第四章砂型铸造工艺设计(1)
砂型铸造工艺设计共36页文档
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
铸造工艺设计概论
对于粗而矮的砂芯，常可不用上芯头，这可使造型、合箱方便
02
对于等截面的或上下对称的砂芯，为下芯方便，上下芯头可用相同的高度合斜度。
03
决定芯头高度有以下几点值得注意：
芯头斜度 对垂直芯头，上下芯头都应设有斜度。
芯头间隙
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
对于大平板类铸件，可采用倾斜浇注，以便增大金属液上升速度。
H值＝２００－４００毫米
应保证铸件能充满
具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部分处于垂直位置或倾斜位置。见图３－２－２３。
应有利于铸件的补缩 对于易产生收缩缺陷的铸件因优先考虑实现顺序凝固的条件
避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯合箱及检查
02
注意减轻铸件清理和机械加工量
01
为什么要设分型面？怎样选择分型面
02
浇注位置的选择或确定为何受到铸造工艺人员的重视？应遵循哪些原则？
03
怎样审查铸造零件图样？其意义何在？
思考题
砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位，砂型局部要求特殊性能的部分，有时也用砂芯。
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除型外，铸件收缩时阻力小和容易清砂
砂芯形状适应造型、制芯方法
高速造型线限制下芯时间，常把若干个小砂芯组合成一个砂芯，以便节约下芯时间。
芯头：是指深出铸件以外不与金属液接触的砂芯部分。
金属工艺学第五版课后习题解答修图版
铸造：第四章 砂型铸件的结构设计
2.什么是铸件的结构斜度？它与起模斜度有何不同？ 图示铸件的结构是否合理？应如何改正？ p81
在零件设计中所确定的非加 工表面斜度为结构斜度。而 在绘制铸造工艺图中加在垂 直分型面的侧面所具有的斜 度称为起模斜度，以使工艺 简化和保证铸件质量。
铸造：第四章 砂型铸件的结构设计
6.为什么铸件要有结构圆角？图示铸件上哪些圆角不 够合理？应如何修改？ p81
铸造：第四章 砂型铸件的结构设计
7.下图所示的支架件在大批量生产中该如何改进其设 计才能使铸造工艺得以简化？ p81
尽量避免铸件起模方 向存有外部侧凹，以 便于起模。
铸造：第四章 砂型铸件的结构设计
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方案容 易安放。
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方法？
方案I： 分型面为
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方法？
4 确定焊缝位置，选择焊接方法，制定 装配焊接次序。
筋 板
5000
600
6
10
3600
上翼板 300
腹板 8 800
下翼板
焊接：第四章 焊接结构设计
4 确定焊缝位置，选择焊接方法，制定装配焊接次序。
焊接方法: 手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊
试制样机时该连杆宜采用砂型铸造方法p93当年产量为1万件时宜采用金属型铸造方法当年产量超过10万件时宜采用压力铸造方法
砂型铸造工艺设计..
（3）中间注入式浇注系统
62
中注式浇注系统
这是一种介于顶注和底注之间的注 入方法，既降低了液流落下的高度，又 使温度的分布较为均匀，内浇道处在分 型面上，便于开设和选择部位。因此， 这种浇注系统的应用很广。
63
（4）阶梯注入式浇注系统
阶梯注入式浇注系统
阶梯注入式浇注系统亦称阶梯式浇注 系统，是在铸件高度上设二层或二层以 上的内浇道，它兼备了顶注式、底注式 和中间注入式浇注系统的优点。
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。
三、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
1.分型面应设在铸件最大截面处，以保证模样从型腔中顺利取出
2.应使造型工艺简化 ★应尽量使分型面平直，以简化模具制造及造型工艺，避免挖砂造型
★尽可能减少铸件的分型面，尽量做到只有一个分型面
★应使型芯和活块数量尽量减少。
3.应使铸件全部或大部放在同一砂箱。
4.应尽量使型腔及主要型芯位于下型，以便于造型、下芯、 合型及检验。
<50 3.5～4.5 2.5～3.5 4.0～5.0 3.0～4.0 4.5～6.0 3.5～4.5 5.0～7.0 4.0～5.0 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 5.0～5.5 4.0～4.5 6.0～7.0 4.5～5.0 6.5～7.0 4.5～5.5 7.0～8.0 5.0～6.0 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 6.5～7.5 120～260 260～500 500～800 800～1250ຫໍສະໝຸດ 60顶注式浇注系统
砂型铸造工艺设计
2020年7月22日星期三
2-6 砂型铸造工艺设计基础
确定铸件的分型方案
•分型面的选择是在确定浇注位置之后进行的。应当 根据一定的基本原则来确定合理的分型方案
分型面应当尽量少 分型面应当尽量采用平直分型面 分型面应当取在铸件的最大截面处，并使模型的高度不致过高 ，以便于取模 铸件的全部或大部应当位于同一砂箱，加工面与加工基准面应 当位于同一砂箱 尽量减少活块及型芯的数目，以简化造型、制模、合箱的工序
2020年7月22日星期三
2-6 砂型铸造工艺设计基础
2020年7月22日星期三
2-6 砂型铸造工艺设计基础
铸造工艺设计的基本方法
铸造工艺设计有两大基本任务
1.根据零件图绘制铸造工艺图 • 确定铸件的浇注位置 • 确定铸件的分型方案 • 选择相应的造型方法 • 绘制铸造工艺图
2.根据铸造工艺图设计铸件图、模型图、芯盒图、合箱图
2020年7月22日星期三
2020年7月22日星期三
2-6 砂型铸造工艺设计基础
绘制芯盒图
•芯盒图是制造型芯盒的依据，在芯盒图上 同样要考虑线收缩量、拔模斜度、铸造圆 角、活块设置以及型芯头的设置。
2020年7月22日星期三
2-6 砂型铸造工艺设计基础
绘制合箱图（砂型装配图）
•在合箱图上标示浇注系统，包括浇注系统的 结构形式、浇注系统引入铸件的位置、冒口 的位置和形式、冷铁的设置位置和形式以及 型芯的位置、设置方式和通气方式等。
2020年7月22日星期三
2-6 砂型铸造工艺设计基础
铸造工艺设计的内容
•铸造工艺设计的先期工作时审查无误的、 结构设计合理的零件图。 •铸造工艺设计的内容
用不同的颜色、各种工艺符号及相应的数据，将铸造 工艺设计的各项内容描绘到零件图上，从而将零件图 制成铸造工艺图。铸造工艺图是绘制模型图、芯盒图 、合箱图、铸件图及编制铸造工艺卡片的主要依据。
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。
材料成型第4章_铸造工艺设计1.答案
（2）尽量使铸件重要加工面或大部分加 工面、加工基准面放在一个砂型内，减少 错箱、披缝和毛刺，提高铸件精度。
床身铸件，其顶部平面为加工基准面。 图中方案a在妨碍起模的凸台处增加了外部型芯，因采用整模造型使加工 面和基准面在同一砂箱内，铸件精度高，是大批量生产时的合理方案。 若采用方案b，铸件若产生错型将影响铸件精度，但在单件、小批生产条 件下，铸件的尺寸偏差在一定范围内可用划线来矫正，故在相应条件下方 案b仍可采用。
25
方案1要考虑采用活块造型或加外型芯才能铸造； 方案2则省去了活块造型或加外型芯。
26
使铸件全部或大部分放在同一砂型
尽量使加工基准面与大部分 加工面在同一砂型内
不合理
合理
尽量使加工基准面与大部分 加工面在同一砂型内
27
（3）使型腔和主要型芯位于下箱，以便于造型、下 芯、合型和检查型腔尺寸。
于垂直或倾斜位置。图为油盘铸件的合理浇注位 置。
图4-2b 大面积薄壁铸件浇注位置
(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 厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上 的定向凝固
铸钢卷扬筒，浇注时厚端放在上部是合理的； 反之，若厚端放在下部，则难以补缩。
23 图4-2-1 有热节的浇注位置
铸件的造型位置由分型面决定，而铸件的浇注位 置与造型位置通常是一致的。
浇注位置和分型面对铸件质量及铸造工艺都有很 大影响。
选择原则：着眼于控制铸件的凝固顺序
估计到铸件发生缺陷的可能
1.浇注位置的选择原则
(1) 铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于 侧面，避免砂眼、气孔和夹渣
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。当铸件的重要加工面有数个时，则应将 较大的平面朝下。
第四章 铸件结构与工艺设计
铸件结构设计 砂型铸造工艺设计 铸造工艺设计实例
第一节 铸件结构设计
铸件结构不仅会直接影响到铸件的力学性 能、尺寸精度、重量要求和其它使用性能， 同时，对铸造生产过程也有很大影响。 所谓铸造工艺性良好的铸件结构，应该是 铸件的使用性能容易保证，生产过程及所 使用的工艺装备简单，生产成本低。 铸件结构要素与铸造合金的种类、铸件的 大小、铸造方法及生产条件密切相关。
（压铸）便于取出铸件的设计
熔模铸件平面上的工艺孔和工艺肋
2.铸件的组合设计 2.铸件的组合设计
因工艺的局限而无法整铸的结构，应采用组合设计。
铸钢底座的铸焊
组合床身铸件
a)砂型铸件改为b)组合压铸件 a)砂型铸件改为b)组合压铸件
第二节 砂型铸造工艺设计
1) 2) 3) 4)
砂型铸造工艺具体设计内容包括： 选择铸件的浇注位置和分型面； 确定工艺参数(机械加工余量、起模斜度、铸造圆 角、收缩量等)； 确定型芯的数量、芯头形状及尺寸； 确定浇冒口、冷铁等的形状、尺寸及在铸型中的 布置等。 然后将工艺设计的内容(工艺方案)用工艺符号或文 字在零件图上表示出来，即构成了铸造工艺图。
冒口 上 中 上 下
中 下 放收缩率1% 放收缩率1% 余量：上面>侧面> 余量：上面>侧面>下面 单件小批 手工三箱造型 大批量
外 型 芯 块
两箱机器造型
第三节 铸造工艺设计实例
例1：支架零件铸造工艺设计
材料为HT200，单件、小批量生产工作时承受中等 静载荷，试进行铸造工艺设计。
1.零件结构分析： 零件结构分析： 零件结构分析 筒壁过厚，转角处未采用圆角。修改后的结 构如图b）所示。 选择铸造方法及造型方法： 2.选择铸造方法及造型方法： 3.选择浇注位置和分型面
铸造工艺总汇-砂型铸造工艺设计
铸造工艺总汇-砂型铸造工艺设计图1 流涂装置示意图1一泄流阀, 2一涂料罐, 3一电动机, 4一搅拌杆, 5一滤网, 6一回收槽7一砂型, 8一流涂杆头, 9一控制开关, 10一软管, 11一泵5）静电喷涂法采用粉末涂料，借高压直流电形成强大静电场使粉末涂料微粒在喷枪头部的电晕放电区带电，在电场力和风力作用下向异极性砂芯（型）表面迅速集积成涂层，然后加热使涂料中粘结剂软化重熔建立涂层强度。
此法适用于尺寸较狭小的凹坑或狭缝不易徐敷上涂料的场合。
3.6 工艺分析与设计(工艺分析与参数查询)3.6.1浇注位置的确定根据对合金凝固理论的研究和生产经验，确定浇注位置时应考虑以下原则：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。
对于大的平板类铸件，可采用倾斜浇注，以便增大金属液面的上升速度，防止夹砂结疤类缺陷（见图1、2）。
倾斜浇注时，依砂箱大小，H值一般控制在200～400mm范围内。
图1具有大平面的铸件正确的浇注位置图2 大平板类铸件的倾斜浇注4．应保证铸件能充满。
对具有薄壁部分的铸件，应把薄壁部分放在下半部或置于内浇道以下，以免出现浇不到、冷却等缺陷。
图3为曲轴箱的浇注位置。
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相一致这样可避免变合箱后或于浇注后再次翻转铸型。
此外，应注意浇注位置、冷却位置与生产批量密切相关。
图 3 曲轴箱的浇注位置a)不正确b）正确3.6.2 分型面的选择分型面是指两半铸型相互接触的表面。
除了地面软床造型、明浇的小件和实型铸造法以外，都要选择分型面。
分型面一般在确定浇注位置后再选择。
但分析各种分型面方案的优劣之后，可能需重新调整浇注位置。
生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。
分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。
砂型铸造工艺设计
砂型铸造工艺设计砂型铸造是一种常用的金属铸造工艺，适用于生产各种大中小型铸件。
砂型铸造工艺设计的主要目的是确保铸件形状、尺寸和质量的准确性，同时提高生产效率和降低生产成本。
下面是一个砂型铸造工艺设计的示例。
首先，确定铸件的形状和尺寸。
这是工艺设计的基础，涉及到铸件的几何形状、尺寸和重量等参数。
根据铸件的设计图纸，确定铸件的准确尺寸。
然后，选择适当的砂型材料。
砂型材料是砂型铸造中非常重要的因素之一，直接影响到铸件表面质量和精度。
根据铸件的材料和需求，选择适当的砂型材料，如石英砂、粘土砂等。
接下来，设计合适的砂型。
砂型的设计涉及到铸件和模具的结构设计。
首先，根据铸件的形状、尺寸和结构特点，确定合适的砂型结构，包括上、下模、型芯等。
然后，结合砂型材料的特性，设计合理的砂型壁厚和腔型，以保证铸件表面的光洁度和尺寸精度。
在设计砂型的同时，需要考虑到浇注系统的设计。
浇注系统是指将熔化金属引导到砂型腔内的通道系统，包括浇杯、溢流槽、导流槽等。
合理设计浇注系统可以保证金属的顺利流入砂型腔，并且能够避免金属中的气体和杂质混入铸件中。
最后，进行铸造工艺参数的选择和优化。
包括浇注温度、浇注速度、浇注时间、浇注压力等。
通过合理选择和优化这些参数，可以在保证铸件质量的前提下提高生产效率，降低生产成本。
总之，砂型铸造工艺设计是铸造工艺中至关重要的一步，它直接影响到铸件的质量和生产效率。
只有通过科学合理地设计砂型铸造工艺，才能生产出满足要求的铸件。
砂型铸造工艺设计是铸造生产中重要的环节之一，对于确保铸件的质量、做工的精细度以及生产效率的提高具有重要意义。
在砂型铸造工艺设计过程中，不仅需要考虑铸件的形状尺寸和材料特性，还需要合理选择砂型材料、设计适当的砂型结构和浇注系统，优化铸造工艺参数等。
首先，砂型铸造工艺设计的第一步是确定铸件的形状和尺寸。
根据产品的设计图纸和要求，确定铸件的几何形状、尺寸和重量等参数。
这些参数的准确确定是工艺设计的基础，直接影响到最终铸件的形状和尺寸精度。
砂型铸造及铸造工艺设计
砂型铸造及铸造工艺设计砂型铸造是一种常用的铸造工艺，通过在砂型中，将液态金属倒入砂型中，待金属凝固后，即可获得所需铸件。
砂型铸造工艺设计是指在进行砂型铸造时，根据铸件的形状、尺寸和要求，设计出适合的砂型铸造工艺流程，确保铸件质量和生产效率。
砂型铸造工艺设计的具体步骤如下：第一步，确定铸件的形状和尺寸。
根据铸件的图纸和要求，确定铸件的形状和尺寸。
铸件的形状和尺寸直接影响到砂型的设计和制造，因此在确定铸件形状和尺寸时，需要考虑到铸件的可铸性和制造工艺。
第二步，选择适当的砂型材料。
常用的砂型材料有石英砂、石膏砂、黏土砂等。
选择适当的砂型材料需要考虑到砂型的耐火性、流动性和可塑性等方面的要求。
第三步，设计砂型结构。
根据铸件的形状和尺寸，设计出适合的砂型结构。
砂型结构包括上下模板、芯子和样板等。
上下模板用于固定砂型，芯子用于制造中空铸件，样板用于制造固定模板。
砂型结构的设计需要保证砂型的密实性和刚度，以确保铸件的精度和强度。
第四步，制造砂型。
根据砂型结构的设计，制造适合的砂型。
制造砂型的过程包括准备砂型材料、混合砂型材料、充填砂型、震动砂型、刮平砂型等。
制造砂型时需要注意砂型的密实性和表面平整度，以确保铸件的质量。
第五步，准备铸造设备和材料。
在进行砂型铸造之前，需要准备好铸造设备和材料。
铸造设备包括炉子、浇注设备、除渣设备等。
铸造材料包括金属液体和砂型材料。
第六步，进行砂型铸造。
在准备好铸造设备和材料之后，进行砂型铸造。
砂型铸造的过程包括熔炼金属、倒入砂型、待金属凝固、冷却铸件、取出铸件等。
在进行砂型铸造时，需要控制铸造温度、倒铸速度和铸造压力，以确保铸件的质量。
第七步，进行铸件的后处理。
在进行砂型铸造之后，需要对铸件进行后处理，包括去除砂型、修整表面、热处理等。
后处理的目的是提高铸件的机械性能和表面质量。
砂型铸造工艺设计需要综合考虑铸件的形状、尺寸和要求，选择适当的砂型材料和制造过程，并进行铸造和后处理。
砂型铸造工艺设计
三、砂型铸造工艺设计简介1. 铸造工艺图(1)浇注位置的确定(2)分型面的确定 (3)工艺参数的确定 (4)铸造工艺图绘制举例本节其它知识点：铸件图铸造工艺设计铸造工艺设计是根据铸件结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制图标和标注符号、编制工艺和工艺规程等。
它是进行生产、管理、铸件验收和经济核算的依据。
铸造工艺设计主要内容是绘制铸造工艺图和铸件图。
１.铸造工艺图铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷 铁、保温衬板）等内容的图样。
（１）浇注位置的确定浇注位置是浇注时铸件在铸型中所处的位置。
由于浇注时气体、熔渣、砂粒等杂质会上浮，使铸件上部易出现气孔、夹渣、夹砂等缺陷，而铸件下部质量较好。
确定浇注位置应遵循“三下一上”的原则。
１）主要工作面和重要面应朝下或置于侧壁。
床身的导轨面要求组织致密，耐磨，所以导轨面朝下是合理的。
气缸套要求质量均匀一致，浇注时应使其圆周表面处于侧壁２）宽大平面朝下大平面长时间受到金属液的烘烤容易掉砂，在平面上易产生夹砂、砂眼、气孔等缺陷，故铸件的大平面应尽量朝下，如划线平台的平面应朝下。
３）薄壁面朝下铸件薄壁处铸型型腔窄，冷速快，充型能力差，容易出现浇不到和冷隔的缺陷。
如电机端盖薄壁部位朝下，避免冷隔、浇不到等缺陷。
４）厚壁朝上将厚大部分放于上部，可使金属液按自下而上的顺序凝固，在最后凝固部分便于采用冒口补缩，以防止缩孔的产生。
如将缸头的较厚部位置于顶部，便于设置冒口补缩。
１）尽可能使铸件全部或主要部分置于同一砂箱中，以避免错型而造成尺寸偏差。
如左图所示：(a)不合理，铸件分别处于两个砂箱中。
(b)合理，铸件处于同一个砂箱中，既便于合型，又可避免错型。
２）尽可能使分型面为一平面。
如左图所示：(a)若采用俯视图弯曲对称面作为分型面，则需要采用挖砂或假箱造型，使铸造工艺复杂化。
(b)起重臂按图中所示分型面为一平面，可用分模造型、起模方便。
砂型铸造工艺设计步骤
砂型铸造工艺设计步骤1、设计铸件图根据零件图及相关技术要求设计铸件图，设计时涉及技术内容依次为零件铸造工艺性、铸件尺寸公差、机械加工余量、工艺肋、铸件最小铸出孔和槽。
2、设计铸造工艺图（1）铸造毛坯三维成形利用现代计算机辅助设计手段可以根据二维零件图绘制三维铸件实体，如果设计部门给出三维零件图，可在三维零件图基础上直接绘制三维铸件实体图。
通过三维实体图绘制，可以得到准确的铸造毛坯重量。
铸件形状复杂时，三维实体绘制显得更有必要。
（2）毛坯形体解析目的是多角度分析铸造毛坯空间形状和结构特点，发现铸件厚大断面和热节位置分布，计算毛坯分体几何模数（若工艺设计需要），为后续的铸造方案确定和工艺参数设计做准备。
（3）工艺方案和参数确定目的是确定铸件浇注位置、分型面、铸件线收缩率与模样放大率、起模斜度、非加工壁厚负余量、反变形量、工艺补正量、分型负数、浇冒口切割余量、铸件在砂型内冷却时间以及压铁重量计算和去压铁时间选择、起吊重量计算和铸件吊轴设计。
（4）砂芯设计目的是形成铸件内腔或复杂外轮廓形状，包括砂芯设置、砂芯固定、砂芯定位、芯头尺寸和间隙、砂芯负数、芯撑、芯骨以及砂芯排气、拼合与预装配设计。
（5）补缩系统设计目的是补充铸件凝固过程中的液态收缩，使铸造毛坯内部致密。
包括冒口配置、冒口补缩距离设计、补贴设计、冷铁设计以及冒口尺寸计算。
（6）出气孔设计目的是使铸件充型时型腔内气体（空气或铸型受热后产生的气体等）顺利排出，避免铸件内产生气孔缺陷。
（7）浇注系统设计目的是设计出合理的液态金属进入铸型型腔的通道。
（8）生成铸造工艺图（9）设计铸型装配图在成批生产的铸件或重要的单件上使用。
3、铸造工装设计在造型线上成批生产重要铸件时采用。
内容包括模样、模板、芯盒、砂箱以及其他工艺装备设计。
4、铸造工艺卡根据前述步骤产生的设计结果填写铸造工艺卡，用于指导工艺实施。
砂型铸造课程设计
砂型铸造课程设计1前⾔1.1铸造⼯艺设计的概念铸铁件⼴泛的应⽤在装备制造业，冶⾦，建筑，农机，给排⽔以及国防⼯业各部门，如在机械制造业中，铸铁件所占⽐重约为机械重量的40%⾄80% 。
⽣产的铸件是多种多样的，质量有⼤有⼩，厚度可以薄到2mm，也可以达到500mm，可以是各种形状。
那么什么是铸造呢？铸造⼯艺设计⼜是怎么设计的呢？现代科学技术的发展，要求⾦属铸件具有⾼的⼒学性能、尺⼨精度和低的表⾯粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐热、耐蚀、耐磨等，同时还要求⽣产周期短，成本低。
因此，铸件在⽣产之前，⾸先应进⾏铸造⼯艺设计，使铸件的整个⼯艺过程都能实现科学操作，才能有效地控制铸件的形成过程，达到优质⾼产的效果。
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。
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。
铸件的⽣产过程，也就是从零件图开始，⼀直到铸件成品检验合格⼊库为⽌，要经过很多道⼯序。
例如涉及到合⾦熔炼、造型、制芯材料的配制，⼯艺装备的准备，铸型的制造、合箱、浇注、落砂和清理等多⽅⾯⼯作。
⼈们把⼀个铸件的⽣产过程称为铸造⽣产⼯艺过程。
对于⼀个铸件，编制出铸造⽣产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⼯艺⽣产过程加以科学的规定[1]。
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。
1.2设计依据在进⾏铸造⼯艺设计前，设计者应掌握⽣产任务和要求，熟悉⼯⼚和车间的⽣产条件，这些是铸造⼯艺设计的基本依据。
此外，要求设计者有⼀定的⽣产经验和设计经验，并应对铸造先进技术有所了解，具有经济观点和发展观点。
1.2.1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。
第四节砂型铸造工艺设计
第四节砂型铸造工艺设计
第四节砂型铸造工艺设计
第四节砂型铸造工艺设计
第四节砂型铸造工艺设计
铸铁冶炼生产过程
第四节砂型铸造工艺设计
冲天炉是最普遍应 用的铸铁熔炼设备。 它用焦炭作燃料， 焦炭燃烧产生的热 量直接用来熔化炉 料和提高铁液温度， 在能量消耗方面比 电孤炉和其它熔炉 节省。而且设备比 较简单，大小工厂 皆可采用。但冲天 炉的缺点，主要是 由于铁液直接与焦 炭接触，故在熔炼 过程中会发生铁液 增碳和增硫的过程。
灰口
白口
主要取决于铸型材 料的导热性和铸件 壁厚。
第四节砂型铸造工艺设计
用途
机床床身、机座等。
第四节砂型铸造工艺设计
孕育处理
浇注前铁水中加入Si-Fe合金孕 育剂。促进石墨化，晶粒细化，降低 冷速敏感性。
第四节砂型铸造工艺设计
灰铸铁的牌号
➢ 灰铸铁的牌号由HT+三位数字组成： ➢ 其中HT是灰铁的汉语拼音缩写；数字代
蠕墨铸铁是在一定成分的铁水中加入适量 的蠕化剂而炼成的，其方法与程序与球墨铸铁 基本相同。蠕化剂目前主要采用镁钛合金、稀 土镁钛合金或稀土镁钙合金等。
第四节砂型铸造工艺设计
牌号与应用
RuT300、RuT420 蠕墨铸铁牌号、性能以“RuT”表示， 其后的数字表示最低抗拉强度。 蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高 压热交换器。内燃机、汽缸和缸盖、汽 缸套、钢锭模、液压阀等铸件。
2、球化处理 球墨铸铁的的球化处理必须伴随着孕育处
理，通常是在铁水中同时加入一定量的球化 剂和孕育剂。我国普遍使用稀土镁球化剂。 镁是强烈阻碍石墨化的元素，为了避免白口， 并使石墨球细小、均匀分布、一定要加入孕 育剂。常用的孕育剂为75%硅铁和硅钙合金等。
砂型铸造工艺设计
数字化转型
利用计算机技术实现铸 造过程的数字化控制， 提高生产效率和产品质
量。
环保节能
采用环保材料和节能技 术，降低铸造过程中的
能耗和污染排放。
智能化制造
结合物联网、大数据等 技术，实现铸造生产线 的智能化管理，提高生
产效率。
定制化生产
满足个性化需求，实现 定制化生产，提高产品 附加值和市场竞争力。
工艺流程
主要包括模具制作、型砂 配置、模具填充、金属浇 注、冷却和脱模等步骤。
砂型铸造工艺的重要性
应用广泛
砂型铸造工艺适用于各种 金属材料和复杂形状铸件 的生产，具有较高的灵活 性和适应性。
成本较低
砂型铸造工艺相对其他铸 造方法成本较低，能够降 低生产成本，提高经济效 益。
高效生产
砂型铸造工艺具有较高的 生产效率和规模化生产能 力，能够满足大规模生产 的需求。
砂型铸造工艺设计
contents
目录
• 引言 • 砂型铸造工艺流程 • 砂型铸造材料选择 • 砂型铸造工艺优化 • 砂型铸造工艺应用与发展
01 引言
砂型铸造工艺简介
01
02
03
定义
砂型铸造是一种使用砂型 模具进行金属铸件生产的 工艺。
历史
砂型铸造工艺起源于古代， 随着技术的发展不断改进， 至今仍广泛应用于工业生 产。
未来砂型铸造工艺展望
创新材料应用
探索新型铸造材料，提高产品 性能和降低成本。
智能检测与质量控制
利用先进检测技术实现铸造过 程的实时监控和质量控制。
绿色铸造
推动环保法规的实施，实现铸 造行业的绿色可持续发展。
国际化合作与交流
加强国际合作与交流，引进先 进技术和管理经验，提升我国
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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 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。
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。
三、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）中间注入式浇注系统
62
中注式浇注系统
目录
这是一种介于顶注和底注之间的注 入方法，既降低了液流落下的高度，又 使温度的分布较为均匀，内浇道处在分 型面上，便于开设和选择部位。因此， 这种浇注系统的应用很广。
63
（4）阶梯注入式浇注系统
阶梯注入式浇注系统
阶梯注入式浇注系统亦称阶梯式浇注 系统，是在铸件高度上设二层或二层以 上的内浇道，它兼备了顶注式、底注式 和中间注入式浇注系统的优点。
60
目录
顶注式浇注系统
（2）底注式浇注系统
与顶注式浇注系统相反，底注式浇注系统是从铸件 底部(下端面)注入型腔的。
61
底注式浇注系统
目录
这类浇注系统的优点是充型平稳，排 气方便，不易冲坏型腔和引起飞溅，适宜 于大、中型的铸件。对易于氧化的合金， 如铝、镁合金和某些铜合金也较适宜。 这类浇注系统的缺点是不利于定向凝 固，补缩效果差，充型速度慢，不适合复 杂薄壁铸件的充型。
二、冒口
冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。 明冒口 普通冒口
暗冒口
冒口 保温冒口 发热冒口 特种冒口 大气压力冒口 易割冒口
第五节 铸造工艺图实例
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。 ★ 铸造工艺图有彩色图和墨线图两种 ★彩色图是利用红、蓝两色铅笔，将各种简明的工艺符号标 注在产品零件图上。铸造工艺图包括的内容： (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，型芯头的定位和安装方法。 (5)冷铁的形状、位置、尺寸和数量。 (6)其他。
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： 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。 铸造收缩率主要取决于合金的种类，同时与铸件的结构、 大小、壁厚及收缩时受阻碍情况有关。对于一些要求较高的 铸件，如果收缩率选择不当，将影响铸件尺寸精度，使某些 部位偏移，影响切削加工和装配。 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%。
第三节
砂芯设计
一、型芯的作用 形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍起 模部分的外形。
二.型芯的数量及分块 ★型芯的数量取决于铸件的形状 ★大型复杂型芯根据需要分块制作 三.型芯的形式 常用的型芯有水平型芯、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。
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。
二、铸造工艺设计的内容
2.铸件的大平面尽可能朝下或采用倾斜浇注
原因：铸型的上表面除了容易产生砂眼、气孔、 夹渣外，大平面还极易产生夹砂缺陷。这是由于在 浇注过程中，高温的液态金属对型腔上表面有强烈 的热辐射，型砂因急剧膨胀和强度下降而拱起或开 裂。拱起处或裂口浸入金属液中，形成夹砂缺陷。 同时铸件的大平面朝下，也有利于排气，减小金属 液对铸型的冲刷力。
3. 铸件大面积的薄壁部分放在铸型的下部或垂直、倾斜。 原因：这样能增加薄壁处金属液的压强，提高金属液 的流动性，防止薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷。
4.易产生缩孔的构件，应使厚截面位于分型面附近的上部或侧面
原因：便于安放冒口，实现定向凝固，进行补缩。
二、铸型分型面的选择 原则：在保证质量的前提下，尽量简化工艺
四、铸造工艺方案
概括说明铸造生产的基本过程和方法的工艺 文献，包括造型和造芯方法、铸型种类、浇注位 置和分型面的确定等。
第一节 浇注位置与分型面的选择
浇注位置：浇注时铸件在砂型中所处的空间位置。 分型面：铸型组员间的结合面
一、浇注位置的选择原则
原则：主要考虑铸件质量 1.铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面 原因：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。
铸造工艺设计包括以下几种主要技术文件： 1.铸造工艺图 2.铸造工艺卡 3.铸型装配图 4.铸件图 5.模样图 6.芯合图 7.砂箱图 8.模板图
由于每个铸件的生产任务和要求不同，生产条件不同，因此，铸 造工艺设计的内容也不同。 对于不太重要的单件小批量生产的铸件，铸造工艺设计比较简单。 一般选用手工造型，只限于绘制铸造工艺图和填写有关工艺卡，即可 投入生产
第四章 砂型铸造工艺设计
教学目的
1.了解砂型铸造工艺设计有关知识。
2.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。 3.学会绘制简单铸件的铸造工艺图。
教学重点
1.浇注位置、分型面选择。 2.铸造工艺参数确定。
教学难点: 型芯及浇冒系统设计 计划学时：1学时
概述 一、铸造工艺设计的概念
1.分型面应设在铸件最大截面处，以保证模样从型腔中顺利取出
2.应使造型工艺简化 ★应尽量使分型面平直，以简化模具制造及造型工艺，避免挖砂造型
★尽可能减少铸件的分型面，尽量做到只有一个分型面
★应使型芯和活块数量尽量减少。
3.应使铸件全部或大部放在同一砂箱。
4.应尽量使型腔及主要型芯位于下型，以便于造型、下芯、 合型及检验。
<50 3.5～4.5 2.5～3.5 4.0～5.0 3.0～4.0 4.5～6.0 3.5～4.5 5.0～7.0 4.0～5.0 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 5.0～5.5 4.0～4.5 6.0～7.0 4.5～5.0 6.5～7.0 4.5～5.5 7.0～8.0 5.0～6.0 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 6.5～7.5 120～260 260～500 500～800 800～1250
四、型芯的及芯座 型芯头的作用：对型芯起固定、定位、排气作用。
58
第四节 浇注系统和冒口 一、浇注系统
浇注系统是指液态金属流入铸型型腔的通道。 1. 浇注系统的组成及作用 浇注系统一般包括外浇口、直浇道、横浇道、内浇道等。 浇注系统的作用应能平稳地将金属液引入铸型，要有 利于档渣和排气，并能控制铸件的凝固顺序。
目录
浇注系统的组成
(1)外浇口 其作用是容纳注入的金属液并缓解液态金属对砂型的冲击。 小型铸件通常为漏斗状(称浇口杯)，较大型铸件为盆状(称 浇口盆)。 (2)直浇道 是连接外浇口与横浇道的垂直通道，改变直浇道的高度可以 改变型腔内金属液的静压力从而改善液态金属的充型能力。 (3)横浇道 横浇道是将直浇道的金属液引入内浇道的水平通道，一般 开在砂型的分型面上。横浇道的主要作用是分配金属液入内 浇道和隔渣。 (4)内浇道 内浇道直接与型腔相连，其作用是调节金属液流入型腔的方 向和速度，以及调节铸件各部分的冷却速度。
2.浇注系统的类型
浇注系统的类型很多，根据金属的种类和铸件的形状 及内浇道在铸件上开设的位置，可分为顶注式、底注式、 中间注入式和分段注入式等几种类型。 （1）顶注式浇注系统 优点是易于充满型腔，型腔中金属的温度自下而上递 增，因而补缩作用好、简单易做、节省金属材料。缺点是 对铸型冲击较大，有可能造成冲砂和飞溅，而且会加剧金 属的氧化。所以这类浇注系统多用于重量轻，高度低和形 状简单的铸件。
铸造工艺图实例1
铸造工艺图实例2
作业：P80 （1） 补充作业：
定性画出图示支座的 铸造工艺图 模型图 铸件图
材料：灰铁 铸造工艺：砂型铸造 生产量：单件小批
上 下 ② 上 下 ①
第二节 铸造工艺参数的确定 一、机械加工余量和最小铸孔
灰铸铁的机械加工余量
铸件最大 尺寸 (㎜) <120 120～260 260～500 500～800 800～1250 浇注时 位置 顶面 底、侧面 顶面 底、侧面 顶面 底、侧面 顶面 底、侧面 顶面 底、侧面
加工面与基准面的距离(mm)