第一章特种铸造电子教案

三水区工业中专学校教案 课程名称 机械制造工艺基础 授 课 班 级12 机械 授 课 日 期 年 2 月 12 日 第 2 周星期 1 第 3 4 节 年 月 日 第 周星期 第 节 年 月 日 第 周星期 第 节 授课章节 名 称 1 3 特种铸造 教 学 目 的 掌握特种铸造的种类及其特点 应用范围 教 学 重 点 特种铸造的种类及其特点 应用范围 教 学 难 点 特种铸造的应用 授 课 方 式 自主学习 讲练结合 课 外 作 业 教具 挂图 PPT 课件 视频 课后分析 或 体 会 第 周 第 个教案 签批日期 第 周星期 组长签名 第 1 页 1 1 教学过程 板书设计教学过程 板书设计 一 组织教 学 督促学生进教室和准备课本 稳定学生情绪 检查人数 督促查擦黑板 二 复习特征铸造有哪些优点 二 引入新 课 复习 创设 问题情境 激发学生学 习兴趣 1 师 砂型铸造具有哪些优缺点 2 生回答 3 师 砂型铸造 工艺装备简单 生产准备时间短 成本低 原材料来 源广 但一个砂型只能使用一次 工艺复杂 生产率低 铸造缺陷多 尺寸精 度低 切削量大 劳动强度大 但随着科学技术的发展 对铸造提出了更高的 要求 要求生产出更加精确 性能更好 成本更低的铸件 为适应这些要求 铸造工作者发明了许多新的铸造方法 这些方法统称为特种铸造特种铸造 这次课主要 学习内容 三 讲授新 课 多媒体教学 弥补设备没 有的缺陷 帮助学生获 得各种特征 铸造知识 理解新工艺 检验学生看 录像的效果 加深印象 1 31 3 特种铸造 特种铸造 学学习内容 金属型铸造压 压力铸造 离心铸造 熔模铸造 提问 什么是特种铸造 特种铸造特点 特种铸造主要有 熔模铸造 金属型铸造 压力铸 离心铸造 特种铸造具有铸件精度和表面质量高 铸件内在性能好 原材料消耗低 工作环境好等优点 但铸件的结构 形状 尺寸 重量 材料种类往往受到一 定限制 一 金属型铸造 1 生看录像 金属型铸造 了解铸造原理 金属铸型 工艺过程 应用 2 师设问式启发学生归纳金属型铸造概念 构造 工艺过程 应用 1 金属型铸造原理 在 重力 作用下将金属液体浇入金属 铸型 冷却凝固后获得 铸件 的方法 铸型用金属制成 可 反复 使用 故又称永久型铸造 2 金属铸型 金属铸型的材料一般采用 铸铁 铸件内腔可用 金属 型芯或 砂 芯得到 结构有整体式 水平分型式 垂直分型式 组合型分型式 3 启发设问式地讲解金属型铸造的特点和应用 金属型铸造的特点是 1 尺寸精度高 IT12 IT16 表面粗糙度小 Ra12 5 6 3 m 机械 加工余量小 第 2 页 2 2 教学过程 板书设计教学过程 板书设计 检验看录像 的效果 师 纠正 补充 2 铸件的晶粒较细 力学性能好 3 可实现一型多铸 提高了劳动生产率 且节约造型材料 但金属型的制造成本高 不宜生产大型 形状复杂和薄壁铸件 由于冷却 速度快 铸铁件表面易产生白口 切削加工困难 受金属型材料熔点的限制 熔点高的合金不适宜用金属型铸造 用途 铜合金 铝合金等铸件的大批量生产 如活塞 连杆 汽缸盖等 铸铁件的金属型铸造目前也有所发展 但其尺寸限制在 300mm 以内 质量不超 过 8kg 如电熨斗底板等 二 二 压力铸造压力铸造 一 看录像 压力铸造 了解以下问题 1 压力铸造原理 2 压铸设备有哪几类 3 压力铸造几个主要工艺步骤 4 应用在什么场合 二 师设问式启发学生归纳 1 压力铸造原理 就是将熔融金属在 压铸机 中以高速 高压将熔融的金属液压入 金属 铸型 使它在 压力 下凝固获得铸件的方法 2 压力铸造机 根据压室工作条件不同 分为 冷压 室压铸机和 热压 室压铸机两类 热压室压铸机的压室与坩埚连成一体 而冷压室压铸机的压室是与坩埚分开的 根据压射冲头位置不同 冷压室压铸机又可分为 立式 和 卧式 两种 目 前以卧式冷压室压铸机应用较多 见图片 3 工艺步骤工艺步骤 浇注 压射 开型 顶出 卧式冷压室压铸机工作原理 立式冷压室压铸机工作原理 3 3 师设问式 师设问式地与学生一起归纳金属型铸造的特点和应用 压铸有如下特点 第 3 页 3 3 教学过程 板书设计教学过程 板书设计 学习方法同 上 1 压铸件尺寸精度高 表面质量好 尺寸公差等级为 IT11 IT13 表面粗 糙度 Ra 值为 6 3 1 6 m 可不经机械加工直接使用 而且互换性好 2 可以压铸壁薄 形状复杂以及具有很小孔和螺纹的铸件 如锌合金的压 铸件最小壁厚可达 0 8mm 最小铸出孔径可达 0 8mm 最小可铸螺距达 0 75mm 还能压铸镶嵌件 3 压铸件的强度和表面硬度较高 压力下结晶 加上冷却速度快 铸件表 层晶粒细密 其抗拉强度比砂型铸件高 25 40 4 生产率高 可实现半自动化及自动化生产 不足 气体难以排出 压铸件易产生皮下气孔 压铸件不能进行热处理 也不宜在高温下工作 金属液凝固快 厚壁处来不及补缩 易产生缩孔和缩松 设备投资大 铸型制造周期长 造价高 不宜小批量生产 应用 生产锌合金 铝合金 镁合金和铜合金等铸件 汽车 拖拉机制造 业 仪表和电子仪器工业 在农业机械 国防工业 计算机 医疗器械等制造 业等 三 离心铸造三 离心铸造 1 看录像 离心铸造 思考 离心铸造原理 离心铸造分为几种 特点 2 师设问式与学生一起归纳 1 1 离心铸造原理 将金属液浇入高速 旋转 的铸型中 使其在 离心力 作用下成形并凝 固的铸造方法 2 其铸型可以是 金属 型 也可以是 砂型 3 3 离心铸造的种类及其应用场合 根据铸型旋转轴的空间位置 离心铸造可分为立式和卧式两大类 a 立式离心铸造原理图 b 卧式离心铸造原理图 1 立式离心铸造 铸型绕垂直轴旋转 在离心力和重力的共同作用下 内表 面为回转抛物面 因此用于高度小于直径的圆环类或成形铸件 图 1 1 2 卧式离心铸造 铸型绕水平轴旋转 铸件壁厚均匀 适于长度较大的管 套类零件 可双金属浇注 图 1 2 图 1 1 图 1 2 3 离心铸造特点 1 液体金属能在铸型中形成中空的自由表面 不用型芯即可铸出中空铸件 简化了套筒 管类铸件的生产过程 第 4 页 4 4 教学过程 板书设计教学过程 板书设计 2 离心力作用下 金属液的充型能力得到提高 可浇注流动性较差的合金 铸件和薄壁铸件 如涡轮 叶轮等 3 由于离心力的作用 改善了补缩条件 气体和非金属夹杂物也易于自金 属液中排出 产生 缩孔 缩松 气孔 和 夹杂 等缺陷的几率较小 4 无 浇注 系统和 冒口 节约金属 5 铸件的内孔尺寸误差 大 表面 粗糙 铸件的比重偏析大 金 属中的 熔渣 等密度小的夹杂物易集中在内表面 应用 铸铁管 汽缸套 铜套 双金属轴承 特殊钢的无缝管坯 造纸机滚 筒等铸件的生产 在生产铸件的各种方法中离心铸造方法将仅次于砂型的铸造方法 具有举 足轻重的地位 四 熔模铸造 失蜡铸造 失蜡铸造 1 1 看录像 看录像 熔模铸造 了解熔模铸造原理 工艺过程 2 师设问式与学生一起归纳工艺过程 熔模铸造特点 1 工艺过程 工艺过程 1 制造蜡模制造蜡模 蜡模材料常用 50 石蜡和 50 硬脂酸配制而成 如图所示 为提 高生产率 常把数个蜡模熔焊在蜡棒上 成为蜡模组 如图所示 2 制造型壳制造型壳 在蜡模组表面浸挂一层以水玻璃和石英粉配制的涂料 然后在 上面撒一层较细的硅砂 并放入固化剂 如氯化铵水溶液等 中硬化 使蜡模 组外面形成由多层耐火材料组成的坚硬型壳 一般为 4 10 层 型壳的总厚 度为 5 7mm 如图所示 3 熔化蜡模熔化蜡模 脱蜡 通常将带有蜡模组的型壳放在 80 90 的热水中 使 蜡料熔化后从浇注系统中流出 4 型壳的焙型壳的焙烧 把脱蜡后的型壳放入加热炉中 加热到 800 950 保温 0 5 2h 烧去型壳内的残蜡和水分 并使型壳强度进一步提高 5 浇注浇注 将型壳从焙烧炉中取出后 周围堆放干砂 加固型壳 然后趁热 600 700 浇入合金液 并凝固冷却 6 脱壳和清理脱壳和清理 用人工或机械方法去掉型壳 切除浇冒口 清理后即得铸件 2 2 熔模铸造的特点和应用 1 没有分型面 铸件精度高 表面质量好 是少 无切削加工工艺的重要 方法之一 其尺寸精度可达 IT11 IT14 表面粗糙度为 Ra12 5 1 6 m 如 熔模铸造的涡轮发动机叶片 铸件精度已达到无加工余量的要求 2 可制造形状复杂铸件 其最小壁厚可达 0 3mm 最小铸出孔径为 0 5mm 对由几个零件组合成的复杂部件 可用熔模铸造一次铸出 3 铸造合金种类不受限制 用于高熔点和难切削合金 更具显著的优越性 4 生产批量基本不受限制 既可成批 大批量生产 又可单件 小批量生 产 第 5 页 5 5 教学过程 板书设计教学过程 板书设计 缺点 工序繁杂 生产周期长 原辅材料费用比砂型铸造高 生产成本较 高 铸件不宜太大 太长 一般限于 25kg 以下 产品 生产汽轮机及燃气轮机的叶片 泵的叶轮 切削刀具 以及飞机 汽车 拖拉机 风动工具和机床上的小型零件 图 熔模铸造的工艺过程 课堂练习 1 41 4 常用铸造方法的选择常用铸造方法的选择 各种铸造方法都有其优缺点 分别适用于一定范围 选择铸造方法时 应 从技术 经济 生产条件以及环境保护等方面综合分析比较 以确定哪种成形 方法较为合理 即选用较低成本 在现有或可能的生产条件下制造出合乎质量 要求的铸 件 几种常用铸造方法基本特点的比较见表 表几种铸造方法的比较表几种铸造方法的比较 铸造方法 比较项目 砂型铸造熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造离心铸造 适用合金各种合金 不限 以铸 钢为主 不限 以 非铁合金为 主 非铁合金 以非铁合 金为主 铸钢 铸铁 铜合金 适用铸件大小不受限制 几十克至几 十公斤 中 小铸件 中 小件 几克至几十 公斤 中 小件 有时达数百 公斤 零点几公斤 至十多吨 铸件最小壁厚 mm 铸铁 3 4 0 5 0 7 孔 0 5 2 0 铸铝 3 铸铁 5 铝合金 0 5 铜合金 2 2 优于同类铸 型的常压铸 造 铸件加工余量大小或不加工小小或不加工较小 外表面小 内表面较大 表面粗糙度 Ra m 50 12 512 5 1 612 5 6 36 3 1 612 5 3 2 决定于 铸型材料 铸件尺寸公差 mm 100 1 0100 0 3100 0 4100 0 3100 0 4 决定于 铸型材料 工艺出品率 30 50 60 40 50 60 50 6085 95 毛坯利用率 7090709580 70 90 投产的最小批量 单件 1000 700 1000 10001000 100 1000 第 6 页 6 6 教学过程 板书设计教学过程 板书设计 件 生产率 一般机械化程度 低中低中中高最高中中高 应用举例 床身 箱 体 支座 轴承盖 曲轴 缸 体 缸盖 等 刀具 叶片 自行车零件 刀杆 风动工 具等 铝活塞 水 暖器材 水 轮机叶片 一般非铁合 金铸件等 汽车化油器 缸体 仪表 和照相机的 壳体和支架 等 发动机缸体 缸盖 壳体 箱体 船用 螺旋桨 纺 织机零件等 各种铸铁 管 套筒 环叶轮 滑 动轴承等 注 合金种类 取决于铸型的耐热状况 砂型铸造所用硅砂耐火度达 1700 比碳钢的浇注温度还高 100 200 因此砂型铸造可用于铸钢 铸铁 非铁 合金等各种材料 熔模铸造的型壳是由耐火度更高的纯石英粉和石英砂制成 因此它还可用于生产熔点更高的合金钢铸件 金属型铸造 压力铸造和低压铸 造一般都是使用金属铸型和金属型芯 即使表面刷上耐火涂料 铸型寿命也不 高 因此一般只用于非铁合金铸件 铸件大小 主要与铸型尺寸 金属熔炉 起重设备的能力等条件有关 砂 型铸造限制较小 可铸造小 中 大件 熔模铸造由于难以用蜡料做出较大模 样以及型壳强度和刚度所限 一般只宜于生产小件 对于金属型铸造 压力铸 造和低压铸造 由于制造大型金属铸型和金属型芯较困难及设备吨位的限制 一般用来生产中 小型铸件 尺寸精度和表面粗糙度 铸型的精度与表面粗糙度有关 砂型铸件的尺寸 精度最差 表面粗糙度 Ra 值最大 熔模铸造因压型加工的很精确 光洁 故 蜡模也很精确 而且型壳是个无分型面的铸型 所以熔模铸件的尺寸精度很高 表面粗糙度 Ra 值很小 压力铸造由于压铸型加工的较准确 且在高压 高速 下成形 故压铸件的尺寸精度也很高 表面粗糙度 Ra 值很小 金属型铸造和 低压铸造的金属铸型 型芯 不如压铸型精确 光洁 且是重力或低压下成形 铸件的尺寸精度和表面粗糙度都不如压铸件 但优于砂型铸件 凡是采用砂型和砂芯生产铸件 可以做出形状很复杂的铸件 但是压力铸 造采用结构复杂的压铸型也能生产出复杂形状的铸件 这只有在大量生产时才 是经济的 因为压铸件节省大量切削加工工时 综合计算零件成本还是经济的 离心铸造较适用于管 套等这一类特定形状的铸件 四 课堂小 结 让学生总结 本次课重点讲解了以下内容 各种特征铸造的特点 分类及其特点 应用场合 五 布置作 业 练习册练习册 第 7 页 7 7 教学过程 板书设计教学过程 板书设计 六 板书设 计 一 特种铸造 特种铸造 一 特种铸造的特点 二 特征铸造的分类及其特点 应用 主要有熔模铸