第 3 章砂型铸造

第3章砂型铸造

掌握砂型铸造是合理选用铸造方法，正确设计铸件的基础和关键，金工课的核心内容。掌握砂型铸造是合理选用铸造方法，正确设计铸件的基础和关键，金工课的核心内容。铸造工艺图—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。其中有：浇注位置、铸型分型面、芯（非“蕊”也）子的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、浇注系统、起模斜度、冒口和冷铁的尺寸和布置等。

§1造型方法的选择 铸造工艺图是指导模样设计、生产准备、铸型铸造和铸件检验的基本工艺文件。且由它绘制模样图和合箱图。造型用砂又称：型(芯)砂一、型(芯)砂组成型砂及芯砂是制造铸型和型芯的造型材料,它主要由原砂、粘结剂、附加物和水混制而成。

型(芯)砂按粘结剂的种类可分为： 1.粘土砂粘土砂是以粘土为粘结剂配制成的型砂。由原砂(应用最广的是硅砂,主成分SiO2 ) 、粘土、水及附加物按一定比例配制而成。粘土砂是迄今为止铸造生产中应用最广泛的型砂。可用于制造铸铁件、铸钢件及非铁合金的铸型和不重要的型芯。粘土砂结构见示意图。

2.水玻璃砂 水玻璃砂是以水玻璃（硅酸钠Na2O·mSiO2的水溶液）为粘结剂配制成的化学硬化砂。它是除粘土砂外用得最广泛的一种型砂。水玻璃砂铸型或芯无需烘干、硬化速度快、生产周期短、易于机械化、劳动条件改善。 3.油砂和合脂砂油砂是以桐油、亚麻仁油等植物油为粘结剂配制成的型砂。

合脂砂以合成脂肪酸残渣经煤油稀释而成的合脂作粘结剂。合脂砂以合成脂肪酸残渣经煤油稀释而成的合脂作粘结剂。油砂或合脂砂制造结构复杂、要求高的型芯 4.树脂砂树脂砂是以树脂为粘结剂配制成的型砂。又分为热硬树脂砂、壳型树脂砂、覆模砂等。用树脂砂造型或制芯，铸件质量好、生产率高、节省能源和工时费用、工人劳动强度低、

易于实现机械和自动化、适宜成批大量生产。 型砂还包括石墨型砂、水泥砂和流态砂等. 二、型(芯)砂性能为防止铸件产生粘砂、夹砂、砂眼、气孔和裂纹等缺陷，型砂应具备下列性能。 1.型砂强度指型砂试样抵抗外力破坏的能力。 2.透气性表示紧实砂样孔隙度的指标。

若透气性不好，易在铸件内部形成气孔等缺陷。 3.型砂耐火性型砂耐火性指型砂承受高温作用的能力。耐火性差，铸件易产生粘砂。 4.退让性退让性指型砂不阻碍铸件收缩的高温性能。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。还有:紧实度、成形性、起模性及溃散性等.

三、手工造型 1.砂箱及造型工具如图所示。 2.常见手工造型方法 1)整模造型特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般只在下箱。整模造型因操作简便，无砂箱错位现象，适用于外形轮廓上有一个平面可作分型面的简单铸件，如齿轮坯、轴承、皮带、轮罩等。

2)分模造型 特点是：铸件的最大截面不在端部而在中部，因而木模沿最大截面分成两半。操作简便，适用于形状较复杂的铸件，特别广泛用于有孔或带有型芯的铸件，如套筒、水管、阀体、箱体、曲轴、立柱等。后图为水管铸件的分模造型过程。 3)挖砂造型

当铸件最大截面在中部，模样又不便分成两半(如分模后模样太薄或分面是曲面)时，只能将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。当铸件最大截面在中部，模样又不便分成两半(如分模后模样太薄或分面是曲面)时，只能将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。挖砂造型操作麻烦，生产率低，要求操作技术水平高，仅适用于单件小批量生产。对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产数量较多时，可用成形底板代替平面底板，并将模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。

成形底板可根据生产数量的不同，分别用金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多的型砂春紧制成砂质成形底板，称为假箱。成形底板可根据生产数量的不同，分别用金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多的型砂春紧制成砂质成形底板，称为假箱。 4)活块造型将模样上妨碍起模的部分，如凸台、肋、耳等，做成活动的，称为活块。活块用销式燕尾与模样的主体连接，在起模时须先取出模样主体，然后取出活块。

5)刮板造型 用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样造型的方法。刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产准备时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低，生产率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回转体铸件，如皮带轮、齿轮等。下面请同学们，根据前面的讨论，试分析下面的图例，应该用何种方法造型。

1.单件、小批生产 图示件属大尺寸、回转体，可采用刮板－地坑造型。 2.成批生产当批量大，但又无机械化生产条件时，可采用模样两箱造型。四、机器造型（造芯）手工造型中的摏箱、起模两工序不仅效率低，劳动条件差，而且铸件尺寸不准确等不足。

机器造型能较好的改变上述缺点。 用机器代替手工进行造型(芯),称机器造型(芯). 造型过程包括：填砂、紧实、起模、下芯、合箱以及铸型、砂箱的运输等工艺环节。大部分造型机主要是实现型砂的紧实和起模工序的机械化，至于合箱、铸型和砂箱的运输则由辅助机械来完成。不同的紧砂方法和起模方式的组合，组成了不同的造型机。

造型机的种类很多，按紧砂方法不同可分: 震压式造型机；震实式造型机；压实式造型机；射压式造型机；及气冲式造型机等。 1.震压式造型机这类造型机主要由震击机构、压实机构、起模机构和控制系统组成。

多通过震击和压实紧实型砂，绝大部分都是边震边压。多通过震击和压实紧实型砂，绝大部分都是边震边压。震击压实都采用气动,为高频率低振幅的微振形式,铸型硬度均匀. 为减轻振动，设有缓冲机构，缓冲机构有气垫式和弹簧式两种。所有机器都带有起模结构，起模比较平稳。这种造型机的特点是：机构简单、操作方便、投资较小，适用于各种材质小件的造型。

气动微振压实造型机,它采用振击(频率150～500次/分,振幅25～80mm)－压实-微振(频率700～1000次/分,振幅5～10mm)来紧实造型。这种造型机噪音较小,型砂紧实度均匀,生产率高.气动微振压实造型机,它采用振击(频率150～500次/分,振幅25～80mm)－压实-微振(频率700～1000次/分,振幅5～10mm)来紧实造型。这种造型机噪音较小,型砂紧实度均匀,生产率高. 2.射压式造型机射压式造型机有两种机型，一种是垂直分型无箱造型机，另一种是水平分型脱箱造型机。

其共同的特点是：不用砂箱，节省工装费用，占地面积较小。其共同的特点是：不用砂箱，节省工装费用，占地面积较小。垂直分型无箱造型是指在造型、下芯、合型及浇注过程中，铸型的分型面呈垂直状态（垂直于地面）的无箱射压造型法。 3.其他机器造型压实造型机中有高压造型机和水平分型脱箱压实造型机两种。 1)高压造型机近年来正向负压加砂高压

造型机发展，它的最大特点是：在负压状态下完成加砂和压实，所以，加砂均匀，并有一定的预紧实作用再加上压实作用，铸型强度高且均匀。造型机发展，它的最大特点是：在负压状态下完成加砂和压实，所以，加砂均匀，并有一定的预紧实作用再加上压实作用，铸型强度高且均匀。 2)多触头高压造型机由许多可单独动作的触头组成，可分为主动伸缩的主动式触头和浮动式触头。如图示。 4.抛砂造型 5.射芯机 6.机器造型的工艺特点 (1)基本形式模板两箱 (2)运用环芯顶替三箱

§2浇注位置和分型面的选择 浇注位置指浇注时铸型分型面所处的空间位置。铸型分型面指铸型组元间的结合面分模面为便于造型和起模，将模样分割成几个部分的分割面。分模面通常是平面。

一、浇注位置选择原则 1.重要的加工面应朝下，避免砂眼气孔和夹渣。 2.平板圆盘大面应朝下，减少辐射防开裂夹渣。 3.薄壁大面朝下或垂直，防止产生浇不足冷隔。 4.厚大部分在上或侧面；考虑安放冒口利补缩。

二、铸型分型面的选择原则 浇注位置选择原则：保证质量；分型面选择原则是：简化工艺求经济。 1.尽量平直数量少, 减少活块和型芯。 2.全部大部同一箱，保证精度利加工。 3.主要部分于下箱，便于操作与检验。

§3工艺参数的选择 一、机械加工余量和最小铸孔 1.机械加工余量铸件上预留的切削余量

2.最小铸孔 灰铁件，单件生产30～50mm时不铸出。但不要求加工的孔、槽，无论大小均应铸出。二、起模斜度注意：起模斜度与结构斜度的区分！起模斜度:为便于取模，在平行于起模方向的模样(零件加工表面)表面上所增加的斜度。结构斜度:为便于取模，在零件不加工表面表面上所增加的斜度。

起模斜度与结构斜度的异同

三、收缩率 模样尺寸比铸件放大一个该合金的收缩量。如：灰铁0.7～1％。铸钢为1.3～2％四、型芯设计型芯设计内容很多，如:型芯数量、形状、型芯头结构、下芯顺序及芯骨与通气等。其中，型芯头是芯子的重要组成部分，起定位和支撑型芯、排除芯子内气体的作用。而型芯头泛指：支撑芯子的芯子头和铸型的型芯座。

§4 综合分析举例 Ⅲ 一、支座分析时不必考虑浇注位置，只考虑工艺上的方便，试讨论有哪几个方案可选？

方案Ⅲ的铸造工艺图

课堂讨论—看图练习 分析上图四零件应采用何种手工造型方法？并确定它们的分型面和浇注位置。

小结： 本章作为铸造生产中的基础知识，又是难点内容，要求同学们课后认真看书，相互交流讨论，力求真正掌握。作业 P67:2、3（c）绳轮：绘制原图，标注分型面，试述可有几种造型方法(应包含活砂造型)

课后练习的讨论 P68－（3） 图示绳轮在单件生产条件下可以采用的造型方法图示：Φ122处为最小截面，最大截面为Φ170处。应选用三箱造型，如下图。

课后练习讨论P67-(2) 分模造型、挖砂造型、活块造型、三箱造型各适用哪种场合？答：分模造型：形状复杂，有良好对称面的铸件，分模面是最大截面，适用套筒、管子和阀体等回转体零件。挖砂造型：当铸件最大截面不在端部，模样又不便分开时，将模样做成整体结构，造型时

将妨碍起模的型砂挖掉，适用形状复杂的铸件单件小批生产。将妨碍起模的型砂挖掉，适用形状复杂的铸件单件小批生产。活块造型：铸件侧面有局部凸起，妨碍起模，可将凸台做成活块。适用侧面有凸台、肋条的结构。三箱造型：铸件中间小，两端大。须两个分型面。

刮砂板 砂箱砂舂底板皮老虎起模针通气针镘刀镘勺提勾

第 3 章 砂型铸造