机械制造2-3 砂型铸造

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2.3.1 造型方法的选择
1. 手工造型
（3）手工造型常用方法 (详见P23 表2-5） 按砂箱特征分类 脱箱造型：适用于小件生产，模型及浇冒口系统固定在
模板(底板)上，采用活动砂箱，合型后将砂箱脱去，在无箱 或加套箱的情况下浇注，操作简单。
地坑(地面)造型：适用于大中型铸件或砂箱不足时采用。
漏模式起模
模样的凸起部分从 漏模板的孔中向下漏 出，砂箱翻转即可取 出模板及模样的平面 部分。适用于形状复 杂、高度大及无起模 斜度的铸型。
漏模板
d) 漏模式起模
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震压式紧砂及三种起模方式视频（8:54）
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（3）铸造机械化流水线 现代化铸造车间已广泛采用铸造机械化流水线 生产铸件。
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2.3.1 造型方法的选择
1. 手工造型
（3）手工造型常用方法 (详见P23 表2-5） 按模样特征分类 整模造型：适用于分型面为最大截面且位于一端的铸件，
采用整体模，两砂箱，分型面为平面，操作简单。
分模造型：适用于最大截面在中部的铸件，采用定位销定
位的分开模，分型面多是平面，操作较简单。
活块造型：适用于带有妨碍起模的凸台或凹槽的铸件，操
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轴套的木模
组成：由模样和芯盒组成。模样与轴套零件相似，用来制
造铸型，形成轴套的外部轮廓形状。芯盒用来制造型芯， 型芯用来形成轴套的内孔。为了防止木模受潮变形，在木 模的外表面要涂刷一层清漆。
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手工造型模样及工具
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手工造型工具
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手工造型修型工具
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手工造型——学生实习现场
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构使顶杆顶起铸型。顶杆起 模的造型机结构比较简单， 但在起模过程中容易掉砂， 因此只适用于模型形状简单 且高度小的铸型，通常用来 制造上箱。
a) 顶箱式起模
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（2）机器造型起模方式
翻转式起模
型砂紧实后，模型、 砂箱随翻转台一起翻转 180°，然后砂箱随承受 台下降，与模板脱离而起 模。翻转式起模不易掉砂， 适用于模型较高而复杂的 铸型，通常用来制造下箱。
型芯，铸造生产过程中各个工序的操作工作均由铸造工人 手工完成，这样的砂型铸造方法称为手工砂型铸造。
适用范围：手工砂型铸造适用于单件小批生产，主要用 于铸造大型、重型铸件。
3
2.3
概 述
1. 砂型铸造的定义
砂型铸造
砂型铸造分为手工砂型铸造和机器砂型铸造。
（2）机器砂型铸造的定义
采用自然界中的天然石英砂作为主要材料制造铸型和
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机器造型视频（2.26）
抛砂式紧砂视频（2:37）
射砂式紧砂视频（4:29）
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（2）机器造型起模方式
起模：填埋在砂箱中的模样或模板完成造型任务后，
必须从铸型中取出来，这个过程称为起模。
模板：为了实现机械化起模，机器造型时所用的模样
与底板连接成为一个整体，称为模板。 （见下页图）
灰尘少，铸件质量好，但机器成本较高。
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（1）机器造型紧砂方式 抛砂式。用抛砂方法同时完成填砂和紧实铸型。机器结构
简单，但制造成本较高，生产率较高，能量消耗少，型砂紧实 较均匀。
射砂式。用射砂方法同时完成填砂和紧实铸型。生产率高，
型砂紧实度高而均匀。机器结构简单，噪音低，不用砂箱(用 活动砂箱)，但垂直分型，下芯困难。
缺
点
对于工人的技术水平要求高，劳动生产率低； 铸件质量不稳定，铸件缺陷率较高； 以手工操作为主，劳动强度大。 因此，手工造型适用于重型铸件和形状复杂铸件的单件、 小批量生产。
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2.3.1 造型方法的选择
1. 手工造型 2. 机器造型
现代化铸造车间已广泛采用机器来造型和制芯。 机器造型使造型中最重要的两项操作——紧砂和起 模实现了机械化。较先进的造型机则可使整个造型 过程，包括填砂、搬动和翻转砂箱等自动进行。 现代化铸造车间已广泛采用铸造机械化流水线 生产铸件。
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机器造型用的模板
浇注系统 定位销
模样 底板 紧固装置
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（2）机器造型起模方式
机器造型有四种起模方式： 顶箱式起模，翻转式起模，落模式起模和
漏模式起模。
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（2）机器造型起模方式
顶箱式起模
型砂紧实后，开动顶箱机
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2.3.1 造型方法的选择
1. 手工造型
（3）手工造型常用方法 (详见P23 表2-5） 按砂箱特征分类 两箱造型：适用于只有一个分型面的铸件。分型面一般
为平面或曲面，采用两个砂箱，操作简单。
三箱造型：适用于有两个分型面的铸件。分型面一般为
平面，采用三个砂箱，中箱高度应与中箱模型高度一样，且 需多造一个砂型，技术要求高，生产率低，难以采用机器造 型。 两箱造型动画（0:14） 三箱造型动画（0:38）
1. 手工造型
（1）手工造型的砂箱与造型工具 砂箱。作用是牢固地固紧所捣
实的型砂，以便于铸型的搬运以 及在浇注时承受液体金属的压力。 可以用木料、铸铁、钢、铝合金 等制成。通常上箱和下箱组成一 对砂箱，彼此之间有定位销和销 孔进行配合。常用的砂箱有可拆 砂箱、无档砂箱、有档砂箱等几 种类型。
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木制砂箱
2.3.1 造型方法的选择
1. 手工造型
（1）手工造型的砂箱与造型工具 （2）砂型的组成
型砂被舂紧在上、下砂箱中，连同砂箱一起，分别称为 上砂型和下砂型。砂型中取出模样后留下的空腔称为型腔。 上、下型腔分界面称为分型面。图中在型腔中有叉线的部分 表示型芯，型芯是为了形成铸件的孔。型芯上的延伸部分称 为型芯头，用以安放和固定型芯。型芯头坐落在砂型的型芯 座上。金属液从浇口盆浇入，经直浇道、横浇道和内浇道而 流入型腔。型腔的上方开有出气口，以排出型腔中的气体。 被高温金属液包围后，型芯中产生的气体则由型芯通气孔排 出。另外砂型中还扎有通气孔。
b) 翻转式起模
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（2）机器造型起模方式
落模式起模
对于形状复杂的铸件，为了 便于起模，可在造型机上安置 落模机构，因托板托住了型砂， 而避免了掉砂。虽然模板复杂， 但起模机构容易控制。 c) 落模式起模
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（2）机器造型起模方式
（见下页图）
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砂型铸造铸件生产过程
造型
熔炼
浇注
冷却、凝固
落砂、清理
铸件
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造型材料的组成及性能要求（补充）
砂型铸造的主要造型材料是型砂。
型砂：主要由砂子（SiO2含量85%的硅
砂）、粘结剂（膨润土、桐油、水玻璃、 有机树脂等）、附加物（煤粉、石墨粉、 锯木屑等）和水经机器或手工混合而成的 一种造型材料。
《机械制造基础》
第2章
2.3
铸造
砂型铸造
造型
下芯
1
2.3
砂型铸造
2.3.1 造型方法的选择 2.3.2 浇注位置和分型面的选择 2.3.3 工艺参数的确定 2.3.4 综合分析举例
2
2.3
概 述
1. 砂型铸造的定义
砂型铸造
砂型铸造分为手工砂型铸造和机器砂型铸造。
（1）手工砂型铸造的定义
采用自然界中的天然石英砂作为主要材料制造铸型和
小型砂箱
底板
舂砂锤
通气孔针
起模针
砂箱
大型砂箱
镘刀 皮老虎
压勺
提钩
半圆
砂箱与造型工具
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手工造型的砂箱与造型工具
底 板。放置模样用；
舂砂锤。一头尖，一头平。用尖头锤舂砂，用平头锤打
紧砂箱顶部的砂；
起模针。比通气针粗，起模用； 皮老虎(手风器)。用来吹去模样上的分型砂及散落在型
腔中的散砂；
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镘刀(砂刀)。修平面及挖沟槽用；
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2.3.1 造型方法的选择
造型是砂型制造过程中最重要的工序。造型方 法选择是否合理，对于铸件质量、生产率和成本有 着重要影响。造型可采用手工造型或机器造型。 手工造型主要用于单件或小批生产，适用于大 型、重型铸件。 机器造型主要用于大批大量生产，适用于中型、 小型铸件。
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2.3.1 造型方法的选择
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木模 金属液 铸件
型芯
砂型
熔炼金属
制造模型
制造砂型 准备型砂 浇注 落砂清理 检验 铸件
图2-1 砂型铸造的生产流程
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2.3
概 述
砂型铸造
3. 砂型铸造的基本过程
在成批生产和大批大量生产的铸造车间中，砂 型铸件的生产过程是周期性的：先按生产批量制造 砂型；等造型场地布满砂型后，就开炉熔化金属并 进行浇注；待铸件冷却后，就地落砂，取出铸件； 最后清理造型场地，处理型砂，接着又开始造型。
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（1）机器造型紧砂方式 震压式。在震击后加压，紧实铸型。机器成本低，结构
简单，生产率较高，但噪声大。型砂紧实度较均匀。
微震压实式。在微震的同时加压紧实铸型。生产率较
高，但机器易损坏。与前者的区别：频率高、振幅小。
高压式。用较高的比压来压实铸型。生产率高，噪音小，
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2.3
概 述
砂型铸造
3. 砂型铸造的基本过程
首先根据零件图制成适当的模型(模样)，并用模 型和配制好的型砂制成一定的砂型；然后把液态合金 浇入铸型型腔；等液态合金在型腔内冷却凝固后，就 可以把砂型破坏，取出铸件（称为落砂）；最后清理 铸件上的附着物，经过检验，就能获得所需的合格铸 件。
（见下页图）
造型机展示视频（0:30）
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2.3.1 造型方法的选择
2. 机器造型
（1）机器造型紧砂方式 压实式。用较低的比压(铸型单位面积上所受压力)压实
铸型。机器结构简单，噪声较小，生产率较高。但铸型上紧 下松，容易掉砂，很少单独使用。
震实式。靠造型机的震击来紧实铸型。机器结构简单，
制造成本低。但噪声大，生产率低，对厂房基础要求高，劳 动繁重。铸型上松下紧，也很少单独使用。
型芯，铸造生产过程在铸造流水线上进行，铸型的造型、 制芯、合箱、浇注等工序的操作工作均由机器完成，这样 的砂型铸造方法称为机器砂型铸造。
适用范围：机器砂型铸造适用于成批生产及大批大量生 产，主要用于铸造中型、小型铸件。
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2.3
概 述
2. 砂型铸造的特点
砂型铸造
铸造方法种类繁多，是一种传统的铸造方法，适用于 各种形状、大小和材料的铸件的生产，采用砂型铸造生产 的铸件约占铸件总产量的80%以上。 砂型铸造的缺点是一个砂型只能使用一次，要耗费大 量的造型工时，每生产1吨合格的铸件，需用4～5吨型砂， 处理大量型砂的工作十分繁重。此外，车间中砂尘污染严 重，劳动条件较差。但砂型铸造适合于在各种生产条件下， 生产各种合金的铸件，所以，仍是当今普遍应用的铸造方 法。
（水玻璃是硅酸钠（NaO. mSiO2 ）或硅酸 钾的水溶液，加热或吹 CO2 能快速生成硅
酸凝胶，起粘结作用。m代表结晶水。）
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造型材料的组成及性能要求（补充）
对型砂性能的基本要求： 型砂应该具有： 比较好的透气性、一定的湿度、 足够的强度、比较高的耐火性 和一定的退让性。
造型材料视频（1.03）
（见下二页图）
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砂型铸造机械化流水生产线
图3-7 机器造型铸造生产线
浇注
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熔炼、浇注
手工下芯
合箱 造上箱 造下箱
冷却凝固、落砂清理
空砂箱
卸上箱
卸下箱
自动造型生产线
1—卸箱机 2—移箱机 3、13—落砂 4—下箱自动造型机 5—刷砂刷 6—平车 7—放箱机 8—翻转机 9—合型机 10—辊道 11—换模小车 12—上箱自动造型机 14—铸型 15—浇注工段 16—输送带
压勺(秋叶)。修凹的曲面用； 提钩(砂钩)。修凹底部或侧面及钩出砂型中散砂用；
半圆(刀)。修圆柱形内壁和内圆角用。
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手工造型模具
铸造模具： 预先用容易加工的材料制成的与零件相似的
模样称为铸造模具。
模具分类：
1. 木模：用木材制成的模具，用于普通手工造型。 2. 金属模：用金属制成的模具，用于机器造型。 3. 塑料模：用工程塑料制成的模具，用于普通手工造型。 4. 蜡模：用工业石蜡制成的模具，用于熔模铸造。
作费事，生产率低，且对工人技术要求高。
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2.3.1 造型方法的选择
1. 手工造型
（3）手工造型常用方法 (详见P23 表2-5） 按模型特征分类 挖砂造型：适用于分型面不为平面、形状较复杂铸件的单
件小批生产，操作费事，对工人的技术要求高。
假箱造型：适用于分型面不为平面铸件的大批量生产，无
需每型挖砂，模样简单，生产效率较高。
刮板造型：适用于大回转体铸件或等截面铸件。
挖砂造型动画（0:37）
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整模造型视频（5:04）
活块造型视频（5:05）
分模造型视频（11:23） （酌情播放）
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2.3.1 造型方法的选择
1. 手工造型
（4）手工造型的特点及应用 优 点 (详见P23 表2-5）
操作简单、灵活方便； 模型、芯盒及砂箱等工艺装备简单； 生产准备时间短； 适应性强，适于各种大小、形状的铸件。