“永冠杯”第四届中国大学生铸造工艺设计大赛

图中，砂芯4（紫红色）安放在砂芯3（粉红色）上，与砂芯3一起放置在砂箱右侧，砂芯3与砂芯4右侧均与上上砂型接触，防止浮起；砂芯1（黄色）和砂芯2（棕色）分别置于图中上下两侧，砂芯上表面与上砂型接触；砂芯5（青色）置于下砂型中部，右侧3个突起接触上砂型；砂芯6（深绿色）插入砂芯5的凹孔处，由于尺寸较小，为了抗金属液体冲击，上部插入上砂型中；砂芯7（浅绿色）压在砂芯5上，上表面接触上砂型。

因此，整个下芯的流程为：

砂芯3+砂芯4→砂芯1→砂芯2→砂芯5→砂芯6→砂芯7

砂芯组合结构图如图5.4所示：

图5.4 砂芯组合结构图

5.3 芯头的结构尺寸

砂芯主要靠芯头固定在砂型中。对于垂直芯头，必须要有足够的尺寸，以保证其轴线垂直、牢固地固定砂型上。对于水平砂芯，必须有足够的芯头长度，以承受砂芯的重力和金属液的浮力。芯头与芯头座之间有适宜的间隙，以使砂型与砂芯既能保证装配，又能确保铸件的尺寸精度。

如图5-5，本次设计所采用的7个砂芯共有7种，。其中，Ⅰ型～Ⅵ型属于垂直芯头，Ⅶ型属于水平芯头。Ⅰ型应用于砂芯1和砂芯2，Ⅱ型应用于砂芯3，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型应用于砂芯5，Ⅳ、Ⅷ型应用于砂芯6，砂芯4和砂芯7没有芯头。各芯头形状和尺寸如图5.5：

Ⅴ型

Ⅰ型 Ⅵ型 13

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Ⅱ型 Ⅲ型

Ⅳ型

Ⅶ型 图5.5 各芯头形状及尺寸

以上各芯头中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ向下插入下砂型中，Ⅳ、Ⅵ向上插入上砂型中，Ⅶ水平插入下砂型中。

对于水平芯头，示意图如下图5.6所示：

图5.6 水平芯头示意图 14

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对于芯头Ⅶ，参照资料1铸造手册，设置S1、S2、S3 数值分别为1.5mm、3.0mm、4.5mm。

对于垂直芯头，各型的顶面间隙及芯头斜度设置参照资料（1）铸造手册，数值列入下表5.1：

表5.1 垂直芯头参数设置 芯头标号 芯头间隙S（mm） 芯头斜度α（mm）

Ⅰ 2 4 Ⅱ 1.5 4 Ⅲ 1 4 Ⅳ 1 9 Ⅴ 1 4 Ⅵ 1 4 在铸件的生产过程中，为了快速下芯、合型及保证铸件的质量，在芯头的模样上做出压环、防压环和集砂槽。压环、防压环和集砂槽的示意图如下图5.7所示：

图5.7 压环、防压环、集砂槽示意

压环、防压环和集砂槽的尺寸列入下表5.2：

表5.2：压环，防压环，集砂槽尺寸 垂直芯头（mm） 芯头编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ e 5 5 4 4 f 6 6 5 5 r 6 6 5 5 ─ Ⅴ 1.5 3 1.5 Ⅵ 3 4 3 水平芯头（mm） 芯头编号 Ⅷ a 10 b 1.5 c 25 r 5 5.4 芯骨的设置

为了保证砂芯在制造、搬运、配型和浇铸中不变形、不开裂、不被金属液体冲击断

裂，在制作砂芯的过程中通常要埋置芯骨，以提高砂芯的强度和刚度。针对“A-熔胶座移动板”，本次设计采用型钢管组焊成的芯骨。

如下图5.8所示，本次设计采用4种芯骨：

芯骨1

芯骨2 15

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芯骨4 芯骨3

图5.8 芯骨结构图

其中芯骨1用于砂芯1和砂芯2，芯骨2用于砂芯5，芯骨3用于砂芯3，芯骨4用于砂芯4.芯骨在各砂芯中的位置如下图5.9：

图5.9 芯骨在砂芯中的位置

5.5 砂芯的排气

本次设计采用的型砂和芯砂都是呋喃树脂自硬砂，自硬砂在浇铸过程中，砂芯中的有机物会燃烧（氧化反应）并放出大量气体，如果这些气体不能及时顺利地排出型外，就会在在铸件中形成气孔，甚至导致铸型爆炸。因此，对于大型铸件，砂芯的排气尤为重要。

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