成型技术基础

1、成型技术基础成型技术基础是一门以研究常用工程材料坯件及机器零件的成形工艺原理为主的综合性技术学科。金属的液态成形、塑性成形、材料的连接成型、粉末冶金成型、塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料成型、复合材料成型。金属工艺学，机械制造基础工程材料及机械制造基础一、主要研究1、各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造的应用和相互联系。2、金属机件的加工工艺性和结构工艺性。3、常用金属材料性能对加工工艺的影响。4、工艺方法的综合比较。二、基本要求1、了解常用金属材料的一般性质、应用范围和选择原则。2、了解各主要加工方法的实质、工作原理、具有选择加工方法的基本知识3、初步掌握零件的结构工艺性和常用材料的工艺性。三

2、、本课程特点及学习方法1、特点：实践性强、内容庞杂、涉及面广、互成体系2、方法：认真听课、做好笔记，通读教材，完成好作业。找工厂参观3、参考书：各种版本的金属工艺学，机械制造基础工程材料，机床概论金属切削原理与刀具4、成绩：作业、试验、课堂讨论、提问等占40，考试（开卷）占60。第一篇 金属材料导论矿石冶炼生铁锭钢锭炼钢压力钢材压力、焊毛坯压力、铸铸造毛坯切削加工车、铣、磨零件机器钳工热处理一台机器的制造过程热加工：铸造、锻造、焊接。（热处理）冷加工：车、铣、钻、刨、磨、滚工程材料：用于工程结构和机器零件的材料。黑色金属：钢、铸铁有色金属：除钢铁以外的金属三大固体材料：金属、陶瓷、有机高分子材

3、料第一章金属材料的主要性能使用性能：反映金属材料在使用过程中所表现的特性。物理、化学、机械（力学）工艺性能：反映金属材料在加工过程中所表现的特性。可锻性、可铸性、可焊性、可切削性。一、金属材料的机械性能金属及其合金在外力作用下所表现出来的特性（）强度：（）硬度：（）刚度：（）塑性：（）冲击韧性：第二章 铁碳合金 第一节 纯铁的晶体结构及同素异晶转变一、金属的结晶二、纯铁的晶体结构三、纯铁的同素异晶（构）转变第二节铁碳合金的基本组织一、固溶体二、化合物三、机械混合物第二篇 铸造毛坯 第一章 铸造工艺基础铸造：将液态金属（熔融）浇入铸型型腔，使其冷却凝固，而获得毛胚或零件的成型工艺。铸造生产有：砂

4、型铸造特种铸造（熔模、金属型、压力.）生产特点：1、可以制造形状复杂、复杂内腔的铸件，（箱体、机架、床身）2、价格低廉。3、适应性广泛。4、机械性能不高，质量难以保证5、工人劳动强度大，条件差。第一节液态合金的充型充型：液态合金填充铸型的过程。影响充型能力的主要因素：一、 合金的流动性、流动性的概念液态金属充填型腔的能力。流动性愈好，利于浇铸出轮廓清晰薄而复杂的铸件。利于非金属夹杂物和气体的上浮排出。利于补缩、流动性的测定、影响流动性的因素化学成分二、浇注条件1.浇注温度2.充型压力三、铸型填充条件、铸型材料，、铸型温度，、铸型中的气体第二节铸件的凝固与收缩一、铸件凝固方式按凝固区的宽窄来划分

5、：逐层凝固凝固过程中不存在凝固区，断面上由一条界线分开液、固体。糊状凝固液、固相并存的凝固区 贯穿整个界面。中间凝固介于逐层凝固和糊状凝 固之间。二、铸造合金的收缩铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象。1.液态收缩2.凝固收缩3.固态收缩三、铸件中的缩孔与缩松、缩孔与缩松的形成（）缩孔：合金的液态收缩和凝固收缩导致铸件最后凝固的部位出现的集中孔洞。（）缩松：合金的液态收缩和凝固收缩导致铸件凝固的部位出现的分散细小孔洞。、缩孔和缩松的防治控制冷却速度和凝固顺序。冒口，冷铁第三节铸造内应力、变形和裂纹一、内应力的形成、热应力：由于铸件各部分冷却速度不同以致在同一时间内铸件各部分收缩不一致

6、，导致相互约束而引起的内应力。热应力使：厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。、机械应力：铸件在固态收缩时，受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。二、铸件的变形与防止同时凝固，反变形，自然时效 三、铸件的裂纹与防止、热裂：高温下形成的裂纹。裂纹短，缝隙宽，形状曲折缝内呈 氧化色）冷裂：低温下形成的裂纹。裂纹细小，呈连续直线状，缝内呈 轻微氧化色。四、合金的吸气性气孔:液态合金中吸入了气体,若在其冷凝过程中不能逸出,滞留在金属中则冷凝后在铸件内形成的空洞、侵入气孔 位于铸件表面，尺寸较大，是椭园型或梨型。、析出气孔溶解在金属液中的气体在冷凝过程中，因气体溶解度下降而析出，铸件因此而形成的气孔。气

7、孔尺寸较小，分布面积较广。、反应气孔液态金属与铸型材料芯撑冷铁或熔渣之间发生 化学反应产生气体而形成的气孔。种类甚多，形状各异第四节铸件的质量控制一、铸件缺陷名称及分类、孔眼：气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆、裂纹；热烈、冷裂、形状、尺寸和重量不合格：多肉、浇不足、落砂、抬箱、偏芯、变形等。、表面缺陷：粘砂、夹砂、冷隔、成分、组织和性能不合格：化学成分不合格、金相组织不合格、偏析、过硬（白口）、物理、力学性能不合格。二、质量控制措施、合理选定铸造合金和铸件结构、合理制定铸件的技术要求、模样质量检验、铸件质量检验、铸件热处理第二章 常用合金铸件的生产 第一节 铸铁件生产一、灰铸铁1、灰铸铁的性

8、能2、灰铸铁的孕育处理冲天炉二、可锻铸铁三、球墨铸铁四、蠕墨铸铁第二节 铸钢件生产一、铸钢的类别和性能二、铸钢件的生产特点1、钢的熔炼2、铸造工艺第三节 铜、铝合金铸件生产一、铸造铜合金二、铸造铝合金三、铜、铝合金铸件的生产特点第三章 砂型铸造砂型成型工艺：怎样用型砂制作砂型的型腔。分型面：砂箱间的接触表面。 每块砂型的剖分面分模面：整体模样的剖分面。造型材料铸型的制造 （最重要工序）应具备性能：（1）强度 （2）透气性 （3）耐火性（4）退让性 （5）可塑性第一节造型方法的选择一、手工造型整体模造型 分模模造型挖砂造型活块造型三箱造型二、机器造型机器造型主要将繁重的紧砂和精细的起模等主要操作

9、实现机械化、机器造型基本原理1）紧砂方法：压实式、震实式、震压式、抛砂式、射压式2）起模方式：顶箱式起模 、 漏模式起模 、 翻转式起模 、机器造型的工艺特点：优点：生产率高、尺寸精度、表面质量好，劳动条件改善。缺点：投资大，不适合三箱、活块造型。第二节浇注位置和分型面的选择一、浇注位置选择原则浇注时铸件所处的空间位置。（如何放置铸件）、重要加工面应朝下。、铸件的大平面应朝下。、面积较大的薄壁部分向下，或垂直或倾斜二、铸型分型面的选择原则、应使造型工艺简化。、保证零件的位置精度。、尽量减少分型面数目，减少活快。、尽量采用平直面。、尽量减少砂芯的数目。砂垛型芯 加工基准吊芯 吊砂 三、浇注位置与

10、分型面的关系一般先确定浇注位置、再选分型面。相互关照选择最佳。一优先保证铸件质量为主，兼顾造型、下芯、合箱及清理等操作便利为辅平做立浇第三节、工艺参数的选择一、机械加工余量和最小铸孔二、铸造收缩率三、拨模斜度及铸造圆角四、型芯头及芯座五、浇注系统设计引导金属液流入铸型型腔的一系列通道的总称。外浇口：承接金属液并将其平稳地导入直浇道。直浇道：产生静压力、调速。横浇口：分配金属液，阻挡熔渣。内浇口：控制金属液的速度与方向。昌口：铸型中设置的一个储存金属液的空腔六、铸造工艺图：把一确定的工艺设计内容用各种工艺符号描绘在零件图上的图样。1、在零件图上找出加工表面，绘红色平行线以示加工余量，并标注出加工

11、余量数值。2、尺寸小于30 50的不铸出孔或其他结构，剖面涂红以表示实体，投影视图画“”，表示不铸出。3、取分型面投影为线的视图一端适当延长，绘出分型、分模符号，标注浇注位置。4、标注出浇口、冒口位置，其结构另画图。画冷铁形状与尺寸示意图。5、画出型芯轮廓、芯头形状、标注尺寸、间隙。型芯数量多事要编号，复杂型芯标注出填砂、吊芯、出气方向。6、审查机械加工或铸造工艺要求，绘出工艺凸台、工艺肋等结构。7、以上内容完成后进行复查。第四节综合分析举例一、支座二、C6140车床进给箱零件图如P68（3），要铸造40个。承受中等载荷，试选择铸造方法、材料、绘出铸造工艺图。分组：112；1324；2534组

12、长：1、13、25。要求：各组必须组织讨论，组长负责。选出代表在课堂发言（做好课件）。每个人须交讨论稿一份。各组自选12题。第四章 特种铸造 第一节 熔模铸造一 熔模铸造的工艺过程1 蜡模制造(1) 压型制造(2) 蜡模的压制(3) 蜡模组装2、型壳制造它是在蜡模组上涂挂耐火材料,以制成具有一定强度的耐火型壳的过程. (1) 浸涂料（2）撒砂（3）硬化3 、 烘培和浇注（1）焙烧 为了进一步去除型壳中的水分残腊 及其他杂质，在金属浇注之前必须将型壳送入加热炉内加热到800-1000度进行焙烧. (2) 浇注 为提高合金的充型能力,防止浇不足和冷隔缺陷,要在焙烧后趁热(600-700度)进行浇注

13、.二、熔模铸造的特点和适用范围(1) 由于铸型精密, 型腔表面极为光洁,故铸件的精度及表面质量均优(2)由于型壳用高级耐火材料制成,故能用于生产高熔点的黑色金属铸件.(3)生产批量不受限制,除适用于成批大量生产外,也可用于单件生产.熔模铸造的主要缺点是:(1) 原材料价格昂贵. (2) 工艺过程复杂.(3) 生产周期长(4-15天)熔模铸造有如下优点:(4) 铸件成本高 第二节 金属型铸造一 金属型构造二 金属型的铸造工艺1 喷刷涂料 金属型的型腔和金属表面必须喷刷涂料2 金属型应保持一定的工作温度 通常铸铁件为250350度,非铁金属件100250度3 适合的出型时间 通常小型铸铁出型时间为

14、1060S, 铸件温度约为780950C 三 金属型铸造的特点和适用范围金属型铸造可一型多铸, 便于实现机械化和自动化生产, 提高生产率. 铸件的精度和表面质量比砂型铸造显著提高.金属型铸造主要用于铜,铝合金铸件的大批生 产, 如铝活塞,气缸盖,油泵壳体,铜瓦,衬套,轻工业品. 第三节 压力铸造一 压力铸造的工艺过程 卧式压铸机的工作过程: (1) 注入金属 (2) 压铸 (3) 取出铸件二 压力铸造的特点和适用范围有如下优越性: 1、铸件的精度及表面质量较其他铸造方法均高 2、可压铸形状复杂的薄壁件,或直接铸出小孔,螺纹,齿轮等3、 铸件的强度和硬度都较高.4、压铸的生产率较其他铸造方法均高

15、.不足之处:(1)压铸设备投资大,制造费用高,周期长,只有在 大量生产条件下经济上才合算. (2)压铸高熔点合金(如铜,钢,铸铁时),压型寿命 很低,难以适应. (3)由于压铸的速度极高型腔内气体很难排除厚壁处的收缩也很难补缩,致使铸件内部常有 气孔和缩松.(4)由于上述气孔是在高压下形成的,热处理加热时孔内气体膨胀将导致铸件表面气泡, 所以压铸件不能用热处理方法来提高性能. 第四节 低压铸造低压铸造是介于重力铸造（如砂型铸造,金属型铸造）和压力铸造之间的一种铸造方法.一 低压铸造的基本原理: 二 低压铸造的特点和适用范围 (1)充型压力和充型速度便于控制,故可适应各种 铸型,如金属型,砂型,

16、熔模型壳,树脂型壳等.(2)铸件组织较砂型铸造致密,对于铝合金铸件针 孔缺陷的防止效果尤为明显.(3)由于省去了补缩冒口,使金属的利用率提高到9098.(4)由于提高了充型能力,有利于形成轮廓清晰,表面光洁的铸件.此外,设备较压铸简单,投资较少. 第五节 离心铸造将液态合金浇入高速旋转的铸型,使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶,这种铸造方法称作离心铸造.一、离心铸造的基本方式离心铸造必须在离心铸造机上进行.根据铸型旋转空间位置的不同,离心铸造机可分为立式和卧式两大类:立式离心铸造机上的铸型是绕垂直轴旋转的;卧式离心铸造机上铸型是绕水平轴旋转的.二、离心铸造的特点和适用范围具有如下优点:(1)

17、利用自由表面生产圆筒形或环形铸件时,可省去型芯和浇注系统,因而省工,省料,降低了铸件成本.(2)在离心力的作用下,铸件呈由外向内的定向凝固,而气体和熔渣因密度较金属小,则向铸件内腔 (即自由表面)移动而排除,故铸件极少有缩孔,缩松,气孔,夹渣等缺陷.(3)便于制造双金属铸件.离心铸造的不足之处:(1)依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差大,而且内表面粗糙,若需切削加工,必须加大余量.(2)不适于密度偏析大的合金及轻合金铸件,如铅青铜,铝合金,镁合金等.此外,因需要专用设备的投资,故不适于单件,小批量生产. 第六节 其他特种铸造方法一 陶瓷型铸造陶瓷型铸造是以陶瓷作为铸型材料的一种铸造方法.1,基本工艺过程(1) 砂套造型(2) 灌浆与胶结(3) 起模与喷烧(4) 烘烧与合箱(5) 浇注2 陶瓷型铸造的特点及适用范围(1)陶瓷型铸造具有熔模铸造的许多优点.(2)陶瓷型铸件的大小几乎不受限制,如铸件重量可从几千克到数吨,而熔模铸件最大仅几千克.(3)在单件,小批量生产条件下,需要的投?资少