《铸造工艺学》（第2版）涵盖了铸造工艺设计的全部内容，包括铸造工艺设计的基本概念、铸造工艺方案、浇注系统设计、铸件凝固与补缩的基本原则等，并增加了消失模铸造工艺、V法铸造工艺、数字化技术在铸造工艺中的应用等最新内容，通过去粗取精，整编精简，力求体现前沿性和实践性强的特色。
《铸造工艺学》（第2版）可作为高等院校材料成型及控制工程专业的师生教学用书，亦可供铸造行业的工程技术人员学习、参考。

董选普，华中科技大学，教授，1981.9-1985.8，华中工学院机二系铸造专业本科；1985.9-1988.1 华中理工大学材料学院铸造专业硕士；1998.9-2002.4华中科技大学材料学院材料加工工程博士研究；2002.4-2004.4华中科技大学激光学院博士后。1988年～1998年在湖北文理学院（原襄樊大学）工作，从事铸造材料及工艺的教学和科研工作；曾任机械系副主任、教务处副处长等职。1998年9月～2002年3月在华中科技大学攻读博士并获得工学博士学位；2002年4月～2004年2月在华中科技大学激光科学与工程学院博士后流动站做博士后，出站后留校在材料学院任教。2011年11月—2015年11月曾任校设备处副处长、工程实训中心主任，目前是材料学院精密成型中心教授。同时担任湖北省高教学会金工教学指导委员会主任，中国铸造学会理事、消失模与V法技术委员会主任，中国铸造协会消失模与V法分会副理事长。

第1章铸造工艺设计的基本概念1
1.1铸造工艺符号及其表示方法1
1.2铸造工艺图概述6
1.2.1铸造工艺图及其绘制程序6
1.2.2铸造工艺图示实例7
1.3工艺卡及其他9
1.4铸造工艺设计与环境保护的关系12
1.4.1铸造业的主要环境问题简述12
1.4.2铸造工艺和环境的关系13
习题与思考题17

第2章铸造工艺方案的确定18
2.1零件结构及其技术条件的审查18
2.1.1从避免缺陷方面审查铸件结构18
2.1.2从简化铸造工艺方面改进零件结构21
2.2造型、造芯方法和浇注位置的确定24
2.2.1造型、造芯方法的选择24
2.2.2浇注位置的选择31
2.3分型面的选择33
2.3.1铸件全部或大部分置于同一半型内33
2.3.2尽量减少分型面的数目34
2.3.3分型面应尽量选用平面34
2.3.4便于下芯、合箱和检查型腔尺寸35
2.3.5不使砂箱过高35
2.3.6受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度35
2.3.7注意减轻铸件清理和机械加工量35
2.4砂芯设计36
2.4.1确定砂芯形状（分块）及分盒面选择的基本原则36
2.4.2芯头设计38
2.5铸造工艺设计参数42
2.5.1铸件尺寸公差42
2.5.2铸件重量公差43
2.5.3机械加工余量44
2.5.4铸造收缩率（模样放大率）46
2.5.5起模斜度46
2.5.6最小铸出孔及槽48
2.5.7工艺补正量49
2.5.8分型负数49
2.5.9反变形量50
2.5.10砂芯负数（砂芯减量）51
2.5.11非加工壁厚的负余量51
2.5.12分芯负数51
习题与思考题52

第3章浇注系统设计53
3.1浇注系统基本组元中的水力学特点53
3.1.1液态金属流动的水力学特性53
3.1.2液态金属在浇口杯中的流动54
3.1.3液态金属在直浇道中的流动55
3.1.4液态金属在横浇道中的流动55
3.1.5液态金属在内浇道中的流动58
3.2浇注系统的基本分类60
3.2.1按浇注系统各单元截面积的比例分类60
3.2.2按金属液导入铸件型腔的位置分类61
3.3浇注系统设计65
3.3.1浇注系统位置的选择65
3.3.2浇注系统的浇道设计66
3.3.3浇注系统的计算67
3.4各种合金铸件浇注系统特点74
3.4.1可锻铸铁件的浇注系统74
3.4.2球墨铸铁件的浇注系统74
3.4.3铸钢件的浇注系统76
3.4.4轻合金铸件浇注系统77
3.4.5铜合金的浇注系统78
习题与思考题79

第4章铸件的凝固与补缩80
4.1铸件的凝固80
4.1.1铸件的凝固特性及其影响因素80
4.1.2凝固方式与铸件质量的关系82
4.2铸件的缩孔和缩松82
4.2.1缩孔83
4.2.2缩松84
4.2.3缩孔与缩松的分配规律85
4.2.4防止铸件产生缩孔和缩松的措施86
4.3冒口的种类及补缩原理88
4.3.1冒口的种类和形状88
4.3.2常用冒口补缩原理90
4.4铸钢件冒口的设计93
4.4.1模数法93
4.4.2模数-周界商法95
4.5铸铁件实用冒口设计95
4.5.1铸铁件的凝固特性95
4.5.2铸铁件实用冒口设计96
4.5.3铸铁件的均衡凝固100
4.6提高通用冒口补缩效率的措施和特种冒口100
4.6.1大气压力冒口101
4.6.2发热保温冒口102
4.6.3易割冒口104
4.7冷铁105
4.7.1外冷铁105
4.7.2内冷铁108
4.8铸肋109
4.8.1收缩肋110
4.8.2拉肋111
习题与思考题112

第5章铸造工装设计113
5.1模样及模板113
5.1.1模样113
5.1.2模板120
5.2砂箱122
5.2.1设计和选用砂箱的基本原则123
5.2.2砂箱类型的选择123
5.2.3砂箱结构123
5.3芯盒128
5.3.1金属芯盒的种类及特点128
5.3.2芯盒结构设计128
5.4其他工艺装备131
5.4.1高压造型用直浇道模和浇口杯模131
5.4.2压砂板和成型压头131
5.4.3砂芯检验用具131
5.4.4烘干器（板）131
5.4.5工装图样的通用技术条件132
习题与思考题132

第6章消失模铸造工艺设计133
6.1消失模铸造工艺的特点133
6.1.1消失模铸造分类133
6.1.2消失模铸造特点135
6.2泡沫模样成型工艺137
6.2.1消失模铸造对模样的要求137
6.2.2模样材料种类及其性质137
6.2.3泡沫模样成型方法及步骤140
6.2.4泡沫模样发泡模具设计要点143
6.3消失模铸造浇注系统154
6.3.1消失模铸造浇注系统的作用154
6.3.2浇注系统的结构形式154
6.3.3浇注系统各组元尺寸的确定157
6.3.4空心直浇道及浇注系统与模样的连接158
6.3.5冒口的设计161
6.4消失模铸造干砂造型162
6.4.1砂箱和干砂162
6.4.2加砂和紧实165
6.5消失模铸造工艺设计实例166
6.5.1工艺设计过程167
6.5.2确定浇注位置167
6.5.3确定主要铸造工艺参数167
6.5.4变速箱铸造过程数值模拟及工艺优化169
6.5.5变速箱铸件浇注实践170
习题与思考题170

第7章V法铸造工艺设计简介171
7.1V法铸造工艺原理171
7.1.1V法铸造过程171
7.1.2V法铸造工艺特点及应用实例174
7.2V法铸造造型材料177
7.2.1V法造型专用薄膜177
7.2.2V法造型用型砂180
7.2.3V法铸造用涂料181
7.3V法铸造工艺设计185
7.3.1V法造型185
7.3.2V法铸造浇注系统186
7.3.3V法铸造砂芯192
7.4V法铸造装备系统简介193
7.4.1真空和稳压过滤系统193
7.4.2造型装备系统195
7.4.3砂处理设备199
7.4.4除尘设备200
习题与思考题200

第8章数字化技术在铸造工程中的应用201
8.1铸造工艺CAD201
8.1.1铸造工艺CAD概述201
8.1.2铸造工艺CAD的特点202
8.1.3铸造工艺CAD的应用现状204
8.2铸造工艺CAE204
8.2.1铸造工艺CAE概述204
8.2.2铸造工艺CAE的特点205
8.2.3铸造工艺CAE的应用现状207
8.3铸造工艺CAE实例208
8.3.1端盖铸件的仿真模拟208
8.3.2轴承座铸件的仿真模拟210
8.3.3工作台铸件的仿真模拟212
8.3.4床身铸件的仿真模拟214
8.4数字化快速铸造技术217
8.4.1快速成形技术原理217
8.4.2快速成形技术分类和比较222
8.4.3快速熔模铸造技术222
8.4.4基于去除加工原理的无模铸型技术225
8.4.5基于粉末床微喷打印的快速砂型技术229
习题与思考题238

主要参考文献239

前言
光阴似箭、日月如梭，本书自2009年出版发行至今已有12个年头。在这12年里，铸造行业取得了巨大成就，为很多领域注入了新的生机。记得2009年中国铸造行业的总产量为3530万吨，占全球总产量的44%，位居全球第一。而到了2020年，中国铸造产量已经达到5195万吨，11年内增加了47%，占全球总产量的49%，仍然是全球第一。由于这两年受新冠疫情的影响，2020年全球铸造业都是负增长，美国-13.7%、德国-29.6%、日本-34.7%，只有中国实现增长6.6%。中国已是名副其实的铸造业大国，也是全球最主要的铸件生产国，同时也是成熟铸造技术的拥有国。面对这些数据和成就，我们广大的铸造工作者没有理由不努力奋进。
本书的第一版被国内几十所有铸造专业的高等院校选为了教材，同时也得到了使用过本教材的广大师生和铸造同行的肯定，并提出中肯的指正和建议。本书的第一版能够为我国的铸造事业进步发挥绵薄之力，让编者倍受鼓舞，在此表示感谢！
应化学工业出版社多次要求、同行师生们的热情鼓励，使得本书得以再版。本书的再版力求与时俱进，在第一版的基础上增加了V法铸造工艺设计的内容和数字化技术在铸造中的最新应用成果，让学习者在掌握铸造工艺基本理论、计算方法的同时，对已经或即将在铸造生产中应用的新技术新工艺也有所了解。
本书由华中科技大学董选普教授编写并修订了第1、2、6章和第8章的第4节，浙大宁波理工学院李继强教授编写并修订了第3～5章，华中科技大学刘鑫旺教授和董选普教授共同编写了第7章，华中科技大学廖敦明教授修订了第8章的第1～3节，华中科技大学蒋文明副教授修订了第6章并增加了该章第5节内容。全书由董选普教授统稿及整理。
在本书的再版过程中，一些企业界的专家也做出了特别贡献。特别感谢周德刚工程师、胡建军高工对于本书第7章内容编写的大力支持，感谢郭锐高工、宋贤发高工对本书第3～5章内容修订的支持。同时，感谢其他铸造界的专家学者、研究生、大学生们对本书在使用过程中发现的问题提出了指正。
由于本书是教科书，对于经典的理论、最新的应用成果、实际生产中的新老案例在书中都有所收录，尽管没有一一引用标注，但是都列入了参考文献，在此，对这些文献的作者表示衷心感谢！
尽管本次再版修正了第一版绝大部分的错误或过时表述，但是由于本书内容繁杂，加之编者水平有限，书中难免还有不当之处，敬请读者继续批评指正，不吝赐教。

编者
2022年3月于武汉喻园




第一版前言
我国铸造技术已经有4000多年的辉煌历史，在世界铸造历史中占有相当重要的地位。进入21世纪以来，又取得了新的成就，2009年铸件年产量已跃居世界第一，约占全世界年产量的44%，成为名副其实的铸造大国，但从铸造生产的综合技术经济指标和效益来看，我们与世界铸造强国相比，还有较大的差距。
历史发展到今天，我们的生活已经离不开铸造，铸造产品无处不在。小到日常的锅碗瓢盆，大到数百吨的电站和轧钢设备铸件；从普通的五金工具，到尖端的如航天飞机发动机部件等，都少不了铸件。因此，铸造生产是先进制造技术和日常生活中必不可少的重要组成部分。今后，发展铸造生产的重点不是在数量上，而是在质量和效益上下工夫，要全面提高铸造生产的技术经济指标，增加高端铸件产品的比例，最大限度地提高效益，降低能源消耗和环境污染，完成由“铸造大国”向“铸造强国”的过渡。
我们的先辈在很早以前就总结了“刑（型）范正，工冶巧，然后可铸”的铸造口诀。“刑（型）范正”就是指铸造工艺技术要合理准确、正确，“工冶巧”就是说金属冶炼技术和浇注过程技术巧妙得当，才能得到优质铸件。因此可见，自古至今铸造工艺就是铸造生产的核心，是生产优质铸件的关键。现代铸造生产不再是工匠的活计，而应是科学的、可持续发展的生产方式。铸件在生产之前必须进行合理的铸造工艺设计，使得铸件的生产工艺过程能够实现科学操作、规范管理、有效控制，达到优质、高产、低耗的效果。铸造工艺设计师需要一定的基本理论知识和丰富的实际经验，需要掌握大量的生产数据，了解生产条件，注意环保、节能、成本等因素，使企业能够可持续发展。本书就是为了培养未来铸造工程师的需要而编写的，希望借本书的学习而交给学子们一把打开铸造之门的钥匙。
本书除了全面地介绍了铸造工艺的传统内容（铸造工艺设计基本概念、铸造工艺方案的确定、浇注系统设计、铸件的凝固与补缩、铸造工装设计等），还特别增加了消失模铸造新技术的工艺设计特点和原则，并扼要介绍了铸造工艺计算机辅助设计基本知识以及快速成型技术在铸造工艺中的应用等最新科技成果，目的就是让大家在掌握铸造工艺基本理论、计算方法的同时，对现代科技在铸造生产中应用的新成果也有所了解。本书既可供高等学校学生（包括专科生、本科生及研究生）使用，也可供从事铸造生产的工程技术人员参考。
本书由华中科技大学的董选普教授编写第1、2、6、7章，宁波理工学院的李继强博士编写第3～5章。全书由董选普统稿及整理。由于本书是教科书，对于经典的理论、最新的成果、实际生产中的新老例证本书都有所收录。感谢大家为我国的铸造人才教育作出的贡献！
由于本书涉及的面广，内容繁多，编者水平有限，书中难免有不当之处，敬请读者批评指正，不吝赐教。

编者
2009年6月于武汉喻园