造型材料与成型工艺全册配套最完整精品课件2.ppt

1、造型材料与成型工艺全册配套造型材料与成型工艺全册配套 最完整精品课件最完整精品课件2 2 造型材料与成型工艺 3 关于考核 课程总成绩： C=0.3A+0.7B 其中： C课程总成绩（满分100） A平时成绩（考勤、作业及上课表现等， 满分100） B期终考试成绩（满分100） 4 关于教材 金属工艺学 孟子：尽信书，则不如无书。 尽信书，则不如无书！ 尽信网，则不如无网！ 建议大家对这本教材： 择其善者而从之，其不善者而改之！ 5 金属材料的全寿命过程 5 金 属 液 制造加工 金 属 产 品 使用 废 弃 品 再生利用 资源与环境 矿 石 冶炼 本课程简介： 6 6 金属产品的加工工艺过程

2、 (铸造铸造) 铸件 铸 锭、 铸 坯 (一般要经过机加工机加工 部分要经过热处理热处理) (塑塑 性加性加 工、工、 热处热处 理等理等) 板、 棒、 管、 (机加工机加工、 焊接、焊接、 塑性加塑性加 工、工、热热 处理等处理等) 制造加工 使用 工艺性能 使用性能 金 属 产 品 金 属 液 7 本课程的主要内容 本课程是传授有关制造金属零件工艺方法 （铸造、塑性成形、焊接）的综合性技术综合性技术 基础课基础课，主要讲述上述三类工艺方法本身 的规律性及其在金属产品（机械零件）制 造中的应用，金属零件的加工工艺过程和 结构工艺性，常用金属材料的性能及对加 工工艺的影响。 上课形式：讲授12

3、13次课，视频23次课。 8 简介 铸造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得 一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法。 液态金属浇注、凝固后形成铸件。 铸型（也称铸模）其型腔决定铸件的形状。 第二篇 铸造 9 简介 优点： （1）可制造形状复杂，特别是内腔复杂的铸件，如：复杂 的机箱、阀体、汽缸等。 （2）铸件大小不受限制，几克数百吨，壁厚1mm1m。 （3）铸造适用范围广，几乎凡能熔化的金属材料均可用于 铸造。 缺点：成型的铸件内部致密度较低，易出现如缩孔、缩松 等缺陷，力学性能较低。 分类：砂型铸造（铸件总产量的90%以上）与特种铸造。 第二篇 铸造 1010 10 铸造车间

4、 及铸件 11 12 国之重器“皿方罍” 2014年3月20 日，国之重 器皿方罍皿方罍 （音“雷”） 由湖南收藏 家联合购回， 并转交湖南 省博物馆。 13 14 15 第一章 铸造工艺基础 金属（液）的性质: Tsol固相线温度 Tliq液相线温度 T=TliqTsol结晶温度区间 一般：T0 （共晶合金、纯金属：T=0） 粘度随温度升高而降低； 密度随温度升高而降低； 吸气性随温度升高而升高。 第二篇 铸造 Tsol Tliq温度 物 理 性 质 吸气性 粘度 密度 16 粘度 水，食用油，蜂蜜，沥青沥青 2013年7月19日，经过69年的等待， 一度被遗忘的沥青滴落实验终于实 现了突破

5、，这是首次由摄像机拍摄 到了整个液滴滴落的过程。 此次拍摄的这个实验开始于1944年 ，设置在爱尔兰都柏林的圣三一学 院。实验的目的是为了展现沥青的 高粘度和低流动性。沥青在室温下 呈现为坚硬的固体，但其本质上是 液体，只是流动速度非常慢。 17 第一章 铸造工艺基础 铸造：将金属液变成优质铸件！ 优质铸件：优质铸件：轮廓清晰、尺寸准确、表面光 洁、组织致密、力学性能合格，没有超出 技术要求的铸造缺陷等。 铸造性（能）：铸造性（能）：合金在铸造成形时获得外 形准确、内部健全的能力。主要包括合金 的流动性、凝固特性、收缩性、吸气性等， 它们对铸件的质量有很大影响。 第二篇 铸造 18 第一节 液

6、态合金的充型 充型：液态合金填充铸型的过程，简称充型。 充型能力： 液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清 晰的铸件的能力。 影响充型能力的主要因素： * 合金的流动性 * 浇注条件 * 铸型填充条件 第二篇第一章 铸造工艺基础 19 一、合金的流动性 流动性：液态合金本身的流动能力，称为流动性。 流动性好的合金易获得优质铸件，且有利于杂质、 气体上浮并排除，还有利于补缩。 流动性差 会造成浇不足 ，冷隔等缺陷。 实践表明：铸铁的流动性较好，铸钢的流动性较差。 流动性的测量 ： 采用螺旋型试样，每隔50mm有一个凸点，试样总 长1500mm，合金的流动性用浇注后试样的长度来 表示。 20

7、合金的流动性的测量 1试样铸件试样铸件 2浇口浇口 3冒口冒口 4试样凸点试样凸点 21 铁碳合金的流动性 22 影响流动性的因素 影响流动性的因素很多，化学成分影响较为显著 纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的。由 表层向中心逐层推进（称为逐层凝固）方式，固体 内层内表面比较光滑，流动阻力小，流动性最好。 其它成分合金是在一定温度范围内逐步凝固的 （糊状凝固），因固液并存，液体的流动性很差。 合金的成分愈远离共晶点，其流动性愈差。 23 二、浇注条件二、浇注条件 1、浇注温度：提高金属液的温度后，其粘度下降， 且合金保持流动的时间延长，故充型能力提高。 但温度过高，易产生缩松、缩孔、粘砂、

8、粗晶、 气孔等缺陷。所以浇注温度不能过高。 2、充型压力：压力充型能力 24 铸型对液态金属的影响： 铸型阻力&铸型与液态金属的热交换均影响液态金 属的充型能力。 来自铸型方面的影响因素： 1、铸型材料：导热系数大，比热大，充型能力 2、铸型温度：温度充型能力 3、铸型中气体的排放： 排气能力差，阻碍液态合金的充型。 所以铸型应有良好透气性，并在最高处设出气口。 4、铸件结构：如铸件壁厚过薄或有大的水平面时， 流动性变差。 三、铸型填充条件 25 一、铸件的凝固方式 在铸件的凝固过程中，其断面上一般存在三个区域，即固 相区、凝固区（固液共存区，也称固液两相区）和液相区， 其中对铸件质量影响较大

9、的主要是液相和固相并存的凝固 区的宽窄。 第二节 铸件的凝固与收缩 第二篇第一章 铸造工艺基础 合金a为共晶合金： 逐层凝固 26 一、铸件的凝固方式 合金c：糊状凝固 合金b：中间凝固（与教材中图的标注不同！） 第二节 铸件的凝固与收缩 第二篇第一章 铸造工艺基础 27 4 4、铸件质量与凝固方式密切相关、铸件质量与凝固方式密切相关 逐层凝固：充型能力强，便于防止缩孔、缩松。易于获 得坚实铸件。灰铸铁和铝硅合金等倾向于逐层凝固。 糊状凝固：难以获得结晶紧实的铸件，球墨铸铁、锡青 铜、铝铜合金等倾向于糊状凝固，需采用适当的工艺措施以 补缩或减小其凝固区域。 1、逐层凝固 纯金属或共晶成分合金凝

10、固过程中不存在液、固并存现象， 液固界限清楚分开，随着温度的下降，固体层不断加厚，液体 层不断减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称为逐层凝固。 2、糊状凝固 如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件中温度分布较平坦 (内外温差较小)，整个断面内均为液固并存，先呈糊状而后固 化，称为糊状凝固。 3、中间凝固 介于逐层凝固和糊状凝固之间。 28 二、铸造合金的收缩 收缩 合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减 的现象，称收缩。收缩是合金的物理本性。 收缩是多种铸造缺陷的根源，如缩松(孔)，裂纹等。 收缩的三个阶段 (1)液态收缩 浇注温度至液相线温度间的收缩。 (2)凝固收缩 液相线温度至固相

11、线温度间的收缩。是缩松(孔)的基本原因。 (3)固态收缩 由固相线温度到室温时的收缩，是铸造应力和变形、裂纹等 产生的基本原因。 n铸件的实际收缩率与其化学成分、浇注温度、铸件结构和铸 型条件有关。 29 收缩的三个阶段 30 三、铸件中的缩孔与缩松 1、缩孔与缩松的形成原因 液态合金在冷却过程中，液态收缩和凝固收缩的容积得不到补足而 行成。(需补缩) (1)缩孔 通常在铸件上部，或最后凝固的部分，呈倒锥形 大小 合金的液态收缩愈大，凝固收缩愈大 缩孔容积 浇注温度愈高缩孔容积 铸件较厚缩孔容积 形成：如下图 31 (2)缩松 分散在铸件某些区域内的细小缩孔称为缩松。 缩松分为宏观（肉眼或放大

12、镜，分布在铸件中 心轴线处或缩孔的下方）和显微（显微镜）两种， 显微缩松分布更为广泛。 形成过程与缩孔相似 (3)缩松、缩孔与合金的关系 逐层凝固合金，缩孔倾向大、缩松倾向小，如 纯金属、共晶合金或结晶温度范围窄的合金。 糊状凝固合金，缩孔倾向小，缩松倾向大。 32 2、缩孔、缩松的防止 缩孔或缩松均使铸件的力学性能下降。 防止缩松、缩孔的措施：顺序凝固 顺序凝固法的总体思路：既然合金的收缩不可避 免，可使缩孔形成在铸件外部的冒口内（该处为 最后凝固处）。 实现顺序凝固的方法：设冒口，加冷铁等。 33 例1 顺序凝固 34 35 例2 冷铁的应用 冷铁只是加快 铸件某些部位 的冷却速度， 以控

13、制铸件的 顺序凝固，其 本身并不起补 缩作用。 36 防止显微缩松的措施 倾向于糊状凝固的合金，整个截面上 有树枝状晶架，难以避免显微缩松。 加大冷速，减小液固二相线间的距离， 如采用金属型铸造。 采用压力铸造，液态模锻等工艺。 选用成分接近共晶点的合金。 37 第三节 铸造内应力、变形和裂纹 第二篇第一章 铸造工艺基础 一、内应力的形成 按照内应力的产生原因，分为热应力和机械应力两种。 1、热应力 *原因：是由于铸件壁厚不均匀，各部分的冷却速度不同， 以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起。 铸件的壁厚差别愈大，线收缩率愈大，弹性模量愈大， 则产生的热应力愈大。 铸件在凝固之后的继续冷却

14、过程中，其固态收缩若受到阻 碍，铸件内部将产生内应力。有些内应力是暂存的。有的 一直保留到室温。后者称为残余内应力。铸造内应力是铸 件产生变形、裂纹的基本原因。 38 热应力的形成 39 铸件中厚的部分最后冷却，总是受拉应力。 热应力的预防：采用同时凝固的方法（不管壁厚 如何，同时一起收缩，可避免热应力的产生，但 易使心部出现缩孔或缩松）。 适用的合金：灰铸铁（缩孔缩松倾向小），锡青 铜等。 40 2、机械应力 *形成：合金的固态收缩受到铸型或型芯机械阻碍而形成的内 应力。 *机械应力在落砂后可自行消除。 若机械应力与热应力共同作用，增大了某些部位的应力，过 大时，可能造成铸件的裂纹 41 二

15、、铸件的变形与防止 * 铸件的变形 当铸件内残留铸造应力超过材料屈服极限时，往往产生 变形。即铸件通过自发地变形来减缓其内应力。 * 例：机床床身 42 二、铸件的变形与防止 * 防止： i)工艺上采用同时凝固原则，减小温差，均匀冷却； ii)设计时尽量使铸件壁厚均匀，形状对称； iii)对长铸件，可采用“反变形”法。 * 对于不允许发生变形的重要铸件，时效处理是去除残余应 力防止变形的有效方法。 i)自然时效，将铸件置于露天半年以上； ii)人工时效，550-650去应力退火。 时效处理宜放在粗加工之后，以便将铸造应力、粗加工产 生应力一并消除。 43 三、铸件的裂纹与防止 当铸造内应力超过

16、金属的强度极限时，将产生裂纹。 热裂 热裂是在高温下形成的裂纹。 因为是高温，所以裂纹内呈氧化色，缝隙宽，形状曲折。 形成热裂的主要因素 合金性质 结晶温度范围宽，液、固两相绝对收缩量愈大， 热裂倾向也愈大。另外，含硫（S）高，热裂倾向也大。 灰铸铁、球墨铸铁热裂倾向小。 铸钢、铸铝和可锻铸铁的热裂倾向大。 铸型阻力 铸型的退让性愈好，机械应力愈小，热裂倾向小。 44 冷裂 是在低温下形成的裂纹。 特征： 裂纹细小，呈连续直线状，有时有轻微的氧化色。 出现部位： 形状复杂铸件的受拉伸部位，特别是应力集中处， 如尖角、孔洞处。 塑性好的合金，通过塑性变形使应力自行缓解，故 冷裂倾向小；塑性差，脆

17、性大的合金易冷裂。如：灰 铸铁，高锰钢、高碳钢含磷高时易冷裂。 45 铸件中的气孔是最常见的缺陷，按气体来源可分为： 析出性气孔析出性气孔 因温度下降，气体在液态金属中的溶解度下降而析出的气孔。 特征：特征：尺寸小，分布广，有时可遍及铸件整个截面。 防止措施：防止措施：除气处理，减小金属中的含气量。控制铸型水分。 第四节 铸件中的气孔 第二篇第一章 铸造工艺基础 温度 溶 解 度 氢在纯铝中的溶解度 熔点 46 浸入性气孔 是砂型或砂芯表面聚集的气体浸入金属液而生成的气孔。 常出现在铸件局部上表面附近。 特征：尺寸较大，呈椭圆或梨形，表面被氧化。 防止措施：提高铸型的透气性。 反应性气孔 高温

18、金属液与铸型材料等之间发生化学反应而产生的气体 留在铸件内而生成的气孔。 皮下气孔：皮下气孔：大多分布在铸件表层下13mm处，铸型中的水 在高温下分解出原子态的氢，氢进入金属液而形成的。 冷铁气孔：冷铁气孔：冷铁表面附着的油污或铁锈与金属液反应，生 成CO，CO进入金属液而生成的气孔。 第四节 铸件中的气孔 第二篇第一章 铸造工艺基础 47 本章小结 铸造及铸造过程介绍：铸造及铸造过程介绍： 铸造工艺在金属产品生产过程中的位置。 铸造的特点，分类。 铸造过程（充型，凝固） 充型能力：流动性，浇注条件，铸型填充 条件 凝固三方式，收缩三阶段 48 铸造缺陷的形成成防止措施：铸造缺陷的形成成防止措

19、施： 缩孔与缩松的形成与防止及不同合金的敏 感性 铸造内应力：热应力与机械应力的形成及 降低方法及危害。 铸件的变形与防止。 铸件裂纹的形成及影响因素。 铸件中的三类气孔及预防。 49 作业 48页：六选三 （1），（2），（4），（5），（6）， （7） 下次课交 第一次作业讲评 白云峰 2014年9月25日 本次作业之亮点 有些同学的字很工整！ 有些同学的字既工整又漂亮！ 有些同学答题前抄了题目！ 有些同学答题前抄了题目用双色笔！ 有些同学超额完成了作业，很好！ 做了六道题的同学： 倪慧慧，李晨，丁蕙心，唐晨，余钰琪。 做了四道题的同学：吴冯。 本次作业之灰点 未交作业的同学： 张馨予，沈

20、蕾，刘丹妮，向彦冰，韩笑， 石晨，王嘉琦。 交错作业的同学： 陆玄青，王嘉良，李沛其，李思曼，毕权。 存在的问题 引子400字错24字！ 汉字的标点符号问题！ 语句的通顺、完整！ 语句的条理性！ 求职失败，只因400字简历错24字！ 2014年9月15日重庆晨报消息。 评论：http:/ 本次作业中的错别字举例 铸造特点：（1）可制成形状复杂的外形和 内腔的毛坯（胚）。（3）设备成本低，产 品成本低，加工余量小，制造成本低。 成分（份），充型（形）。 浇注温度不宜（易）过高。 教材37页（认真阅读，仔细思考！） 其中广泛应用的铸铁件只能用铸造方法获得。 铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑，

21、设备费用较低。同时，铸件加工余量小，节 省金属，减少机械加工余量，从而降低制造 成本。 铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑， 因而原料费用较低。此外，铸件加工余量小， 因此可节省金属，同时还可降低机械加工环 节的成本。 48页（2）题 共晶成分合金，由于已结晶的固体层内 表面比较光滑。除纯金属外，其它成分 合金，由于初生的树枝状晶体使固体层 内表面粗糙 48页（2）题最后一问 不同成分的合金，为何流动性不同？ 对于二元共晶合金，不同的成分为何有不 同的流动性？ 48页（7）题 如何鉴别热、冷裂纹性质？如属热裂，应 从哪方面找原因？ 作业要力求做到： 在回答基本正确的基础上： 层次一：无错别字

22、，汉语的标点符号正确。 层次二：字迹工整（漂亮）。 层次三：条理清晰，逻辑正确。 第二次作业讲评 2014年10月16日 乾隆皇帝有一次带着一群翰林学士郊游路过一古 墓，他指着墓前高大的石人问是什么，一翰林回 答说：“这石人叫仲翁。”乾隆批之以打油诗“ 翁仲如何作仲翁，想因窗下少夫功 如今不许为 林翰，贬到江南作判通。” 史记项羽本纪。原文“沛公已出，项王使都 尉陈平召沛公。沛公曰：“今者出，未辞也，为 之奈何？”樊哙曰：“大行不顾细谨，大礼不辞 小让。如今人方为刀俎，我为鱼肉，何辞为！” 于是遂去，乃令张良留谢。 总体印象 作业上交率比较高，多数同学能够以积极 认真的态度来完成作业，但个别同

23、学有应 付作业的现象！ 错别字现象明显减少！但个别同学仍未及 时改过！ 思维训练要加强！ 大家反馈回来的意见 讲课中突出重点、考点、重点考题，不然 学习没有重点，没有主干，学的东西多又 散。 放一些视频以增强理解，或增加一些实践 动手的机会。 灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性几乎为零。 灰铸铁的显微组织由金属基（机）体（铁素 体和/或珠光体）和片状石墨组成 灰铸铁的抗拉（压）强度受石墨影响小。 缺口敏感性小（好） 球墨铸铁（件）已（只）成功地（的）取代 了部分可锻铸铁件，铸钢件。 灰铸铁中碳以石墨片的形态存在于基体中， 因此灰铸铁充型能力强，收缩性小，产生裂 纹的倾向也低。 灰铸铁的性能 灰铸铁中

24、石墨呈片状。由此导致： 使用性能 抗拉强度低，塑、韧性差。但 具备：优良的减振性，好 的耐磨性，小的缺口敏感性 加工工艺 性能 热加工工艺性铸造，锻压，焊接 冷加工工艺性切削，冲压 灰 铸 铁 的 性 能 （塑性加工） 为什么球墨铸铁是“以铁代钢”的好材料？ 答：因为球墨铸铁的力学性能几乎与45调质钢 的力学性能一致，并且球墨铸铁还可以利用各 种热处理，改善基体组织，以满足不同零件使 用性能的要求。 45钢：b600MPa，s350MPa QT：b400900MPa，0.2250600MPa 碳素ZG：b400650MPa，s200350MPa 球墨铸铁是否可完全取代可锻铸铁，为什么？ 答：不

25、可以，因为球墨铸铁流动性较差，很难 制造形状复杂的薄壁小件。 关于MIND MAP MIND MAP需要设计而非一挥而就！（对赵悦 彤、丁蕙心、聂草根等同学提出表扬！） 制作MIND MAP可以模仿（模仿是创新的必备功夫 胡适），但最好不要照搬！ 制作MIND MAP人是帮助我们理解并掌握 有关知识！ 制作MIND MAP可以采用很灵活、多样的技巧 ：字体、线条、图形符号、语言、颜色 70 70 金属产品的加工工艺过程 (铸造铸造) 铸件 铸 锭、 铸 坯 (一般要经过机加工机加工 部分要经过热处理热处理) (塑塑 性加性加 工、工、 热处热处 理等理等) 板、 棒、 管、 (机加工机加工、

26、焊接、焊接、 塑性加塑性加 工、工、热热 处理等处理等) 制造加工 使用 工艺性能 使用性能 金 属 产 品 金 属 液 铸铁生产 冲天炉 铁水 普通灰铸铁 孕育铸铁(孕育处理) 球墨铸铁(球化+孕育处理) 蠕墨铸铁(蠕化+孕育处理) 白口铸铁可锻铸铁 麻口铸铁 (石墨化退火) 灰 铸 铁 灰 口 铸 铁 低C/Si 高C/Si 低S/P 低C/Si 怎么记？！ 提示 1. 教材本章中，在提到“某铸铁”时，有时 是指“某铸铁件”。 2. 缺省的比较对象：高碳、高硅&低碳、低 硅，低硫、低磷 3. 教材50、51页中值得商榷的地方。 上节课回顾：常用合金铸件的生产 灰铸铁的性能 好的减振性，好的

27、耐磨性，低的缺口敏感 性。 铸造性好，可锻性极差，焊接性差。 机加工性能好 化学成分及铸件壁厚（冷却速度）对铸铁 组织的影响 75 灰口铸铁分类简表 石墨形 态 符号 表示 抗拉强度 bMPa 塑性 （%） 灰铸铁片状HT903400 可锻铸铁团絮状 KTH300700212 球墨铸铁球状QT400900218 蠕墨铸铁蠕虫状 RuT2604200.753 铸铁生产 冲天炉 铁水 普通灰铸铁 孕育铸铁(孕育处理) 球墨铸铁(球化+孕育处理) 蠕墨铸铁(蠕化+孕育处理) 白口铸铁可锻铸铁 麻口铸铁 (石墨化退火) 灰 铸 铁 灰 口 铸 铁 低C/Si 高C/Si 低S/P 普通灰铸铁孕育铸铁球

28、墨铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁 灰口铸铁力学性能排序： 低C/Si 铸钢件的生产，ZG230-450 优良的塑性和韧性，焊接性好，铸造性差； 对型砂的要求较高，顺序凝固。 铸造铜合金的生产，ZCuZn*， ZCuSn* 铸造铝合金的生产，ZAl* 49页（9）题，关于气孔、缩孔、砂眼、夹 渣缺陷 铸造篇 第三章 砂型铸造 白云峰 2014年10月9日 铸造过程 根据零件图 制备模样及芯盒 准备型砂准备芯砂 造型造芯 烘干砂型烘干砂芯 准备炉料 熔炼金属 合箱及浇注 由铸型中取出铸件 由铸件中取出砂芯 清理 检验 湿型 湿芯 干型干芯 砂型 铸造 工艺 过程 简介 零件图铸造工艺图铸造 铸造工艺图的

29、作用：指导模样（芯盒）设计、生 产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。 铸造工艺图的内容包括（9项）： 铸件的浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形 状、尺寸及其固定方法，加工余量，起模斜度， 收缩率，浇注系统，冒口和冷铁的尺寸和布置等。 举例 支架的零件图、铸造工艺图、模样图及合型图 3.1 造型方法的选择 一、手工造型 较灵活，大小铸件均可，对模样要求不高，但 对工人技术水平要求高。 生产率低，铸件的尺寸精度和表面质量较差， 但难以完全被取代。 用于：单件、小批量生产，有时也用于较大批 量的生产。 二、机器造型（造芯） 将紧砂和起模等主要工序实现了机械化。 振压式造型机工作原理： 射压造

30、型机工作原理 机器造型的工艺特点 机器造型通常采用模板进行两箱造型。 机器造型不能紧实中箱，故不能进行三箱造 型。同时也应尽力避免活块，因为取出活 块时费时，会降低生产率。 型芯：铸造时用以形成 铸件内部结构，常由原 砂和粘结剂（水玻璃、 树脂等）配成的芯砂， 在芯盒中手工或机器 （如吹芯机、射芯机等） 制成。 芯盒：将芯砂制成型芯 的工艺装备。可由木材、 塑料、金属或其他材料 制成。 活块：是成型模具的组 成部分，根据工艺需要 （比如退料或退模）这 个部分可以活动。 3.2 浇注位置和分型面的选择 一、浇注位置选择原则 浇注位置：浇注时铸件在铸型内所处的空间位置。 重要的加工面应朝下： 上表

31、面易出现砂眼、夹渣等缺陷，应使重要加工面 处于下部，如难以实现，也应尽量使其处于侧面。 有数个重要加工面时，应使较大者处于下部。 铸件的大平面应朝下 型砂受高温急剧膨胀，强度下降而拱起或开裂，易使铸件 表面产生夹砂或结疤缺陷。 为防止铸件薄壁部分产生浇不到或冷隔缺陷，应将面积较 大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置。 若铸件圆周表面质量要求高，应进行立铸，以便补缩。对 容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上部或侧 面以便在铸件厚壁处直接安置冒口，实现顺序凝固。 二、铸型分型面的选择原则 铸型分型面：铸型组元间的接合面。 应使造型工艺简化，如尽量使分型面平直，数量少。 起重臂的

32、分型面 三通铸件的分型面 (2) 避免不必要的活块和型芯。 (3) 尽量使铸件全部或大部分置于下箱。 总原则：上述原则不大可能同时被满足， 有时甚至是互相矛盾的： （1）对质量要求很高的铸件 应在满 足浇注位置要求的前提下，再考虑简 化工艺。 （2）对质量要求不高的铸件 以简化 铸造工艺、提高经济效益为主。 机械加工余量和最小铸孔 工艺参数 拔模斜度 收缩率 型芯头 要求的机械加工余量和最小铸孔： GB/T 64141999 铸件尺寸公差与机械加工余量 3.3 工艺参数的选择 一、机械加工余量和铸孔 1、机加工余量 生产批量：大（机器造型），余量应小。 合金种类：铸钢件表面粗糙，余量应加大；

33、非铁合金昂贵，余量应小。 铸件大小：尺寸越大，误差越大，余量应大。 加工面与基准的距离：距离越大，误差越大， 余量应越大。 加工面在浇注时的位置：上面缺陷多，余量 应大。 灰铸铁的加工余量表 2-10 一、机械加工余量和铸孔 2、孔的加工灰口铸铁的最小孔径 单件生产3050mm 成批生产1520mm 大量生产1215mm 注：零件图上不要求机加工的孔、槽， 无论大小，原则上都要铸出。 二、起模斜度 1、目的：为使模样模样便于从砂型中取出。 2 、表达： 加工表面结合加工余量直接画出。 不加工表面用文字注明。 3、拔模斜度取值 一般取153o，铸孔内壁取大一些，立壁越 高，斜度越小。 拔模斜度取

34、值示意图 三、收缩率 由于合金在浇铸后的凝固、冷却过程中 有收缩，故在画铸造工艺图时应将模型 的尺寸相应放大。 放大量为合金的收缩量： 灰口铸铁：0.81.0% 铸 钢：1.3 2.0% 铝硅合金：0.8 1.2% 锡青铜： 1.2 1.4% 在画铸造工艺图时用定制的尺收缩尺 四、型芯头 铸件上的孔腔需用型芯铸出时，为 保证型芯在砂型中能正确安装，故 在型芯及模样上需做型芯头。 型芯头结构： 垂直芯头上芯头的斜度810， 下芯头为67； 水平芯头型芯头长度由型芯头 直径及型芯长度决定。 型芯头结构 3.4 综合分析举例 一、分型面选择 支座分型方案： 方案：沿底板中心 线 方案：沿底面 方案：

35、沿110mm凹 槽底面 二、方案III的铸造工艺图 铸造篇 第四章 砂型铸件的结构设计 白云峰 2014年10月9日 4.1 铸件结构与铸造工艺的关系 在进行铸件设计时，不仅要保证其力学性能和工作 性能要求，还必须考虑铸造工艺和合金铸造性能对 铸件结构的要求。 铸件结构应尽可能使工艺过程简化，方便机械化生铸件结构应尽可能使工艺过程简化，方便机械化生 产。产。 1.避免起模方向有外部侧凹；避免起模方向有外部侧凹； 2.尽量使分型面为平面；尽量使分型面为平面； 3.凸台筋条的设计应便于起模；凸台筋条的设计应便于起模； 4.垂直分型面上的不加工表面最好有结构斜度；垂直分型面上的不加工表面最好有结构斜

36、度； 5.尽量不用或少用型芯；尽量不用或少用型芯； 6.型芯的设计应便于固定、排气和铸件的清理；型芯的设计应便于固定、排气和铸件的清理； 避免起模方向有外部侧凹避免起模方向有外部侧凹 避免起模方向有外部侧凹避免起模方向有外部侧凹 尽量使分型面为平面尽量使分型面为平面 凸台筋条的设计应便于起模凸台筋条的设计应便于起模 垂直分型面上的不加工表面最垂直分型面上的不加工表面最 好有结构斜度好有结构斜度 尽量不用或少用型芯尽量不用或少用型芯 尽量不用或少用型芯尽量不用或少用型芯 型芯的设计应便于固定、排气型芯的设计应便于固定、排气 和铸件的清理和铸件的清理 4.2 铸件结构与合金铸造性能的关系 铸造缺陷

37、有时是由于铸件的结构不够合理， 未能充分考虑合金的铸造性能（如充型能 力、收缩性等）要求所致。因此必须要考 虑下表所列诸方面的因素。 表2-12 上表所列内容仅是原则性的，采用不同合 金浇注时，还要考虑合金的各自特点。如 灰铸件与铸钢。 小结 对于砂型铸造： 造型方法的选择，浇注位置的选择，分型 面的选择，工艺参数的选择。 砂型铸造铸件的结构设计： 铸件结构与铸造工艺的关系，铸件结构与 合金铸造性能的关系。 作业 一、P73：（1），（3），（4） 二、P81：（3），（6），（8） 三、画出本节课内容的MIND MAP（注意 与前面教学内容的关联）。 四、结合本人（手工？）造型经验，简 述砂

38、型铸造有关内容对你的启示。 下次课课后交。 第三次作业讲评 2014年10月23日 总体情况 作业上交率最低的一次（30/37）！ 汉语的标点符号（，；。）与英语的标点 符号 (,.)混用的问题仍然普遍！ 做作业时用脑，写后检查，注意语句的通 顺。 思维训练：金属、钢材、铸铁是常用的工 程材料。 关于学习的建议 预习：察新思旧，将教材内容与头脑中已有的知 识库尽力建立起联系：可理解&不理解。 听课：准确地理解老师的讲授和教材，对比老师 的讲授与自己的理解&不理解。 听课及课后温习：运用自己的智慧，在自己的头 脑中将上课内容重新组织并努力使其进入自己的 知识库。 作业：针对特定的问题，用准确的语

39、言将自己的 理解表述出来！适度答题！ 81页3题 该铸件在孔处的加厚处在大批量生产时会 受影响，因将其加厚处增加至地板处。 改进后的模样 81页6题 全部放入下箱 如欲完全按图铸出该零件 结构作如下改动后 浇注位置和分型面哪个更重要一些？ 为何要规定最小壁厚？灰铸铁的壁厚过大 或局部过薄会出现哪些问题？ 结合本人（手工）造型经验，简述砂型铸 造有关内容对你的启示。 教材中几处值得商榷之处。（63、68、77 页） 上节课回顾 第三章 砂型铸造：零件图铸造工艺图 一、造型（造芯）方法选择 1、手工造型（模样的制作） 2、机器造型：振压、射压 3、手工造芯（芯盒的制作） 4、机器造芯（普通、热芯盒

40、造芯、冷芯盒造芯） 二、铸造工艺图 2.1 浇注位置选择： 1.重要的加工面、2.大平面应朝下（铸件上 部质量相对差）； 3.面积较大的薄壁部分应下置、使垂直或倾 斜（以利充型）； 4.圆柱面要求高时应采用立铸（以利补缩）、 厚的部分上置（以便安冒口，补缩）。 2.2 分型面选择 1. 应尽量使分型面平直、少。 2. 应尽量少用型芯和活块。 3. 应尽量使铸件全部或大部分置于下箱。 2.3 工艺参数选择 1. 机械加工余量和最小铸孔。 2. 起模斜度。 3. 收缩率。 4. 型芯头。 第四章 砂型铸件的结构设计 第一节第一节 铸件结构与铸造工艺的关系铸件结构与铸造工艺的关系 以简化铸造工艺为目

41、的的铸件结构设计 易起模和/或少用型芯或活块（1，3，4，5），尽量 使分型面为平面（2），型芯的固定（6）。 第二节第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系铸件结构与合金铸造性能的关系 以减少铸造缺陷为目的的铸件结构设计 壁厚：1.1不要太厚；1.2不要太薄；1.3内外壁问题；1.4 尽量均匀。壁的连接：2.1结构圆角；2.2先直角再转角 ，逐步过渡。轮辐和筋：3.1应使轮辐自由收缩；3.2交 叉接头的处理；3.3使用防裂筋。防变形：4.1尽量将细 长件截面设计为对称；4.2平板类铸件设加强筋。 （热节的概念） 关于“过渡”的设计举例 耳机过渡设计 铸造篇 第五章 特种铸造 白云峰 2014年1

42、0月14日 特种铸造 特种铸造：普通砂型铸造以外的其它铸造 方法的统称。 特种铸造方法有：熔模精密铸造（失蜡铸 造）、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造 、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、 低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸 造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、 壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。 143 基本特点： （1）改变铸型的制造工艺或材料； （2）改善液体金属充填铸型及随后的冷凝条件。 以上两方面为特种铸造的基本特点，对于每一种特种 铸造方法，它可能只具有某一方面的特点，也可能同时具 有两方面的特点。 特种铸造的优点： （1）铸件尺寸精确，表面粗糙值低，更接近零件最后尺寸 ，从而易于

43、实现少切削或无切削加工。 （2）铸件内部质量好，力学性能高，铸件壁厚可以减薄。 （3）降低金属消耗和铸件废品率。 （4）简化铸造工序（除熔模铸造外），便于实现生产过程 的机械化、自动化。 （5）改善劳动条件，提高劳动生产率。 （6）可获得复杂形状的零件。 144 145 作业 93页：七选四 （1）至（7） 下次课交 146 造型材料与成型工艺 第三篇 金属塑性加工 白云峰 机械工程学院 办公室：四号学院楼3059室 电话：67792584，13167278670 147 金属产品的加工工艺过程 (铸造铸造) 铸件 铸 锭、 铸 坯 (一般要经过机加工机加工 部分要经过热处理热处理) (塑塑

44、性加性加 工、工、 热处热处 理等理等) 板、 棒、 管、 (机加工机加工、 焊接、焊接、 塑性加塑性加 工、工、热热 处理等处理等) 制造加工 使用 工艺性能 使用性能 金 属 产 品 金 属 液 148 简介 金属塑性加工：利用金属的塑性，在外力（通常是压力）作用 下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组织、性能的产品 的一种金属加工技术，以往常称压力加工。其产品主要为型材、 棒材、板材、线材或锻压件等。 包括：锻压、冲压、挤压、轧制、拉拔等。 各类钢和大多数非铁金属及其合金都具有一定的塑性，因此都 可以在热态或冷态下进行塑性加工。 在钢铁材料生产中，除了少部分采用铸造方法直接制成零件外，

45、 钢总产量的90%以上和有色金属总产量的70%以上，均需经过 塑性加工。 优点：产品力学性能好；尺寸精度高，切削加工量小；表面质 量好；生产率高。 不足：产品形状不能太复杂，大小有一定限制；合金材料（在 加工时）必须有足够的塑性；设备较庞大，能耗较高。 第三篇 金属塑性加工 149 150150 大钢锭锻压 150 151 152 大型锻件 153 由铸锭或连铸坯经塑性加工后的产品 角钢 模锻件 154 155155 156 手机中的冲压件 157 电脑上的冲压件 生活中的拉伸产品 158 中国冲压机跻身世界前三：每分钟 15个破德国记录： （2014年10月05日）链接： http:/ ml

46、 在山东烟台的上海通用东岳汽车公司东岳汽车公司车间，一块 钢板从进入冲压机床到成为一扇车门，只需要4秒 钟。济南二机床集团有限公司标识的机器，每分 钟可以生产15个包括车门在内的车身冲压件。车 身70%以上的零部件由冲压设备冲压而成。 常见的冲压件 160 瓶盖冲压过程示意图 161 162 拉伸试样 回顾 ：低碳钢的拉伸试验 拉伸试验 应力应变(-)曲线 L0 A0 0 0 0 L LL A F F 拉力A0 试验原始截面积 应力（MPa） 应变 L0 试样原始标距长度 163 低碳钢的应力应变曲线 163 (0,0) b s e 1.当0 e 时：弹性变形 2.当e s 时：弹塑性变形 3

47、.当s = 时： 塑性变形 4.当s 1）。 模锻圆角半径 所有交角均做成圆角，以利于金属充满模膛，提高锻模使用 寿命。 锻件内圆角R，锻件外圆角r，Rr。 203 连皮厚度 孔径大于25mm时，应锻出，模锻无法锻出透孔； 冲孔连皮； 当孔径为2580时,冲孔连皮厚度取48mm。 204 二、坯料重量和尺寸的确定 坯料重量G坯料 G坯料 =G锻件+G烧损+G料头 式中：G锻件锻件重量。 G烧损坯料因加热氧化而烧损的金属重量。 G料头在锻造过程中被冲掉或被切掉的金属。 坯料的尺寸 根据坯料的重量和几何形状确定，并考虑锻造比。 三、锻造工序（工步）的确定 自由锻：按P111表3-1确定。 模锻：分

48、长轴类模锻件与短轴类模锻件。 205 长轴类锻件：常用拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等；小 型长轴类锻件常采用一根棒料同时锻几个锻件；模锻件采 用周期轧制材料作坯料时，可省去拔长、滚压等工步。 短轴类锻件：常用镦粗、预锻、终锻等工步。 206 2.3 锻件结构的工艺性 一、自由锻锻件的结构工艺性 自由锻锻件不要有锥体，或斜面结构 几何体的交接处不应形成空间曲线 207 自由锻锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲面 。 自由锻锻件横截面若有急剧变 化或形状较复杂时，应设计成 有几个简单件的组合体，再经 焊接或机械连接方法连接。 208 二、模锻件的结构工艺性 模锻件上必须有一个合理的分

49、模面，使之容易取出，并应 使余块少，锻模容易制造。 模锻件上与分模面垂直的非加工面，应设计出模锻斜度； 两个非加工表面形成的角应设计成圆角。 模锻件外形应力求简单、平直、对称，避免截面间相差过 大或具有薄壁、高筋、高台等结构。 模锻件应避免深孔或多孔结构。 模锻件的整体结构应力求简单。 209 210 本章小结 锻造方法：自由锻（工序）、模锻（锤上 模锻、胎模锻） 锻造工艺规程（锻件图、坯料重量和尺寸 、锻造工序）。 锻件结构的工艺性（自由锻件、模锻件） 211 自由锻模锻 设备、工序设备、模（膛） 一、锻件图： 余块、余量、 公差 一、锻件图： 1.余块、余 量、公差2. 分模面3.模 锻斜

50、度4.模 锻圆角半径5. 连皮厚度 二、坯 料重量 和尺寸 二、坯 料重量 和尺寸 三、锻 造工序 ：表3-1 三、锻 造工序 长轴类、 短轴类 不要锥体/斜面，不 要空间曲线、曲面， 锻件力求简单：横 截面不要急剧变化 或形状复杂简单 件焊接或机械连接 分模面合理、余块 少，模锻斜度、圆 角，锻件外形尽量 简单、平直、对称， 避免深孔或多孔， 锻件力求简单简 单件组合后焊接 锻造 工艺规程锻件结构工艺性方法 212 手工机械 一、浇注位置与分型面的选择 二、机械加工余量、最小铸孔 四、收缩率 三、起模斜度 五、型芯头 一、以简化工艺为 目的的砂型铸造铸 件结构设计 二、以减少铸造缺 陷为目的