第三章 砂型鑄造

第三章砂型鑄造主要內(nèi)容：

3.1造型方法的選擇

3.2砂型鑄造的工藝設(shè)計(jì)3.3鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第4章）如何將設(shè)計(jì)的零件變成鑄件？怎樣生產(chǎn)出合格鑄件?手工造型金屬型鑄造熔模鑄造壓力鑄造低壓鑄造陶瓷型鑄造離心鑄造消失模鑄造液態(tài)成型工藝砂型鑄造特種鑄造

整模造型分模造型活塊造型三箱造型挖砂造型刮板造型機(jī)器造型砂型鑄造的工藝設(shè)計(jì)砂型鑄造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鑄造工藝圖的繪制分型面的選擇工藝參數(shù)的確定澆注位置的確定震壓造型微震壓實(shí)造型射壓造型拋砂造型3.1砂型鑄造砂型鑄造是目前最常用最基本的鑄造方法，價(jià)格低廉，操作方便靈活。不受鑄造合金種類、鑄件形狀和尺寸的限制，并適合于各種生產(chǎn)規(guī)模。將液態(tài)金屬澆入砂型，冷卻后形成鑄件。型（芯）砂通常是由石英砂、粘土（或其它粘結(jié)材料）和水按一定比例混制而成的。型（芯）砂要有一定的強(qiáng)度，透氣性、耐火性和退讓性。零件圖鑄造工藝圖型砂模樣芯盒

芯砂型芯鑄型合箱冷卻凝固落砂、清理檢驗(yàn)熔化澆注（一）砂型鑄造工藝過(guò)程鑄件砂型鑄造的工藝過(guò)程（二）造型材料制作砂型和型芯的材料稱為造型材料，即型砂和芯砂。構(gòu)成：型砂和芯砂主要是由硅砂、粘結(jié)劑和水按一定比例而成。型砂要求：“一強(qiáng)三性”，即一定的強(qiáng)度，透氣性、耐火性和退讓性。型砂型砂強(qiáng)度檢測(cè)儀1）按模樣特征分：整模造型、分模造型、活塊造型、刮板造型、假箱造型、挖砂造型、實(shí)物造型等。2）按砂箱特征分：兩箱造型、三箱造型、地坑造型、脫箱造型等。１、手工造型（三）造型方法的選擇適用于單件、小批量生產(chǎn)手工造型a）直澆道棒；b）搗砂錘；c）通氣針；d）起模針；e）墁刀：修平面及挖溝槽用；f）秋葉：修凹的曲面用；g）砂勾：修深的底部或側(cè)面及鉤出砂型中散砂用；h）皮老虎a)造下砂型b)造上砂型c)開(kāi)外澆口、扎氣孔d)起出模樣e)合型f)帶澆口鑄件齒輪坯整模兩箱造型過(guò)程

特點(diǎn)：模樣是整體，分型面為平面，鑄型型腔位于半個(gè)鑄型內(nèi)

適用：鑄件最大截面在端部，且為平面鑄件整模造型a)鑄件圖b)模樣c)造下型d)造下型e)鑄型分模造型過(guò)程

特點(diǎn)：模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于兩個(gè)半箱內(nèi)

適用：鑄件最大截面在中部（或圓形）的鑄件分模造型活塊造型過(guò)程特點(diǎn)：鑄件上有妨礙起模的小凸臺(tái)、肋板等，制模時(shí)將其作為活動(dòng)部分。起模時(shí)，先起出主模，再?gòu)膫?cè)面取出活塊。造型費(fèi)時(shí)，操作要求高。適用：?jiǎn)渭⑿∨?、帶有突出部分不易起模的鑄件?；顗K造型挖砂造型過(guò)程特點(diǎn)：模樣雖是整體的，但鑄件的分型面為曲面；造型時(shí)挖掉阻礙起模的型砂；造型費(fèi)工時(shí)，生產(chǎn)率低。適用：?jiǎn)渭?、小批量、分型面不是平面的的鑄件。挖砂造型假箱造型三箱造型過(guò)程特點(diǎn)：鑄件兩端截面尺寸大于中間截面尺寸，需用三箱造型；模樣是分開(kāi)的，中型上、下兩面都是分型面，兩邊分別起模。適用：?jiǎn)渭?、小批量、具有兩個(gè)分型面的鑄件。三箱造型刮板造型

特點(diǎn)：用一個(gè)與鑄件輪廓形狀相同的刮板代替模樣，刮制出型腔的造型方法。適用：?jiǎn)渭⑿∨可a(chǎn)的尺寸較大且為回轉(zhuǎn)體的鑄件。刮板造型常用手工造型方法的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

造型方法特點(diǎn)

應(yīng)用范圍

整模造型整體模，分型面為平面，鑄型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)箱缺陷。鑄件最大截面在一端，且為平面分模造型模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型方便，但制作模樣較麻煩。最大截面在中部，一般為對(duì)稱性鑄件挖砂造型整體模，分型面是曲面造型時(shí)需挖去阻礙起模的型砂。造型麻煩、生產(chǎn)率低。單件小批量生產(chǎn)模樣薄，分模后易損壞或變形的鑄件假箱造型利用特制的假箱或型板進(jìn)行造型，自然形成曲面分型?？擅馊ネ谏安僮?，造型方便。成批生產(chǎn)需要挖砂的鑄件活塊造型將模樣上妨礙起模的部分，作成活動(dòng)的活塊，便于造型起模，造型和制作模樣都麻煩。單件小批量生產(chǎn)帶有突起部分的鑄件刮板造型用特制的刮板代替實(shí)體模樣造型，可顯著降低模樣成本。但操作復(fù)雜，要求工人技術(shù)水平高。單件小批量生產(chǎn)等截面或回轉(zhuǎn)體大、中型鑄件三箱造型鑄件兩端截面尺寸比中間部分大，采用兩箱造型無(wú)法起模時(shí)，鑄型可由三箱組成，關(guān)鍵是選配高度合適的中箱。造型麻煩，容易錯(cuò)箱。單件小批量生產(chǎn)具有二個(gè)分型面的鑄件地坑造型在地面以下的砂坑中造型，一般只用上箱，可減少砂箱投資。造型勞動(dòng)量大，要求工人技術(shù)較高。生產(chǎn)批量不大的大、中型鑄件可節(jié)省下箱機(jī)器造型使用機(jī)器來(lái)完成填砂、緊實(shí)和起模等造型的操作過(guò)程，是現(xiàn)代化鑄造車間的基本造型方法。２、機(jī)器造型

適用于中、小型鑄件的成批、大批量生產(chǎn)。1)生產(chǎn)效率高;2)鑄型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻、型腔輪廓清晰）;3)設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)。按緊實(shí)方式不同，機(jī)器造型分為

壓實(shí)造型、振壓造型、拋砂造型和射壓造型中小型鑄件多以振壓造型方法大型鑄件多以拋砂造型方法1-工作臺(tái)2-模樣3-砂箱4-輔助框5-壓板6-壓板架壓實(shí)造型工作示意圖（1）機(jī)器造型分類a)填砂b)振擊緊砂c)輔助壓實(shí)d)起模

振壓造型機(jī)的工作過(guò)程1）振壓造型是利用振動(dòng)和撞擊力對(duì)型砂緊實(shí)

振壓造型機(jī)的工作演示微振壓實(shí)造機(jī)的緊砂原理是在型砂壓實(shí)的同時(shí)進(jìn)行微振，所以其緊實(shí)度比振壓造型的高而且均勻。微振壓實(shí)造型高壓造型

高壓造型機(jī)的壓頭采用液體加壓，每個(gè)小壓頭的行程可隨模型的高度自行調(diào)節(jié)，使砂型各部位的緊實(shí)度均勻，且在壓實(shí)的同時(shí)還可進(jìn)行微震，它制得的砂型緊實(shí)度高、能獲得表面粗糙度低、尺寸精度高的鑄件、且噪音小，生產(chǎn)率高。2）拋砂造型利用拋砂頭內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的葉片將傳送帶的型砂呈團(tuán)狀以30－60m/s的速度高速拋入砂箱，使型砂表逐層緊實(shí)，同時(shí)完成填砂和緊實(shí)兩個(gè)工序。3）射壓造型

射砂和壓實(shí)復(fù)合方法緊實(shí)型砂。

a)頂箱起模b)頂箱漏模

機(jī)器造型的起模方法（2）起模方式常用的起模方式有頂箱起模、頂箱漏模和翻轉(zhuǎn)起模。通常是采用模板進(jìn)行兩箱造型。模板是將模樣、澆注系統(tǒng)沿分型面與模底板聯(lián)成一體的專用模具。造型后，模底板形成分型面，模樣形成鑄型空腔，而模底板的厚度不影響鑄件的形狀與尺寸。（3）機(jī)器造型的工藝特點(diǎn)通常是采用模板進(jìn)行兩箱造型。模板是將模樣、澆注系統(tǒng)沿分型面與模底板聯(lián)成一體的專用模具。造型后，模底板形成分型面，模樣形成鑄型空腔，而模底板的厚度不影響鑄件的形狀與尺寸。（3）機(jī)器造型的工藝特點(diǎn)機(jī)器造型盡量避免活塊，不能進(jìn)行三箱造型不能緊實(shí)中箱采用填砂和緊砂兩個(gè)工序一并完成將砂型緊實(shí)；鑄件的尺寸精度高；生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；也可用于造型；適合于中小鑄件成批大量的生產(chǎn)。3.機(jī)器造芯1）射芯機(jī)2）殼芯機(jī)砂型鑄造演示澆注凝固3.2砂型鑄造的工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)鑄造工藝圖的繪制工藝參數(shù)的確定分型面的選擇澆注位置的確定1.掌握澆注位置、分型面選擇；鑄造工藝參數(shù)確定；型芯設(shè)計(jì)；澆冒系統(tǒng)等有關(guān)知識(shí)。2.學(xué)會(huì)繪制簡(jiǎn)單鑄件的鑄造工藝圖。鑄造工藝設(shè)計(jì)的一般步驟1.對(duì)零件圖紙進(jìn)行審核和進(jìn)行鑄造工藝性分析2.選擇鑄造方法3.確定鑄造工藝方案4.繪制鑄造工藝圖5.繪制鑄件圖6.填寫(xiě)鑄造工藝卡和繪制鑄型裝配圖7.繪制各種鑄造工藝裝備圖紙3.2.1鑄造工藝圖的繪制分型方案對(duì)澆注位置的選擇鑄型分型面選擇繪制方法繪圖要領(lǐng)分型面的選擇澆注位置畫(huà)法(上和下)工藝參數(shù)定性給出即可鑄造工藝圖——是在零件圖上用各種工藝符號(hào)及參數(shù)表示出鑄造工藝方案的圖形鑄造工藝圖實(shí)例分型面的選取至關(guān)重要3.2.2分型面的選擇

分型面——指鑄型中組元間相互結(jié)合的面。1、應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量2、應(yīng)盡量使分型面是一個(gè)平直的面若分型面是一曲面，則必須用挖砂造型3、應(yīng)避免不必要的型芯和活塊，簡(jiǎn)化造型工藝3、應(yīng)避免不必要的型芯和活塊，簡(jiǎn)化造型工藝4、應(yīng)盡量使鑄件全部或大部分置于下箱4、應(yīng)盡量使鑄件全部或大部分置于下箱3.2.3澆注位置的選擇原則鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。1、鑄件的重要工作面、主要的加工面應(yīng)朝下或側(cè)立放置。C620床身澆注位置圓錐齒輪澆注位置氣缸套的澆注位置2、鑄件的大平面應(yīng)朝下以免形成夾渣和夾砂等缺陷。平板鑄件

鋁電機(jī)端蓋澆注位置3、應(yīng)將鑄件薄而大的平面放在下部、側(cè)面或傾斜位置以利于合金液填充鑄型油盤(pán)澆注位置4、應(yīng)將鑄件的厚大部分放在上部或側(cè)面以獲得組織致密，外形完整的鑄件鏈輪的澆注位置(鑄鋼)卷?yè)P(yáng)筒的澆注位置

5、鑄件圓周表面質(zhì)量要求高，應(yīng)進(jìn)行立鑄（三箱造型或平作立澆）3.2.4工藝參數(shù)的確定加工余量收縮率拔模斜度鑄造圓角型芯及型芯頭工藝參數(shù)一、機(jī)械加工余量和最小鑄孔鑄件最大尺寸(㎜)澆注時(shí)位置加工面與基準(zhǔn)面的距離(mm)<5050～120120～260260～500500～800800～1250<120頂面底、側(cè)面3.5～4.52.5～3.54.0～4.53.0～3.5120～260頂面底、側(cè)面4.0～5.03.0～4.04.5～5.03.5～4.05.0～5.54.0～4.5260～500頂面底、側(cè)面4.5～6.03.5～4.55.0～6.04.0～4.56.0～7.04.5～5.06.5～7.05.0～6.0500～800頂面底、側(cè)面5.0～7.04.0～5.06.0～7.04.5～5.06.5～7.04.5～5.57.0～8.05.0～6.07.5～9.06.5～7.0800～1250頂面底、側(cè)面6.0～7.04.0～5.56.5～7.55.0～5.57.0～8.05.0～6.07.5～8.05.5～6.08.0～9.05.5～7.08.5～106.5～7.5灰鑄鐵砂型鑄造的機(jī)械加工余量注：加工余量數(shù)值中下限用于大批大量生產(chǎn)，上限用于單件小批生產(chǎn)孔的鑄出：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。生產(chǎn)批量最小鑄出孔直徑灰口鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)12～1515～3030～50－30～5050最小鑄孔注：對(duì)于零件上不要求加工的孔槽，無(wú)論大小均應(yīng)鑄出二、起模斜度

為了在造型和制芯時(shí)便于起模，以免損壞砂型和型芯，在模樣、芯盒的起模方向留有一定的斜度。木模樣外壁高40-100時(shí)，斜度α1≤40’木模樣外壁高100-160時(shí)，斜度α1≤30’內(nèi)壁起模斜度比外壁大三、鑄造收縮率鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生收縮而造成各部分體積和尺寸縮小。為保證鑄件尺寸要求，需在模樣(芯盒)上加大一個(gè)收縮的尺寸。加大的這部分尺寸稱收縮量，一般根據(jù)鑄造收縮率來(lái)定。鑄造收縮率定義如下：

K＝[(L模－L件)/L件]×100%

式中：

K為鑄造收縮率；L模為模樣尺寸；L件為鑄件尺寸。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。通?；诣T鐵為0.7～1.0%，鑄造碳鋼為1.3～2.0%，鋁硅合金為0.8～1.2%，錫青銅為1.2～1.4%。四、型芯及型芯頭型芯作用：型芯是鑄件的一個(gè)重要的組成部分，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。型芯形式：水平型芯、垂直型芯、懸臂型芯、懸吊型芯、引申型芯（便于起模）、外型芯（使三箱造型變?yōu)閮上湓煨停┑攘N。型芯頭型芯頭:是型芯的定位、支撐和排氣的部分。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮：保證定位準(zhǔn)確、能承受砂芯自身重量和液態(tài)合金的沖擊、浮力等外