型工艺和减少模具制 造成本。
上 下
a) 曲面分型面
6. 活块造型 特点：将模样上妨碍起模的部分，做成可活动的活快， 便于起模。造型和制作模样都很麻烦，生产率低。 应用范围：单件小批生产带有突起部分的铸件。 7. 刮板造型1、2 用刮板代替实体模样造型，可降低模样成本，节约木材， 缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。 用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生 产、如带轮、铸管、弯头等。 8. 地坑造型 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，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，而且要求操作者的技 术水平较高
铸造工艺方案及工艺图示例
铸造工艺方案及工艺图示
19
例
上述诸方案虽各有其优缺点，但结合具体条件，仍可找出 最佳方案。
(1)大批量生产 为减少切削加工量，九个轴孔应当铸 出。
此时，为了简化造型工艺只能采用方案工分型。为便于采用机器造 型，凸台和凹槽均应采用型芯。
(2)单件、小批生产 因采用手工造型，故活块比型芯 更为经济，同时，因铸件的尺寸偏差较大，九个轴孔不必 铸出，留待直接切削加工。此外，应尽量降低上箱的高度， 以便利用现有砂箱。显然，在单件生产条件下，宜采用方 案Ⅱ或方案Ⅲ；小批生产时，三个方案均可考虑，视具体 条件而定。
铸造工艺方案及工艺图示
20
例
2．铸造工艺图
分型面确定之后，便可依据有关资料绘制铸造工 艺图。图2—42为采用分型方案Ⅰ时的铸造工艺图。 由于本书省略了其它视图，故组装而成的型腔大 型芯的细节图中未能示出。
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。 可以看出，方案Ⅱ、Ⅲ的优点多于方案I。
铸造工艺方案及工艺图示
11
例
但在不同生产批量下，具体方案可选择如下： (1)单件、小批生产
由于轴孔直径较小、
勿需铸出，而手工造型
便于进行挖砂和活块造
型，此时依靠方案Ⅱ分
下
型较为经济合理。
32
铸造工艺方案及工艺图示例
铸造工艺图是铸造过程最基本和最重要的工艺文件 之一，它对模样的制造、工艺装备的准备、造型造芯、 型砂烘干、合型浇注、落砂清理及技术检验等，都起着 指导和依据的作用。
铸造工艺图是利用蓝两色铅笔，将各种简明的工艺符 号，标注在产品零件图上的图样。
铸造工艺方案及工艺图示
1
例
零件的铸造工艺➢图铸的造制定工及艺铸图件绘图制举例(一)
铸造工艺参数及在工艺图中的表示方法
工艺补正量在工艺图中的表示方法 ：
6、分型负数
因起模后的修型和烘干引起砂型变形，致使分 型面凹凸不平，使合型不严密。为防止浇注时从分 型面跑火，合型时需在分型面上放耐火泥条或石棉 绳，这就增高了型腔的高度。为了保证铸件尺寸合 图样尺寸要求，模样上必须减去相应的高度，减去 的数值称为分型负数。
1）、若模样分为两半，且上、下两半是对称的 ，则分型负数在上、下模样上各取一半，否则，分 型负数应在截面大的一侧模样上取。
注：（1）、同一铸件，由于结构上的原因，其局部 与整体、纵向与径向或长、宽、高三个方向的铸造 收缩率可能不一致。对于重要铸件长、宽、高应分 别给以不同的铸造收缩率。对于收缩大的方向和部 位取上限值，反之取下限值。
（2）、对于手工造型的灰铸铁件和球墨铸铁小件可 以不留缩尺。
3、起模斜度
为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒脱出， 平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度称为起模 斜度。
在工艺图中，加工量的表示方法
2、铸件线收缩率
铸件从线收缩起始温度冷却至室温时，线尺 寸的相对收缩量称为铸件线收缩率。以模样与铸 件的长度差占模样长度的百分率表示：铸造收缩 率 K=（L模-L件）/L件X100%
式中 ：L模 为模样的尺寸； L件 为铸件的尺寸。
铸件线收缩率受许多因素的影响，例如，合 金的种类及成分、铸件冷却、收缩时受到阻力的 大小、冷却条件的差异等，因些，要十分准确的 给出 铸件的线收缩率是非常困难的。当铸件处于 自由收缩状态时线收缩率较大，当铸件不能自由 收缩时线收缩率较小。
一般中小铸件壁厚差别不大且结构上刚度较大时
，不必留反变形。大的床身类、平台类等多使用反 变形量。
8、分芯负数
对于分段制造的长砂芯或分开制作的大砂芯， 在接缝处应留出分芯间隙量，即在砂芯的分开处， 将砂芯尺寸减去间隙尺寸，被减去的尺寸称为分芯 负数。分芯负数是为了砂芯拼合及下芯方便而采用 的。分芯负数可以留在相邻的两个砂芯上，每个砂 芯各留一半；也可留在指定的一侧的砂芯上。分芯 负数根据砂芯接合面的大小一般留1-3mm。分芯负 数多用于手工制芯的大砂芯。
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16
25
－
－ 0.22 0.30 0.42 0.58 0.82 1.2 1.7 2.4 3.2 4.6
6
8
10 12
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40
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－ 0.24 0.32 0.46 0.64 0.90 1.3 1.8 2.6 3.6 5.0
7
9
11
14Biblioteka 4063－ － 0.26 0.36 0.50 0.70 1.0 1.4 2.0 2.8 4.0 5.6
CT 5-7 5-7
5-7
熔模铸造
MA E
E
E
4-6
4-6
E
E
表6-10 与铸件尺寸公差配套使用的铸件加工余量
尺寸公差等级
12
13
14
15
加工余量等级 G H J G H J H J H J
基本尺寸 大于 至
加工余量数值/mm
4.5 5.0 6.0 6.0 6.5 7.5 7.5 8.5 9.0 10
4-6 4-6
铸件尺寸公差数值 (mm)
铸件基本尺寸
公差等级CT
大于 至 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
－
10
－ － 0.18 0.26 0.36 0.52 0.74 1.0 1.5 2.0 2.8 4.2 － － － －
10
16
－ － 0.20 0.28 0.38 0.54 0.78 1.1 1.6 2.2 3.0 4.4 － － － －
-
100
3.0 3.5 4.5 4.0 4.5 5.5 5.0 6.0 5.5 6.5
5.5 6.5 7.5 7.0 8.0 9.0 9.0 10 11. 12 100 160
4.0 5.0 6.0 4.5 5.5 6.5 6.0 7.0 7.0 8.0
7.0 8.0 9.5 8.5 9.5 11 11 13 13 15 160 250
可以通过以下措施来提高公差等级：
对设备和工装进行改进、调整和维修； 严格工艺过程的管理；提高操作水平
铸件基本尺寸（铸件图上给定的尺寸）包括机械加工余量
公差带应对称分布，有特殊要求时，也可非对称分布， 并应在图样上注明或技术文件中规定。壁厚尺寸公差一 般可降低一级
例如：图样上一般尺寸公差为CT10级，则壁厚尺寸公差为 CT11级。在图样上采用公差等级代号标注，如GB6414－ 86CT10
选取工艺参数的依据：铸件尺寸、质量、验收条件等
铸造工艺设计参数主要有：
铸件尺寸公差
铸件重量公差
机械加工余量 铸造收缩率
每个铸件工艺设计所必要的
起模斜度 最小铸出孔及槽
工艺补正量
分型负数
反变形量
工艺筋
砂芯负数
其余的只是用于特定的条件下 非加工壁厚的负余量
分芯负数
一、铸件的尺寸公差
铸件的尺寸公差：指铸件各部分尺寸允许的极限偏差， 在这两个允许极限尺寸之间，铸件可满足加工、装配和使用 的要求。
按照GB/T6414－1999《铸件尺寸公差与机械加工余量》 的规定，铸件尺寸公差等级共16级，用CT1～CT16表示。不 同的生产规模和生产方式生产的铸件所达铸件尺寸公差等也 不同。具体数据可参照相关手册。
2
32
1
2
3
45
6
78
9 10 11 12 13 14 15 16
CT1
精度
CT16
表6-1 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级
MA J
灰铸铁 11-13
H
加工余量等级
球墨铸铁 可锻铸铁
11-13
10-12
H
H
铜合金 10-12
H
轻金属合金 9-11 H
CT 8-10 8-10
8-10
8-10
8-10
7-9
砂型机器造型
MA M
G
G
G
G
G
CT 金属型
MA
7-9
7-9
7-9
7-9
6-8
F
F
F
F
F
CT 压力铸造
MA
6-8
5-7
E
E
造型工艺 方法
铸钢
灰铸 铁
公差等级CT
球墨铸 可锻铸
铁
铁
铜合 金
砂型手工 造型
11-13
11-13
砂型机器 造型
8-10
8-10
金属型
7-9
压力铸造
11-13 8-10 7-9
10-12 10-12
8-10 8-10 7-9 7-9
6-8
轻金 属合 金
9-11
7-9
6-8 5-7
熔模铸造 5-7 5-7 5-7
8
10
12
16
63
100
－
－ 0.28 0.40 0.56 0.78 1.1 1.6 2.2 3.2 4.4
6
9
11
14
18
100
160
－
－ 0.30 0.44 0.62 0.88 1.2
1.8
2.5
3.6
5.0
7
10
12 16
20
160
250
－
－ 0.34 0.50 0.70 1.0
1.4
2.0
2.8
5.0 6.0 7.5 6.0 7.0 8.5 7.5 9.0 8.5 10
250 400 8.0 9.0 11 9.5 11 13 13 15 15 17
一种铸造方法得到的尺寸精度如何，与生产过 程的许多因素有关，其中包括：
铸件结构的复杂性、模具的类型和精度 铸件材质的种类和成分、造型材料的种类和品质、 技术和操作水平
铸件公称质量可用如下方法确定：
➢ 成批和大量生产时，从供需双方共同认定的首批合 格铸件中随机抽取不少于10件，以实际质量的平均值 作为公称质量
4.0
5.6
8
11
14 18
22
注：1、CT1和CT2没有规定公差值，是为将来可能要求更精密的公差保留的 2、铸件的基本尺寸小于或等于16mm时，CT13至CT16的公差值需单独标注，可提高2～3级
表6-9 成批和大量生产铸件的机械加工余量等级
铸造工艺方法、尺 寸公差、加工余量 铸钢
CT 11-13 砂型手工造型
二、铸件重量公差
铸件重量公差：以占铸件公称质量的百分率 为单位的铸件质量变动的允许值。
所谓公称质量是指包括加工余量和其它工艺余 量， 作为衡量被检验铸件轻重的基准质量。
GB/T11351－89规定了铸件质量公差的数值、确 定方法及检验规则，与GB6414－86《铸件尺寸公差》 配套使用。
质 量 公 差 代 号 用 字 母 “ MT” （ Mass Tolerances的缩写）表示。质量公差等级和尺寸 公 差 等 级 相 对 应 ， 由 精 到 粗 也 分 为 16 级 ， 从 MT1～MT16。
1、了解铸造工艺设计参数的种类 2、了解砂芯分类 3、了解芯撑和芯骨、砂芯的排气 4、掌握确定铸造工艺设计参数的选用方法
5、掌握砂芯设计基本原则、砂芯固定和定位、 尺寸设计、
第一节 铸造工艺设计参数
铸造工艺设计参数(简称工艺参数)：通常是指铸造工 艺设计时需要确定的某些数据。
意义：准确、恰当选择工艺参数是保证铸件尺寸精 度、方便造型操作的工艺措施，也是制造模样和芯盒的 尺寸依据。