1,机械制造基础,2.3 砂型铸造,第2章 铸造,造型,下芯,2,2.3.1 造型方法的选择,2.3.2 浇注位置和分型面的选择,2.3.3 工艺参数的确定,2.3 砂型铸造,2.3.4 综合分析举例,3,2.3 砂型铸造,概 述,1. 砂型铸造的定义,（1）手工砂型铸造的定义 采用自然界中的天然石英砂作为主要材料制造铸型和型芯，铸造生产过程中各个工序的操作工作均由铸造工人手工完成，这样的砂型铸造方法称为手工砂型铸造。 适用范围：手工砂型铸造适用于单件小批生产，主要用于铸造大型、重型铸件。,砂型铸造分为手工砂型铸造和机器砂型铸造。,4,2.3 砂型铸造,概 述,1. 砂型铸造的定义,（2）机器砂型铸造的定义 采用自然界中的天然石英砂作为主要材料制造铸型和型芯，铸造生产过程在铸造流水线上进行，铸型的造型、制芯、合箱、浇注等工序的操作工作均由机器完成，这样的砂型铸造方法称为机器砂型铸造。 适用范围：机器砂型铸造适用于成批生产及大批大量生产，主要用于铸造中型、小型铸件。,砂型铸造分为手工砂型铸造和机器砂型铸造。,5,2.3 砂型铸造,概 述,2. 砂型铸造的特点,铸造方法种类繁多，是一种传统的铸造方法，适用于各种形状、大小和材料的铸件的生产，采用砂型铸造生产的铸件约占铸件总产量的80%以上。 砂型铸造的缺点是一个砂型只能使用一次，要耗费大量的造型工时，每生产1吨合格的铸件，需用45吨型砂，处理大量型砂的工作十分繁重。此外，车间中砂尘污染严重，劳动条件较差。但砂型铸造适合于在各种生产条件下，生产各种合金的铸件，所以，仍是当今普遍应用的铸造方法。,6,2.3 砂型铸造,概 述,3. 砂型铸造的基本过程,首先根据零件图制成适当的模型(模样)，并用模型和配制好的型砂制成一定的砂型；然后把液态合金浇入铸型型腔；等液态合金在型腔内冷却凝固后，就可以把砂型破坏，取出铸件（称为落砂）；最后清理铸件上的附着物，经过检验，就能获得所需的合格铸件。 （见下页图）,7,图2-1 砂型铸造的生产流程,8,2.3 砂型铸造,概 述,3. 砂型铸造的基本过程,在成批生产和大批大量生产的铸造车间中，砂型铸件的生产过程是周期性的：先按生产批量制造砂型；等造型场地布满砂型后，就开炉熔化金属并进行浇注；待铸件冷却后，就地落砂，取出铸件；最后清理造型场地，处理型砂，接着又开始造型。 （见下页图）,9,砂型铸造铸件生产过程,熔炼,浇注,冷却、凝固,造型,铸件,落砂、清理,10,砂型铸造的主要造型材料是型砂。 型砂：主要由砂子（SiO2含量85%的硅砂）、粘结剂（膨润土、桐油、水玻璃、有机树脂等）、附加物（煤粉、石墨粉、锯木屑等）和水经机器或手工混合而成的一种造型材料。 （水玻璃是硅酸钠（NaO. mSiO2）或硅酸钾的水溶液，加热或吹CO2能快速生成硅酸凝胶，起粘结作用。m代表结晶水。）,造型材料的组成及性能要求（补充）,11,对型砂性能的基本要求： 型砂应该具有： 比较好的透气性、一定的湿度、 足够的强度、比较高的耐火性 和一定的退让性。,造型材料视频（1.03）,造型材料的组成及性能要求（补充）,12,2.3.1 造型方法的选择,造型是砂型制造过程中最重要的工序。造型方法选择是否合理，对于铸件质量、生产率和成本有着重要影响。造型可采用手工造型或机器造型。 手工造型主要用于单件或小批生产，适用于大型、重型铸件。 机器造型主要用于大批大量生产，适用于中型、小型铸件。,13,1. 手工造型,2.3.1 造型方法的选择,（1）手工造型的砂箱与造型工具,砂箱。作用是牢固地固紧所捣实的型砂，以便于铸型的搬运以及在浇注时承受液体金属的压力。可以用木料、铸铁、钢、铝合金等制成。通常上箱和下箱组成一对砂箱，彼此之间有定位销和销孔进行配合。常用的砂箱有可拆砂箱、无档砂箱、有档砂箱等几种类型。,14,砂箱与造型工具,砂 箱,底 板,舂砂锤,通气孔针,起模针,皮老虎,半 圆,提 钩,压 勺,镘 刀,木制砂箱,小型砂箱,大型砂箱,手工造型工具,15,底 板。放置模样用； 舂砂锤。一头尖，一头平。用尖头锤舂砂，用平头锤打紧砂箱顶部的砂； 起模针。比通气针粗，起模用； 皮老虎(手风器)。用来吹去模样上的分型砂及散落在型腔中的散砂； 镘刀(砂刀)。修平面及挖沟槽用； 压勺(秋叶)。修凹的曲面用； 提钩(砂钩)。修凹底部或侧面及钩出砂型中散砂用； 半圆(刀)。修圆柱形内壁和内圆角用。,手工造型的砂箱与造型工具,16,手工造型模具,铸造模具：预先用容易加工的材料制成的与零件相似的模样称为铸造模具。,模具分类： 1. 木模：用木材制成的模具，用于普通手工造型。 2. 金属模：用金属制成的模具，用于机器造型。 3. 塑料模：用工程塑料制成的模具，用于普通手工造型。 4. 蜡模：用工业石蜡制成的模具，用于熔模铸造。,17,轴套的木模,组成：由模样和芯盒组成。模样与轴套零件相似，用来制造铸型，形成轴套的外部轮廓形状。芯盒用来制造型芯，型芯用来形成轴套的内孔。为了防止木模受潮变形，在木模的外表面要涂刷一层清漆。,18,手工造型模样及工具,19,手工造型工具,20,手工造型修型工具,21,手工造型学生实习现场,22,23,1. 手工造型,（1）手工造型的砂箱与造型工具,2.3.1 造型方法的选择,（2）砂型的组成,型砂被舂紧在上、下砂箱中，连同砂箱一起，分别称为上砂型和下砂型。砂型中取出模样后留下的空腔称为型腔。上、下型腔分界面称为分型面。图中在型腔中有叉线的部分表示型芯，型芯是为了形成铸件的孔。型芯上的延伸部分称为型芯头，用以安放和固定型芯。型芯头坐落在砂型的型芯座上。金属液从浇口盆浇入，经直浇道、横浇道和内浇道而流入型腔。型腔的上方开有出气口，以排出型腔中的气体。被高温金属液包围后，型芯中产生的气体则由型芯通气孔排出。另外砂型中还扎有通气孔。,24,1. 手工造型,（3）手工造型常用方法 (详见P23 表2-5）,2.3.1 造型方法的选择,按砂箱特征分类 两箱造型：适用于只有一个分型面的铸件。分型面一般为平面或曲面，采用两个砂箱，操作简单。 三箱造型：适用于有两个分型面的铸件。分型面一般为平面，采用三个砂箱，中箱高度应与中箱模型高度一样，且需多造一个砂型，技术要求高，生产率低，难以采用机器造型。,两箱造型动画（0:14）,三箱造型动画（0:38）,25,1. 手工造型,（3）手工造型常用方法 (详见P23 表2-5）,2.3.1 造型方法的选择,按砂箱特征分类 脱箱造型：适用于小件生产，模型及浇冒口系统固定在 模板(底板)上，采用活动砂箱，合型后将砂箱脱去，在无箱 或加套箱的情况下浇注，操作简单。 地坑(地面)造型：适用于大中型铸件或砂箱不足时采用。,26,1. 手工造型,（3）手工造型常用方法 (详见P23 表2-5）,2.3.1 造型方法的选择,按模样特征分类 整模造型：适用于分型面为最大截面且位于一端的铸件， 采用整体模，两砂箱，分型面为平面，操作简单。 分模造型：适用于最大截面在中部的铸件，采用定位销定位的分开模，分型面多是平面，操作较简单。 活块造型：适用于带有妨碍起模的凸台或凹槽的铸件，操作费事，生产率低，且对工人技术要求高。,27,按模型特征分类 挖砂造型：适用于分型面不为平面、形状较复杂铸件的单 件小批生产，操作费事，对工人的技术要求高。 假箱造型：适用于分型面不为平面铸件的大批量生产，无 需每型挖砂，模样简单，生产效率较高。 刮板造型：适用于大回转体铸件或等截面铸件。,1. 手工造型,（3）手工造型常用方法 (详见P23 表2-5）,2.3.1 造型方法的选择,挖砂造型动画（0:37）,28,分模造型视频（11:23）,活块造型视频（5:05）,整模造型视频（5:04）,（酌情播放）,29,1. 手工造型,（4）手工造型的特点及应用 (详见P23 表2-5）,2.3.1 造型方法的选择,优 点 操作简单、灵活方便； 模型、芯盒及砂箱等工艺装备简单； 生产准备时间短； 适应性强，适于各种大小、形状的铸件。 缺 点 对于工人的技术水平要求高，劳动生产率低； 铸件质量不稳定，铸件缺陷率较高； 以手工操作为主，劳动强度大。 因此，手工造型适用于重型铸件和形状复杂铸件的单件、 小批量生产。,30,1. 手工造型,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,现代化铸造车间已广泛采用机器来造型和制芯。机器造型使造型中最重要的两项操作紧砂和起模实现了机械化。较先进的造型机则可使整个造型过程，包括填砂、搬动和翻转砂箱等自动进行。 现代化铸造车间已广泛采用铸造机械化流水线生产铸件。,造型机展示视频（0:30）,31,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（1）机器造型紧砂方式,压实式。用较低的比压(铸型单位面积上所受压力)压实铸型。机器结构简单，噪声较小，生产率较高。但铸型上紧下松，容易掉砂，很少单独使用。 震实式。靠造型机的震击来紧实铸型。机器结构简单，制造成本低。但噪声大，生产率低，对厂房基础要求高，劳动繁重。铸型上松下紧，也很少单独使用。,32,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（1）机器造型紧砂方式,震压式。在震击后加压，紧实铸型。机器成本低，结构 简单，生产率较高，但噪声大。型砂紧实度较均匀。 微震压实式。在微震的同时加压紧实铸型。生产率较 高，但机器易损坏。与前者的区别：频率高、振幅小。 高压式。用较高的比压来压实铸型。生产率高，噪音小，灰尘少，铸件质量好，但机器成本较高。,33,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（1）机器造型紧砂方式,抛砂式。用抛砂方法同时完成填砂和紧实铸型。机器结构 简单，但制造成本较高，生产率较高，能量消耗少，型砂紧实较均匀。 射砂式。用射砂方法同时完成填砂和紧实铸型。生产率高，型砂紧实度高而均匀。机器结构简单，噪音低，不用砂箱(用活动砂箱)，但垂直分型，下芯困难。,34,抛砂式紧砂视频（2:37）,射砂式紧砂视频（4:29）,机器造型视频（2.26）,35,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（2）机器造型起模方式,起模：填埋在砂箱中的模样或模板完成造型任务后，必须从铸型中取出来，这个过程称为起模。 模板：为了实现机械化起模，机器造型时所用的模样与底板连接成为一个整体，称为模板。 （见下页图）,36,机器造型用的模板,37,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（2）机器造型起模方式,机器造型有四种起模方式： 顶箱式起模，翻转式起模，落模式起模和 漏模式起模。,38,顶箱式起模 型砂紧实后，开动顶箱机构使顶杆顶起铸型。顶杆起模的造型机结构比较简单，但在起模过程中容易掉砂，因此只适用于模型形状简单且高度小的铸型，通常用来制造上箱。,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（2）机器造型起模方式,a) 顶箱式起模,39,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（2）机器造型起模方式,b) 翻转式起模,翻转式起模 型砂紧实后，模型、砂箱随翻转台一起翻转180，然后砂箱随承受台下降，与模板脱离而起模。翻转式起模不易掉砂，适用于模型较高而复杂的铸型，通常用来制造下箱。,40,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（2）机器造型起模方式,c) 落模式起模,落模式起模 对于形状复杂的铸件，为了便于起模，可在造型机上安置 落模机构，因托板托住了型砂，而避免了掉砂。虽然模板复杂，但起模机构容易控制。,41,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（2）机器造型起模方式,漏模式起模,模样的凸起部分从漏模板的孔中向下漏出，砂箱翻转即可取出模板及模样的平面部分。适用于形状复杂、高度大及无起模斜度的铸型。,42,震压式紧砂及三种起模方式视频（8:54）,43,2.3.1 造型方法的选择,2. 机器造型,（3）铸造机械化流水线,现代化铸造车间已广泛采用铸造机械化流水线 生产铸件。 （见下二页图）,44,图3-7 机器造型铸造生产线,砂型铸造机械化流水生产线,45