第三章 砂型铸造讲解

第三章 砂型铸造
砂型铸造 液态成型工艺
特种铸造
手工造型 机器造型
整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型 挖砂造型 刮板造型
金属型铸造 熔模铸造 压力铸造 低压铸造 陶瓷型铸造 离心铸造
2020年3月2日3时29分
◆目的及要求： 1.了解手工造型和机械造型的常用方法； 2.了解浇注口、冒口按放方法； 3. 掌握浇注口位置、分型面的选择原则并灵活运用。 ◆重点及难点： 1.常用手工造型方法； 2.浇注系统设计； 3.工艺条件的确定。 ◆砂型铸造：是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小 、批量及各种合金铸件的生产。是由中国古代劳动人民发明的。 现在仍是主要的铸造生产方法。砂型铸造概述--视频。
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1）应使工艺造型简化： 尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯等， 尽量使铸型只有一个分型面，以便采用工艺简便的两箱造型； ◆应尽量使分型面是一个平直的面：若分型面是一曲面，则 必须用挖砂造型。
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◆应尽量减少分型面的数量（之一）
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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 。型芯安放稳固，凸台可避免活块，全部在下箱，因此，方案3适 宜。
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上设法解决。
1、质量要求高的铸件：应满足浇注位置要求的前提下考虑造
型工艺的简化。
2、没有特殊质量要求的铸件：以简化工艺、提高经济效益为
主要依据，不必过多地考虑浇注位置。
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第三节 铸件工艺参数的选择 ◆铸件工艺参数有--
机械加工余量； 拔模斜度；
工艺参数
收缩率； 铸造圆角； 型芯及型芯头。
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二、机器造型（造芯） 机器造型的实质： 将填砂、紧实和起模等主要工序实现机械化。 ◆采用机器来造型和造芯，并与机械化砂处理、浇注和落砂 等工序共同组成流水生产线。 1、机器造型类型：常用的有震压式造型和射压造芯机。
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2、机器造型的工艺特点 通常采用模板进行两箱造型。因机器造型不能紧实中箱，故 不能进行三箱造型。 ◆机器造型特点： 大大提高劳动生产率，改善劳动条件，铸件尺寸精确，表面 光洁，加工余量小。 ◆尽管机器设备的投资大，但在大批量生产中铸件的成本仍 能显著降低。
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◆铸造圆角
不同转 角处的
热节
凝固特性 热节、充型
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四、型芯及型芯头 ◆型芯是铸件的一个重要的组成部分。 型芯的功用：是形成铸件的内腔，孔洞 和形状复杂阻碍起模部分的外形。 ◆型芯种类（一）
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◆型芯种类（二）
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二、铸型分型面的选择原则 铸造工艺合理性的关键之一。铸型分型面的选择应能在保证 铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力。
选择原则
应尽量使分型面是一个平直的面； 应尽量减少分型面的数量； 应尽量使型芯和活块的数量减少； 应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱； 应使铸件的全部或大部分置入下箱； 应保证模样能顺利的从铸型中取出。
铸造工艺图的绘制 浇注位置的确定 分型面的选择 工艺参数的确定
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◆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。是指导模样设计 、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工 艺文件。
◆工艺图包括： 浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、 形状、尺寸及其固定方法，冒口和冷铁的尺 寸和布置, 加工余量，收缩率，浇注系统， 起模斜度等。
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二、起模斜度 为了使模样（或型芯）便于从砂型中取出，凡垂直于分型面 的立壁在制造模样时，必须留出一定的倾斜度β，此倾斜度称为 起模斜度。 ◆β大小取决于立壁的高度、造型方法、模样材料等因素， 通常为15`～3°。立壁越高，斜度越小；机器造型应比手工造型 小，而木模应比金属模斜度大，内壁比外壁大。
◆应尽量减少分型面的数量（之二）
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◆应尽量减少分型面的数量（之三）
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◆应尽量使型芯和活块的数量减少
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◆应尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱，以保证铸件的 精度；
1）为便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚，应尽量使型 腔及主要型芯位于下箱；
◆手工造型方案选定： 主要根据铸件几何体形 状、安放位置等选择分型面 和造型方案。
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特点： 1、手工造型对模样的要求不高。 一般采用成本较低的实体木模，对于尺寸较大的回转体零件 还可以采用成本甚低的刮板造型方法来造型。 2、对砂箱的要求也不高，可减少砂箱的费用。 3、缺点为生产率低，对工人技术水平要求较高，而且铸件的 尺寸精度及表面质量较差。但实际生产中难以取代的造型方法。 应用： 1）单件、小批生产 由于铸件的尺寸较大，又属回转体，故在单件、小批生产条 件下压环宜采用刮板- 地坑造型（视频）。-节省许多工时和木材 ，降低成本。 2）成批生产 在铸件的生产批量较大、又缺乏机械化生产的条件下，仍可 采用手工造型。
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一、机械加工余量和最小铸孔 在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量。余量 过大，切削加工费工，且浪费金属材料；余量过小，制品会因残 余黑皮而报废，或者，因铸件表面层过硬而加速刀具磨损。 ◆铸孔原则：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一 般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。
2）加工基准面与大部分加工面在同一砂型内；使铸型总高 度为最低。
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◆应保证模样能顺利从铸型中取出（之一）
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◆应保证模样能顺利从铸型中取出（之二）
◆可见，具体铸件难以全面满足，有时甚至互相矛盾。因此
，必须抓住主要矛盾、全面考虑，至于次要矛盾，则从工艺措施
砂型铸造自动 生产线-视频。
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◆砂型铸造工艺过程简图：
◆砂型铸件从 设计到产品的大致 过程---动画演示。
∴为了获得健全的铸件、减少制造铸型的工作量、降低铸件 成本，必须合理地制定铸造工艺方案，并绘制出铸造工艺图。
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◆铸造工艺设计要点：
设计要点
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第二节 浇注位置和分型面的选择 浇注位置：是指浇注时铸型分型面所处的空间位置(上下)。 铸型分型面：是指铸型中相互结合的组元间的结合面。三箱 造型浇注位置和分型面。
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一、浇注位置选择原则 （1）铸件的重要加工面应朝下或侧立。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； （2）铸件的大平面应朝下。大平面朝上容易产生夹砂缺陷 ； （3）为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面 积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜的位置； （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。
◆参考 表：铸造工 艺图中符号 及其表示方 法。
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◆铸造工艺图的绘制：
根据零件，首先要考虑这个零件有几种可能
的分型方案，需进行分析比较；
绘制方法
对浇注位置有要求时要优先考虑； 对浇注位置没有要求时，优先确定方案，即
优先考虑分型面。
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◆下面主要介绍，铸造工艺方案的制定过程中，有关造型方 法的选择、浇注位置和分型面的选择等内容。
◆型芯头：是型芯的定位、支撑和排 气的部分。
设计时需考虑：保证定位准确、能承 受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力 等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气 体能顺畅引出铸型等。
◆型芯头的形状和尺寸，对型芯装配 的工艺和稳定性有很大影响。垂直型芯一 般都有上、下芯头。
20一定的斜度。下芯头 α= 5～10°上芯头α=6～15°。
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三、收缩率 铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体积和尺 寸缩小。为了使铸件的实际尺寸符合图样要求，在制作模样和芯 盒时，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合金的收缩率。 ◆合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、 尺寸等因素。 通常灰铸铁的铸造收缩率是0.7%～1.0%，铸钢的铸造 收缩 率为1.3%～2.0%，铝合金的铸造收缩率为0.8%～1.2%，锡青铜铸 造收缩率为1.2%～1.4%。
水平芯头长度：取决于芯头直径及 型芯长度；
悬臂型：芯头必须加长； 型芯头与铸型型芯座之间应有1～ 4mm的间隙。
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第四节 综合分析举例 由支座的零件图可知，没有特殊质量要求的表面，在制定工 艺方案时，不必考虑浇注位置要求，主要着眼于工艺上的简化。 ◆三种分型方案分析可知 1、单件、小批生产： 因手工造型便于进行 挖砂和活块造型，因此， 方案2分型较为经济。
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第一节 造型方法的选择 造型是砂型铸造最基本的工序，造型方法的选择是否合理， 对铸件质量和成本有着重要的影响。有手工和机器造型方法。 一、手工造型 ◆手工造型用材料、工具及造型方法：视频 手工造型操作灵活，大小铸件均可适应，它可采用各种模样 及型芯，通过整模造型1，2、分模造型1，2、挖砂造型1，2、活 块造型1，2、刮板造型1，2、三箱造型1，2等方法制出外轮廓及 内型形状复杂的铸件。
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◆影响加工余量的因素： 取决于铸件的生产批量、合金的种类、铸件的大小、加工面 与基准面的距离及加工面在浇注时的位置等。 1、大批生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可 减小；反之，手工造型误差大，余量应加大。 2、铸钢件因表面粗糙，余量应加大；非铁合金铸件价格甚 贵，余量应比铸铁小。 3、铸件尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，尺寸误差 愈大，故余量也应随之加大。表2-9 灰铸铁的机械加工余量。 4、铸件的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性， 还必须考虑其必要性。一般来说，较大的孔、槽应当铸出，但较 小的孔、槽则不必铸出，留待加工反而更经济。