铸造工艺学培训讲义

铸造工艺学
主讲教师：柴知章
铸造工艺装备设计
铸造工艺装备是造型、造芯及合箱过程中所使用的模具 和装置的总称。
包括模样、模板、模板框、砂箱、砂箱托板、芯盒、烘 砂板(器)、砂芯修整磨具、组芯及下芯夹具、量具及检验样板、 套箱、压铁等。此外，芯盒反烘干器的钻模和修整标准也属 于铸造工艺装备。
❖ 模样和模板 ❖ 砂箱设计 ❖ 芯盒设计
（6）浇冒口模的偏差
1）尺寸偏差 内浇道模对有箱造型为±0.3mm，
对无箱造型为±0.15mm。
其余部位对有箱造型为±0.7mm， 对无箱造型为±0.5mm。
2）装配偏差
当浇冒口模被分装在上、下模板上，并要求相应 部分重合的条件下：
浇冒口模在模底板上的装配偏差要求不大±0.1mm。
注意：
所标注尺寸应便于加 工时测量。
10～25 25～50 50～100 100～150
>150
芯头④
间 模样芯头 芯盒芯头
隙 偏差
偏差
0.1 ＋0.1
－0.1
0.2 ＋0.15 －0.15
0.3 ＋0.15 －0.15
0.5 ＋0.2
－0.2
0.5 ＋0.2
－0.2
（3）分模面平面度 金属模分模面平面度要求见表。
分模（盒）面的平均轮廓尺寸 （长+宽）/2 <300 301-500 500-1000 >1000
二、砂箱
设计内容： ❖ 选择类型和材质 ❖ 确定砂箱尺寸 ❖ 结构设计 ❖ 定位及紧固
1.设计和选用砂箱的基本原则
(1) 满足铸造工艺要求。 如砂箱和模样之间应有足够的吃砂量；箱带不妨碍浇冒
口的安放、不严重阻碍铸件的收缩；定位装置的公差配合应 保证铸件的尺寸精度等。
(2) 尺寸和结构应符合造型机、起重设备、烘干设备的要 求。砂箱的吊轴、吊环、手把和紧固装置要稳定可靠。
通用砂箱：凡是模样尺寸合适的铸件均可使用的砂箱。 多为长方形。
5)聚苯乙烯泡沫塑料模(消失模) 聚苯乙烯泡沫塑料可直接发泡制成模样或板材，造型后 不取出模样，直接浇注。模样遇金属液气化烧去。 单件生产的中、大模样，一般由泡沫板粘合，加工成需 要的形状。 大批量的中、小模 ，一般直接发泡成型。 特点：使用泡沫塑料模能简化造型，节约砂芯，铸件尺
寸精度高，易实现机械比、自动化生产。但模样只能用一次， 春砂时模样易变形。
2）固定方式 上固定 模样上钻通孔，螺钉穿过模样与模底板固定。
固定方式
优点：便于选择螺孔位置，钻孔和装配方便。 缺点：破坏模样的工作表面，紧固后需用塑料
或铝等填平模样表面上之螺钉孔坑。
下固定 模底板上钻通孔，模样上攻螺纹孔的固定方法。
优点：模样工作表面不受损害。 缺点：螺孔位置要躲开模底板底部之肋条，
(3) 有足够的强度和刚度，使用中保证不断裂或发生过大 变形。
(4) 对型砂有足够的粘附力，使用中不掉砂或塌箱，但又 要便于落砂。
(5) 经久耐用，制造方便，材料来源广，价格低廉，使用 轻便。
(6) 应尽可能标准化、系列化和通用化。
2.砂箱类型的选择
(1) 专用砂箱和通用砂箱 专用砂箱：专为某一复杂或重要铸件设计的砂箱。
测量尺寸
<300 301～500 501～1000
>1000
凸体①
＋0.2 －0.1
＋0.25 －0.1
＋0.3 －0.12
＋0.4 －0.15
关联尺寸
凹体②
基准线 中心线③
－0.2 ＋0.1
±0.1
－0.25 ＋0.1
±0.1
－0.3 ＋0.12
±0.1
－0.4 ＋0.15
±0.1
铸孔名义 尺寸
计算实例：
如图所示的零件，材质为灰铁，采 用一般机器造型生产，供需双方约定铸 件要求的加工余量和铸造公差为： GB6414-CT11-RM1.4。已知Ø100外 圆处的加工余量为1.4，尺寸公差为 5(内孔为4)，拔模斜度增加量为0.394， 芯头间隙为0.5，尺寸收缩率为1%，求 在模样上Ø100外圆和Ø50内圆孔应制 成的尺寸。
2）肋距和肋厚
●依模样大小和使用要求来布置加 强肋，肋距150～400mm。
●厚度为0.8～1.0倍的模样壁厚。
如何固定？
(3)固定和定位孔
（1）模样向模底板上固定，可用 螺钉或螺栓 。
螺栓直径
0.8～1.0倍 模样壁厚 尺寸选用
固定用通孔或螺纹孔
螺栓孔尺寸
按中等精度配合 设计
●勿模●和螺样模栓四板孔周底位，部置并的应均肋尽匀条量分相靠布碰近。。
●同造型机连接用的突耳；
●供运输用的吊轴或手把；
●顶杆起模用的通道等。
●翻转式造型机用的模板上 还应有固定砂箱用的机构或突 耳等。
通常模底板外廓和砂箱一致。模底板的高度、壁厚 和肋的有关尺寸可参见有关设计手册。
模底板高度和模板框的高度，还应满足造型机的工艺要求。
例如:Z148B造型机要求： 490mm＜(砂箱高十模底板高+压头体高十浇口杯模高)＜
每块模样上至少设2个。 对大模样，
至多不超过4个销孔。
注意：
一般在安装完毕或试生产后， 证明模样位置准确后才配钻、配铰销孔，
最后订入定位销。
3．模样(芯盒)的尺寸标注
尺寸
标注什么？
尺寸偏差
粗糙度
分模面平面度
（1）尺寸标注如何计
算？
模
计算式，并精确凡到与0.2铸m件m有。关的尺寸，
样 (芯 盒)
与铸件有关的尺寸 Lm=(L按f±铸Ly造都)(1收应+缩把K)率铸件加尺以寸放大。 Lm——与铸件有关的模样尺寸
菱苦土粉在混合料中起胶合剂之作用。卤水为硬化剂，锯末 作为填充物，改善脆性及加工性。
菱苦土模特点：制作简便，成本低，表面光洁，不吸潮，变
形小，易修理。但质量大，抗弯及耐冲击性能较木模差，混合料 不能回用，楞角、边缘易损坏。
适用范围：单件小批的大中模样。
3)金属模样 特点： 表面光洁，尺寸精确，强度高，刚性大，使用寿 命长。但难加工，生产周期长，成本高。 适用范围：大量、成批生产的各种铸件。 材料：铸钢、铸铁、铸造铝合金、铸铜 4)塑料模样 材料： 大多为环氧树脂玻璃钢结构。 特点：制造、修理简便，表面光洁，不吸潮，变形小， 轻巧耐磨，寿命长，成本为金属模的20％一50％。但寻热性 差，不能加热．不宜在型砂周转快、砂温高的流水线上应用， 硬化剂有毒性。 适用范围：多用于成批生产的中小模佯。
750mm； 造型机工作台到压头体座底面之最小距离为490mm．最大
距离为760mm。
4.模板和砂箱的定位
（1）定位方法
直接定位法 定位销(套)直接安装在模底板上。 定 位 方 法
采用什么进行定位？ 间接定位法 定位销(套)装在模板框上。 模板和模板框之间另有定位。 应用： 快防换止、铸组件合错模缺位板点超多：差用的间措接施定：法。
5．设计模板图的注意事项 （1）模样和浇冒口模的位置、尺寸是否符合铸造工艺
图的要求，吃砂量(表3—6—5)是否合适。 （2）上、下模板上的模样布局、方向、尺寸标注等是
否一致，能否满足合箱要求。
（3）根据造型机的具体要求，验算模板高度应低于起 模高度等。
（4）直浇道的位置，合箱后应靠近浇注平台一侧。 （5）各种螺钉、定位元件位置是否合适?装卸方便否?
1）肋的形式
☻落地肋：直到模样底面上的肋。 适用范围：高度低于100mm且长宽尺寸较大的模样。
☻稍高高于模压样造底型面注的用意肋模。：样壁厚应 使 75用m比m范，图围距：3底中-面6、-5小3-1模所0m样m给，；其的高度加小大于 50％-l 00％。 加强肋应采用落地式肋。
☻拱型肋适用于高模样。
☻模样部分表面凹入分型面以下 ☻分型面以上模样过薄，加工、固定困难； ☻分型面通过模样圆角; ☻很小的模样，为便于加工、定位和固定等。
(2)壁厚及加强肋
除了薄小模样(小于50mm×50mm或高度低于30mm) 以外，都应制成空心结构。
平均轮廓尺寸大于I50mm的模样，内部设加强肋。
加强肋的形式和模样壁厚选择见图。
解： 对Ø100外圆 (100+2×1.4+1/2×5+0.394)×(1+1%) =106.75 mm =106.8mm
对Ø50对内园孔 (50-2×1.4-1/2×4)×(1+1%)+0.5 =46.15 mm=46.2mm
❖ 模板
一般模板由模底板、模样、浇注系统模、加热元件、定位 元件等组成。
我国常用木种有红松、落叶松、白松、黄松、杉木、柏 木、桂木、银杏、柚本等。
2)菱苦土模(芯盒)
菱苦土模样（见图3-6-1）： 在骨架3、木板条2上层敷菱苦 土混合料1，经过修光、硬化而制 成的。 菱苦土料配比： 混合料组成为菱苦土(Mg0)粉、 卤水和锯末，以1： (1～2) ：(2～4) 之体积比混合均匀，在1～3h内用 完。
按是否装配
整铸式 特 点：模样与模底板整铸在一起 使用范围：简单的小双面模板
装配式
特 点：模样平装在模底板上 平装式
使用范围：一般模样的模板
嵌入式 特 点：模样嵌装在模底板上表面 使用范围：特殊需要时
选定模样结构后，即可依铸造工艺确定模样的外形。
1）平装式结构简单，容易加工，最常用。 2）嵌入式在特殊条件下应用:
模间底接板以定和简位模化法板模框板多之结了间构一的，次定使定位模精轻位度巧误要，差严。，
定位销孔中便心了距更偏换差和小储于存±。0.03mm。
（2）定位销与销套
（2）定位销与销套
1）定位销及销套的名义直径 依砂箱名义尺寸大小，分别选用： ø20、ø25、ø30、 ø35 、ø40mm等。
2）定位销与销套的配合精度 大批大量生产采用K8／d8； 成批生产采用H 9／d9 单件小批生产采用H10／dl0。