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1、铸造砂芯设计要点.doc 铸造砂芯设计要点 砂芯主要用于形成铸件的内孔、腔。某些妨碍起模、不易出砂的外形部分可用砂芯形成。砂芯的工作条件较为恶劣，因此 对砂芯的要求： 1） 有足够的强度和刚度； 2） 排气性好； 3） 退让性好； 4） 收缩阻力小； 5） 溃散性好，易出砂。 砂芯设计包括：确定砂芯数量，每个砂芯的形状、尺寸；芯头的个数、形状和尺寸；芯撑、芯骨；排气方式；芯砂种类及造芯方法等。 一、砂芯数量的确定 一个铸件所需的砂芯数量，主要取决于铸件结构和铸造工艺方案。确定砂芯数量的原则是：尽量减少砂芯数量，以减少芯盒、制芯工时费用，降低铸件成本，同时，也应考虑制芯下芯，检查方便，保证铸件质
2、量精度。 1当内腔或孔的深径比（高度与直径或高度与宽度之比）不很大时，应才用自带砂芯。自带砂芯的高度和宽度之比不能太大，否则拔模时容易损坏。自带砂芯尺寸查表。 2砂芯和分块砂芯 整体制造的砂芯，易于保证铸件精度，工装数目少，砂芯强度和刚度较好。但是，对于尺寸过大、形状复杂的砂芯，仍采用整体砂芯，操作不方便，应分成两个或几个砂芯来制造。砂芯的分块原是： 填砂面应宽敞； 砂芯支撑面最好是平面，以便于安放和烘干； 分盒面尽量与分型面一致。 分块应便于下芯、合箱及检查，保证铸件精度。 尺寸精度要求高的部分，尽可能用同一砂芯形成； 尺寸过大的砂芯，为了便于造芯、下芯解决车间起重量不够的困难，可以分成几个
3、小砂芯。每个小砂芯需具有足够的强度和刚度。 二、 芯头 芯头 芯头是砂芯的重要组成部分。芯头的作用是定位、支撑和排气。芯头在保证定位可靠，支撑牢固、排气通畅的情况下，其数目越少越好。 1 1 垂直芯头 垂直芯头有三种形式，如图 7-46 所示；a）上下都作出芯头，定位准确，支撑可靠，排气通畅。一般常用这种形式。尤其适于高度大于直径的砂芯；b)只作下芯头，不作上芯头，合箱方便。适合于横截面积较大而高度不大的砂芯；c)上、下芯头都不作出，可降 低砂箱的高度，便于调整砂芯的位置。适合于比较稳的大砂芯。当 L 与 D 之比5 倍时，则采取加大的下芯头：D2=（1.52.0）D。 有些铸件只能做上芯头，
4、不能做下芯头，此时可采取以下措施： 1）予埋芯头。 如图 1-48，将芯头（上大下小）当作模样的一部分，同模样一起去造型，将芯头予埋在砂型中。此法适合于重量不大的小芯。 2）吊芯 如图 1-49，用铁丝或螺栓将砂芯吊在上箱，吊芯操作麻烦，只适合于单件小批生产； 3）盖板砂芯，如图 1-50，将芯头扩大。搁在下箱中，操作方便，能保证铸件精度，有利于组织流水生产。 4）使用芯撑。件大、形状复杂，砂芯多，不能吊，只能用芯撑支承。 2 2 水平芯头 水平砂芯一般都有两个芯头，定位是可靠的。有时只有一个芯头（悬臂芯），定位不可靠；或者虽有两个芯头，但可能倾斜或转动，此时可以采取： 1） 联合芯头（又叫挑
5、担芯头）。如图 1-51 中的 3 号芯。小型弯管接头常用联合砂芯。 2） 加大或加长芯头，使砂芯重心移入支撑面内（即砂型中）。图 1-52 3） 安放芯撑，增加砂芯的支撑点和支撑面积，使砂芯稳固。图 1-53。 4） 增设工艺孔 为使砂芯稳固，便于排气和清理，可在适当部位增设工艺孔，以便于设置芯头。图 1-54。铸成后可用螺丝塞头堵上或焊死。 3. 芯头的定位机构 下芯后，若要求砂芯不沿芯头轴线方向移动，不绕芯头轴线转动。或为了下芯十不易搞错方位，可采用定位芯头。垂直定位芯头图 1-55，水平定位芯头 1-56。 4 4 芯头尺寸的确定 芯头横截面的尺寸，一般决定于铸件相应部位孔眼尺寸，为了
6、便于下芯、合箱，芯头应有一定的斜度，芯头与芯座之间应留有一定的间隙，芯头与芯座之间的间隙，通常采取将芯盒作成名义尺寸，而将模样加大来实现的。 芯头尺寸包括芯头高度、斜度、间隙，芯头斜度及间隙，是为了下芯合箱方便而设的，芯头尺寸一般查表决定。 5 5 芯头承压面积的验算 一般，芯头尺寸是按经验数据确定，不进行验算。但对自身重量很大的芯子，或受金属液体浮力很大的芯子，为确保铸件质量，其芯头尺寸则需验算。 验算方法、步骤： 1. 计算砂芯重量（自重） 2. 计算砂芯受到的浮力。 3. 计算各芯头所受的最大压力 4. 计算芯头所需的承压面积。 5. 根据承压面积，计算芯头尺寸。 芯头实际承压面积必须大
7、于计算值，否则就要采取提高承压能力的措施。如提高芯座强度（在芯座上垫铁片或耐火砖等），安放芯撑，增加水平芯头长度，增设工艺孔，增加芯头等。以免芯头压坏芯座导致偏芯而铸件报废。 三、 芯撑和芯骨 （一）芯撑 把砂芯固定在砂型中主要靠芯头，当无法设置芯头，或单靠芯头还不把握时，就得采用芯撑，起到辅助支撑的作用，对芯撑的要求及使用原则： 1芯撑表面最好镀锌、铅，这是为了防止芯撑表面生锈而不能与铁液焊和好。芯撑表面应干净、平整。使用时，芯撑表面应无锈、无油、无水气、无污物；同时芯撑放入铸型后，要尽快浇注，特别是湿型，以免芯撑表面凝聚水气而产生气孔或熔合不良。 2芯撑材料的熔点应比铸件材质的熔点高，至少
8、相同，以防止过早熔化丧失支撑作用。（对铸铁件使用低碳钢或铸铁芯撑；非铁合金铸件用与铸件相同的合金做芯撑）。 3芯撑重量应适当，不能过大或过小。过小，易熔化，过大则不能与铸件很好焊合。 4芯撑不能用于重要表面上，应设在非加工表面或不重要的表面上。 5芯撑在铸件凝固过程中，应与铸件很好焊合。如果焊合不好，则会引起渗陋，经不住打压。壁厚小于 8 的薄壁铸件尽量不用芯撑。 （二）芯骨 砂芯的骨架简称芯骨。芯骨的作用是提高砂芯的强度和刚度。保证砂芯在烘干、运输、下芯和浇注过程中不变形、不断裂特别是对于大芯、形状复杂的芯、断面较薄的芯，芯骨显得特别重要。 芯骨有线形、面形和体形。 对芯骨的要求是： 1芯骨保证砂芯有足强度、刚度的前提下本身应尽量简单、易于制造。小砂芯多用铁丝芯骨（事先退火消除弹性），中、大型砂芯常用铸铁芯骨。 3 骨不应妨碍砂芯排气和阻碍铸件收缩,因此芯骨至砂芯表面必须留有适当距离，吃砂量要够。 4 清砂时，芯骨最好能完整取出，以便回用，降低成本。吃砂量见表 7-21，铸铁芯骨基础骨架的尺寸，见表 7-22。 5 有些芯骨须便于砂芯的吊运，并合及固定，因此应作出吊环等结构。