第三章砂型鑄造

1、2021-7-1 第三章第三章 砂型鑄造砂型鑄造 機(jī)器造型機(jī)器造型 金屬型鑄造金屬型鑄造 熔模鑄造熔模鑄造 壓力鑄造壓力鑄造 低壓鑄造低壓鑄造 陶瓷型鑄造陶瓷型鑄造 離心鑄造離心鑄造 液態(tài)成型工藝液態(tài)成型工藝 砂型鑄造砂型鑄造 特種鑄造特種鑄造 整模造型整模造型 分模造型分模造型 三箱造型三箱造型 活塊造型活塊造型 挖砂造型挖砂造型 刮板造型刮板造型 手工造型手工造型 2021-7-1 砂型鑄造：砂型鑄造：是傳統(tǒng)的鑄造方法，它適用于各種形狀、大小是傳統(tǒng)的鑄造方法，它適用于各種形狀、大小 、批量及各種合金鑄件的生產(chǎn)。是由中國古代勞動人民發(fā)明的。、批量及各種合金鑄件的生產(chǎn)。是由中國古代勞動人民發(fā)明

2、的。 現(xiàn)在仍是主要的鑄造生產(chǎn)方法?，F(xiàn)在仍是主要的鑄造生產(chǎn)方法。砂型鑄造概述砂型鑄造概述-視頻視頻。 目的及要求：目的及要求： 1.1.了解手工造型和機(jī)械造型的常用方法；了解手工造型和機(jī)械造型的常用方法； 2.2.了解澆注口、冒口按放方法；了解澆注口、冒口按放方法； 3. 3. 掌握澆注口位置、分型面的選擇原則并靈活運(yùn)用。掌握澆注口位置、分型面的選擇原則并靈活運(yùn)用。 重點及難點：重點及難點： 1.1.常用手工造型方法；常用手工造型方法； 2.2.澆注系統(tǒng)設(shè)計；澆注系統(tǒng)設(shè)計； 3.3.工藝條件的確定。工藝條件的確定。 砂型鑄造自動砂型鑄造自動 生產(chǎn)線生產(chǎn)線- -視頻視頻。 2021-7-1 為了獲

3、得健全的鑄件、減少制造鑄型的工作量、降低鑄件為了獲得健全的鑄件、減少制造鑄型的工作量、降低鑄件 成本，必須合理地成本，必須合理地制定鑄造工藝方案制定鑄造工藝方案，并繪制出，并繪制出鑄造工藝圖鑄造工藝圖。 砂型鑄造工藝過程簡圖：砂型鑄造工藝過程簡圖： 砂型鑄件從砂型鑄件從 設(shè)計到產(chǎn)品的大致設(shè)計到產(chǎn)品的大致 過程過程-動畫演示動畫演示。 2021-7-1 鑄造工藝圖的繪制鑄造工藝圖的繪制 分型面的選擇分型面的選擇 澆注位置的確定澆注位置的確定 工藝參數(shù)的確定工藝參數(shù)的確定 設(shè)計要點設(shè)計要點 鑄造工藝設(shè)計要點：鑄造工藝設(shè)計要點： 2021-7-1 鑄造工藝圖：鑄造工藝圖： 是在零件圖上用各種是在零件

4、圖上用各種工藝符號工藝符號及及參數(shù)參數(shù)表表 示出鑄造工藝方案的圖形。是指導(dǎo)模樣設(shè)計示出鑄造工藝方案的圖形。是指導(dǎo)模樣設(shè)計 、生產(chǎn)準(zhǔn)備、鑄型制造和鑄件檢驗的基本工、生產(chǎn)準(zhǔn)備、鑄型制造和鑄件檢驗的基本工 藝文件。藝文件。 工藝圖包括：工藝圖包括： 澆注位置，鑄型分型面，型芯的數(shù)量、澆注位置，鑄型分型面，型芯的數(shù)量、 形狀、尺寸及其固定方法，冒口和冷鐵的尺形狀、尺寸及其固定方法，冒口和冷鐵的尺 寸和布置寸和布置, , 加工余量，收縮率，澆注系統(tǒng)，加工余量，收縮率，澆注系統(tǒng)， 起模斜度等。起模斜度等。 參考參考 表：表：鑄造工鑄造工 藝圖中符號藝圖中符號 及其表示方及其表示方 法。法。 2021-7-

5、1 繪制方法繪制方法 鑄造工藝圖的繪制：鑄造工藝圖的繪制： 根據(jù)零件，首先要考慮這個零件有幾種可能根據(jù)零件，首先要考慮這個零件有幾種可能 的分型方案，需進(jìn)行分析比較；的分型方案，需進(jìn)行分析比較； 對澆注位置有要求時要優(yōu)先考慮；對澆注位置有要求時要優(yōu)先考慮； 對澆注位置沒有要求時，優(yōu)先確定方案，即對澆注位置沒有要求時，優(yōu)先確定方案，即 優(yōu)先考慮分型面。優(yōu)先考慮分型面。 2021-7-1 下面主要介紹，鑄造工藝方案的制定過程中，有關(guān)造型方下面主要介紹，鑄造工藝方案的制定過程中，有關(guān)造型方 法的選擇、澆注位置和分型面的選擇等內(nèi)容。法的選擇、澆注位置和分型面的選擇等內(nèi)容。 2021-7-1 第一節(jié)第一

6、節(jié) 造型方法的選擇造型方法的選擇 造型是砂型鑄造最基本的工序，造型方法的選擇是否合理，造型是砂型鑄造最基本的工序，造型方法的選擇是否合理， 對鑄件質(zhì)量和成本有著重要的影響。有對鑄件質(zhì)量和成本有著重要的影響。有手工手工和和機(jī)器造型機(jī)器造型方法。方法。 手工造型方案選定：手工造型方案選定： 主要根據(jù)鑄件幾何體形主要根據(jù)鑄件幾何體形 狀、安放位置等選擇狀、安放位置等選擇分型面分型面 和和造型方案造型方案。 一、手工造型一、手工造型 手工造型用材料、工具及造型方法：手工造型用材料、工具及造型方法：視頻視頻 手工造型操作靈活，大小鑄件均可適應(yīng)，它可采用各種模樣手工造型操作靈活，大小鑄件均可適應(yīng)，它可采用

7、各種模樣 及型芯，通過及型芯，通過整模造型整模造型1 1，2 2、分模造型分模造型1 1，2 2、挖砂造型挖砂造型1 1，2 2、活活 塊造型塊造型1 1，2 2、刮板造型刮板造型1 1，2 2、三箱造型三箱造型1 1，2 2等方法制出外輪廓及等方法制出外輪廓及 內(nèi)型形狀復(fù)雜的鑄件。內(nèi)型形狀復(fù)雜的鑄件。 2021-7-1 應(yīng)用：應(yīng)用： 1 1）單件、小批生產(chǎn)）單件、小批生產(chǎn) 由于鑄件的尺寸較大，又屬回轉(zhuǎn)體，故在單件、小批生產(chǎn)條由于鑄件的尺寸較大，又屬回轉(zhuǎn)體，故在單件、小批生產(chǎn)條 件下壓環(huán)宜采用刮板件下壓環(huán)宜采用刮板- - 地坑造型地坑造型（視頻視頻）。）。- -節(jié)省許多工時和木材節(jié)省許多工時和

8、木材 ，降低成本。，降低成本。 2 2）成批生產(chǎn)）成批生產(chǎn) 在鑄件的生產(chǎn)批量較大、又缺乏機(jī)械化生產(chǎn)的條件下，仍可在鑄件的生產(chǎn)批量較大、又缺乏機(jī)械化生產(chǎn)的條件下，仍可 采用手工造型。采用手工造型。 特點：特點： 1 1、手工造型對模樣的要求不高。、手工造型對模樣的要求不高。 一般采用成本較低的實體木模，對于尺寸較大的回轉(zhuǎn)體零件一般采用成本較低的實體木模，對于尺寸較大的回轉(zhuǎn)體零件 還可以采用成本甚低的刮板造型方法來造型。還可以采用成本甚低的刮板造型方法來造型。 2 2、對砂箱的要求也不高，可減少砂箱的費用。、對砂箱的要求也不高，可減少砂箱的費用。 3 3、缺點為生產(chǎn)率低，對工人技術(shù)水平要求較高，而

9、且鑄件的、缺點為生產(chǎn)率低，對工人技術(shù)水平要求較高，而且鑄件的 尺寸精度及表面質(zhì)量較差。但實際生產(chǎn)中難以取代的造型方法。尺寸精度及表面質(zhì)量較差。但實際生產(chǎn)中難以取代的造型方法。 2021-7-1 二、機(jī)器造型（造芯）二、機(jī)器造型（造芯） 機(jī)器造型的實質(zhì)：機(jī)器造型的實質(zhì)： 將填砂、緊實和起模等主要工序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化。將填砂、緊實和起模等主要工序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化。 采用機(jī)器來造型和造芯，并與機(jī)械化砂處理、澆注和落砂采用機(jī)器來造型和造芯，并與機(jī)械化砂處理、澆注和落砂 等工序共同組成流水生產(chǎn)線。等工序共同組成流水生產(chǎn)線。 1 1、機(jī)器造型類型：常用的有、機(jī)器造型類型：常用的有震壓式造型震壓式造型和射壓造芯機(jī)。和射

10、壓造芯機(jī)。 2021-7-1 2 2、機(jī)器造型的工藝特點、機(jī)器造型的工藝特點 通常采用模板進(jìn)行兩箱造型。因機(jī)器造型不能緊實中箱，故通常采用模板進(jìn)行兩箱造型。因機(jī)器造型不能緊實中箱，故 不能進(jìn)行三箱造型。不能進(jìn)行三箱造型。 機(jī)器造型特點：機(jī)器造型特點： 大大提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，鑄件尺寸精確，表面大大提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，鑄件尺寸精確，表面 光潔，加工余量小。光潔，加工余量小。 盡管機(jī)器設(shè)備的投資大，但在大批量生產(chǎn)中鑄件的成本仍盡管機(jī)器設(shè)備的投資大，但在大批量生產(chǎn)中鑄件的成本仍 能顯著降低。能顯著降低。 2021-7-1 第二節(jié)第二節(jié) 澆注位置和分型面的選擇澆注位置和分型面的選擇

11、 澆注位置：是指澆注時鑄型分型面所處的空間位置澆注位置：是指澆注時鑄型分型面所處的空間位置( (上下上下) )。 鑄型分型面：是指鑄型中相互結(jié)合的組元間的結(jié)合面。鑄型分型面：是指鑄型中相互結(jié)合的組元間的結(jié)合面。三箱三箱 造型澆注位置和分型面造型澆注位置和分型面。 2021-7-1 一、澆注位置選擇原則一、澆注位置選擇原則 （1 1）鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或側(cè)立。因鑄件的上表面容）鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或側(cè)立。因鑄件的上表面容 易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，組織也不如下表面致密；易產(chǎn)生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷，組織也不如下表面致密； （2 2）鑄件的大平面應(yīng)朝下。大平面朝上容易產(chǎn)生夾砂缺陷）鑄件的

12、大平面應(yīng)朝下。大平面朝上容易產(chǎn)生夾砂缺陷 ； （3 3）為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷，應(yīng)將面）為防止鑄件薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷，應(yīng)將面 積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜的位置；積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜的位置； （4 4）對于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)使厚的部分放在鑄型的上）對于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)使厚的部分放在鑄型的上 部或側(cè)面，以便在鑄件厚壁處直接安置冒口部或側(cè)面，以便在鑄件厚壁處直接安置冒口, ,使之實現(xiàn)自下而上的使之實現(xiàn)自下而上的 定向凝固。定向凝固。 2021-7-1 二、鑄型分型面的選擇原則二、鑄型分型面的選擇原則 鑄造工藝合理性

13、的關(guān)鍵之一。鑄型分型面的選擇應(yīng)能在保證鑄造工藝合理性的關(guān)鍵之一。鑄型分型面的選擇應(yīng)能在保證 鑄件質(zhì)量的前提下，盡量簡化工藝，節(jié)省人力物力。鑄件質(zhì)量的前提下，盡量簡化工藝，節(jié)省人力物力。 選擇原則選擇原則 應(yīng)盡量使分型面是一個平直的面；應(yīng)盡量使分型面是一個平直的面； 應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量；應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量； 應(yīng)盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少；應(yīng)盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少； 應(yīng)使鑄件的全部或大部分置入同一砂箱；應(yīng)使鑄件的全部或大部分置入同一砂箱； 應(yīng)使鑄件的全部或大部分置入下箱；應(yīng)使鑄件的全部或大部分置入下箱； 應(yīng)保證模樣能順利的從鑄型中取出。應(yīng)保證模樣能順利的從鑄型中取出。 2021-7-1

14、 1 1）應(yīng)使工藝造型簡化：）應(yīng)使工藝造型簡化： 盡量使分型面平直、數(shù)量少，避免不必要的活塊和型芯等，盡量使分型面平直、數(shù)量少，避免不必要的活塊和型芯等， 盡量使鑄型只有一個分型面，以便采用工藝簡便的兩箱造型；盡量使鑄型只有一個分型面，以便采用工藝簡便的兩箱造型； 應(yīng)盡量使分型面是一個平直的面：若分型面是一曲面，則應(yīng)盡量使分型面是一個平直的面：若分型面是一曲面，則 必須用挖砂造型。必須用挖砂造型。 2021-7-1 應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量（之一）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量（之一） 2021-7-1 應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量（之二）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量（之二） 2021-7-1 應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)

15、量（之三）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量（之三） 2021-7-1 應(yīng)盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少應(yīng)盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少 2021-7-1 應(yīng)盡量使鑄件全部或大部分放在同一砂箱，以保證鑄件的應(yīng)盡量使鑄件全部或大部分放在同一砂箱，以保證鑄件的 精度；精度； 1 1）為便于造型、下芯、合箱和檢驗鑄件壁厚，應(yīng)盡量使型）為便于造型、下芯、合箱和檢驗鑄件壁厚，應(yīng)盡量使型 腔及主要型芯位于下箱；腔及主要型芯位于下箱； 2 2）加工基準(zhǔn)面與大部分加工面在同一砂型內(nèi)；使鑄型總高）加工基準(zhǔn)面與大部分加工面在同一砂型內(nèi)；使鑄型總高 度為最低。度為最低。 2021-7-1 應(yīng)保證模樣能順利從鑄型中取出（之一）應(yīng)保證模樣

16、能順利從鑄型中取出（之一） 2021-7-1 可見，具體鑄件難以全面滿足，有時甚至互相矛盾。因此可見，具體鑄件難以全面滿足，有時甚至互相矛盾。因此 ，必須抓住主要矛盾、全面考慮，至于次要矛盾，則從工藝措施，必須抓住主要矛盾、全面考慮，至于次要矛盾，則從工藝措施 上設(shè)法解決。上設(shè)法解決。 1 1、質(zhì)量要求高的鑄件：應(yīng)滿足澆注位置要求的前提下考慮造、質(zhì)量要求高的鑄件：應(yīng)滿足澆注位置要求的前提下考慮造 型工藝的簡化。型工藝的簡化。 2 2、沒有特殊質(zhì)量要求的鑄件：以簡化工藝、提高經(jīng)濟(jì)效益為、沒有特殊質(zhì)量要求的鑄件：以簡化工藝、提高經(jīng)濟(jì)效益為 主要依據(jù)，不必過多地考慮澆注位置。主要依據(jù)，不必過多地考慮

17、澆注位置。 應(yīng)保證模樣能順利從鑄型中取出（之二）應(yīng)保證模樣能順利從鑄型中取出（之二） 2021-7-1 第三節(jié)第三節(jié) 鑄件工藝參數(shù)的選擇鑄件工藝參數(shù)的選擇 鑄件工藝參數(shù)有鑄件工藝參數(shù)有- 機(jī)械加工余量；機(jī)械加工余量； 收縮率；收縮率； 拔模斜度；拔模斜度； 鑄造圓角；鑄造圓角； 型芯及型芯頭。型芯及型芯頭。 工藝參數(shù)工藝參數(shù) 2021-7-1 一、機(jī)械加工余量和最小鑄孔一、機(jī)械加工余量和最小鑄孔 在鑄件上為切削加工而加大的尺寸稱為在鑄件上為切削加工而加大的尺寸稱為機(jī)械加工余量機(jī)械加工余量。余量余量 過大，切削加工費工，且浪費金屬材料；余量過小，制品會因殘過大，切削加工費工，且浪費金屬材料；余量

18、過小，制品會因殘 余黑皮而報廢，或者，因鑄件表面層過硬而加速刀具磨損。余黑皮而報廢，或者，因鑄件表面層過硬而加速刀具磨損。 鑄孔原則鑄孔原則：要考慮鑄出的可能性、必要性、和經(jīng)濟(jì)性。一：要考慮鑄出的可能性、必要性、和經(jīng)濟(jì)性。一 般大孔用下芯的方式鑄出，而小孔則用機(jī)加工完成。般大孔用下芯的方式鑄出，而小孔則用機(jī)加工完成。 2021-7-1 影響加工余量的因素：影響加工余量的因素： 取決于鑄件的生產(chǎn)批量、合金的種類、鑄件的大小、加工面取決于鑄件的生產(chǎn)批量、合金的種類、鑄件的大小、加工面 與基準(zhǔn)面的距離及加工面在澆注時的位置等。與基準(zhǔn)面的距離及加工面在澆注時的位置等。 1 1、大批生產(chǎn)時，因采用機(jī)器造

19、型，鑄件精度高，故余量可、大批生產(chǎn)時，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可 減??；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大。減??；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大。 2 2、鑄鋼件因表面粗糙，余量應(yīng)加大；非鐵合金鑄件價格甚、鑄鋼件因表面粗糙，余量應(yīng)加大；非鐵合金鑄件價格甚 貴，余量應(yīng)比鑄鐵小。貴，余量應(yīng)比鑄鐵小。 3 3、鑄件尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，尺寸誤差、鑄件尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，尺寸誤差 愈大，故余量也應(yīng)隨之加大。表愈大，故余量也應(yīng)隨之加大。表2-9 2-9 灰鑄鐵的機(jī)械加工余量?；诣T鐵的機(jī)械加工余量。 4 4、鑄件的孔、槽是否鑄出，不僅取決于工藝上的可能性，、鑄件的孔

20、、槽是否鑄出，不僅取決于工藝上的可能性， 還必須考慮其必要性。一般來說，較大的孔、槽應(yīng)當(dāng)鑄出，但較還必須考慮其必要性。一般來說，較大的孔、槽應(yīng)當(dāng)鑄出，但較 小的孔、槽則不必鑄出，留待加工反而更經(jīng)濟(jì)。小的孔、槽則不必鑄出，留待加工反而更經(jīng)濟(jì)。 2021-7-1 二、起模斜度二、起模斜度 為了使模樣（或型芯）便于從砂型中取出，凡垂直于分型面為了使模樣（或型芯）便于從砂型中取出，凡垂直于分型面 的立壁在制造模樣時，必須留出一定的傾斜度的立壁在制造模樣時，必須留出一定的傾斜度，此傾斜度稱為，此傾斜度稱為 起模斜度。起模斜度。 大小取決于立壁的高度、造型方法、模樣材料等因素，大小取決于立壁的高度、造型方

21、法、模樣材料等因素， 通常為通常為15153 3。立壁越高，斜度越??；機(jī)器造型應(yīng)比手工造型。立壁越高，斜度越??；機(jī)器造型應(yīng)比手工造型 小，而木模應(yīng)比金屬模斜度大，內(nèi)壁比外壁大。小，而木模應(yīng)比金屬模斜度大，內(nèi)壁比外壁大。 2021-7-1 三、收縮率三、收縮率 鑄件在凝固和冷卻過程中會發(fā)生收縮而造成各部分體積和尺鑄件在凝固和冷卻過程中會發(fā)生收縮而造成各部分體積和尺 寸縮小。寸縮小。為了使鑄件的實際尺寸符合圖樣要求，在制作模樣和芯為了使鑄件的實際尺寸符合圖樣要求，在制作模樣和芯 盒時，模樣和芯盒的制造尺寸應(yīng)比鑄件放大一個該合金的收縮率。盒時，模樣和芯盒的制造尺寸應(yīng)比鑄件放大一個該合金的收縮率。 合

22、金收縮率的大小取決于鑄造合金的種類及鑄件的結(jié)構(gòu)、合金收縮率的大小取決于鑄造合金的種類及鑄件的結(jié)構(gòu)、 尺寸等因素。尺寸等因素。 通常灰鑄鐵的鑄造收縮率是通?；诣T鐵的鑄造收縮率是0.7%0.7%1.0%1.0%，鑄鋼的鑄造鑄鋼的鑄造 收縮收縮 率為率為1.3%1.3%2.0%2.0%，鋁合金的鑄造收縮率為鋁合金的鑄造收縮率為0.8%0.8%1.2%1.2%，錫青銅鑄錫青銅鑄 造收縮率為造收縮率為1.2%1.2%1.4%1.4%。 2021-7-1 凝固特性凝固特性 熱節(jié)、充型熱節(jié)、充型 不同轉(zhuǎn)不同轉(zhuǎn) 角處的角處的 熱節(jié)熱節(jié) 鑄造圓角鑄造圓角 2021-7-1 四、型芯及型芯頭四、型芯及型芯頭 型芯是鑄件的一個重要的組成部分。型芯是鑄件的一個重要的組成部分。 型芯的功用：是形成鑄件的內(nèi)腔，孔洞型芯的功用：是形成鑄件的內(nèi)腔，孔洞 和形狀復(fù)雜阻礙起模部分的外形。和形狀復(fù)雜阻礙起模部分的外形。 型芯種類（一）型芯種類（一） 2021-7-1 型芯種類（二）型芯種類（二） 2021-7-1 型芯頭：是型芯的定位、支撐和排型芯頭：是型芯的定位、支撐和排 氣的部分。氣的部分。 設(shè)計時需考慮：保證定位準(zhǔn)確、能承設(shè)計時需考慮：保證定位準(zhǔn)確