本发明公开了一种非均匀模型沙自动筛分系统,该系统包括:自动筛分机(1)和皮带输送机;其中,所述自动筛分机(1)包括:筛体(11)、双振动电机(12)与基座(13);所述筛体(11)两端分设有进料口(111)与出料口(112);所述筛体(11)通过传力板(14)与所述双振动电机(12)相连,且所述双振动电机(12)相对于筛面在垂直方向上有一倾角;所述筛体(11)与所述基座(13)通过支撑弹簧(15)相连,所述支撑弹簧套在位于所述筛体底部的弹簧座圈以及位于所述基座顶部的弹簧座圈上;所述皮带输送机的送料口置于所述筛体进料口(111)的上方。本发明公开的自动筛分系统,可以对使用过的模型沙进行筛选后重复使用,从而降低了成本。