精品課程砂型鑄造的主要工部除熔化澆注工部外（準備金屬液，將金屬液澆入鑄型中），主要有如下工部：

砂處理工部：舊砂處理回用、型砂的準備；

造型工部：制造鑄型（砂型）；

制芯工部：制造砂芯；

落砂清理工部：將鑄件與砂型（砂芯）分開，鑄件清理等。本講主要內容：砂處理裝備、造型裝備。金屬液態成形裝備及自動化第2章精品課程砂型、砂芯精品課程2.3.1砂處理裝備概述

砂處理裝備一般包括：舊砂的回用（或再生）處理裝備、混砂裝備、搬運及輔助裝備等。

舊砂回用裝備的主要功能是：去除舊砂中的金屬屑、雜質灰塵、降溫冷卻及貯藏等。

再生裝備主要用于：化學粘結劑砂（樹脂砂和水玻璃砂等），其作用是去除包覆在砂粒表面的殘留粘結劑膜。

混砂裝備則是：完成砂、粘結劑及附加物等的稱量和混制，獲得滿足造型要求的高質量型砂。根據粘結劑的不同，分為粘土砂、水玻璃砂、樹脂砂三類。第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3砂處理裝備及自動監測系統精品課程型砂制備工藝流程圖原材料運入烘干破碎磨粉吸送烘干破碎磨粉吸送破碎烘干過篩吸送煤粉斗粘土斗新砂斗舊砂斗松砂混砂機造型澆注落砂破碎冷卻增濕過篩磁選造芯舊砂再生（干法或濕法）廢砂斗廢砂運出原材料處理工段型砂制備工段舊砂處理工段舊砂再生工段帶式輸送帶式輸送第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.1砂處理裝備概述精品課程一個組成簡單（典型）的粘土舊砂處理系統

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.1砂處理裝備概述精品課程舊砂回用系統的自動化重點是:

舊砂冷卻,即舊砂溫度的檢測與控制

為提高舊砂的冷卻效率，普遍的方法是采用增濕冷卻方法；其原理是將水加入到熱的舊砂中，水吸熱汽化帶走砂的熱量使砂溫降低；因此，在自動化的舊砂回用系統中須設置型砂溫度傳感器、水分傳感器、加水裝置、攪拌裝置、除塵裝置等。而型砂混制系統的自動化重點則是型砂性能的控制，其主要控制對象是以型砂緊實率為中心的型砂性能在線檢測裝置、水分檢測裝置、加水裝置等。第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.1砂處理裝備概述精品課程

粘土舊砂處理裝備常有：夾雜物分離設備、冷卻設備等。對于化學粘結劑砂還包括舊砂的再生設備。（1）夾雜物分離設備

對混雜在舊砂中的斷裂澆冒口、飛邊、鐵豆等鐵磁性物質可用磁分離的方法去除。對沒有磁性的金屬、砂芯芯頭等則可用篩分的方法去除。常用的磁分離設備有：磁分離滾筒、磁分離帶輪和帶式磁分離機三種；常用的篩分裝置有：滾筒篩砂機、擺動篩砂機、振動篩砂機等。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.2

舊砂處理裝備精品課程常用的磁分離設備：第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.2

舊砂處理裝備精品課程（2）舊砂冷卻裝備

自動化造型生產線的型砂使用頻率很高，澆注后型砂溫度升高，必須對舊砂進行冷卻。常用的冷卻裝備中有加水和吹冷空氣冷卻方法。采用吹冷空氣方法的設備有冷卻提升機、振動沸騰冷卻床等。

回轉冷卻滾筒第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.2

舊砂處理裝備精品課程振動提升冷卻設備：集冷卻與垂直提升于一體。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.2

舊砂處理裝備精品課程振動沸騰冷卻：第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.2

舊砂處理裝備精品課程（3）舊砂再生裝備對于化學粘結劑砂（樹脂砂、水玻璃砂等）而言，如象粘土舊砂一樣，對舊砂進行簡單的處理（破碎、去磁、除塵等）較難達到回用之目的，必須對舊砂進行再生。隨著環保要求的日益嚴格和資源的減少，舊砂再生已成為現代化的鑄造企業必須考慮的重要課題之一。舊砂再生的方法很多，不同的舊砂由于其性質的明顯不同，適合不同的再生方法。根據其再生原理可分為：干法再生、濕法再生、熱法再生等。

各種舊砂再生裝備系統將在第9章中介紹。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.2

舊砂處理裝備精品課程

混砂裝備是自動化砂處理系統中最重要的設備，應根據鑄件大小、造型方法、型砂類型、粘結劑等來選擇合適的混砂裝備。混砂裝備種類繁多，結構各異。（1）粘土砂混砂機

粘土砂混砂機，按混砂裝置可分為：碾輪式、轉子式、擺輪式、葉片式、逆流式等。

混砂機對混制粘土砂的要求是：將各種成分混合均勻，使水分均勻濕潤所有物料；使粘結劑膜均勻地包覆在砂粒表面；將混砂過程中產生的粘土團破碎，使型砂松散。第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.3

混砂裝備精品課程精品課程精品課程精品課程碾輪式混砂機:

使用最早、最廣泛的混砂裝備之一。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.3

混砂裝備精品課程碾輪的運動分析：

在輾輪上的任一點的速度都由三個分速度合成。這三個分速度表示了輾輪的三種運動，從而形成了對型砂的三種作用：垂直方向的輾壓作用，水平方向的搓研作用，輾輪軸向的拖抹作用。

Vt’Vt’’VtVeφyz第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.3

混砂裝備精品課程圖2-23轉子式混砂機示意圖1—刮板混砂器電動機2—機架3—刮板混砂器4—大齒圈5—卸砂門6—混砂轉子7—底盤轉動電動機8—圍圈9——混砂轉子電動機圖2-24S14系列轉子混砂機1—轉子電動機2—轉子減速器3—流砂錐4—加水裝置5—圍圈6—壁刮板7—長刮板8—底盤9—主電動機10—減速器11—主軸套12—內襯圈13—短刮板14—混砂轉子轉子式混砂機目前應用最普遍的混砂機。精品課程型砂性能在線檢測裝置精品課程（2）化學粘結劑砂混砂機

用于化學粘結劑如樹脂、水玻璃砂的混砂機有雙螺旋連續式混砂機和球形混砂機,只要求充分攪拌。1）球形混砂機

1－轉軸2—球型外殼3—攪拌葉片4—反射葉片5—卸料門第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.3

混砂裝備精品課程2）雙螺旋連續式混砂機

圖2-25雙螺旋連續式混砂機1—螺旋混砂裝置2，4—閘門氣缸3—機身5—快速混砂裝置第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.3

混砂裝備精品課程精品課程（3）粘土混砂的自動控制及在線檢測

1）型砂中的水分是影響型砂質量的關鍵要素，型砂緊實率是反映型砂性能的重要指標。因此，混砂的自動檢測及控制多以水分及緊實率的測量及控制為中心進行。2）混砂自動控制裝置的控制方法：測量參數控制方式測定方法受控介質水分、水分+砂溫下次混料預測控制電阻法、電容法、紅外線法水體積密度、體積密度+水分、體積密度+水分+砂溫下次混料預測控制荷重傳感器+電容法水緊實率、剪切強度、抗壓強度下次混料預測控制專用測定裝置水、粘土緊實率本次混料反饋控制專用測定裝置水、時間緊實率本次混料反饋控制專用測定裝置水、時間第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.3

混砂裝備精品課程型砂性能在線檢測儀工作原理圖

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.3

混砂裝備精品課程

以緊實率為目標的自動混砂系統第2章金屬液態成形裝備及自動化2.3.3

混砂裝備精品課程

造型是金屬液態成形的主要工藝過程，其目的是獲得一個緊實高而且分布均勻的砂型。

造型過程主要包括：填砂、緊實、起模、下芯、合箱及砂型、砂箱的運輸等工序。造型機是整個造型過程的核心裝備，它的作用有三個：填砂、緊實和起模。其中緊實是關鍵的一環。所謂的緊實就是：將包覆有粘結劑的松散砂粒在模型中形成具有一定強度和緊實度的砂塊或砂型。第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4

造型設備及自動化生產線精品課程砂型、砂芯精品課程緊實后的砂型應具有如下性能：（1）有足夠的強度。能經受起搬運、翻轉過程中的震動或澆注時金屬液的沖刷而不破壞。（2）容易起模。起模時不能損壞或脫落，能保持型腔的精確度。（3）有必要的透氣性，避免產生氣孔等缺陷。

上述要求，有時互相矛盾。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4

造型設備及自動化生產線精品課程常用緊實型砂的方法（簡稱實砂）有：震擊緊實、壓實緊實、射砂緊實、氣流緊實等。根據其緊實原理造型機可分為震擊/震壓造型機、高壓造型機、射壓造型機、靜壓造型機、氣沖造型機等。

根據是否使用砂箱又可分為有箱造型機和無箱/脫箱造型機。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程（1）震擊/震壓造型機

1）震擊緊實工作原理震擊緊實時的緊實度分布

震壓造型的工作示意圖第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程2）Z145型震壓造型機1－機身2－按壓閥3－起模同步架4－震壓氣缸5－起模導向桿6－起模頂桿7－起模液壓缸8－震動器9－轉臂動力缸10－裝臂中心軸11－墊塊12－壓板機構13－工作臺14－起模架第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程3）主要部件圖2-33Z145型震壓造型機的震壓氣缸結構1—壓實氣缸2—壓實活塞及震擊氣缸3—密封圈4—排氣孔5—震擊活塞6—導桿7—折疊式防塵罩第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程（2）壓實/高壓造型機

1）平板壓實緊實原理

圖2-35壓實緊實圖2-36不同型砂的壓實緊實曲線第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程2）多觸頭壓實圖2-38多觸頭壓頭（a）壓實前（b）壓實后1-小液壓缸2-多觸頭3-輔助框4-模樣5-砂箱圖平壓板壓實后砂型內緊實度分布情況1－砂型中心部分2－靠近箱壁或落箱角處第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程3）典型的多觸頭高壓微震造型機的結構

圖2-39高壓微震造型機的結構1-壓實缸2-壓實活塞3-立柱4-模板穿梭機構5-震動器6-工作臺7-模板框8-加砂斗9-壓頭移動缸10-橫梁11-導軌12-緩沖器13-多觸頭壓頭14-輔助框15-邊輥道16-模板夾緊器17-氣動微震缸18-機座第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程（3）射壓造型機

1）射砂緊實方法

圖2-40射砂機構示意圖1－射砂筒2—射腔3—射砂孔4—排氣塞5—砂斗6—加砂閘板7—射砂閥8—貯氣包9—射砂頭10—射砂板11—芯盒12—工作臺第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程2）垂直分型無箱射壓造型機

a.工作原理第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程b.垂直分型無箱射壓造型機結構圖2-42垂直分型無箱射壓造型機1－射砂筒2—加砂口3—射砂閥4—貯氣包5—主液壓缸6—導桿7—機座8—正壓板9—造型室第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程c.垂直分型無箱射壓造型機的液壓工作原理圖

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程3）水平分型脫箱射壓造型機

圖2-46側向射砂水平分型脫箱造型機的工作原理圖2-47頂射/底射式水平分型脫箱造型機的工作原理第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程圖2-48頂射式水平分型脫箱造型機的工作原理第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程與垂直分型相比，水平分型還有如下一些優點:①.水平分型下芯和下冷鐵比較方便；②.水平分型時，直澆道與分型面相垂直，模板面積有效利用率高，而垂直分型的澆注系統位于分型面上，模板的面積利用率低；③.垂直分型時，如果模樣高度比較大，模樣下面的射砂陰影處緊實度不高，而水平分型可避免這一缺點；④.水平分型時，鐵液壓力主要取決于上半型的高度，較易保證鑄件質量。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程4）靜壓造型機

a.利用壓縮空氣氣流滲透預緊實并輔以加壓壓實型砂的一種造型機。氣流滲透緊實方法，是用快開閥將貯氣罐中的壓縮空氣引至砂箱的砂粒上面，使氣流在較短的時間內透過型砂，經模板上的排氣孔排出。圖2-49氣流滲透實砂法的工作原理第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程b.靜壓造型機的工作原理

靜壓造型法的優點是：具有機器結構簡單、實砂時間短、噪音和振動小等優點。為克服氣流實砂的缺點（緊實度不均），獲得緊實度高而均勻的砂型，型砂經過氣流緊實后再實施加壓緊實

圖2-50靜壓造型機的工作原理第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程c.靜壓緊實的鑄型強度分布圖2-51靜壓緊實的鑄型強度分布第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程5）氣沖造型機

A.氣流沖擊緊實是先將型砂填入砂箱內，然后壓縮空氣在很短的時間內（10~20ms）以很高的升壓速度（dp/dt=4.5~22.5MPa/s）作用于砂型頂部，高速氣流沖擊將型砂緊實，其工作原理如圖2-52所示。

圖2-53氣流沖擊緊實過程示意圖第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程b.氣沖緊實的工作原理

圖2-52氣沖緊實的工作原理圖2-54氣沖緊實的砂型強度分布第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程c.氣沖裝置（關鍵部件）

BMD液控柵格式氣沖裝置結構圖

圖2-55BMD液控柵格式氣沖裝置結構圖1-貯氣室2-氣動鎖緊凸輪3-控制閥盤啟閉的液壓缸4-活塞5-控制閥盤啟閉的氣缸6-活塞桿7-動閥板8-定閥板9-預填框10-砂箱11-模板第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程圖2-56柵格式氣沖造型機的結構1-底座2-液壓舉升缸3-機座4-支柱5-輔助框輥道及驅動電機6-氣沖閥7-氣動安全鎖緊缸8-膠膽閥9-阻流板10-輔助框11-砂箱12-模樣及模板框13-工作臺14-模板輥道第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.1

粘土砂用造型設備精品課程靜壓造型機及生產線----最新的現代造型方法與設備精品課程

（1）熱芯盒射芯機

圖2-58熱芯盒射芯機1—振動電機2—閘板3—射砂筒4—射砂頭5—排氣塞6—氣動托板7—工作臺及其升降氣缸8—底座9—立柱10—閘板氣缸11—閘板密封圈12—砂斗13—減震器14—排氣閥15—加熱板16—夾緊器17—夾緊氣缸18—工作臺19—開關控制器20—取芯桿21—砂芯22—薄膜閥23—芯盒第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.2

樹脂砂制芯/型裝備精品課程圖2-59ZZ8625型射芯機（射芯工位）氣動系統原理圖第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.2

樹脂砂制芯/型裝備精品課程（2）冷芯盒射芯機

冷芯盒制芯是指采用氣體硬化砂芯，即射砂后通以氣體（三乙胺、SO2等）使砂芯硬化。冷芯盒射芯機的結構與熱芯盒射芯機的結構類似，只需增設一個吹氣裝置取代原有的加熱裝置。（3）殼芯機殼芯機基本上是利用吹砂原理制成的。其過程如圖2-60所示，依此經過芯盒合攏、翻轉吹砂、加熱結殼、回轉倒出余砂、芯盒分開取芯等工序。

圖2-60殼芯機工作原理示意圖a）起始位置b）芯盒合攏吹砂斗上升c）翻轉吹砂加熱結殼d）轉回搖擺倒出余砂e）芯盒分開頂芯取芯第2章金屬液態成形裝備及自動化2.4.2

樹脂砂制芯/型裝備精品課程造型生產線是根據生產鑄件的工藝要求，將造型機和輔助機械（如翻箱機、合型機、壓鐵機、捅箱機、落砂機等）按照工藝流程用運輸機械（鑄型輸送機、輥道等）連接起來，并采用一定的控制方法組成的機械化或自動化造型生產體系。（1）造型生產線的輔機

在造型生產線上，為完成整個工藝過程須設置必要的輔助機