第2章鑄造成形

1、機(jī)械制造基礎(chǔ)張榮 副教授教學(xué)目標(biāo)本課程是高等學(xué)校機(jī)械類、近機(jī)類專業(yè)必修的以工藝為主的綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生 （1）基本掌握常用工程材料的選擇及性能（2）基本掌握常用熱加工成型技術(shù)和冷加工（金屬切削）工藝的基礎(chǔ)知識(shí)（3）基本掌握機(jī)械加工工藝的基礎(chǔ)知識(shí)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在機(jī)械制造工藝方面具有初步的選擇能力。如合理選用材料，選擇相關(guān)加工的工藝方法，制訂簡(jiǎn)單的工藝規(guī)程，為將來(lái)從事相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)工作奠定必要的基礎(chǔ)，同時(shí)也起到承前啟后的作用，為學(xué)習(xí)其后續(xù)專業(yè)課打下必不可少的基礎(chǔ)。 教學(xué)要求教學(xué)要求（1）掌握常用工程材料的性能及選擇；基本掌握各種熱加工和冷沖壓方法的實(shí)質(zhì)、工藝特點(diǎn)、

2、應(yīng)用范圍和影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素；（2）初步掌握毛坯和零件的結(jié)構(gòu)工藝性，并具有初步設(shè)計(jì)毛坯和零件結(jié)構(gòu)的能力；（3）具有選擇簡(jiǎn)單毛坯和零件的加工方法和制訂工藝規(guī)程的初步能力；（4）初步掌握最基本的機(jī)械切削加工方法的實(shí)質(zhì)、工藝過(guò)程、工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍；（5）初步掌握零件的加工方法和加工方案選擇；（6）了解主要加工方法所用的設(shè)備、刀具、簡(jiǎn)單夾具的基本結(jié)構(gòu)和使用范圍。課程特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法 1、同生產(chǎn)實(shí)際緊密相關(guān)，適當(dāng)參觀或?qū)嵺` 2、內(nèi)容豐富，綜合性強(qiáng)，善于全局把握 3、實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用靈活性大，因地制宜選擇最佳方案。第第2 2章章 鑄造成形鑄造成形 2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 鑄件成形理論基礎(chǔ)鑄件

3、成形理論基礎(chǔ)2.3 2.3 造型方法造型方法 2.4 2.4 鑄造工藝分析鑄造工藝分析 2.5 2.5 特種鑄造特種鑄造2.6 2.6 常用鑄造方法的比較常用鑄造方法的比較返回返回2.7 2.7 鑄造新工藝新技術(shù)簡(jiǎn)介鑄造新工藝新技術(shù)簡(jiǎn)介2.82.8 鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)返回返回結(jié)合你在金工實(shí)習(xí)中的實(shí)踐體會(huì)，談?wù)劊航Y(jié)合你在金工實(shí)習(xí)中的實(shí)踐體會(huì)，談?wù)劊?.1. 什么是鑄造？什么是鑄造？2.2. 你獲得了哪些鑄造經(jīng)驗(yàn)？你獲得了哪些鑄造經(jīng)驗(yàn)？司母戊鼎器型高大厚司母戊鼎器型高大厚重，故又稱司母戊大重，故又稱司母戊大方鼎，高方鼎，高133133厘米、厘米、口長(zhǎng)口長(zhǎng)110110厘米、口寬厘米

4、、口寬7979厘米、重厘米、重832.84832.84千千克，鼎腹長(zhǎng)方形，上克，鼎腹長(zhǎng)方形，上豎兩只直耳（發(fā)現(xiàn)時(shí)豎兩只直耳（發(fā)現(xiàn)時(shí)僅剩一耳，另一耳是僅剩一耳，另一耳是后來(lái)?yè)?jù)另一耳復(fù)制補(bǔ)后來(lái)?yè)?jù)另一耳復(fù)制補(bǔ)上），上有虎噬人圖上），上有虎噬人圖案，下有四根圓柱形案，下有四根圓柱形鼎足，是中國(guó)目前已鼎足，是中國(guó)目前已發(fā)現(xiàn)的最重的青銅器。發(fā)現(xiàn)的最重的青銅器。該鼎是商王祖庚或祖該鼎是商王祖庚或祖甲為祭祀其母所鑄。甲為祭祀其母所鑄。 明朝永樂大鐘用青明朝永樂大鐘用青銅鑄成，高銅鑄成，高6.946.94米，米，鐘口直徑鐘口直徑3.33.3米，鐘米，鐘腰最薄處為腰最薄處為9494毫米，毫米，鐘唇最厚處為鐘唇最厚

5、處為185185毫毫米，重量達(dá)到驚人米，重量達(dá)到驚人的的46.546.5噸！它不但噸！它不但形體巨大，而且造形體巨大，而且造型精美，歷時(shí)型精美，歷時(shí)50O50O多多年，至今仍音響圓年，至今仍音響圓潤(rùn)宏亮，鐘聲可傳潤(rùn)宏亮，鐘聲可傳四五十公里，余音四五十公里，余音達(dá)達(dá)2 2分鐘之久。分鐘之久。 鑄造鑄造：將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)：將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀的的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀的毛坯或零件的方法。鑄造是生產(chǎn)機(jī)器零件毛坯的主毛坯或零件的方法。鑄造是生產(chǎn)機(jī)器零件毛坯的主要方法之一，其實(shí)質(zhì)是液態(tài)金屬逐步冷卻凝固成形

6、。要方法之一，其實(shí)質(zhì)是液態(tài)金屬逐步冷卻凝固成形。 鑄造的優(yōu)點(diǎn)鑄造的優(yōu)點(diǎn)：1）可以鑄出內(nèi)腔、外形很復(fù)雜的毛坯；）可以鑄出內(nèi)腔、外形很復(fù)雜的毛坯；2）工藝靈活性大。幾乎各種合金、各種尺寸、形狀、）工藝靈活性大。幾乎各種合金、各種尺寸、形狀、重量和數(shù)量的鑄件都能生產(chǎn)；重量和數(shù)量的鑄件都能生產(chǎn)；3）成本較低。原材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉。）成本較低。原材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉。 2.1 2.1 概述概述鑄造的缺點(diǎn)：鑄造的缺點(diǎn)： 2 2）鑄件的機(jī)械性能較低。）鑄件的機(jī)械性能較低。 3 3）鑄造工序多，難以精確控制，是鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。）鑄造工序多，難以精確控制，是鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。 4 4）勞動(dòng)條件較差）勞動(dòng)

7、條件較差, ,勞動(dòng)強(qiáng)度較大。勞動(dòng)強(qiáng)度較大。 1 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、 氣孔等缺陷。氣孔等缺陷。 機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、重型機(jī)器機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、重型機(jī)器機(jī)機(jī) 械械 類類 別別風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)拖拉機(jī)拖拉機(jī)農(nóng)業(yè)機(jī)械農(nóng)業(yè)機(jī)械汽車汽車 %70-9060-8050-70 40-7020-30表表2-1 各類機(jī)械工業(yè)中鑄件重量比各類機(jī)械工業(yè)中鑄件重量比 鑄造在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，在各種類型的鑄造在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，在各種類型的機(jī)器設(shè)備中鑄件占很大比重。如表機(jī)器設(shè)備中鑄件占很大比重。如表2-1所示。所示。圖圖2- -1

8、砂型鑄造流程圖砂型鑄造流程圖 2.2 2.2 鑄件成形理論基礎(chǔ)鑄件成形理論基礎(chǔ)液態(tài)金屬充滿鑄型，獲得尺寸精確、輪廓清晰的鑄件，取液態(tài)金屬充滿鑄型，獲得尺寸精確、輪廓清晰的鑄件，取決于決于充型能力充型能力。充型能力首先取決于金屬液本身的流動(dòng)能力（用下圖螺旋充型能力首先取決于金屬液本身的流動(dòng)能力（用下圖螺旋式樣測(cè)得），同時(shí)又受鑄型性質(zhì)、澆注條件及鑄件結(jié)構(gòu)等式樣測(cè)得），同時(shí)又受鑄型性質(zhì)、澆注條件及鑄件結(jié)構(gòu)等因素的影響。（鑄鐵最好，硅黃銅和鋁硅合金次之、鑄鋼因素的影響。（鑄鐵最好，硅黃銅和鋁硅合金次之、鑄鋼最差）最差）影響充型能力的因素，影響充型能力的因素，如表如表2-22-2所示。所示。2.2.1

9、2.2.1 金屬的充型金屬的充型 螺旋形標(biāo)準(zhǔn)試樣表表2- -2 影響充型能力的因素和原因影響充型能力的因素和原因表表2- -2 影響充型能力的因素和原因影響充型能力的因素和原因圖圖2-6 鑄造合金收縮過(guò)程示意圖鑄造合金收縮過(guò)程示意圖I液態(tài)收縮液態(tài)收縮 II凝固收縮凝固收縮 III固態(tài)收縮固態(tài)收縮 a) 合金狀態(tài)圖合金狀態(tài)圖 b) 一定溫度范圍合金一定溫度范圍合金 c) 共晶合金共晶合金1）收縮）收縮：合金從液態(tài)冷卻至常溫的過(guò)程中，體積或尺寸縮合金從液態(tài)冷卻至常溫的過(guò)程中，體積或尺寸縮小的現(xiàn)象。通常用體收縮率或線收縮率來(lái)表示。小的現(xiàn)象。通常用體收縮率或線收縮率來(lái)表示。 2.2.2 2.2.2 合

10、金的收縮合金的收縮1、合金的收縮及影響因素、合金的收縮及影響因素 合金的收縮過(guò)程可分為三個(gè)階段：如圖合金的收縮過(guò)程可分為三個(gè)階段：如圖2-6所示。所示。 a) b) c)（1 1）液態(tài)收縮）液態(tài)收縮 指合金從澆注溫度冷卻到液相線溫度過(guò)程指合金從澆注溫度冷卻到液相線溫度過(guò)程中的收縮。中的收縮。（2 2）凝固收縮）凝固收縮 指合金在液相線和固相線之間凝固階段的指合金在液相線和固相線之間凝固階段的收縮。結(jié)晶溫度范圍越大，收縮率越大。收縮。結(jié)晶溫度范圍越大，收縮率越大。液態(tài)和凝固收縮時(shí)液態(tài)和凝固收縮時(shí)金屬液體積縮小，是形成縮孔和縮松的基本原因。金屬液體積縮小，是形成縮孔和縮松的基本原因。 （3 3）固

11、態(tài)收縮）固態(tài)收縮 指合金從固相線溫度冷卻到室溫時(shí)的收指合金從固相線溫度冷卻到室溫時(shí)的收縮。用線收縮率表示，它對(duì)鑄件形狀和尺寸精度影響很大，縮。用線收縮率表示，它對(duì)鑄件形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因 。1 1）收縮）收縮體收縮：體收縮：合金從液態(tài)冷卻到固相線的體積改變量。合金從液態(tài)冷卻到固相線的體積改變量。線收縮：線收縮：合金從固相線冷卻到常溫的線尺寸改變量。合金從固相線冷卻到常溫的線尺寸改變量。包括下面三個(gè)階段：包括下面三個(gè)階段：%100)(%10010010vttVVVV%100)(%10010010lttllll

12、 2 2）影響收縮的因素：）影響收縮的因素：1）化學(xué)成分）化學(xué)成分 鑄鐵中鑄鐵中C，Si增加，收縮減小，增加，收縮減小，S增加，收縮增加，適量增加，收縮增加，適量MnS抵消阻礙，收縮減小，抵消阻礙，收縮減小，Mn過(guò)多，收縮增大過(guò)多，收縮增大;2）澆注溫度越高）澆注溫度越高 過(guò)熱度越大，收縮越大過(guò)熱度越大，收縮越大;3）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件 鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙鑄件結(jié)構(gòu)造成各部分冷卻速度不同，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力阻礙收縮；鑄型和型芯產(chǎn)生機(jī)械阻力。收縮；鑄型和型芯產(chǎn)生機(jī)械阻力。 鑄件的凝固與收縮鑄件的凝固與收縮 l在鑄件凝固過(guò)程中，其斷面上一般存在三個(gè)區(qū)域，即

13、固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。l對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的“凝固方式”就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來(lái)劃分的,如圖所示。l三種凝固方式： 逐層凝固、糊狀凝固和中間凝固。l影響鑄件凝固方式的主要因素有合金的結(jié)晶溫度范圍和鑄件的溫度梯度 。 機(jī)械制造基礎(chǔ) 高職高專 ppt 課件鑄件的凝固與收縮鑄件的凝固與收縮 表層 中心 表層 中心 表層 中心溫度溫度溫度成分(a) (b) (c)t鑄件件t鑄件件t鑄件件鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式(a)逐層凝固 (b)中間凝固 (c)糊狀凝固溫度固相線液相線機(jī)械制造基礎(chǔ) 高職高專 ppt 課件3) 3) 縮孔及縮松縮孔及縮松鑄件凝固結(jié)束后常常

14、在某些部位鑄件凝固結(jié)束后常常在某些部位出現(xiàn)孔洞，大而集中的孔洞稱為出現(xiàn)孔洞，大而集中的孔洞稱為縮孔縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱為，細(xì)小而分散的孔洞稱為縮縮松松。A A：合金液態(tài)收縮和凝固收縮愈大合金液態(tài)收縮和凝固收縮愈大( (如鑄鋼、白口鑄鐵、鋁青銅等如鑄鋼、白口鑄鐵、鋁青銅等) )，收縮的容積就愈大，愈易形成縮收縮的容積就愈大，愈易形成縮孔。孔。B B：合金澆注溫度愈高合金澆注溫度愈高，液態(tài)收縮，液態(tài)收縮也愈大也愈大( (通常每提高通常每提高100 100 ，體積，體積收縮增加收縮增加1.6%1.6%左右左右) )，愈易產(chǎn)生縮，愈易產(chǎn)生縮孔。純金屬或共晶成分的合金，孔。純金屬或共晶成分的合金，易

15、形成集中的縮孔；結(jié)晶間隔大易形成集中的縮孔；結(jié)晶間隔大的合金，易產(chǎn)生縮松。的合金，易產(chǎn)生縮松。圖圖2-7 2-7 相圖與縮孔、縮松和相圖與縮孔、縮松和鑄件致密性的關(guān)系鑄件致密性的關(guān)系 縮孔形成過(guò)程示意圖a)填充鑄型 b) 凝固 c) 收縮 d) 縮孔 e) 輪廓尺寸減小 a) b) c) d) e)澆口 縮松形成過(guò)程示意圖凝固前沿同時(shí)凝固區(qū)縮松a) b) c)3) 3) 縮孔及縮松形成過(guò)程示意圖縮孔及縮松形成過(guò)程示意圖宏觀縮松和顯微縮松4）防止產(chǎn)生縮孔和縮松的方法）防止產(chǎn)生縮孔和縮松的方法防止縮孔和縮松的基本原則是：防止縮孔和縮松的基本原則是：采用合理的工藝條件，采用合理的工藝條件，使縮松轉(zhuǎn)化

16、為縮孔，并使縮孔移至冒口中。使縮松轉(zhuǎn)化為縮孔，并使縮孔移至冒口中。圖圖2-8 2-8 定向凝固方式定向凝固方式鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力: :鑄件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力?？设T件的固態(tài)收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力?？煞譃闊釕?yīng)力、收縮應(yīng)力；分為熱應(yīng)力、收縮應(yīng)力；熱阻礙熱阻礙：鑄件各部分由于冷卻速度不同，收縮量不同而鑄件各部分由于冷卻速度不同，收縮量不同而引起的阻礙引起的阻礙, ,由由其引起的應(yīng)力稱其引起的應(yīng)力稱熱應(yīng)力熱應(yīng)力。機(jī)械阻礙機(jī)械阻礙：鑄型、型芯對(duì)鑄件收縮的阻礙：鑄型、型芯對(duì)鑄件收縮的阻礙, ,由由其引起的應(yīng)其引起的應(yīng)力稱力稱機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）。思考：有些應(yīng)力是臨時(shí)應(yīng)力，

17、有些是殘留應(yīng)力。分析上思考：有些應(yīng)力是臨時(shí)應(yīng)力，有些是殘留應(yīng)力。分析上述兩種是屬于何種應(yīng)力？述兩種是屬于何種應(yīng)力？ 2 2、鑄造應(yīng)力、鑄造應(yīng)力 2 2）收縮應(yīng)力）收縮應(yīng)力：由機(jī)械阻礙產(chǎn)生，一般都是拉應(yīng)力，在形：由機(jī)械阻礙產(chǎn)生，一般都是拉應(yīng)力，在形成應(yīng)力的原因消除時(shí)，應(yīng)力也隨之消除。但如果臨時(shí)拉成應(yīng)力的原因消除時(shí)，應(yīng)力也隨之消除。但如果臨時(shí)拉應(yīng)力和殘留熱應(yīng)力同時(shí)作用在某瞬間超過(guò)鑄件的強(qiáng)度極應(yīng)力和殘留熱應(yīng)力同時(shí)作用在某瞬間超過(guò)鑄件的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件將產(chǎn)生限時(shí)，鑄件將產(chǎn)生裂紋裂紋。如圖。如圖2-42-4所示。所示。 圖圖2-9 2-9 法蘭收縮受機(jī)械阻礙法蘭收縮受機(jī)械阻礙2. 鑄件的裂紋（1）熱裂：

18、l熱裂是鑄件在凝固后期，在接近固相線的高溫下形成的。熱裂的形狀特征是：裂紋短，縫隙寬，形狀彎曲，縫內(nèi)呈氧化色。l 防止熱裂的措施有：盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。合理設(shè)計(jì)澆道冒口。對(duì)于鑄鋼件和鑄鐵件，嚴(yán)格控制硫的含量，防止熱脆性。（2）冷裂：l 冷裂是在較低溫度下，由于熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力的綜合作用，鑄件內(nèi)應(yīng)力超過(guò)合金的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生的。l 冷裂多出現(xiàn)在鑄件受拉應(yīng)力的部位，尤其是具有應(yīng)力集中處。 l 冷裂的特征是：裂紋細(xì)小，成連續(xù)直線狀，縫內(nèi)有金屬光澤或金屬氧化色。凡是減小鑄件內(nèi)應(yīng)力或減低合金脆性的因素均能防止冷裂。3 3）減小和消除鑄造應(yīng)力的措

19、施）減小和消除鑄造應(yīng)力的措施（1 1）合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)。盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu)，如壁。盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu)，如壁厚均勻，壁之間連接均勻等。厚均勻，壁之間連接均勻等。 （2 2）選用較好的造型工藝選用較好的造型工藝：改善鑄型、型芯的退讓性，合：改善鑄型、型芯的退讓性，合理設(shè)置澆口、冒口。理設(shè)置澆口、冒口。（3 3）采用合適的鑄造工藝采用合適的鑄造工藝：符合同時(shí)凝固的原則。如圖：符合同時(shí)凝固的原則。如圖2-2-5 5所示，各部分溫差小，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力。主要用于收縮較所示，各部分溫差小，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力。主要用于收縮較小的普通灰鑄鐵、結(jié)晶范圍大，不易實(shí)現(xiàn)冒口補(bǔ)縮，對(duì)氣小的普通灰鑄鐵、

20、結(jié)晶范圍大，不易實(shí)現(xiàn)冒口補(bǔ)縮，對(duì)氣密性要求不高的錫青銅鑄件等。密性要求不高的錫青銅鑄件等。（4 4）去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火。圖圖2- -10同時(shí)凝固原則同時(shí)凝固原則3 3、鑄件的變形、鑄件的變形殘留鑄造應(yīng)力超過(guò)鑄件材料的屈服極限時(shí)產(chǎn)生的翹曲變形殘留鑄造應(yīng)力超過(guò)鑄件材料的屈服極限時(shí)產(chǎn)生的翹曲變形。如圖如圖2-11所示的框架鑄件，圖所示的框架鑄件，圖2-12的的T型梁，當(dāng)剛度不夠時(shí)，型梁，當(dāng)剛度不夠時(shí)，將產(chǎn)生如圖所示的變形。將產(chǎn)生如圖所示的變形。圖圖2-11 框架鑄件的變形框架鑄件的變形圖圖2-12 T型梁的變形型梁的變形思考題：思考題：1、何謂合金的鑄造性能？它可以用那些性能來(lái)衡量？鑄、何謂合金的

21、鑄造性能？它可以用那些性能來(lái)衡量？鑄造性能不好，會(huì)引起哪些缺陷？造性能不好，會(huì)引起哪些缺陷？2 2、試分析圖、試分析圖2-132-13所示鑄件：所示鑄件：1 1）那些是自由收縮，哪些是）那些是自由收縮，哪些是受阻收縮？受阻收縮？2 2）受阻收縮的鑄件形成哪一類鑄造應(yīng)力？）受阻收縮的鑄件形成哪一類鑄造應(yīng)力？3 3）圖示各點(diǎn)應(yīng)力屬什么性質(zhì)（拉應(yīng)力、壓應(yīng)力）？圖示各點(diǎn)應(yīng)力屬什么性質(zhì)（拉應(yīng)力、壓應(yīng)力）？ 圖圖2-13 砂型鑄造是應(yīng)用最廣的鑄造方法，約占總產(chǎn)量的砂型鑄造是應(yīng)用最廣的鑄造方法，約占總產(chǎn)量的80%以以上，其基本工藝過(guò)程如下：上，其基本工藝過(guò)程如下： 零件圖零件圖鑄造工藝圖鑄造工藝圖模樣圖、芯

22、盒圖、鑄型裝配圖模樣圖、芯盒圖、鑄型裝配圖制造模樣及芯盒制造模樣及芯盒混制芯砂混制芯砂預(yù)處理造型材料預(yù)處理造型材料混制型砂混制型砂造型造型制芯制芯準(zhǔn)備準(zhǔn)備爐料爐料熔煉熔煉金屬金屬澆注澆注化驗(yàn)化驗(yàn)落砂、清理落砂、清理檢驗(yàn)檢驗(yàn)熱處理熱處理合格鑄件合格鑄件合型合型烘干鑄型烘干鑄型烘干芯子烘干芯子2.3 2.3 造型方法造型方法 造型和制芯是砂型鑄造最基本的工序，按照緊實(shí)型砂造型和制芯是砂型鑄造最基本的工序，按照緊實(shí)型砂和起模的方法，可分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。和起模的方法，可分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。1、手工造型：、手工造型：全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型。全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型。手

23、工造手工造型特點(diǎn)：操作靈活，工藝裝備（模樣、芯盒、砂箱）簡(jiǎn)單，型特點(diǎn)：操作靈活，工藝裝備（模樣、芯盒、砂箱）簡(jiǎn)單，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種大小形狀的鑄件。生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種大小形狀的鑄件。缺點(diǎn)是對(duì)工人技術(shù)水平要求較高，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，缺點(diǎn)是對(duì)工人技術(shù)水平要求較高，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定。用于單件、小批生產(chǎn)。鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定。用于單件、小批生產(chǎn)。2 2、常用手工造型特點(diǎn)及應(yīng)用、常用手工造型特點(diǎn)及應(yīng)用 手工造型按手工造型按模樣特征模樣特征可分為：整模造型，分模造型、可分為：整模造型，分模造型、活塊造型、挖砂造型、假箱造型、刮板造型；按活塊造型、挖砂造

24、型、假箱造型、刮板造型；按砂箱特征砂箱特征分：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型。具體特分：兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型。具體特點(diǎn)及應(yīng)用見表點(diǎn)及應(yīng)用見表2-22-2 。2.3.1 2.3.1 手工造型手工造型為省卻挖砂操作，在造型前特制一為省卻挖砂操作，在造型前特制一個(gè)底胎，然后在底胎上造下箱；底個(gè)底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次使用，不參與澆注。胎可多次使用，不參與澆注。表表2-2 常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用造型方法造型方法主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)適用范圍適用范圍整模造型整模造型整體模，平面分型面，型腔在一個(gè)整體模，平面分型面，型腔在一個(gè)砂箱內(nèi)；造型簡(jiǎn)

25、單，鑄件精度表面砂箱內(nèi)；造型簡(jiǎn)單，鑄件精度表面質(zhì)量較好。質(zhì)量較好。分模造型分模造型模樣沿最大截面分為兩半，型腔位模樣沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱，造型簡(jiǎn)便。于上、下兩個(gè)砂箱，造型簡(jiǎn)便。挖砂造型挖砂造型假箱造型假箱造型最大截面位于最大截面位于一端并為平一端并為平面面的簡(jiǎn)單鑄件的單件、小的簡(jiǎn)單鑄件的單件、小批生產(chǎn)。批生產(chǎn)。最大截面在最大截面在中部中部，一般為，一般為對(duì)稱性對(duì)稱性鑄件，如套、管、鑄件，如套、管、閥類零件單件、小批生產(chǎn)。閥類零件單件、小批生產(chǎn)。模樣為整體，但分型面不是平面，模樣為整體，但分型面不是平面，造型時(shí)手工挖去阻礙取模的型砂，造型時(shí)手工挖去阻礙取模的型砂，生產(chǎn)率低，

26、技術(shù)水平高。生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高。分型面不是平面分型面不是平面的鑄件的的鑄件的單件、小批生產(chǎn)。單件、小批生產(chǎn)。分型面不是平面分型面不是平面的鑄件的的鑄件的成批生產(chǎn)。成批生產(chǎn)?；顗K造型活塊造型對(duì)鑄件上妨礙起模的小部分做成活對(duì)鑄件上妨礙起模的小部分做成活動(dòng)部分，起模時(shí)先取出主體部分，動(dòng)部分，起模時(shí)先取出主體部分，再取出活動(dòng)部分。再取出活動(dòng)部分。用于妨礙起模部分的鑄件用于妨礙起模部分的鑄件的單件、小批生產(chǎn)。的單件、小批生產(chǎn)。采用活動(dòng)砂箱造型，合型后脫出砂采用活動(dòng)砂箱造型，合型后脫出砂箱。箱。續(xù)續(xù) 表表2-2 常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用常用手工造型方法的特點(diǎn)及應(yīng)用造型方法造型方法主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)適用

27、范圍適用范圍刮板造型刮板造型用刮板代替模樣造型。節(jié)約木材，用刮板代替模樣造型。節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)率低，技術(shù)水縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)率低，技術(shù)水平高，精度較差。平高，精度較差。兩箱造型兩箱造型鑄型由上型和下型構(gòu)成，各類模樣，鑄型由上型和下型構(gòu)成，各類模樣，操作方便操作方便三箱造型三箱造型脫箱造型脫箱造型用于等截面或回轉(zhuǎn)體大中用于等截面或回轉(zhuǎn)體大中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)。型鑄件的單件、小批生產(chǎn)。最基本的造型方法最基本的造型方法。各種。各種鑄型，各種批量。鑄型，各種批量。鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須鑄件兩端截面尺寸比中間大，必須有兩個(gè)分型面。有兩個(gè)分型面。主要用于主要用于手工造型手工造型，具

28、兩，具兩個(gè)分型面的鑄件的單件、個(gè)分型面的鑄件的單件、小批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)。由于小鑄件的生產(chǎn)。由于小鑄件的生產(chǎn)。地坑造型地坑造型在地面砂床中造型，不用砂箱或只在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱。用上箱。用于要求不高的中、大型用于要求不高的中、大型鑄件的單件、小批生產(chǎn)。鑄件的單件、小批生產(chǎn)。3 3、兩箱造型、兩箱造型 1 1）兩箱整模造型）兩箱整模造型整模造型整模造型整模造型整模造型分模造型分模造型分模造型分模造型挖砂造型挖砂造型挖砂造型挖砂造型假箱造型假箱造型三箱造型三箱造型三箱造型三箱造型 機(jī)器造型：用機(jī)器全部或至少完成緊砂操作的造型。機(jī)器造型：用機(jī)器全部或至少完成緊砂操作的造型。生產(chǎn)效率高，

29、勞動(dòng)條件好，砂型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻，生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，砂型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻，型腔輪廓清晰，鑄件質(zhì)量也好。但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，型腔輪廓清晰，鑄件質(zhì)量也好。但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，適于中小鑄件的成批或大量生產(chǎn)。生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，適于中小鑄件的成批或大量生產(chǎn)。 2.3.1 2.3.1 機(jī)器造型機(jī)器造型1. 1. 氣動(dòng)微振壓實(shí)造型氣動(dòng)微振壓實(shí)造型氣動(dòng)微振壓實(shí)造型是采用振動(dòng)（頻率氣動(dòng)微振壓實(shí)造型是采用振動(dòng)（頻率150500Hz，振，振幅幅2580mm）壓實(shí)微振（頻率）壓實(shí)微振（頻率4003000Hz，振，振幅幅510mm）緊實(shí)型砂的。氣動(dòng)微振壓實(shí)造型的特點(diǎn)為：）緊實(shí)

30、型砂的。氣動(dòng)微振壓實(shí)造型的特點(diǎn)為：緊實(shí)效果好?？稍趬簩?shí)同時(shí)進(jìn)行微振，從而促進(jìn)型砂流動(dòng)，緊實(shí)效果好。可在壓實(shí)同時(shí)進(jìn)行微振，從而促進(jìn)型砂流動(dòng)，獲得緊實(shí)度較高且均勻的砂型；獲得緊實(shí)度較高且均勻的砂型； (2)(2)工作適應(yīng)性強(qiáng)?？筛鶕?jù)鑄件形狀特點(diǎn)選擇不同的緊實(shí)工作適應(yīng)性強(qiáng)。可根據(jù)鑄件形狀特點(diǎn)選擇不同的緊實(shí)方式；方式； (3)(3)生產(chǎn)率較高。達(dá)到適宜的砂型緊實(shí)度所需的時(shí)間較短。生產(chǎn)率較高。達(dá)到適宜的砂型緊實(shí)度所需的時(shí)間較短。(4)(4)對(duì)機(jī)器地基要求較低。對(duì)機(jī)器地基要求較低。該法的缺點(diǎn)是振擊噪音大，砂箱、模板的定位銷和銷套磨損該法的缺點(diǎn)是振擊噪音大，砂箱、模板的定位銷和銷套磨損較快。較快。多觸頭高壓

31、造型通常也配備氣多觸頭高壓造型通常也配備氣動(dòng)微振裝置，以便增加工作適動(dòng)微振裝置，以便增加工作適應(yīng)能力。應(yīng)能力。 多觸頭高壓造型輔機(jī)多，砂箱多觸頭高壓造型輔機(jī)多，砂箱數(shù)量大，造價(jià)高，適用于各種數(shù)量大，造價(jià)高，適用于各種形狀的中小鑄件大批量生產(chǎn)。形狀的中小鑄件大批量生產(chǎn)。 2.2.多觸頭高壓造型多觸頭高壓造型圖圖2- -14多觸頭高壓造型多觸頭高壓造型3.3.垂直分型無(wú)箱造型垂直分型無(wú)箱造型 在造型、下芯、合型及澆注過(guò)程中，鑄型的分型面呈垂在造型、下芯、合型及澆注過(guò)程中，鑄型的分型面呈垂直狀態(tài)直狀態(tài)( (垂直于地面垂直于地面) )的無(wú)箱造型法稱為垂直分型無(wú)箱造的無(wú)箱造型法稱為垂直分型無(wú)箱造型。型。

32、其工藝過(guò)程如圖其工藝過(guò)程如圖2-152-15所示，由射砂、壓實(shí)、起模所示，由射砂、壓實(shí)、起模、合、合型、起模型、起模 、關(guān)閉造型室等過(guò)程所組成。、關(guān)閉造型室等過(guò)程所組成。圖圖2-15 DISA2-15 DISA垂直分型無(wú)箱造型機(jī)工藝過(guò)程垂直分型無(wú)箱造型機(jī)工藝過(guò)程 垂直分型無(wú)箱造型工藝的優(yōu)點(diǎn)是：垂直分型無(wú)箱造型工藝的優(yōu)點(diǎn)是：(1) (1) 采用射砂填砂又經(jīng)高壓壓實(shí)采用射砂填砂又經(jīng)高壓壓實(shí) 砂型硬度高且均勻、鑄砂型硬度高且均勻、鑄件尺寸精確、表面粗糙度值低。件尺寸精確、表面粗糙度值低。(2) (2) 無(wú)需砂箱無(wú)需砂箱 節(jié)約了有關(guān)砂箱的一切費(fèi)用。節(jié)約了有關(guān)砂箱的一切費(fèi)用。(3) (3) 一塊砂型兩面

33、成形一塊砂型兩面成形 既節(jié)約型砂，生產(chǎn)率又高。既節(jié)約型砂，生產(chǎn)率又高。(4) (4) 可使造型、澆注、冷卻、落砂等設(shè)備組成簡(jiǎn)單的直線可使造型、澆注、冷卻、落砂等設(shè)備組成簡(jiǎn)單的直線系統(tǒng)，占地省。系統(tǒng)，占地省。將造型機(jī)和其它輔機(jī)（翻轉(zhuǎn)機(jī)、下芯機(jī)、合型機(jī)、壓鐵將造型機(jī)和其它輔機(jī)（翻轉(zhuǎn)機(jī)、下芯機(jī)、合型機(jī)、壓鐵機(jī)、落砂機(jī)等）按造鑄造工藝流程，用運(yùn)輸設(shè)備（鑄型機(jī)、落砂機(jī)等）按造鑄造工藝流程，用運(yùn)輸設(shè)備（鑄型輸送機(jī)或輥道）聯(lián)系起來(lái)，組成一套機(jī)械化、自動(dòng)化鑄輸送機(jī)或輥道）聯(lián)系起來(lái)，組成一套機(jī)械化、自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)。造生產(chǎn)系統(tǒng)。如圖如圖2-222-22所示。所示。 2.3.3 2.3.3 造型生產(chǎn)線造型生產(chǎn)線

34、圖圖2-16 自動(dòng)造型生產(chǎn)線自動(dòng)造型生產(chǎn)線1卸箱機(jī)卸箱機(jī) 2移箱機(jī)移箱機(jī) 3、13落砂落砂 4下箱自動(dòng)造型機(jī)下箱自動(dòng)造型機(jī) 5刷砂刷刷砂刷6平車平車 7放箱機(jī)放箱機(jī) 8翻轉(zhuǎn)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī) 9合型機(jī)合型機(jī) 10輥道輥道 11換模小車換模小車12上箱自動(dòng)造型機(jī)上箱自動(dòng)造型機(jī) 14鑄型鑄型 15澆注工段澆注工段 16輸送帶輸送帶思考題：思考題：1、手工造型常用哪幾種造型方法，各適用于何種零件？、手工造型常用哪幾種造型方法，各適用于何種零件？2、機(jī)器造型有何優(yōu)缺點(diǎn)，有哪幾種緊砂方法、起模方法？、機(jī)器造型有何優(yōu)缺點(diǎn)，有哪幾種緊砂方法、起模方法？2.4 2.4 鑄造工藝分析鑄造工藝分析2.4.1 2.4.1 澆

35、注位置和分型面的確定澆注位置和分型面的確定1. 1. 澆注位置選定原則澆注位置選定原則澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。(1)(1)鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)朝下或位于側(cè)面，鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)朝下或位于側(cè)面，如圖如圖2-172-17所示。所示。圖圖2-17 2-17 主要工作面朝下原則主要工作面朝下原則(2)(2)鑄件的大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注。鑄件的大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注。圖圖2-18 2-18 大平面朝上引起夾渣缺陷大平面朝上引起夾渣缺陷 (3)(3)盡量將鑄件大面積的薄壁部分放在鑄型的下部或垂直、盡量將鑄件大

36、面積的薄壁部分放在鑄型的下部或垂直、傾斜的位置。傾斜的位置。圖圖2-19 2-19 大面積薄壁鑄件澆注位置大面積薄壁鑄件澆注位置(4)(4)熱節(jié)處應(yīng)位于分型面附近的上部或側(cè)面熱節(jié)處應(yīng)位于分型面附近的上部或側(cè)面 容易形成縮孔容易形成縮孔的鑄件的鑄件( (如鑄鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、黃銅如鑄鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、黃銅) )澆注時(shí)應(yīng)澆注時(shí)應(yīng)把厚的部位放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便安放冒把厚的部位放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便安放冒口，實(shí)現(xiàn)定向凝固，進(jìn)行補(bǔ)縮?？冢瑢?shí)現(xiàn)定向凝固，進(jìn)行補(bǔ)縮。圖圖2-20 2-20 支架的澆注位置支架的澆注位置(5)(5)便于型芯的固定和排氣，能減少型芯的數(shù)量。便于型

37、芯的固定和排氣，能減少型芯的數(shù)量。圖圖2-17 2-17 便于型芯固定和減少型芯的澆注位置便于型芯固定和減少型芯的澆注位置 分型面分型面：指分開鑄型便于取模的結(jié)合面。它決定了：指分開鑄型便于取模的結(jié)合面。它決定了鑄件在造型時(shí)的位置。通常造型位置和澆注位置一致。鑄件在造型時(shí)的位置。通常造型位置和澆注位置一致。分型面對(duì)鑄件質(zhì)量及鑄造工藝有很大影響。分型面對(duì)鑄件質(zhì)量及鑄造工藝有很大影響。應(yīng)考慮以下應(yīng)考慮以下原則：原則：（1）分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處，保證模樣能從型）分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處，保證模樣能從型腔中順利取出；腔中順利取出；（2 2）應(yīng)使鑄件有最少的分型面，并盡量做到只有一個(gè)分）應(yīng)使

38、鑄件有最少的分型面，并盡量做到只有一個(gè)分型面；型面；2. 2. 分型面的選擇原則分型面的選擇原則圖圖2-18 2-18 外芯減少分型面外芯減少分型面圖圖2-19 2-19 減少活塊和型芯的分型方案減少活塊和型芯的分型方案2525（3 3）應(yīng)使型芯和活塊數(shù)量盡量減少；）應(yīng)使型芯和活塊數(shù)量盡量減少；2626圖圖2-20_1 2-20_1 使鑄件全部或大部分放在同一砂型使鑄件全部或大部分放在同一砂型（4 4）應(yīng)使鑄件全部或大部分放在同一砂型，否則錯(cuò)型時(shí)易）應(yīng)使鑄件全部或大部分放在同一砂型，否則錯(cuò)型時(shí)易造成尺寸偏差，如圖造成尺寸偏差，如圖2-20_12-20_1所示。所示。2626（5 5）應(yīng)盡量使加

39、工基準(zhǔn)面與大部分加工面在同一砂型內(nèi)）應(yīng)盡量使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面在同一砂型內(nèi) 以使鑄件的加工精度得以保證，如圖以使鑄件的加工精度得以保證，如圖2-20_22-20_2所示。所示。圖圖2-20_22-20_2 盡量使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面盡量使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面在同一砂型內(nèi)在同一砂型內(nèi) 2727（6 6）應(yīng)盡量使型腔及主要型芯位于下型）應(yīng)盡量使型腔及主要型芯位于下型 以便于造型、下芯、以便于造型、下芯、合型及檢驗(yàn)。但下箱型腔也不宜過(guò)深合型及檢驗(yàn)。但下箱型腔也不宜過(guò)深( (否則不宜起模、安放型否則不宜起模、安放型芯芯) )，并力求避免吊芯和大的吊砂，圖，并力求避免吊芯和大的吊砂，圖2-

40、21_12-21_1。圖圖2-21_12-21_1盡量使型腔及主要型芯位于下型盡量使型腔及主要型芯位于下型 圖圖2-21_2 2-21_2 盡量使用平直分型面盡量使用平直分型面 2828（7 7）應(yīng)盡量使用平直分型面，以簡(jiǎn)化模具制造及造型工藝，）應(yīng)盡量使用平直分型面，以簡(jiǎn)化模具制造及造型工藝，避免挖砂，如圖避免挖砂，如圖2-21_22-21_2所示。所示。2828（8 8）應(yīng)盡量使鑄型總高度為最低。這樣不僅節(jié)約型砂，）應(yīng)盡量使鑄型總高度為最低。這樣不僅節(jié)約型砂，而且還能減輕工作量，對(duì)機(jī)器造型有較大的經(jīng)濟(jì)意義。而且還能減輕工作量，對(duì)機(jī)器造型有較大的經(jīng)濟(jì)意義。2.4.2 2.4.2 澆注系統(tǒng)的確定

41、澆注系統(tǒng)的確定1.1.澆注系統(tǒng)的組成及作用澆注系統(tǒng)的組成及作用澆口杯（盆）：緩解對(duì)砂型沖擊澆口杯（盆）：緩解對(duì)砂型沖擊直澆道：改善合金充型能力直澆道：改善合金充型能力橫澆道：一般開在分型面上橫澆道：一般開在分型面上內(nèi)澆道：與型腔相連內(nèi)澆道：與型腔相連28282.2.澆注系統(tǒng)的類型澆注系統(tǒng)的類型 2.4.3 2.4.3 型芯的形式型芯的形式2.4.4 2.4.4 主要工藝參數(shù)的確定主要工藝參數(shù)的確定1.1.鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差取決于鑄件設(shè)計(jì)要求的精度、機(jī)械加工要鑄件尺寸公差取決于鑄件設(shè)計(jì)要求的精度、機(jī)械加工要求、鑄件大小和批量、采用的鑄造合金種類、鑄造設(shè)備及求、鑄件大小和批量、采

42、用的鑄造合金種類、鑄造設(shè)備及工裝、鑄造工藝方法等。工裝、鑄造工藝方法等。鑄件公差等級(jí)由低向高遞增方向?yàn)椋鸿T件公差等級(jí)由低向高遞增方向?yàn)椋荷靶褪止ぴ煨蜕靶褪止ぴ煨蜕靶蜋C(jī)器造型及殼型鑄造砂型機(jī)器造型及殼型鑄造金屬型鑄造金屬型鑄造低壓鑄造低壓鑄造壓力鑄造壓力鑄造熔模鑄造。熔模鑄造。2.2.鑄件質(zhì)量公差鑄件質(zhì)量公差 鑄件質(zhì)量公差是以占鑄件公稱質(zhì)量的百分比為單位的鑄鑄件質(zhì)量公差是以占鑄件公稱質(zhì)量的百分比為單位的鑄件質(zhì)量變動(dòng)的允許范圍。它取決于鑄件公稱質(zhì)量件質(zhì)量變動(dòng)的允許范圍。它取決于鑄件公稱質(zhì)量( (包括機(jī)包括機(jī)械加工余量和其他工藝余量械加工余量和其他工藝余量) )、生產(chǎn)批量、采用的鑄造合、生產(chǎn)批量、采

43、用的鑄造合金種類及鑄造工藝方法等因素。鑄件質(zhì)量公差金種類及鑄造工藝方法等因素。鑄件質(zhì)量公差(MT)(MT)分為分為1616級(jí)，各級(jí)公差數(shù)值見級(jí)，各級(jí)公差數(shù)值見GB/T 11351-1989GB/T 11351-1989。公差等級(jí)由低。公差等級(jí)由低向高方向同尺寸公差。向高方向同尺寸公差。29293.3.鑄件加工余量鑄件加工余量鑄件需要加工的表面都要留加工余量鑄件需要加工的表面都要留加工余量(MA)(MA)。加工余量數(shù)值。加工余量數(shù)值根據(jù)選擇的鑄造方法、合金種類、生產(chǎn)批量和鑄件基本尺根據(jù)選擇的鑄造方法、合金種類、生產(chǎn)批量和鑄件基本尺寸大小來(lái)確定，其等級(jí)由精到粗分為寸大小來(lái)確定，其等級(jí)由精到粗分為A

44、 A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H、和、和J J共共9 9個(gè)等級(jí)，與鑄件尺寸公差配合使用。鑄件頂面需個(gè)等級(jí)，與鑄件尺寸公差配合使用。鑄件頂面需比底面、側(cè)面的加工余量等級(jí)降級(jí)選用。比底面、側(cè)面的加工余量等級(jí)降級(jí)選用。3030鑄造收縮率鑄造收縮率K K定義如下：定義如下：件件模100LLLK式中：式中： L L模模模樣尺寸；模樣尺寸； L L件件鑄件尺寸。鑄件尺寸。 鑄造收縮率主要取決于合金的種類，同時(shí)與鑄件的結(jié)構(gòu)、鑄造收縮率主要取決于合金的種類，同時(shí)與鑄件的結(jié)構(gòu)、大小、壁厚及收縮時(shí)受阻礙情況有關(guān)。大小、壁厚及收縮時(shí)受阻礙情況有關(guān)。4.4.鑄造收縮率鑄造收縮率3131為了

45、起模方便又不損壞砂型，凡垂直于分型面的壁上留為了起模方便又不損壞砂型，凡垂直于分型面的壁上留有起模斜度，如圖有起模斜度，如圖2-282-28所示。所示。5.5.鑄型模樣起模斜度鑄型模樣起模斜度 圖圖2-28 2-28 鑄型起模斜度鑄型起模斜度31316.6.最小鑄出孔最小鑄出孔( (不鑄孔不鑄孔) )和槽和槽 鑄件中較大的孔、槽應(yīng)當(dāng)鑄出，以減少切削量和熱節(jié)，提鑄件中較大的孔、槽應(yīng)當(dāng)鑄出，以減少切削量和熱節(jié)，提高鑄件力學(xué)性能。較小的孔和槽不必鑄出，留待以后加工高鑄件力學(xué)性能。較小的孔和槽不必鑄出，留待以后加工更為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)孔深與孔徑比更為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)孔深與孔徑比L L/ /D D 4 4時(shí)，也為不鑄孔

46、。正方時(shí)，也為不鑄孔。正方孔、矩形孔或氣路孔的彎曲孔，當(dāng)不能機(jī)械加工時(shí)原則上孔、矩形孔或氣路孔的彎曲孔，當(dāng)不能機(jī)械加工時(shí)原則上必須鑄出。正方孔、矩形孔的最短加工邊必須大于必須鑄出。正方孔、矩形孔的最短加工邊必須大于30 mm30 mm才才能鑄出。能鑄出。表表2-4 2-4 鑄件最小鑄出孔尺寸鑄件最小鑄出孔尺寸 鑄造生產(chǎn)時(shí)，首先要根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特征、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件等因素，確定鑄造工藝方案。 其主要內(nèi)容包括澆注位置、分型面、鑄造工藝參數(shù)（機(jī)械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率、芯頭等）的確定，然后用規(guī)定的工藝符號(hào)或文字繪制成鑄造工藝圖。鑄造工藝圖是指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)的技術(shù)文件，也是驗(yàn)收鑄

47、件的主要依據(jù)。2.4.5 2.4.5 鑄造工藝圖的制定鑄造工藝圖的制定 鑄造工藝圖是利用紅、藍(lán)兩色鉛筆，將各種簡(jiǎn)明的工藝符鑄造工藝圖是利用紅、藍(lán)兩色鉛筆，將各種簡(jiǎn)明的工藝符號(hào)，標(biāo)注在產(chǎn)品零件圖上的圖樣?？蓮囊韵聨追矫孢M(jìn)行分號(hào)，標(biāo)注在產(chǎn)品零件圖上的圖樣?？蓮囊韵聨追矫孢M(jìn)行分析：析： 分型面和分模面；澆注位置、澆冒口的位置、形狀、分型面和分模面；澆注位置、澆冒口的位置、形狀、尺寸和數(shù)量；工藝參數(shù)；型芯的形狀、位置和數(shù)目，尺寸和數(shù)量；工藝參數(shù)；型芯的形狀、位置和數(shù)目，型芯頭的定位方式和安裝方式；冷鐵的形狀、位置、尺型芯頭的定位方式和安裝方式；冷鐵的形狀、位置、尺寸和數(shù)量；其他。寸和數(shù)量；其他。2.4

48、.5 2.4.5 鑄造工藝圖的制定鑄造工藝圖的制定3232 鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例(1)(1)鑄件結(jié)構(gòu)及鑄造工藝性分析鑄件結(jié)構(gòu)及鑄造工藝性分析 圖圖2-232-23是支承輪鑄造工藝圖。材料是支承輪鑄造工藝圖。材料HT200HT200，輪廓尺寸，輪廓尺寸300 mm300 mm100 mm100 mm，鑄件質(zhì)量約，鑄件質(zhì)量約19 kg19 kg，生產(chǎn)批量為單件。，生產(chǎn)批量為單件。從圖紙上可以看出，該鑄件外形結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)體，輻板下從圖紙上可以看出，該鑄件外形結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)體，輻板下有三根加強(qiáng)肋并與有三根加強(qiáng)肋并與4040孔形成六等分均布，外形較為簡(jiǎn)單?？仔纬闪确志?，外形較為簡(jiǎn)單。主要壁厚為

49、主要壁厚為35 mm35 mm。雖然輪緣略厚些，但主要熱節(jié)處是輪轂。雖然輪緣略厚些，但主要熱節(jié)處是輪轂。另外輪轂部位另外輪轂部位4040的孔加工精度高，輪轂孔需一個(gè)型芯。的孔加工精度高，輪轂孔需一個(gè)型芯。該鑄件應(yīng)注意防止輪轂部位產(chǎn)生縮孔和氣孔。該鑄件應(yīng)注意防止輪轂部位產(chǎn)生縮孔和氣孔。3333采用定向凝固頂注法，則工藝簡(jiǎn)便易行。采用頂注引入，采用定向凝固頂注法，則工藝簡(jiǎn)便易行。采用頂注引入，如果把內(nèi)澆道設(shè)置在輪轂部位，工藝雖可更為簡(jiǎn)單，但不如果把內(nèi)澆道設(shè)置在輪轂部位，工藝雖可更為簡(jiǎn)單，但不妥。因?yàn)檩喞幱阼T件的中心部位，散熱慢，同時(shí)輪轂又妥。因?yàn)檩喞幱阼T件的中心部位，散熱慢，同時(shí)輪轂又是鑄件在

50、圖樣上的主要幾何熱節(jié)處，從此處引入內(nèi)澆道，是鑄件在圖樣上的主要幾何熱節(jié)處，從此處引入內(nèi)澆道，將造成熱節(jié)疊加，使凝固時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)縮孔、氣孔的傾將造成熱節(jié)疊加，使凝固時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)縮孔、氣孔的傾向增加。因此內(nèi)澆道設(shè)置的位置，應(yīng)開設(shè)在下分型面上，向增加。因此內(nèi)澆道設(shè)置的位置，應(yīng)開設(shè)在下分型面上，沿輪轂外周邊并分散引入。沿輪轂外周邊并分散引入。為加強(qiáng)排氣和防止縮孔，應(yīng)在內(nèi)澆道對(duì)面的輪緣邊，開為加強(qiáng)排氣和防止縮孔，應(yīng)在內(nèi)澆道對(duì)面的輪緣邊，開設(shè)一個(gè)排氣兼有限補(bǔ)縮的冒口。在輪轂上設(shè)置一個(gè)出氣冒設(shè)一個(gè)排氣兼有限補(bǔ)縮的冒口。在輪轂上設(shè)置一個(gè)出氣冒口（兼有冷肋冒口的作用，加速輪轂?zāi)蹋?。澆冒口位置，口（兼有冷?/p>

51、冒口的作用，加速輪轂?zāi)蹋?。澆冒口位置，形狀和大小如圖形狀和大小如圖2-232-23所示。所示。實(shí)例2例：下圖為襯套零件圖，材料為例：下圖為襯套零件圖，材料為HT200，采用砂型鑄造，年生產(chǎn)量，采用砂型鑄造，年生產(chǎn)量200件，試?yán)L出鑄造件，試?yán)L出鑄造工藝圖。工藝圖。 (1)結(jié)構(gòu)分析、確定造型方法、澆注位置和分型面。結(jié)構(gòu)分析、確定造型方法、澆注位置和分型面。零件上 48mm的孔要鑄出，但內(nèi)孔的小臺(tái)階不鑄出，故采用簡(jiǎn)單的圓棒型芯；為簡(jiǎn)化鑄造工藝，8mm的小孔和鑄件側(cè)壁的小臺(tái)階和小凹槽均不鑄出。鑄件高度不大，可采用兩箱整體模造型、垂直澆注。分型面選在160mm的端面處，采用二箱整體模造型。 (2)工

52、藝參數(shù)確定。工藝參數(shù)確定。加工余量加工余量 鑄件各個(gè)面都要加工，故都應(yīng)有余量。砂型鑄造灰鑄鐵件的公差及配套的加工余量等級(jí)為14/H。頂面和孔的加工余量等級(jí)降一級(jí)（取J級(jí)），加工余量數(shù)值可查GB/T11350-1989選取，160mm和104mm圓周面雙側(cè)加工，每側(cè)余量為6.0mm，底面的加工余量為6.0mm，頂面的加工余量為7.0mm，內(nèi)孔的每側(cè)的加工余量為6.0mm。 起模斜度起模斜度 在垂直于分型面處（平行于起模方面），按增厚法確定起模斜度。取寬度a=1.0mm。圖9-21b中“7/6”表示考慮了加工余量和起模斜度后，上端與下端的余量。 線收縮率線收縮率 由于是小批生產(chǎn)，鑄件各尺寸方向的鑄

53、造收縮率可取相同的數(shù)值，取鑄造收縮率為1%。 芯頭芯頭該芯頭為垂直芯頭。查有關(guān)手冊(cè)（本書略）得芯頭尺寸，如鑄造工藝圖所示。 鑄造圓角鑄造圓角 鑄造圓角按（1/31/5）壁厚的方法，取R內(nèi)為8mm；R外為4mm。 (3)繪出鑄造工藝圖。如下圖所示（不含澆注系統(tǒng)）。繪出鑄造工藝圖。如下圖所示（不含澆注系統(tǒng)）。 【鑄件圖】是反映鑄件實(shí)際尺寸、形狀和技術(shù)要求的圖形，是鑄造生產(chǎn)驗(yàn)收和檢驗(yàn)的主要依據(jù)。鑄件圖應(yīng)在完成鑄造工藝圖的基礎(chǔ)上繪制，下圖為襯套的鑄件圖。 與普通砂型鑄造不同的其他鑄造方法統(tǒng)稱為特種鑄造，如與普通砂型鑄造不同的其他鑄造方法統(tǒng)稱為特種鑄造，如熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄

54、造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、擠壓鑄造、實(shí)型鑄造等。擠壓鑄造、實(shí)型鑄造等。2.5 2.5 特種鑄造特種鑄造2.5.1 2.5.1 金屬型鑄造金屬型鑄造思考：思考：1. 1. 什么是金屬型鑄造？什么是金屬型鑄造？2. 2. 金屬型鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用范圍？金屬型鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用范圍？5656表表2-7 2-7 金屬型種類及特點(diǎn)金屬型種類及特點(diǎn)表表2-8 2-8 金屬型鑄造特點(diǎn)金屬型鑄造特點(diǎn) 57572.5.2 2.5.2 離心鑄造離心鑄造思考：思考：1. 1. 什么是離心鑄造？什么是離心鑄造？2. 2. 離心鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用范圍？離心鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用范圍？5858離心鑄造是將金屬液

55、澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力作用下離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。1.離心鑄造的分類離心鑄造的分類根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸線在空間的位置，常見的離心鑄造可分為兩根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸線在空間的位置，常見的離心鑄造可分為兩種：臥式離心鑄造、立式離心鑄造種：臥式離心鑄造、立式離心鑄造圖圖2-37 2-37 三種臥式離心鑄造三種臥式離心鑄造圖圖2-38 2-38 兩種立式離心鑄造兩種立式離心鑄造59596060與砂型鑄造相比，離心鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)如下：與砂型鑄造相比，離心鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)如下：(1)(1)鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，故力

56、學(xué)性能較好；鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，故力學(xué)性能較好；(2)(2)生產(chǎn)中空鑄件時(shí)可不用型芯，簡(jiǎn)化套筒和管類鑄件的生生產(chǎn)中空鑄件時(shí)可不用型芯，簡(jiǎn)化套筒和管類鑄件的生產(chǎn)過(guò)程；產(chǎn)過(guò)程；(3)(3)生產(chǎn)中幾乎沒有澆注系統(tǒng)和冒口系統(tǒng)的金屬消耗，提高生產(chǎn)中幾乎沒有澆注系統(tǒng)和冒口系統(tǒng)的金屬消耗，提高工藝出品率；工藝出品率；(4)(4)便于制造筒、套類復(fù)合金屬鑄件，如鋼背銅套、雙金屬便于制造筒、套類復(fù)合金屬鑄件，如鋼背銅套、雙金屬軋輥等；軋輥等；2.離心鑄造的特點(diǎn)離心鑄造的特點(diǎn) (5)(5)鑄造成形鑄件時(shí)，可借離心力提高金屬的充型能力，鑄造成形鑄件時(shí)，可借離心力提高金屬的充型能力，故可生產(chǎn)薄壁鑄件，如

57、葉輪、金屬假牙等；故可生產(chǎn)薄壁鑄件，如葉輪、金屬假牙等； (6)(6)對(duì)合金成分不能互溶或凝固初期析出物的密度與金屬對(duì)合金成分不能互溶或凝固初期析出物的密度與金屬液基體相差較大時(shí)，易形成密度偏析；液基體相差較大時(shí)，易形成密度偏析； (7) (7) 鑄件內(nèi)孔表面較粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易正確控鑄件內(nèi)孔表面較粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易正確控制；制； (8) (8) 用于生產(chǎn)異型鑄件時(shí)有一定的局限性。用于生產(chǎn)異型鑄件時(shí)有一定的局限性。6161離心鑄造應(yīng)用較廣，用離心鑄造法生產(chǎn)產(chǎn)量很大的鑄件有離心鑄造應(yīng)用較廣，用離心鑄造法生產(chǎn)產(chǎn)量很大的鑄件有以下幾種：以下幾種：(1)(1)鐵管，世界上每年球墨鑄鐵管

58、件總產(chǎn)量的近一半是用鐵管，世界上每年球墨鑄鐵管件總產(chǎn)量的近一半是用離心鑄造法生產(chǎn)的；離心鑄造法生產(chǎn)的；(2)(2)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸套；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸套；(3)(3)各種類型的銅套；各種類型的銅套；(4)(4)雙金屬鋼背銅套、各種合金的軸瓦。雙金屬鋼背銅套、各種合金的軸瓦。(5)(5)造紙機(jī)滾筒。造紙機(jī)滾筒。3.3.離心鑄造的應(yīng)用范圍離心鑄造的應(yīng)用范圍用離心鑄造法生產(chǎn)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益顯著的鑄件有：用離心鑄造法生產(chǎn)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益顯著的鑄件有：(1)(1)雙金屬鑄鐵軋輥。雙金屬鑄鐵軋輥。(2)(2)加熱爐底耐熱鋼輥道。加熱爐底耐熱鋼輥道。(3)(3)特殊鋼無(wú)縫鋼管毛坯。特殊鋼

59、無(wú)縫鋼管毛坯。(4)(4)剎車鼓、活塞環(huán)毛坯、銅合金蝸輪毛坯等。剎車鼓、活塞環(huán)毛坯、銅合金蝸輪毛坯等。(5)(5)異型鑄件如葉輪、金屬假牙、小型閥門等。異型鑄件如葉輪、金屬假牙、小型閥門等。幾乎一切鑄造合金都可以用于離心鑄造生產(chǎn)，鑄件的最小幾乎一切鑄造合金都可以用于離心鑄造生產(chǎn)，鑄件的最小內(nèi)徑可為內(nèi)徑可為8 mm8 mm，最大直徑達(dá)，最大直徑達(dá)2 600 mm2 600 mm，最大長(zhǎng)度為，最大長(zhǎng)度為8 m8 m，鑄件的重量可為數(shù)克至數(shù)十噸。鑄件的重量可為數(shù)克至數(shù)十噸。2.5.3 2.5.3 壓力鑄造壓力鑄造思考：思考：1.1.壓力鑄造的原理是什么？壓力鑄造的原理是什么？2.2.壓力鑄造的特點(diǎn)是

60、什么？壓力鑄造的特點(diǎn)是什么？62621.1.鑄造原理和工藝循環(huán)鑄造原理和工藝循環(huán)壓力鑄造是在高壓的作用下，以很高的速度把液態(tài)或半液態(tài)壓力鑄造是在高壓的作用下，以很高的速度把液態(tài)或半液態(tài)金屬壓入壓鑄模型腔，并在壓力下快速凝固而獲得鑄件的鑄金屬壓入壓鑄模型腔，并在壓力下快速凝固而獲得鑄件的鑄造方法。造方法。圖2-39 壓力鑄造工藝循環(huán)圖 圖圖2-39 2-39 壓力鑄造工藝循環(huán)圖壓力鑄造工藝循環(huán)圖 62622.2.壓鑄機(jī)分類與比較壓鑄機(jī)分類與比較壓鑄機(jī)按其工作原理結(jié)構(gòu)形式分為冷壓式壓鑄機(jī)（有壓鑄機(jī)按其工作原理結(jié)構(gòu)形式分為冷壓式壓鑄機(jī)（有臥式、立式、全立式三種）和熱壓式（有普通熱室、臥式、立式、全立