砂型铸造及工艺方案的选择参考文档

1、第二节,砂型铸造及工艺方案的选择,砂型铸造,是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法,铸型由砂型和砂芯组成，而砂型和砂芯是用砂子和粘结剂为,基本材料制成的。是铸件生产的主要方法,占铸件总量的,90,以上,可生产各种铸钢,灰铁,球铁,可锻铸铁,有色金属等,用于铸造各种机械零件,一、砂型铸造的工艺过程,绘制零件铸造工艺图,制造模样和芯盒,造型和造芯,下芯、合箱,浇注,落砂,清理,质量检验,获得合格铸件,砂型铸造生产过程,砂型铸造的工艺过程,一）、造型材料,制造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要是,型砂和,芯砂,它们是由砂、粘结剂和附加物组成,造型材料应具备以下性能,4,透气性,1,可塑性

2、,3,耐火性,2,足够的强度,5,退让性,型砂和芯砂在外力作用下要易于成形,型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏,型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附,型砂和芯砂紧实后要易于通气,型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩,二）模样与芯盒,1,模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具,2,模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部,形状；型芯形成铸件的内腔形状。芯盒是制造型芯的,工具,3,砂型铸造多用,木材,制造模样和芯盒,4,特种铸造用金属模、塑料模和其它模样,三）造芯及合箱,1,造型芯,2,合箱,型芯的作用一是形成铸件的内腔，二是简化模型的外形，以,制出铸件上的台和槽等,型芯采用比型砂更好的造型材料,造芯

3、方法也有手工造芯和机器造芯两种,铸型的装配工序简称合箱。合箱前，在铸型中放好型,芯、扣上上箱、放置浇口杯。合箱后，两箱要卡紧，防止错,箱和抬箱,四）铸铁的熔炼及浇注,1,铸铁的熔炼设备有,冲天炉和感应炉,等。其原料有金属料、燃料,和熔剂,2,浇注系统：引导金属液进入铸型型的通道。它包括浇口杯,直浇道、横浇道和内浇道四个部分组成,五）落砂、清理和检验,1,落砂,出箱的温度一般不高于,500,度，以免铸件产生内应力或开裂,清砂是清除型砂和芯砂的过程，有,水力清砂和水爆清砂,两种方法,2,清理,去除表面粘砂的方法有滚筒清理、喷射清理和抛丸清理等方法,3,检验,主要包括外观检验、内部检验、化学性能和金

4、相检验等,将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的工序，它,分为,出箱和清砂,两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法,去除浇口、冒口、飞边、毛刺以及表面粘砂的工序,其任务是确定合格的铸件，去除有缺陷的铸件,二、砂型铸造的造型方法,造型是砂型铸造最基本的工序,造型方法选择的是否合,理,对铸件质量和成本有着重要的影响,一,手工造型：填砂、紧实和起模由人工完成,优点,操作灵活,适用性强,模型成本低,生产准备时间短,缺点,铸件质量差,生产率低,劳动强度高,应用,单件,小批,零件,part,木模,wooden pattern,砂箱,flask,分模面,parting line,手,工,造,型,的,两,

5、箱,造,型,图,解,手工造型的两箱造型图解,型芯,上箱,下箱,型腔,浇注系统,分型面,手工造型方法,整模造型、分模造型、挖砂造型、假,箱造型、三箱造型、活块造型、刮板造型、地坑造型等,1,整模造型,特点,分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱内，造,型简单，铸件不会产生错箱缺陷,应用范围,铸件最大截面在一端，且为平面,2,分模造型,特点,模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂,箱内。造型方便，但制作模样较麻烦,应用范围,最大截面在中部，一般为对称性铸件,3,挖砂造型,特点,模样为整体模，造型时需挖去阻碍起模的型砂，分,型面是曲面。造型麻烦，生产率低,应用范围,单件小批生产模样薄、分模后易损

6、坏或变形的,铸件,4,假箱造型,特点,为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做,个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不,参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型,面整齐,应用范围,适用于成批生产中需要挖砂的铸件,5,三箱造型,铸型由上、中、下三部分组成，中型的高度须与,铸件两个分型面的间距相适应,特点,铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用两箱无,法起模，将铸型放在三个砂箱中，组合而成。三箱造,型的关键是选配合适的中箱。造型复杂，易错箱，生,产率低，应尽量避免使用,应用范围,单件小批生产具有两个分型面的铸件,6,活块造型,特点,将模样上妨碍起模的部分，做成可活动的活快,便于起模。造型

7、和制作模样都很麻烦，生产率低,应用范围,单件小批生产带有突起部分的铸件,7,刮板造型,1,2,用刮板代替实体模样造型，可降低模样成本，节约木材,缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高,用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生,产、如带轮、铸管、弯头等,8,地坑造型,在车间地坑内造型，用地坑代替下砂箱，只要一个上砂,箱，可减少砂箱的投资，大型铸件单件生产时,降低铸型,高度,便于浇注操作。但造型费工，而且要求操作者的技,术水平较高,二）机器造型,加（填）砂、紧砂与起模都由机器完成,优点：生产率高,铸件尺寸精确,光洁度高,加工,余量少,劳动强度小,大批量生产,缺点：厂房、设备等要求高，

8、投资大，批量生产,才经济,只适于两箱,中箱无法紧实,不宜用活块,机器造型原理,震实,压实,脱模,震压造型过程,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,收缩率,拔模斜度,浇注系统,冒口和冷铁的尺寸和,布置等,铸造工艺图,在图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形,三、砂型铸造工艺方案的制订原则,一,造型方法的选择原则,应根据铸件的生产批量、尺寸的大小、形状的复杂程度，车间,的生产设备、工人的技术水平,在满足铸件技术要求条件下,以低成本、高生产率、高效益的原则选择造型方法,造型方法：手工造型、机器造型,附：铸型种类的选择,铸型：砂型、金属型、壳型,砂型分湿型、干型、表干型、

9、自硬性,二,浇注位置选择原则,浇注位置,指金属浇注时铸件所处的空间位置,铸件浇注位置对铸件质量,造型方法等有很大影响,应注意以下,原则,1,铸件重要的加工面应朝下,1,若做不到,可放侧面或倾斜,2,若有几个加工面,则应把较大的放下面,如导轨面是关键面，不允许有缺陷,则要放下面；伞齿轮，等,2,铸件的大平面应朝下,原因,上表面出现缺陷,尤其易夹砂,3,面积大的薄壁部分放下面或侧面，有利于金属充填,防止,浇不足,4,易形成缩孔的铸件,厚的部分放在铸型上部或侧面,便于,安置冒口,以补缩,1,铸件中质量要求高或重要的加工表面，浇注时应尽可能放,在下面，如有困难则应放在侧面,上,中,中,下,车床床身浇注

10、位置,a,不合理,b,合理,起重机卷筒的浇注位置分析,上,下,上,下,伞齿轮,2,铸件的大平面应放在下部,3,铸件的薄壁部分应放在铸件下部或放在内浇口以下,具有大平面的铸件正确的浇注位置,下,上,上,下,a,不正确,b,正确,曲轴箱的浇注位置,4,易于产生缩孔、缩松的铸件，应把厚大部位放在上面或侧,面，以便于安放冒口补缩,上,下,上,下,a,不利于补缩,b,有利于补缩,收缩大的铸钢件浇注位置选择,三,铸型分型面的选择原则,分型面,指砂箱间的接触表面,指两半铸型相互接,触的表面,分型面选择的合理可以简化造型操作,提高劳动生产,率和,降低成本,1,应尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面和加工,基准

11、面位于同一砂型中,2,尽量采用平直分型面,以简化操作及模型制造。为便,于起模,故分型面应选择在铸件最大截面处,手工造型,时,局部阻碍起模的凸起可做活块,3,尽量减少型芯和便于下芯,合型及检验位置,4,应尽量减少分型面和活块数量,中小件,分型面的表示,1,尽量使铸件全部或大部置于同一半型内，或者使加工,面和加工基准面放在同一半型中，这样有利于保证铸件,精度,350,上,下,冒口,汽车后轮毂的分型方案,上,下,上,下,a,正确,b,不正确,管子堵头分型面的选择,下,上,下,上,2,分型面应尽量采用平直面，简化造型工艺和减少模具制,造成本,起重臂的分型面,a,曲面分型面,b,平面分型面,3,确定铸件

12、的,分型面,应尽可能减少型芯数目、并使型芯便于,安装、稳固、排气方便,a,不合理,b,合理,上,下,上,下,上,下,上,下,a,不合理,b,合理,b,合理,a,不合理,4,尽量减少分型面的数目，以便于保证铸件质量,上,下,上,中,下,中,减少分型面数目的实例,a,b,a,一个分型面,b,二个分型面,不好,不好,好,三通铸件分型面方案,5,分型面的确定应便于下芯、合箱及检查型腔尺寸,上,中,中,下,手工造型时减速箱盖的分型方案,四,铸造工艺参数的选择,1,机械加工余量,机械加工余量,在铸件的加工面上预先留出的准备在机械,加工时切去的金属层厚度,2,收缩率,铸件在冷却时，由于合金的线收缩而使铸件尺

13、寸减少。因,此在制造模样时，模样的尺寸必须比铸件的尺寸大一些,3,拔模斜度,为了便于起模或从芯盒中取出型芯，应做出一定的斜度,4,最小铸出孔及槽,5,铸造圆角,1,机加余量,机械加工余量,在铸件的加工面上预先留出的准备在,机械加工时切去的金属层厚度,1,金属种类,灰口铸铁,表面平整,加工余量少,铸钢,浇注强度高,表面不平,加工余量大,有色金属,表面光洁,2,生产条件,大批量生产,机器造型,加工余量少,小批量生产,手工造型,加工余量大,3,尺寸位置,尺寸大,变形大,加工余量大,铸件顶面与底面,侧面比,表面质量差,余量大,2,拔模斜度,起模斜度,为了便于起模，凡垂直于分型面,的立壁，在制造模型时需

14、留出一定的斜度,为起模方便,把垂直壁做成斜的,拔模斜度根据起模难易程度、立壁高度及壁厚,造型方法、模型,材料等确定,一般,15,3,1,机器造型比手工斜度小,2,木模比金属模斜度大,3,立壁高斜度小,4,外壁斜度比,内壁斜度小,拔模斜度,增加厚度,增加和减少厚度,减少厚度,结构斜度,为了便于起模，凡垂直于分型面的不需要机械加,工的铸件表面设计有一定的斜度,也就是说，铸件上垂直于分型面的不加工表面最好具有结构斜度,这样起模省力、铸件精度高,3,铸件上的孔和槽是否铸出，取决于工艺的可行性和,必要性。一般来说，尺寸较小的孔不铸出反而经济,铸铁,d,30mm,铸钢,d,60mm,一般不铸,因铸出造型工

15、,艺复杂,质量不易保证,反而给机加带来困难,3,收缩率,合金在凝固时存在着线收缩，铸件冷却后尺寸比型腔略,小，因此模型尺寸应放大,放大量等于收缩量,收缩量铸件尺寸铸造收缩率,灰铁,0.7,1.0,铸钢,1.3,2.0,锡青铜,1.2,1.4,因收缩是非自由的,所以受铸件形,状,尺寸的,影响,4,型芯固定,一般靠型芯头,为了使型芯在铸型中定位和固定而设置,型芯头的形状和尺寸对于型芯的装配工艺性和稳定性,有很大影响,1,垂直芯头,上芯头斜度大,高度小些,便于和箱,若,垂直型芯粗,短,上芯头可省略,下芯头斜度小,高度大些,稳定,对于只能做上芯头的型芯,做成吊芯或盖板型芯,2,水平芯头,芯头较长,芯头

16、也有斜度,便于下芯合,箱,悬壁型芯头必须长而大,以支持型芯,防下垂,或被,金属液抬起,5,铸造圆角,在制造模样时，包括设计铸件结构时，对直角相,交两壁要做出圆弧过渡。防止交角处产生缩孔和,裂纹，粘砂和浇不足，并避免偏析。圆角半径,3,10mm,6,浇注系统设计,1,组成：由浇口杯、直浇口、横浇道、内浇道组成,2,类型：按各组元截面积比例不同，浇注系统可分,为：封,闭式、开放式、半封闭式,按内浇道开设的,位置不同可分为：顶注式、底注式、中,间注入式,3,浇注系统尺寸的确定,上,下,上,下,上,下,a,顶注式浇注系统,c,中间注入式,b,底注式浇注系统,浇注系统案内浇道开设位置分类,7,冒口与冷铁的应用,1,冒口应用,主要作用,补缩,同时能排气,集渣,1,冒口设置原则,保证顺序凝固,放在最后凝固部分,基本作用,尽量放在铸件最高处,有利补缩,熔渣易浮出,冒口最好放在内浇口附近,使金属液通过冒口再进入,铸型,提高补缩效果,尽量避开易拉裂部位,不影响自由收缩,尽量放在需加工部位