1、铸造工艺学铸造工艺学 主讲：主讲：河北工业大学材料加工与控制系河北工业大学材料加工与控制系 李日李日 铸造工艺学铸造工艺学 l基础部分基础部分 l提高部分提高部分 基础部分基础部分 u铸造工艺基本概念及铸件生产的基本铸造工艺基本概念及铸件生产的基本 流程流程 u通用冒口设计通用冒口设计 u浇注系统设计浇注系统设计 u铸造工程师的设计任务铸造工程师的设计任务 铸造工艺基本概念及铸件生产铸造工艺基本概念及铸件生产 的基本流程的基本流程 铸造工艺基本概念铸造工艺基本概念由大球及套筒铸由大球及套筒铸 件的制造过程引出的概念件的制造过程引出的概念 铸造工艺流程图铸造工艺流程图 浇注位置和分型面的选择浇注
2、位置和分型面的选择 对铸件零件的处理对铸件零件的处理 砂芯设计砂芯设计 铸造工艺基本概念铸造工艺基本概念 大球的制造过程引出的基本铸造工艺大球的制造过程引出的基本铸造工艺 概念概念 套筒工艺与大球工艺的差别套筒工艺与大球工艺的差别 基本铸造工艺概念基本铸造工艺概念 作业作业 铸造工艺基本概念铸造工艺基本概念 由大球及套筒铸件的制造过程引出的由大球及套筒铸件的制造过程引出的 概念概念 图图1 1000mm钢球体钢球体 图图2 形状不完备的球形状不完备的球 砂箱砂箱 耐火材料耐火材料 图图3 形状完备但取不出来的球体形状完备但取不出来的球体 图图4 分型面分型面 分型面分型面 图图5 分型面分型面
3、 图图6 造型造型 图图7 造型时分型面与造型时分型面与 分模面平齐一致分模面平齐一致 图图8 造型时分型面与造型时分型面与 分模面平齐一致分模面平齐一致 分模面 图图9 球形空腔球形空腔 图图10 在球形空腔上置浇道在球形空腔上置浇道 图图11 更平稳的浇注系统更平稳的浇注系统 图图12 浇注系统的典型形式浇注系统的典型形式 1、浇口杯、浇口杯 2、直浇道、直浇道 3、浇道窝、浇道窝 4、横浇、横浇 道道 5、集渣包、集渣包 6、内浇道、内浇道 1 2 P m S gH 下 阻 奥占公式：奥占公式： 图图13 奥占公式奥占公式 图图13 无冒口系统时的铸件无冒口系统时的铸件 图图14 加入补
4、缩源加入补缩源冒口冒口 冒口冒口 模数法设计冒口的基本方法是：模数法设计冒口的基本方法是： 1）Mr=fMc Mr为冒口模数，为冒口模数，Mc为铸为铸 件模数，件模数，f=1.0-1.2。 2）冒口要提供足够的补缩金属液：）冒口要提供足够的补缩金属液： (Vc+Vr)+Ve=kF芯 芯/压压 压 压：湿型 ：湿型4060KPa; 活化膨润土砂型活化膨润土砂型60100KPa； 干砂型干砂型0.60.8MPa。 k：安全系数：安全系数1.31.5 特殊定位芯头特殊定位芯头 砂箱制砂箱制 作准备作准备 型砂准备型砂准备 模型制模型制 作准备作准备 芯盒制芯盒制 作准备作准备 芯砂准备芯砂准备 芯骨
5、制作芯骨制作 制芯制芯 下芯下芯 合箱检验合箱检验 合箱合箱浇注浇注冷却凝固冷却凝固落砂开箱落砂开箱去除浇冒口去除浇冒口 表面清砂表面清砂 （吹砂、喷丸、抛丸）（吹砂、喷丸、抛丸） 清理打磨清理打磨 去毛刺去毛刺 热处理热处理 铸件铸件机加工机加工 熔炼熔炼 造型造型 铸造工艺流程图铸造工艺流程图: 通用冒口设计通用冒口设计 普通冒口设计普通冒口设计 l正圆柱或立方体冒口设计正圆柱或立方体冒口设计 l长杆（长板）、大圆环、立柱冒口的设长杆（长板）、大圆环、立柱冒口的设 计计 l真实铸件真实铸件复合体冒口设计复合体冒口设计 l加强冒口补缩的手段加强冒口补缩的手段 l冒口设计步骤冒口设计步骤 l冷
6、铁设计计算冷铁设计计算 正圆柱或立方体冒口设计正圆柱或立方体冒口设计 铸件铸件 小冒口小冒口 Vr=Vc 缩孔缩孔 铸件补缩分析铸件补缩分析 VrVc 缩孔缩孔 当冒口体积与铸件当冒口体积与铸件 体积成什么关系时体积成什么关系时 可以使缩孔位置刚可以使缩孔位置刚 好处于铸件顶部呢？好处于铸件顶部呢？ 冒口体积大于铸件体积时可以消除缩孔！冒口体积大于铸件体积时可以消除缩孔！ 冒口体积比铸件体积大，但显然冒口比铸件冒口体积比铸件体积大，但显然冒口比铸件 先冷却，因冒口散热面积大。先冷却，因冒口散热面积大。 设计冒口尺寸的准则设计冒口尺寸的准则模数模数 储热量储热量Q=mcT=Vc T，冒口和铸件同
7、时开，冒口和铸件同时开 始凝固，始凝固，V大则储热量大，大则储热量大， 但如果冒口散热面积大则但如果冒口散热面积大则 不能补缩。不能补缩。 将体积和散热表面积结合将体积和散热表面积结合 起来衡量凝固冷却能力即起来衡量凝固冷却能力即 模数。模数。 补缩条件：补缩条件：MrMc 散 S V M 设计冒口尺寸的第二条件设计冒口尺寸的第二条件补缩量补缩量 ercr VVVV 补 rr VV 补 当冒口体积与铸件当冒口体积与铸件 体积成什么关系时体积成什么关系时 可以使缩孔位置刚可以使缩孔位置刚 好处于铸件顶部呢？好处于铸件顶部呢？ 设计冒口尺寸的第三条件设计冒口尺寸的第三条件 补缩通道角：决定冒口位置
8、补缩通道角：决定冒口位置 同样的铸件同样的冒口，安放位置不同 导致不同的补缩结果！ 模数法设计冒口的原理 散 S V M 一、模数一、模数 二、模数法原理 cr MfM eecr VVVV 补 补缩通道角补缩通道角 MMr r=fM=fMc c 顶冒口：顶冒口：MMr r=(1.21)M=(1.21)Mc c 侧冒口：侧冒口：MMc c:M:Mn n:M:Mr r=1:1.1:1.2=1:1.1:1.2 内浇道通过冒口：内浇道通过冒口：MMc c:M:Mn n:M:Mr r=1:(11.03):1.2 =1:(11.03):1.2 冒口提供足够的金属液：冒口提供足够的金属液： (V(Vc c+
9、V+Vr r)+V)+Ve e=V S横横 S内内 2）开放式：开放式： S直 直S横横 S内。内。适于铝镁合金件 适于铝镁合金件 3）半开放半封闭式：半开放半封闭式： S直 直S内内而 而S内 内S直直 直浇道充满，用于小型铝镁合金产品。直浇道充满，用于小型铝镁合金产品。 按内浇口位置分类按内浇口位置分类 顶注式浇注系统顶注式浇注系统 底注式浇注系统底注式浇注系统 中注式浇注系统中注式浇注系统 阶梯式浇注系统阶梯式浇注系统 缝隙式浇注系统缝隙式浇注系统 顶注式浇注系统 底注式浇注系统 中注式浇注系统 阶梯式浇注系统 缝隙式浇注系统 浇注系统设计计算浇注系统设计计算 奥占公式奥占公式 平均压头
10、平均压头H Hp p计算计算 浇注时间确定浇注时间确定 流量系数确定流量系数确定 奥赞公式奥赞公式 阻流处金属液流速阻流处金属液流速v计算（伯努利方程）计算（伯努利方程） 2 22 0 1 22 阻 S S g v h g v H i ir 2 1 2 阻 直 S S gH v i i 充填下半型时，通过阻流截面的金属质充填下半型时，通过阻流截面的金属质 量量m下 下和浇注时间 和浇注时间有如下关系有如下关系 2 0 11 1 2 阻 阻阻下 S S gH SvSm i i 01 2gH m S 下 阻 充填上半型时，对应着最大压力头和最小压充填上半型时，对应着最大压力头和最小压 力头有平均压
11、力头力头有平均压力头 hP， ，则 则 平均 上 阻 gH m S 2 1 综合上下半型公式有综合上下半型公式有 P gH m S 2 1 阻 平均压头平均压头H Hp p计算计算 总功：总功： pp gSCHmgH 下半型功：下半型功： 0 HPCgSA 下 上半型功：上半型功： 0 02 0 H PH P HgSPgShdhA 上 将上两式代入总功，则：将上两式代入总功，则： C P HH p 2 2 0 对于底注式对于底注式P=C，故，故 2 0 P HH p 对于顶注式对于顶注式P=0，故，故 0 HH p 浇注时间确定浇注时间确定 对其他合金铸件，有经验公式对其他合金铸件，有经验公式
12、 n Am np mB A、B 、P 、n系数见教材表系数见教材表3-4-4、 表表3-4-5。 用金属液在型内的上升速度来校核用金属液在型内的上升速度来校核 充填时间充填时间 铸铁铸钢的最小上升速度见教材表铸铁铸钢的最小上升速度见教材表3-4-6、 表表3-4-7 C v 型 minmax型型 v C v C R v 4 Re max 型 型 流量系数确定流量系数确定 1、选择浇注系统类型、选择浇注系统类型 2、确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属、确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属 引入方向引入方向 3、决定直浇道的位置和高度（压力角）、决定直浇道的位置和高度（压力角） 4、计算浇注时间
13、并核算金属上升速度、计算浇注时间并核算金属上升速度 5、计算阻流截面积、计算阻流截面积S阻 阻 6、确定浇口比并计算各组元截面积、确定浇口比并计算各组元截面积 7、绘出浇注系统图形、绘出浇注系统图形 浇注系统的计算步骤浇注系统的计算步骤 铸造工程师的设计任务铸造工程师的设计任务 l铸造工程师应当完成的设计任务铸造工程师应当完成的设计任务 l铸件零件结构的铸造工艺性铸件零件结构的铸造工艺性 l对铸件零件的处理对铸件零件的处理零件转化为铸零件转化为铸 件件 铸造工程师应当完成的设计任务铸造工程师应当完成的设计任务 l铸造工艺图铸造工艺图 l铸型装配图铸型装配图 l铸造工艺卡铸造工艺卡 l铸件图铸件
14、图 铸件零件结构的铸造工艺性铸件零件结构的铸造工艺性 l零件结构是否容许制造零件结构是否容许制造 l零件结构是否容易制造零件结构是否容易制造 零件结构是否容许制造零件结构是否容许制造 做不出来的东西必须向设计者说明，做不出来的东西必须向设计者说明， 必须改结构必须改结构 先将要填的孔填实先将要填的孔填实,即小于最小铸出孔即小于最小铸出孔 的孔填实的孔填实充型充型 中空的部位能不能下芯子中空的部位能不能下芯子,例如纯空心例如纯空心 球和过长的单臂悬芯球和过长的单臂悬芯造型造型 最小容许壁厚最小容许壁厚(铸造工艺手册铸造工艺手册)充型充型 其他具体分析如高铬铸铁件不能进行其他具体分析如高铬铸铁件不
15、能进行 机加工切断冒口等机加工切断冒口等 教材表教材表3-2-1：砂型铸造时铸件最小容：砂型铸造时铸件最小容 许壁厚许壁厚; 临界壁厚临界壁厚=3*最小壁厚最小壁厚;若超过临界壁厚若超过临界壁厚 则铸件中心部分晶粒粗大，常出现缩孔、则铸件中心部分晶粒粗大，常出现缩孔、 缩松现象。缩松现象。 设计受力铸件时，不可单纯用增厚的办设计受力铸件时，不可单纯用增厚的办 法来增加铸件强度如图法来增加铸件强度如图3-2-1 。 零件结构是否容易制造零件结构是否容易制造 凝固过程的要求凝固过程的要求 充型过程的要求充型过程的要求 操作过程的要求操作过程的要求 能做但不好做能做但不好做, , 尽量改但如果要求也
16、要想办法做尽量改但如果要求也要想办法做 凝固过程的要求 铸件结构不铸件结构不 应造成严重应造成严重 的收缩阻碍的收缩阻碍, 注意壁厚过注意壁厚过 渡和圆角。渡和圆角。 铸件内壁应薄于外壁铸件内壁应薄于外壁(为易于补缩可放为易于补缩可放 冷铁冷铁)，教材表，教材表3-2-2。 壁厚力求均匀壁厚力求均匀,减少肥厚部分减少肥厚部分,防止形成防止形成 热节热节(可减少冒口可减少冒口) 有利于补缩和实现顺序凝固有利于补缩和实现顺序凝固 防止铸件翘曲变形防止铸件翘曲变形 避免浇注位置上有水平的大平面结构避免浇注位置上有水平的大平面结构 操作过程的要求 取消铸取消铸 件外表件外表 侧凸侧凸 改进妨碍起模的凸
17、台、凸缘和肋板的结改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板的结 构构 改进铸件内腔结构以减少砂芯改进铸件内腔结构以减少砂芯 减少和简化分型面减少和简化分型面 有利于砂芯的固定和排气有利于砂芯的固定和排气 减少清理铸件的工作量减少清理铸件的工作量 简化模具的制造简化模具的制造;图图3-2-16 大型复杂件的分体铸造和简单小件的联大型复杂件的分体铸造和简单小件的联 合铸造合铸造 铸铁床身铸铁床身 255吨吨 对铸件零件的处理对铸件零件的处理 基本原理基本原理 零件结构引起的铸造工艺参数零件结构引起的铸造工艺参数 造型引起的铸造工艺参数造型引起的铸造工艺参数 制芯引起的铸造工艺参数制芯引起的铸造工艺参数 凝固
18、过程引起的铸造工艺参数凝固过程引起的铸造工艺参数 加工及验收引起的铸造工艺参数加工及验收引起的铸造工艺参数 零件转化为铸件零件转化为铸件 基本原理基本原理 铸造工艺流程图是构成整体铸造工艺铸造工艺流程图是构成整体铸造工艺 参数的总纲参数的总纲 主要的影响环节有：零件结构、造型、主要的影响环节有：零件结构、造型、 制芯、凝固过程、机加工、铸件验收制芯、凝固过程、机加工、铸件验收 要求等。要求等。 砂箱制砂箱制 作准备作准备 型砂准备型砂准备 模型制模型制 作准备作准备 芯盒制芯盒制 作准备作准备 芯砂准备芯砂准备 芯骨制作芯骨制作 制芯制芯 下芯下芯 合箱检验合箱检验 合箱合箱浇注浇注冷却凝固冷
19、却凝固落砂开箱落砂开箱去除浇冒口去除浇冒口 表面清砂表面清砂 （吹砂、喷丸、抛丸）（吹砂、喷丸、抛丸） 清理打磨清理打磨 去毛刺去毛刺 热处理热处理 铸件铸件机加工机加工 熔炼熔炼 造型造型 零件结构引起的铸造工艺参数零件结构引起的铸造工艺参数 最小铸出孔及槽（表最小铸出孔及槽（表3-3-8） 工艺补正量：工艺补正量： e(12),l/b(12),l/b2；或；或 2 2）a/b(23),l/b1a/b(23),l/b150150 个，为好；个，为好； 当球数当球数 9015090150个为个为 中；中；9090个为个为 差。差。 灰/蠕/球铁体积膨胀是不可忽略的 实验表明：每析出实验表明：每
20、析出1%1%质量的石墨，铸质量的石墨，铸 铁体积增大约铁体积增大约2%2%； 强度很高的湿型，抗压强度约为强度很高的湿型，抗压强度约为 0.6MPa0.6MPa，模数为，模数为1cm1cm的球铁或模数为的球铁或模数为 1.5cm1.5cm的灰铁即可超过其承压能力；的灰铁即可超过其承压能力； 1MPa=9.87atm1MPa=9.87atm 铸铁冒口与铸钢冒口的差异铸铁冒口与铸钢冒口的差异 铸铁件冒口补缩的三种途径铸铁件冒口补缩的三种途径 不计膨胀，按铸钢件方式即模数补缩；不计膨胀，按铸钢件方式即模数补缩； 直接实用冒口：只补缩液态一次收缩，液直接实用冒口：只补缩液态一次收缩，液 态收缩停止，冒
21、口颈及时冻结；态收缩停止，冒口颈及时冻结； 控制压力冒口：综合考虑收缩与膨胀的差控制压力冒口：综合考虑收缩与膨胀的差 值进行补缩；值进行补缩； 直接实用冒口直接实用冒口 实用条件实用条件 冒口体设计冒口体设计 冒口颈设计冒口颈设计 冒口位置选择冒口位置选择 实用条件 薄壁铸件：薄壁铸件： 球铁球铁M0.48cmM0.48cm； 灰铁灰铁M0.75cmM8585 1、冶金质量、冶金质量 好：取下好：取下 限；限； 2、冶金质量、冶金质量 差：取上差：取上 限；限； 3、一般：中点；、一般：中点； 4、应靠近厚大部、应靠近厚大部 位；冒口有效位；冒口有效 5、体积、体积所需补所需补 缩体积缩体积
22、冒口体设计冒口体设计 冒口颈设计冒口颈设计采用短冒口颈采用短冒口颈 rn MM67. 0 冒口位置和数量的设计冒口位置和数量的设计 控制压力冒口的补缩距离控制压力冒口的补缩距离 冒口位置和数量的设计冒口位置和数量的设计 控制压力冒口的补缩距离控制压力冒口的补缩距离 凝固部位凝固部位 向冒口回向冒口回 填铁液的填铁液的 输送距离。输送距离。 右图为球右图为球 铁补缩距铁补缩距 离离 灰铁补缩距离灰铁补缩距离 冒口位置和数量的设计冒口位置和数量的设计 冒口位置：模数大的位置冒口位置：模数大的位置 冒口数目：用铁液输送距离结合模冒口数目：用铁液输送距离结合模 数数体积图定（如后图）体积图定（如后图）
23、 可在可在M M1 1处不放冒口处不放冒口 8 . 0 1 2 M M 均衡凝固冒口理论的由来均衡凝固冒口理论的由来 较为符合实际铸铁件的凝固过程较为符合实际铸铁件的凝固过程 动态叠加原理图动态叠加原理图3-5-353-5-35 关于浇注系统流动特点的讨论关于浇注系统流动特点的讨论 浇注系统经典结构的由来浇注系统经典结构的由来 金属液经过浇注系统进入型腔时发生金属液经过浇注系统进入型腔时发生 的现象的现象 浇注系统的作用浇注系统的作用 金属液流经浇注系统各结构单元的特金属液流经浇注系统各结构单元的特 点分析点分析 浇注系统经典结构的由来浇注系统经典结构的由来 不要浇注系统，直接将金属液灌入铸型
24、行不不要浇注系统，直接将金属液灌入铸型行不 行？如图，显然不行。行？如图，显然不行。 不可成形！不可成形！ 如果只设计直浇道，则只能是顶注式，如果只设计直浇道，则只能是顶注式， 如果铸件太高，则冲击铸型，为了能从不同如果铸件太高，则冲击铸型，为了能从不同 高度引入，所以要设置内浇道。高度引入，所以要设置内浇道。 如果为了分配流股或流量，由单直浇道底部分出如果为了分配流股或流量，由单直浇道底部分出 多个内浇道，造型掉砂也不易控制流股；而且如果需多个内浇道，造型掉砂也不易控制流股；而且如果需 要从铸件不同部位引入时，则为多个直浇道，多个内要从铸件不同部位引入时，则为多个直浇道，多个内 浇道，操作烦
25、琐。浇道，操作烦琐。 铸件铸件 直浇道直浇道横浇道横浇道内浇道内浇道比较完备。可以从比较完备。可以从 任何高度引入，可以控制流速，可以灵活控制引入任何高度引入，可以控制流速，可以灵活控制引入 引入股的数量。引入股的数量。 金属液经过浇注系统进入型腔时金属液经过浇注系统进入型腔时 发生的现象发生的现象 金属液冲入铸型；金属液冲入铸型； 渣进入铸型；渣进入铸型； 气体被冲入铸型；气体被冲入铸型； 浇注系统的作用浇注系统的作用 按规定时间导入金属液；按规定时间导入金属液； 平稳引入；平稳引入； 挡渣；挡渣； 挡气。挡气。 金属液流经浇注系统各结构单元的金属液流经浇注系统各结构单元的 特点分析特点分析
26、 渣特点渣特点 比比合金液轻的渣合金液轻的渣浮在表面，量比较浮在表面，量比较 大，用漏包浇注或浇注系统或过滤网大，用漏包浇注或浇注系统或过滤网 挡渣；挡渣； 比比合金液重的渣合金液重的渣沉在浇包底部，转沉在浇包底部，转 包不会引入，漏包会引入；包不会引入，漏包会引入； 与合金液相当的渣与合金液相当的渣需要净化合金液：需要净化合金液： 过滤网。茶壶嘴浇包可以克服轻渣和过滤网。茶壶嘴浇包可以克服轻渣和 重渣的不利影响。重渣的不利影响。 浇包中的流动特点浇包中的流动特点 转包；转包； 漏包；漏包； 茶壶嘴浇包；茶壶嘴浇包； 浇口杯浇口杯的流动特点的流动特点 漏斗形：挡渣挡气均不好；漏斗形：挡渣挡气均
27、不好； 盆形；盆形； 防止水平旋涡的方法 浇口杯中较好的挡渣形式浇口杯中较好的挡渣形式 拔塞、浮塞、铁隔片式拔塞、浮塞、铁隔片式 筛网式筛网式 闸门和堤坝式闸门和堤坝式 直浇道中的流动特点直浇道中的流动特点 直浇道窝中的流动特点直浇道窝中的流动特点 直浇道窝的设计形式直浇道窝的设计形式 横浇道中金属的流动特点横浇道中金属的流动特点 横浇道作用：稳流，捕渣（中小铸件横浇道作用：稳流，捕渣（中小铸件 多不用复杂的浇口杯）；多不用复杂的浇口杯）； 渣在横浇道中的速度：上浮渣在横浇道中的速度：上浮V浮 浮、平动 、平动 V横 横； ； 存在内浇道吸动区；存在内浇道吸动区； 如何利用横浇道阻渣如何利用横
28、浇道阻渣 横浇道应呈充满状态；横浇道应呈充满状态； 流速要低，充分上浮；流速要低，充分上浮； 圆盘形铸件内浇道旋转进入；圆盘形铸件内浇道旋转进入； 阻渣位置：横浇道开始段阻渣；末端延长段阻渣位置：横浇道开始段阻渣；末端延长段 封闭式和开放式的内浇道位置封闭式和开放式的内浇道位置 强化阻渣的方法 过滤网过滤网 集渣包集渣包 内浇口特点基本无阻渣作用 浇口比影响：轻合金铸件常用开放式浇注浇口比影响：轻合金铸件常用开放式浇注 系统；系统； 内浇道流量的不均匀性：一般情况下远离内浇道流量的不均匀性：一般情况下远离 直浇道的内浇口流量大于接近直浇道的内直浇道的内浇口流量大于接近直浇道的内 浇口；浇口；
29、内浇口的基本设计原则（见教材）内浇口的基本设计原则（见教材） 铸造工艺装备设计铸造工艺装备设计 概论概论 模样及模板模样及模板 砂箱砂箱 芯盒芯盒 其他工艺装备其他工艺装备 概论概论 铸造工艺装备（铸造工艺装备（foundry rigging）是）是 造型、造芯及合箱过程中所使用的模具造型、造芯及合箱过程中所使用的模具 和装置的总称。包括模样、模板、模板和装置的总称。包括模样、模板、模板 框、砂箱、砂箱托板、芯盒、烘干板框、砂箱、砂箱托板、芯盒、烘干板 （器）、砂芯修整磨具、组芯及下芯夹（器）、砂芯修整磨具、组芯及下芯夹 具、量具及检验样板、套箱、压铁等。具、量具及检验样板、套箱、压铁等。 此
30、外，芯盒及烘干器的钻模和修整标准此外，芯盒及烘干器的钻模和修整标准 也属于铸造工艺装备。也属于铸造工艺装备。 模样模样 模板模板 模样模样 模板模板 材质选择材质选择 金属模的结构设计金属模的结构设计 模样（芯盒）的尺寸标注模样（芯盒）的尺寸标注 对模板的要求对模板的要求 模板种类模板种类（教材表（教材表3-6-4） 模底板结构模底板结构 模板和砂箱的定位模板和砂箱的定位 设计模板图的注意事项设计模板图的注意事项 材质材质 选择选择 木模：单件、小批生产的各种铸件木模：单件、小批生产的各种铸件 菱苦土模：单件小批的大中模样菱苦土模：单件小批的大中模样 金属模样：大量成批生产的铸件金属模样：大量
31、成批生产的铸件 塑料模：成批生产的中小模样塑料模：成批生产的中小模样 聚苯乙烯泡沫塑料模（消失模）：聚苯乙烯泡沫塑料模（消失模）： 中小铸件和单件生产的中、大型铸中小铸件和单件生产的中、大型铸 钢件。钢件。 金属模的金属模的 结构设计结构设计 模样本体结构类型模样本体结构类型 壁厚及加强肋壁厚及加强肋 固定和定位孔固定和定位孔 模样部分表面模样部分表面 凹入分型面以下凹入分型面以下 分型面以上模样分型面以上模样 过薄，加工固定过薄，加工固定 困难困难 分型面通分型面通 过模样圆角过模样圆角 很小的模样，很小的模样， 为便于加工为便于加工 定位等定位等 壁厚及壁厚及 加强肋加强肋 1、除薄小模样
32、、除薄小模样（小于小于5050mm或高度或高度 低于低于30mm）以外，都应制成空心以外，都应制成空心 结构。结构。 2、平均轮廓尺寸大于、平均轮廓尺寸大于150mm的模的模 样，内部设加强肋，形式和模样，内部设加强肋，形式和模 样壁厚选择见图样壁厚选择见图3-6-3。 3、落地肋落地肋适用于高度低于适用于高度低于100mm且且 长宽尺寸较大的模样。长宽尺寸较大的模样。 稍高于模样底面的肋稍高于模样底面的肋，适用于中，适用于中 小模样，肋高度小于小模样，肋高度小于75mm 距底面距底面510mm。 壁厚及壁厚及 加强肋加强肋 4、高压造型用模样壁厚应比图、高压造型用模样壁厚应比图3-6-3 所
33、给大所给大50%100%；加强肋采用落地；加强肋采用落地 式。式。 5、依模样大小和使用要求来布置加、依模样大小和使用要求来布置加 强肋，肋距强肋，肋距150400mm，厚度为，厚度为 0.81.0倍的模样壁厚。倍的模样壁厚。 固定固定 和定和定 位孔位孔 1、模样向模底板、模样向模底板固定固定螺钉或螺栓螺钉或螺栓 模样和模底板模样和模底板定位定位定位销。定位销。 2、螺栓直径螺栓直径0.81.0倍模样壁厚尺寸；倍模样壁厚尺寸； 螺栓孔螺栓孔尺寸精度尺寸精度中等精度；中等精度； 螺栓孔螺栓孔位置位置尽量靠近模样四周，均尽量靠近模样四周，均 匀分布，不要和模板底部肋条相碰。匀分布，不要和模板底部
34、肋条相碰。 3、模样和模地板固定时钻孔方法：、模样和模地板固定时钻孔方法： 上固定法（上固定法（图图3-6-4a）；）； 下固定法（下固定法（图图3-6-4b）。）。 优点：便于选择优点：便于选择 螺孔位置，钻孔螺孔位置，钻孔 和装配方便。和装配方便。 缺点：破坏缺点：破坏 模样工作表面，模样工作表面， 叙用塑料或铝叙用塑料或铝 等填平。等填平。 优点：便于选择优点：便于选择 螺孔位置，钻孔螺孔位置，钻孔 和装配方便。和装配方便。 缺点：破坏缺点：破坏 模样工作表面，模样工作表面， 叙用塑料或铝叙用塑料或铝 等填平。等填平。 模样模样 （芯（芯 盒）盒） 的尺的尺 寸标寸标 注注 模样（芯盒）
35、尺寸模样（芯盒）尺寸 （所标注尺寸（所标注尺寸 应便于测量）应便于测量） 关联尺寸关联尺寸（与铸件有关）（与铸件有关） Lm=(LjLy)(1+K) 非关联尺寸非关联尺寸（与铸件无关）（与铸件无关） 金属模样工作表面尺寸偏差：教材表金属模样工作表面尺寸偏差：教材表3-6-2 分模面平面度要求：教材表分模面平面度要求：教材表3-6-3 模样在模底板上的装配偏差模样在模底板上的装配偏差 浇冒口模的尺寸偏差浇冒口模的尺寸偏差 浇冒口模被分装在上下模板时的尺寸偏差浇冒口模被分装在上下模板时的尺寸偏差 其余部位的尺寸偏差其余部位的尺寸偏差 模底板模底板 结构结构 1、模底板应有：与砂箱定位用、模底板应有
36、：与砂箱定位用 的定位销、同造型机连接用的的定位销、同造型机连接用的 突耳、供运输用的吊轴和手把、突耳、供运输用的吊轴和手把、 顶杆起模用的通道等。翻转式顶杆起模用的通道等。翻转式 造型机用模板应有与固定砂箱造型机用模板应有与固定砂箱 用的机构或突耳等。用的机构或突耳等。 2、模底板高度和模板框的高度、模底板高度和模板框的高度 应满足造型机的工艺要求。应满足造型机的工艺要求。 模板和砂模板和砂 箱的定位箱的定位 直接定位法：定位销（套）直接安装直接定位法：定位销（套）直接安装 在模底板上。在模底板上。 间接定位法：定位销（套）安装在间接定位法：定位销（套）安装在 模板框上，模板和模板框之间另有
37、模板框上，模板和模板框之间另有 定位。定位。 具体定位精度要求见教材具体定位精度要求见教材 设计模设计模 板图的板图的 注意事注意事 项项 1、模样和浇冒口模的位置、尺寸是否符合、模样和浇冒口模的位置、尺寸是否符合 铸造工艺图要求，吃砂量是否合适。铸造工艺图要求，吃砂量是否合适。 2、上下模板上的模样布局、方向、尺寸标、上下模板上的模样布局、方向、尺寸标 注是否一致，能否满足合箱要求。注是否一致，能否满足合箱要求。 3、根据造型机要求，验算模板高度应低于、根据造型机要求，验算模板高度应低于 起模高度等。起模高度等。 4、直浇道位置，合箱后应靠近浇注平台、直浇道位置，合箱后应靠近浇注平台 一侧。
38、一侧。 5、各种螺钉、定位元件位置是否合适？、各种螺钉、定位元件位置是否合适？ 装卸方便否？装卸方便否？ 砂箱砂箱 设计和选用砂箱的基本原则设计和选用砂箱的基本原则 类型的选择类型的选择 砂箱结构砂箱结构 砂箱设计内容：选择类型和材质，确定砂箱设计内容：选择类型和材质，确定 砂箱尺寸。结构设计，砂箱尺寸。结构设计， 定位和紧固定位和紧固 1、专用砂箱和通用砂箱、专用砂箱和通用砂箱 2、依制造方法：整铸式、依制造方法：整铸式、 焊接式、装配式焊接式、装配式 3、依造型方法和使用条件分：、依造型方法和使用条件分： 手工造型用、机器造手工造型用、机器造 型用、高压及气冲造型用、高压及气冲造 型用砂箱
39、。型用砂箱。 （图图3-6-11，图图3-6-12） 设计和设计和 选用砂选用砂 箱的基箱的基 本原则本原则 1、满足铸造工艺要求。如砂箱和模样间应有满足铸造工艺要求。如砂箱和模样间应有 足够的吃砂量、箱带不妨碍浇冒口的安足够的吃砂量、箱带不妨碍浇冒口的安 放、不严重阻碍铸件收缩等。放、不严重阻碍铸件收缩等。 2、尺寸和结构应符合造型机、起重设备、尺寸和结构应符合造型机、起重设备、 烘干设备的要求。砂箱尺寸形状是设计和烘干设备的要求。砂箱尺寸形状是设计和 选购造型机的主要依据。为此，大量生产选购造型机的主要依据。为此，大量生产 中应对计划在造型线上生产的全部铸件逐中应对计划在造型线上生产的全部
40、铸件逐 一进行铸造工艺分析，以确定共用砂箱的一进行铸造工艺分析，以确定共用砂箱的 尺寸和形状。尺寸和形状。 3、有足够的强度和刚度，使用中保证不断裂、有足够的强度和刚度，使用中保证不断裂 或发生过大变形。或发生过大变形。 4、对型砂有足够的附着力，使用中不掉砂或、对型砂有足够的附着力，使用中不掉砂或 塌箱，又要便于落砂。为此，只在大砂箱塌箱，又要便于落砂。为此，只在大砂箱 中才设置箱带。中才设置箱带。 5、经久耐用，便于制造。、经久耐用，便于制造。 6、应尽可能标准化、系列化和通用化。、应尽可能标准化、系列化和通用化。 砂箱砂箱 结构结构 砂箱名义尺寸：砂箱名义尺寸：分型面上砂箱内框尺寸乘砂箱
41、高度。分型面上砂箱内框尺寸乘砂箱高度。 确定时要考虑一箱内放置铸件的个数和吃砂量，确定时要考虑一箱内放置铸件的个数和吃砂量， 数据见表数据见表3-6-5。 （长宽是（长宽是50或或100的倍数，高度是的倍数，高度是20或或50倍数）倍数） 箱壁箱壁 箱带箱带 砂箱定位砂箱定位 搬运、翻箱结构搬运、翻箱结构 砂箱的紧固砂箱的紧固 手把用于小型砂箱手把用于小型砂箱 吊轴用于中大砂箱吊轴用于中大砂箱 吊环用于重型砂箱吊环用于重型砂箱 箱壁箱壁 1、普通砂箱壁形式见、普通砂箱壁形式见图图3-6-13； 高压气冲造型砂箱壁形式见高压气冲造型砂箱壁形式见图图3-6-14。 2、经验：、经验： 1）简易手工
42、造型砂箱，常用较厚的直箱壁，）简易手工造型砂箱，常用较厚的直箱壁， 不设内外突缘，制造简便，容易落砂；不设内外突缘，制造简便，容易落砂；2）普通）普通 机器造型砂箱，常用向下扩大的倾斜壁，底部机器造型砂箱，常用向下扩大的倾斜壁，底部 设突缘，防止塌箱，保证刚性，便于落砂，箱设突缘，防止塌箱，保证刚性，便于落砂，箱 壁上留出气孔；壁上留出气孔；3）中箱箱壁多为直壁，上下都）中箱箱壁多为直壁，上下都 设突缘。大砂箱内应有箱带以防止塌箱。中箱设突缘。大砂箱内应有箱带以防止塌箱。中箱 因无贯通的箱带，刚度小，故应加厚；因无贯通的箱带，刚度小，故应加厚； 4）高压造型和气冲造型用砂箱，尽量不加箱带，）高
43、压造型和气冲造型用砂箱，尽量不加箱带， 以便落砂。因受力大，要求刚度大。小砂箱用以便落砂。因受力大，要求刚度大。小砂箱用 单层壁，大砂箱用双层壁。箱壁上不设出气孔。单层壁，大砂箱用双层壁。箱壁上不设出气孔。 箱壁箱壁 箱带箱带 （箱（箱 档、档、 箱肋）箱肋） 1、平均内框尺寸小于、平均内框尺寸小于500mm的普通砂箱、小的普通砂箱、小 于于1250mm的高压造型用砂箱可不设箱带；的高压造型用砂箱可不设箱带； 2、专用砂箱随形模样，吃砂量为：顶面、专用砂箱随形模样，吃砂量为：顶面15 40mm，侧面，侧面2045mm，底部，底部2545mm。 高箱带部位开窗口（高箱带部位开窗口（图图3-6-1
44、5）；）； 3、通用箱带高度取、通用箱带高度取0.250.3倍砂箱高度，箱带倍砂箱高度，箱带 至冒口、浇口杯模的距离应大于至冒口、浇口杯模的距离应大于3040mm; 4、宽度小于、宽度小于500mm的砂箱，只在箱内设横向的砂箱，只在箱内设横向 箱带。大型砂箱带可布成方格形或长方格箱带。大型砂箱带可布成方格形或长方格 形；圆砂箱内的箱带可布成扁形格；大砂形；圆砂箱内的箱带可布成扁形格；大砂 箱带可用装配式。箱带间距箱带可用装配式。箱带间距120600mm。 箱带（箱档、箱肋）箱带（箱档、箱肋） 砂箱砂箱 定位定位 1、定位方法：泥号、楔榫、箱垛、定位方法：泥号、楔榫、箱垛、 箱锥、止口及定位销等
45、；箱锥、止口及定位销等； 2、机器造型只用定位销：插销和座销、机器造型只用定位销：插销和座销 （图图3-6-16）；箱耳布置在砂箱两侧，）；箱耳布置在砂箱两侧， 一端装圆孔定位销，一端装长孔导一端装圆孔定位销，一端装长孔导 向套。向套。 3、手工造型和抛砂造型用砂箱不必装销套，、手工造型和抛砂造型用砂箱不必装销套， 直接在箱耳上钻孔和切槽。直接在箱耳上钻孔和切槽。 砂箱定位砂箱定位 砂箱砂箱 的的 紧固紧固 1、上箱自重法和压铁法用于小件；、上箱自重法和压铁法用于小件； 2、机器造型时用悬链和机械手搬放压、机器造型时用悬链和机械手搬放压 铁；也可用手工夹紧法，其中以楔铁；也可用手工夹紧法，其中
46、以楔 形箱卡应用最广（形箱卡应用最广（图图3-6-18）；）； 3、其他夹紧法见、其他夹紧法见图图3-6-19、20。 砂箱紧固砂箱紧固 芯盒芯盒 芯盒芯盒 设计步骤：确定类型、材质，选取分盒面，设计步骤：确定类型、材质，选取分盒面， 芯盒结构设计和工作尺寸计算等。芯盒结构设计和工作尺寸计算等。 芯盒的类型和材质芯盒的类型和材质 芯盒结构设计芯盒结构设计 一般金属芯盒的精度一般金属芯盒的精度 热芯盒和壳芯盒的特点热芯盒和壳芯盒的特点 芯盒芯盒 的类的类 型和型和 材质材质 1、普通芯盒、热芯盒、壳芯盒和冷芯盒；、普通芯盒、热芯盒、壳芯盒和冷芯盒； 图图3-6-21； 2、中小芯盒多用铝合金铸造
47、；、中小芯盒多用铝合金铸造； 3、大芯盒多用铸铁制造；、大芯盒多用铸铁制造； 4、铜合金及钢材多用于制作芯盒中的镶、铜合金及钢材多用于制作芯盒中的镶 块和活块。块和活块。 芯盒芯盒 结构结构 设计设计 普通金属芯盒实例普通金属芯盒实例图图3-6-22 芯盒本体结构芯盒本体结构 芯盒外围结构芯盒外围结构 壁厚、加强肋和边缘壁厚、加强肋和边缘 活块、镶块活块、镶块 定位、夹紧结构定位、夹紧结构 手柄、吊轴手柄、吊轴 一般金一般金 属芯盒属芯盒 的精度的精度 1、芯盒内腔工作表面尺寸偏差见表、芯盒内腔工作表面尺寸偏差见表3-6-2； 分盒面平面度见表分盒面平面度见表3-6-3； 2、分盒面间隙应小于
48、、分盒面间隙应小于0.1mm; 3、两半芯盒的重合性尺寸偏差、两半芯盒的重合性尺寸偏差 分盒面上工作内腔分盒面上工作内腔 平均轮廓尺寸（长平均轮廓尺寸（长+宽）宽）/2 偏差偏差/mm 300 0.05 301500 500 0.12 4、第一套芯盒的定位销中心距偏差不超出、第一套芯盒的定位销中心距偏差不超出 0.05；不使用成型烘干器的对开芯盒，；不使用成型烘干器的对开芯盒， 定位销孔中心距偏差为定位销孔中心距偏差为0.25； 5、活块与窝座间隙不超过、活块与窝座间隙不超过0.20.3mm. 热芯盒热芯盒 和和 壳芯盒壳芯盒 的特点的特点 1、设计芯盒时，首先熟悉机器的工艺特性、设计芯盒时，
49、首先熟悉机器的工艺特性 和对芯盒的要求；和对芯盒的要求； 2、芯盒构成（、芯盒构成（图图3-6-25）；）； 3、芯盒材质：本体灰铸铁，镶块用钢或导、芯盒材质：本体灰铸铁，镶块用钢或导 热性好的铜合金；定位销、套、顶芯杆、热性好的铜合金；定位销、套、顶芯杆、 回位导杆可用回位导杆可用T8或或T10钢，钢，45钢，淬火钢，淬火 达达5055HRC; 4、依机型选用垂直分盒面或水平分盒面。、依机型选用垂直分盒面或水平分盒面。 要求砂芯开盒后留在动芯盒内，以便顶要求砂芯开盒后留在动芯盒内，以便顶 出砂芯，采用出砂芯，采用6种措施（见教材）；种措施（见教材）； 5、射（吹）砂口：在芯头处，免于修补、射（吹）砂口：在芯头处，免于修补 砂芯。射口尺寸防止砂流回弹；砂芯。射口尺寸防止砂流回弹； 6、加热方式和芯盒厚；、加热方式和芯盒厚； 7、工作内腔尺寸：只考虑铸造收缩率；、工作内腔尺寸：只考虑铸造收缩率； 8、芯盒定位：在静芯盒上装销，在动芯、芯盒定位：在静芯盒上装销，在动芯 盒盒 上装套，销直径为上装套，销直径为15mm、 20mm （图图3-6-26、图图3-6-27）；）； 9、排气：分
