砂型铸造

浇入型腔冷却凝固后获得铸件，铸件经切削
加工最后成为零件。因此，模样、型腔、铸 件和零件四者之间在形状和尺寸上有着必然 的联系。
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零件、铸件及模样的主要区别
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落砂与清理
落砂 清理
从砂型中取出铸件的工作称为落砂。 落砂后的铸件必须经过清理工序，才能使铸件外 表面达到要求。
清理工作主要包括下列内容: 1.切除浇冒口 铸铁件可用铁锤敲掉浇冒口；铸钢件要用 气割切除；有色合金铸件则用锯割切除。 2.清除砂芯 铸件内腔的砂芯和芯骨可用手工、震动出芯 机或水力清砂装臵去除。 3.清除粘砂 铸件表面往往粘结着一层被烧焦的砂子，需 要清除干净。
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2 铸造工艺图
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2.1 浇注位置选择原则
（1）重要加工面向下原则 因为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。如果 这些加工面难以朝下，则应尽
力使其位于侧面。当铸件的重
要加工而有数个时，则应将较 大的乎而朝下。
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图2 起重机卷筒的浇注位置
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分模造型的特点及应用
特点： 模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两 个砂箱内，并用定位销钉定位。造型方便，但制作
模样较麻烦。
应用范围：
最大截面在中部，一般为对称性铸件。
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3.挖砂造型
如果铸件 的外形轮廓为 曲面或阶梯面， 其最大截面亦 是曲面，由于 条件所限，模 型不便分成两 半时，常采用 挖砂造型。
较大的薄壁部分臵于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位臵。
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2.1 浇注位置选择原则
(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臵冒口，使之实 现自下而上的定向凝固。如前述之铸钢
卷扬筒，浇注时厚端放在上部是合理的；
反之，若厚端放在下部，则难以补缩。
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图 有热节的浇注位置
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图 减少活块和型芯的分型方案
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2 铸造工艺图
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。其中包括：浇注位臵，铸型 分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，加工 余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺 寸和布臵等。铸造工艺图是指导模样(芯盒)设计、生产 准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。依据铸造 工艺图，结合所选定的造型方法，便可绘制出模样图及 合箱图。
2.1 浇注位置选择原则
(2)铸件的大平面应朝下。铸件的大平面若朝上，容易产生
夹砂缺陷，这是由于在浇注过程中金属液对型腔上表面有
强烈的热辐射，型砂因急剧热膨胀和强度下降而拱起或开 裂，于是铸件表面形成夹砂缺陷。因此，平板、圆盘类铸 件的大平面应朝下。
(3)为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面积
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1.整模造型
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1.整模造型
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整模造型的特点及应用
特点：
模样是整体结构、分型面为平面，铸型型腔全部在一 个砂箱内，造型简单，铸件不会产生错箱缺陷。
应用范围：
铸件最大截面在一端，且为平面。适用于形状简单
的铸件，如盘、盖类。
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2.分模造型
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2.分模造型
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2.分模造型
模样被分成两半，分模面是模样 的最大截面，型腔被分置在两个砂箱 内，易产生因合箱误差而形成的错 误。适用于形状较复杂且有良好对称 面的铸件，如套筒、管子和阀体等。 分模造型过程如图所示。
分型面P/L
上箱flask
型腔 Cavatity
型芯 Core
浇注系统gating system
下箱
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砂型铸造的生产过程

砂型铸造的生产工序主要包括:制模、配砂、 造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理 和检验。
型砂
模型 熔化 芯盒 芯砂 铸 型 浇注 型 芯 合 冷却 箱 凝固
零 件 图
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图2-18 双联齿轮毛
坯的造型方案
①多一个分型面多一份误差，使精度下降； ② 分型面多，造型工时多，生产率下降； ③机器造型只能两箱造型，故分型面多，不能进行大批量生产。 如图所示为一双联齿轮毛坯，若大批生产只能采用两箱造型，但其中 间为侧凹的部分，两箱造型要影响其起模，当采用了环状外型芯后解决了 起模问题，很容易进行机器造型。
第三章 砂型铸造
山东科技大学材料科学与工程学院
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铸造的分类
湿砂型 砂型铸造
干砂型 化学硬化砂型
铸造
（造型 方法）
以天然矿产砂石 为主要造型材料 特种铸造
（造型材料）
熔模铸造、壳型铸 造、负压铸造、泥 型铸造、实型铸造 、陶瓷型铸造等
以金属作为主 要造型材料
金属型铸造、离心 铸造、连续铸造、 压力铸造、 低压铸造等
制芯方法
1.放芯骨 砂芯中放入芯骨，以提高强度。 2.开通气道 砂芯中必须作出贯通的通气道，以提高砂 芯的透气性。 3.刷涂料 大部分的砂芯表面要刷一层涂料，以提高耐 高温性能，防止铸件粘砂。 4.烘干 砂芯烘干后，强度和透气性均能提高。
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9.型芯的制造
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零件、铸件及模样的主要区别

模样、型腔、铸件和零件之间的关系 在铸造生产中，用模样制得型腔，将金属液
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二、机器造型
随着现代化大生产的发展，机器造型已代替了大部分 的手工造型，它不但生产率高，而且质量稳定，是成批生 产铸件的主要方法。机器造型的实质是用机器进行紧砂和 起模，根据紧砂的起模方式的不同，有各种不同种类的造 型机。 机器造型的特点 （1）采用模板的两箱造型。所谓模板就是将模型、浇注系统 沿分型面与底板联结成一体的专用工装，一般采用金属材 料制造。有单面模板和双面模板之分。 （2）不能采用三箱造型和活块造型。
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挖砂造型的特点及应用
特点：
模样为整体模，造型时需挖去阻碍起模 的型砂，故分型面是曲面。造型麻烦，生产
率低。
应用范围： 单件小批生产模样薄、分模后易损坏或 变形的铸件。
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5. 假箱造型 4.假箱造型
挖砂造型生产的铸件有
一定批量时，为了避免每型
挖砂，可采用假箱造型。 特点是：先预制好一半 型，其上承托模样，用其造 下型，然后在此下型上再造 上型。开始预制的半型不用 来浇注，故称假箱。
铸造生产工序多，铸件质量不够稳定，废品率较高； 铸件表面较粗糙，多用于制造毛坯。
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铸型的基本结构
制造合格的铸件，铸型 是关键。铸型的质量直接影
响铸件的质量。尽管铸型种
类繁多，但它们的组成基本 相同，如图为铸型的结构示
意图。
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第一节 造型方法的选择
手工造型
(1)以手工操作为主，劳动强度大，劳动生产率低，铸件 缺陷率较高； (2)适用于重型铸件和形状复杂铸件的单件、小批量生产。 机器造型 (1)生产效率高，劳动条件得到改善； (2)精度比手工造型铸件高； (3)设备投资较大，适于形状不太复杂但生产批量较大的 铸件的生产。
铸 造 工 艺 图
落 砂 、 清 理
检 验
铸 件
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套筒的砂型铸造过程：
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砂型铸造的特点
可以制造形状复杂的毛坯或零件； 加工余量小，金属利用率高； 适应性强，应用面广，用于制造常用金属及合金的铸铁件； 铸件的成本低； 铸件的晶粒比较粗大，组织疏松，常存在气孔、夹渣等铸造
缺陷，机械性能比锻件差；
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刮板造型
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7.刮板造型
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8.地坑造型
在车间地坑内造型，
用地坑代替下砂箱，只要
一个上砂箱，可减少砂箱 的投资大型铸件单件生产
时,降低铸型高度,便于浇
注操作。但造38
9.型芯的制造
型芯的作用：型芯的主要作用是形成铸件的内腔，有
时也形成铸件局部外形。
分型面是指两半铸型相互接触的表面。除了消失模铸造外， 都要选择分型面。 一般说来，分型面在确定浇注位置后再选择。但是，分析 各种分型面的利、弊之后，可能再次调整浇注位置。在生产中 浇注位置和分型面有时是同时确定的。分型面的选择在很大程 度上影响着铸件的质量(主要是尺寸精度)、成本和生产率。分 型面的选择要在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省 人力物力，因此需考虑以下几个原则： (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。
铸造由于具有适应性广，经济性好等 许多优点，通常用来提供切削加工的毛坯， 有时也直接铸造成形。 在机器中，铸件一般占很大比例，比如， 在汽车中，铸件重量占40-60%；机床中占 70-95%。而铸件中，砂型铸造占90%。
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主要铸造工艺设备
设备类别 合金熔化及浇注 造型与制芯 落砂清理及后处理 落砂清理及后处理 特种铸造 检验 环境保护与劳动卫 生 主要铸造工艺设备 举例 冲天炉，电弧炉，感应电炉，坩埚炉，反射炉，装料机械，金属输 送机械，浇注装置 混砂机，筛砂机，旧砂再生机，型砂输送及贮存装置 各种造型机，制芯机，烘干炉 捅箱机，振动落砂机，抛丸、喷丸清理机，浇冒口切割机，机械手， 热处理炉，浸渗装置 压铸机，低压铸造机，差压铸造机，金属型铸造机，离心铸造机， 熔模铸造设备，连续铸造设备等 型砂试验仪器，材料分析仪器，无损检测仪器 除尘与空气净化装置，噪声控制装置，污水处理装置
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5.活块造型
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活块造型
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活块造型的特点及应用

特点： 将模样上妨碍起模的部分，做成活动的活快，便 于起模。造型和制作模样都很麻烦，生产率低。

应用范围：
单件小批生产带有突起部分的铸件。
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6.三箱造型
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6.三箱造型
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6.三箱造型
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三箱造型的特点及应用

特点： 铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用
两箱无法起模，将铸型放在三个砂箱中，组
合而成。三箱造型的关键是选配合适的中箱。 造型复杂，易错箱，生产率低。

应用范围： 单件小批生产具有两个分型面的铸件。
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7.刮板造型
对有些旋转体或等截面形状的铸件，当产 量小，属单件或小批量生产时，为了节省模样 费用，缩短模样制造时间，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。
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机器造型方法比较
种 类 压实式 震实式 震压式 抛砂造型 微震压实式 高压造型 射压式 机器造型的各种方法对比 主 要 特 点 适 用 范 围 用较低的比压压实铸型。机器结构简单，噪音较小，生产 用于成批生产的小铸件 率较高 靠造型机的震击来紧实铸型。机器结构简单，制造成本低。 用于成批生产的中、小铸件 但噪音大，生产率低，对厂房基础要求高，劳动繁重 在震击后加压，紧实铸型。机器的制造成本较低，生产率 用于成批生产的小铸件 较高，噪音大。型砂紧实度较均匀，能量消耗少 用抛砂方法填实和紧实铸型。机器的制造成本较低，生产 用于成批生产的大型铸件 率较高，能量消耗少，型砂紧实度较均匀 在微震的同时加压紧实铸型。生产率较高，机器较易损坏 用于成批生产中、小铸件 用较高的比压来压实铸型。生产率高，铸件尺寸准确，易 用于大批生产中、小铸件 于自动化。但机器结构复杂，制造成本高 用射砂填实砂箱，再用高比压压实铸型，生产率高，易于 用于大批生产中、小铸件 自动化，型砂紧实度高而均匀
成铸型型腔的工艺装备。
零 砂 芯
件：铸件经切削加工制成的金属件。
芯：为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂
或其他材料制成的，安放在型腔内部的铸型组元。
盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。
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分模面parting line
零件part
木模wooden pattern
砂箱flask
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手工造型的两箱造型图解
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（1）手工造型 ——单件、小批量生产 （2）机器造型 ——中、小件大批量生产 （3）机器造芯 ——中、小件大批量生产 （4）柔性造型单元 ——各种形状与批量生产
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砂型铸造

手工造型


整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型（一）活块造型（二） 挖砂造型 刮板造型等
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图 便于型芯固定和减少型芯的浇注位置
(5) 热节处应位于分型面附近的上部或侧面 容易形成缩孔的铸件(如铸钢、 球墨铸铁、可锻铸铁、黄铜)浇注时应把厚的部位放在分型面附近的上部或
侧面，以便安放冒口，实现定向凝固，进行补缩。
(6) 便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量，如图所示。
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2. 分型面的选择原则
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基本术语
铸
型：用型砂、金属或其他耐火材料制成；包括形成
铸件形状的空腔、型芯和浇冒系统的组合整体。
型 腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分。 铸 件：用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯用。 分型面：铸型组元间的接合面。 分模面：模样组元间的接合面。
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基本术语
模
样：由木材、金属或其他材料制成，用来形