常用铸造方法

液态合金中金 属密度大，而非金 属杂质、气体等密 度小，易于上浮。 铸件上表面易于产 生砂眼、气孔、夹 渣等缺陷。
图2.2.3 锥齿轮铸件的浇注位置
b.铸件大平面应朝下
图2.2.4 夹砂示意图
c.铸件的薄壁 应朝下，厚 壁应朝上
图2.2.5 大平面浇注位置 图2.2.6 壳体铸件浇注位置
②分型面的选择
零件图
铸型砂
造型 熔炼金属
浇注
铸型装配图
制造芯盒
合型
铸造工艺卡
造芯 制备芯砂
落砂
清理
检验 去应力退火 入库
2.铸件的生产
某工厂铸造车间生产端盖铸件， 材质为HT150，生产100件，采用砂
(1)铸件工艺设计
型铸造。零件图如下图所示 ：
1）砂型的选择
2）造型方法的选择
4.生产报告
1.砂型铸造工艺简介
下面以连接盘零件为例，介绍一下砂型铸造的主 要工艺过程。
零件砂型铸造的主要工艺过程
生产铸件
首先技术人员根据零件的使用性能要求，设计零件的结 构，绘制零件图；然后铸造技术人员根据铸件的零件图、技 术要求、生产批量等进行工艺设计；而后投入生产。
一个铸件的生产过程大致如下：
3）浇注位置与分型面的选择
4）确定工艺参数
5）绘制铸造工艺图
(2)铸件的生产
1）模样和芯盒 2）造型材料 3）造型 4）浇注
5）落砂与清理
图2.2.1 端盖零件图
1）砂型的选择
砂型的选择应根据零件结构、质量要求、 生产批量和车间生产条件等加以选择。 表2.2.1列出了常用砂型的特点和适用范围。
端盖铸件形状简单。生产批量小，所用 材料灰铸铁具有良好的铸造性能。因此，从 表2.2.1可知，可以使用湿砂型。
表2.2.7 砂型铸造时模样外表面的起模斜度（摘自GB/T5105—91）
起模斜度≤
测量面高度 H/mm
金属模样、塑料模样
木模样
≤10 >10～40 >40～100 >100～160 >160～250 >250～400 >400～630 >630～1000
α
2º20′ 1º10′ 0º30′ 0º25′ 0º20′ 0º20′ 0º20′ 0º15′
0.4 0.7 0.9 1.3 1.4 2.5 3.5 5 7 10
0.5 0.8 1.1 1.5 2.2 3 4 6 9 12
0.6 0.9 1.2 1.8 2.5 3.5 5 7 10 14
注：①最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。②等级Ａ和Ｂ仅用于特殊场 合。
表2.2.5 毛坯铸件典型的机械加工余量等级
端盖铸件属于单 件，小批量生产，选 用手工造型比较合理。 端盖铸件最大截面在 一端，且为平面，由 表2.2.2可知，适合用 整模造型。
图2.2.2 模板
3)浇注位置与分型面的选择
浇注位置是浇注时铸件在铸型内所处的位置。 分型面是铸型砂箱间的结合面。
①浇注位置的选择 通常遵循以下原则：
a.铸件的重要加工面或主要工作面应处于底面或侧面
设备投资较少；铸件精度高、表面光滑；落砂方 便，旧砂处理简便；能耗和环境污染较小。但生 产效率较低，形状复杂覆膜较困难。适用于单件、 小批量生产形状不大复杂的铸件
气冲造型
气冲造型和负压造型是近年来发展很快的造型方 法。
气冲造型：
用蒸气或压 缩空气或爆炸产 生的气体瞬间膨 胀，所产生的压 力波紧实型砂的 造型方法。
表2.2.6 砂型铸造时铸件线收缩率
合金种类
铸件线收缩率/%
自由收缩
受阻收缩
中小件
1.0
0.9
普通灰铸铁
大中件
0.9
0.8
特大件
0.8
0.7
孕育铸铁
1.0～1.5
0.8～1.0
碳素铸钢
1.6～2.0
1.3～1.7
铝硅合金
1.0～1.2
0.8～1.0
锡青铜
1.4
1.2
端盖是小型普通灰铸铁件，且结构简单，查表得线收缩率为1%。
c.应尽量减少型芯活块的数量。
d.主要型芯应尽量放在下半铸型中。
端盖浇注位置和分型面的选择：
上
下
上
下
方案一
方案二
图2.2.10 端盖分型面选择
4）确定工艺参数
为了绘制铸造工艺图，在铸造方案确定后， 还需要选定如下工艺参数。
① 机械加工余量 ② 收缩率 ③ 铸造圆角 ④ 起模斜度 ⑤ 最小铸出孔、槽尺寸 ⑥ 型芯头
表2.2.2 常用手工造型方法的特点和应用范围
造型方法
特点
应用范围
整模造型
整体模，分型面为平面，铸型简单，铸件不会 铸件最大截面在一端，且为平
产生错型缺陷
面
分模造型 挖砂造型 假箱造型 活块造型 刮板造型 三箱造型 （也可两箱）
地坑造型
模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两 最大截面在中部，一般为对称
造型是砂型铸造的重要工序，造型方法 有手工造型和机器造型两类。
① 手工造型 指紧砂与起模是由人来完成的。
常用于单件和小批量生产。 常用手工造型方法的 特点和应用范围见表2.2.2。
② 机器造型 指用机器全部完成或至少完成紧砂
和起模操作的造型工序。 适用于中、小型铸件的成批、大量生产。常用的
机器造型方法的主要特点和适用范围见表2.2.3。
经过烘干的高粘土含量 （ 粘 土 质 量 分 数 为 12% ～ 14%）的砂型
铸型强度和透气性较高，发 单件，小批量生
气量小，故铸造缺陷较少； 但生产周期长，设备投资大， 能耗较高，且难于实现机械
产质量要求较高， 结构复杂的中、
化与自动化
大型铸件
表面烘干 型
浇注前用适当方法将型腔 表层（厚15～20mm）进行 干燥的砂型
表2.2.4 机械加工余量
最大尺寸①
大于
至
—
40
40
63
63
100
10
160
160
250
250
400
400
630
630 1000
要求的机械加工余量等级
A② B②
C
D
E
F
G
H
J
K
0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 0.7 1 1.4 0.1 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.7 1 1.4 2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 1 1.4 2 2.8 4 0.3 0.4 0.5 0.8 1.1 1.5 2.2 3 4 6 0.3 0.5 0.7 1 1.4 2 2.8 4 5.5 8
a.芯头高（或长）度和斜度 b.芯头装配间隙
①机械加工余量
机械加工余量是铸件上为切削加工而加大的 尺寸。
大量生产时余量可减小；单件小批量生产时，余量 应加大；
表面粗糙时，余量应加大（如铸钢）； 非铁金属表面光洁且材料价格昂贵，余量应减小； 铸件尺寸越大，加工余量越大； 加工面与基准面距离越大，加工余量越大。 要求的机械加工余量RMA等级有10级，称之为A、B、 C、D、E、 F、G、H、J和K级（见表2.2.4）。推荐用于 各种铸造合金和铸造方法的RMA等级列在表2.2.5中。
微震压实造 型
在高频率、小振幅振动下，利用 型砂的惯性紧实作用并同时或随 后加压紧实型砂
抛砂造型
利用离心力抛出型砂，使型砂在 惯性作用下完成填砂和紧实
气冲造型
用蒸气或压缩空气瞬间膨胀所产 生的压力波紧实型砂
型砂不含粘结剂，被密封于砂箱
负压造型 与塑料膜之间，抽真空使干砂紧
实
设备结构简单，造价低，效率较高，紧实度 较均匀；但紧实度较低，噪声大。适用于成 批大量生产中小型铸件
③铸造圆角
设计制作模样时，相邻两壁之间的交角都应做成圆弧过渡的 铸造圆角。一般中、小型铸件的铸造圆角半径为3～5mm 。端盖 属小型铸件，未注铸造圆角均为R3～5mm 。
④起模斜度
为便于取模， 在模样或芯盒壁 上平行于起模方 向的表面所设计 的斜度。
起模斜度
JB/T5105—1991铸件模样起模斜度规定了砂型铸造 所用的起模斜度，如表2.2.7所示。
2.2 常用的铸造方法
2.2.1砂型铸造及产品生产检验(实训教学内容) 2.2.2 少、无切削的铸造方法（特种铸造） 2.2.3 常用铸造方法比较
2.2.1 砂型铸造及产品的生产检验
砂型铸造是指用型砂紧实成型的铸造 方法。是工业生产中应用最广泛的一种铸 造方法。
1.砂型铸造工艺简介
2.铸件的生产
3.铸件的检验
单件小批量生产具有二个分型 面的铸件
生产批量不大的大、中型质量 要求不高的铸件可节省下箱
整模造型
分 模 造 型
挖砂造型
假箱造型
活块造型
刮板造型
三箱造型
地坑造型
表2.2.3 常用的机器造型方法的主要特点和适用范围
造型方法
原理
主要特点和适用范围
震压造型
先以机械震击紧实型砂，再 用较低的比压（0.15～ 0.4MPa）压实
兼有湿砂型和干砂型 的优点
单件、小批量生 产中、大型铝合 金铸件和铸铁件
自硬砂型
常用水玻璃或合成树脂做 粘结剂，原型砂自身的化 学反应硬化，一般不需要 烘烤，或只经低温烘烤
铸型强度高，能耗低，生产 效率高，粉尘少；但成本较 高，有时易产生粘砂等缺陷
单件或批量生产 各类铸件，尤其 是大、中型铸件
2）造型方法选择
便于造型起模，造型和制作模样都麻烦
的铸件
用特制的刮板代替实体模样造型，可显著降低 单件小批量生产等截面或回转 模样成本。但操作复杂，要求工人技术水平高 体大、中型铸件
铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用两箱造 型无法起模时，铸型可由三箱组成，关键是选 配高度合适的中箱。造型麻烦，容易错型
在地面以下的砂坑中造型，一般只用上箱，可 减少砂箱投资。但造型劳动量大，要求工人技 术较高
表2.2.1常用砂型的特点和适用范围
铸型种类
铸型特征
主要特点
适用范围
湿砂型 （湿型）
干砂型 （干型）
以粘土做粘结剂，不经烘 干可直接进行浇注的砂型
生产周期短、效率高，易于 实现机械化、自动化、设备 投资和能耗低；但铸型强度 低、发气量大，易于产生铸 造缺陷
单件或批量生产， 尤其是大批量生 产。广泛用于铝 合金、镁合金和 铸铁件
气冲造型
负压造型
负压造型： 又称为真
空密封造型， 是利用负压将 干砂紧实成型 的造型方法。
负压造型
机器造型是现代铸造生产的主要造型方式，适 用于成批、大量生产各类铸件。
模板
机器造型必须使用模板。 模板是将铸件模样、浇冒口 系统沿分型面与底板联成一个整体的模具。
机器造型不适于三箱造型，也不适于挖砂和活块造型。
砂型紧实度较高且均匀，频率较高，能适应各种 形状的铸件，对地基要求较低；但机器微震部分 磨损较快，噪声较小。适用于成批、大量生产中、 小型铸件
砂型紧实度较均匀，不要求专用模板和砂箱，噪 声小，但生产效率低，操作技术要求高。适用于 单件、小批量生产中，大型铸件
砂型紧实度高，铸件精度高；设备结构较简单， 易维修且能耗低敲落砂少，噪声小，适用于成批、 大量生产中、小型铸件；尤其适用于形状较复杂 的铸件
方 法
砂型铸造 手工造型
砂型铸造 机器造型
和壳型 金属型 （重力铸 造和低压 铸造）
压力铸造
铸钢
灰铸铁
要求的机械加工余量等级
铸件材料
球墨 铸铁
可锻 铸铁
铜合金
锌合金
轻金属 合金
镍基 钴基 合金 合金
G～K F～H F～H F～H F～H F～H F～H G～K G～K
E～H E～G E～G E～G E～G E～G E～G F～H F～H
分型面一般应取在铸件的最大截面上，否则 难以取出模样。分型面选择应遵循下述原则：
a.铸件的加工面 及加工基准表面 尽量放在同一砂 型中，以保证铸 件的加工精度。
上 下
上 下
图2.2.7 管子堵头分型面
b.应尽量减少分型面数量，并力求采用平面。
图2.2.8 壳体分型面选择
图2.2.9 弯臂分型面的选择
国家标准规定，加工余量用红线画出轮廓， 剖面处全涂以红色（或细纹格），机加工余量 数值用数字在图纸上直接标出。
②收缩率
由于合金的线收缩，铸件冷却 后的尺寸将比型腔尺寸略为缩小， 为保证铸件的应有尺寸，模样尺寸 必须比铸件尺寸放大一个该合金的 收缩量。不同的铸造合金，其收缩 率大小不同。砂型铸造时的铸件线 收缩率如表2.2.6所示。
—
D～F D～F D～F D～F D～F D～F
——
—
—
— — B～D
—
B～D — —
熔模铸造
E
E
E
—
E
—
E
E
E
端盖的机械加工余量
端盖零件材质为灰铸铁，且采用砂型铸造 手工造型。由表2.2.5查得，其机加工余量等 级为F～H级，由于批量不大，故选为H级。零 件最大尺寸为165mm，查表2.2.4得：大端面外 圆直径φ72mm及端面的机加工余量为4mm，孔内 余量应稍大，取为5mm。
个砂箱内，造型方便，但制作模样较麻烦
性铸件
整体模，分型面是曲面，造型时需挖去阻碍起 单件小批量生产模样薄，分模
模的型砂。造型麻烦、生产率低
后易损坏或变形的铸件
利用特制的假箱或型板进行造型，自然形成曲 面分型。可免去挖砂操作，造型方便
成批生产需要挖砂的铸件
将模样上妨碍起模的部分，作成活动的活块， 单件小批量生产带有突起部分