1、第二節(jié) 砂型鑄造及工藝方案的選擇,砂型鑄造是以砂為主要造型材料制備鑄型的一種鑄造方法。鑄型由砂型和砂芯組成，而砂型和砂芯是用砂子和粘結(jié)劑為基本材料制成的。是鑄件生產(chǎn)的主要方法, 占鑄件總量的90%以上,可生產(chǎn)各種鑄鋼,灰鐵,球鐵,可鍛鑄鐵,有色金屬等.用于鑄造各種機(jī)械零件。,一、砂型鑄造的工藝過(guò)程,繪制零件鑄造工藝圖制造模樣和芯盒造型和造芯 下芯、合箱澆注落砂清理質(zhì)量檢驗(yàn) 獲得合格鑄件。,1,行業(yè)借鑒,砂型鑄造生產(chǎn)過(guò)程,2,行業(yè)借鑒,砂型鑄造的工藝過(guò)程,3,行業(yè)借鑒,一）、造型材料,制造鑄型用的材料稱(chēng)為造型材料，砂型鑄造使用主要是型砂和芯砂，它們是由砂、粘結(jié)劑和附加物組成。,造型材料應(yīng)具備以下

2、性能：,4、透氣性,1、可塑性,3、耐火性,2、足夠的強(qiáng)度,5、退讓性,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壞。,型砂和芯砂在高溫下要不易軟化、燒結(jié)、粘附。,型砂和芯砂緊實(shí)后要易于通氣。,型砂和芯砂在冷卻時(shí)其體積可以被壓縮。,4,行業(yè)借鑒,二）模樣與芯盒,1、模樣與芯盒是制造鑄型和型芯的工具。,2、模樣形成鑄件的外形，其外形相當(dāng)于鑄件的外部形狀；型芯形成鑄件的內(nèi)腔形狀。芯盒是制造型芯的工具。,3、砂型鑄造多用木材制造模樣和芯盒。,4、特種鑄造用金屬模、塑料模和其它模樣。,5,行業(yè)借鑒,三）造芯及合箱,1、造型芯,2、合箱,型芯的作用一是形成鑄件的內(nèi)腔，二是簡(jiǎn)化模型

3、的外形，以制出鑄件上的臺(tái)和槽等。,型芯采用比型砂更好的造型材料。,造芯方法也有手工造芯和機(jī)器造芯兩種。,鑄型的裝配工序簡(jiǎn)稱(chēng)合箱。合箱前，在鑄型中放好型芯、扣上上箱、放置澆口杯。合箱后，兩箱要卡緊，防止錯(cuò)箱和抬箱。,6,行業(yè)借鑒,四）鑄鐵的熔煉及澆注,1、鑄鐵的熔煉設(shè)備有沖天爐和感應(yīng)爐等。其原料有金屬料、燃料和熔劑。,2、澆注系統(tǒng)：引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型型的通道。它包括澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道四個(gè)部分組成。,7,行業(yè)借鑒,五）落砂、清理和檢驗(yàn),1、落砂：,出箱的溫度一般不高于500度，以免鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或開(kāi)裂。,清砂是清除型砂和芯砂的過(guò)程，有水力清砂和水爆清砂兩種方法。,2、清理：,去除表面粘

4、砂的方法有滾筒清理、噴射清理和拋丸清理等方法。,3、檢驗(yàn)：,主要包括外觀檢驗(yàn)、內(nèi)部檢驗(yàn)、化學(xué)性能和金相檢驗(yàn)等。,將澆注成形后的鑄件從型砂和砂箱中分離出來(lái)的工序，它分為出箱和清砂兩個(gè)過(guò)程。有手工落砂和機(jī)械落砂兩種方法。,去除澆口、冒口、飛邊、毛刺以及表面粘砂的工序。,其任務(wù)是確定合格的鑄件，去除有缺陷的鑄件。,8,行業(yè)借鑒,二、砂型鑄造的造型方法 造型是砂型鑄造最基本的工序,造型方法選擇的是否合理,對(duì)鑄件質(zhì)量和成本有著重要的影響. 一） 手工造型：填砂、緊實(shí)和起模由人工完成 優(yōu)點(diǎn):操作靈活,適用性強(qiáng),模型成本低,生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短. 缺點(diǎn):鑄件質(zhì)量差,生產(chǎn)率低,勞動(dòng)強(qiáng)度高. 應(yīng)用:單件,小批.,9,

5、行業(yè)借鑒,零件part,木模wooden pattern,砂箱flask,分模面parting line,手工造型的兩箱造型圖解,10,行業(yè)借鑒,手工造型的兩箱造型圖解,型芯,上箱,下箱,型腔,澆注系統(tǒng),分型面,11,行業(yè)借鑒,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、活塊造型、刮板造型、地坑造型等。 1. 整模造型 特點(diǎn)：分型面為平面，鑄型型腔全部在一個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)箱缺陷。 應(yīng)用范圍： 鑄件最大截面在一端，且為平面。 2. 分模造型 特點(diǎn)：模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)。造型方便，但制作模樣較麻煩。 應(yīng)用范圍：最大截面在中部，一般為

6、對(duì)稱(chēng)性鑄件。 3. 挖砂造型 特點(diǎn)：模樣為整體模，造型時(shí)需挖去阻礙起模的型砂，分型面是曲面。造型麻煩，生產(chǎn)率低。 應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨a(chǎn)模樣薄、分模后易損壞或變形的鑄件,12,行業(yè)借鑒,4. 假箱造型 特點(diǎn)：為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個(gè)底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不參予澆注，故稱(chēng)假箱。比挖砂造型操作簡(jiǎn)單，且分型面整齊。 應(yīng)用范圍：適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。 5. 三箱造型 鑄型由上、中、下三部分組成，中型的高度須與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。 特點(diǎn)：鑄件兩端截面尺寸比中間部分大，采用兩箱無(wú)法起模，將鑄型放在三個(gè)砂箱中，組合而成。三箱造型的關(guān)鍵是選配合適的中箱。

7、造型復(fù)雜，易錯(cuò)箱，生產(chǎn)率低，應(yīng)盡量避免使用 應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨a(chǎn)具有兩個(gè)分型面的鑄件。,13,行業(yè)借鑒,6. 活塊造型 特點(diǎn)：將模樣上妨礙起模的部分，做成可活動(dòng)的活快，便于起模。造型和制作模樣都很麻煩，生產(chǎn)率低。 應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨a(chǎn)帶有突起部分的鑄件。 7. 刮板造型1、2 用刮板代替實(shí)體模樣造型，可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。 用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。 8. 地坑造型 在車(chē)間地坑內(nèi)造型，用地坑代替下砂箱，只要一個(gè)上砂箱，可減少砂箱的投資，大型鑄件單件生產(chǎn)時(shí),降低鑄型高度,便于澆注操作。但造型費(fèi)工

8、，而且要求操作者的技術(shù)水平較高,14,行業(yè)借鑒,二）機(jī)器造型 加（填）砂、緊砂與起模都由機(jī)器完成。 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高,鑄件尺寸精確,光潔度高,加工余量少,勞動(dòng)強(qiáng)度小,大批量生產(chǎn). 缺點(diǎn)：廠房、設(shè)備等要求高，投資大，批量生產(chǎn)才經(jīng)濟(jì)，只適于兩箱(中箱無(wú)法緊實(shí))，不宜用活塊。 機(jī)器造型原理: 震實(shí)-壓實(shí)-脫模 震壓造型過(guò)程,15,行業(yè)借鑒,16,行業(yè)借鑒,17,行業(yè)借鑒,澆注位置； 分型面； 型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法； 加工余量； 收縮率； 拔模斜度； 澆注系統(tǒng)； 冒口和冷鐵的尺寸和布置等。,鑄造工藝圖,在圖上用各種工藝符號(hào)表示出鑄造工藝方案的圖形.,三、砂型鑄造工藝方案的制訂原則,18,行業(yè)

9、借鑒,一）造型方法的選擇原則： 應(yīng)根據(jù)鑄件的生產(chǎn)批量、尺寸的大小、形狀的復(fù)雜程度，車(chē)間的生產(chǎn)設(shè)備、工人的技術(shù)水平： 在滿足鑄件技術(shù)要求條件下，以低成本、高生產(chǎn)率、高效益的原則選擇造型方法。 造型方法：手工造型、機(jī)器造型。 附：鑄型種類(lèi)的選擇 鑄型：砂型、金屬型、殼型。 砂型分濕型、干型、表干型、自硬性。,19,行業(yè)借鑒,二） 澆注位置選擇原則: 澆注位置-指金屬澆注時(shí)鑄件所處的空間位置。 鑄件澆注位置對(duì)鑄件質(zhì)量,造型方法等有很大影響,應(yīng)注意以下原則: 1 鑄件重要的加工面應(yīng)朝下: 1) 若做不到,可放側(cè)面或傾斜 2) 若有幾個(gè)加工面,則應(yīng)把較大的放下面. 如導(dǎo)軌面是關(guān)鍵面，不允許有缺陷,則要放

10、下面；傘齒輪，等。 2 鑄件的大平面應(yīng)朝下。 原因:上表面出現(xiàn)缺陷,尤其易夾砂. 3 面積大的薄壁部分放下面或側(cè)面，有利于金屬充填,防止?jié)膊蛔恪?4 易形成縮孔的鑄件,厚的部分放在鑄型上部或側(cè)面,便于安置冒口,以補(bǔ)縮.,20,行業(yè)借鑒,1。鑄件中質(zhì)量要求高或重要的加工表面，澆注時(shí)應(yīng)盡可能放 在下面，如有困難則應(yīng)放在側(cè)面。,車(chē)床床身澆注位置,21,行業(yè)借鑒,a)不合理,b)合理,起重機(jī)卷筒的澆注位置分析,22,行業(yè)借鑒,傘齒輪,23,行業(yè)借鑒,2。鑄件的大平面應(yīng)放在下部。,3。鑄件的薄壁部分應(yīng)放在鑄件下部或放在內(nèi)澆口以下。,具有大平面的鑄件正確的澆注位置,24,行業(yè)借鑒,曲軸箱的澆注位置,25,

11、行業(yè)借鑒,26,行業(yè)借鑒,4。易于產(chǎn)生縮孔、縮松的鑄件，應(yīng)把厚大部位放在上面或側(cè) 面，以便于安放冒口補(bǔ)縮。,a)不利于補(bǔ)縮,b)有利于補(bǔ)縮,收縮大的鑄鋼件澆注位置選擇,27,行業(yè)借鑒,三） 鑄型分型面的選擇原則 分型面-指砂箱間的接觸表面，指兩半鑄型相互接觸的表面。 分型面選擇的合理可以簡(jiǎn)化造型操作,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。 應(yīng)盡量使鑄件的重要加工面或大部分加工面和加工基準(zhǔn)面位于同一砂型中。 盡量采用平直分型面,以簡(jiǎn)化操作及模型制造。為便于起模,故分型面應(yīng)選擇在鑄件最大截面處(手工造型時(shí),局部阻礙起模的凸起可做活塊)。 盡量減少型芯和便于下芯,合型及檢驗(yàn)位置。 應(yīng)盡量減少分型面和活塊數(shù)量(中

12、小件)。,28,行業(yè)借鑒,分型面的表示,29,行業(yè)借鑒,1。盡量使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)，或者使加工 面和加工基準(zhǔn)面放在同一半型中，這樣有利于保證鑄件 精度。,汽車(chē)后輪轂的分型方案,30,行業(yè)借鑒,a) 正確,b) 不正確,管子堵頭分型面的選擇,31,行業(yè)借鑒,2。分型面應(yīng)盡量采用平直面，簡(jiǎn)化造型工藝和減少模具制造成本。,起重臂的分型面,a) 曲面分型面,b) 平面分型面,32,行業(yè)借鑒,3。確定鑄件的分型面應(yīng)盡可能減少型芯數(shù)目、并使型芯便于安裝、穩(wěn)固、排氣方便。,a) 不合理,b)合理,33,行業(yè)借鑒,a) 不合理,b)合理,b)合理,a) 不合理,34,行業(yè)借鑒,4。盡量減少分型面的

13、數(shù)目，以便于保證鑄件質(zhì)量。,減少分型面數(shù)目的實(shí)例,a),b),a) 一個(gè)分型面,b) 二個(gè)分型面,35,行業(yè)借鑒,不好,不好,好,三通鑄件分型面方案,36,行業(yè)借鑒,5。分型面的確定應(yīng)便于下芯、合箱及檢查型腔尺寸。,手工造型時(shí)減速箱蓋的分型方案,37,行業(yè)借鑒,四） 鑄造工藝參數(shù)的選擇,1、機(jī)械加工余量 機(jī)械加工余量：在鑄件的加工面上預(yù)先留出的準(zhǔn)備在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度。 2、收縮率 鑄件在冷卻時(shí)，由于合金的線收縮而使鑄件尺寸減少。因此在制造模樣時(shí)，模樣的尺寸必須比鑄件的尺寸大一些。 3、拔模斜度 為了便于起?；驈男竞兄腥〕鲂托?，應(yīng)做出一定的斜度。 4、最小鑄出孔及槽 5、鑄造圓角,38

14、,行業(yè)借鑒,1 機(jī)加余量 機(jī)械加工余量：在鑄件的加工面上預(yù)先留出的準(zhǔn)備在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度。 1) 金屬種類(lèi): 灰口鑄鐵:表面平整,加工余量少. 鑄鋼:澆注強(qiáng)度高,表面不平,加工余量大. 有色金屬:表面光潔. 2) 生產(chǎn)條件:大批量生產(chǎn):機(jī)器造型,加工余量少. 小批量生產(chǎn):手工造型,加工余量大. 3) 尺寸位置: 尺寸大:變形大,加工余量大. 鑄件頂面與底面,側(cè)面比,表面質(zhì)量差,余量大.,39,行業(yè)借鑒,40,行業(yè)借鑒,2 .拔模斜度（起模斜度）-為了便于起模，凡垂直于分型面的立壁，在制造模型時(shí)需留出一定的斜度。 為起模方便,把垂直壁做成斜的。 拔模斜度根據(jù)起模難易程度、立壁高度及壁厚

15、,造型方法、模型材料等確定,一般15-3。 1） 機(jī)器造型比手工斜度??； 2）木模比金屬模斜度大； 3） 立壁高斜度小；4）外壁斜度比內(nèi)壁斜度小。,拔模斜度,41,行業(yè)借鑒,42,行業(yè)借鑒,增加厚度 增加和減少厚度 減少厚度,43,行業(yè)借鑒,結(jié)構(gòu)斜度為了便于起模，凡垂直于分型面的不需要機(jī)械加工的鑄件表面設(shè)計(jì)有一定的斜度。 也就是說(shuō)，鑄件上垂直于分型面的不加工表面最好具有結(jié)構(gòu)斜度，這樣起模省力、鑄件精度高。,44,行業(yè)借鑒,3）鑄件上的孔和槽是否鑄出，取決于工藝的可行性和必要性。一般來(lái)說(shuō)，尺寸較小的孔不鑄出反而經(jīng)濟(jì)。 鑄鐵 d30mm,鑄鋼 d60mm,一般不鑄,因鑄出造型工藝復(fù)雜,質(zhì)量不易保證

16、,反而給機(jī)加帶來(lái)困難.,45,行業(yè)借鑒,3. 收縮率: 合金在凝固時(shí)存在著線收縮，鑄件冷卻后尺寸比型腔略小，因此模型尺寸應(yīng)放大。放大量等于收縮量。 收縮量鑄件尺寸鑄造收縮率 灰鐵: 0.71.0% 鑄鋼: 1.32.0% 錫青銅: 1.21.4% 因收縮是非自由的,所以受鑄件形狀,尺寸的影響.,46,行業(yè)借鑒,47,行業(yè)借鑒,4. 型芯固定(一般靠型芯頭) 為了使型芯在鑄型中定位和固定而設(shè)置 型芯頭的形狀和尺寸對(duì)于型芯的裝配工藝性和穩(wěn)定性有很大影響. (1)垂直芯頭-上芯頭斜度大,高度小些,便于和箱,若垂直型芯粗,短,上芯頭可省略. 下芯頭斜度小,高度大些,穩(wěn)定. 對(duì)于只能做上芯頭的型芯,做成

17、吊芯或蓋板型芯. (2)水平芯頭-芯頭較長(zhǎng),芯頭也有斜度,便于下芯合箱,懸壁型芯頭必須長(zhǎng)而大,以支持型芯,防下垂,或被金屬液抬起.,48,行業(yè)借鑒,49,行業(yè)借鑒,50,行業(yè)借鑒,51,行業(yè)借鑒,5. 鑄造圓角 在制造模樣時(shí)，包括設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)直角相 交兩壁要做出圓弧過(guò)渡。防止交角處產(chǎn)生縮孔和 裂紋，粘砂和澆不足，并避免偏析。圓角半徑3- 10mm。 6. 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1)組成：由澆口杯、直澆口、橫澆道、內(nèi)澆道組成。 2)類(lèi)型：按各組元截面積比例不同，澆注系統(tǒng)可分為：封 閉式、開(kāi)放式、半封閉式。 按內(nèi)澆道開(kāi)設(shè)的位置不同可分為：頂注式、底注式、中 間注入式。 3)澆注系統(tǒng)尺寸的確定,52,行業(yè)借鑒,上,下,上,下,上,下,a) 頂注式澆注系統(tǒng),c) 中間注入式,b) 底注式澆注系統(tǒng),澆注系統(tǒng)案內(nèi)澆道開(kāi)設(shè)位置分類(lèi),53,行業(yè)借鑒,54,行業(yè)借鑒,55,行業(yè)借鑒,7. 冒口與冷鐵的應(yīng)用 1)冒口應(yīng)用： 主要作用-補(bǔ)縮,同時(shí)能排氣,集渣. (1)冒口設(shè)置原則: 保證順序凝固,放在最后凝固部分 -基本作用 盡量放在鑄件最高處,有利補(bǔ)縮,熔渣易浮出. 冒口最好放在內(nèi)澆口附近,使金屬液通過(guò)冒口再進(jìn)入鑄型,提高補(bǔ)縮效果. 盡量避開(kāi)易拉裂部位;不影響自由收縮. 盡量放在需加工部位,便于清理. (2)冒口大小,依合金收縮性質(zhì)及具體鑄件凝固條件查手冊(cè).,56,行業(yè)借鑒,2)