第2讲砂型铸造及铸造工艺方案
第二章-铸造工艺方案的确定
课堂讨论 图3-2-26
1．应使铸件全部或大部分置于同一半型内
图2-15 轮毂分型方案
2．应尽可能减少分型面数目 铸件的分型面少，铸件精度容易保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，且砂箱数目 少
图2-16 确定分型面数目的实例
3．平直分型面和曲折分型面的选择 尽可能选择平直分型面以简化工装结构及
其制造、加工工序和造型操作
图2-17 摇臂铸件的分型面
最小壁厚/㎜
高温合金
铝合金
0.6~1.0
1.5~2.0
0.8~1.5
2.0~2.5
1.0~2.0
2.5~3.0
—
3.0~3.5
—
3.5~4.0
铸件尺寸㎜
50×50 100×100 225×225
金属型铸造时铸件的最小壁厚
铝硅合 金
最小壁厚/㎜
铝镁合金、镁合 铜合金 金
灰铸铁
2.2
3
2.5
3
2.5
3
3
（1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板结构
改进妨碍起模的铸件结构 a）不合理 b）合理
教材220面,学生看,老师提问
（2）尽量取消铸件外表侧凹
图2-6 外壁内凹的框形件 a）不合理 b）合理
（3）有利于砂芯的固定和排气 (4) 减少或简化分型面(P221)
轴承架铸件
P222
（5）便于铸件的清理 (P222,图3-2-15) （6）简化模具制造 (P222,图3-2-16)
原则：
铸件精度和生产批量 吃砂量要求 吃砂量的确定
吃砂量: 铸件表面所需要的的最小型砂厚度。
根据铸件大小、重量、厚度、种类以 及型砂的特性和砂箱的结构确定。
吃砂量过小 砂型紧实困难，易引起胀砂、包砂、掉砂、
砂型铸造 工艺流程
砂型铸造工艺流程砂型铸造是一种常见的铸造方法，它通过使用砂质材料制作铸件的模具，然后将熔化的金属倒入模具中进行铸造。
这种工艺具有成本低、适用性广、生产效率高等优点，因此在工业制造中被广泛应用。
砂型铸造的工艺流程大致分为以下几个步骤：首先，根据铸件的形状和尺寸，设计出相应的模具。
模具分为一次性模和永久模两种，一次性模多使用砂质材料制成，用于较小批量的生产；永久模多使用金属材料制成，用于大批量生产。
在设计模具时，要考虑到铸件的结构特点、缩孔缩松问题以及方便脱模等因素。
接下来，根据模具的设计，准备砂质材料。
砂质材料的主要组成是砂和粘结剂。
砂是砂型铸造中最常用的填充材料，它能够填充模具的空间和形成铸件的形状。
粘结剂则用于粘结砂颗粒，使其能够保持形状并具有一定的强度。
在使用砂质材料之前，需要将砂颗粒进行筛分和清洗，以去除其中的杂质。
然后，将准备好的砂质材料填充到模具中。
填充过程需要注意，要使填充的砂层分布均匀且紧密，以确保铸件的质量。
填充完毕后，将模具震动或轻敲，以排除可能存在的气泡和浮土。
模具填充完成后，需要制作浇口和喷口。
浇口是用来倒入熔化金属的入口口，而喷口则用于排出模具中的燃气和烟尘等废气。
浇口和喷口的位置和形状对铸件的质量和结构起着重要的影响，需要根据具体情况进行设计和制作。
接下来，将模具进行干燥处理。
干燥处理用于去除模具中的水分，防止熔化金属与水分接触产生气化反应和爆裂现象。
干燥处理的时间和温度根据具体的砂质材料和模具尺寸等因素进行调控。
最后，进行铸造操作。
将熔化好的金属倒入模具中，待金属冷却凝固后，取出铸件。
在铸造过程中，需要控制金属的倒注速度、温度和冷却时间等参数，以确保铸件完整无缺，并尽量减少缺陷的产生。
综上所述，砂型铸造工艺流程包括模具设计、砂质材料准备、模具填充、浇口喷口制作、干燥处理以及铸造操作等步骤。
每一步骤都需要严格控制和精细操作，以保证铸件的质量和生产的效率。
砂型铸造工艺的应用范围广泛，可用于制造各种尺寸和形状的铸件，是现代工业制造中不可或缺的一种铸造方法。
砂型铸造工艺流程
砂型铸造工艺流程砂型铸造是一种常见的金属铸造工艺，它广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
下面我们将介绍砂型铸造的工艺流程。
首先，准备模具。
砂型铸造的模具通常由砂型和型壳组成。
砂型是用于成型的材料，型壳则是用于支撑和固定砂型的结构。
在准备模具的过程中，需要根据铸件的形状和尺寸选择合适的模具材料，并按照铸件的结构特点设计模具的结构。
接下来，制作砂型。
制作砂型是砂型铸造工艺的关键步骤。
首先，在模具中填充砂料，并用振动或压实等方法使砂型达到一定的密实度。
然后，根据铸件的形状和尺寸，在砂型中挖掘出铸件的腔型。
在挖掘腔型的过程中，需要考虑到浇口、浇道、通气道等构件的设置，以保证铸件的成型质量。
然后，组装模具。
在制作好砂型后，需要将型壳和砂型组装起来，形成完整的模具结构。
组装模具的过程中，需要注意模具的密封性和稳定性，以防止砂型在浇铸过程中发生变形或破裂。
接着，进行浇注。
在模具组装完成后，可以进行浇注了。
首先，将金属材料加热至熔化温度，然后倒入模具中。
在浇注的过程中，需要控制浇注速度和温度，以确保金属材料充分填充模具腔型，并避免产生气孔和夹渣等缺陷。
最后，冷却固化。
在金属材料充分填充模具腔型后，需要等待一定时间，让金属材料冷却固化。
冷却固化的时间根据铸件的材料和厚度而定，通常需要数小时甚至数天。
在冷却固化完成后，可以拆除模具，取出成型的铸件。
总的来说，砂型铸造工艺流程包括模具准备、砂型制作、模具组装、浇注和冷却固化等步骤。
这一工艺流程简单易行，成本低廉，适用于各种形状和尺寸的铸件。
同时，砂型铸造还可以实现批量生产，具有很高的经济效益。
因此，砂型铸造在工业生产中具有重要的地位和作用。
第2章砂型铸造的造型工艺
2020/11/25
第2章砂型铸造的造型工艺
• 铸造：将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝
固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。 • 铸造生产的特点： • 优点——零件的形状复杂；工艺灵活；成本较低。 • 缺点——机械性能较低；精度低；效率低；劳动条 件差。 • 分类： • 砂型铸造——90%以上 • 特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率高 • 我国铸造技术历史悠久，早在三千多年前，青铜器 已有应用；二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。泥型、 金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。
第2章砂型铸造的造型工艺
• 在单件小批生产的铸造车间里，常用手捏法来 粗略判断型砂的某些性能，如用手抓起一把型砂，紧 捏时感到柔软容易变形；放开后砂团不松散、不粘手， 并且手印清晰；把它折断时，断面平整均匀并没有碎 裂现象，同时感到具有一定强度，就认为型砂具有了 合适的性能要求，如图所示。
•型砂湿度适当时 手放开后可看出 折断时断隙设有碎裂状
第2章砂型铸造的造型工艺
第一节 砂型铸造的造型工艺
铸造可分为砂型铸造和特种铸造。砂型 铸造的应用最为广泛，其基本工序是：模样和 芯盒制作、配制型(芯)砂、造型造芯、合型、 熔炼合金、挠注、落砂清理和检验。
第2章砂型铸造的造型工艺
•铸造生产常规工艺流程
•模样制作 •芯盒制作
•型砂配制 •造型 •制芯
第2章砂型铸造的造型工艺
• (二)型砂的性能
• 型砂的质量直接影响铸件的质量，型砂质量差会使
铸件产生气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷。良好的型砂
应具备下列性能：
• ①透气性 型砂能让气体透过的性能称为透气性。
高温金属液浇入铸型后，型内充满大量气体，这些气体
砂型铸造工艺及工装设计
砂型铸造工艺及工装设计一、工艺流程设计砂型铸造的工艺流程设计是整个工艺的基础，包括以下步骤：设计铸造模具：根据产品需求和工艺要求，设计铸造模具的结构和尺寸。
制作砂型：根据模具和产品需求，制作符合要求的砂型。
浇注：将熔融的金属液体注入砂型，填充模具的型腔。
冷却：让金属液体冷却凝固，形成铸件。
脱模：将凝固的铸件从砂型中脱出，完成整个铸造过程。
二、铸造模具设计铸造模具的设计是整个工艺的核心，直接影响产品的质量和工艺的效率。
设计时需考虑以下几点：模具材料选择：根据产品需求和工艺要求，选择合适的模具材料。
模具结构确定：根据产品形状和尺寸，设计模具的结构和形状。
模具尺寸精度：根据产品要求和工艺条件，确定模具的尺寸精度。
浇口设计：浇口是金属液体注入模具的通道，设计时需考虑浇口的尺寸、位置和形式。
排气口设计：排气口是排除模具内的空气和挥发物的通道，设计时需考虑排气口的位置和大小。
三、砂型制作工艺设计砂型制作是整个工艺的重要环节，其质量直接影响产品的质量和工艺的效率。
设计时需考虑以下几点：砂型材料选择：选择符合要求的砂型材料，如黄沙、石英砂等。
砂型紧实度控制：控制砂型的紧实度，以保证砂型的强度和稳定性。
砂型透气性控制：控制砂型的透气性，以保证浇注过程中金属液体能够顺利填充模具的型腔。
砂型表面处理：对砂型的表面进行处理，以提高产品的表面质量。
四、浇注系统设计浇注系统是金属液体注入模具的通道，其设计直接影响到金属液体的流动和填充效果。
设计时需考虑以下几点：浇注系统结构形式：根据产品要求和工艺条件，选择合适的浇注系统结构形式。
浇注系统尺寸精度：根据产品要求和工艺条件，确定浇注系统的尺寸精度。
浇注速度控制：控制浇注速度，以保证金属液体能够平稳、充足地填充模具的型腔。
浇口位置选择：根据产品形状和模具结构，选择合适的浇口位置。
溢流槽设计：溢流槽是收集多余金属液体的结构，设计时需考虑溢流槽的位置和大小。
过滤网设置：过滤网是过滤金属液体中的杂质和气泡的结构，设计时需考虑过滤网的形式和材料。
2砂型铸造工艺分析PPT课件
29
2.3.2 主要工艺参数的确定
1. 铸件尺寸公差 铸件尺寸公差(CT)等级分为16级，各级公差数值见GB 6414－1986。 铸件公差等级由低向高递增方向为： 砂型手工造型→砂型机器造型及壳型铸造→金属型铸造→低压铸造→压力铸造 →熔模铸造。
2. 铸件质量公差
铸件质量公差是以占铸件公称质量的百分比为单位的铸件质量变动的允许范围。 铸件质量公差(MT)分为16级，各级公差数值见GB/T 11351-1989。
材料：HT200 收缩率：1.0 %
下
上
①
下
Ⅰ
上 上
Ⅱ
下
33
35 图2-24 销座零件图
36
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
二、熔炼与浇铸
熔炼：提供化学成分和温度都合格的液态 金属。
浇铸：将液态金属从浇包注入铸型的操作。
三、落砂与清理
落砂：用手工或机械使铸件与型砂、砂箱 分开的操作。
清理：落砂后清除铸件表面的黏砂、型砂 以及多于金属的过程。
20
2.3 砂型铸造工艺分析
2.3.1 浇注位置和分型面的确定
1. 浇注位置选定原则 (1) 铸件的重要加工面或主要工作
铸造工艺图—将工艺设计的内容（工艺方案）用工艺符号 或文字在零件图上表示出来 所形成的图样。
① 分型面和分模面；② 浇注位置、浇冒口的位置、形状、尺寸和数量；③ 工艺参数； ④ 型芯的形状、位置和数目，型芯头的定位方式和安装方式；⑤冷铁的形状、位置、 尺寸和数量； ⑥ 其他。
砂型铸造生产工艺流程
随着科技的进步，新型材料和技术的应用 不断推动着砂型铸造工艺的发展，铸件的 质量和性能得到了显著提升。
02 砂型铸造生产工艺流程
模具设计与制作
01
根据产品图纸或样品进行模具设计，确定模具结构、尺寸和材 料。
02
使用CAD软件进行三维建模，并优化设计以满足生产要求。
制作模具原型，进行试模和修正，确保模具的准确性和可靠性。
检测流程
根据产品图纸和技术要求，对铸件的各个部位进行尺寸和形位公差 的测量，记录数据并评估其是否符合标准或客户要求。
05 砂型铸造生产中的问题与 解决方案
气孔与缩孔
气孔
气孔是由于气体在金属液中未及时逸出而形成的 孔洞，通常出现在铸件表面或内部。
缩孔
缩孔是由于金属液在冷却过程中收缩而形成的孔 洞，通常出现在铸件内部。
01
02
03
04
浇注系统阻塞
由于金属液中的杂质或砂粒堵 塞浇注系统而导致的生产中断
。
解决方案
定期清理和检查浇注系统，控 制金属液的纯净度，加强过滤
和脱氧处理等。
模具损坏
由于模具材料、设计或使用不 当导致模具损坏或寿命缩短。
解决方案
选择合适的模具材料，优化模 具设计和制造工艺，加强模具
的维护和保养等。
04 砂型铸造质量控制与检测
化学成分检测
检测目的
确保铸件材料的化学成分符合标准要求，满足产品性能和使用要 求。
检测பைடு நூலகம்法
采用化学分析法对铸件材料进行成分分析，如使用光谱分析仪、 滴定分析等。
检测流程
采集铸件样品，进行破碎、研磨、溶解等处理，然后进行化学分 析，得出各元素的含量。
金相组织检测
砂型铸造
f）应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致 ）应使合箱位置、
2、分型面的选择 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则： 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则： 分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型， a）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最 大截面上，以简化模具制造和造型工艺。见图9 大截面上，以简化模具制造和造型工艺。见图9－4。
b) 高压紧实
震击紧实主要依靠震击 力坚实砂型。 力坚实砂型。该方法机 器结构简单， 器结构简单，制造成本 但噪声大、 低，但噪声大、生产率 要求厂房基础好。 低、要求厂房基础好。 砂型坚实度沿砂箱高度 方向愈往下愈大。 方向愈往下愈大。主要 适用于需成批生产的中， 适用于需成批生产的中， 小型铸件。 小型铸件。
二、砂型铸造工艺设计 铸造工艺图： 铸造工艺图：在零件图中用各种工艺符号表示出铸造工 艺方案的图形，铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、 艺方案的图形，铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇
注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板） 注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图 图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、 样。图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、 尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、 尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、冷铁的尺寸 和位置。 和位置。 1、浇注位置的选择 浇注位置的选择应考虑以下原则： 浇注位置的选择应考虑以下原则： 体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则 a）体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则， 将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部， 将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口 进行补缩。 进行补缩。
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影响收缩率的因素：
合金成分、铸型机械阻碍、铸件结构
收缩率
灰铸铁0.7%~1.0% 铸造碳钢1.3%~2.0% 铝硅合金0.8%~1.2%
（3）起模斜度
为方便起模，在平行于起模方向的加工表 面上所增加的斜度
模样高时取小值，矮时取大值 金属模取小值，木模取大值 手工造型取小值，机器造型取大值
机器造型-震压造型
•机器造型方法演示
机器造型-震压造型
机器造型-微震压实造型
机器造型-高压造型
机器造型-射砂造型
机器造型-射砂造型
•射砂造型演示
射砂造型全过程
机器造芯
机器造型的工艺特点
由机器完成填砂、紧实、起模等操作
生产率高；砂型紧实率高且均匀，型腔轮廓清晰， 铸件表面光洁、尺寸精度高；
上6 °~15 ° 下5 °~10 °
间歇
1mm～4mm
常见型芯的形式
•（a）水平型芯；（b）垂直型芯；（c）悬臂型芯； （d）悬吊型芯；（e）引伸型芯；（f）外型芯
垂直型芯
•（a）一般形式（b）只有下芯头（c）无芯头
水平型芯
•（a）一般形式（b）联合芯头（c）加长芯头（d）芯头+型芯 撑
多个冒口之间可用冷铁划分补 缩范围
8.绘制铸造工艺图——支架
不用或少用型芯
复杂型芯实例
复杂型芯实例
复杂型芯实例
可溶陶瓷型芯
复杂型芯实例
复杂型芯实例
6.浇注系统设计
•1.外浇口 •2.直浇道 •3.横浇道 •4.内浇口
7.冒口及冷铁布置
冒口的主要作用
补缩：防止缩孔、缩松 集渣、排气
位置
热节（或厚壁）处 尽可能是最高处
类型
明冒口、暗冒口 顶冒口、侧冒口、贴边冒口
第2讲砂型铸造及铸造工 艺方案
2020年7月23日星期四
第2讲 砂型铸造及铸造工艺方案
本讲主要内容
砂型铸造工艺
1、造型方法选择
砂型铸造、特种铸造 ▪ 手工造型、机器造型
2、浇注位置、分型面选择 3、工艺参数选择：
加工余量、收缩率、起模斜度
4、型芯设计：
型芯的数量、形状、尺寸及芯头设计
5、浇注系统设计 6、冒口和冷铁的尺寸、数量及其布置
铸造工艺图
•床身造 型演示
飞轮的铸造工艺过程
砂型的组成
铸造工艺方案
包括：
对零件结构进行铸造工艺性分析 选择造型、制芯方法 确定铸件浇注位置及分型面 确定铸造工艺参数 型芯设计（确定型芯形状、尺寸及数量） 浇注系统设计 冒口和冷铁的尺寸、数量及其布置 绘制铸造工艺图
技术文件——铸造工艺图
P33：灰铸铁机械加工余量表
（1）机械加工余量
最小铸出孔
大孔有利于均匀壁厚、减少 加工余量
P70表2-10
灰铸铁件最小铸出孔径ф
单件：30－50mm 成批：15－20mm 大量：12－15mm
不加工孔，是否需要铸造？ 连接用的螺钉、螺栓孔？
（2）收缩率
体积关系：模样 > 铸件 > 零件
② 薄壁应朝下、垂直或倾斜，防止浇 不足、冷隔
③ 厚壁位于上半型或朝上，容易补缩
④ 便于下芯、合箱、浇注和检验
4.工艺参数 （1）机械加工余量
需要通过切削加工提高精度的表面，需留 有机械加工余量
手工造型>机器造型 铸钢 > 铸铁 铁合金 >非铁合金(贵) 大型铸件 > 小型铸件 朝上表面 > 侧面、底面
•特点：适合于外形上有影响起模的小 结构,如凸台、吊耳等的铸件
三箱造型
•三箱造型演示
•特点：适合于外形简单，起模方向上有两个 最大截面的铸件
刮板造型
•特点：适合于回转体铸件，用刮板替代模样造型
地坑择
手工造型：刮板造型 vs 实体模样造型：批量
•
截面，且位于零 件一端的铸件
分模造型
•分模造型演 示
•特点：适合于外形简单，仅有一个最大截面 ，且位于零件中部的铸件
挖砂造型
•特点：适合于分型面为曲面的铸 件
假箱造型
•特点：适合于分型面为曲面的铸件，替代挖砂造型
活块造型
•特点：适合于外形上有影响起模的小 结构,如凸台、吊耳等的铸件
活块造型
3.浇注位置的确定
控制铸件的凝固和充满效果，保证获得 合格的铸件
① 重要的加工面、大平面应朝下或侧立 ② 铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面，保
证铸件充满 ③ 铸件的厚大部位应放在上部或侧面，便于补缩 ④ 便于下芯、合箱、浇注
① 重要表面朝下、大平面朝下或侧立
① 重要表面朝下、大平面朝下或侧立
1.造型（芯）方法
砂型铸造
手工造型
整模造型、分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱 造型、三箱造型（多箱造型）
机器造型
震压造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型
特种铸造
熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造 、离心铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造
整模造型
•整模造 型方法演
示
•特点：适合于外形简单，仅有一个最大
结构斜度
非加工表面
起模斜度的形式
（a）增加壁厚 （b）加减壁厚 （c）减小壁厚
5.型芯设计
型芯的作用
发动机缸体内腔的形成
•型芯形成汽车发动机缸体内腔
型芯在浇注时形成内 腔的过程
•型芯的作用－浇注过程动画
5.型芯设计
型芯结构
型芯主体
用于形成所需的型腔轮廓
型芯头
起支撑、固定、定位、排气的作用 斜度
①铸件全部或大部位于同一砂箱
②分型面尽量选择平面
•弯曲分型面 •起重臂铸件的分型面方案
③尽量减少分型面的数目
三通管砂芯
③尽量减少分型面的数目
•机器造型
•手工造型
④尽量减少型芯的数量
⑤便于下芯、合箱、检验铸件壁厚
便于型芯固定和定位
⑥避免活块造型
⑥避免活块造型
⑦避免砂箱过高
⑧减轻铸件清理和机械加工的工作量
生产准备时间长，设备和工艺装备费用高； 一个分型面，整模或分模造型； 适于中、小型铸件的成批或大批生产。
讨论：活块、挖砂和三箱造型是否 适合机器造型，怎样解决？
•单件小批量生产时
•大批量生产时
2.分型面的选择原则
选择合适的分型面，方便起模、下 芯，简化造型
① 应使铸件全部或大部置于同一半型内； ② 分型面应尽量采用平面，且数量最少； ③ 尽量减少型芯的数量； ④ 便于下芯、合箱、检验； ⑤ 避免活块、挖砂造型； ⑥ 不使砂箱过高； ⑦ 减少铸件清理、机械加工的工作量。