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铸造实习教案 一 教学目标 一 知识掌握点1 掌握部分 砂型铸造生产工艺过程 特点和应用 掌握手工整模 分模 活块 挖砂 假箱 刮板 三箱造型的生产工艺过程 特点和应用 型芯的作用与制造方法 2 熟悉部分 熟悉砂型 型芯的结构和作用 分清零件 模样和铸件之间的主要区别 浇注系统的组成 分类及作用 冒口的作用与放置位置 铸件常见缺陷及其产生的主要原因 3 了解部分 铸造在机械制造毛坯生产中的作用和地位 型砂 芯砂等造型材料的性能 组成及其制备过程 型砂 芯砂对铸件质量的影响 造型过程常用的工具和工装 机器造型的特点及应用 常用造型机的结构和工作原理 生产中冒口常采用的形状及应用 冲天炉的构造 工作原理 冲天炉炉料 熔炼和浇注 其它熔炼方法及设备 铸件的浇注 落砂和清理包括的内容及注意事项 铸工车间生产安全技术及简单成本分析 一 教学目标 二 能力训练点 1 熟悉掌握部分 掌握手工整模 分模 活块 挖砂 假箱 刮板 三箱造型的造型 型芯的制造 2 基本掌握部分 冒口 浇注系统的开设 3 提高部分 型砂 芯砂的配制 金属的熔炼 铸件的浇注 落砂和清理 工艺确定 质量分析 三 素质培养点 1 通过造型实际操作 培养学生仔细认真的严谨态度 2 通过铸造实习 培养学生吃苦耐劳 不怕苦不怕累的工作态度 3 实习过程向学生灌输质量意识 成本意识 二 大纲重点 学习难点及化解办法1 大纲重点 砂型铸造生产工艺过程 特点和应用 掌握手工整模 分模 活块 挖砂 假箱 刮板 三箱造型的生产工艺过程 特点和应用 型芯的作用与制造方法 分清零件 模样和铸件之间的主要区别 浇注系统的组成 分类及作用 冒口的作用与放置位置 铸件常见缺陷及其产生的主要原因 2 学习难点 1 造型工艺方法的选择 2 冒口及浇注系统的确立 3 零件 模样及铸件形状及尺寸有何区别 4 铸件质量的控制 3 难点化解办法 1 通过录像 实物 挂图和实际造型过程的演示 讲述造型的工艺方法 2 利用讲解 挂图和演示 阐述冒口 浇注系统的确定原则 方法和对铸件质量的影响 3 作为专题集中进行对比讲解 三 教学计划 四 物质准备 1设备 电阻炉 混砂机2工装 砂箱 造型工具 模样 芯盒 炉前工具3材料 型砂 铝合金4教具 模型 实物 挂图 录像带 五 教学过程 单元1铸造基本知识单元2各种造型方法的示范操作单元3学生进行各种造型方法的实际操作单元4熔炼单元5质量分析 单元1铸造基本知识 导入 欢迎 班同学到铸造训练室实习 铸造实习 天 铸造实习主要包括两部分 铸造基本知识学习与各种造型方法的训练 向学生介绍实习计划 结合专业举例说明铸造在其专业中的应用 讲解为何要实习铸造 如何搞好铸造实习 实习中注意事项 学法提示 铸造是一个专业 有一整套系统理论和专业知识 今天的两个小时讲解中 只将铸造的一些概念和基本知识作一概述 同学要作好笔记 课后针对涉及到的知识 对照教材 习题集及答案进行复习和强化 在随后的操作训练中领会其中的知识点 1 铸造特点 应用与工艺过程 1 1铸造的概念及特点1 铸造概念 将液体金属浇注到具有与零件形状相适应的铸型空腔中 待其冷却凝固后 以获得零件或毛坯的方法称为铸件 2 铸造的特点 能够制造各种尺寸和形状复杂的铸件 如设备的箱体 机座 铸件的形状和尺寸与零件很接近 因而节省了金属材料和加工的工时 精密铸件可省去切削加工 直接用于装配 各种金属合金都可以用铸造方法制成铸件 特别是有些塑性差的材料 只能用铸造方法制造毛坯 1 2铸造应用范围铸件的轮廓尺寸可小至几豪米 大至十几米 重量可小至几克 大至数百吨 各种金属合金都可以用铸造方法制成铸件 如铸铁 铸钢等 1 3砂型铸造的生产过程 砂型铸造的生产工序主要包括 制模 配砂 造型 造芯 合型 熔炼 浇注 落砂 清理和检验 砂型铸造过程 套筒砂型铸造工艺过程示意图 2 型砂与芯砂 2 1型砂 芯砂的性能要求 1 强度型砂或芯砂在造型后能承受外力而不致被破坏的能力称为强度 砂型及型芯在搬运 翻转 合箱及浇注金属时 有足够的强度才会保证不破坏 蹋落和胀大 若型 芯砂的强度不好 铸件易产生砂眼 夹砂等缺陷 2 透气性型 芯 砂孔隙透过气体的能力称为透气性 在浇注过程中 铸型与高温金属液接触 水份气化 有机物燃烧及液态金属冷却析出气体 必须通过铸型排出 否则将在铸件内产生气孔或使铸件浇不足 2 1型砂 芯砂的性能要求 3 耐火度型 芯砂经受高温热作用的能力 耐火度主要取决于砂中的含量 若若耐火度不够 就会在铸件表面或内腔形成一层粘砂层 不但清理困难 影响外观 而且为机械加工增加了困难 4 退让性铸件凝固和冷却过程中产生收缩时 型砂能被压缩 退让的性能称为退让性 型 芯砂退让性不足 会使铸件收缩时受到阻碍 产生内应力 变形和裂纹等缺陷 5 可塑性指型 芯砂在外力作用下变形 去除外力后仍保持变形的能力 可塑性好 型 芯砂柔软易变形 起模和修型时不易破碎和掉落 除了以上性能的要求外 还有溃散性 发气性 吸湿性等的性能要求 型 芯砂的诸多性能 有时是相互矛盾的 如强度高 塑性好 透气性就可能下降 因此应根据铸造合金的种类 铸件大小 批量 结构等 具体决定型 芯砂的配比 2 2型砂与芯砂的组成 由以下四部分组成即 原砂 粘结剂 水和附加物 1 砂粒2 空隙3 附加物4 粘土膜 型砂与芯砂的组成 1 原砂主要成份为石英砂 根据来源可分为山砂 河砂和人工砂 石英砂的主要成份为sio2 它的熔点高达1700 2 粘结剂用来粘结砂粒的材料称为粘结剂 常用的粘结剂有粘土砂和特殊粘结剂两大类 3 附加物为了改善型 芯砂的某些性能而加入的材料称为附加物 如加入煤粉以降低铸件表面 内腔的粗糙度 加入木屑以提高型 芯砂的退让性和透气性 2 3型砂与芯砂的配制 配制过程是在混砂机中进行的 常用的是碾轮式混砂机 3 手工造型方法 3 1手工造型工具 3 2手工造型方法 1 整模造型 特点是 模样是整体结构 最大截面在模样一端且是平面 分型面多为平面 操作造型简单 适用于形状简单的铸件 如盘 盖类 1 整模造型 整模造型 整模造型动画演示 2 分模造型 特点是 将木模沿外形的最大截面分成两半 并用定位销钉定位 分模造型动画 2 分模造型 2 分模造型 3 活块模造型 特点是 模样上可拆卸或活动的部分叫活块 3 活块模造型 活块模造型动画 4 挖砂造型 如果铸件的外形轮廓为曲面或阶梯面 其最大截面亦是曲面 由于条件所限 模型不便分成两半时 常采用挖砂造型 挖砂造型动画 4 挖砂造型 挖砂造型生产的铸件有一定批量时 为了避免每型挖砂 可采用假箱造型 特点是 先预制好一半型 其上承托模样 用其造下型 然后在此下型上再造上型 开始预制的半型不用来浇注 故称假箱 5 假箱造型 6 三箱造型 用三个砂箱制造铸型的过程称为三箱造型 6 三箱造型 三箱造型动画 7 刮板造型 对有些旋转体或等截面形状的铸件 当产量小 属单件或小批量生产时 为了节省模样费用 缩短模样制造时间 可以采用刮板造型 刮板是一块和铸件截面形状相适应的木板 刮板造型动画 7 刮板造型 4 型芯的制造 4 1型芯的作用型芯的主要作用是形成铸件的内腔 有时也形成铸件局部外形 型芯的制造动画 4 2制芯方法 1 放芯骨砂芯中放入芯骨 以提高强度 2 开通气道砂芯中必须作出贯通的通气道 以提高砂芯的透气性 3 刷涂料大部分的砂芯表面要刷一层涂料 以提高耐高温性能 防止铸件粘砂 4 烘干砂芯烘干后 强度和透气性均能提高 4 型芯的制造 5 浇注系统 5 1浇注系统的组成与分类浇注系统通常由四部分组成 包括外浇口 直浇口 横浇口和内浇口 5 2外浇口 又称浇口杯 它的作用是承接从浇包中倒出来的液态金属 减轻金属液流对铸型的冲击 使金属液平稳流入直浇口 其形状分漏斗形和池形两种 5 3直浇口 直浇口是垂直的通道 断面多为圆形 利用直浇口的高度产生一定的静压力 使金属液产生充填压力 直浇口越高 产生的冲填力越大 一般直浇口要高出型腔最高处100 200mm 5 4横浇口 横浇口是水平通道 可将液体金属导入内浇口 简单小铸件有时可省去不用 横浇口的截面形状多为梯形 其作用是分配金属流入内浇口 阻止熔渣进入型腔内 为了挡渣 横浇口必须开在内浇口上面 5 5内浇口 内浇口是金属液直接流入型腔的通道 它与铸件直接相连 可以控制金属液流入型腔的速度和方向 它影响铸件内部的温度分布 对铸件质量有较大影响 为了利于挡渣和防止冲刷型芯或铸型壁 内浇口倾斜方向与横浇口中液体金属流动方向的夹角大于90度 另外 内浇口不要正对型芯 以免冲坏砂芯 6 冒口 6 1冒口的作用从金属液浇入铸型到获得铸件 发生体积收缩 若留在铸件中 就产生了缩孔 缩松铸造缺陷 铸造生产中 防止缩孔 缩松缺陷的有效措施是放置冒口 冒口的主要作用是补缩 此外 还有出气和集渣的作用 6 2冒口放置位置 1 冒口应尽量放在铸件被补缩部位上部或最后凝固的地方 2 冒口应尽量放在铸件最高最厚的地方 以便利用金属液的自重力进行补缩 3 冒口应尽可能不阻碍铸件的收缩 4 冒口最好布置在铸件需要机械加工的表面上 以减少精整铸件的工时 6 3冒口的常见形状及应用 7 零件 铸件及模样的主要区别 模样 型腔 铸件和零件之间的关系在铸造生产中 用模样制得型腔 将金属液浇入型腔冷却凝固后获得铸件 铸件经切削加工最后成为零件 因此 模样 型腔 铸件和零件四者之间在形状和尺寸上有着必然的联系 见下表 8 落砂与清理 落砂从砂型中取出铸件的工作称为落砂 清理落砂后的铸件必须经过清理工序 才能使铸件外表面达到要求 清理工作主要包括下列内容 1 切除浇冒口铸铁件可用铁锤敲掉浇冒口 铸钢件要用气割切除 有色合金铸件则用锯割切除 2 清除砂芯铸件内腔的砂芯和芯骨可用手工 震动出芯机或水力清砂装置去除 3 清除粘砂铸件表面往往粘结着一层被烧焦的砂子 需要清除干净 8 2安全注意事项 教法设计说明 在讲解砂型铸造的生产过程时要结合录像 使学生首先对铸造有一个感性认识 然后对生产工艺过程作一个概述 讲解过程按铸造生产工艺路线进行 使学生更易思路明确 在基本知识讲解中 要突出向学生灌输铸件的结构工艺性 铸造的工艺性方面的知识 教法设计说明 针对不同专业学生 讲述铸造与专业 专业课 毕业设计等的关系 铸造实习与今后工作的关系 最好举例讲述 激发学生的学习兴趣 结合企业铸件生产过程 从零件图 铸件图 模样 铸件到零件的过程 阐述零件 铸件及模样的主要区别 从而让学生从整体上了解整个铸造过程 在造型方法中 作简单的成本分析 单元2各种造型方法的示范操作 导入 由于铸件的形状各种各样 为了满足不同铸件的造型要求 造型方法也有多种形式 不同的造型方法适用于不同的铸件 使用哪种造型方法 不仅要考虑各个铸件的具体结构情况 还要考虑工厂设备情况 人员技术水平 产量等综合进行选择 对于一个铸件其造型方法可能不是唯一的 可能有几个造型方案可以选择 要从保证铸件质量 方便造型 生产效率高 生产准备简单等方面综合考虑最后确定 学法提示 仔细观察造型过程和操作要领 明确冒口 浇注系统的放置位置 掌握填砂 紧实 起模 造型 修型 扎透气眼的要领 正确使用造型工具 比较不同造型方法与铸件结构的关系 造型示范与讲解相结合 操作示范与讲解 1 示范造型 演示各种造型方法 整模造型 分模造型 活块造型 三箱造型 挖砂造型 假箱造型 刮板造型 的造型过程 型芯制造过程 2 讲解 1 说明各种造型工具的使用方法 2 常用模样 砂箱 芯盒的结构 材料 分类 3 讲解砂箱的定位方法 砂箱大小的确定原则 4 说明砂型紧实 起模 修型 扎透气眼 下芯 合箱过程的注意事项 5 说明浇注系统与冒口放置位置的操作要领 6 说明操作成绩评判方法 教法设计思路 首先根据造型用模样 跟学生分析其结构特点 让学生明白为何要进行这样分型 将模样放置在造型平板上 放置砂箱 此时要阐述上 下砂箱放置的先后顺序 砂箱的结构和材料 模样在砂箱中的位置 特别要重点讲述模样的位置要考虑到冒口位置 吃砂量和浇注系统 填砂一次量要合适 讲述一次填砂量太多和太少的缺点 紧实过程向学生讲述紧实顺序 特别注意保护模样 防止冒口 浇口错位 紧实均匀 教法设计思路 起模样注意事项 结合造型过程 讲述扎透气眼 模样松动 起模的方法 示范修型过程 讲述注意事项和修型的技巧 在讲解造型方法的确定时 要向学生灌输质量 成本思想 通过讲解成绩评判方法 使学生知道操作的重点与难点 单元3学生进行各种造型方法的实际操作 导入 进行各种造型方法的实际操作 通过操作深入理解铸造的基本知识 掌握基本的造型方法 明确造型的工艺过程 深入体会零件结构与铸造工艺的关系 学生操作过程 指导人员要巡回指导 学生操作 进行型砂 芯砂的准备 进行各种造型方法 整模造型 分模造型 活块造型 三箱造型 挖砂造型 假箱造型 刮板造型 的造型操作 进行型芯的制造操作 注意事项 指导学生型砂 芯砂的配备 合理水分的加入 正确使用各种造型工具 掌握修型要领 不要来回压光表面 掌握砂型紧实方法 一次放置砂量要适宜 逐层放置与紧实 注意不要一次放置砂量太多 防止紧实度不够 紧实要均匀 紧实度要适宜 并非紧实度越高越好 掌握起模要领 起模前先要适度松动模样 起模时要平稳 果断 注意浇注系统 冒口的放置位置 注意事项 扎透气眼的位置 深浅 结合学生存在的问题 讲明其对质量的影响 合箱注意事项 防止错箱 掉砂 塌箱的产生 结合造型过程 讲述造型安全注意事项 指导学生型芯制造 在造型造作过程中 严格实习成绩判定 注意培养学生严格认真 不怕苦不怕累的工作作风 单元4熔炼 导入 铸造要将液体金属浇注到铸型型腔中 因此金属的熔炼也是铸造的一个重要工序 金属液的质量也直接影响铸件的质量 通过此讲解 了解常用的铸铁 铸钢 铸铜和铸铝熔炼设备 冲天炉 中频炉 电阻炉的构造与原理 1冲天炉 1 1冲天炉的构造 冲天炉的构造 1 出铁口2 出渣口3 前炉4 过桥5 风口6 底焦7 金属料8 层焦9 火花罩10 烟囱11 加料口12 加料台13 热风管14 热风胆15 进风口16 热风17 风带18 炉缸19 炉底门 1 2冲天炉的炉料 冲天炉熔炼用的炉料 金属炉料 燃料 熔剂 金属料包括生铁 回炉铁 废钢和铁合金等 冲天炉熔炼多用焦炭作燃料 通常焦炭的加入量一般为金属料的1 8 1 12 这一数值称为焦铁比 熔剂主要起稀释熔渣的作用 在炉料中加入石灰石 CaCO3 和萤石 CaF2 等矿石 1 3 熔炼操作 1 备料炉料的质量及块度大小对熔化质量有很大影响 2 修炉用耐火材料将炉身及前炉内壁损坏的地方修好 关闭炉底门 用型砂填实炉底 炉底面应向过道方向倾斜5 7 3 烘干 点火修炉后应烘干炉壁 4 加底焦从加料口先加入1 2的底焦 烧着后再加入剩余的底焦 并从加料口测量剩余底焦高度 1 3 熔炼操作 5 加料每批炉料按熔剂 金属炉料 层焦的次序加入 直到加料口下沿为止 6 熔炼先打开风口放出co气体 待炉料预热15 30分钟后 鼓风 半分钟后关闭风口 7 出铁 出渣半小时左右可出第一包铁水 经炉前检验合格后即可浇注 出炉的铁水温度约为1250 1350 左右 8 停风 打炉当剩下的砂型不多时就停止加料 到炉料熔化将近完毕时停风 2中频炉 2 1中频炉的构造利用感应线圈中交流电的感应作用 使坩埚内的金属炉料及钢液产生感应电流发出热量使炉料熔化的 优点 加热速度较快 热量散失少 热效率较高 氧化熔炼损耗较小 吸收气体较少 缺点 炉渣温度较低 化学性质不活泼 不能充分发挥炉渣在冶炼过程中的作用 基本上是炉料的重熔过程 中频炉的构造 感应电炉的类型 高频感应电炉 频率1000Hz以上 容量一般在100kg以下 中频感应电炉 频率500 300Hz之间 容量一般是60 1000kg 工频感应电炉 工业频率50Hz 容量一般是100 10000kg 3电阻炉 3 1电阻炉的构造 可倾式电阻坩埚炉 1 倾斜机构2 炉盖3 坩埚4 加热元件 硅炭棒 5 炉壳6 炉衬7 支架8 控制柜 教法设计思路 利用挂图重点讲述冲天炉的构造及工作原理 结合车间的中频炉 电阻炉讲解中频炉 电阻的构造及工作原理 熔炼不同的铸造合金常选择的熔炼设备 熔炼过程成分与温度的控制 操作注意事项 单元5质量分析 导入 铸造过程工序繁多 影响铸件质量的因素很多 型砂质量 造型方法 工艺选择 人员技术水平 原材料质量 金属熔炼以及落砂 清理等 都影响铸件的质量 只有分析出产生质量的原因 才能采取措施 提高质量 讲解 常见铸造缺陷产生原因和预防措施1 缩孔的产生及预防措施 1 缩孔的产生铸件在凝固过程中 由于合金的液态收缩和凝固收缩