砂箱壁的结构形式和尺寸
砂箱壁的断面形状和尺寸是影响砂箱强度和刚度的重要因素,因此,要根据砂箱使用的不同场合,砂箱内框尺寸大小和砂箱所用材质确定。砂箱壁的断面形状见图17-85、图17-86。

图17-85 一般砂箱断面形状

图17-86 高压造型砂箱壁结构形状
图17-85Ⅰ型用于砂箱高度较小的小型砂箱,Ⅱ型用于中大型砂箱,Ⅲ型用于特大型砂箱。砂箱的凸缘和侧壁筋是为了增加砂箱的强度和刚度,对中大砂箱在分型面处内外两侧都设置凸缘,而填砂面可不设凸缘,但为了防止翻转砂箱时铸型塌箱,可将箱壁做成带斜度的。为了减小机加工工作量,可将外凸缘设计成阶梯式。这种砂箱根据材料不同,壁厚也不同,铸铁小型砂箱不小于10mm,中型砂箱不小于15mm,特大型砂箱壁厚可达50mm。
砂箱外侧壁上的筋,对高度较小的砂箱可不设置,中大型砂箱可设置横向筋或纵向和横向筋都设。
图17-86是近代高压射压造型生产线所用整铸式砂箱壁的结构形式。图(a)~(d)为单层壁砂箱,图(e)为双层壁砂箱。砂箱比一般用砂箱壁厚一般要增加50%~100%,以便有足够的强度和刚度。这种整铸式砂箱结构复杂,制造困难,因此许多资料推荐采用焊接式砂箱。
图17-87是焊接式砂箱壁结构示意图。图(a)~(c)结构,都有挂砂作用,可防止塌箱。但是残余砂容易粘附在箱壁上,难于清理干净。如果粘附在砂箱壁上的残砂造型时掉下来,将会造成铸件的缺陷。图(d)结构对保持砂型和砂箱的清理都是可取的,但制造较为困难。图(e)结构是利用上下两条高为3~5mm的焊缝凸起保持砂型,而不会影响落砂清理,因此是较好的一种。根据实际需要还可以在砂箱中间设计附加焊缝来防止塌箱。焊接砂箱的壁厚应不小于12.5mm,而不大于25mm。如果需要比25mm还厚则可设计垂直方向的加强筋。目前增加砂箱刚度最常用的办法是增加砂箱分型面上的凸缘。
(一)砂箱箱带(箱挡)

图17-87 焊接式砂箱壁结构
砂箱箱带的作用主要是增加对型砂的承托力和粘附力,防止砂型的掉砂和塌箱。一般小型手工造型用砂箱,为了减轻工人的劳动强度,对砂箱平均内框尺寸小于500mm的砂箱可不设箱带或只设置横箱带。对中大型砂箱箱带的设计要保证有足够的强度和刚度,方便于型砂紧实和浇冒口开设,排列均匀,尽可能的采用交错排列,以减少铸造应力。箱带的布置见图17-88。箱带间距依据砂箱大小可在100~500mm之间。箱带厚度应比箱壁厚度增大一般为(15~30mm),以增加其强度和刚度。箱带高度应随铸件高度变化,应留有足够的吃砂量。箱带的结构形状应有利于型砂流入箱带下面,图17-89是典型的箱带结构示意图。图(a)所示的箱带下面将会有明显的松软点;图(b)就能改善,在压力作用下可使型砂紧实;图(c)能使箱带上下型砂都可得到紧实。

图17-88 砂箱带布置
在造型生产线上用的砂箱,为了落砂清理的方便,尽可能不采用箱带。目前高压造型可以成功的使用1270mm×1270mm的无箱带砂箱。但有时在不用压铁的情况下,为了防止在浇注时液体金属的浮力将砂型抬起,也可考虑设置箱带。如某公司1500×1200×400/400的砂箱,上箱上设有两条箱带,材质为HT250。
对平均内框尺寸大于1500mm大型砂箱,为了防止箱带阻止收缩,使箱角断裂,常在四角箱带上开设收缩断口2~4道。断口宽度可取20~30mm。(https://www.daowen.com)
(二)砂箱箱壁过渡圆角

图17-89 箱带断面形状
砂箱转角处是砂箱产生铸造应力集中的地方,如设计不当,易在该处产生裂纹。常用的转角结构见图17-90。图(a)用于机器造型流水生产用砂箱;图(b)用于单件小批生产中干型或手工造型用砂箱;图(c)用于手工简易砂箱。对于顶桿起模用砂箱,若需在四角设置顶箱部分,则应加大此处尺寸,与顶桿相适应。

图17-90 砂箱箱壁过渡圆角
(三)砂箱壁排气孔
中大型手工造型用砂箱和干型用砂箱,为了排除在烘干过程中和浇注时产生的气体,常在砂箱侧壁上做出排气孔,一般做成圆形或腰圆形,见图17-91。排气孔直径根据砂箱大小常取15~35mm,1~5排。

图17-91 砂箱壁排气孔
(四)砂箱的搬运装置
箱把、箱轴、吊环是搬运和翻转砂箱所必须的。对于简易小型砂箱有了箱把就可以搬运和翻转了。箱把一般是一边两个(见图17-81),有整铸的、铸接的和螺栓装配的。对于中大型吊车起吊砂箱除了设置箱把之外,应设计一对箱轴(一边一个)或加设吊环以便翻箱,箱轴设在砂箱长度方向的中心线上,其断面尺寸比砂箱壁厚大很多,为了防止铸造时出现缩孔、缩松、裂纹等缺陷,箱轴做成中空或加内冷铁。此外,砂箱的定位销孔与箱轴处于同一方向,所以箱轴应让出一定空间使定位销穿过及合箱后取出合箱销。高度较小的砂箱,箱耳和箱轴可铸成一体,见图17-92。
设计砂箱的搬运装置,除应满足工艺上吊运平衡、操作方便、翻箱灵活等要求外,还必须考虑砂箱搬运时应安全可靠,防止人身事故,在箱轴设计时应考虑较大的安全系数。在设计吊车砂箱箱轴时,不能只考虑一个铸型的重量,而应考虑吊车一次起吊所能吊运的铸型总重,作为核算箱轴的依据。

图17-92 砂箱吊轴结构
(a)铸接吊轴;(b)~(d)整铸吊轴;(e)吊环