砂型铸造实训用铝合金砂箱的设计与制作

摘要：砂型铸造是用砂型铸造的一种方法。钢、铁及大多数有色合金铸件均可采用砂铸法获得。由于其价格低廉、易得性好、模具制作简单，长期以来一直是铸造的基本工艺。砂型铸造技术培训是铸造技术培训的重要组成部分。 关键词：砂型铸造；技能培训；制作成本

现代社会生产中广泛的应用砂型铸造，砂型铸造实现的生产方式的革新，在一定程度上大幅度的提高了生产效率。砂型铸造在模具制造和模具设计上经常存在着一些问题，通过对这些问题进行仔细的研究，可以有效提高我国砂型铸造整体水平，进一步的对砂型铸造的水平进行科学划的发展设定，保障整体砂型铸造的生产质量。

一、砂型铸造的模具设计

1.设置平面设计图。砂型铸造模具设计的准确性直接对砂型铸造模具的后期应用造成影响，为了保障砂型铸造模具的模型设计准确无误，对砂型铸造模具的主要步骤计划分为以下几部分：设置砂型铸造模具的平面设计图。砂型铸造模具的平面设计中要包括砂型铸造模具设计的主视图、俯视图和左视图的三部分，提高砂型铸造模具应用的实际设计的立体性特征；此外，砂型铸造模具的平面设计中要对模型设计的高、长、宽、半径等具体数据进行确定，为了保障砂型铸造模具设计数据应用的准确性较高，设计人员可以对砂型铸造模具设计的数据设定变化空间值，再应用数据模型对数据进行验证，保障砂型铸造模具设计数据的准确性。例如某砂型铸造模具进行平面设计中模型的设计数据中高、长、宽、半径分别为25cm、33cm、24cm、5cm。并依据砂型铸造模具的设计后期需要，分别对数据保留3～5cm的变动空间，实现砂型铸造模具设计的进一步精确化发展。 2.建立砂型铸造模具的数据模型。砂型铸造模具设计中的第二环节，是依据砂型铸造模具的平面设计，建立砂型铸造模具设计的运算模型，确定砂型铸造模具平面设计的数据应用的变动准确值，例如砂型铸造模具设计中应用的数据模型中，采用函数运算的模式，设定自变量X与因变量Y，将砂型铸造模具中因变量和自变量的关系进行数据分析，从而进一步确定自变量的变化与因变量之间的函数关系，为保障砂型铸造模具设计应用数据的准确性提供完善、准确的发展依据。

3.设计模式立体化处理。砂型铸造模具设计图像的立体化处理是砂型铸造模具设计的第三部分。这一部分的应用也是现代砂型铸造模具设计与传统砂型铸造模具设计最主要的区别，应用计算机虚拟构图技术，将砂型铸造模具设计的平面图形进行立体“组装”，并将设计图像的数值大小进行严格的数据应用控制，最终形成设计模型。砂型铸造模具设计人员可以应用虚拟计算机网络对砂型铸造模具设计图形进行模拟应用操作，并对砂型铸造模具设计在虚拟仿真生产中遇到的问题进行分析和纠正，实现了现代砂型铸造模具设计的智能化管理。

4.完成砂型铸造模具设计。完成砂型铸造模具设计的图形设计，将砂型铸造模具设计的平面图形进行合理化处理，依据砂型铸造模具设计应用在虚拟立体处理的模型变动进行处理，最终形成砂型铸造模具的应用设计图，作为砂型铸造模具后期生产制造的参考依据。 二、砂型铸造模具的制作

1.依据设计图确定母模生产尺度。砂型铸造模具是工业生产中最常应用的一种生产技术措施。砂型铸造模具的应用，可以提高工业生产的生产效率，保障生产质量，提高生产材料的综合应用，降低工业生产的资本浪费。依据砂型铸造模具的设计图，确定砂型铸造模具生产的母模的生产尺度。从我国当前砂型铸造模具生产的技术应用情况来看，我国砂型铸造模具的技术生产主要采用PLC技术作为控制砂型铸造模具开展的主要过程之一，例如某砂型铸造模具在生产中母模的长、宽、高分别设定为20cm、30cm、18cm。将设定的数据输入到PLC程序中，系统将自动进行砂型铸造模具的母模生产，实现我国技术应用领域的进一步深入发展。

2.采用RP技术进行生产。RP技术是现代砂型铸造模具中采用的一种新型生产技术手段，RP技术的应用，能够实现砂型铸造模具生产技术应用与分析的整体应用过程自动化管理。一方面，RP技术在我国砂型铸造模具生产中的应用，可以对砂型铸造模具生产中的生产环节与质量检验环节结合在一起，最大限度的提高了砂型铸造模具生产的速率和生产的质量监管；另一方面，RP技术的应用于PLC技术在产品生产应用技术的连接上，实现了自动化管理，从而增强了砂型铸造模具生产中批量生产的技术控制，将传统砂型铸造模具中人工检验环节彻底取代，提高了砂型铸造模具生产的效率性，保障砂型铸造模具的生产质量。

3.实现砂型铸造模具生产的后期检验。砂型铸造模具生产中的后期检验是砂型铸造模具生产中的最后环节，一方面，砂型铸造模具在应用ＲＰ技术进行砂型铸造模具生产中，已经对生产产品进行智能化检验，采取砂型铸造模具生产后期的系统性检验，可以实现砂型铸造模具应用在不同领域的技术应用上的再次检测，保障砂型铸造模具应用的精确化处理。例如某砂型铸造模具生产厂采用现代技术进行砂型铸造模生产，砂型铸造模具生产后期，采用红外自动扫描技术进行生产砂型铸造模具的检验，从而大大提高了砂型铸造模具的生产准确性，促进我国工业生产的发展。

三、实训用铝合金砂箱的设计案例

1.砂箱的设计。根据铸造工技能培训中对外砂型和型芯组合制作的技术要求，综合考虑搬运、合型、浇注、设汁制作和使用成本。

2.砂箱的材料选用及制作成本。根据设计要求，综合考虑材料成本，选用ZL101A为箱体制作材料（ρ=2.7×10 3 kg/m 3，σb≥195 MPa，δ5≥5%，

HBS(5/250/30)≥60），上、下箱净重各为1.965 kg，下底板净重4.959kg，按两箱造型情况每套砂箱净重8.892 kg。综合考虑加工损耗等因素，每套用材料应在10 kg左右，ZL101A市场价格14 000元/吨左右，所以每套砂箱材料成本在140元左右。按40人培训班型设计，40套（按两箱造型设计：一底板、上箱一个、下箱一个）浇铸加工制作费用2000元左右。

3.铝合金砂箱的使用参数。砂箱的上、下箱长、宽、高尺寸为260 mm×200 mm×80mm，壁厚10 mm，下底板长、宽为350 mm×250 mm，厚度15mm，底边缘厚25 mm，宽15 mm，可制作尺寸长、宽在180mm×120 mm范围内的砂型，砂型高度不受限制（可采用多箱造型），能够满足一般实训要求。

4.铝合金砂箱的使用效果。经多轮、3000余人次的砂型技能培训使用，证明该砂箱经济、实用，完全能满足培训使用要求，使用效果好。

总之，在对砂型铸造模具的平面设计图进行审核时，需要对砂型铸造模具应用的立体性特征进行简单的描述，保障模具设计数据在一定的准确性范围之内。 参考文献

[1]温红霞，浅谈造型材料及砂处理.2017.

[2]黄学贤.探讨砂型铸造实训用铝合金砂箱的设计与制作.2017.