汽车制造工艺—铸造

1、主讲教师主讲教师 梅建伟梅建伟电电 话话628628)邮邮 箱箱 铸造铸造1.1 1.1 概述概述 1.2 1.2 铸造方式铸造方式 1.3 1.3 铸造工艺铸造工艺1.4 1.4 质量控制质量控制 铸造铸造1. 1. 机械制造工艺的定义机械制造工艺的定义铸造铸造机械制造工艺是将各种原材料通过改变其形状、机械制造工艺是将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品的方尺寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品的方法和过程。机械制造工艺是机械制造业的一项重要基法和过程。机械制造工艺是机械制造业的一项重要基础技术。础技术。

2、机械制造工艺流程是由原材料和能源的提供、毛机械制造工艺流程是由原材料和能源的提供、毛坯和零件成形、机械加工、材料改性与处理、装配与坯和零件成形、机械加工、材料改性与处理、装配与包装、质量检测与控制等多个工艺环节组成。包装、质量检测与控制等多个工艺环节组成。机械制造工艺按其功能的不同可分为三个阶段：机械制造工艺按其功能的不同可分为三个阶段：零件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、零件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、焊接、铸造、锻压加工成形等；焊接、铸造、锻压加工成形等；机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、刨削、镗削、磨削加工等；刨削、镗削、磨削加工

3、等；表面改性处理阶段，包括热处理、电镀、化学表面改性处理阶段，包括热处理、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等。镀、热喷涂、涂装等。铸造铸造在现代机械制造工艺中，上述阶段的划分逐渐变在现代机械制造工艺中，上述阶段的划分逐渐变得模糊、交叉，甚至合而为一得模糊、交叉，甚至合而为一. .2 2、铸造定义、铸造定义铸造铸造 铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能的铸件的成型方法。铸型，凝固后获得一定形状和性能的铸件的成型方法。熔炼金属熔炼金属铸铸 型型1) 是机械零件毛坯或成品零件热加工的一种重要工艺方法。是机械零件毛坯或成品零件热加

4、工的一种重要工艺方法。2) 用铸造方法制造的毛坯或零件称为铸件。用铸造方法制造的毛坯或零件称为铸件。3) 普通铸件尺寸精度不高、表面粗糙，须切削加工才成为零件普通铸件尺寸精度不高、表面粗糙，须切削加工才成为零件是制造复杂结构金属件的最灵活、最经济的成形方法，是目是制造复杂结构金属件的最灵活、最经济的成形方法，是目前零件毛坯生产的主要方法。前零件毛坯生产的主要方法。3 3、铸造优缺点、铸造优缺点 铸造铸造优点：优点： 1 1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零 件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。2 2）铸造生产

5、的适应性广，工艺灵活性大。工业上常）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常 用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可 由几克到几百吨，壁厚可由由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm0.5mm到到1m1m左右。左右。3 3）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直 接利用废机件，故铸件成本较低接利用废机件，故铸件成本较低。缺点：缺点： 1 1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩 松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能

6、，特别 是冲击韧度低于同种材料的锻件。是冲击韧度低于同种材料的锻件。2 2）铸件质量不够稳定。）铸件质量不够稳定。机床、内燃机、重型机器机床、内燃机、重型机器机机 械械 类类 别别风机、压缩机风机、压缩机拖拉机拖拉机农业机械农业机械汽车汽车 %709060 8050 70 40 7020 30 各类机械工业中铸件重量比各类机械工业中铸件重量比一般机器设备一般机器设备45 904 4、应用、应用 铸造铸造汽缸体、汽缸盖、曲轴、凸轮轴汽缸体、汽缸盖、曲轴、凸轮轴 汽车典型铸件举例汽车典型铸件举例部件部件变速器变速器发动机发动机离合器离合器制动器制动器零件名称零件名称拨叉、变速器壳拨叉、变速器壳离合

7、器盘离合器盘制动鼓、制动盘、制动钳制动鼓、制动盘、制动钳铸造铸造铸造铸造铸造铸造1.1.砂型铸造砂型铸造 用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是应用最广泛的一种铸造方法，其主要工序包括：铸造是应用最广泛的一种铸造方法，其主要工序包括：制造模样，制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、制造模样，制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。浇注、落砂、清理与检验等。 砂型在取出铸件后便损坏，故称为一次铸型。砂砂型在取出铸件后便损坏，故称为一次铸型。砂型浇注的铸件约占铸件总产量的型浇注的铸件约占铸件总产量的9090左右。左右。 1

8、) 1) 手工造型手工造型手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序 砂型不同：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地砂型不同：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、组芯造型坑造型、组芯造型特点：操作灵活、适应性广、工艺装备简单、成本低，特点：操作灵活、适应性广、工艺装备简单、成本低，但其铸件质量差、生产率低、劳动强度大、技术水平但其铸件质量差、生产率低、劳动强度大、技术水平要求高要求高模样不同：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造模样不同：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。型、活块造型、刮板造型。 2) 2) 机器造型机器造

9、型 机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。作的造型工序。 造型方法有：压实紧实、高压紧实、震击紧实、震造型方法有：压实紧实、高压紧实、震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧实、射砂紧实。压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧实、射砂紧实。 特点：铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但特点：铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。铸造铸造2.2.特种铸造特种铸造 分类：熔模铸造、消失模（实型）铸造、金属型铸分类：熔模铸造、消失模（实型）铸造、金属型铸造

10、、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、电造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、电磁铸造、爆炸成型等。磁铸造、爆炸成型等。铸造铸造 以金属模取代砂型模，可使铸件尺寸精确，表面光以金属模取代砂型模，可使铸件尺寸精确，表面光洁，内部致密，铸件可实少切削或无切削加工。洁，内部致密，铸件可实少切削或无切削加工。 每一种特种铸造方法都有其自身的特点，应用场合都每一种特种铸造方法都有其自身的特点，应用场合都有一定的局限性，一般仅适用于中小型铸件的生产，除熔有一定的局限性，一般仅适用于中小型铸件的生产，除熔模铸造适用于铸钢件外，大多数特种铸造方法仅局限于有模铸造适用于铸钢件外，大多数特种铸造方法

11、仅局限于有色合金铸件。色合金铸件。清洁铸造技术的主要内容有：清洁铸造技术的主要内容有：1)1)采用洁净的能源采用洁净的能源: :如以铸造焦代替冶金焦；以少粉如以铸造焦代替冶金焦；以少粉尘、少熔渣的感应电炉熔化代替冲天炉熔化，以减轻在尘、少熔渣的感应电炉熔化代替冲天炉熔化，以减轻在熔炼过程对空气的污染。熔炼过程对空气的污染。2)2)采用无砂和少砂的特种铸造工艺采用无砂和少砂的特种铸造工艺: :如压力铸造、金如压力铸造、金属型铸造、金属型覆砂铸造、挤压铸造等，改善操作者属型铸造、金属型覆砂铸造、挤压铸造等，改善操作者工作环境。工作环境。3)3)使用清洁无毒的工艺材料使用清洁无毒的工艺材料: :如研

12、究使用无毒无味的如研究使用无毒无味的变质剂、精炼剂、粘结剂，用湿型砂无毒无污染粉料光变质剂、精炼剂、粘结剂，用湿型砂无毒无污染粉料光洁剂代替煤粉等。洁剂代替煤粉等。铸造铸造4)4)采用高溃散性型砂工艺采用高溃散性型砂工艺: :如树脂砂、改性酯硬化水玻璃砂工艺。如树脂砂、改性酯硬化水玻璃砂工艺。5)5)研究开发多种废弃物的再生和综合利用技术研究开发多种废弃物的再生和综合利用技术: :如铸造旧砂的再生回收技术、熔炼炉渣的处理和综如铸造旧砂的再生回收技术、熔炼炉渣的处理和综合利用技术。合利用技术。6)6)研制开发铸造机器人或机械手研制开发铸造机器人或机械手: :以代替工人在恶劣条件下工作。以代替工人

13、在恶劣条件下工作。 铸造铸造 铸造工艺主要包括铸造工艺主要包括: :造型与制芯、熔化、铸造、造型与制芯、熔化、铸造、热处理、落砂处理；实际加工中，从实际用途出发，热处理、落砂处理；实际加工中，从实际用途出发，注意汽车铸件的质量，对铸造工艺的特殊要求。注意汽车铸件的质量，对铸造工艺的特殊要求。 2 2、汽车铸件的质量要求、汽车铸件的质量要求 铸件形状复杂、尺寸精度高、采用薄壁铸件、材铸件形状复杂、尺寸精度高、采用薄壁铸件、材质稳定、要求足够的耐压性和抗压性。质稳定、要求足够的耐压性和抗压性。 3 3、铸造技术、铸造技术 造型技术、熔炼技术、材质选择以及铸造方法上造型技术、熔炼技术、材质选择以及铸

14、造方法上进行特殊处理。进行特殊处理。铸造铸造 1 1、铸件工艺性要求、铸件工艺性要求 铸件结构的合理性、对铸造方法要有适应性铸件结构的合理性、对铸造方法要有适应性1) 1) 铸件应有合理的壁厚铸件应有合理的壁厚2) 2) 铸件壁厚应力求均匀铸件壁厚应力求均匀1 1、铸件结构的合理性、铸件结构的合理性3) 3) 铸件壁的联接形式要合理铸件壁的联接形式要合理4) 4) 尽量避免过大的水平面尽量避免过大的水平面5) 5) 避免冷却收缩受阻和有利于减小变形避免冷却收缩受阻和有利于减小变形2 2、铸件结构的工艺性、铸件结构的工艺性 1) 1) 铸件的外形设计：少的分型面、尽量使分型面铸件的外形设计：少的

15、分型面、尽量使分型面垂直、避免外部侧凹、结构上要有斜度垂直、避免外部侧凹、结构上要有斜度 2) 2) 铸件的内腔设计：少用型芯、型芯安放稳固、铸件的内腔设计：少用型芯、型芯安放稳固、排气容易、清砂方便、避免封闭空腔排气容易、清砂方便、避免封闭空腔铸造铸造返回返回造型技术：造型技术：可通过真空吸砂、气流吹砂、气动压实、可通过真空吸砂、气流吹砂、气动压实、液动挤压和气冲等工艺手段获得高紧实率铸型（或高液动挤压和气冲等工艺手段获得高紧实率铸型（或高速高压造型机）速高压造型机）熔化技术：熔化技术：采用感应炉，或者冲天炉与低频感应炉相采用感应炉，或者冲天炉与低频感应炉相结合的双联熔化方式。结合的双联熔化

16、方式。铸造技术：铸造技术：结合材料、应用场合、生产规模以及各种结合材料、应用场合、生产规模以及各种铸造方法本身的特点，选用合适的铸造技术。铸造方法本身的特点，选用合适的铸造技术。铸造铸造铸造铸造 砂型铸造基本工艺过程砂型铸造基本工艺过程零件图零件图铸造工艺图铸造工艺图模样图、芯盒图、铸型装配图模样图、芯盒图、铸型装配图制造模样及芯盒制造模样及芯盒混制芯砂混制芯砂预处理造型材料预处理造型材料混制型砂混制型砂造型造型制芯制芯准备准备炉料炉料熔炼熔炼金属金属浇注浇注化验化验落砂、清理落砂、清理检验检验热处理或热处理或防锈处理防锈处理合格铸件合格铸件合型合型烘干铸型烘干铸型烘干芯子烘干芯子熔模铸造基本

17、工艺过程熔模铸造基本工艺过程1 1、影响铸件质量的主要因素、影响铸件质量的主要因素铸造铸造 铸造方案、造型、熔化、浇注、后处理铸造方案、造型、熔化、浇注、后处理等每一个过程都可能影响到铸件的质量等每一个过程都可能影响到铸件的质量 1 1）铸造方案是影响铸造缺陷和经济性）铸造方案是影响铸造缺陷和经济性的重要因素，根据材料、壁厚、形状、铸造方的重要因素，根据材料、壁厚、形状、铸造方法选择；法选择；2 2、控制因素、控制因素 2 2）型砂配比、砂粒度对铸件的尺寸精度）型砂配比、砂粒度对铸件的尺寸精度和表面粗糙度有重要影响；和表面粗糙度有重要影响； 3 3）砂型硬度和含水量与气孔和缩孔有密）砂型硬度和

18、含水量与气孔和缩孔有密切影响；切影响； 4 4）熔化与浇注条件、铁水成分也是影响）熔化与浇注条件、铁水成分也是影响铸件质量的重要因素；铸件质量的重要因素；3 3、质量控制、质量控制1 1）外观检查）外观检查2 2）尺寸检查）尺寸检查3 3）材料检查）材料检查4 4）耐压防漏检查）耐压防漏检查5 5）无损探伤检查）无损探伤检查两箱造型两箱造型 最基本的造型方法，铸型由成对的上型和下型构成，操作最基本的造型方法，铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。三箱造型三箱造型 由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件由上、中、下三型

19、构成。中型高度需与铸件两个分型面的两个分型面的间距间距相适应。三箱造型操作费工，主要适用于具有两个分型面相适应。三箱造型操作费工，主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。的单件、小批生产的铸件。利用车间地面砂床作为铸型的下箱。利用车间地面砂床作为铸型的下箱。大铸件需在砂床下面铺焦炭，埋上出气管，以便浇注时引气。大铸件需在砂床下面铺焦炭，埋上出气管，以便浇注时引气。地坑造型仅用或不用上箱即可造型，减少了造砂箱的费用和时地坑造型仅用或不用上箱即可造型，减少了造砂箱的费用和时间，但造型费工、生产率低，要求工人技术水平高。间，但造型费工、生产率低，要求工人技术水平高。适用于砂箱不足，或生产要求

20、不高的中、大型铸件。适用于砂箱不足，或生产要求不高的中、大型铸件。 地坑造型地坑造型 组芯造型组芯造型（壳型铸造）（壳型铸造） 是用若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。可提高铸件是用若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。可提高铸件的精度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。的精度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。 模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。截面在一端，且为平面的铸件。整模造型整模造型挖砂造型挖砂造型 整体模样，分型面为曲面。为便于起模，造型时