材料成形工艺学第三章 砂型铸造
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▲ 铸孔：对于需加工的孔：大孔—铸出 考虑：加工、 小孔—不铸出 材料、热节
对于不要求加工的孔：铸出
二、起模斜度
为了使模样(或型芯)便 于从砂型(或芯盒)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。
取决于：立壁的高度、 造型方法、模样材料，通常 为15′～3°(内壁3° ～10 °）
三、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, 为保证铸件应有的尺寸, 模样尺寸必须比铸件 放大一个该合金的收缩量。
四、型芯头
芯头的形状和尺寸, 对型芯装配的工艺性和稳定性 有很大影响。
垂直型芯
水平型芯
§4 综合分析举例
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 型较为经济合理。
一. 熔模铸造的工艺过程
包括: 蜡模制造、型壳制造、焙烧和浇注等步骤， 如图所示。
1.蜡模制造
◆压型制造：图a
压型：制造单个蜡模的专用模具
制造方法：切削加工、浇注
材料：钢、铜、铝、易熔合金 、
塑料、石膏
双重收缩率
◆蜡模的压制：图b 、图c 2～3个大气压力下, 将蜡料
压 入到压型内 石蜡、硬脂酸
◆蜡模组装：图d 一型多铸
造型： 手工造型 机器造型
一、手工造型 特点：◆操作灵活，大小铸件均可适应
◆生产率低 ◆对工人技术水平要求较高 ◆铸件的尺寸精度及表面质量较差
方法：两箱、三箱、刮板、地坑等
不同生产条件下，造型方法 也不同
压环及其分型面
1. 单件、小批生产 采用刮板-地坑造型, 由于铸件的尺寸较大, 又属回转体
(1) 填砂(图中a): (2) 震击紧砂(图中b): (3) 辅助压实(图中c): (4) 起模(图中d):
特点：型砂紧实度不高，噪声大，生产率低，劳动条件差 微震压实、高压造型机
▲ 射压造型机的工作原理：
射砂 ＋ 压实 → 紧实型砂
射压造型机的工作原理
特点：射砂造型所形成的是一串无砂箱的垂直分型的铸型。 生产率高，用于大量小型简单件的生产。
浇注位置：指浇注时铸型分型面所处的空间位置
Hale Waihona Puke 分型面：砂箱间的接触表面。
一. 浇注位置选择原则
(1) 铸件的重要加工面应朝下: 砂眼、气孔、夹渣、组织不致密
(2) 铸件的大平面应朝下 ： 夹砂、夹渣
(3) 铸件薄壁部分应置于铸 型下部或使其处于垂直或 倾斜位置：浇不足、冷隔
(4) 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：缩孔
第三章 砂型铸造
铸造方法：砂型铸造
特种铸造（熔模、金属型、消失模 等等）
砂型铸造特点：适用于各种形状、大小、批量铸件；
适用于各种合金铸件的生产。
掌握砂型铸造是合理选择铸造方法和正确设计铸件 的基础。
支架的零件图、铸造工艺图、模样图及合箱图
§1 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。
2. 成批生产
实体模两箱造型, 简化了造型和合箱操作, (左图） 型砂紧实度较为均匀, 铸件的表面质量得到提高。
二、机器造型(造芯)
1. 机器造型(造芯)基本原理 是将紧砂和起模等主要工序实现机械化。
造型机种类: ◆ 以压缩空气驱动的震压式 (微震压实、高压） ◆ 射压造型
震压造型机的工作过程
▲ 顶杆起模式震压造型机的工作过程:
第四章 特种铸造
特种铸造： 砂型铸造以外的铸造方法 （熔模、金属型、离心、压力等）
特点： 1） 铸件精度和表面质量高 2） 改善合金铸造性能 3） 提高劳动生产率 4） 改善劳动条件和降低铸造成本
§1 熔模铸造
熔模铸造 （失蜡铸造）：
用易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐 火涂料制成型壳，再将模样熔化排出型壳外，从而获 得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸 造方法。
(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，应从凹槽底采面用方案Ⅲ 从110mm凹槽底面分型，以降低模板制造费用。
图3-39为其铸造工艺图（浇注系统图从略），由图可 见，方型芯的宽度大于底板，以便使上箱压住该型芯，防 止浇注时上浮。若轴孔需要铸出，采用组合型芯即可实现。
二. 分型面选择原则
(1) 应使造型工艺简化。
分型面平直、数量少, 避免活 块、型芯，应尽量 使铸型只有一个分型面
成批：图示分型面。 平直、分开模
单件：整体模。挖砂 或假箱造型
(d)图，只有一个分型面，两箱造型，分型方案合理
避免活块的示例 ：
按图中方案Ⅰ, 凸台必须采用四 个活块方可制出，而下部两个活块 的部位甚深，取出困难。
应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。
图2-35为一机床支柱的两个分型方案。可以看出, 方 案Ⅱ的型腔大部分及型芯位于下箱, 这样便可减少上箱的 高度, 故较为合理。
§3 工艺参数的选择
一、机械加工余量和铸孔
▲ 机械加工余量： 在铸件上为切削加工而加大的尺寸。 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
改用方案Ⅱ时, 可省去活块，仅在A 处稍加挖砂即可。
避免不必要的型芯：
按图中方案Ⅰ，分开模造型, 其上、下内腔均需采用 型芯。
改用图中方案Ⅱ, 采用整模造型, 则上、下内腔均可由砂 垛形成，省掉了型芯。
（2）应尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱, 以保证铸件的精度
(3) 为便于造型、下芯、合箱和检验铸件的壁厚,
2. 型壳制造
它是在蜡模组上涂挂耐火材料, 以制成具有一定强 度的耐火型壳的过程。
◆浸涂料
涂料：耐火材料(如石英粉)、粘结 剂(如水玻璃等）组成的糊状混合物。 这种涂料可使型腔获得光洁的面层。
◆撒砂
它是使浸渍涂料后的蜡模组均匀地 粘附一层石英砂, 以增厚型壳。
▲ 机器造芯
常用射芯机或吹芯机。 射芯机的工作原理：如图。
2. 机器造型工艺特点
▲ 采用模板进行两箱造型 ◆模板：是将模样、浇注系统沿分型面与模底
板联接成一整体的专用模具。
造型后，模底板形成分型面，模样形成铸型空腔， 而模底板的厚度并不影响铸件的形状与尺寸。
▲ 不能紧实中箱，故不能进行三箱造型
§2 浇注位置和分型面的选择
对于不要求加工的孔：铸出
二、起模斜度
为了使模样(或型芯)便 于从砂型(或芯盒)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。
取决于：立壁的高度、 造型方法、模样材料，通常 为15′～3°(内壁3° ～10 °）
三、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, 为保证铸件应有的尺寸, 模样尺寸必须比铸件 放大一个该合金的收缩量。
四、型芯头
芯头的形状和尺寸, 对型芯装配的工艺性和稳定性 有很大影响。
垂直型芯
水平型芯
§4 综合分析举例
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 型较为经济合理。
一. 熔模铸造的工艺过程
包括: 蜡模制造、型壳制造、焙烧和浇注等步骤， 如图所示。
1.蜡模制造
◆压型制造：图a
压型：制造单个蜡模的专用模具
制造方法：切削加工、浇注
材料：钢、铜、铝、易熔合金 、
塑料、石膏
双重收缩率
◆蜡模的压制：图b 、图c 2～3个大气压力下, 将蜡料
压 入到压型内 石蜡、硬脂酸
◆蜡模组装：图d 一型多铸
造型： 手工造型 机器造型
一、手工造型 特点：◆操作灵活，大小铸件均可适应
◆生产率低 ◆对工人技术水平要求较高 ◆铸件的尺寸精度及表面质量较差
方法：两箱、三箱、刮板、地坑等
不同生产条件下，造型方法 也不同
压环及其分型面
1. 单件、小批生产 采用刮板-地坑造型, 由于铸件的尺寸较大, 又属回转体
(1) 填砂(图中a): (2) 震击紧砂(图中b): (3) 辅助压实(图中c): (4) 起模(图中d):
特点：型砂紧实度不高，噪声大，生产率低，劳动条件差 微震压实、高压造型机
▲ 射压造型机的工作原理：
射砂 ＋ 压实 → 紧实型砂
射压造型机的工作原理
特点：射砂造型所形成的是一串无砂箱的垂直分型的铸型。 生产率高，用于大量小型简单件的生产。
浇注位置：指浇注时铸型分型面所处的空间位置
Hale Waihona Puke 分型面：砂箱间的接触表面。
一. 浇注位置选择原则
(1) 铸件的重要加工面应朝下: 砂眼、气孔、夹渣、组织不致密
(2) 铸件的大平面应朝下 ： 夹砂、夹渣
(3) 铸件薄壁部分应置于铸 型下部或使其处于垂直或 倾斜位置：浇不足、冷隔
(4) 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：缩孔
第三章 砂型铸造
铸造方法：砂型铸造
特种铸造（熔模、金属型、消失模 等等）
砂型铸造特点：适用于各种形状、大小、批量铸件；
适用于各种合金铸件的生产。
掌握砂型铸造是合理选择铸造方法和正确设计铸件 的基础。
支架的零件图、铸造工艺图、模样图及合箱图
§1 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。
2. 成批生产
实体模两箱造型, 简化了造型和合箱操作, (左图） 型砂紧实度较为均匀, 铸件的表面质量得到提高。
二、机器造型(造芯)
1. 机器造型(造芯)基本原理 是将紧砂和起模等主要工序实现机械化。
造型机种类: ◆ 以压缩空气驱动的震压式 (微震压实、高压） ◆ 射压造型
震压造型机的工作过程
▲ 顶杆起模式震压造型机的工作过程:
第四章 特种铸造
特种铸造： 砂型铸造以外的铸造方法 （熔模、金属型、离心、压力等）
特点： 1） 铸件精度和表面质量高 2） 改善合金铸造性能 3） 提高劳动生产率 4） 改善劳动条件和降低铸造成本
§1 熔模铸造
熔模铸造 （失蜡铸造）：
用易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐 火涂料制成型壳，再将模样熔化排出型壳外，从而获 得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸 造方法。
(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，应从凹槽底采面用方案Ⅲ 从110mm凹槽底面分型，以降低模板制造费用。
图3-39为其铸造工艺图（浇注系统图从略），由图可 见，方型芯的宽度大于底板，以便使上箱压住该型芯，防 止浇注时上浮。若轴孔需要铸出，采用组合型芯即可实现。
二. 分型面选择原则
(1) 应使造型工艺简化。
分型面平直、数量少, 避免活 块、型芯，应尽量 使铸型只有一个分型面
成批：图示分型面。 平直、分开模
单件：整体模。挖砂 或假箱造型
(d)图，只有一个分型面，两箱造型，分型方案合理
避免活块的示例 ：
按图中方案Ⅰ, 凸台必须采用四 个活块方可制出，而下部两个活块 的部位甚深，取出困难。
应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。
图2-35为一机床支柱的两个分型方案。可以看出, 方 案Ⅱ的型腔大部分及型芯位于下箱, 这样便可减少上箱的 高度, 故较为合理。
§3 工艺参数的选择
一、机械加工余量和铸孔
▲ 机械加工余量： 在铸件上为切削加工而加大的尺寸。 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
改用方案Ⅱ时, 可省去活块，仅在A 处稍加挖砂即可。
避免不必要的型芯：
按图中方案Ⅰ，分开模造型, 其上、下内腔均需采用 型芯。
改用图中方案Ⅱ, 采用整模造型, 则上、下内腔均可由砂 垛形成，省掉了型芯。
（2）应尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱, 以保证铸件的精度
(3) 为便于造型、下芯、合箱和检验铸件的壁厚,
2. 型壳制造
它是在蜡模组上涂挂耐火材料, 以制成具有一定强 度的耐火型壳的过程。
◆浸涂料
涂料：耐火材料(如石英粉)、粘结 剂(如水玻璃等）组成的糊状混合物。 这种涂料可使型腔获得光洁的面层。
◆撒砂
它是使浸渍涂料后的蜡模组均匀地 粘附一层石英砂, 以增厚型壳。
▲ 机器造芯
常用射芯机或吹芯机。 射芯机的工作原理：如图。
2. 机器造型工艺特点
▲ 采用模板进行两箱造型 ◆模板：是将模样、浇注系统沿分型面与模底
板联接成一整体的专用模具。
造型后，模底板形成分型面，模样形成铸型空腔， 而模底板的厚度并不影响铸件的形状与尺寸。
▲ 不能紧实中箱，故不能进行三箱造型
§2 浇注位置和分型面的选择