機械類金屬工藝學復習

1、編制：蔡編制：蔡 艷艷第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 鑄造的工藝基礎鑄造的工藝基礎第三節(jié)第三節(jié) 砂型鑄造砂型鑄造第四節(jié)第四節(jié) 特種鑄造特種鑄造第一章第一章 鑄鑄 造造 流動性流動性通義是流體的流動能力，但不同學科對通義是流體的流動能力，但不同學科對流動性有不同的定義，這里是材料成形學的定流動性有不同的定義，這里是材料成形學的定義。它的定義說流動性是這樣的一種能力，這義。它的定義說流動性是這樣的一種能力，這種能力體現(xiàn)在種能力體現(xiàn)在2個方面：個方面：（1）充滿型腔；）充滿型腔；（2）形成符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件。）形成符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件。注意注意2個過程：（個過程：（1）充填型腔充填型腔；（；（2

2、）凝固冷卻凝固冷卻 圖1-2 螺旋型試樣在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測出其實際螺旋線長度。澆出的試樣愈長，合金的流動性愈好！合金種類 鑄型種類 澆注溫度/ 螺旋線長度/ 鑄鐵 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 鑄鋼 wC=0.4% 鋁硅合金（硅鋁明） 鎂合金（含Al和Zn） 錫青銅（wSn10%，wZn2%） 硅黃銅（wSi=1.5%4.5%） 砂型 砂型 金屬型（300） 砂型 砂型 砂型 1600 1640 680720

3、 700 1040 1100 100 200 700800 400600 420 1000 表表1-1 常用合金的流動性（砂常用合金的流動性（砂型，試樣截面型，試樣截面88） 硅黃銅的充型能力與鑄鋼的充型能力哪個好？ 為什么鑄鐵比鑄鋼的鑄造性能好些？影響合金流動性的材料因素影響合金流動性的材料因素亞共晶鑄鐵隨含碳量增加，結晶溫度區(qū)間減小，流動性逐漸提高，愈接近共晶成分，合金的流動性愈好。溫度，溫度，T碳鋼碳鋼鑄鐵鑄鐵比較含碳量分別為2.77 2.47 4.2 4.3的鑄鐵其流動性？1. 澆注溫度 （T）2.充型壓力（HV）3. 鑄型的蓄熱能力4.鑄型溫度（熱交換延長T）5 . 鑄型中氣體（阻力

4、V）lTlVHl散熱蓄熱2.1.2 金屬的鑄造性能 q 主要影響因素主要影響因素 鑄造的主要影響因素主要體現(xiàn)在二個方面：一是影響鑄造的主要影響因素主要體現(xiàn)在二個方面：一是影響充型的主要因素和影響凝固收縮的主要因素。充型的主要因素和影響凝固收縮的主要因素。鑄 件 凝 固 方 式合金的化學成分決定了合金的化學成分決定了2種凝固模式種凝固模式 離共晶點離共晶點C越遠，結晶越遠，結晶溫度區(qū)間越寬，流動溫度區(qū)間越寬，流動性就越差。換句話說，性就越差。換句話說，C點成分以前的鐵碳合點成分以前的鐵碳合金，即亞共晶鑄鐵，金，即亞共晶鑄鐵，流動性隨含碳量的增流動性隨含碳量的增加而提高；過共晶鑄加而提高；過共晶鑄

5、鐵呢，即鐵呢，即C點成分以后點成分以后的合金，流動性隨含的合金，流動性隨含碳量的增加而下降。碳量的增加而下降。這就是鐵碳合金流動這就是鐵碳合金流動性與含碳量的關系性與含碳量的關系。其凝固方式也隨之變其凝固方式也隨之變化，越接近化，越接近C點，其凝點，其凝固方式越趨于逐層凝固方式越趨于逐層凝固固影響鑄件凝固方式的因素 收縮是指合金從澆注、凝固到冷卻至室溫的過收縮是指合金從澆注、凝固到冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象。程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象。分為三類，分為三類，液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。鑄件溫度降低鑄件溫度降低澆注溫度澆注溫度室溫室溫凝固終止溫度凝固

6、終止溫度開始凝固溫度開始凝固溫度液態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮凝固收縮固態(tài)收縮固態(tài)收縮 體積收縮體積收縮線線收縮收縮金屬的收縮金屬的收縮為什么灰鑄鐵的鑄造性能比碳鋼要好？為什么澆注時溫度不能太高？也不能太低？ q 鑄造缺陷鑄造缺陷縮孔是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄縮孔是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容積較大的孔洞。件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容積較大的孔洞。先先凝固區(qū)域堵住液凝固區(qū)域堵住液體流動的通道，體流動的通道，后凝固區(qū)域收縮后凝固區(qū)域收縮所縮減的容積得所縮減的容積得不到補充。不到補充。 縮松是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件縮松是指金屬液在

7、鑄模中冷卻和凝固時，在鑄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。當合金的結晶溫度范圍很寬或鑄件斷面溫當合金的結晶溫度范圍很寬或鑄件斷面溫度梯度較小時，凝固過程中有較寬的糊狀凝固兩相并存度梯度較小時，凝固過程中有較寬的糊狀凝固兩相并存的區(qū)域。隨著樹枝晶長大，該區(qū)域被分割成許多孤立的小的區(qū)域。隨著樹枝晶長大，該區(qū)域被分割成許多孤立的小熔池，各部分熔池內(nèi)剩余液態(tài)合金的收縮得不到補充，最熔池，各部分熔池內(nèi)剩余液態(tài)合金的收縮得不到補充，最后形成了形狀不一的分散性孔洞后形成了形狀不一的分散性孔洞即縮松即縮松。 另外，縮松還可能由凝固時被截留在鑄件內(nèi)

8、的氣體無另外，縮松還可能由凝固時被截留在鑄件內(nèi)的氣體無法排除所致。不過，疏松內(nèi)表面應該是光滑，近似球狀。法排除所致。不過，疏松內(nèi)表面應該是光滑，近似球狀。顯著降低鑄件的機械性能，造成鑄件滲漏等。顯著降低鑄件的機械性能，造成鑄件滲漏等。采取順序凝固的辦法避免縮孔、疏松的出現(xiàn)。采取順序凝固的辦法避免縮孔、疏松的出現(xiàn)。順序凝固示意圖順序凝固示意圖安裝冒口或放置冷鐵等工安裝冒口或放置冷鐵等工藝措施，使鑄件上遠離冒藝措施，使鑄件上遠離冒口的部位先凝固口的部位先凝固（圖中（圖中），爾后在靠近冒口的，爾后在靠近冒口的部位凝固部位凝固（圖中（圖中、），最后是冒口本身凝固。最后是冒口本身凝固。是指通過在鑄件上可

9、能出現(xiàn)疏松的后大部位是指通過在鑄件上可能出現(xiàn)疏松的后大部位縮孔、縮松的防止措施冒口屬于多余部分，清理鑄件時予以去除，即可得到無縮孔的致密鑄件。形狀復雜、有多個熱節(jié)的鑄件，實現(xiàn)定向凝固往往需要采用多個冒口同時配合冷鐵使用。如圖所示的閥體鑄件，有分布在上部、中部、底部的五個熱節(jié)，底部凸臺處熱節(jié)不便安放冒口，上部的冒口又難以對該處進行補縮，故在底部設置外冷鐵，外冷鐵相當于局部金屬型，使厚大凸臺反而先凝固。上部和中部的熱節(jié)，分別由明冒口及暗冒口對它們分別進行補縮。冷鐵的作用僅僅是加快鑄件局部的冷速，控制鑄件的凝固方向，本身并不起補縮作用。定向凝固與逐層凝固的區(qū)別？縮孔、縮松的防止措施縮孔、縮松的防止措

10、施為何縮孔比縮松較容易防止？縮孔、縮松的防止措施 在鑄件的固態(tài)收縮階段會引起鑄造應力。在鑄件的固態(tài)收縮階段會引起鑄造應力。鑄造應力鑄造應力相變應力相變應力熱熱應力應力機械應力機械應力鑄件的裂紋及防止（2）鑄造應力的防止和消除措施）鑄造應力的防止和消除措施同時凝固與定向凝固的區(qū)別？各需采取什么措施？用于什么場合？定向凝固是指按離冒口距離的遠近由遠及近的凝固方式，也就是在鑄件上可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位安放冒口，使鑄件遠離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 同時凝固用于去應力，定向凝固用于減少縮孔與縮松以有利于釋放鑄造應力為原則；以有利于釋放鑄造應力為原則；1 1、采用正確的鑄

11、造工藝（、采用正確的鑄造工藝（正確設計澆注系統(tǒng)、補縮系統(tǒng)等）；正確設計澆注系統(tǒng)、補縮系統(tǒng)等）；2 2、鑄件形狀設計要求簡單、對稱和厚薄均勻；、鑄件形狀設計要求簡單、對稱和厚薄均勻；3 3、對鑄件進行熱處理。、對鑄件進行熱處理。 鼓鼓 泡泡 滲滲 漏漏 澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道；通常由澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道；通常由交口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道等組交口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道等組成。成。設計原則：設計原則：確保液態(tài)金屬能夠平穩(wěn)確保液態(tài)金屬能夠平穩(wěn)而合理地充滿型腔。而合理地充滿型腔。 為消除縮孔和疏松，必須為消除縮孔和疏松，必須設置冒口、冷鐵等補縮系統(tǒng)。設置冒口、冷

12、鐵等補縮系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)示意圖澆注系統(tǒng)示意圖 1.2 1.2 造型方法的選造型方法的選擇擇液液態(tài)態(tài)成成型型工工藝藝砂型鑄造特種鑄造機器造型機器造型整模造型整模造型砂型鑄造的工藝設計砂型鑄造的工藝設計鑄造工藝圖的繪制鑄造工藝圖的繪制分型面的選擇分型面的選擇工藝參數(shù)的確定工藝參數(shù)的確定澆注位置的確定澆注位置的確定砂型鑄造砂型鑄造震壓造型震壓造型微震壓實造型微震壓實造型 射壓造型射壓造型 拋砂造型拋砂造型 設設點點要要計計鑄鑄造造工工藝藝圖圖的的繪繪制制工工藝藝參參數(shù)數(shù)的的確確定定分分型型面面的的選選擇擇澆澆注注位位置置的的確確定定1.2 砂型鑄造的工藝設計砂型鑄造的工藝設計2.1.3 鑄造工藝設計基

13、礎 l鑄件的大平面盡可能朝下，鑄件的大平面盡可能朝下，因為型腔頂面澆注時烘烤嚴因為型腔頂面澆注時烘烤嚴重，型砂易開裂、形成夾砂。重，型砂易開裂、形成夾砂。l鑄件的薄壁部分應朝下或處于側面鑄件的薄壁部分應朝下或處于側面以免產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷。以免產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷。l鑄件的厚大部分應置于上部或側面鑄件的厚大部分應置于上部或側面便于安置澆、冒口補縮。便于安置澆、冒口補縮。1.2.1 鑄造工藝圖的繪制鑄造工藝圖的繪制 首先要考慮這個零件有首先要考慮這個零件有 幾種可能的分型方案幾種可能的分型方案對澆注位置的選擇對澆注位置的選擇鑄型分型面選擇鑄型分型面選擇繪繪制制方方法法繪繪圖圖要要領領分型面

14、的選擇分型面的選擇澆注位置畫法澆注位置畫法(上和下上和下)工藝參數(shù)定性給出即可工藝參數(shù)定性給出即可鑄造工藝圖鑄造工藝圖是在是在零件圖上零件圖上用各種工藝符號及參數(shù)表用各種工藝符號及參數(shù)表示出鑄造工藝方案的圖形示出鑄造工藝方案的圖形2.1.3 鑄造工藝設計基礎（續(xù)）1.1.3 鑄造工藝設計基礎（續(xù)）鑄造工藝圖實例鑄造工藝圖實例分型面的選取至關重要分型面的選取至關重要1.2.2 分型面的選擇分型面的選擇選選擇擇原原則則 分型面分型面指鑄型中相互結合的表面指鑄型中相互結合的表面應保證模樣能順利的從鑄型中取出應保證模樣能順利的從鑄型中取出1 應盡量減少分型面的數(shù)量應盡量減少分型面的數(shù)量2 應盡量使分型

15、面是一個平直的面應盡量使分型面是一個平直的面3應使鑄件的全部或大部分置入同一砂箱應使鑄件的全部或大部分置入同一砂箱(加工面與基準面位于同一砂箱加工面與基準面位于同一砂箱4 應使鑄件的全部或大部分置入下箱應使鑄件的全部或大部分置入下箱5 應盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少應盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少6l使鑄件或主要型芯位于同一鑄型以避免使鑄件或主要型芯位于同一鑄型以避免錯箱錯箱A. 應保證模樣能順利從鑄型中取出（應保證模樣能順利從鑄型中取出（1）A. 應保證模樣能順利從鑄型中取出（應保證模樣能順利從鑄型中取出（2）應保證模樣能順利從鑄型中取出（應保證模樣能順利從鑄型中取出（3）B. 應盡量減少分型面的

16、數(shù)量應盡量減少分型面的數(shù)量若分型面是一曲面，則必若分型面是一曲面，則必須用挖砂造型須用挖砂造型D.應盡量使型芯和活應盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少塊的數(shù)量減少C.應盡量使分型面是應盡量使分型面是一個平直的面一個平直的面機器造型機器造型E.應使鑄件的全部或者大部分位于同一砂箱應使鑄件的全部或者大部分位于同一砂箱使鑄件的全部或者大部分位于同一砂箱使鑄件的全部或者大部分位于同一砂箱,易于保證鑄件的尺寸精度易于保證鑄件的尺寸精度1.2.3 澆注位置的選擇原則澆注位置的選擇原則鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。 1鑄件的重要工作面、主要的加工面應

17、朝下或側立放置。鑄件的重要工作面、主要的加工面應朝下或側立放置。 C620床身澆注位置床身澆注位置 圓錐齒輪澆注位置圓錐齒輪澆注位置 氣缸套的澆注位氣缸套的澆注位置置2鑄件的大平面應朝下鑄件的大平面應朝下以免形成夾渣和夾砂等缺陷。以免形成夾渣和夾砂等缺陷。平板鑄件平板鑄件 鋁電機端蓋澆注位置鋁電機端蓋澆注位置 4應將鑄件的厚大部分應將鑄件的厚大部分放在上部或側面放在上部或側面以獲得組織致密，外形完整的鑄件以獲得組織致密，外形完整的鑄件3應將鑄件薄而大的平面放在下部、應將鑄件薄而大的平面放在下部、側面或傾斜位置側面或傾斜位置以利于合金液填充鑄型以利于合金液填充鑄型鏈輪的澆注位置鏈輪的澆注位置(鑄

18、鋼鑄鋼) 7.2.4 工藝參數(shù)的確定工藝參數(shù)的確定加工余量加工余量收縮率收縮率拔模斜度拔模斜度鑄造圓角鑄造圓角型芯及型芯頭型芯及型芯頭工藝參數(shù)工藝參數(shù)加工余量加工余量孔的鑄出：孔的鑄出：要考慮鑄出的可能性、必要考慮鑄出的可能性、必要性、和經(jīng)濟性。一般大孔用下芯的要性、和經(jīng)濟性。一般大孔用下芯的方式鑄出，而小孔則用機加工完成。方式鑄出，而小孔則用機加工完成。鑄造收縮率鑄造收縮率 鑄件在凝固和冷卻過程中會發(fā)鑄件在凝固和冷卻過程中會發(fā)生收縮而造成各部分體積和尺寸生收縮而造成各部分體積和尺寸縮小?？s小。為使鑄件的實際尺寸符合為使鑄件的實際尺寸符合圖樣要求，模樣和芯盒的制造尺圖樣要求，模樣和芯盒的制造尺

19、寸應比鑄件放大一個該合金的收寸應比鑄件放大一個該合金的收縮率?？s率。合金收縮率的大小取決于鑄造合合金收縮率的大小取決于鑄造合金的種類及鑄件的結構、尺寸等因素。金的種類及鑄件的結構、尺寸等因素。通?；彝ǔ；诣T鐵鑄鐵的鑄造收縮率是的鑄造收縮率是0.7%1.0%，鑄鋼鑄鋼的鑄造收縮率為的鑄造收縮率為1.3%2.0%拔模斜度拔模斜度 為了在造型和制芯時便于起模，為了在造型和制芯時便于起模，以免損壞砂型和型芯，在模樣、芯和以免損壞砂型和型芯，在模樣、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鑄造圓角鑄造圓角凝固特性凝固特性熱節(jié)、充熱節(jié)、充型型不同轉不同轉角處的角處的熱節(jié)熱節(jié)型芯及型芯頭型芯及型

20、芯頭型芯型芯是鑄件的一個重要的組成部分，型芯的功用是形成鑄件的是鑄件的一個重要的組成部分，型芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔內(nèi)腔,孔洞和形狀復雜阻礙起模部分的外形孔洞和形狀復雜阻礙起模部分的外形型芯種類型芯種類型芯頭型芯頭型芯頭型芯頭:是型芯的是型芯的定位定位、支撐支撐和和排氣排氣的部分的部分設計時需考慮：設計時需考慮：保證定位準確、能承受砂芯保證定位準確、能承受砂芯自身重量自身重量和和液態(tài)合金的沖擊、液態(tài)合金的沖擊、浮力浮力等外力的作用，澆注時砂芯內(nèi)部產(chǎn)生的氣體能順暢引出鑄型等等外力的作用，澆注時砂芯內(nèi)部產(chǎn)生的氣體能順暢引出鑄型等（1）機械加工余量和最小鑄出孔）機械加工余量和最小鑄出孔 【機械加工余

21、量機械加工余量】是指鑄件加工面上預留的、準備切是指鑄件加工面上預留的、準備切除的金屬層厚度除的金屬層厚度; 大小與大小與鑄件的精度要求、生產(chǎn)批量、鑄件的精度要求、生產(chǎn)批量、合金的種類、鑄件的大小等有關。合金的種類、鑄件的大小等有關。 u較大的孔、槽應當鑄出，以減少切削加工工時，節(jié)約較大的孔、槽應當鑄出，以減少切削加工工時，節(jié)約金屬材料，并可金屬材料，并可減小鑄件上的熱減小鑄件上的熱節(jié)；較小的孔則節(jié)；較小的孔則不必鑄出，用機不必鑄出，用機加工較經(jīng)濟。加工較經(jīng)濟。 （2）鑄造收縮率）鑄造收縮率鑄件冷卻后的尺寸比型腔尺寸略為縮小，為保證鑄件冷卻后的尺寸比型腔尺寸略為縮小，為保證鑄件的應有尺寸，模樣尺

22、寸必須比鑄件放大一個的鑄件的應有尺寸，模樣尺寸必須比鑄件放大一個的收縮率。收縮率。 灰鑄鐵件灰鑄鐵件線收縮率線收縮率一般為一般為0.7-1.0%，球鐵件一般為，球鐵件一般為0.8-1.3%，鑄鋼件一般為，鑄鋼件一般為1.3-2.0%；收縮受阻時取較小值；具體數(shù)據(jù)還需實踐加以調(diào)整。收縮受阻時取較小值；具體數(shù)據(jù)還需實踐加以調(diào)整。 （3）拔模斜度）拔模斜度定義定義：凡垂直于分型面的立壁，：凡垂直于分型面的立壁，制造模樣時必須留出一定的傾斜制造模樣時必須留出一定的傾斜度，此傾斜度稱為起模斜度。度，此傾斜度稱為起模斜度。（4）型芯頭的構造）型芯頭的構造芯頭設計的好壞，對型芯的定芯頭設計的好壞，對型芯的定

23、位、穩(wěn)固、排氣位、穩(wěn)固、排氣和從鑄件中的和從鑄件中的清理，起至關重要的作用。清理，起至關重要的作用。三、鑄造工藝圖舉例三、鑄造工藝圖舉例 支座支座思考題思考題1、鑄造工藝對鑄件結構的要求、鑄造工藝對鑄件結構的要求 （一）鑄件的外形設計（一）鑄件的外形設計1.鑄件應避免外部側凹以便于起模，減少分型面鑄件應避免外部側凹以便于起模，減少分型面端蓋的設計端蓋的設計平直的分型面可避免操作費時的挖砂造型或假箱造型；平直的分型面可避免操作費時的挖砂造型或假箱造型；同時，鑄件的毛邊少，便于清理。同時，鑄件的毛邊少，便于清理。2. 應盡量使分型面平直應盡量使分型面平直1、鑄造工藝對鑄件結構的要求、鑄造工藝對鑄件

24、結構的要求 （一）鑄件的外形設計（一）鑄件的外形設計3.凸臺和筋條結構不應妨礙起模凸臺和筋條結構不應妨礙起模零件上凸臺的設計零件上凸臺的設計1、鑄造工藝對鑄件結構的要求、鑄造工藝對鑄件結構的要求 （一）鑄件的外形設計（一）鑄件的外形設計造型時為便于起模，在造型時為便于起模，在垂直于分型面垂直于分型面的非加工的非加工側壁，一般應設計側壁，一般應設計 1 -3的結構斜度。結構斜度的結構斜度。結構斜度的大小隨壁的高度增加的大小隨壁的高度增加而減小；并且內(nèi)壁的斜而減??；并且內(nèi)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應具有垂直于分型面的非加工面應具有結構斜度結構斜度1、鑄造工

25、藝對鑄件結構的要求、鑄造工藝對鑄件結構的要求 （一）鑄件的外形設計（一）鑄件的外形設計（二二）鑄件內(nèi)腔的設計鑄件內(nèi)腔的設計1. 應使鑄件盡可能不用或少用型芯應使鑄件盡可能不用或少用型芯封閉結構 開式結構 懸臂支架懸臂支架 1、鑄造工藝對鑄件結構的要求、鑄造工藝對鑄件結構的要求 2便于型芯的固定、排氣和鑄件清理便于型芯的固定、排氣和鑄件清理 圖圖 軸承架鑄件軸承架鑄件圖圖 增設工藝孔結構增設工藝孔結構（二二）鑄件內(nèi)腔的設計鑄件內(nèi)腔的設計1、鑄造工藝對鑄件結構的要求、鑄造工藝對鑄件結構的要求 2、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求1）合理設計最小壁厚）合理設計最小壁厚

26、2）壁厚應均勻）壁厚應均勻2、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求壁厚均勻，使鑄件的各部分具有相近的冷卻速度。壁厚均勻，使鑄件的各部分具有相近的冷卻速度。3）鑄件內(nèi)表面及外表面轉角的連接處要有結構圓角）鑄件內(nèi)表面及外表面轉角的連接處要有結構圓角 a)不合理結構不合理結構 b)合理結構合理結構 1易產(chǎn)生熱節(jié)處易產(chǎn)生熱節(jié)處b) 合理合理a)不合理不合理2、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求u交錯接頭適用于中小型鑄件；交錯接頭適用于中小型鑄件；環(huán)形接頭適用于大型鑄件；環(huán)形接頭適用于大型鑄件；4）鑄件的壁間連接、交叉應合理）鑄件的壁間連接、交叉應合

27、理 鑄件壁與壁之間應避鑄件壁與壁之間應避免銳角連接，以減小免銳角連接，以減小熱節(jié)和內(nèi)應力。熱節(jié)和內(nèi)應力。 2、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求5）厚壁與薄壁的連接應逐步過渡，以防止應力集中。）厚壁與薄壁的連接應逐步過渡，以防止應力集中。 2、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求6）盡量避免過大的水平面）盡量避免過大的水平面u如圖輪輻為偶數(shù)、直線型，對于線收縮很大的合金，如圖輪輻為偶數(shù)、直線型，對于線收縮很大的合金，會因應力過大而產(chǎn)生裂紋。改為奇數(shù)輪輻，或帶孔輻會因應力過大而產(chǎn)生裂紋。改為奇數(shù)輪輻，或帶孔輻板和彎曲輪輻板和彎曲輪輻 ，可借輪

28、輻和輪緣的微量變形來減少，可借輪輻和輪緣的微量變形來減少應力，防止裂紋。應力，防止裂紋。6）鑄件結構應有利于自由收縮）鑄件結構應有利于自由收縮 2、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求8）鑄件上易產(chǎn)生）鑄件上易產(chǎn)生變形或裂紋的部變形或裂紋的部位，設計加強筋位，設計加強筋結構，可防止其結構，可防止其變形。變形。 2、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求、合金的鑄造性能對鑄件結構的要求1.3 鑄件的結構設計鑄件的結構設計重點內(nèi)容：重點內(nèi)容：鑄件結構設計如何考慮鑄造工藝特點鑄件結構設計如何考慮鑄造工藝特點實例分析實例分析2 2：改進后的交錯接頭或環(huán)狀接頭，其熱節(jié)均較改進的改進后的

29、交錯接頭或環(huán)狀接頭，其熱節(jié)均較改進的小，且可通過微量變形來緩解內(nèi)應力，抗裂性能均較好。小，且可通過微量變形來緩解內(nèi)應力，抗裂性能均較好。1 1 壓鑄件的結構設計壓鑄件的結構設計2.3.3 不同成型工藝對鑄件結構的要求不同成型工藝對鑄件結構的要求原則：原則： 孔、槽不易過小或過深，孔、槽不易過小或過深，便于浸漬涂料和撒砂；便于浸漬涂料和撒砂；盡量盡量避免出現(xiàn)大平面。避免出現(xiàn)大平面。實例：實例：2 熔模鑄件的結構設計熔模鑄件的結構設計第五節(jié)第五節(jié) 特種鑄造特種鑄造 Special casting processes 金屬型金屬型鑄造鑄造熔模鑄造熔模鑄造實型鑄造實型鑄造連續(xù)鑄造連續(xù)鑄造離心鑄造離心鑄

30、造低壓鑄造低壓鑄造壓力鑄造壓力鑄造一、熔模鑄造一、熔模鑄造 Investment Casting定義：定義：在易熔材在易熔材料（如蠟料）制料（如蠟料）制成的模樣上包覆成的模樣上包覆若干層耐火涂料，若干層耐火涂料，待其干燥硬化后待其干燥硬化后熔出模樣而制成熔出模樣而制成型殼，型殼經(jīng)高型殼，型殼經(jīng)高溫培燒后即可澆溫培燒后即可澆注的鑄造方法。注的鑄造方法。1熔模（失蠟）鑄造的工藝過程熔模（失蠟）鑄造的工藝過程二、二、 金屬型鑄造金屬型鑄造 Permanent Mold Casting定義：將液體金屬澆注到金屬型中獲得鑄件的方法。定義：將液體金屬澆注到金屬型中獲得鑄件的方法。u金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成；

31、金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成； u鑄件的內(nèi)腔既可用金屬型芯、也可用砂芯。鑄件的內(nèi)腔既可用金屬型芯、也可用砂芯。 1、金屬型的結構、金屬型的結構 固定半型固定半型活動半型活動半型模板模板模底板模底板活塞的組合型芯活塞的組合型芯2、金屬型鑄造的工藝特點、金屬型鑄造的工藝特點金屬型的導熱速度快和無退讓性，使鑄件易產(chǎn)生澆不金屬型的導熱速度快和無退讓性，使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。u1）預熱金屬型：有利于金屬液的充型及鑄鐵的石）預熱金屬型：有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化過程。生產(chǎn)鑄鐵件，金屬型預熱至墨化過程。生產(chǎn)鑄鐵件，金屬型預熱至250-350；生；生產(chǎn)有色金屬

32、件預熱至產(chǎn)有色金屬件預熱至100-250。u2）型腔須噴刷耐火涂料：保護其免受金屬液直接沖）型腔須噴刷耐火涂料：保護其免受金屬液直接沖蝕和熱擊，可調(diào)節(jié)鑄件各部分的冷卻速度。蝕和熱擊，可調(diào)節(jié)鑄件各部分的冷卻速度。u3）澆注溫度應比采用砂型高出）澆注溫度應比采用砂型高出20-30，鑄鐵件的，鑄鐵件的壁厚不小于壁厚不小于15mm，以防白口組織。，以防白口組織。 1)不宜鑄造結構復雜、薄壁或大型鑄件；不宜鑄造結構復雜、薄壁或大型鑄件； 2)鑄型壽命短，灰鑄鐵件鑄造時還易于白口組織；鑄型壽命短，灰鑄鐵件鑄造時還易于白口組織；3)成本高，周期長，需批量生產(chǎn)。成本高，周期長，需批量生產(chǎn)。3、金屬型鑄造的優(yōu)缺

33、點、金屬型鑄造的優(yōu)缺點u(1)優(yōu)點：優(yōu)點：1)金屬型鑄造一型多鑄，生產(chǎn)率高，勞動條件好；金屬型鑄造一型多鑄，生產(chǎn)率高，勞動條件好；2)鑄件的組織致密、晶粒細小，機械性能高鑄件的組織致密、晶粒細小，機械性能高 ； 3)鑄件精度高、表面粗糙度值低。鑄件精度高、表面粗糙度值低。u(2)缺點：缺點：4、金屬型鑄造的應用：、金屬型鑄造的應用： 主要用于成批生產(chǎn)鋁、銅合金等的中、小型鑄件，主要用于成批生產(chǎn)鋁、銅合金等的中、小型鑄件， 如活塞、缸體、液壓泵殼體、軸瓦和軸套等。如活塞、缸體、液壓泵殼體、軸瓦和軸套等。三、離心鑄造三、離心鑄造 Centrifugal Casting定義：將金屬液澆入高速旋轉的鑄

34、型中，在離心力定義：將金屬液澆入高速旋轉的鑄型中，在離心力作用下充型和凝固的鑄造方法。作用下充型和凝固的鑄造方法。u鑄件的各部分冷卻速度相同，壁厚均勻。主要用鑄件的各部分冷卻速度相同，壁厚均勻。主要用來生產(chǎn)長度大于直徑的套、管類鑄件。來生產(chǎn)長度大于直徑的套、管類鑄件。污水管污水管金屬液的自由表面在離心力作用下呈拋物面，主金屬液的自由表面在離心力作用下呈拋物面，主要生產(chǎn)高度小于直徑的盤、環(huán)類鑄件。要生產(chǎn)高度小于直徑的盤、環(huán)類鑄件。四、壓力鑄造四、壓力鑄造 Die Casting定義：壓力鑄造是指金屬液在高壓下高速充型，定義：壓力鑄造是指金屬液在高壓下高速充型，并在壓力下凝固的鑄造方法。壓鑄并在壓

35、力下凝固的鑄造方法。壓鑄1、壓鑄機的種類及工作原理、壓鑄機的種類及工作原理 2、壓力鑄造的特點、壓力鑄造的特點1)鑄件質(zhì)量好，尺寸精度高鑄件質(zhì)量好，尺寸精度高;2)壓鑄件的強度和表面硬度較高壓鑄件的強度和表面硬度較高;3)生產(chǎn)率操作簡便，易于實現(xiàn)自動化。生產(chǎn)率操作簡便，易于實現(xiàn)自動化。1)充型速度快，型腔中的空氣很難完全排出，且厚充型速度快，型腔中的空氣很難完全排出，且厚 壁處也很難補縮壁處也很難補縮; 真空壓鑄真空壓鑄2）壓鑄件不宜進行熱處理或在高溫下使用；）壓鑄件不宜進行熱處理或在高溫下使用；3）可壓鑄的合金種類受到限制；）可壓鑄的合金種類受到限制；4）設備投資大，壓鑄型的制造成本高）設備

36、投資大，壓鑄型的制造成本高 3、壓力鑄造的應用：大批量生產(chǎn)有色合金鑄件，、壓力鑄造的應用：大批量生產(chǎn)有色合金鑄件，壓鑄件應盡量避免機加工，以防內(nèi)部孔洞外露。壓鑄件應盡量避免機加工，以防內(nèi)部孔洞外露。 優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點：第二章第二章 塑性加工塑性加工鍛造成形鍛造成形自由鍛自由鍛模鍛模鍛板料沖壓成形板料沖壓成形分離工序分離工序變形工序變形工序沖模的分類和構造沖模的分類和構造擠壓成形擠壓成形拉拔成形拉拔成形軋制成形軋制成形特種塑性加工方法特種塑性加工方法塑性加工零件的結構設計塑性加工零件的結構設計第二節(jié)第二節(jié) 鍛造鍛造定義：定義：利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩個抵鐵利用沖擊力或壓力使金屬在上

37、、下兩個抵鐵（錘面和砧面）之間或鍛模中產(chǎn)生變形，從而得到（錘面和砧面）之間或鍛模中產(chǎn)生變形，從而得到所需要的形狀及尺寸的鍛件的加工方法。所需要的形狀及尺寸的鍛件的加工方法。分類：分類：鍛造一般分為：鍛造一般分為：自由鍛造和模鍛自由鍛造和模鍛基本工序：用來改變坯料的形狀和尺寸基本工序：用來改變坯料的形狀和尺寸的工序，的工序，主要包括主要包括:鐓粗、拔長、沖孔、擴孔、彎鐓粗、拔長、沖孔、擴孔、彎曲、扭轉、錯移、切割等；曲、扭轉、錯移、切割等；2.2.自由鍛件的結構工藝性自由鍛件的結構工藝性 由于自由鍛只限于使用簡單的通用工具成由于自由鍛只限于使用簡單的通用工具成形，因此自由鍛件外形結構的復雜程度受

38、到很形，因此自由鍛件外形結構的復雜程度受到很大限制。大限制。典型的自由鍛鍛件典型的自由鍛鍛件合理的結構設計，可達到鍛造方便、節(jié)約金合理的結構設計，可達到鍛造方便、節(jié)約金屬、保證質(zhì)量及提高生產(chǎn)率的效果。屬、保證質(zhì)量及提高生產(chǎn)率的效果。u設計原則：設計原則：在滿足使用性能的前提下，鍛件在滿足使用性能的前提下，鍛件的形狀應盡量簡單，便于鍛造。的形狀應盡量簡單，便于鍛造。1） 避免錐面、斜面、曲面（弧線表面）；避免錐面、斜面、曲面（弧線表面）；鍛造困難；改為平面、圓柱面好；鍛造困難；改為平面、圓柱面好；斜面斜面2） 避免幾何體的交接處形成空間曲線避免幾何體的交接處形成空間曲線(圓柱面圓柱面與圓柱面相交

39、或非規(guī)則外形與圓柱面相交或非規(guī)則外形)，應設計成平面，應設計成平面和圓柱面交接，或平面交接；和圓柱面交接，或平面交接；避免相貫相交3）加強肋和）加強肋和表面凸臺等結表面凸臺等結構難以用自由構難以用自由鍛方法獲得，鍛方法獲得，應避免；應避免；橢圓形或工字橢圓形或工字形截面，弧線形截面，弧線及曲線形表面及曲線形表面也應避免；也應避免； 4）截面有急劇變化或形狀較復雜時，應分成幾）截面有急劇變化或形狀較復雜時，應分成幾個易鍛造的簡單件，再用焊接或機械連接法個易鍛造的簡單件，再用焊接或機械連接法結合成整體。結合成整體。二、模鍛二、模鍛與自由鍛相比具有如下特點：與自由鍛相比具有如下特點：1.鍛造流線完整

40、，鍛件性能高；鍛造流線完整，鍛件性能高；2.模鍛件尺寸精度高，加工余模鍛件尺寸精度高，加工余量小，節(jié)約材料；生產(chǎn)率高；量小，節(jié)約材料；生產(chǎn)率高；3.可鍛造出形狀比較復雜的鍛件；可鍛造出形狀比較復雜的鍛件；4.模鍛件不大于模鍛件不大于150kg，模具投資模具投資大只適合批量生產(chǎn)。大只適合批量生產(chǎn)。第二章第二章 塑性加工塑性加工錘上模鍛鍛模結構鍛模結構模模 膛膛模鍛模膛模鍛模膛制坯模膛制坯模膛拔長模膛拔長模膛終鍛模膛終鍛模膛預鍛模膛預鍛模膛滾壓模膛滾壓模膛彎曲模膛彎曲模膛切斷模膛切斷模膛按按功用功用，多膛鍛模的模，多膛鍛模的模膛分為：膛分為：模鍛模膛和制坯模膛。模鍛模膛和制坯模膛。第二章第二章 塑

41、性加工塑性加工錘上模鍛鍛模結構鍛模結構預鍛模膛預鍛模膛預鍛模膛與終鍛模膛的區(qū)別是預鍛模膛與終鍛模膛的區(qū)別是前者的圓角和斜度較大，沒有前者的圓角和斜度較大，沒有飛邊槽。飛邊槽?；氐街黜摶氐街黜摰诙碌诙?塑性加工塑性加工錘上模鍛模鍛工藝規(guī)程模鍛工藝規(guī)程制定模鍛件圖制定模鍛件圖1.分模面分模面要保證模鍛件能從要保證模鍛件能從模膛中取出模膛中取出上下兩模沿分模面上下兩模沿分模面的 模 膛 輪 廓 一 致的 模 膛 輪 廓 一 致分模面能使模膛深分模面能使模膛深度最淺度最淺分模面應使零件上分模面應使零件上所 加 的 敷 料 最 少所 加 的 敷 料 最 少xxx分模面為平面，使分模面為平面，使上下鍛

42、模的模膛深上下鍛模的模膛深度一致度一致回到主頁回到主頁(3)(3)模鍛件結構工藝性模鍛件結構工藝性原則原則1 1：鍛件具有一鍛件具有一個個合理的分合理的分模面模面，保證，保證鍛件能從模鍛件能從模膛中取出；膛中取出；原則原則2 2：模鍛件外形力求簡單、平直和對稱，：模鍛件外形力求簡單、平直和對稱， 盡量避免零件截面間差別過大，避免薄盡量避免零件截面間差別過大，避免薄 壁、高筋、凸起等結構；壁、高筋、凸起等結構；零件的小截面直徑與大截零件的小截面直徑與大截面直徑之比為面直徑之比為0.5，不符合，不符合模鍛生產(chǎn)的要求。模鍛生產(chǎn)的要求。模鍛件扁而薄，模鍛時薄部金屬冷卻快，不宜充滿模膛。模鍛件扁而薄，模

43、鍛時薄部金屬冷卻快，不宜充滿模膛。C圖零件有一個高而薄的凸緣，圖零件有一個高而薄的凸緣，金屬難以充滿模膛，而且取金屬難以充滿模膛，而且取出鍛件較為困難。出鍛件較為困難。原則原則3 3：在零件結構允許的條件下，設計時：在零件結構允許的條件下，設計時 盡量避免有深孔或多孔結構；盡量避免有深孔或多孔結構；原則原則4 4：采用鍛：采用鍛焊聯(lián)合工藝，焊聯(lián)合工藝，敷料，簡化工藝。敷料，簡化工藝?？讖叫∮诳讖叫∮?5mm或孔深大于直徑兩倍時，鍛造困難；或孔深大于直徑兩倍時，鍛造困難； 便于模具制造和延長模具使用壽命便于模具制造和延長模具使用壽命20第五章第五章 塑性加工塑性加工塑性加工零件的結構設計塑性加工

44、零件的結構設計模鍛件結構設計注意的問題模鍛件結構設計注意的問題 避免有深孔或多孔結構避免有深孔或多孔結構回到主頁回到主頁第五章第五章 塑性加工塑性加工塑性加工零件的結構設計塑性加工零件的結構設計模鍛件結構設計注意的問題模鍛件結構設計注意的問題 采用鍛采用鍛-焊組合工藝焊組合工藝模鍛件模鍛件焊合件焊合件回到主頁回到主頁第二章第二章 塑性加工塑性加工板料沖壓成形變形工序變形工序拉深拉深回到主頁回到主頁第二章第二章 塑性加工塑性加工板料沖壓成形變形工序變形工序拉深拉深產(chǎn)生破裂原因產(chǎn)生破裂原因 凸凹模圓角半徑設計不合理；凸凹模圓角半徑設計不合理；Rd=(615)S，Rp=(0.61) Rd 凸凹模間隙

45、不合理；凸凹模間隙不合理；Z=(1.11.2)S 拉深系數(shù)過小拉深系數(shù)過小 m0.5-0.8 模具表面精度和潤滑條件差模具表面精度和潤滑條件差回到主頁回到主頁第二章第二章 塑性加工塑性加工板料沖壓成形變形工序變形工序彎曲彎曲最小的半徑最小的半徑為厚度的為厚度的0.25倍以上倍以上第二章第二章 塑性加工塑性加工板料沖壓成形沖模的分類和構造沖模的分類和構造簡簡單單模?；氐街黜摶氐街黜摰诙碌诙?塑性加工塑性加工板料沖壓成形塑性加工零件的結構設計塑性加工零件的結構設計沖壓件結構設計注意的問題沖壓件結構設計注意的問題-沖壓件的形狀與尺寸沖壓件的形狀與尺寸 彎曲帶孔件時，彎曲帶孔件時，避免孔的變形，避

46、免孔的變形，L(1.52)S回到主頁回到主頁u1 1、焊接電弧、焊接電弧定義：在定義：在電極與工件電極與工件之間的氣體介質(zhì)長時間的放電現(xiàn)象，之間的氣體介質(zhì)長時間的放電現(xiàn)象，即在局部氣體介質(zhì)中有大量電子流通過的導電現(xiàn)象。即在局部氣體介質(zhì)中有大量電子流通過的導電現(xiàn)象。陽極區(qū)陽極區(qū)指電弧緊靠正電極指電弧緊靠正電極的區(qū)域，比陰極區(qū)寬。的區(qū)域，比陰極區(qū)寬。 陰極區(qū)陰極區(qū)指電弧緊靠負電指電弧緊靠負電極的區(qū)域。極的區(qū)域?；≈鶇^(qū)弧柱區(qū)是指電弧陰極區(qū)是指電弧陰極區(qū)和陽極區(qū)之間的部分。和陽極區(qū)之間的部分。只有只有65-80%65-80%的熱量用于加熱和熔化金屬。的熱量用于加熱和熔化金屬。43%Q43%Q36%Q3

47、6%Q直流電源直流電源u正接與反接（正接與反接（采用交流弧焊機時，不存在此問題采用交流弧焊機時，不存在此問題 ） 由于陽極區(qū)溫度比陰極區(qū)高，故采用直流弧焊機焊由于陽極區(qū)溫度比陰極區(qū)高，故采用直流弧焊機焊接時，有兩種接線方法，即正接或反接。接時，有兩種接線方法，即正接或反接。 正接：有利于加快焊件熔化，保證足夠的熔深，適用正接：有利于加快焊件熔化，保證足夠的熔深，適用 于于焊接較厚的工件焊接較厚的工件。反接：適用于焊接有色金屬及薄鋼板，以免燒穿焊件。反接：適用于焊接有色金屬及薄鋼板，以免燒穿焊件。 第一章 金屬切削原理 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）過渡表面。）過渡表面。 1000dnVvf = nf = nz fz 2mwpdda2.磨削過程的特點 磨削過程與刀具切削過程一樣，也要產(chǎn)生切削力、切削熱、表面變形強化和殘余應力等物理現(xiàn)象。由于磨削是以很大的負前角切削，所以磨削過程又有自身特點。（1）背向磨削力Fp 大：磨削時砂輪作用在工件的力為總磨削力F。F可分解為三個相互垂直方向的分力，即磨削力Fc 、背向力Fp和進給磨削力Ff。 磨削時，由于背吃刀量很小，所以磨削力Fc較小，進給磨削力Fc則更小，一般可忽略不計。但背向磨削力Fp很大， 這是因為砂輪的寬度較大，磨粒又是以很大的負前角切削的緣故

49、。在刀具切削加工中，一般切削力Fc最大，而磨削時是背向磨削力Fp最大，這是磨削加工的一個顯著特點。 影響： Fp作用于砂輪切入方向，砂輪以很大的力推壓工件，加速砂輪鈍化，使砂輪軸和工件均產(chǎn)生彎曲變形，工件易出現(xiàn)圓柱度o45 . 1cpFF誤差，直接影響工件的形狀精度和表面質(zhì)量。 解決方法：精磨:增加光磨次數(shù)，或采用輔助支承，以消除或減少因Fp所引起的形狀誤差。 光磨：工件磨到接近最后尺寸（余量一般為0.0050.01mm)時不再吃刀的磨削。光磨可提高工件的形狀精度，降低表面粗糙度。磨削質(zhì)量隨著光磨次數(shù)的增多而提高。 （2）磨削溫度高：產(chǎn)生的切削熱比刀具切削多，而且散熱條件與切削加工不同。磨削屬

50、于高速切削，切屑和工件分離時間短，砂輪導熱性又很差，切削熱不能較多的通過砂輪和切屑傳出，一般有80切削熱傳入工件（刀具切削低于20），而且瞬時聚集在工件表層，形成很大的溫度梯度。工件表層溫度可高達1000 以上，而表層1mm以下接近室溫。當局部溫度很高時，表面易產(chǎn)生熱變形，甚至燒傷。因此，磨削時需施加大量切削液，以降低磨削溫度。 （3）表面變形強化和殘余應力嚴重：與刀具切削加工相比，雖然磨削的表面變形強化和殘余應力層要淺很多，但程度更為嚴重。影響零件的加工工藝、加工精度和使用性能。 解決方法：及時用金剛石工具修整砂輪，施加足夠切削液，增加光磨次數(shù)。六六 點點 定定 位位 原原 理理六點定位原理六點定位原理 用合理分布的六個支承點來限用合理分布的六個支承點來限制工件的六個自由度，使工件制工件的六個自由度，使工件在夾具中得到正確位置的規(guī)律在夾具中得到正確位置的規(guī)律稱為稱為六點定位原理六點定位原理。六六 點點 定定 位位 原原 理理 下圖是在工件上加工不通槽。糟寬由刀具直徑保