机械类金属工艺学复习

1、编制：蔡编制：蔡 艳艳第一节第一节 概述概述 第二节第二节 铸造的工艺基础铸造的工艺基础第三节第三节 砂型铸造砂型铸造第四节第四节 特种铸造特种铸造第一章第一章 铸铸 造造 流动性流动性通义是流体的流动能力，但不同学科对通义是流体的流动能力，但不同学科对流动性有不同的定义，这里是材料成形学的定流动性有不同的定义，这里是材料成形学的定义。它的定义说流动性是这样的一种能力，这义。它的定义说流动性是这样的一种能力，这种能力体现在种能力体现在2个方面：个方面：（1）充满型腔；）充满型腔；（2）形成符合要求的优质铸件。）形成符合要求的优质铸件。注意注意2个过程：（个过程：（1）充填型腔充填型腔；（；（2

2、）凝固冷却凝固冷却 图1-2 螺旋型试样在相同的浇注工艺条件下，将金属液浇入铸型中，测出其实际螺旋线长度。浇出的试样愈长，合金的流动性愈好！合金种类 铸型种类 浇注温度/ 螺旋线长度/ 铸铁 wC+Si=6.2% wC+Si=5.9% wC+Si=5.2% wC+Si=4.2% 砂型 砂型 砂型 砂型 1300 1300 1300 1300 1800 1300 1000 600 铸钢 wC=0.4% 铝硅合金（硅铝明） 镁合金（含Al和Zn） 锡青铜（wSn10%，wZn2%） 硅黄铜（wSi=1.5%4.5%） 砂型 砂型 金属型（300） 砂型 砂型 砂型 1600 1640 680720

3、 700 1040 1100 100 200 700800 400600 420 1000 表表1-1 常用合金的流动性（砂常用合金的流动性（砂型，试样截面型，试样截面88） 硅黄铜的充型能力与铸钢的充型能力哪个好？ 为什么铸铁比铸钢的铸造性能好些？影响合金流动性的材料因素影响合金流动性的材料因素亚共晶铸铁随含碳量增加，结晶温度区间减小，流动性逐渐提高，愈接近共晶成分，合金的流动性愈好。温度，温度，T碳钢碳钢铸铁铸铁比较含碳量分别为2.77 2.47 4.2 4.3的铸铁其流动性？1. 浇注温度 （T）2.充型压力（HV）3. 铸型的蓄热能力4.铸型温度（热交换延长T）5 . 铸型中气体（阻力

4、V）lTlVHl散热蓄热2.1.2 金属的铸造性能 q 主要影响因素主要影响因素 铸造的主要影响因素主要体现在二个方面：一是影响铸造的主要影响因素主要体现在二个方面：一是影响充型的主要因素和影响凝固收缩的主要因素。充型的主要因素和影响凝固收缩的主要因素。铸 件 凝 固 方 式合金的化学成分决定了合金的化学成分决定了2种凝固模式种凝固模式 离共晶点离共晶点C越远，结晶越远，结晶温度区间越宽，流动温度区间越宽，流动性就越差。换句话说，性就越差。换句话说，C点成分以前的铁碳合点成分以前的铁碳合金，即亚共晶铸铁，金，即亚共晶铸铁，流动性随含碳量的增流动性随含碳量的增加而提高；过共晶铸加而提高；过共晶铸

5、铁呢，即铁呢，即C点成分以后点成分以后的合金，流动性随含的合金，流动性随含碳量的增加而下降。碳量的增加而下降。这就是铁碳合金流动这就是铁碳合金流动性与含碳量的关系性与含碳量的关系。其凝固方式也随之变其凝固方式也随之变化，越接近化，越接近C点，其凝点，其凝固方式越趋于逐层凝固方式越趋于逐层凝固固影响铸件凝固方式的因素 收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。程中，其体积或尺寸缩减的现象。分为三类，分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩液态收缩、凝固收缩和固态收缩。铸件温度降低铸件温度降低浇注温度浇注温度室温室温凝固终止温度凝固

6、终止温度开始凝固温度开始凝固温度液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收缩固态收缩固态收缩 体积收缩体积收缩线线收缩收缩金属的收缩金属的收缩为什么灰铸铁的铸造性能比碳钢要好？为什么浇注时温度不能太高？也不能太低？ q 铸造缺陷铸造缺陷缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。先先凝固区域堵住液凝固区域堵住液体流动的通道，体流动的通道，后凝固区域收缩后凝固区域收缩所缩减的容积得所缩减的容积得不到补充。不到补充。 缩松是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件缩松是指金属液在

7、铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存的区域。随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小的区域。随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最后形成了形状不一的分散性孔洞后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松即缩松。 另外，缩松还可能由凝固时被截留在铸件内

8、的气体无另外，缩松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无法排除所致。不过，疏松内表面应该是光滑，近似球状。法排除所致。不过，疏松内表面应该是光滑，近似球状。显著降低铸件的机械性能，造成铸件渗漏等。显著降低铸件的机械性能，造成铸件渗漏等。采取顺序凝固的办法避免缩孔、疏松的出现。采取顺序凝固的办法避免缩孔、疏松的出现。顺序凝固示意图顺序凝固示意图安装冒口或放置冷铁等工安装冒口或放置冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固口的部位先凝固（图中（图中），尔后在靠近冒口的，尔后在靠近冒口的部位凝固部位凝固（图中（图中、），最后是冒口本身凝固。最后是冒口本身凝固。是指通过在铸件上可

9、能出现疏松的后大部位是指通过在铸件上可能出现疏松的后大部位缩孔、缩松的防止措施冒口属于多余部分，清理铸件时予以去除，即可得到无缩孔的致密铸件。形状复杂、有多个热节的铸件，实现定向凝固往往需要采用多个冒口同时配合冷铁使用。如图所示的阀体铸件，有分布在上部、中部、底部的五个热节，底部凸台处热节不便安放冒口，上部的冒口又难以对该处进行补缩，故在底部设置外冷铁，外冷铁相当于局部金属型，使厚大凸台反而先凝固。上部和中部的热节，分别由明冒口及暗冒口对它们分别进行补缩。冷铁的作用仅仅是加快铸件局部的冷速，控制铸件的凝固方向，本身并不起补缩作用。定向凝固与逐层凝固的区别？缩孔、缩松的防止措施缩孔、缩松的防止措

10、施为何缩孔比缩松较容易防止？缩孔、缩松的防止措施 在铸件的固态收缩阶段会引起铸造应力。在铸件的固态收缩阶段会引起铸造应力。铸造应力铸造应力相变应力相变应力热热应力应力机械应力机械应力铸件的裂纹及防止（2）铸造应力的防止和消除措施）铸造应力的防止和消除措施同时凝固与定向凝固的区别？各需采取什么措施？用于什么场合？定向凝固是指按离冒口距离的远近由远及近的凝固方式，也就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固 同时凝固用于去应力，定向凝固用于减少缩孔与缩松以有利于释放铸造应力为原则；以有利于释放铸造应力为原则；1 1、采用正确的铸

11、造工艺（、采用正确的铸造工艺（正确设计浇注系统、补缩系统等）；正确设计浇注系统、补缩系统等）；2 2、铸件形状设计要求简单、对称和厚薄均匀；、铸件形状设计要求简单、对称和厚薄均匀；3 3、对铸件进行热处理。、对铸件进行热处理。 鼓鼓 泡泡 渗渗 漏漏 浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道；通常由浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道；通常由交口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组交口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。成。设计原则：设计原则：确保液态金属能够平稳确保液态金属能够平稳而合理地充满型腔。而合理地充满型腔。 为消除缩孔和疏松，必须为消除缩孔和疏松，必须设置冒口、冷铁等补缩系统。设置冒口、冷

12、铁等补缩系统。浇注系统示意图浇注系统示意图 1.2 1.2 造型方法的选造型方法的选择择液液态态成成型型工工艺艺砂型铸造特种铸造机器造型机器造型整模造型整模造型砂型铸造的工艺设计砂型铸造的工艺设计铸造工艺图的绘制铸造工艺图的绘制分型面的选择分型面的选择工艺参数的确定工艺参数的确定浇注位置的确定浇注位置的确定砂型铸造砂型铸造震压造型震压造型微震压实造型微震压实造型 射压造型射压造型 抛砂造型抛砂造型 设设点点要要计计铸铸造造工工艺艺图图的的绘绘制制工工艺艺参参数数的的确确定定分分型型面面的的选选择择浇浇注注位位置置的的确确定定1.2 砂型铸造的工艺设计砂型铸造的工艺设计2.1.3 铸造工艺设计基

13、础 l铸件的大平面尽可能朝下，铸件的大平面尽可能朝下，因为型腔顶面浇注时烘烤严因为型腔顶面浇注时烘烤严重，型砂易开裂、形成夹砂。重，型砂易开裂、形成夹砂。l铸件的薄壁部分应朝下或处于侧面铸件的薄壁部分应朝下或处于侧面以免产生浇不到、冷隔等缺陷。以免产生浇不到、冷隔等缺陷。l铸件的厚大部分应置于上部或侧面铸件的厚大部分应置于上部或侧面便于安置浇、冒口补缩。便于安置浇、冒口补缩。1.2.1 铸造工艺图的绘制铸造工艺图的绘制 首先要考虑这个零件有首先要考虑这个零件有 几种可能的分型方案几种可能的分型方案对浇注位置的选择对浇注位置的选择铸型分型面选择铸型分型面选择绘绘制制方方法法绘绘图图要要领领分型面

14、的选择分型面的选择浇注位置画法浇注位置画法(上和下上和下)工艺参数定性给出即可工艺参数定性给出即可铸造工艺图铸造工艺图是在是在零件图上零件图上用各种工艺符号及参数表用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形示出铸造工艺方案的图形2.1.3 铸造工艺设计基础（续）1.1.3 铸造工艺设计基础（续）铸造工艺图实例铸造工艺图实例分型面的选取至关重要分型面的选取至关重要1.2.2 分型面的选择分型面的选择选选择择原原则则 分型面分型面指铸型中相互结合的表面指铸型中相互结合的表面应保证模样能顺利的从铸型中取出应保证模样能顺利的从铸型中取出1 应尽量减少分型面的数量应尽量减少分型面的数量2 应尽量使分型

15、面是一个平直的面应尽量使分型面是一个平直的面3应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱(加工面与基准面位于同一砂箱加工面与基准面位于同一砂箱4 应使铸件的全部或大部分置入下箱应使铸件的全部或大部分置入下箱5 应尽量使型芯和活块的数量减少应尽量使型芯和活块的数量减少6l使铸件或主要型芯位于同一铸型以避免使铸件或主要型芯位于同一铸型以避免错箱错箱A. 应保证模样能顺利从铸型中取出（应保证模样能顺利从铸型中取出（1）A. 应保证模样能顺利从铸型中取出（应保证模样能顺利从铸型中取出（2）应保证模样能顺利从铸型中取出（应保证模样能顺利从铸型中取出（3）B. 应尽量减少分型面的

16、数量应尽量减少分型面的数量若分型面是一曲面，则必若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型须用挖砂造型D.应尽量使型芯和活应尽量使型芯和活块的数量减少块的数量减少C.应尽量使分型面是应尽量使分型面是一个平直的面一个平直的面机器造型机器造型E.应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱,易于保证铸件的尺寸精度易于保证铸件的尺寸精度1.2.3 浇注位置的选择原则浇注位置的选择原则铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。 1铸件的重要工作面、主要的加工面应

17、朝下或侧立放置。铸件的重要工作面、主要的加工面应朝下或侧立放置。 C620床身浇注位置床身浇注位置 圆锥齿轮浇注位置圆锥齿轮浇注位置 气缸套的浇注位气缸套的浇注位置置2铸件的大平面应朝下铸件的大平面应朝下以免形成夹渣和夹砂等缺陷。以免形成夹渣和夹砂等缺陷。平板铸件平板铸件 铝电机端盖浇注位置铝电机端盖浇注位置 4应将铸件的厚大部分应将铸件的厚大部分放在上部或侧面放在上部或侧面以获得组织致密，外形完整的铸件以获得组织致密，外形完整的铸件3应将铸件薄而大的平面放在下部、应将铸件薄而大的平面放在下部、侧面或倾斜位置侧面或倾斜位置以利于合金液填充铸型以利于合金液填充铸型链轮的浇注位置链轮的浇注位置(铸

18、钢铸钢) 7.2.4 工艺参数的确定工艺参数的确定加工余量加工余量收缩率收缩率拔模斜度拔模斜度铸造圆角铸造圆角型芯及型芯头型芯及型芯头工艺参数工艺参数加工余量加工余量孔的铸出：孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一般大孔用下芯的要性、和经济性。一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。方式铸出，而小孔则用机加工完成。铸造收缩率铸造收缩率 铸件在凝固和冷却过程中会发铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体积和尺寸生收缩而造成各部分体积和尺寸缩小。缩小。为使铸件的实际尺寸符合为使铸件的实际尺寸符合图样要求，模样和芯盒的制造尺图样要求，模样和芯盒的制造尺

19、寸应比铸件放大一个该合金的收寸应比铸件放大一个该合金的收缩率。缩率。合金收缩率的大小取决于铸造合合金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。金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。通常灰通常灰铸铁铸铁的铸造收缩率是的铸造收缩率是0.7%1.0%，铸钢铸钢的铸造收缩率为的铸造收缩率为1.3%2.0%拔模斜度拔模斜度 为了在造型和制芯时便于起模，为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在模样、芯和以免损坏砂型和型芯，在模样、芯和的起模方向留有一定的斜度的起模方向留有一定的斜度铸造圆角铸造圆角凝固特性凝固特性热节、充热节、充型型不同转不同转角处的角处的热节热节型芯及型芯头型芯及型

20、芯头型芯型芯是铸件的一个重要的组成部分，型芯的功用是形成铸件的是铸件的一个重要的组成部分，型芯的功用是形成铸件的内腔内腔,孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形型芯种类型芯种类型芯头型芯头型芯头型芯头:是型芯的是型芯的定位定位、支撑支撑和和排气排气的部分的部分设计时需考虑：设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯保证定位准确、能承受砂芯自身重量自身重量和和液态合金的冲击、液态合金的冲击、浮力浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅引出铸型等等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅引出铸型等（1）机械加工余量和最小铸出孔）机械加工余量和最小铸出孔 【机械加工余

21、量机械加工余量】是指铸件加工面上预留的、准备切是指铸件加工面上预留的、准备切除的金属层厚度除的金属层厚度; 大小与大小与铸件的精度要求、生产批量、铸件的精度要求、生产批量、合金的种类、铸件的大小等有关。合金的种类、铸件的大小等有关。 u较大的孔、槽应当铸出，以减少切削加工工时，节约较大的孔、槽应当铸出，以减少切削加工工时，节约金属材料，并可金属材料，并可减小铸件上的热减小铸件上的热节；较小的孔则节；较小的孔则不必铸出，用机不必铸出，用机加工较经济。加工较经济。 （2）铸造收缩率）铸造收缩率铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小，为保证铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小，为保证铸件的应有尺寸，模样尺

22、寸必须比铸件放大一个的铸件的应有尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个的收缩率。收缩率。 灰铸铁件灰铸铁件线收缩率线收缩率一般为一般为0.7-1.0%，球铁件一般为，球铁件一般为0.8-1.3%，铸钢件一般为，铸钢件一般为1.3-2.0%；收缩受阻时取较小值；具体数据还需实践加以调整。收缩受阻时取较小值；具体数据还需实践加以调整。 （3）拔模斜度）拔模斜度定义定义：凡垂直于分型面的立壁，：凡垂直于分型面的立壁，制造模样时必须留出一定的倾斜制造模样时必须留出一定的倾斜度，此倾斜度称为起模斜度。度，此倾斜度称为起模斜度。（4）型芯头的构造）型芯头的构造芯头设计的好坏，对型芯的定芯头设计的好坏，对型芯的定

23、位、稳固、排气位、稳固、排气和从铸件中的和从铸件中的清理，起至关重要的作用。清理，起至关重要的作用。三、铸造工艺图举例三、铸造工艺图举例 支座支座思考题思考题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 （一）铸件的外形设计（一）铸件的外形设计1.铸件应避免外部侧凹以便于起模，减少分型面铸件应避免外部侧凹以便于起模，减少分型面端盖的设计端盖的设计平直的分型面可避免操作费时的挖砂造型或假箱造型；平直的分型面可避免操作费时的挖砂造型或假箱造型；同时，铸件的毛边少，便于清理。同时，铸件的毛边少，便于清理。2. 应尽量使分型面平直应尽量使分型面平直1、铸造工艺对铸件结构的要求、铸造工艺对铸件

24、结构的要求 （一）铸件的外形设计（一）铸件的外形设计3.凸台和筋条结构不应妨碍起模凸台和筋条结构不应妨碍起模零件上凸台的设计零件上凸台的设计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 （一）铸件的外形设计（一）铸件的外形设计造型时为便于起模，在造型时为便于起模，在垂直于分型面垂直于分型面的非加工的非加工侧壁，一般应设计侧壁，一般应设计 1 -3的结构斜度。结构斜度的结构斜度。结构斜度的大小随壁的高度增加的大小随壁的高度增加而减小；并且内壁的斜而减小；并且内壁的斜度大于外壁的斜度。度大于外壁的斜度。4.垂直于分型面的非加工面应具有垂直于分型面的非加工面应具有结构斜度结构斜度1、铸造工

25、艺对铸件结构的要求、铸造工艺对铸件结构的要求 （一）铸件的外形设计（一）铸件的外形设计（二二）铸件内腔的设计铸件内腔的设计1. 应使铸件尽可能不用或少用型芯应使铸件尽可能不用或少用型芯封闭结构 开式结构 悬臂支架悬臂支架 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 2便于型芯的固定、排气和铸件清理便于型芯的固定、排气和铸件清理 图图 轴承架铸件轴承架铸件图图 增设工艺孔结构增设工艺孔结构（二二）铸件内腔的设计铸件内腔的设计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 2、合金的铸造性能对铸件结构的要求、合金的铸造性能对铸件结构的要求1）合理设计最小壁厚）合理设计最小壁厚

26、2）壁厚应均匀）壁厚应均匀2、合金的铸造性能对铸件结构的要求、合金的铸造性能对铸件结构的要求壁厚均匀，使铸件的各部分具有相近的冷却速度。壁厚均匀，使铸件的各部分具有相近的冷却速度。3）铸件内表面及外表面转角的连接处要有结构圆角）铸件内表面及外表面转角的连接处要有结构圆角 a)不合理结构不合理结构 b)合理结构合理结构 1易产生热节处易产生热节处b) 合理合理a)不合理不合理2、合金的铸造性能对铸件结构的要求、合金的铸造性能对铸件结构的要求u交错接头适用于中小型铸件；交错接头适用于中小型铸件；环形接头适用于大型铸件；环形接头适用于大型铸件；4）铸件的壁间连接、交叉应合理）铸件的壁间连接、交叉应合

27、理 铸件壁与壁之间应避铸件壁与壁之间应避免锐角连接，以减小免锐角连接，以减小热节和内应力。热节和内应力。 2、合金的铸造性能对铸件结构的要求、合金的铸造性能对铸件结构的要求5）厚壁与薄壁的连接应逐步过渡，以防止应力集中。）厚壁与薄壁的连接应逐步过渡，以防止应力集中。 2、合金的铸造性能对铸件结构的要求、合金的铸造性能对铸件结构的要求6）尽量避免过大的水平面）尽量避免过大的水平面u如图轮辐为偶数、直线型，对于线收缩很大的合金，如图轮辐为偶数、直线型，对于线收缩很大的合金，会因应力过大而产生裂纹。改为奇数轮辐，或带孔辐会因应力过大而产生裂纹。改为奇数轮辐，或带孔辐板和弯曲轮辐板和弯曲轮辐 ，可借轮

28、辐和轮缘的微量变形来减少，可借轮辐和轮缘的微量变形来减少应力，防止裂纹。应力，防止裂纹。6）铸件结构应有利于自由收缩）铸件结构应有利于自由收缩 2、合金的铸造性能对铸件结构的要求、合金的铸造性能对铸件结构的要求8）铸件上易产生）铸件上易产生变形或裂纹的部变形或裂纹的部位，设计加强筋位，设计加强筋结构，可防止其结构，可防止其变形。变形。 2、合金的铸造性能对铸件结构的要求、合金的铸造性能对铸件结构的要求1.3 铸件的结构设计铸件的结构设计重点内容：重点内容：铸件结构设计如何考虑铸造工艺特点铸件结构设计如何考虑铸造工艺特点实例分析实例分析2 2：改进后的交错接头或环状接头，其热节均较改进的改进后的

29、交错接头或环状接头，其热节均较改进的小，且可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能均较好。小，且可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能均较好。1 1 压铸件的结构设计压铸件的结构设计2.3.3 不同成型工艺对铸件结构的要求不同成型工艺对铸件结构的要求原则：原则： 孔、槽不易过小或过深，孔、槽不易过小或过深，便于浸渍涂料和撒砂；便于浸渍涂料和撒砂；尽量尽量避免出现大平面。避免出现大平面。实例：实例：2 熔模铸件的结构设计熔模铸件的结构设计第五节第五节 特种铸造特种铸造 Special casting processes 金属型金属型铸造铸造熔模铸造熔模铸造实型铸造实型铸造连续铸造连续铸造离心铸造离心铸

30、造低压铸造低压铸造压力铸造压力铸造一、熔模铸造一、熔模铸造 Investment Casting定义：定义：在易熔材在易熔材料（如蜡料）制料（如蜡料）制成的模样上包覆成的模样上包覆若干层耐火涂料，若干层耐火涂料，待其干燥硬化后待其干燥硬化后熔出模样而制成熔出模样而制成型壳，型壳经高型壳，型壳经高温培烧后即可浇温培烧后即可浇注的铸造方法。注的铸造方法。1熔模（失蜡）铸造的工艺过程熔模（失蜡）铸造的工艺过程二、二、 金属型铸造金属型铸造 Permanent Mold Casting定义：将液体金属浇注到金属型中获得铸件的方法。定义：将液体金属浇注到金属型中获得铸件的方法。u金属型用铸铁和铸钢制成；

31、金属型用铸铁和铸钢制成； u铸件的内腔既可用金属型芯、也可用砂芯。铸件的内腔既可用金属型芯、也可用砂芯。 1、金属型的结构、金属型的结构 固定半型固定半型活动半型活动半型模板模板模底板模底板活塞的组合型芯活塞的组合型芯2、金属型铸造的工艺特点、金属型铸造的工艺特点金属型的导热速度快和无退让性，使铸件易产生浇不金属型的导热速度快和无退让性，使铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹及白口等缺陷。足、冷隔、裂纹及白口等缺陷。u1）预热金属型：有利于金属液的充型及铸铁的石）预热金属型：有利于金属液的充型及铸铁的石墨化过程。生产铸铁件，金属型预热至墨化过程。生产铸铁件，金属型预热至250-350；生；生产有色金属

32、件预热至产有色金属件预热至100-250。u2）型腔须喷刷耐火涂料：保护其免受金属液直接冲）型腔须喷刷耐火涂料：保护其免受金属液直接冲蚀和热击，可调节铸件各部分的冷却速度。蚀和热击，可调节铸件各部分的冷却速度。u3）浇注温度应比采用砂型高出）浇注温度应比采用砂型高出20-30，铸铁件的，铸铁件的壁厚不小于壁厚不小于15mm，以防白口组织。，以防白口组织。 1)不宜铸造结构复杂、薄壁或大型铸件；不宜铸造结构复杂、薄壁或大型铸件； 2)铸型寿命短，灰铸铁件铸造时还易于白口组织；铸型寿命短，灰铸铁件铸造时还易于白口组织；3)成本高，周期长，需批量生产。成本高，周期长，需批量生产。3、金属型铸造的优缺

33、点、金属型铸造的优缺点u(1)优点：优点：1)金属型铸造一型多铸，生产率高，劳动条件好；金属型铸造一型多铸，生产率高，劳动条件好；2)铸件的组织致密、晶粒细小，机械性能高铸件的组织致密、晶粒细小，机械性能高 ； 3)铸件精度高、表面粗糙度值低。铸件精度高、表面粗糙度值低。u(2)缺点：缺点：4、金属型铸造的应用：、金属型铸造的应用： 主要用于成批生产铝、铜合金等的中、小型铸件，主要用于成批生产铝、铜合金等的中、小型铸件， 如活塞、缸体、液压泵壳体、轴瓦和轴套等。如活塞、缸体、液压泵壳体、轴瓦和轴套等。三、离心铸造三、离心铸造 Centrifugal Casting定义：将金属液浇入高速旋转的铸

34、型中，在离心力定义：将金属液浇入高速旋转的铸型中，在离心力作用下充型和凝固的铸造方法。作用下充型和凝固的铸造方法。u铸件的各部分冷却速度相同，壁厚均匀。主要用铸件的各部分冷却速度相同，壁厚均匀。主要用来生产长度大于直径的套、管类铸件。来生产长度大于直径的套、管类铸件。污水管污水管金属液的自由表面在离心力作用下呈抛物面，主金属液的自由表面在离心力作用下呈抛物面，主要生产高度小于直径的盘、环类铸件。要生产高度小于直径的盘、环类铸件。四、压力铸造四、压力铸造 Die Casting定义：压力铸造是指金属液在高压下高速充型，定义：压力铸造是指金属液在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。压铸并在压

35、力下凝固的铸造方法。压铸1、压铸机的种类及工作原理、压铸机的种类及工作原理 2、压力铸造的特点、压力铸造的特点1)铸件质量好，尺寸精度高铸件质量好，尺寸精度高;2)压铸件的强度和表面硬度较高压铸件的强度和表面硬度较高;3)生产率操作简便，易于实现自动化。生产率操作简便，易于实现自动化。1)充型速度快，型腔中的空气很难完全排出，且厚充型速度快，型腔中的空气很难完全排出，且厚 壁处也很难补缩壁处也很难补缩; 真空压铸真空压铸2）压铸件不宜进行热处理或在高温下使用；）压铸件不宜进行热处理或在高温下使用；3）可压铸的合金种类受到限制；）可压铸的合金种类受到限制；4）设备投资大，压铸型的制造成本高）设备

36、投资大，压铸型的制造成本高 3、压力铸造的应用：大批量生产有色合金铸件，、压力铸造的应用：大批量生产有色合金铸件，压铸件应尽量避免机加工，以防内部孔洞外露。压铸件应尽量避免机加工，以防内部孔洞外露。 优点：优点：缺点：缺点：第二章第二章 塑性加工塑性加工锻造成形锻造成形自由锻自由锻模锻模锻板料冲压成形板料冲压成形分离工序分离工序变形工序变形工序冲模的分类和构造冲模的分类和构造挤压成形挤压成形拉拔成形拉拔成形轧制成形轧制成形特种塑性加工方法特种塑性加工方法塑性加工零件的结构设计塑性加工零件的结构设计第二节第二节 锻造锻造定义：定义：利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁利用冲击力或压力使金属在上

37、、下两个抵铁（锤面和砧面）之间或锻模中产生变形，从而得到（锤面和砧面）之间或锻模中产生变形，从而得到所需要的形状及尺寸的锻件的加工方法。所需要的形状及尺寸的锻件的加工方法。分类：分类：锻造一般分为：锻造一般分为：自由锻造和模锻自由锻造和模锻基本工序：用来改变坯料的形状和尺寸基本工序：用来改变坯料的形状和尺寸的工序，的工序，主要包括主要包括:镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、扭转、错移、切割等；曲、扭转、错移、切割等；2.2.自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性 由于自由锻只限于使用简单的通用工具成由于自由锻只限于使用简单的通用工具成形，因此自由锻件外形结构的复杂程度受

38、到很形，因此自由锻件外形结构的复杂程度受到很大限制。大限制。典型的自由锻锻件典型的自由锻锻件合理的结构设计，可达到锻造方便、节约金合理的结构设计，可达到锻造方便、节约金属、保证质量及提高生产率的效果。属、保证质量及提高生产率的效果。u设计原则：设计原则：在满足使用性能的前提下，锻件在满足使用性能的前提下，锻件的形状应尽量简单，便于锻造。的形状应尽量简单，便于锻造。1） 避免锥面、斜面、曲面（弧线表面）；避免锥面、斜面、曲面（弧线表面）；锻造困难；改为平面、圆柱面好；锻造困难；改为平面、圆柱面好；斜面斜面2） 避免几何体的交接处形成空间曲线避免几何体的交接处形成空间曲线(圆柱面圆柱面与圆柱面相交

39、或非规则外形与圆柱面相交或非规则外形)，应设计成平面，应设计成平面和圆柱面交接，或平面交接；和圆柱面交接，或平面交接；避免相贯相交3）加强肋和）加强肋和表面凸台等结表面凸台等结构难以用自由构难以用自由锻方法获得，锻方法获得，应避免；应避免；椭圆形或工字椭圆形或工字形截面，弧线形截面，弧线及曲线形表面及曲线形表面也应避免；也应避免； 4）截面有急剧变化或形状较复杂时，应分成几）截面有急剧变化或形状较复杂时，应分成几个易锻造的简单件，再用焊接或机械连接法个易锻造的简单件，再用焊接或机械连接法结合成整体。结合成整体。二、模锻二、模锻与自由锻相比具有如下特点：与自由锻相比具有如下特点：1.锻造流线完整

40、，锻件性能高；锻造流线完整，锻件性能高；2.模锻件尺寸精度高，加工余模锻件尺寸精度高，加工余量小，节约材料；生产率高；量小，节约材料；生产率高；3.可锻造出形状比较复杂的锻件；可锻造出形状比较复杂的锻件；4.模锻件不大于模锻件不大于150kg，模具投资模具投资大只适合批量生产。大只适合批量生产。第二章第二章 塑性加工塑性加工锤上模锻锻模结构锻模结构模模 膛膛模锻模膛模锻模膛制坯模膛制坯模膛拔长模膛拔长模膛终锻模膛终锻模膛预锻模膛预锻模膛滚压模膛滚压模膛弯曲模膛弯曲模膛切断模膛切断模膛按按功用功用，多膛锻模的模，多膛锻模的模膛分为：膛分为：模锻模膛和制坯模膛。模锻模膛和制坯模膛。第二章第二章 塑

41、性加工塑性加工锤上模锻锻模结构锻模结构预锻模膛预锻模膛预锻模膛与终锻模膛的区别是预锻模膛与终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，没有前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽。飞边槽。回到主页回到主页第二章第二章 塑性加工塑性加工锤上模锻模锻工艺规程模锻工艺规程制定模锻件图制定模锻件图1.分模面分模面要保证模锻件能从要保证模锻件能从模膛中取出模膛中取出上下两模沿分模面上下两模沿分模面的 模 膛 轮 廓 一 致的 模 膛 轮 廓 一 致分模面能使模膛深分模面能使模膛深度最浅度最浅分模面应使零件上分模面应使零件上所 加 的 敷 料 最 少所 加 的 敷 料 最 少xxx分模面为平面，使分模面为平面，使上下锻

42、模的模膛深上下锻模的模膛深度一致度一致回到主页回到主页(3)(3)模锻件结构工艺性模锻件结构工艺性原则原则1 1：锻件具有一锻件具有一个个合理的分合理的分模面模面，保证，保证锻件能从模锻件能从模膛中取出；膛中取出；原则原则2 2：模锻件外形力求简单、平直和对称，：模锻件外形力求简单、平直和对称， 尽量避免零件截面间差别过大，避免薄尽量避免零件截面间差别过大，避免薄 壁、高筋、凸起等结构；壁、高筋、凸起等结构；零件的小截面直径与大截零件的小截面直径与大截面直径之比为面直径之比为0.5，不符合，不符合模锻生产的要求。模锻生产的要求。模锻件扁而薄，模锻时薄部金属冷却快，不宜充满模膛。模锻件扁而薄，模

43、锻时薄部金属冷却快，不宜充满模膛。C图零件有一个高而薄的凸缘，图零件有一个高而薄的凸缘，金属难以充满模膛，而且取金属难以充满模膛，而且取出锻件较为困难。出锻件较为困难。原则原则3 3：在零件结构允许的条件下，设计时：在零件结构允许的条件下，设计时 尽量避免有深孔或多孔结构；尽量避免有深孔或多孔结构；原则原则4 4：采用锻：采用锻焊联合工艺，焊联合工艺，敷料，简化工艺。敷料，简化工艺。孔径小于孔径小于25mm或孔深大于直径两倍时，锻造困难；或孔深大于直径两倍时，锻造困难； 便于模具制造和延长模具使用寿命便于模具制造和延长模具使用寿命20第五章第五章 塑性加工塑性加工塑性加工零件的结构设计塑性加工

44、零件的结构设计模锻件结构设计注意的问题模锻件结构设计注意的问题 避免有深孔或多孔结构避免有深孔或多孔结构回到主页回到主页第五章第五章 塑性加工塑性加工塑性加工零件的结构设计塑性加工零件的结构设计模锻件结构设计注意的问题模锻件结构设计注意的问题 采用锻采用锻-焊组合工艺焊组合工艺模锻件模锻件焊合件焊合件回到主页回到主页第二章第二章 塑性加工塑性加工板料冲压成形变形工序变形工序拉深拉深回到主页回到主页第二章第二章 塑性加工塑性加工板料冲压成形变形工序变形工序拉深拉深产生破裂原因产生破裂原因 凸凹模圆角半径设计不合理；凸凹模圆角半径设计不合理；Rd=(615)S，Rp=(0.61) Rd 凸凹模间隙

45、不合理；凸凹模间隙不合理；Z=(1.11.2)S 拉深系数过小拉深系数过小 m0.5-0.8 模具表面精度和润滑条件差模具表面精度和润滑条件差回到主页回到主页第二章第二章 塑性加工塑性加工板料冲压成形变形工序变形工序弯曲弯曲最小的半径最小的半径为厚度的为厚度的0.25倍以上倍以上第二章第二章 塑性加工塑性加工板料冲压成形冲模的分类和构造冲模的分类和构造简简单单模模回到主页回到主页第二章第二章 塑性加工塑性加工板料冲压成形塑性加工零件的结构设计塑性加工零件的结构设计冲压件结构设计注意的问题冲压件结构设计注意的问题-冲压件的形状与尺寸冲压件的形状与尺寸 弯曲带孔件时，弯曲带孔件时，避免孔的变形，避

46、免孔的变形，L(1.52)S回到主页回到主页u1 1、焊接电弧、焊接电弧定义：在定义：在电极与工件电极与工件之间的气体介质长时间的放电现象，之间的气体介质长时间的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象。即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象。阳极区阳极区指电弧紧靠正电极指电弧紧靠正电极的区域，比阴极区宽。的区域，比阴极区宽。 阴极区阴极区指电弧紧靠负电指电弧紧靠负电极的区域。极的区域。弧柱区弧柱区是指电弧阴极区是指电弧阴极区和阳极区之间的部分。和阳极区之间的部分。只有只有65-80%65-80%的热量用于加热和熔化金属。的热量用于加热和熔化金属。43%Q43%Q36%Q3

47、6%Q直流电源直流电源u正接与反接（正接与反接（采用交流弧焊机时，不存在此问题采用交流弧焊机时，不存在此问题 ） 由于阳极区温度比阴极区高，故采用直流弧焊机焊由于阳极区温度比阴极区高，故采用直流弧焊机焊接时，有两种接线方法，即正接或反接。接时，有两种接线方法，即正接或反接。 正接：有利于加快焊件熔化，保证足够的熔深，适用正接：有利于加快焊件熔化，保证足够的熔深，适用 于于焊接较厚的工件焊接较厚的工件。反接：适用于焊接有色金属及薄钢板，以免烧穿焊件。反接：适用于焊接有色金属及薄钢板，以免烧穿焊件。 第一章 金属切削原理 1.1.2工件上的加工表工件上的加工表面面 （1）待加工表面，）待加工表面，

48、（2 2）已加工表面）已加工表面 ，（3 3）过渡表面。）过渡表面。 1000dnVvf = nf = nz fz 2mwpdda2.磨削过程的特点 磨削过程与刀具切削过程一样，也要产生切削力、切削热、表面变形强化和残余应力等物理现象。由于磨削是以很大的负前角切削，所以磨削过程又有自身特点。（1）背向磨削力Fp 大：磨削时砂轮作用在工件的力为总磨削力F。F可分解为三个相互垂直方向的分力，即磨削力Fc 、背向力Fp和进给磨削力Ff。 磨削时，由于背吃刀量很小，所以磨削力Fc较小，进给磨削力Fc则更小，一般可忽略不计。但背向磨削力Fp很大， 这是因为砂轮的宽度较大，磨粒又是以很大的负前角切削的缘故

49、。在刀具切削加工中，一般切削力Fc最大，而磨削时是背向磨削力Fp最大，这是磨削加工的一个显著特点。 影响： Fp作用于砂轮切入方向，砂轮以很大的力推压工件，加速砂轮钝化，使砂轮轴和工件均产生弯曲变形，工件易出现圆柱度o45 . 1cpFF误差，直接影响工件的形状精度和表面质量。 解决方法：精磨:增加光磨次数，或采用辅助支承，以消除或减少因Fp所引起的形状误差。 光磨：工件磨到接近最后尺寸（余量一般为0.0050.01mm)时不再吃刀的磨削。光磨可提高工件的形状精度，降低表面粗糙度。磨削质量随着光磨次数的增多而提高。 （2）磨削温度高：产生的切削热比刀具切削多，而且散热条件与切削加工不同。磨削属

50、于高速切削，切屑和工件分离时间短，砂轮导热性又很差，切削热不能较多的通过砂轮和切屑传出，一般有80切削热传入工件（刀具切削低于20），而且瞬时聚集在工件表层，形成很大的温度梯度。工件表层温度可高达1000 以上，而表层1mm以下接近室温。当局部温度很高时，表面易产生热变形，甚至烧伤。因此，磨削时需施加大量切削液，以降低磨削温度。 （3）表面变形强化和残余应力严重：与刀具切削加工相比，虽然磨削的表面变形强化和残余应力层要浅很多，但程度更为严重。影响零件的加工工艺、加工精度和使用性能。 解决方法：及时用金刚石工具修整砂轮，施加足够切削液，增加光磨次数。六六 点点 定定 位位 原原 理理六点定位原理六点定位原理 用合理分布的六个支承点来限用合理分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，使工件制工件的六个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律在夹具中得到正确位置的规律称为称为六点定位原理六点定位原理。六六 点点 定定 位位 原原 理理 下图是在工件上加工不通槽。糟宽由刀具直径保