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1、第三章 砂型鑄造,主要內(nèi)容： 3.1 造型方法的選擇 3.2 砂型鑄造的工藝設計 3.3 鑄件的結構設計（第4章）,如何將設計的零件變成鑄件？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,機器造型,砂型鑄造的工藝設計 砂型鑄造的結構設計,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，價格低廉，操作方便靈活。不受鑄造合金種類、
2、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（或其它粘結材料）和水按一定比例混制而成的。型（芯）砂要有一定的強度，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,熔化,澆注,（一）砂型鑄造工藝過程,鑄 件,砂型鑄造的工藝過程,（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。,構成：型砂和芯砂主要是由硅砂、粘結劑和水按一定比例而成。,型砂要求：“一強三性”，即一定的強度，透氣性、耐火性和退讓性。,型砂,型砂強度檢測儀,1）按模樣特征分：整
3、模造型、分模造型、活塊造型、刮板造型、假箱造型、挖砂造型、實物造型等。 2）按砂箱特征分：兩箱造型、三箱造型、地坑造型、脫箱造型等。,、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程,特點：模樣是整體，分型面為平面，鑄型型腔位于半個鑄型內(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
4、)模樣 c)造下型 d)造下型 e)鑄型,分模造型過程,特點：模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于兩個半箱內(nèi),適用：鑄件最大截面在中部（或圓形）的鑄件,分模造型,活塊造型過程,特點：鑄件上有妨礙起模的小凸臺、肋板等，制模時將其作為活動部分。起模時，先起出主模，再從側面取出活塊。造型費時，操作要求高。,適用：單件、小批量、帶有突出部分不易起模的鑄件。,活塊造型,挖砂造型過程,特點：模樣雖是整體的，但鑄件的分型面為曲面；造型時挖掉阻礙起模的型砂；造型費工時，生產(chǎn)率低。,適用：單件、小批量、分型面不是平面的的鑄件。,挖砂造型,假箱造型,三箱造型過程,特點：鑄件兩端截面尺寸大于中間截面尺寸，需用三箱造型；
5、模樣是分開的，中型上、下兩面都是分型面，兩邊分別起模。,適用：單件、小批量、具有兩個分型面的鑄件。,三箱造型,刮板造型,特點：用一個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：單件、小批量生產(chǎn)的尺寸較大且為回轉體的鑄件。,刮板造型,常用手工造型方法的特點和應用范圍,機器造型使用機器來完成填砂、緊實和起模等造型的操作過程，是現(xiàn)代化鑄造車間的基本造型方法。,、機器造型,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)鑄型質量好（緊實度高而均勻、型腔輪廓清晰）; 3)設備和工藝裝備費用高，生產(chǎn)準備時間較長。,按緊實方式不同，機器造型分為壓實造型、振壓造型、拋砂造型和
6、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 2-模樣 3-砂箱 4-輔助框 5-壓板 6-壓板架,壓實造型工作示意圖,（1）機器造型分類,a)填砂 b)振擊緊砂 c)輔助壓實d)起模振壓造型機的工作過程,1）振壓造型是利用振動和撞擊力對型砂緊實,振壓造型機的工作演示,微振壓實造機的緊砂原理是在型砂壓實的同時進行微振，所以其緊實度比振壓造型的高而且均勻。,微振壓實造型,高壓造型,高壓造型機的壓頭采用液體加壓，每個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度均勻，且在壓實的同時還可進行微震，它制得的砂型緊實度高、能獲得表面粗糙度低、尺寸精度高的鑄件、且噪
7、音小，生產(chǎn)率高。,2）拋砂造型,利用拋砂頭內(nèi)高速旋轉的葉片將傳送帶的型砂呈團狀以3060m/s的速度高速拋入砂箱，使型砂表逐層緊實，同時完成填砂和緊實兩個工序。,3）射壓造型,射砂和壓實復合方法緊實型砂。,a)頂箱起模 b)頂箱漏模機器造型的起模方法,（2）起模方式,常用的起模方式有頂箱起模、頂箱漏模和翻轉起模。,通常是采用模板進行兩箱造型。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）機器造型的工藝特點,通常是采用模板進行兩箱造型。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。
8、 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）機器造型的工藝特點,機器造型盡量避免活塊，不能進行三箱造型,不能緊實中箱,采用填砂和緊砂兩個工序一并完成將砂型緊實； 鑄件的尺寸精度高； 生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)自動化； 也可用于造型； 適合于中小鑄件成批大量的生產(chǎn)。,3. 機器造芯,1）射芯機,2）殼芯機,砂型鑄造演示,澆注,凝固,3.2 砂型鑄造的工藝設計,設計要點,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；型芯設計；澆冒系統(tǒng)等有關知識。
9、 2.學會繪制簡單鑄件的鑄造工藝圖。,鑄造工藝設計的一般步驟 1.對零件圖紙進行審核和進行鑄造工藝性分析 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,對澆注位置的選擇,鑄型分型面選擇,繪制方法,繪圖要領,分型面的選擇,澆注位置畫法(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及參數(shù)表示出鑄造工藝方案的圖形,鑄造工藝圖實例,分型面的選取至關重要,3.2.2 分型面的選擇,分型面指鑄型中組元間相互結合的面。,1、應盡量減少分型面的數(shù)量,2
10、、應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,3、應避免不必要的型芯和活塊，簡化造型工藝,3、應避免不必要的型芯和活塊，簡化造型工藝,4、應盡量使鑄件全部或大部分置于下箱,4、應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、主要的加工面應朝下或側立放置。,C620床身澆注位置 圓錐齒輪澆注位置 氣缸套的澆注位置,2 、鑄件的大平面應朝下,以免形成夾渣和夾砂等缺陷。,平板鑄件,鋁電機端蓋澆注位置,3、應將鑄件薄而大的平面放在下部、側面或傾斜位置,以利于合金液填充鑄型,油盤澆注位置,4、
11、應將鑄件的厚大部分放在上部或側面,以獲得組織致密，外形完整的鑄件,鏈輪的澆注位置(鑄鋼),卷揚筒的澆注位置,5、鑄件圓周表面質量要求高，應進行立鑄（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、機械加工余量和最小鑄孔,灰鑄鐵砂型鑄造的機械加工余量,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)濟性。一般大孔用下芯的方式鑄出，而小孔則用機加工完成。,最小鑄孔,注：對于零件上不要求加工的孔槽，無論大小均應鑄出,二、起模斜度,為了在造型和制芯時便于起模，以免損壞砂型和型芯，
12、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，斜度140,木模樣外壁高100-160時，斜度130,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程中會發(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構、尺寸等因素。通?；诣T鐵為0.71.0%，鑄造碳鋼為1.32.0%，鋁硅合金為0.81.2%，錫青銅為1.21
13、.4%。,四、型芯及型芯頭,型芯作用：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,孔洞和形狀復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。 設計時需考慮：保證定位準確、能承受砂芯自身重量和液態(tài)合金的沖擊、浮力等外力的作用，澆注時砂芯內(nèi)部產(chǎn)生的氣體能順暢引出鑄型等。,綜合分析舉例1,(1)方案I 沿底板中心線分型，即采用分模造型。 優(yōu)點：底面上110 mm凹槽容易鑄出，軸孔下芯方便，軸孔內(nèi)凸臺不妨礙起模。 缺點：底板上四個凸臺必須采用活塊，
14、同時，鑄件易產(chǎn)生錯型缺陷，飛翅清理的工作量大。此外，若采用木模，加強筋處過薄，木模易損壞。,(2)方案 沿底面分型，鑄件全部位于下箱，為鑄出110 mm凹槽必須采用挖砂造型。 特點：方案克服了方案工的缺點，但軸孔內(nèi)凸臺妨礙起模，必須采用兩個活塊或下型芯。當采用活塊造型時，30 mm軸孔難以下芯。,(3)方案 沿110 mm凹槽底面分型。 特點：優(yōu)缺點與方案類同，僅是將挖砂造型改用分模造型或假箱造型，以適應不同的生產(chǎn)條件。,可以看出，方案、的優(yōu)點多于方案I。,70,上,下,由于軸孔直徑較小、勿需鑄出，而手工造型便于進行挖砂和活塊造型，此時依靠方案分型較為經(jīng)濟合理。,單件、小批生產(chǎn),71,上,下,大批量生產(chǎn),機器造型難以使用活塊，故應采用型芯制出軸孔內(nèi)凸臺。 采用方案從110凹槽底面分型，以降低模板制造費用。 方型芯的寬度大于底板，以便使上箱壓住該型芯，防止?jié)沧r上浮。若軸孔需要鑄出，采用組合型芯即可實現(xiàn)。,綜合分析舉例2,
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