三、刮板造型
对于某些特定形状的铸件，如果生产数量较小，则可以不用模样，而用一块和铸件断面形状相适应的木板做成刮板，在造型时刮板沿着一定轨迹来回运动或绕着固定的中心轴旋转，刮制出所需的型腔。这种不用模样而用刮板操作的造型和制芯方法称为刮板造型。刮板制作简单，使用材料少，是一种应用很普遍的造型方法，常见的有旋转刮板造型和导向刮板造型。
1.大型旋转刮板造型
（1）大型旋转刮板的结构 大型旋转刮板一般都用木材制成，为了延长使用寿命，可在工作面的正面边缘上钉1～2mm厚的铁皮，如图3-22a所示。为了使旋转刮板能在水平方向进行调节，转动臂及旋转刮板上的螺栓孔应做成长条形。旋转刮板的工作边上钉入截去钉头的铁钉，可在刮制砂型的同时在型腔表面划出圆圈线，用以分肋划线。还可根据需要将旋转刮板制成可拆卸的，如图3-22b所示。
（2）大型旋转刮板架的安装与校正 旋转刮板架是用来支撑旋转刮板的支架。大型旋转刮板架安好后比较稳固，适合刮制尺寸较大的砂型。图3-23所示的旋转刮板架可安装在地坑中，如果在底座上加工4个孔便可安装在平台上。一般说来，大型旋转刮板架有临时固定的，用后可吊走，也有长期将底座和立轴固定在车间适当位置的。如果使用频繁，那么旋转刮板架采用长期固定为好，可以节约安装校正时间。
大型旋转刮板架的安装和校正方法是：在车间适当位置挖一个坑，将底座放在坑中，用水平尺将底座校正水平，把立轴插入底座的锥形孔中，并校验立轴的垂直度，底座周围用型砂舂实；在立轴上套上定位紧固圈，用紧固螺钉将紧固圈固定在需要的高度上，套上转动臂，使转动臂能绕立轴做360°旋转；在转动臂上装上旋转刮板，旋转刮板的夹紧螺钉不要拧得太紧，用木尺或样板将旋转刮板调到所需径向尺寸位置，用水平尺校正旋转刮板，使其与立轴垂直，以保证刮出尺寸准确的砂型；最后拧紧旋转刮板夹紧螺栓，使旋转刮板在刮制过程中不松动。
图3-22 大型旋转刮板的结构
1—铁皮 2—铁钉 3—螺钉 4—可拆部分
图3-23 大型旋转刮板架
1—旋转刮板 2—螺栓 3—转动臂 4—吊环 5—立轴 6—锁紧螺钉 7—木尺 8—轴套 9—底座
（3）大型旋转刮板的造型方法 在此以图3-24所示的直径为1300mm的齿轮铸件为例，说明旋转刮板造型的操作过程。
图3-24 齿轮铸件
1）安放砂箱和安装旋转刮板：在将底座和立轴安放好后，将下型的砂箱吊至立轴上方，使立轴穿过砂箱的中心区而落下，按照前面介绍的安装旋转刮板的方法装好旋转刮板，检查旋转刮板各尺寸是否准确，如图3-25所示。将旋转刮板转动一周，检查砂箱是否摆放平正，旋转刮板与四周箱壁及箱口的距离是否合适。具体操作方法是：在四个箱壁的中心位置取四点，测量旋转刮板与箱口水平方向的距离，再用垫铁调整高度方向的距离。
图3-25 齿轮铸件的大型旋转刮板的安装
1—薄铁板 2—旋转刮板 3—固定螺栓 4—立轴 5—轴套 6—锁紧螺钉 7—底座 8—砂箱
2）填砂舂实：将底层背砂舂实后，在被刮去的环形槽内放一些砖块，再填砂舂实，舂好后挖出这些砖块，便留下一个环形坑，可使刮板刮制砂型时方便、省力。
3）刮板造型：先用压勺或铁锹将过多的型砂挖掉，边挖边刮，刮砂量不能太大。疏松处用铁锤补舂或用手甩砂，以保证型腔表面紧实度均匀。粗刮完毕后，还要检查是否有底座和立轴移动或旋转刮板变形现象，若有，则要校正后重刮一次，直到尺寸和形状合格为止。
砂型刮好后，在型腔表面敷上一层烂泥（稀的型砂），刮两圈后便可取下旋转刮板，稍加晾干后，进行修型、分档挖肋、插铁钉、上涂料等工作，吊走下型。
上型的造型方法与下型相同，但要在抹烂泥之前挖好浇注系统。如果上型是平箱，则可在平台上舂制，但要按工艺摆好浇道和冒口模样后再舂砂。上型修整好后，要扎出气孔、插铁钉、上涂料。
4）合型：若上下型各有铸件的一部分，还有铸肋，则要采用过中心划十字线至砂箱边的定位方法合型；如果铸件无肋，则可以只划圆线即可合型；如果上型是平箱，则上、下型用不着划线定位合型，只要在合型时浇道、冒口位置合适就行。
（4）分档（分肋）方法 在下型等分圆周安装辐板孔砂芯，或在轮盘类铸件的上、下砂型内分别等分圆周挖出铸肋和轮辐。等分圆周的方法有计算作图法和几何作图法两种。
1）计算作图法：可将等分圆周转换为计算圆内接正多边形边长（弦长）的问题，计算公式为
S=KD
式中 S——圆内接正多边形边长（mm）；
K——计算系数；
D——圆的直径（mm）。
K值随正多边形的边数n的增减而变化，K=sin（180°／n）。等分圆周计算系数见表3-3。
表3-3 等分圆周计算系数
采用计算作图法的分肋方法：在铸型分肋平面上刮制一个分肋圆，分肋圆直径D取比较好计算的整数值，例如取D=400mm（或500mm、或1000mm）等。当肋数为双数时，按肋数n查表3-3即得K值；当肋数为单数时，按肋数的2倍查K值便可算出分肋圆每等分圆周的弦长。根据弦长将分肋圆等分，若有误差，则可调整弦长，直到将分肋圆精准地等分。
例如，某齿轮铸件按铸件图要求分5根肋，在分肋平面上能方便画出分肋圆的位置，画分肋圆直径D=1000mm，由表3-3查得K10=0.30902，则S=KD=0.30902×1000mm≈309mm。在分肋圆上以309mm为弦长，用分规画出10个等分点，每隔一点画一条对应点连线，则可画出5条分肋中心线，如图3-26所示。
2）几何作图法：几何作图等分圆周的方法较多，这里只介绍适合在砂型上等分圆周的简单方法。(https://www.daowen.com)
①三等分圆周：如图3-27所示，以旋转刮板立轴中心为圆心，以适当半径R画圆周，在圆周上任取一点A，过O、A点作直径AB，以A点为圆心，以OA为半径画圆弧交圆周于C、D两点，分别作OC、OD连线，则三肋中心即为OB、OC、OD。
②四等分圆周：如图3-28所示，以旋转刮板轴中心O为圆心，以适当半径R画圆周，在圆周上任取一点A，过O、A点作直径AB，分别以A、B两点为圆心，以大于R的长度R1为半径画圆弧相交于C、D两点，连CD即得等分圆周。
③五等分圆周：如图3-29所示，在圆周上过O点作直径AB及垂直于AB的半径OC，平分OB为两等分得D点，以D点为圆心，以DC为半径画圆弧交OA于E点，CE即为五等分圆周的弦长，再以C点为圆心，以CE为半径画圆弧，依次五等分圆周。
图3-26 计算作图法分肋
图3-27 几何作图法三等分圆周
图3-28 几何作图法四等分圆周
图3-29 几何作图法五等分圆周
④六等分圆周：如图3-30所示，过O点作直径AB，分别以A、B两点为圆心，以OA为半径画圆弧交圆周于C、D、E、F点，即得6等分圆周。
⑤七等分圆周：如图3-31所示，过O点作半径OA，以A点为圆心，以OA为半径画圆弧交圆周于B、C两点，连接BC交OA于D点，BD或CD即为七等分圆周弦长。
图3-30 几何作图法六等分圆周
图3-31 几何作图法七等分圆周
在五等分和七等分圆周的实际操作过程中，会出现作图误差，使圆周等分不均匀。在等分操作过程中，每画出一个等分点便插上一颗小铁钉，并以它作为新的圆心再分点，依次画下去，直至最后一点重合为止，如果不重合，则还要稍微调整一下重新画。
（5）刮板造型的优缺点 刮板造型与实样造型相比其优点是：第一，刮板制作简单，既省工又省材料；第二，大、中型铸件利用刮板造型，浇注出的铸件尺寸精度反而比实样模造型的要高，这是因为模样变形量大。
刮板造型的不足之处是：它比实样模造型复杂，较费工时，对造型操作技术要求较高。另外，小型铸件用刮板造型的尺寸精度要比实样模造型低一些。
2.导向刮板造型
有些铸件的截面形状和大小没有变化（如直管、弯管、等径三通管等），但它们的长度尺寸较大，如果采用实样模造型不仅浪费制模的材料和工时，而且模样变形量大，因此可以采用导向刮板造型。
导向刮板造型方法是将导板（导轨）放在分型面上，刮板可沿着导板来回移动，刮去多余的型砂而成为砂型。这种造型方法不像旋转刮板造型那样旋转刮板绕定轴转动，而是以导板为基准来导向刮制的，所以叫导向刮板造型。
图3-32所示为三通管刮板模。铸件法兰及芯头采用实样模造型，三通管主体部分采用刮板造型，利用三通管分型平面的直线轮廓边和法兰模样作为砂型制造的导板框（导轨），如图3-32c所示。砂芯制造时以两端芯头挡板及分型面的直线轮廓边作导轨，如图3-32d所示。三通管刮板造型方法如下：
（1）舂砂 在图3-32c所示的导板框上安放下砂箱，填砂舂实四周，中间型腔部位不舂实；刮平箱顶的型砂，翻转砂型，从导板框内舂实下型型砂，待刮去的地方不舂实。
（2）刮制砂型 用外模修型刮板3沿导板框刮去多余的型砂，并填砂舂实好型腔，再用外模转动刮板1和2修刮，检查管身轴线方向的刮制状况。
（3）起模 起出导板框，修整砂型，插好铁钉，上好涂料便可进炉烘干。
三通管的上型制作与下型相同，只是增加浇注系统和冒口的开设。
（4）砂芯的刮制 首先在图3-32d所示的砂芯刮板模上放一层芯砂，将刷好粘结剂的芯骨放在砂芯刮板模上，填芯砂舂出大致的砂芯形状，再用砂芯刮板4进行修刮，然后上涂料，涂料收水后，将砂芯翻在烘芯平板上，开通气槽并送进烘炉烘干。另一半砂芯的制作方法与此相同。
（5）合型 把下半砂芯放入下型内，再放上半芯，修补好砂芯缝，检查型腔尺寸，烘干局部修理过的地方。合型定位可采用划线的方法来解决，例如从上、下型三个法兰向铸型外引三条中心轴线即可定位，或者在上、下型分别划出三通管分型面上管身直线轮廓也可定位。操作者可根据铸型具体情况选择定位方法。
在实际生产中，究竟是采用旋转刮板造型还是导向刮板造型，要根据铸件的形状和大小来确定。短粗的圆柱体用旋转刮板造型较好，较长的圆柱体或其他具有导向面的异形主体则用导向刮板造型较好。用刮板造型还是用实样模造型，则要从铸件的生产数量、经济性、质量和技术要求等多方面因素综合考虑后再确定。
图3-32 三通管刮板模
a）铸件图 b）铸件 c）外模及刮板 d）砂芯刮板
1、2—外模转动刮板 3—外模修型刮板 4—砂芯刮板