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第第 33 章章 砂型铸造 砂型铸造

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掌握砂型铸造是合理选用铸造方法，正确设计铸件的基础和关键，金工课的核心内容。

铸造工艺图—在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。

其中有：浇注位置、铸型分型面、芯（非“蕊”也）子的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、浇注系统、起模斜度、冒口和冷铁的尺寸和布置等。

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§1§1 造型方法的选择造型方法的选择

铸造工艺图是指导模样设计、生产准备、铸型铸造和铸件检验的基本工艺文件。且由它绘制模样图和合箱图。

造型用砂 又称：型 ( 芯 ) 砂 一、 型 ( 芯 ) 砂组成 型砂及芯砂是制造铸型和型芯的造型材料 , 它主要由原砂、粘结剂、附加物和水混制而成。

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型 ( 芯 ) 砂按粘结剂的种类可分为： 1. 粘土砂 粘土砂是以粘土为粘结剂配制成的型砂。 由原砂 ( 应用最广的是硅砂 , 主 成分 SiO2 ) 、

粘土、水及附加物按一定比例配制而成。 粘土砂是迄今为止铸造生产中应用最广泛的型

砂。可用于制造铸铁件、铸钢件及非铁合金的铸型和不重要的型芯。

粘土砂结构见示意图。

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2. 水玻璃砂 水玻璃砂是以水玻璃（硅酸钠 Na2O·mSi

O2 的水溶液）为粘结剂配制成的化学硬化砂。

它是除粘土砂外用得最广泛的一种型砂。 水玻璃砂铸型或芯无需烘干、硬化速度快、

生产周期短、易于机械化、劳动条件改善。 3. 油砂和合脂砂 油砂是以桐油、亚麻仁油等植物油为粘结剂

配制成的型砂。

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合脂砂以合成脂肪酸残渣经煤油稀释而成的合脂作粘结剂。

油砂或合脂砂制造结构复杂、要求高的型芯 4. 树脂砂 树脂砂是以树脂为粘结剂配制成的型砂。 又分为热硬树脂砂、壳型树脂砂、覆模砂等。 用树脂砂造型或制芯，铸件质量好、生产率

高、节省能源和工时费用、工人劳动强度低、

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易于实现机械和自动化、适宜成批大量生产。 型砂还包括石墨型砂、水泥砂和流态砂等 . 二、 型 ( 芯 ) 砂性能 为防止铸件产生粘砂、夹砂、砂眼、气孔和裂纹等缺陷 ，型砂应具备下列性能。

1. 型砂强度 指型砂试样抵抗外力破坏的能力。 2.透气性 表示紧实砂样孔隙度的指标。

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若透气性不好，易在铸件内部形成气孔等缺陷。

3. 型砂耐火性

型砂耐火性指型砂承受高温作用的能力。耐火性差，铸件易产生粘砂。

4.退让性

退让性指型砂不阻碍铸件收缩的高温性能。

退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。

还有 : 紧实度、成形性、起模性及溃散性等 .

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三、手工造型 1. 砂箱及造型工具 如图所示。

2.常见手工造型方法 1)整模造型 特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般只

在下箱。 整模造型因操作简便，无砂箱错位现象，适

用于外形轮廓上有一个平面可作分型面的简单铸件，如齿轮坯、轴承、皮带、轮罩等。

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2) 分模造型

特点是：铸件的最大截面不在端部而在中部，因而木模沿最大截面分成两半。

操作简便，适用于形状较复杂的铸件，特别广泛用于有孔或带有型芯的铸件，如套筒、水管、阀体、箱体、曲轴、立柱等。

后图为水管铸件的分模造型过程。

3)挖砂造型

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当铸件最大截面在中部，模样又不便分成两半(如分模后模样太薄或分面是曲面 ) 时，只能将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。

挖砂造型操作麻烦，生产率低，要求操作技术水平高，仅适用于单件小批量生产。

对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产数量较多时，可用成形底板代替平面底板，并将模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。

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成形底板可根据生产数量的不同，分别用金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多的型砂春紧制成砂质成形底板，称为假箱。

4)活块造型

将模样上妨碍起模的部分，如凸台、肋、耳等，做成活动的，称为活块。

活块用销式燕尾与模样的主体连接，在起模时须先取出模样主体，然后取出活块。

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5)刮板造型 用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样造

型的方法。 刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产准

备时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低，生产率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回转体铸件，如皮带轮、齿轮等。

下面请同学们，根据前面的讨论，试分析下面的图例，应该用何种方法造型。

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1.单件、小批生产 图示件属大尺寸、回转体，可采用刮板－地坑造型。

2. 成批生产 当批量 大，但又无机械化生产条件时，可采

用模样两箱造型。

四、机器造型（造芯） 手工造型中的摏箱、起模两工序不仅效率低，

劳动条件差，而且铸件尺寸不准确等不足。

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机器造型能较好的改变上述缺点。 用机器代替手工进行造型 ( 芯 ), 称机器造型

( 芯 ). 造型过程包括：填砂、紧实、起模、下芯、合

箱以及铸型、砂箱的运输等工艺环节。 大部分造型机主要是实现型砂的紧实和起模工序的机械化，至于合箱、铸型和砂箱的运输则由辅助机械来完成。

不同的紧砂方法和起模方式的组合，组成了不同的造型机。

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造型机的种类很多，按紧砂方法不同可分 : 震压式造型机； 震实式造型机； 压实式造型机； 射压式造型机； 及气冲式造型机等。 1.震压式造型机 这类造型机主要由震击机构、压实机构、起

模机构和控制系统组成。

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多通过震击和压实紧实型砂，绝大部分都是边震边压。

震击压实都采用气动 , 为高频率低振幅的微振形式 , 铸型硬度均匀 .

为减轻振动，设有缓冲机构，缓冲机构有气垫式和弹簧式两种。

所有机器都带有起模结构，起模比较平稳。这种造型机的特点是：机构简单、操作方便、投资较小，适用于各种材质小件的造型。

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气动微振压实造型机, 它采用振击 (频率 15

0～ 500次 /分 ,振幅 25～ 80mm)－压实 - 微振 (频率 700～ 1000次 /分 ,振幅5～ 10mm)来紧实造型。这种造型机噪音较小 , 型砂紧实度均匀 , 生产率高 .

2.射压式造型机

射压式造型机有两种机型，一种是垂直分型无箱造型机，另一种是水平分型脱箱造型机。

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其共同的特点是：不用砂箱，节省工装费用，占地面积较小。

垂直分型无箱造型是指在造型、下芯、合型及浇注过程中，铸型的分型面呈垂直状态（垂直于地面）的无箱射压造型法。

3. 其他机器造型 压实造型机中有高压造型机和水平分型脱箱压实造型机两种。

1) 高压造型机 近年来正向负压加砂高压

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造型机发展，它的最大特点是：在负压状态下完成加砂和压实，所以，加砂均匀，并有一定的预紧实作用再加上压实作用，铸型强度高且均匀。

2)多触头高压造型 机 由许多可单独动作的触头组成，可分为主动伸缩的主动式触头和浮动式触头。如图示。

4.抛砂造型 5.射芯机

6. 机器造型的工艺特点

(1) 基本形式模板两箱 (2)运用环芯顶替三箱

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§2§2 浇注位置和分型面的选择浇注位置和分型面的选择

浇注位置 指浇注时铸型分型面所处的空间位置。 铸型分型面 指铸型组元间的结合面 分模面 为便于造型和起模，将模样分割成几个部分的分割面。分模面通常是平面。

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1. 重要的加工面应朝下， 避免砂眼气孔和夹渣。

2.平板圆盘大面应朝下， 减少辐射防开裂夹渣。

3.薄壁大面朝下或垂直， 防止产生浇不足冷隔。 4.厚大部分在上或侧面； 考虑安放冒口利补缩。

一、浇注位置选择原则一、浇注位置选择原则

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二、铸型分型面的选择原则二、铸型分型面的选择原则 浇注位置选择原则：保证质量； 分型面选择原则是：简化工艺求经济。 1.尽量平直数量少 , 减少活块和型芯。 2.全部大部同一箱， 保证精度利加工。 3. 主要部分于下箱， 便于操作与检验。

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§3§3 工艺参数的选择工艺参数的选择

一、机械加工余量和最小铸孔 1. 机械加工余量 铸件上预留的切削余量

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2. 最小铸孔 灰铁件，单件生产 30 ～ 50mm 时不铸出。但不要求加工的孔、槽，无论大小均应铸出。

二、起模斜度 注意：起模斜度与结构斜度的区分！

起模斜度 :为便于取模，在平行于起模方向的模样 ( 零件加工表面 ) 表面上所增加的斜度。

结构斜度 :为便于取模，在 零件不加工表面表面上所增加的斜度。

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起模斜度与结构斜度的异同

项目 起模斜度 结构斜度

表达者 工艺师 设计师

表达处 铸造工艺图 零件设计图

承载处 平行于起模方向的零件加工表面

平行于起模方向的零件不加工表面

铸造后 经切削而去除 成为零件的结构部分

作用 便于起模 便于起模

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三、收缩率 模样尺寸比铸件放大一个该合金的收缩量。

如：灰铁 0.7～ 1％。铸钢为 1.3～ 2％ 四、型芯设计 型芯设计内容很多，如 : 型芯数量、形状、型

芯头结构、下芯顺序及芯骨与通气等。 其中，型芯头是芯子的重要组成部分，起定位

和支撑型芯、排除芯子内气体的作用。 而型芯头泛指：支撑芯子的芯子头和铸型的型

芯座。

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§4 §4 综合分析举例综合分析举例

Ⅲ

一、支座 分析时不必考虑浇注位置，只考虑工艺上的方便，试讨论有哪几个方案可选？

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方案Ⅲ的铸造工艺图

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课堂讨论—看图练习课堂讨论—看图练习

分析上图四零件应采用何种手工造型方法？并确定

它们的分型面和浇注位置。

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小结小结：： 本章作为铸造生产中的基础知识，又是难点

内容，要求同学们课后认真看书，相互交流讨论，力求真正掌握。

作业作业 P67:2 、 3 （ c）绳轮：绘制原图，标注分型

面，试述可有几种造型方法 ( 应包含活砂造型 )

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课后练习的讨论 课后练习的讨论 P68P68－（－（ 33 ）） 图示绳轮在单件生产条件下可以采用的造型方法

图示：Φ122处为最小截面，最大截面为Φ170处。应选用三箱造型，如下图。

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课后练习讨论课后练习讨论 P67-(2)P67-(2)

分模造型、挖砂造型、活块造型、三箱造型各适用哪种场合？

答：分模造型： 形状复杂，有良好对称面的铸件，分模面是最大截面，适用套筒、管子和阀体等回转体零件。

挖砂造型：当铸件最大截面不 在端部，模样又不便分开时，将模样做成整体结构，造型时

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将妨碍起模的型砂挖掉，适用形状复杂的铸件单件小批生产。

活块造型：铸件侧面有局部凸起，妨碍起模，可将凸台做成活块。适用侧面有凸台、肋条的结构。

三箱造型：铸件中间小，两端大。须两个分型面。

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砂箱

刮砂板

底板 砂舂

通气针 起模针 皮老虎

镘刀 镘勺 提勾

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