机械制造技术全册教案模块18完整版教学设计高职.docx

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1、教学目标知识目标：了解铸造的优缺点；理解金属的流动性和收缩性；掌握常用工件的铸造材料；理解铸件的结构工艺性要求；了解工件常用的造型方法；了解铸件的浇注系统；掌握铸件的常见缺陷，铸件的修补方法；了解特种铸造方法。技能目标：能分析合金的铸造性；会为常用零件选择材料和造型方法；能判别铸件结构工艺性的优劣和铸件的常见缺陷；能进行铸造方法优劣的比较。教学重点能比较、判别铸造方法及结构工艺性的优劣。教学难点掌握铸件的常见缺陷以及修补方法。教学手段实物演示；教学板书；录像插件；电子课件。教学学时20学时教学内容与教学过程设计注释模块一零件铸造成型技术K学习导航铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，

2、凝固后获得一定形状、尺寸、成分、组织和性能铸件的成形方法。铸造的优点如下。(1)能够制造各种尺寸和形状的零件或毛坯。从最简单的平板、圆柱体到内腔复杂的气缸体等。(2)铸件与机器零件的形状和尺寸可以做到最为接近。因而切削加工余量可以减到最小，这就减少了金属材料的消耗量，节约了加工工时。(3)可以铸造各种合金(铜合金、铝合金、镁合金、铸钢和铸铁等)。对于脆性金属，铸造是唯一的毛坯制造方法。(4)设备投资少，成本低，原材料来源广泛。废料(浇口、冒口、废铸件)可以再次直接熔化使用。铸造的缺点如下。铸造生产目前还存在着不少问题，如用同种金属材料制成的零件，力学性能不如锻件高，这主要是因为铸件内部晶粒粗大

3、，常有缩孔、缩松、气孔等缺陷，铸件质量不够稳定，废品率往往比其他成形方法高。K相关知识1学习情境一合金的铸造性合金的铸造性是指合金在铸造时表现出来的工艺性能，主要指合金的流动性及合金的收缩性等。(1)流动性。(2)收缩性。一、常用合金的铸造性能1.铸铁铸铁是极其重要的铸造合金，具有良好的铸造性。D灰铸铁灰铸铁流动性好，可浇注出形状复杂的薄壁铸件，并且收缩率小，产生缩孔和裂纹的倾向较小，故一般不设置冒口和冷铁，从而简化铸造工艺；浇注温度较低，对型砂的要求不高，模块说明。可采用湿型浇注。故使用灰铸铁铸造设备简单，操作方便，成本低。2）球墨铸铁球墨铸铁由于浇注前需要经过球化处理，因此，铁液温度降低，

4、流动性也有所降低，且球墨铸铁收缩率较大，应采取加大浇注截面、快速浇注、顺序凝固的工艺措施防止缺陷。3）可锻铸铁可锻铸铁熔点高，流动性较差，收缩也较大。在铸造工艺上应采取提高浇注温度，提高砂型耐火性、退让性及增设冒口等措施以防止和减少冷隔、缩孔和裂纹等缺陷。概述了铸铁、铸钢等常用合金的铸造性能。2 .铸钢铸钢的流动性差，收缩性大，容易产生偏析、氧化、吸气等现象，并且熔点高。因此应选用耐火性高、强度高和退让性好的型砂，并采用干型浇注。在厚壁处设冒口和冷铁，以实现顺序凝固。3 .有色金属1）铜合金铜合金的熔点较低，流动性好，收缩较大。铜合金应采用玻璃屑、食盐、萤石和硼砂等作熔剂，使氧化物和非金属夹杂

5、物浮于金属液表面起保护作用并利于排渣。由于黄铜中的锌元素本身就是良好的脱氧剂，所以熔化黄铜时，不需另加熔剂和脱氧剂。2）铝合金铝合金的流动性很好，收缩率稍高于铸铁，在液态下也极易氧化和吸气。为了减缓铝液的氧化和吸气，可加入KCI、NaC1作为熔剂将铝液覆盖，与炉气隔离。为了排出铝液中已吸入的氢气，在出炉之前要进行精炼。铜、铝合金由于浇注温度低，对型砂的耐火性要求不高，可以用细砂造型以获得较高的表面质量。铜、铝合金的凝固收缩率比铸铁大，除锡青铜外，一般都需设冒口使其顺序凝固，以便补缩，防止缩孔产生。二、铸件结构工艺性1 .铸件应有合理而均匀的壁厚从合金的流动性来考虑，铸件的壁厚不能太薄，否则易产

6、生浇不足、冷隔等缺陷。在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小厚度称为铸造合金的最小壁厚。各种铸造合金砂型铸件的最小壁厚可从表17中查到。铸件的壁厚也不能太大，否则铸件中心部位的晶粒粗大，易产生缩孔与缩松等缺陷，反而使强度下降。此外，铸件各部分的壁厚应力求均匀。2 .铸件结构转角应成圆角详细介绍了铸件结构中工艺性要求，以及需要注意的问题。一般情况下，铸件上各转角处都应成圆角，这对于防止铸造缺陷，提高铸件结构强度有很重要的作用。铸造圆角还有利于造型，减少取模掉砂，并使铸件外形美观。因此，铸件结构转角都采用圆角，圆角半径应尽可能大些。3 .避免交叉和锐角连接为减小热节，防止铸件产生缩孔、缩松、

7、应力集中等缺陷，铸件壁的连接应尽量避免锐角连接。中小型铸件可选用交错接头，大型铸件则宜用环形接头。4 .厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡对于互相连接的结构转角处，当壁厚t相等时，内圆角半径为r,外圆角半径应为r+t；当壁厚不相等时，水平壁厚为t1,垂直或斜壁为t时，应采取逐渐过渡的方式连接，避免壁厚突变，防止产生应力集中和裂纹，外圆角半径r应尽可能大些，内圆角可采用斜线连接。5 .避免过大的水平面铸件上大的水平面不利于金属液的流动与填充，易产生浇不足、冷隔等缺陷。平面型腔的上表面由于受金属液长时间的烘烤，易产生夹砂。此外，大的水平面也不利于气体和非金属夹杂物的排除。6 .铸件的起模斜度凡垂直于分型

8、面的不加工表面，最好应有起模斜度，一定的起模斜度可使起模省力，延长模型寿命，起模时型腔表面不易损坏，同时还由于起模或制芯时，模型或芯盒的松动量减少，可提高铸件的尺寸精度。另外，起模斜度还可以使铸件外表美观。学习情境二砂型铸造一、造型材料与性能7 .材料制作铸型的材料为型砂或芯砂，统称为造型材料。一般来说，生产1t铸件需要45t原砂。原砂多为天然的石英砂（以Si02为主，另含少量矿物杂质），黏结剂一般为黏土、水玻璃、树脂等。8 .性能造型材料的种类及性能介绍。D强度型砂制成砂型后受外力作用而不破坏的性能称为强度，也就是指铸型在制造、搬运及浇注时，不致破坏的能力。2）透气性造型材料具有的使气体通过

9、的性能称为透气性。3）耐火性型砂在高温作用下抗软化、抗烧结的性能称为耐火性。4）退让性退让性是指铸件在冷却、凝固收缩时不阻碍收缩的能力。此外，还需考虑型砂的回用性发气性和出砂性等。二、造型方法、特点和应用将型砂制作成砂型的过程称为造型。造型方法可按砂箱特征和模型特征区分。1 .按砂箱特征区分按砂箱特征不同造型方法可分为两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型等。D两箱造型两箱造型时铸型由成对的上型和下型构成，适用于各种生产批量和各种尺寸大小的铸件。2）三箱造型零件的外形结构出现两个大截面之间夹着一个小截面时，若只用一个分型面、两个砂箱造型，则不能起模，必须将砂型沿两个最大截面分型，即用两个分型面

10、、三个砂箱造型，同时还应将模型分成两块或多块，才能使模型从砂型中取出。3）脱箱造型详细介绍了造型方法的分类依据及分类方式，以及各种造型方法的形式和特点。脱箱造型是采用活动砂箱来造型，在铸型合型后，将砂型脱出，重新用于造型，一个砂箱可制造多个砂型。4）地坑造型地坑造型是利用车间地面砂床作为铸件的下箱的造型方法。2.按模型特征区分按模型特征不同造型方法可以分为整体模造型、假箱造型、分模造型、活块造型、刮板造型等。D整体模造型当零件外形轮廓的最大截面位于其一端时，可将其端面作为分型面进行造型，因零件端面以下没有妨碍起模的部分，故可将模型做成与零件形状相适应的整体结构，称为整体模。2）假箱造型在造型前

11、预先做个假箱（底胎），然后在底胎上制下箱，因底胎不参与浇注，故称为假箱。3）分模造型分模造型是将模型沿铸件中间的最大截面分做成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省力。4）活块造型当零件的外形上有局部妨碍起模的凸台或肋板时，可将模型上的这部分做成活动的，称为活块。5）刮板造型为节省制造实体模型所需的材料和工时，可用与铸件截面形状相应的刮板来造型，这种造型方法称为刮板造型。以上几种围绕解决不同形状模型起模而产生的造型方法，这些基本造型方法不一定是单独使用，实际上往往是在一个铸件上综合应用多种造型方法。介绍了浇筑系统的组成及各部分作用。三、浇注系统浇注系统是为承接并引导液态金属填充型腔和冒口而

12、开发设于铸型中的一系列通道，通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。铸件常见缺陷介绍。浇口杯能减少金属流对铸型的直接冲击并能浮渣；直浇道通过其高度产生的静压力使金属液迅速充满型腔；横浇道主要起挡渣作用，其截面多为梯形，常做在上砂箱内，位于内浇道之上；内浇道直接和型腔相连，主要作用是控制金属液流入型腔的速度和方向，使之平稳地充满型腔，其截面常为扁平的梯形，在下砂箱的分型面上。四、铸件的常见缺陷铸件清理后检验的项目主要有外观、尺寸、力学性能及内部缺陷等，最基本的是外观检查和内部缺陷检验。铸件常见的缺陷特征及预防措施见表1-2o五、铸件的修补有缺陷的铸件应在保证质量的前提下尽量修复，铸件修补常采用

13、的方法有以下几种。1 .气焊和电弧焊修补铸件的修补方式及各种特点。气焊和电弧焊常用于修补裂纹、气孔、缩孔、冷隔、砂眼等。焊补可达到与铸件本体相近的力学性能，为确保焊补质量，焊补前应将缺陷处黏砂、氧化皮等夹杂物铲除，开出坡口并使其露出新的金属光泽，以防未焊透、夹渣等。2 .金属喷镀金属喷镀是在铸件缺陷处喷镀一层金属，采用先进的等离子喷镀效果较好。3 .填腻修补填腻修补是用腻子填补孔洞缺陷，不能改变铸件的质量，只用于装饰。学习情境三特种铸造砂型铸造是铸造生产中使用最广泛的铸造方法。但是，砂型铸造要消耗较多造型材料，工序繁多，实现机械化、自动化生产比较困难，并且由于砂型铸造中影响质量的因素太多，铸件

14、的尺寸精度、表面粗糙度和内部质量的提高都受到较多的限制。因此，生产中不得不寻求其他铸造方法来满足某些特殊要求，一般将那些普通砂型铸造以外的铸造方法统称为特种铸造。下面简要介绍几种较为常用的特种铸造方法。一、熔模铸造熔模铸造的过程、特点介绍。熔模铸造是用易熔的蜡料制成模样，然后在表面涂敷多层耐火材料，待硬化干燥后，将蜡模加热熔化，排出蜡液，得到一个中空的型壳，即获得无分型面的整体铸型的一种方法。熔模铸造的特点主要体现在两个方面：一是铸件的精度及表面质量高，减少了切削加工量，节约了金属材料；二是能铸出各种合金铸件，以及形状复杂的薄壁铸件。二、金属型铸造将液体金属浇入金属铸型以获得铸件的工艺过程，称

15、为金属型铸造。由于金属型可以重复使用几百次甚至几千次，所以又称为永久型铸造。1 .结构类型介绍了金属型铸造的过程、结构类型以及工艺特点和适用情境。制造金属铸型最常用的材料为铜合金、铝合金、铸铁和铸钢。铸件的内腔可用金属型芯或砂芯来制成。金属型的结构类型可分为整体式、水平分型式、垂直分型式和复合分型式。2 .工艺特点及应用D工艺特点金属型铸造的优点是铸件组织细密，精度较高，可达IT14IT12,表面粗糙度Ra可达12.5.3m1从而减少加工余量；缺点是制作金属模型成本高，生产周期长，冷却时没有退让性，铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹等缺陷，铸铁容易出现硬脆的白口组织，因此铸造工艺要求严格，浇注前应将金属型预热，以减缓铸件的冷却速度。3 ）应用金属型铸造主要适用于大批量生产的中、小型有色金属铸件。三、压力铸造压力铸造是熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。1 .特点介绍了压力铸造的过程，以及工艺特点和适用情境。压力铸造的两大特点是高速和高压。所有的铸造方法中压力铸造的生产率最高，每小时可铸几百件。压铸件的尺寸精度可达T12IT9,表面粗糙度Ra可达6.308mo