机械制造工艺基础课件-02砂型铸造和特种铸造页.ppt

1、机械制造技术基础机械制造技术基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺塑性成形技术前沿塑性成形技术前沿飞机的结构与制造过程飞机的结构与制造过程船舶的结构与制造过程船舶的结构与制造过程枪支的构造与制造方法枪支的构造与制造方法计算机的制造过程计算机的制造过程快速原型制造的最新进展快速原型制造的最新进展球墨铸铁等材料的发明与应球墨铸铁等材料的发明与应用用典型轻工业机械的原理工程典型轻工业机械的原理工程焊接技术前沿焊接技术前沿家具等消费品的制造过程家具等消费品的制造过程综合训练环节综合训练环节(1)撰写机械小论文撰写机械小论文参考小论文题目（任选或另选与制造技术与制造业相

2、关的题目）：参考小论文题目（任选或另选与制造技术与制造业相关的题目）：机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造技术基础机械制造技术基础-铸造工艺铸造工艺粘土粘土/石膏石膏/金属材料金属材料 制作金戒指常采用石膏做造型材料。制作金戒指常采用石膏做造型材料。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1.2.2 造型方法造型方法1、铸件形体组合及造型方法、铸件形体组合及造型方法a 整模造型整模造型b 分模造型分模造型c 挖砂造型挖砂造型d 三箱造型三箱造型e 活块造型活块造型f 刮板造型刮板造型机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺2、铸件内腔形状对造型方法的影

3、响、铸件内腔形状对造型方法的影响 铸件的内腔形状，一般由型芯来形成的。铸件的内腔形状，一般由型芯来形成的。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺3、型芯对分型面及造型方法的影响、型芯对分型面及造型方法的影响 用型芯形成铸件外形上局部防碍起模的用型芯形成铸件外形上局部防碍起模的轮廓，如外形上的凹坑、凸台、筋、耳等，轮廓，如外形上的凹坑、凸台、筋、耳等，以利简化分型面模和结构及造型工艺方法。以利简化分型面模和结构及造型工艺方法。机械制造技术基础机械制造技术基础-铸造工艺铸造工艺机械制造技术基础机械制造技术基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺（3）机器

4、造型的工艺特点）机器造型的工艺特点 机器造型采用模板造型。机器造型采用模板造型。模板模板是将模样、是将模样、浇注系统与底板联接成一体的专用模具。浇注系统与底板联接成一体的专用模具。机器造型不适合三箱造型及活块造型。机器造型不适合三箱造型及活块造型。机械制造技术基础机械制造技术基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造技术基础机械制造技术基础-铸造工艺铸造工艺一、铸造工艺方案的确定一、铸造工艺方案的确定设计依据：设计依据：（1 1）产品生产的技术文件）产品生产的技术文件：零件图，材料、性能和精度等技术要求，零件图，材料、性能和精度等技术要求，生产批量及期限。

5、生产批量及期限。（2）工厂的生产条件：）工厂的生产条件：设备能力、原材料、工人技术和加工设备能力、原材料、工人技术和加工能力。能力。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺选择设计程序分析图纸和技术要求分析结构工艺性造型方法决定浇注位置和分型面决定工艺参数决定浇注系统冷铁和铸筋选择砂芯设计项目铸造工艺图的绘制铸件图内容在零件图上用红、兰等色标出浇注位置和分型面，加工余量、收缩率、斜度、砂芯形状、芯头大小、内外冷铁和铸筋等。按工艺图绘制铸件图用途制造模型、模板、芯盒和验收的依据铸件验收，夹具设计机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺确定确定浇注位置时，浇注位置时，应使铸件的

6、应使铸件的重要面，大重要面，大平面及薄壁平面及薄壁部位朝下，部位朝下，或侧立，厚或侧立，厚壁部位朝上。壁部位朝上。浇注时铸件在砂型中所处的空间位置称为铸件的浇注时铸件在砂型中所处的空间位置称为铸件的浇注位置。浇注位置。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺Ha机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺

7、基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合 金的线收缩率。金的线收缩率。收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。结构、尺寸等因素。通常灰铸铁为通常灰铸铁为0.7%1.0%，铸造碳钢为，铸造碳钢为1.3%2.0%，铝硅合金为，铝硅合金为0.8%1.2%，锡青铜为，锡青铜为1.2%1.4%。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸

8、造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺(1)单件小批生产工艺方案：单件小批生产工艺方案：采用两个分模面、三箱造型，并选择了底板朝下，轴孔朝上的浇注位置。采用两个分模面、三箱造型，并选择了底板朝下，轴孔朝上的浇注位置。(2)大批生产工艺方案：大批生产工艺方案：采用分模两箱造型，轴孔处于中间的浇注位置。该方案造型操作简便，生采用分模两箱造型，轴孔处于中间的浇注位置。该方案造型操作简便，生产效率高。产效率高。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工

9、艺基础-铸造工艺铸造工艺1.3 特种铸造特种铸造第一类第一类:重力作用下的液态成型工艺重力作用下的液态成型工艺n壳型成型工艺壳型成型工艺n金属型成型工艺金属型成型工艺n 熔模、气化模成型工艺熔模、气化模成型工艺第二类第二类:外力作用下的液态成型工艺外力作用下的液态成型工艺n 离心铸造离心铸造n 压力铸造压力铸造n 低压铸造低压铸造机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1.3.1、熔模成型工艺熔模成型工艺 熔模成型工艺是液态金属在重力作用下浇熔模成型工艺是液态金属在重力作用下浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳中成型，从而获入由蜡模熔失后形成的中空型壳中成型，从而获得精密铸件的方法，常称为

10、熔模铸造或失蜡铸造。得精密铸件的方法，常称为熔模铸造或失蜡铸造。1熔模铸造的基本工艺过程：熔模铸造的基本工艺过程：n (1)蜡模制造：蜡模制造：制造压型：制造压型：a）机械加工压型。）机械加工压型。b）易熔合）易熔合金压型。金压型。压制蜡模压制蜡模：蜡料是：蜡料是50%石蜡和石蜡和50%硬脂酸，硬脂酸，其熔点为其熔点为5060。装配蜡模组装配蜡模组。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺n(2)结壳结壳 浸涂料浸涂料 撒砂撒砂 硬化、风干。硬化、风干。n(3)脱蜡脱蜡n(4)熔化和浇注熔化和浇注 机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺2熔模铸造的特点和适用范围熔模铸造的

11、特点和适用范围(1)熔模铸造的优点：熔模铸造的优点：n铸件的精度高，表面光洁（铸件的精度高，表面光洁（IT1114，Ra12.51.6m）。）。n可铸出形状复杂的薄壁铸件，如铸件上可铸出形状复杂的薄壁铸件，如铸件上的凹槽（的凹槽（3mm宽）、小宽）、小 孔（孔（2.5mm）均可直接铸出。均可直接铸出。n铸造合金种类不受限制，钢铁及有色合铸造合金种类不受限制，钢铁及有色合金均可适用。金均可适用。n生产批量不受限制，单件小批、成批、生产批量不受限制，单件小批、成批、大量生产均可适用。大量生产均可适用。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺(2)熔模铸造的缺点：熔模铸造的缺点：n工序复杂

12、，生产周期长。工序复杂，生产周期长。n原材料价贵，铸件成本高。原材料价贵，铸件成本高。n铸件不能太大、太长，否则蜡模易变形，铸件不能太大、太长，否则蜡模易变形，丧失原有精度。丧失原有精度。n主要用于航天、飞机、汽轮机、燃气轮机主要用于航天、飞机、汽轮机、燃气轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车、拖拉机和叶片、泵轮、复杂刀具、汽车、拖拉机和机床上的小型精密铸件生产。机床上的小型精密铸件生产。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1.3.2、金属型铸造金属型铸造：n用金属用金属(灰铁、合灰铁、合金铸铁合钢等金铸铁合钢等)制制造铸型，代替砂造铸型，代替砂造型，一个铸型造型，一个铸型可多次浇注的

13、铸可多次浇注的铸造工艺称为金属造工艺称为金属型铸造或永久型型铸造或永久型铸造。铸造。1、金属型的材料、金属型的材料及结构：及结构：机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺2、金属型的铸造工艺、金属型的铸造工艺(Permanent mold casting)：（1）加强金属型的排气；）加强金属型的排气；机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺（2）在金属型的工作表面上喷刷涂料；）在金属型的工作表面上喷刷涂料；（3）预热金属型并控制其温度；）预热金属型并控制其温度；（4）及时开型及时开型。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺3、金属型铸造的特点及适用范围：、金属型

14、铸造的特点及适用范围：n优点：优点：金属型可金属型可“一型多铸一型多铸”，节省了，节省了大量的造型材料和生产场地，提高了生产大量的造型材料和生产场地，提高了生产率，易于实现机械化和自动化生产。率，易于实现机械化和自动化生产。铸铸件尺寸精度和表面粗糙度（件尺寸精度和表面粗糙度（IT1214，Ra6.312.5m）均优于砂型铸件，其加）均优于砂型铸件，其加工余量可减少。工余量可减少。劳动条件好。劳动条件好。n缺点：缺点：金属型的制造成本高，周期长，金属型的制造成本高，周期长，不适合单件、小批生产。不适合单件、小批生产。不适宜铸造形不适宜铸造形状复杂、薄壁和大型铸件。状复杂、薄壁和大型铸件。用于铸钢

15、等用于铸钢等高熔点合金时，金属型寿命低，同时，还高熔点合金时，金属型寿命低，同时，还易使铸铁件产生硬、脆的白口组织。易使铸铁件产生硬、脆的白口组织。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺n金属型铸造主要用于铜、铝、镁等有金属型铸造主要用于铜、铝、镁等有色合金铸件的大批生产。如内燃机活色合金铸件的大批生产。如内燃机活塞、缸盖、油泵壳体、轴瓦、衬套、塞、缸盖、油泵壳体、轴瓦、衬套、盘盖等中小型铸件。盘盖等中小型铸件。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1.3.2、汽化汽化模模铸铸造造：n用聚苯乙烯发泡的塑料模代替木模。用干砂用聚苯乙烯发泡的塑料模代替木模。用干砂（或树脂砂

16、、水玻璃砂等）代替普通型砂进（或树脂砂、水玻璃砂等）代替普通型砂进行造型，直接将高温液态金属浇到型中的塑行造型，直接将高温液态金属浇到型中的塑料模上，使其燃烧、气化、消失而形成铸件。料模上，使其燃烧、气化、消失而形成铸件。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1、气化模铸造方法分类：、气化模铸造方法分类：（1）干砂负压消失模铸造）干砂负压消失模铸造:将聚苯乙烯颗粒在将聚苯乙烯颗粒在金属模具内加热膨胀发泡，形成气化模，并采金属模具内加热膨胀发泡，形成气化模，并采用干砂负压造型。用干砂负压造型。（2）树脂砂或水玻璃砂消失模铸造）树脂砂或水玻璃砂消失模铸造:用聚苯乙用聚苯乙烯发泡板材，分

17、块制作然后粘合成气化模样，烯发泡板材，分块制作然后粘合成气化模样，采用水玻璃砂或树脂砂造型。采用水玻璃砂或树脂砂造型。（3）磁型消失模铸造）磁型消失模铸造:2、气化模铸造的特点：、气化模铸造的特点：机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺气化模是一种近无余量，精确成型的新工艺。气化模是一种近无余量，精确成型的新工艺。无飞边毛刺，减少了铸件尺寸误差。为铸件结无飞边毛刺，减少了铸件尺寸误差。为铸件结构设计提供了充分的自由度。气化模铸造的工构设计提供了充分的自由度。气化模铸造的工序大大简化，无需高技术等级的工人。序大大简化，无需高技术等级的工人。3、气化模铸造的适用范围：、气化模铸造的适用

18、范围：铝、镁和铁（灰铁和球铁）、铜及除低碳钢以铝、镁和铁（灰铁和球铁）、铜及除低碳钢以外的铸钢。外的铸钢。铸件壁厚铸件壁厚4mm以上。生产批量可单以上。生产批量可单件小批亦可成批大量。只要利于砂子能将气化件小批亦可成批大量。只要利于砂子能将气化模紧实的前提下，对铸件的结构形状几乎无特模紧实的前提下，对铸件的结构形状几乎无特殊限制。殊限制。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1.3.3、压力压力铸铸造造：n将液态（或半固态）金属高速压入铸型，并在压力下结晶而获得铸件的方法。n生产率高，生产过程易于机械化和自动化。n铸件质量高、精度高，表面光洁，铸件力学性能好。n便于采用镶嵌法铸造，

19、实现一件多材质制造，改善铸件某些部分的性能。n设备投资大，压型制作周期长、成本高。n气孔问题。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺n生产率高，生产过程易于机械化和自动化。n适用范围：汽车、拖拉机、仪器仪表、医疗器械等制造行业。10kg以下低熔点合金铸件。1.3.4、低压低压铸造：铸造：n在2070kPa的压力下，将金属液注入型腔，并在压力下凝固的铸造方法。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺n适应各种不同的铸型。n便于实现顺序凝固。尤其能有效地克服铝合金的针孔缺陷。n铸件的表面质量高于金属型。组织致密，气密性好。n金属的利用率高。n设备简单、投资少，浇注系统简单。n

20、 适用范围：汽缸体、活塞、曲轴箱、壳体等高质量铝合金、镁合金铸件等。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1.3.5、离心铸造、离心铸造(Centrifugal casting)：n将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型并凝固成形的铸造方法。n离心铸造的基本方式（a)立式；(b)卧式；(c)成型铸件的离心铸造n离心铸造的特点及适用范围（1）生产圆筒形铸件时，铸件成本低。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺n离心铸造的特点及适用范围（1）生产圆筒形铸件时，铸件成本低。（2）金属结晶由外向内顺序凝固，极少存在缩孔、气孔、夹渣等缺陷。（3）可进行双金

21、属铸造。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺n缺点：内表面粗糙，尺寸误差大，品质差，不适于铸造比重偏析大的合金（如锡青铜等）及铝、镁等轻合金铸件。n适用范围：大批生产铸铁和铜合金的管类、套类、环类铸件和小型成形铸件，如铸铁管、内燃机汽缸套、轴套、齿圈、双金属轴瓦和双金属轧辊等。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1.3.5、挤压铸造挤压铸造：n又称“液态模锻”，是对进入挤压铸型型腔内的液态（或半固态）的金属施加较高的机械压力，使其成形和凝固，从而获得铸件的铸造方法。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺n挤压铸造的特点及应用范围（1）铸件组织致密，有利于

22、防止气孔、缩松、裂纹产生。（2）铸件有较高的精度，较低的表面粗糙值。（3）工艺适用性较强。（4）工艺出品率高，便于实现机械化、自动化生产。机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺1.4 铸件结构设计铸件结构设计(Structure Requirements of casting)1.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求铸造工艺对铸件结构的要求 液态成形件的结构主要包括：外形、内腔液态成形件的结构主要包括：外形、内腔、壁厚及壁的连接。、壁厚及壁的连接。1、铸件的外形设计、铸件的外形设计(1)避免外部侧凹避免外部侧凹(2)铸件的外形应方便起模铸件的外形应方便起模机械制造工艺基础机械制造工艺基

23、础-铸造工艺铸造工艺（3）分型面尽量平直）分型面尽量平直（4）凸台、肋板设计要考虑起模方便）凸台、肋板设计要考虑起模方便机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺3、铸件壁（肋）间的连接设计(1)采用圆弧连接、圆滑过渡(2)避免锐角连接(4)避免十字形交叉连接机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺3、铸件壁（肋）间的连接设计(3)厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡(5)轮形铸件的轮辐

24、连接采用奇数(6)避免出现过大的水平面机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺3、铸件壁（肋）间的连接设计机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺（3）尽量避免大平面）尽量避免大平面（4）铸件厚度尽量均匀）铸件厚度尽量均匀2、金属型铸件、金属型铸件（1）结构斜度较砂型大）结构斜度较砂型大（2）铸件厚度不能太薄）铸件厚度不能太薄（3）并于安放与抽出型芯）并于安放与抽出型芯3、压铸件的设计、压铸件的设计（1）尽量避免侧凹、深腔）尽量避免侧凹、深腔（2）厚度要合理）厚度要合理（3）注意镶嵌件连接）注意镶嵌件连接机械制造工艺基础机械制造工艺基础-铸造工艺铸造工艺n结束