第2章砂型铸造的造型工艺
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砂型铸造手工造型技术PPT课件
课题二 手工造型基本操作技术
一、造型常用工具、辅具
1. 铁铲 铁铲也称铁锨，用来铲起或拌和型 (芯) 砂，也可以用作挖掘地坑或松散 砂地，如图1-4所示。 2. 筛子 筛子用来筛分和松散型砂或用以清 除砂内夹杂，有方形筛和圆形筛两种， 如图1-5所示。
图1-4 铁铲 图1-5 筛子
3. 砂舂
图1-22 提钩
16. 半圆、圆头
半圆也称竹片梗、平光杆，用来修整砂型垂直弧形的 内壁和底面，如图1-23所示。圆头用来修整砂型圆形及弧 形凹槽，如图1-24所示。
图1-23 半圆
图1-24 圆头
17. 法兰梗
法兰梗也称光槽镘刀，供修理砂型或砂芯的深窄底面 及管子两端法兰边用，由钢或青铜制成，如图1-25所示。
砂型铸造手工造型技术
—铸造工艺与技能训练
铸造生产基础知识
课题一 砂型铸造工艺过程 课题二 手工造型基本操作技术
课题一 砂型铸造工艺过程
一、铸造生产的特点及分类 1. 铸造生产的特点(见表1-1)
2.铸造的分类
根据铸造生产方法的不同，铸造主要分为砂型铸造和 特种铸造两大类。细分如下：
二、常用铸造(铸件) 材料的性能 1. 金属材料的性能
4. 熔炼
通过加热将固体的金属炉料转变成具有规定成分和 温度的液态合金，这项工作叫作熔炼。
5. 浇注
将熔融金属从浇包注入铸型的操作过程叫作浇注。
6. 落砂
用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作过程 叫作落砂。落砂的方法有手工落砂和机械落砂两种， 大量成批生产时，一般用落砂机落砂，单件小批生产 多用手工落砂。
砂舂也称舂砂锤，舂实型砂用，如图1-6所示。其平 头用来锤打紧实、舂平砂型表面，如砂箱顶部的砂。舂 砂姿势如图1-7所示。
金属工艺学砂型铸造.pptx
1、造芯 ⑴造芯方法
①手工造芯
整体式芯盒 分开式芯盒 可拆式芯盒 刮板造芯
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② 机器造芯
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⑵芯骨、芯撑和型芯的通气 ① 芯骨
提高型芯的强度 和刚度
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② 芯撑：辅助支撑，最终与铸件熔为一体。
③ 型芯的通气：提高型芯的透气性
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(2)机器造型
①` 紧砂方法
a．震实紧实──通过往复振击，将型砂紧实 b．压实紧实──用压板或压头从型砂的上面施加压力 将型砂紧实的方法 c．震压紧实──兼以上两种方法 d．抛砂紧实──用机械的方法将一团团的砂
块高速抛入砂箱使型砂紧实
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② 起模方法 a．顶箱起模 b．漏模起模 c．翻转起模
1、 造型 (1)手工造型 ① 整模造型 适于形状简单且横截面 依次减少的铸件
② 分模造型 适于最
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当生产批量比较大时 可采用假箱造型
④ 活块造型 适于带有难起模的 凸起部分的铸件
⑤ 刮板造型 适于大中型回转体铸件
⑥ 三箱造型 适形状复杂中间截面 小的铸件
铸造工艺学第二章湿型
第二节 湿型砂性能要求、检测原理及检测方法
• 二、透气性 • 透气性：紧实的型砂能让气体透过而逸出的能力。 • 测定原理：测出气钟内的空气在压力下通过试样 的时间，计算其透气性。
V—通过试样的空气体积；H—试样高度；
S—试样截面积；p—试样前压力（mmH2O)； t—2000cm3空气通过试样的时间
第三节 湿型砂用原材料及其质量要求
原砂的质量要求 1. 含泥量
• 原砂的含泥量—指原砂中直径小于0.02mm的细小颗粒的含量。
• 含泥量对湿型砂的性能的影响 ① 原砂中泥分增多，孔隙半径减小，透气性降低。 ② 原砂中泥分增多，湿态抗压强度提高，达到最适宜干湿状态的型砂含水量也提高。 ③ 若原砂的泥分中不含粘土矿物，则 原砂中含泥量增多会使型砂变脆，起模性能变坏。
第二节 湿型砂性能要求、检测原理及检测方法
一、水分、最适宜干湿度和紧实率 • 判断型砂的干湿程度的几种方法
1.
2. 3.
水分（含水量或湿度）--最常用
手捏感觉--经验 紧实率--很多工厂列其为最经常性检 验性能的项目之一 紧实率:锤击后试样体积的压缩程度
紧实率=[（筒高-紧实距离）/筒高] ×100%
第三节 湿型砂用原材料及其质量要求
一、石英质原砂 原砂的分类：
山砂；海砂；湖砂；河砂；风积砂。
成份及形成过程： • 天然硅砂—小颗粒，是由岩石风化形成的。 • 石英砂岩—沉积的石英颗粒被胶体的二氧化硅或氧化铁、碳酸钙等物胶结成块状。 • 石英岩—经过变质而形成的坚固整体的岩石。 • 人造石英砂—坚固岩石经过人工破碎、筛分。
但是，原砂是众多形状和重量各异的砂粒组成的集合，要确定出与其相对应的 假想圆球的直径就成为计算原砂理论比表面积的关键。
第二篇砂型和砂芯制造_湿型
第二篇 砂型和砂芯的制造
第一章
湿 型
第二篇 砂型和砂芯的制造
1
第二篇 砂型和砂芯的制造
第一章
湿 型
用型砂、芯砂造型、造芯，根据砂型、砂芯本身建 立强度过程中其粘(固)结机理的不同，通常可分三种类 型的方法，即机械黏结造型(芯)；化学黏结造型(芯)和 物理固结造型(芯)。
2
第二篇 砂型和砂芯的制造
含水量只能说明型砂中所含自由水的绝对数值，并不 能反映型砂的干湿程度。
10
第二篇 砂型和砂芯的制造第一章ຫໍສະໝຸດ 湿 型（3）紧实率
试验时，使型砂通过3mm的筛网松散的填入直径
50mm、有效高度120mm的试样筒中，将试样筒上端 实践表明：比较干的型砂在未紧实前，颗粒间堆积比较紧密， 用刮板刮平，然后用压头给型砂施以1MPa的压力或 即松态密度高，紧实后，体积减小不多；而比较湿的型砂，未 用锤击式制样机（见下图）锤击3次，试样体积被压 紧实前的松态密度小，紧实后，体积减小大。所以可以根据型 缩的程度作为其紧实率，紧实率可直接从制样机上读 砂在试样筒内紧实前后的体积变化（紧实率）来检查型砂的干 出或用紧实高度与试样筒高度之比来表示。 湿状态。
9
第二篇 砂型和砂芯的制造
第一章
湿 型
一、水分、最适宜湿程度和紧实率
水分不足时，型砂太干时，型砂强度低，韧性和可塑 性差，砂型易破碎，不易起模，铸件易产生冲砂、砂眼 等缺陷。 水分过高时，可塑性和韧性虽好，但湿强度却较低， 砂型易变形，铸件薄处可能浇不足，厚处则表面粗糙， 易产生夹砂缺陷。故控制型砂适宜水分十分重要。 （l）含水量 它是表示型砂中所含水分的质量百分数。
15
第二篇 砂型和砂芯的制造
第一章
湿 型
第一章
湿 型
第二篇 砂型和砂芯的制造
1
第二篇 砂型和砂芯的制造
第一章
湿 型
用型砂、芯砂造型、造芯，根据砂型、砂芯本身建 立强度过程中其粘(固)结机理的不同，通常可分三种类 型的方法，即机械黏结造型(芯)；化学黏结造型(芯)和 物理固结造型(芯)。
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第二篇 砂型和砂芯的制造
含水量只能说明型砂中所含自由水的绝对数值，并不 能反映型砂的干湿程度。
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第二篇 砂型和砂芯的制造第一章ຫໍສະໝຸດ 湿 型（3）紧实率
试验时，使型砂通过3mm的筛网松散的填入直径
50mm、有效高度120mm的试样筒中，将试样筒上端 实践表明：比较干的型砂在未紧实前，颗粒间堆积比较紧密， 用刮板刮平，然后用压头给型砂施以1MPa的压力或 即松态密度高，紧实后，体积减小不多；而比较湿的型砂，未 用锤击式制样机（见下图）锤击3次，试样体积被压 紧实前的松态密度小，紧实后，体积减小大。所以可以根据型 缩的程度作为其紧实率，紧实率可直接从制样机上读 砂在试样筒内紧实前后的体积变化（紧实率）来检查型砂的干 出或用紧实高度与试样筒高度之比来表示。 湿状态。
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第二篇 砂型和砂芯的制造
第一章
湿 型
一、水分、最适宜湿程度和紧实率
水分不足时，型砂太干时，型砂强度低，韧性和可塑 性差，砂型易破碎，不易起模，铸件易产生冲砂、砂眼 等缺陷。 水分过高时，可塑性和韧性虽好，但湿强度却较低， 砂型易变形，铸件薄处可能浇不足，厚处则表面粗糙， 易产生夹砂缺陷。故控制型砂适宜水分十分重要。 （l）含水量 它是表示型砂中所含水分的质量百分数。
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第二篇 砂型和砂芯的制造
第一章
湿 型
砂型铸造造型方法
分类：按砂箱特征区分:
按模型特征区分:
二、机器造型
** animation
一、手工造型
造型方法的选择
根据砂型的不同特征：
两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑 造型、组芯造型；
根据模样的不同特征：
整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱 造型、活块造型、刮板造型。
两箱造型：两箱造 型是造型的最基 本方法，铸型由 成对的上型和下 型构成，操作简 单。适用于各种 生产批量和各种 大小的铸件。
造型生产线由于劳动组织合理，极大 地提高了生产率。但是造型生产线一般不 能进行干砂型铸造，也不能生产厚壁和大 型铸件。在各种造型机上都只能用模版进 行两箱造型，因此铸件外形受到一定限制。
造型方法的选择
造型方法的选择
造型方法的选择 机器造型的特点－只能用两箱造型
造型方法的选择
分模造型：分模造型是将模样沿最大截面处 分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内， 造型简单省工。常用于最大截面在中部的 铸件。
造型方法的选择 活块造型：活块造型是在制模时将铸件上的妨碍
起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的 （即活块）。起模时，先起出主体模样，然后 再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水 平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出 部分、难以起模的铸件。
造型方法的选择
射压紧实：
造型方法的选择
射压紧实是使压
射砂紧实是用压缩空气将
缩空气骤然膨胀，将 型（芯）砂高速射入砂箱或芯
型砂射人砂箱进行填 盒而进行紧实。因其将填砂、
砂和坚实，再进行压 紧实两个工序同时完成，故生
实。该方法生产率高， 产率高，但用于造型，其坚实 坚实度均匀，砂型型 度不高、需进行辅助压实。广 腔尺寸精确、表面光 泛用于制芯、并开始用于造型。
按模型特征区分:
二、机器造型
** animation
一、手工造型
造型方法的选择
根据砂型的不同特征：
两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑 造型、组芯造型；
根据模样的不同特征：
整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱 造型、活块造型、刮板造型。
两箱造型：两箱造 型是造型的最基 本方法，铸型由 成对的上型和下 型构成，操作简 单。适用于各种 生产批量和各种 大小的铸件。
造型生产线由于劳动组织合理，极大 地提高了生产率。但是造型生产线一般不 能进行干砂型铸造，也不能生产厚壁和大 型铸件。在各种造型机上都只能用模版进 行两箱造型，因此铸件外形受到一定限制。
造型方法的选择
造型方法的选择
造型方法的选择 机器造型的特点－只能用两箱造型
造型方法的选择
分模造型：分模造型是将模样沿最大截面处 分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内， 造型简单省工。常用于最大截面在中部的 铸件。
造型方法的选择 活块造型：活块造型是在制模时将铸件上的妨碍
起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的 （即活块）。起模时，先起出主体模样，然后 再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水 平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出 部分、难以起模的铸件。
造型方法的选择
射压紧实：
造型方法的选择
射压紧实是使压
射砂紧实是用压缩空气将
缩空气骤然膨胀，将 型（芯）砂高速射入砂箱或芯
型砂射人砂箱进行填 盒而进行紧实。因其将填砂、
砂和坚实，再进行压 紧实两个工序同时完成，故生
实。该方法生产率高， 产率高，但用于造型，其坚实 坚实度均匀，砂型型 度不高、需进行辅助压实。广 腔尺寸精确、表面光 泛用于制芯、并开始用于造型。
黏土砂型铸造工艺过程及特点
黏土砂型铸造工艺过程及特点按生产工部分类，黏土砂型铸造又可分为造型工部、制芯工部、砂处理工部、熔化工部、清理工部五大部分。
每个工部所采用的工艺、材料、装备、控制方式等都会影响铸件的生产质量。
1.造型工部造型工部是铸造车间及生产的核心工部，典型的黏土砂造型工艺流程如图1-1所示。
图1-1 典型的黏土砂造型工艺流程造型工部的主要生产工序是造型、下芯、合箱、浇注、冷却和落砂。
在铸造生产过程中，由熔化工部、制芯工部和砂处理工部供给造型工部所需的液态金属、砂芯和型砂；造型工部将铸件和旧砂分别运送给清理工部和砂处理工部。
获得高精度和足够紧实度铸型是造型工部的主要任务，也是生产高表面质量和内在质量铸件的前提之一。
目前的实际生产中，除少量手工造型方法外，常用的机器造型有：震压式造型、多触头高压造型、射压造型、静压造型、气冲造型等。
不同的铸件产品、质量要求和生产率，可选择不同的造型方法及装备。
2.制芯工部制芯工部的任务是生产出合格的砂芯。
典型的制芯工部工艺流程如图1-2所示。
图1-2 典型的制芯工部工艺流程由于采用的黏结剂不同，芯砂的性能（流动性、硬化速度、强度、透气性等）都不相同，型芯的制造方法及其所用的设备也不相同。
根据黏结剂的硬化特点，制芯工艺有如下几种：1）型芯在芯盒中成形后，从芯盒中取出，再放进烘炉内烘干。
属于此类制芯工艺的芯砂有黏土砂、油砂、合脂砂等。
2）型芯的成形及加热硬化均在芯盒中完成。
属于这类制芯工艺的有热芯盒及壳芯制芯等。
3）型芯在芯盒里成形并通入气体而硬化。
属于这类制芯工艺的有水玻璃CO2法及气雾冷芯盒法等。
4）在芯盒中成形并在常温下自行硬化到形状稳定。
这类制芯工艺有自硬冷芯盒法、流态自硬砂法等。
在制芯工部中，制芯机是核心设备。
但砂芯的质量除与制芯机装备水平有直接关系外，还与芯砂种类、硬化方式、砂芯的形状结构等有关。
3.砂处理工部砂处理工部的任务是提供造型、制芯工部所需要的合乎一定技术要求的型砂及芯砂。
砂型铸造工艺
整模造型 三箱造型 挖砂造型 假箱造型 刮板造型 工艺过程 工艺过程 活块造型 工艺过程
材料成型与控制工程专业
18
§1-5 砂型铸造工艺
二、造型和造芯工艺
1.手工造型
手工造芯
芯盒造型： 提高强度和刚度方法： 小砂芯一般用退火的铁丝弯 成所需的形状； 芯骨 大的芯骨用铸铁浇成，并带有铁 环，以便烘干和下芯中的吊运。
材料成型与控制工程专业
23
§1-5 砂型铸造工艺
三、砂型（芯）的烘干、合箱与浇注
1.砂型与砂芯的烘干 4）烘干方法： 表 面 烘 干
喷灯火焰表面烘干 移动式焦炭炉或煤气炉表面烘干 远红外线辐射表面烘干
高频干燥炉烘干和微波技术烘干等新方法 也已在烘干中应用 周期式; 连续式.
整体烘干：
材料成型与控制工程专业
二、造型和造芯工艺 1.手工造型 定义：用手工完成紧砂、起模、修整及合箱 等主要操作过程； 特点：适用面广，不需要特别设备；
造型方法：
材料成型与控制工程专业
16
§1-5 砂型铸造工艺
二、造型和造芯工艺 1.手工造型
分模造型
材料成型与控制工程专业
17
§1-5 砂型铸造工艺 二、造型和造芯工艺 1.手工造型
材料成型与控制工程专业
41
§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则
材料成型与控制工程专业
42
§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则
5 便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量；
材料成型与控制工程专业
43
§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则 5 便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量；
材料成型与控制工程专业
材料成型与控制工程专业
18
§1-5 砂型铸造工艺
二、造型和造芯工艺
1.手工造型
手工造芯
芯盒造型： 提高强度和刚度方法： 小砂芯一般用退火的铁丝弯 成所需的形状； 芯骨 大的芯骨用铸铁浇成，并带有铁 环，以便烘干和下芯中的吊运。
材料成型与控制工程专业
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§1-5 砂型铸造工艺
三、砂型（芯）的烘干、合箱与浇注
1.砂型与砂芯的烘干 4）烘干方法： 表 面 烘 干
喷灯火焰表面烘干 移动式焦炭炉或煤气炉表面烘干 远红外线辐射表面烘干
高频干燥炉烘干和微波技术烘干等新方法 也已在烘干中应用 周期式; 连续式.
整体烘干：
材料成型与控制工程专业
二、造型和造芯工艺 1.手工造型 定义：用手工完成紧砂、起模、修整及合箱 等主要操作过程； 特点：适用面广，不需要特别设备；
造型方法：
材料成型与控制工程专业
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§1-5 砂型铸造工艺
二、造型和造芯工艺 1.手工造型
分模造型
材料成型与控制工程专业
17
§1-5 砂型铸造工艺 二、造型和造芯工艺 1.手工造型
材料成型与控制工程专业
41
§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则
材料成型与控制工程专业
42
§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则
5 便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量；
材料成型与控制工程专业
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§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则 5 便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量；
材料成型与控制工程专业
砂型铸造的造型工艺ppt课件
7
(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 必须由铸型内顺利排出去，否则将使铸件产生气孔、浇 不足等缺陷。铸型的透气性受砂的粒度、粘土含量、水 分含量及砂型紧实度等因素的影响。砂的粒度越细，粘 土及水分含量越高，砂型紧实度越高，透气性则越差。
2
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。
3
铸造生产常规工艺流程
型砂配制
模样制作 芯盒制作
造型 制芯
合金溶炼 合型 浇注 落砂
清理
检验
芯砂配制
4
5
一、砂型铸造工艺
38
(8) 地坑造型
直接在铸造车间的砂地上或砂坑内造型的 方法称为地坑造型。
大型铸件单件生产时，为节省砂箱，降低 铸型高度，便于浇注操作，多采用地坑造型。
下图为地坑造型结构，造型时需考虑浇注 时能顺利将地坑中的气体引出地面，常以焦炭、 炉渣等透气物料垫底，并用铁管引出气体。
39
地坑造型结构
40
地坑造型
12
(四)浇冒口系统
浇注系统 浇注系统是为金属液流入型腔 而开设于铸型中的一系列通道。其作用是：
①平稳、迅速地注入金属液； ②阻止熔渣、砂粒等进入型腔； ③调节铸件各部分温度，补充金属液在冷 却和凝固时的体积收缩。
13
正确地设置浇注系统，对保证铸件质量、 降低金属的消耗量有重要的意义。
(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 必须由铸型内顺利排出去，否则将使铸件产生气孔、浇 不足等缺陷。铸型的透气性受砂的粒度、粘土含量、水 分含量及砂型紧实度等因素的影响。砂的粒度越细，粘 土及水分含量越高，砂型紧实度越高，透气性则越差。
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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。
3
铸造生产常规工艺流程
型砂配制
模样制作 芯盒制作
造型 制芯
合金溶炼 合型 浇注 落砂
清理
检验
芯砂配制
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5
一、砂型铸造工艺
38
(8) 地坑造型
直接在铸造车间的砂地上或砂坑内造型的 方法称为地坑造型。
大型铸件单件生产时，为节省砂箱，降低 铸型高度，便于浇注操作，多采用地坑造型。
下图为地坑造型结构，造型时需考虑浇注 时能顺利将地坑中的气体引出地面，常以焦炭、 炉渣等透气物料垫底，并用铁管引出气体。
39
地坑造型结构
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地坑造型
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(四)浇冒口系统
浇注系统 浇注系统是为金属液流入型腔 而开设于铸型中的一系列通道。其作用是：
①平稳、迅速地注入金属液； ②阻止熔渣、砂粒等进入型腔； ③调节铸件各部分温度，补充金属液在冷 却和凝固时的体积收缩。
13
正确地设置浇注系统，对保证铸件质量、 降低金属的消耗量有重要的意义。
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。
第二节 砂型铸造
特点：
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
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
材料成形技术--第2章 铸造成形
2）设备投资大，生产准备周期长，只适于大量生产。
压力铸造主要用于生产铝、锌、镁等有色合金铸件， 如发动机缸体、缸盖、箱体、支架等。
4. 低压铸造
低压铸造：用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔， 并在压力下凝固以获得铸件的方法。 (1).低压铸造的工艺过程 ： 低压铸造的工艺过程如图2-26所示，包括如下过程：
续
刮板造型 用刮板代替模样造型。节约木材， 用于等截面或回转体大中 缩短生产周期，生产率低，技术水 型铸件的单件、小批生产 平高，精度较差 两箱造型 最基本的造型方法。各种 铸型由上型和下型构成，各类模样， 铸型，各种批量 操作方便
三箱造型
铸件两端截面尺寸比中间大，必须 主要用于手工造型，具有 有两个分型面 两个分型面的铸件的单件、 小批生产
5. 离心铸造
离心铸造：将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心 力作用下成形并凝固的铸造方法。可用金属型也可用砂型
(1).离心铸造的类型 根据铸型旋转轴的空间位置，离心铸造可分为立式 和卧式两大类。 1）立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转，如图2-27a,b所 示。在离心力和重力的共同作用下，内表面为回转抛物 面，因此用于高度小于直径的圆环类或成形铸件。
主要特点如下：
R 1） 铸件 的 精 度 和 表 面质量高 ；尺寸公差 IT11∼IT14， a 12.5∼ Ra 1.6；
2）可制造形状较复杂的铸件； 3）适用于各种合金铸件，尤其是高熔点和难以加工的高 合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。 4）工艺过程较复杂，生产周期长，使加工费和消耗的材 料费较贵，多用于小型零件。 熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合 金及有特殊要求的精密铸件；主要用于汽轮机、燃汽轮机 叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件 的生产。
砂型铸造的造型方法
砂型铸造的造型方法
砂型铸造是一种常用的铸造方法，其造型步骤包括以下几个主要步骤：
1. 设计和制作模型：首先，根据设计要求绘制产品的三维模型，然后使用适当材料制作模型。
2. 准备砂型：将模型放入一个盒子中，然后用特殊砂粒覆盖模型，保持模型周围的砂粒的均匀分布。
可以使用特殊的砂子来制作砂型，以便在完成后能够容易地分离出铸件。
3. 组合和固化砂型：盒子内的砂粒通过使用轻微的振动或机器提供的压力，并在模型顶部加入支撑结构（如卡盘）来紧密固化。
4. 砂芯制备：如果需要内部空腔或管道，可以制作砂芯并将其放入砂型中。
5. 熔炼金属：将金属熔炼成液态，并控制其温度和化学成分，以确保在铸造时能够满足所需的性能。
6. 浇注金属：将熔融金属缓慢地倒入固化的砂型中，填充完全。
7. 冷却和凝固：让铸件在砂型中冷却和凝固，使其达到所需的硬度。
8. 破碎和分离：将砂型从冷却的铸件上破碎和分离，通常使用振动或机器进行去砂。
9. 去除缺陷和表面处理：检查铸件，去除任何缺陷或杂质，并进行表面处理（如打磨、喷漆等）以满足最终要求。
10. 检验和包装：对铸件进行质量检查，并将其妥善包装以便运输和贮存。
以上是砂型铸造的一般造型方法，具体的步骤可能会因铸件的要求和设备的不同而有所变化。
工艺方法——砂型铸造课件
2、造型材料与工艺装备——浇注系统
将熔融金属导入型腔的通道称为浇注系统，常由出气口、 外浇口、直浇道、横浇道及内浇道组成。
浇注系统
开设内浇道的方法
2.3 铸造成形工艺方法——砂型铸造
3、手工造型——手工造型方法
造型方法
造型示意图
主要特点
应用范围
两箱造型
铸型由上箱和下箱组成，造型、 适用各种生产批量，
活块造型 刮板造型
造型示意图
主要特点
应用范围
模型是整体的，多数情况下，型腔全部在 半个铸型内，另外半个无型腔。其造型简
单，铸件不会产生错箱的缺陷
适用于一端为最大截面，且 为平面的铸件
模型虽是整体的.，但铸件的分型面为曲
面。为了起模方便，造型时用手工挖去阻 用于单件或小批量生产，分
碍起模的型砂。每造一件，就挖—次，费 型面不是平面的铸件
2.3 铸造成形工艺方法——砂ห้องสมุดไป่ตู้铸造
2、造型材料与工艺装备——模样与芯盒
模样用来获得铸件外部形状，芯盒用以造出芯子以获得 铸件的内腔。考虑到金属凝固冷却后尺寸会变小，模样的尺 寸要比零件大一些，增大的尺寸称为收缩量。
滑动轴承的铸造工艺图、模样结构图、盒芯结构图和铸件图
2.3 铸造成形工艺方法——砂型铸造
用刮板代替模型造型。它可大大降低模型 主要用于有等截面的或回转
成本、节约木材、缩短生产周期，但生产 体大、中型铸件的单件或小
率低，要求工人的技术水平高
批量生产
2.3 铸造成形工艺方法——砂型铸造
1、砂型铸造过程
砂型铸造是以型砂为造型材料，用模样在型砂中造砂型的一种工艺方 法。砂型造型按使用设备的不同，分为手工造型和机器造型两大类。
将熔融金属导入型腔的通道称为浇注系统，常由出气口、 外浇口、直浇道、横浇道及内浇道组成。
浇注系统
开设内浇道的方法
2.3 铸造成形工艺方法——砂型铸造
3、手工造型——手工造型方法
造型方法
造型示意图
主要特点
应用范围
两箱造型
铸型由上箱和下箱组成，造型、 适用各种生产批量，
活块造型 刮板造型
造型示意图
主要特点
应用范围
模型是整体的，多数情况下，型腔全部在 半个铸型内，另外半个无型腔。其造型简
单，铸件不会产生错箱的缺陷
适用于一端为最大截面，且 为平面的铸件
模型虽是整体的.，但铸件的分型面为曲
面。为了起模方便，造型时用手工挖去阻 用于单件或小批量生产，分
碍起模的型砂。每造一件，就挖—次，费 型面不是平面的铸件
2.3 铸造成形工艺方法——砂ห้องสมุดไป่ตู้铸造
2、造型材料与工艺装备——模样与芯盒
模样用来获得铸件外部形状，芯盒用以造出芯子以获得 铸件的内腔。考虑到金属凝固冷却后尺寸会变小，模样的尺 寸要比零件大一些，增大的尺寸称为收缩量。
滑动轴承的铸造工艺图、模样结构图、盒芯结构图和铸件图
2.3 铸造成形工艺方法——砂型铸造
用刮板代替模型造型。它可大大降低模型 主要用于有等截面的或回转
成本、节约木材、缩短生产周期，但生产 体大、中型铸件的单件或小
率低，要求工人的技术水平高
批量生产
2.3 铸造成形工艺方法——砂型铸造
1、砂型铸造过程
砂型铸造是以型砂为造型材料，用模样在型砂中造砂型的一种工艺方 法。砂型造型按使用设备的不同，分为手工造型和机器造型两大类。
机械制造基础-第2章铸造
较大的铸件（即必须补缩的场合）
浇口 冒口
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院
顶冒口
侧冒口 方案1 （2冒口）
冷铁 方案2 （1冒口、1冷铁）
SHANGHAI UNIVERSITY上海大学机自源自院四、铸造应力、变形和裂纹
★1.铸造应力
①铸件壁厚不均匀，造成冷速不一致，收缩有先有 产 后、有大有小，引起相互阻碍→热应力 生 ②铸型或型芯阻碍铸件自由收缩→收缩应力 （机械应力） 原 因 ③某些合金在铸造过程中由于发生相变而引起的体积 膨胀或收缩，产生相互阻碍→相变应力 *收缩应力是临时的（清砂后消失），而热应力将残留在 铸件内部，称为残余应力，这种应力会在铸件放置过程 中或受到切削加工时通过变形得到部分释放，但不会完 全消除，只有通过去应力退火或自然时效才能消除。
上海大学机自学院
一、熔模铸造
1.铸型特征：薄壳砂型 2.铸件材料：各种合金，尤其是高熔点合金 A.不需分型和取模→形状复杂件 B.铸型精确光洁→精密铸件 3.生产特点 C.蜡模强度不高→中小型件 D.工艺过程繁琐→生产率低 4.应用范围：各种合金、各种批量的形状复杂 铸件的精密铸造。如大模数齿轮 滚刀、叶片、麻花钻等。
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例1：将有残余应力的圆柱体铸件进行如下加工， 会如何变形？ 车外圆 钻孔 刨去一侧 - ++ ++ ++ ++ ++ -
缩短
伸长
弯曲
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例2：下图铸造T形梁内有残余应力，经时效或 去应力退火后将会如何变形？
+ + + + + + + + - - - - - - - - - -
浇口 冒口
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顶冒口
侧冒口 方案1 （2冒口）
冷铁 方案2 （1冒口、1冷铁）
SHANGHAI UNIVERSITY上海大学机自源自院四、铸造应力、变形和裂纹
★1.铸造应力
①铸件壁厚不均匀，造成冷速不一致，收缩有先有 产 后、有大有小，引起相互阻碍→热应力 生 ②铸型或型芯阻碍铸件自由收缩→收缩应力 （机械应力） 原 因 ③某些合金在铸造过程中由于发生相变而引起的体积 膨胀或收缩，产生相互阻碍→相变应力 *收缩应力是临时的（清砂后消失），而热应力将残留在 铸件内部，称为残余应力，这种应力会在铸件放置过程 中或受到切削加工时通过变形得到部分释放，但不会完 全消除，只有通过去应力退火或自然时效才能消除。
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一、熔模铸造
1.铸型特征：薄壳砂型 2.铸件材料：各种合金，尤其是高熔点合金 A.不需分型和取模→形状复杂件 B.铸型精确光洁→精密铸件 3.生产特点 C.蜡模强度不高→中小型件 D.工艺过程繁琐→生产率低 4.应用范围：各种合金、各种批量的形状复杂 铸件的精密铸造。如大模数齿轮 滚刀、叶片、麻花钻等。
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上海大学机自学院 例1：将有残余应力的圆柱体铸件进行如下加工， 会如何变形？ 车外圆 钻孔 刨去一侧 - ++ ++ ++ ++ ++ -
缩短
伸长
弯曲
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院 例2：下图铸造T形梁内有残余应力，经时效或 去应力退火后将会如何变形？
+ + + + + + + + - - - - - - - - - -
2.4砂型铸造
铸 钢：表面不平，加工余量大；
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。
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。
2砂型铸造工艺分析PPT课件
加工余量标注方法如下： 如尺寸公差为10级，底、侧面加工余量等级为G，顶面加工余量等级为H时，标
注为：GB/T 11350－1989 CT10 MA H/G。
通常3～15mm
30
3. 铸件加工余量
30
4. 铸造收缩率
铸造收缩率K定义如下：
式中： L模──模样尺寸； L件──铸件尺寸。
K L模－L件10％ 0 L件
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。
6.最小铸出孔(不铸孔)和槽
批量 尺寸/mm
图2-16 有热节的浇注位置
图2-17 便于择原则
(1) 保证模样能从型腔中顺利取出，因此分型面应设在铸件最大截面处。 (2) 应使铸件有最少的分型面，并尽量做到只有一个分型面
25
(3) 应使型芯和活块数量尽量减少
26
(4) 应使铸件全部或大部分放在同一砂型， (5) 应尽量使加工基准面与大部分加工面在同一砂型内
ΣF直>ΣF横>ΣF内
ΣF直∶ΣF横∶ΣF内=1.15∶1.1∶1
② 开放式浇注系统 ΣF直<ΣF横<ΣF内
ΣF直∶ΣF横：ΣF内=1∶2∶4
2. 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
特种冒口
保温冒口 发热冒口 大气压力冒口 易割冒口
32
2.3.3 铸造工艺图的制定
29
2.3.2 主要工艺参数的确定
注为：GB/T 11350－1989 CT10 MA H/G。
通常3～15mm
30
3. 铸件加工余量
30
4. 铸造收缩率
铸造收缩率K定义如下：
式中： L模──模样尺寸； L件──铸件尺寸。
K L模－L件10％ 0 L件
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。
6.最小铸出孔(不铸孔)和槽
批量 尺寸/mm
图2-16 有热节的浇注位置
图2-17 便于择原则
(1) 保证模样能从型腔中顺利取出，因此分型面应设在铸件最大截面处。 (2) 应使铸件有最少的分型面，并尽量做到只有一个分型面
25
(3) 应使型芯和活块数量尽量减少
26
(4) 应使铸件全部或大部分放在同一砂型， (5) 应尽量使加工基准面与大部分加工面在同一砂型内
ΣF直>ΣF横>ΣF内
ΣF直∶ΣF横∶ΣF内=1.15∶1.1∶1
② 开放式浇注系统 ΣF直<ΣF横<ΣF内
ΣF直∶ΣF横：ΣF内=1∶2∶4
2. 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
特种冒口
保温冒口 发热冒口 大气压力冒口 易割冒口
32
2.3.3 铸造工艺图的制定
29
2.3.2 主要工艺参数的确定
砂型铸造的造型方法
砂型铸造的造型方法砂型铸造是一种常见的金属铸造方法，也是一种常用的制造大型铸件的工艺。
该方法通过使用砂型来制造金属铸件。
砂型是一种由砂子和粘结剂构成的模具，它能够承受高温和高压，适用于各种金属的铸造。
砂型铸造的过程通常包括模具制备、铸造准备、浇注、冷却和清洁等步骤。
首先，模具制备是砂型铸造过程的第一步。
模具是根据铸件形状和尺寸而制作的，它通常由两个部分组成：上模和下模。
上模是在模具箱的上部放置的，而下模则是在模具箱的下部。
模具箱通常是用木材或金属制成的，它是为了容纳和支撑砂型而存在的。
模具制备的第二步是填充砂子。
砂子是砂型的主要成分，它需要根据铸件的形状进行筛选和处理。
在填充砂子之前，需要在上模和下模上涂抹一层分离剂，以防止砂子附着在模具上。
填充砂子后，上下模需要合拢并进行压实，以确保砂型的准确性和稳定性。
铸造准备是砂型铸造的第三步。
在此阶段中，铸模需要进行细化和修整，以确保最终的铸件质量。
细化可以使用工具来进行，例如刮刀和刷子。
修整的目的是去除砂型的顶部，并使其平整且有边缘。
浇注是砂型铸造的关键一步。
在浇注之前，需要配置铸造熔融金属，并将其倒入砂型中。
一般情况下，铸造熔融金属是通过高温熔炉来实现的，例如电弧炉或感应炉。
同时，需要注意控制浇注速度和温度，以确保铸造熔融金属能够充分填充砂型，并确保铸件的质量。
在浇注后，需要等待一段时间进行冷却。
冷却的时间根据铸件的材料和尺寸而定。
冷却是为了使铸件从高温状态冷却到室温，并使其形成良好的结构和性能。
最后，完成了冷却之后，需要对铸件进行清洁和处理。
清洁的目的是去除铸件表面的残留砂子和氧化物，以使其具有光滑的表面和良好的外观。
处理是为了加工铸件，例如修整边缘，并进行热处理和表面处理，以提高其性能和耐用性。
总的来说，砂型铸造是一种常见和重要的金属铸造方法。
它具有生产效率高、成本低、适用范围广等优点，已被广泛应用于汽车制造、机械制造和航空航天等领域。
然而，砂型铸造也有一些缺点，例如制造周期长、砂型易变形和精度低等问题。
2011第二章铸造(5)铸造工艺设计
铸孔及铸槽
铸件上的孔和槽类这部分结构是否铸出，取决于工 艺的可行性和必要性。
孔处理：最小孔直径和经济性原则。 一般来说，尺寸较小的孔不铸出反而经济。 设计时查手册。
注---零件图上没有要求加工的孔必须铸出。 因此，设计时必须注意这类孔的尺寸不可太小！
不铸出孔的表示 小孔不铸出， 留待机加工。
第七节 铸件结构工艺性
一方面，简化铸造生产过程，如尽量减少型芯，便于 造型，提高铸造生产率； 另一方面，必须认真考虑合金铸造性能，防止缺陷的 产生，提高铸件质量。
砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求:
1、铸件外形应力求简单;
2、应尽量减少使用活块;
3、铸件内腔设计－－应尽量不用或少用型芯.
二、合金铸造性能对铸件结构的要求
可以看出，方案II，III的优点多于方案I。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，忽需铸出，而 手工造型便于进行挖砂和活块造型，此时依靠方案II分型较 为经济合理。
（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。同时，应采用方案III从110mm凹槽底面分型，以降低 模板制造费用。其铸造工艺图，由图可见，方型芯的宽大于 底板，以便使上箱压住该型芯，防止浇注使上浮。若轴孔需 要铸出，采用组合型芯即可实现。
为防止缺陷的产生，提高铸件质量，在设计
铸件时应考虑以下因素：
1、铸件应有合理的壁厚 太薄：浇不足、冷隔 太厚：缩孔、缩松
2、壁厚应尽量均匀
3、铸件壁与壁连接要逐渐过渡
1）垂直壁的连接：铸件的垂直壁的连接处应为圆角， 以免产生裂纹或缩松。
转角热节与应力分布图解
应力集中处
X
圆角过渡是铸件结构的基本特征！
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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
必须由铸型内顺利排出去，否则将使铸件产生气孔、浇
•合金溶炼 •合型 •浇注 •落砂
•清理
•检验
•芯砂配 制
第2章砂型铸造的造型工艺
第2章砂型铸造的造型工艺
• 一、砂型铸造工艺
•(一) 型砂和芯砂的制备 • 砂型铸造用的造型材 料主要是用于制造砂型的型 砂和用于制造砂芯的芯砂。 通常型砂是由原砂(山砂或 河砂)、粘土和水按一定比 例混合而成，其中粘土约为 9％，水约为6％，其余为原 砂。有时还加入少量如煤粉、 植物油、木屑等附加物以提 高型砂和芯砂的性
不足等缺陷。铸型的透气性受砂的粒度、粘土含量、水
分含量及砂型紧实度等因素的影响。砂的粒度越细，粘
土及水分含量越高，砂型紧实度越高，透气性则越差。
• ②强度 型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。型砂
必须具备足够高的强度才能在造型、搬运、合箱过程中
不引起塌陷，浇注时也不会破坏铸型表面。型砂的强度
也不宜过高，否则会因透气性、退让性的下降使铸件产
的加大1.5％～2％；铝合金件的加大1％～1.5％。
•
⑤铸造圆角 铸件上各表面的转折处，都要做成过
渡性圆角，以利于造型及保证铸件质量。
•
⑥芯头 有砂芯的砂型，必须在模样上做出相应的
芯头。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 二、造型方法 • 造型方法的选择不仅要根据生产类型，而 且还要根据工厂设备条件、铸件大小和复杂程 度以及质量要求，进行踪合考虑。造型方法可 分为手工和机器造型两大类。 • 手工造型主要用于单件小批生产，机器造 型主要用于大批大量生产。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 地坑造型结构
第2章砂型铸造的造型工艺
•
(a)皮带轮铸件
(b)刮板
• (c)刮制下型
(d)刮制上型
(e)合型
• 皮带轮铸件的刮板造型过程
第2章砂型铸造的造型工艺
• (7) 假箱造型
• 假箱造型是利用预制的成形底板或假箱来代替挖 砂造型中所挖去的型砂，如下图所示。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 用假箱和成形底板造型 •a) 假箱 b)成形底板
万次，塑料的使用寿命最多几万次，而木质的仅
1000次左右。
• 为了保证铸件质量，在设计和制造模样和
芯盒时，必须先设计出铸造工艺图，然后根据工
艺图的形状和大小，制造模样和芯盒。见下图。
第2章砂型铸造的造型工艺
第2章砂型铸造的造型工艺
•
在设计工艺图时，要考虑下列一些问题：
•
① 分型面的选择 分型面是上、下砂型的分界面，
第2章砂型铸造的造型工艺
•典型浇注系统
第2章砂型铸造的造型工艺
•
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 它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金属液的静压力大小和改变金
属液的流动速度，从而改变液态金属的充型能力。如果直
第2章砂型铸造的造型工艺
• (a)造下型
(b)造上型
(c)开箱、起模
• • (d)开浇口、下芯
(e)合型
(f)带浇口的铸件
第2章砂型铸造的造型工艺
• (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。
选择分型面时必须使模样能从砂型中取出，并使造型方便
和有利于保证铸件质量。
•
② 拔模斜度 为了易于从砂型中取出模样，凡垂直
于分型面的表面，都做出0.5º～4º的拔模斜度
•
③ 加工余量 铸件需要加工的表面，均需留出适当
的加工余量。
•
④ 收缩量 铸件冷却时要收缩，模样的尺寸应考虑
铸件收缩的影响。通常用于铸铁件的要加大1％；铸钢件
第2章砂型铸造的造型工艺
第2章砂型铸造的造型工艺
• 铸件图 模样
(a)造下箱 (b)翻箱、造中箱
• (c)造上箱
•。 (d)依次取箱
(e)下芯合型
• 带轮的三箱造型过程
第2章砂型铸造的造型工艺
• (6)刮板造型 • • 尺寸大于500mm的旋转体铸件，如带轮、 飞轮、大齿轮等单件生产时，为节省木材、模样 加工时间及费用，可以采用刮板造型。 • 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。
(f) 带浇口的铸件
第2章砂型铸造的造型工艺
第2章砂型铸造的造型工艺
• (2)分模造型 • • 分模造型的特点是：模样是分开的，模样 的分开面（称为分型面）必须是模样的最大 截面，以利于起模。分模造型过程与整模造 型基本相似，不同的是造上型时增加放上模 样和取上半模样两个操作。 • 分模造型适用于形状复杂的铸件，如套筒、 管子和阀体等。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 1．手工造型
• (1) 整模造型 • • 整模造型的特点是：模样是整体结 构，最大截面在模样一端为平面；分型 面多为平面；操作简单。整模造型适用 于形状简单的铸件，如盘、盖类
第2章砂型铸造的造型工艺
• (a)造下砂型 (b)刮平、翻箱 (c)造上型、扎气孔
• (d)起箱起模开浇口 (e)合型
生缺陷。
第2章砂型铸造的造型工艺
• ③耐火性 指型砂抵抗高温热作用的能力。耐火 性差，铸件易产生粘砂。型砂中SiO2含量越多，型砂 颗粒就越大，耐火性越好。 • ④可塑性 指型砂在外力作用下变形，去除外力 后能完整地保持已有形状的能力。可塑性好，造型操作 方便，制成的砂型形状准确、轮廓清晰。 • ⑤退让性 指铸件在冷凝时，型砂可被压缩的能 力。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧 实，退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让 性
•1-假箱 2-下砂型 3-最大分型面 4-成形底板
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• (8) 地坑造型 • • 直接在铸造车间的砂地上或砂坑内造型 的方法称为地坑造型。 • 大型铸件单件生产时，为节省砂箱，降 低铸型高度，便于浇注操作，多采用地坑造型。 • 下图为地坑造型结构，造型时需考虑浇 注时能顺利将地坑中的气体引出地面，常以焦 炭、炉渣等透气物料垫底，并用铁管引出气体。
• 铸型一般由上型、 下型、型芯、型腔和浇 注系统组成，如右图所 示。 • 铸型组元间的接 合面称为分型面。铸型 中造型材料所包围的空 腔部分，即形成铸件本 体的空腔称为型腔。液 态金属通过浇注系统流 入并充满型腔，产生的 气体从出气口等处排出 砂型。
•1-分型面 2-上型 3-出气孔 •4-浇注系统 5-型腔 6-下型 •7-型芯 8-芯头芯座
浇道的高度或直径太大，会使铸件产生浇不足的现象。为
便于取出直浇道棒，直浇道一般做成上大下小的圆锥形。
•
③ 横浇道 它是将直浇道的金属液引入内浇道的水
平通道，一般开设在砂型的分型面上，其截面形状一般是
高梯形，并位于内浇道的上面。横浇道的主要作用是分配
金属液进入内浇道和起挡渣作用。
• ④ 内浇道 它是直接与型腔相连，并能调节金属液流
第2章砂型铸造的造型工艺
•
零件图
•
(a)造下型
(b)翻下型、 挖修分型面
• (c)造上型、敞箱、 (d)合箱 • 起模
(e)带浇口的铸件
• 手轮的挖砂造型过程
第2章砂型铸造的造型工艺
• (5)三箱造型 • 用三个砂箱制造铸型的过程称为三箱造型。 前述各种造型方法都是使用两个砂箱，操作简便、 应用广泛。但有些铸件如两端截面尺寸大于中间 截面时，需要用三个砂箱，从两个方向分别起模。
第2章砂型铸造的造型工艺
• （五）模样和芯盒的制造
• 模样是铸造生产中必要的工艺装备。对具
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
必须由铸型内顺利排出去，否则将使铸件产生气孔、浇
•合金溶炼 •合型 •浇注 •落砂
•清理
•检验
•芯砂配 制
第2章砂型铸造的造型工艺
第2章砂型铸造的造型工艺
• 一、砂型铸造工艺
•(一) 型砂和芯砂的制备 • 砂型铸造用的造型材 料主要是用于制造砂型的型 砂和用于制造砂芯的芯砂。 通常型砂是由原砂(山砂或 河砂)、粘土和水按一定比 例混合而成，其中粘土约为 9％，水约为6％，其余为原 砂。有时还加入少量如煤粉、 植物油、木屑等附加物以提 高型砂和芯砂的性
不足等缺陷。铸型的透气性受砂的粒度、粘土含量、水
分含量及砂型紧实度等因素的影响。砂的粒度越细，粘
土及水分含量越高，砂型紧实度越高，透气性则越差。
• ②强度 型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。型砂
必须具备足够高的强度才能在造型、搬运、合箱过程中
不引起塌陷，浇注时也不会破坏铸型表面。型砂的强度
也不宜过高，否则会因透气性、退让性的下降使铸件产
的加大1.5％～2％；铝合金件的加大1％～1.5％。
•
⑤铸造圆角 铸件上各表面的转折处，都要做成过
渡性圆角，以利于造型及保证铸件质量。
•
⑥芯头 有砂芯的砂型，必须在模样上做出相应的
芯头。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 二、造型方法 • 造型方法的选择不仅要根据生产类型，而 且还要根据工厂设备条件、铸件大小和复杂程 度以及质量要求，进行踪合考虑。造型方法可 分为手工和机器造型两大类。 • 手工造型主要用于单件小批生产，机器造 型主要用于大批大量生产。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 地坑造型结构
第2章砂型铸造的造型工艺
•
(a)皮带轮铸件
(b)刮板
• (c)刮制下型
(d)刮制上型
(e)合型
• 皮带轮铸件的刮板造型过程
第2章砂型铸造的造型工艺
• (7) 假箱造型
• 假箱造型是利用预制的成形底板或假箱来代替挖 砂造型中所挖去的型砂，如下图所示。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 用假箱和成形底板造型 •a) 假箱 b)成形底板
万次，塑料的使用寿命最多几万次，而木质的仅
1000次左右。
• 为了保证铸件质量，在设计和制造模样和
芯盒时，必须先设计出铸造工艺图，然后根据工
艺图的形状和大小，制造模样和芯盒。见下图。
第2章砂型铸造的造型工艺
第2章砂型铸造的造型工艺
•
在设计工艺图时，要考虑下列一些问题：
•
① 分型面的选择 分型面是上、下砂型的分界面，
第2章砂型铸造的造型工艺
•典型浇注系统
第2章砂型铸造的造型工艺
•
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 它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金属液的静压力大小和改变金
属液的流动速度，从而改变液态金属的充型能力。如果直
第2章砂型铸造的造型工艺
• (a)造下型
(b)造上型
(c)开箱、起模
• • (d)开浇口、下芯
(e)合型
(f)带浇口的铸件
第2章砂型铸造的造型工艺
• (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。
选择分型面时必须使模样能从砂型中取出，并使造型方便
和有利于保证铸件质量。
•
② 拔模斜度 为了易于从砂型中取出模样，凡垂直
于分型面的表面，都做出0.5º～4º的拔模斜度
•
③ 加工余量 铸件需要加工的表面，均需留出适当
的加工余量。
•
④ 收缩量 铸件冷却时要收缩，模样的尺寸应考虑
铸件收缩的影响。通常用于铸铁件的要加大1％；铸钢件
第2章砂型铸造的造型工艺
第2章砂型铸造的造型工艺
• 铸件图 模样
(a)造下箱 (b)翻箱、造中箱
• (c)造上箱
•。 (d)依次取箱
(e)下芯合型
• 带轮的三箱造型过程
第2章砂型铸造的造型工艺
• (6)刮板造型 • • 尺寸大于500mm的旋转体铸件，如带轮、 飞轮、大齿轮等单件生产时，为节省木材、模样 加工时间及费用，可以采用刮板造型。 • 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。
(f) 带浇口的铸件
第2章砂型铸造的造型工艺
第2章砂型铸造的造型工艺
• (2)分模造型 • • 分模造型的特点是：模样是分开的，模样 的分开面（称为分型面）必须是模样的最大 截面，以利于起模。分模造型过程与整模造 型基本相似，不同的是造上型时增加放上模 样和取上半模样两个操作。 • 分模造型适用于形状复杂的铸件，如套筒、 管子和阀体等。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 1．手工造型
• (1) 整模造型 • • 整模造型的特点是：模样是整体结 构，最大截面在模样一端为平面；分型 面多为平面；操作简单。整模造型适用 于形状简单的铸件，如盘、盖类
第2章砂型铸造的造型工艺
• (a)造下砂型 (b)刮平、翻箱 (c)造上型、扎气孔
• (d)起箱起模开浇口 (e)合型
生缺陷。
第2章砂型铸造的造型工艺
• ③耐火性 指型砂抵抗高温热作用的能力。耐火 性差，铸件易产生粘砂。型砂中SiO2含量越多，型砂 颗粒就越大，耐火性越好。 • ④可塑性 指型砂在外力作用下变形，去除外力 后能完整地保持已有形状的能力。可塑性好，造型操作 方便，制成的砂型形状准确、轮廓清晰。 • ⑤退让性 指铸件在冷凝时，型砂可被压缩的能 力。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧 实，退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让 性
•1-假箱 2-下砂型 3-最大分型面 4-成形底板
第2章砂型铸造的造型工艺
• (8) 地坑造型 • • 直接在铸造车间的砂地上或砂坑内造型 的方法称为地坑造型。 • 大型铸件单件生产时，为节省砂箱，降 低铸型高度，便于浇注操作，多采用地坑造型。 • 下图为地坑造型结构，造型时需考虑浇 注时能顺利将地坑中的气体引出地面，常以焦 炭、炉渣等透气物料垫底，并用铁管引出气体。
• 铸型一般由上型、 下型、型芯、型腔和浇 注系统组成，如右图所 示。 • 铸型组元间的接 合面称为分型面。铸型 中造型材料所包围的空 腔部分，即形成铸件本 体的空腔称为型腔。液 态金属通过浇注系统流 入并充满型腔，产生的 气体从出气口等处排出 砂型。
•1-分型面 2-上型 3-出气孔 •4-浇注系统 5-型腔 6-下型 •7-型芯 8-芯头芯座
浇道的高度或直径太大，会使铸件产生浇不足的现象。为
便于取出直浇道棒，直浇道一般做成上大下小的圆锥形。
•
③ 横浇道 它是将直浇道的金属液引入内浇道的水
平通道，一般开设在砂型的分型面上，其截面形状一般是
高梯形，并位于内浇道的上面。横浇道的主要作用是分配
金属液进入内浇道和起挡渣作用。
• ④ 内浇道 它是直接与型腔相连，并能调节金属液流
第2章砂型铸造的造型工艺
•
零件图
•
(a)造下型
(b)翻下型、 挖修分型面
• (c)造上型、敞箱、 (d)合箱 • 起模
(e)带浇口的铸件
• 手轮的挖砂造型过程
第2章砂型铸造的造型工艺
• (5)三箱造型 • 用三个砂箱制造铸型的过程称为三箱造型。 前述各种造型方法都是使用两个砂箱，操作简便、 应用广泛。但有些铸件如两端截面尺寸大于中间 截面时，需要用三个砂箱，从两个方向分别起模。
第2章砂型铸造的造型工艺
• （五）模样和芯盒的制造
• 模样是铸造生产中必要的工艺装备。对具