第三章砂型铸造

2021年年8月月22日日10时时29分分 第三章第三章 砂型铸造砂型铸造机器造型机器造型 金属型铸造金属型铸造熔模铸造熔模铸造压力铸造压力铸造低压铸造低压铸造陶瓷型铸造陶瓷型铸造离心铸造离心铸造液态成型工艺液态成型工艺砂型铸造砂型铸造特种铸造特种铸造整模造型整模造型分模造型分模造型三箱造型三箱造型活块造型活块造型挖砂造型挖砂造型刮板造型刮板造型手工造型手工造型2021年年8月月22日日10时时29分分砂型铸造砂型铸造：是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸件的生产。是由中国古代劳动人民发明的。、批量及各种合金铸件的生产。是由中国古代劳动人民发明的。现在仍是主要的铸造生产方法。现在仍是主要的铸造生产方法。砂型铸造概述砂型铸造概述-视频视频。目的及要目的及要求求：1.1.了解手工造型和机械造型的常用方法；了解手工造型和机械造型的常用方法；2.2.了解浇了解浇注口注口、冒口按放方法；、冒口按放方法；3. 3. 掌握浇注掌握浇注口口位置、分型面的选择原则并灵活运用。位置、分型面的选择原则并灵活运用。重点及难点：重点及难点：1.1.常用手工造型方法；常用手工造型方法；2.2.浇注系统设计；浇注系统设计；3.3.工艺条件的确定工艺条件的确定。砂型铸造自动砂型铸造自动生产线生产线- -视频视频。2021年年8月月22日日10时时29分分 为了获得健全的铸件、减少制造铸型的工作量、降低铸件为了获得健全的铸件、减少制造铸型的工作量、降低铸件成本，必须合理地成本，必须合理地制定铸造工艺方案制定铸造工艺方案，并绘制出，并绘制出铸造工艺图铸造工艺图。 砂型铸造工艺过程简图：砂型铸造工艺过程简图： 砂型铸件从砂型铸件从设计到产品的大致设计到产品的大致过程过程-动画演示动画演示。2021年年8月月22日日10时时29分分铸造工艺图的绘制铸造工艺图的绘制分型面的选择分型面的选择浇注位置的确定浇注位置的确定工艺参数的确定工艺参数的确定设计要点设计要点 铸造工艺设计要点：铸造工艺设计要点： 2021年年8月月22日日10时时29分分 铸造工艺图：铸造工艺图： 是在零件图上用各种是在零件图上用各种工艺符号工艺符号及及参数参数表表示出铸造工艺方案的图形。是指导模样设计示出铸造工艺方案的图形。是指导模样设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。艺文件。 工艺图包括：工艺图包括： 浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，冒口和冷铁的尺形状、尺寸及其固定方法，冒口和冷铁的尺寸和布置寸和布置, , 加工余量，收缩率，浇注系统，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度等。起模斜度等。 参考参考表：表：铸造工铸造工艺图中符号艺图中符号及其表示方及其表示方法法。2021年年8月月22日日10时时29分分绘制方法绘制方法 铸造工艺图的绘制：铸造工艺图的绘制：根据根据零件，首先要考虑这个零件有几种可能零件，首先要考虑这个零件有几种可能的的分型方案，需进行分析比较；分型方案，需进行分析比较；对浇注位置有要求时要优先考虑；对浇注位置有要求时要优先考虑；对浇注位置没有要求时，优先确定方案，即对浇注位置没有要求时，优先确定方案，即优先考虑分型面。优先考虑分型面。2021年年8月月22日日10时时29分分 下面主要介绍，铸造工艺方案的制定过程中，有关造型方下面主要介绍，铸造工艺方案的制定过程中，有关造型方法的选择、浇注位置和分型面的选择等内容。法的选择、浇注位置和分型面的选择等内容。2021年年8月月22日日10时时29分分第一节第一节 造型方法的选择造型方法的选择造型是砂型铸造最基本的工序，造型方法的选择是否合理，造型是砂型铸造最基本的工序，造型方法的选择是否合理，对铸件质量和成本有着重要的影响。有对铸件质量和成本有着重要的影响。有手工手工和和机器造型机器造型方法。方法。手工造型方案选定：手工造型方案选定：主要根据铸件主要根据铸件几何体几何体形形状、安放位置等选择状、安放位置等选择分型面分型面和和造型方案造型方案。一、手工造型一、手工造型手工造型用材料、工具及造型方法：手工造型用材料、工具及造型方法：视频视频手工造型操作灵活，大小铸件均可适应，它可采用各种模样手工造型操作灵活，大小铸件均可适应，它可采用各种模样及型芯，通过及型芯，通过整模造型整模造型1 1，2 2、分模造型分模造型1 1，2 2、挖砂造型挖砂造型1 1，2 2、活活块造型块造型1 1，2 2、刮板造型刮板造型1 1，2 2、三箱造型三箱造型1 1，2 2等方法制出外轮廓及等方法制出外轮廓及内型形状复杂的铸件。内型形状复杂的铸件。2021年年8月月22日日10时时29分分应用：应用：1 1）单件、小批生产）单件、小批生产由于铸件的尺寸较大，又属回转体，故在单件、小批生产条由于铸件的尺寸较大，又属回转体，故在单件、小批生产条件下压环宜采用刮板件下压环宜采用刮板- - 地坑造型地坑造型（视频视频）。）。- -节省许多工时和木材节省许多工时和木材，降低成本。，降低成本。 2 2）成批生产）成批生产在铸件的生产批量较大、又缺乏机械化生产的条件下，仍可在铸件的生产批量较大、又缺乏机械化生产的条件下，仍可采用手工造型。采用手工造型。特点：特点：1 1、手工造型对模样的要求不高。、手工造型对模样的要求不高。一般采用成本较低的实体木模，对于尺寸较大的回转体零件一般采用成本较低的实体木模，对于尺寸较大的回转体零件还可以采用成本甚低的刮板还可以采用成本甚低的刮板造型方法造型方法来造型。来造型。2 2、对砂箱的要求也不高，可减少砂箱的费用。、对砂箱的要求也不高，可减少砂箱的费用。3 3、缺点为缺点为生产率低，对工人技术水平要求较高，而且铸件的生产率低，对工人技术水平要求较高，而且铸件的尺寸精度及表面质量较差尺寸精度及表面质量较差。但实际生产中难以取代的造型方法。但实际生产中难以取代的造型方法。2021年年8月月22日日10时时29分分二、机器造型（造芯）二、机器造型（造芯）机器造型的实质：机器造型的实质：将填砂、紧实和起模等主要工序实现机械化。将填砂、紧实和起模等主要工序实现机械化。采用机器来造型和造芯，并与机械化砂处理、浇注和落砂采用机器来造型和造芯，并与机械化砂处理、浇注和落砂等工序共同组成流水生产线。等工序共同组成流水生产线。 1 1、机器造型类型：常用的有、机器造型类型：常用的有震压式造型震压式造型和射压造芯机。和射压造芯机。2021年年8月月22日日10时时29分分2 2、机器造型的工艺特点、机器造型的工艺特点通常采用模板进行两箱造型。因机器造型不能紧实中箱，故通常采用模板进行两箱造型。因机器造型不能紧实中箱，故不能进行三箱造型。不能进行三箱造型。 机器造型特点：机器造型特点：大大提高劳动生产率，改善劳动条件，铸件尺寸精确，表面大大提高劳动生产率，改善劳动条件，铸件尺寸精确，表面光洁，加工余量小。光洁，加工余量小。尽管机器设备的投资大，但在大批量生产中铸件的成本仍尽管机器设备的投资大，但在大批量生产中铸件的成本仍能显著降低。能显著降低。2021年年8月月22日日10时时29分分第二节第二节 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：是指浇注时铸型分型面所处的空间位置浇注位置：是指浇注时铸型分型面所处的空间位置( (上下上下) )。铸型分型面：是指铸型铸型分型面：是指铸型中相互结合的中相互结合的组元间的结合面。组元间的结合面。三箱三箱造型浇注位置和分型面造型浇注位置和分型面。2021年年8月月22日日10时时29分分 一、浇注位置选择原则一、浇注位置选择原则 （1 1）铸件的重要加工面应朝下或侧立。因铸件的上表面容）铸件的重要加工面应朝下或侧立。因铸件的上表面容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，组织也不如下表面致密；易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，组织也不如下表面致密； （2 2）铸件的大平面应朝下。大平面朝上容易产生夹砂缺陷）铸件的大平面应朝下。大平面朝上容易产生夹砂缺陷； （3 3）为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面）为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜的位置；积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜的位置； （4 4）对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上）对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口, ,使之实现自下而上的使之实现自下而上的定向凝固。定向凝固。 2021年年8月月22日日10时时29分分二、铸型分型面的选择原则二、铸型分型面的选择原则铸造工艺合理性的关键之一。铸型分型面的选择应能在保证铸造工艺合理性的关键之一。铸型分型面的选择应能在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力。铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力。选择原则选择原则应尽量使分型面是一个平直的面；应尽量使分型面是一个平直的面；应尽量减少分型面的数量；应尽量减少分型面的数量；应尽量使型芯和活块的数量减少应尽量使型芯和活块的数量减少；应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱；应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱；应使铸件的全部或大部分置入下箱；应使铸件的全部或大部分置入下箱；应保证模样能顺利的从铸型中取出应保证模样能顺利的从铸型中取出。2021年年8月月22日日10时时29分分1 1）应使工艺造型简化：）应使工艺造型简化：尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯等，尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯等，尽量使铸型只有一个分型面，以便采用工艺简便的两箱造型；尽量使铸型只有一个分型面，以便采用工艺简便的两箱造型；应尽量使分型面是一个平直的面应尽量使分型面是一个平直的面：若分型面是一曲面，则：若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型。必须用挖砂造型。2021年年8月月22日日10时时29分分应尽量减少分型面的数量（之一）应尽量减少分型面的数量（之一）2021年年8月月22日日10时时29分分应尽量减少分型面的数量（之二）应尽量减少分型面的数量（之二）2021年年8月月22日日10时时29分分应尽量减少分型面的数量（之三）应尽量减少分型面的数量（之三）2021年年8月月22日日10时时29分分应尽量使型芯和活块的数量减少应尽量使型芯和活块的数量减少2021年年8月月22日日10时时29分分应尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱，以保证铸件的应尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱，以保证铸件的精度；精度；1 1）为便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚，应尽量使型）为便于造型、下芯、合箱和检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱；腔及主要型芯位于下箱；2 2）加工基准面与大部分加工面在同一砂型内；使铸型总高）加工基准面与大部分加工面在同一砂型内；使铸型总高度为最低。度为最低。2021年年8月月22日日10时时29分分应保证模样能顺利从铸型中取出（之一）应保证模样能顺利从铸型中取出（之一）2021年年8月月22日日10时时29分分可见，具体铸件难以全面满足，有时甚至互相矛盾。因此可见，具体铸件难以全面满足，有时甚至互相矛盾。因此，必须抓住主要矛盾、全面考虑，至于次要矛盾，则从工艺措施，必须抓住主要矛盾、全面考虑，至于次要矛盾，则从工艺措施上设法解决。上设法解决。1 1、质量要求高的铸件：应满足浇注位置要求的前提下考虑造、质量要求高的铸件：应满足浇注位置要求的前提下考虑造型工艺的简化。型工艺的简化。2 2、没有特殊质量要求的铸件：以简化工艺、提高经济效益为、没有特殊质量要求的铸件：以简化工艺、提高经济效益为主要依据，不必过多地考虑浇注位置。主要依据，不必过多地考虑浇注位置。应保证模样能顺利从铸型中取出（之二）应保证模样能顺利从铸型中取出（之二）2021年年8月月22日日10时时29分分第三节第三节 铸件工艺参数的选择铸件工艺参数的选择 铸件工艺参数有铸件工艺参数有-机械加工余量；机械加工余量；收缩率；收缩率；拔模斜度；拔模斜度；铸造圆角；铸造圆角；型芯及型芯头。型芯及型芯头。工艺参数工艺参数2021年年8月月22日日10时时29分分一、机械加工余量和最小铸孔一、机械加工余量和最小铸孔在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量机械加工余量。余量余量过大，切削加工费工，且浪费金属材料；余量过小，制品会因残过大，切削加工费工，且浪费金属材料；余量过小，制品会因残余黑皮而报废，或者，因铸件表面层过硬而加速刀具磨损。余黑皮而报废，或者，因铸件表面层过硬而加速刀具磨损。铸孔铸孔原则原则：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。2021年年8月月22日日10时时29分分影响加工余量的因素：影响加工余量的因素：取决于铸件的生产批量、合金的种类、铸件的大小、加工面取决于铸件的生产批量、合金的种类、铸件的大小、加工面与基准面的距离及加工面在浇注时的位置等。与基准面的距离及加工面在浇注时的位置等。1 1、大批生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可、大批生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小；反之，手工造型误差大，余量应加大。减小；反之，手工造型误差大，余量应加大。2 2、铸钢件因表面粗糙，余量应加大；非铁合金铸件价格甚、铸钢件因表面粗糙，余量应加大；非铁合金铸件价格甚贵，余量应比铸铁小。贵，余量应比铸铁小。3 3、铸件尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，尺寸误差、铸件尺寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，尺寸误差愈大，故余量也应随之加大。表愈大，故余量也应随之加大。表2-9 2-9 灰铸铁的机械加工余量。灰铸铁的机械加工余量。4 4、铸件的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，、铸件的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还必须考虑其必要性。一般来说，较大的孔、槽应当铸出，但较还必须考虑其必要性。一般来说，较大的孔、槽应当铸出，但较小的孔、槽则不必铸出，留待加工反而更经济。小的孔、槽则不必铸出，留待加工反而更经济。2021年年8月月22日日10时时29分分二、起模斜度二、起模斜度为了使模样（或型芯）便于从砂型中取出，凡垂直于分型面为了使模样（或型芯）便于从砂型中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模样时，必须留出一定的倾斜度的立壁在制造模样时，必须留出一定的倾斜度，此倾斜度称为，此倾斜度称为起模斜度。起模斜度。大小取决于立壁的高度、造型方法、模样材料等因素，大小取决于立壁的高度、造型方法、模样材料等因素，通常为通常为15153 3。立壁越高，斜度越小；机器造型应比手工造型。立壁越高，斜度越小；机器造型应比手工造型小，而木模应比金属模斜度大，内壁比外壁大。小，而木模应比金属模斜度大，内壁比外壁大。2021年年8月月22日日10时时29分分三、收缩率三、收缩率铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体积和尺铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体积和尺寸缩小。寸缩小。为了使铸件的实际尺寸符合图样要求，在制作模样和芯为了使铸件的实际尺寸符合图样要求，在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合金的收缩率。盒时，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合金的收缩率。合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。尺寸等因素。通常灰铸铁的铸造收缩率是通常灰铸铁的铸造收缩率是0.7%0.7%1.0%1.0%，铸钢的铸造铸钢的铸造 收缩收缩率为率为1.3%1.3%2.0%2.0%，铝合金的铸造收缩率为铝合金的铸造收缩率为0.8%0.8%1.2%1.2%，锡青铜铸锡青铜铸造收缩率为造收缩率为1.2%1.2%1.4%1.4%。 2021年年8月月22日日10时时29分分凝固特性凝固特性热节、充型热节、充型不同转不同转角处的角处的热节热节铸造圆角铸造圆角2021年年8月月22日日10时时29分分四、型芯及型芯头四、型芯及型芯头型芯是铸件的一个重要的组成部分。型芯是铸件的一个重要的组成部分。型芯的功用：是形成铸件的内腔，孔洞型芯的功用：是形成铸件的内腔，孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形。和形状复杂阻碍起模部分的外形。型芯种类（一）型芯种类（一）2021年年8月月22日日10时时30分分型芯种类（二）型芯种类（二）2021年年8月月22日日10时时30分分型芯头：是型芯的定位、支撑和排型芯头：是型芯的定位、支撑和排气的部分。气的部分。设计时需考虑：保证定位准确、能承设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅引出铸型等。体能顺畅引出铸型等。型芯头的形状和尺寸，对型芯装配型芯头的形状和尺寸，对型芯装配的工艺和稳定性有很大影响。的工艺和稳定性有很大影响。垂直型芯一垂直型芯一般都有上、下芯头。般都有上、下芯头。2021年年8月月22日日10时时30分分芯头必须留一定的斜度。下芯头芯头必须留一定的斜度。下芯头 = 5= 51010上芯头上芯头=6=61515。水平芯头长度：取决于芯头直径及水平芯头长度：取决于芯头直径及型芯长度；型芯长度；悬臂型：芯头必须加长；悬臂型：芯头必须加长；型芯头与铸型型芯座之间应有型芯头与铸型型芯座之间应有1 14mm4mm的间隙。的间隙。2021年年8月月22日日10时时30分分第四节第四节 综合分析举例综合分析举例 由支座的零件图可知，没有特殊质量要求的表面，在制定工由支座的零件图可知，没有特殊质量要求的表面，在制定工艺方案时，不必考虑浇注位置要求，主要着眼于工艺上的简化。艺方案时，不必考虑浇注位置要求，主要着眼于工艺上的简化。三种分型方案分析可知三种分型方案分析可知1 1、单件、小批生产：、单件、小批生产：因手工造型便于进行因手工造型便于进行挖砂和活块造型，因此，挖砂和活块造型，因此，方案方案2 2分型较为经济。分型较为经济。2021年年8月月22日日10时时30分分2 2、大批量生产、大批量生产 由于机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内凸台由于机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出轴孔内凸台。型芯安放稳固，凸台可避免活块，全部在下箱，因此，方案。型芯安放稳固，凸台可避免活块，全部在下箱，因此，方案3 3适适宜。宜。2021年年8月月22日日10时时30分分