机械制造技术基础 第1.1章 铸造学习课件

课程简介《机械制造工程基础》课程是高等学校机械类专业学生必修的技术基础课。通过对该课程的学习,使学生初步掌握各种成形方法、零件加工工艺和结构工艺性、公差及配合等基本工艺知识，具有选择毛坯、零件加工方法及进行工艺分析和标注公差尺寸的初步能力。课程学习：坚持知识、方法、思维、能力和素质并重

独立学习和解决问题，具有创造性思维

考核方式：理论考试（闭卷）70%

实验、作业及课堂表现30%十五863子课题验收汇报课程内容第一篇毛坯生产十五863子课题验收汇报课程内容第二篇机械加工工艺

十五863子课题验收汇报产品举例十五863子课题验收汇报十五863子课题验收汇报十五863子课题验收汇报第一篇毛坯生产

1、毛坯生产引言：

毛坯：根据机器零件所要求的工艺尺寸、形状而制成的坯料，供进一步加工使用，以获得成品零件。

2、毛坯生产方法：获得毛坯的生产过程就是毛坯生产。铸造、锻造、冲压、焊接等。常用的毛坯除型材外，主要有铸件、锻件、冲压件和焊接件。十五863子课题验收汇报引言第一节合金的铸造性能第二节砂型铸造第三节特种铸造第四节零件结构的铸造工艺性主要内容第1章铸造十五863子课题验收汇报引言1、何为铸造？铸造生产是机械制造工业中制做机械零件或者零件毛坯的重要方法。铸造是指制造铸型、熔炼金属，并将熔融金属液浇注到具有与零件形状相似的铸型型腔内，待其冷却凝固后，获得一定形状和性能的金属件（铸件）的方法。

木模-造型造芯-合模-浇注-凝固-落砂-成型十五863子课题验收汇报大多数铸件毛坯需要再经过切削加工制成机械零件。在一定工艺条件下，铸造也可以生产少削精密零件毛坯或无切削的零件。铸造成形实质上是利用熔融金属的流动性能实现成形的。当然，铸造作为一种方法也可以推广到其它材料上的成形。例如，塑料件的成形等。十五863子课题验收汇报2、铸造优缺点

优点：

1）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。

2）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，铸件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。

3）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。缺点：

1）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，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。

2）铸件质量不够稳定。十五863子课题验收汇报机床、内燃机、重型机器机械类别风机、压缩机拖拉机农业机械汽车%70~9060~8050~7040~7020~30表1-1各类机械工业中铸件重量比

铸造在机械制造业中应用十分广泛，在各种类型的机器设备中铸件占很大比重。如表1-1所示。十五863子课题验收汇报十五863子课题验收汇报第一节铸造成型理论基础流动性和充型能力

合金的凝固与收缩

铸造内应力及铸件的变形、裂纹外因内因元素物性铸型环境十五863子课题验收汇报一、流动性和充型能力（一）合金的流动性

1.流动性流动性是指熔融金属的流动能力。

合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动性试样”的长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈长。

2.流动性的影响因素

1）合金的种类

不同种类的合金，具有不同的螺旋线长度，即具有不同的流动性。其中灰铸铁的流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，而铸钢的流动性最差。十五863子课题验收汇报2）化学成分和结晶特征纯金属和共晶成分的合金，凝固是由铸件壁表面向中心逐渐推进，凝固后的表面比较光滑，对未凝固液体的流动阻力较小，所以流动性好，见下图a。在一定凝固温度范围内结晶的亚共晶合金，凝固时铸件内存在一个较宽的既有液体又有树枝状晶体的两相区。凝固温度范围越宽，则枝状晶越发达，对金属流动的阻力越大，金属的流动性就越差，见下图b。不同结晶特征的合金的流动性

十五863子课题验收汇报3）合金的物理性质

与合金有关的物理性质有比热容、密度、导热系数、结晶潜热和黏度。液态合金的比热容和密度越大，导热系数越小，凝固时结晶潜热释放得越多，都能使合金较长时间保持液态，因而流动性越好；液态合金的黏度越小，流动时的内摩擦力也就越小，流动性就越好。4）液态合金的温度温度越高，液态合金的流动性就越好，但如液态合金的温度过高，会导致合金的氧化、吸气非常严重，使铸件产生气孔、夹渣、缩松、缩孔等缺陷。十五863子课题验收汇报（二）合金的充型能力

1.充型能力

概念：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。合金的流动性是金属本身的属性，不随外界条件的改变而变化，而合金的充型能力不仅和金属的流动性相关，而且也受外界因素的影响。

2.充型能力的影响因素

1）铸型条件

a）铸型的蓄热能力即铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。铸型的热导率和质量热容越大，对液态合金的激冷作用越强，合金的充型能力就越差。

十五863子课题验收汇报2）浇注条件a）浇注系统的结构；b）充型压力；c）浇注温度。b）铸型温度

提高铸型温度，可以降低铸型和金属液之间的温差，进而减缓了冷却速度，可提高合金液的充型能力。c）铸型中的气体铸型中气体越多，合金的充型能力就越差。d)铸件结构铸件结构越复杂，铸件壁厚越薄，液态金属充型越困难。十五863子课题验收汇报二合金的凝固与收缩（一）铸件的凝固方式及影响因素

1.铸件的凝固方式（1）逐层凝固方式

合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开，这种凝固方式称为逐层凝固。常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金及某些黄铜都属于逐层凝固的合金。（2）糊状凝固方式

合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固，这种凝固方式称为糊状凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜和某些黄铜等都是糊状凝固的合金。十五863子课题验收汇报（3）中间凝固方式

大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。铸件的凝固方式十五863子课题验收汇报2.凝固方式的影响因素（1）合金凝固温度范围的影响（固液相线宽度）

合金的液相线和固相交叉在一起，或间距很小，则金属趋于逐层凝固；如两条相线之间的距离很大，则趋于糊状凝固；如两条相线间距离较小，则趋于中间凝固方式。（2）铸件温度梯度的影响

增大温度梯度，可以使合金的凝固方式向逐层凝固转化；反之，铸件的凝固方式向糊状凝固转化。十五863子课题验收汇报二）铸造合金的收缩

铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩。它主要包括以下三个阶段：

1.液态收缩金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。

2.凝固收缩熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。

3.固态收缩金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。十五863子课题验收汇报（三）影响合金收缩的因素

1.化学成分

不同成分的合金其收缩率一般也不相同。在常用铸造合金中铸钢的收缩最大，灰铸铁最小。

2.浇注温度

合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大。

3.铸件结构与铸型条件

铸件冷却收缩时，因其形状、尺寸的不同，各部分的冷却速度不同，导致收缩不一致，且互相阻碍，又加之铸型和型芯对铸件收缩的阻力，故铸件的实际收缩率总是小于其自由收缩率。这种阻力越大，铸件的实际收缩率就越小。十五863子课题验收汇报（四）收缩对铸件质量的影响

1.缩孔和缩松

（1）缩孔的形成***

缩孔总是出现在铸件上部或最后凝固的部位，其外形特征是：内表面粗糙，形状不规则，多近于倒圆锥形。通常缩孔隐藏于铸件的内部，有时经切削加工才能暴露出来。缩孔形成的主要原因是液态收缩和凝固收缩。缩孔形成过程见下图。十五863子课题验收汇报缩孔形成过程示意图十五863子课题验收汇报（2）缩松的形成

宏观缩松多分布在铸件最后凝固的部位，显微缩松则是存在于在晶粒之间的微小孔洞，形成缩松的主要原因也是液态收缩和凝固收缩所致。缩松形成过程见下图。缩松形成过程示意图十五863子课题验收汇报（3）缩孔、缩松的防止措施

a）采用定向凝固的原则所谓定向凝固或顺序凝固，是使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。冒口和冷铁的合理使用，可造成铸件的定向凝固，有效地消除缩孔、缩松。定向凝固原则(***)见下图。定向凝固原则：十五863子课题验收汇报

b）合理确定铸件的浇注位置、内浇道位置及浇注工艺

浇注位置的选择应服从定向凝固原则；内浇道应开设在铸件的厚壁处或靠近冒口；要合理选择浇注温度和浇注速度，在不增加其它缺陷的前提下，应尽量降低浇注温度和浇注速度。十五863子课题验收汇报

2.铸造应力、变形和裂纹

在铸件的凝固以及以后的冷却过程中，随温度的不断降低，收缩不断发生，如果这种收缩受到阻碍，就会在铸件内产生应力，引起变形或开裂，这种缺陷的产生，将严重影响铸件的质量。

（1）铸造应力的产生

铸造应力按其产生的原因可分为三种：

a）热应力铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。

b）固态相变应力铸件由于固态相变，各部分体积发生不均衡变化而引起的应力。

c）机械应力铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、箱挡(箱带）等外力的阻碍而产生的应力。

铸件铸出后存在于铸件不同部位的内应力称为残留应力。十五863子课题验收汇报铸造应力以应力框为例(图),讨论瞬时应力的发展过程。

应力框由杆I，杆Ⅱ以及横梁Ⅲ（刚性体）组成十五863子课题验收汇报第一阶段(τ0～τ1)：杆Ⅱ开始线收缩，而杆I仍处于凝固初期，枝晶骨架尚未形成。显然，此时铸件的变形由杆Ⅱ确定，杆Ⅱ带动杆I一起收缩。到τ1时，两杆具有同一长度，温差为ΔtH，铸件不产生应力。线收缩开始温度第二阶段(τ１～τ２)：此时杆I温度也已降到ty以下，开始线收缩，在τ１时两杆具有相同长度。在以后的冷却过程中，两杆的温差沿图c中ab变化，到τ２时两杆温差最大，为Δtmax。从τ1到τ2，两自由线收缩量的差为：

杆Ⅱ要比杆I多收缩

l1，但两杆彼此相连，始终具有相同的长度。因此，杆Ⅱ被拉长，杆I被压缩。这样在杆Ⅱ内产生拉应力，在杆I内产生压应力。到τ２时，应力达极大值，该阶段为应力增长阶段。

十五863子课题验收汇报线收缩开始温度

第三阶段(τ2～τ3)：两杆的温差逐渐减小，到τ2时，温差又减小到Δt

H。在此阶段，杆I的冷却速度大于杆Ⅱ，即杆I的自由线收缩速度大于杆Ⅱ。从τ2到τ3，两杆自由线收缩量的差值为：

从上式可以看出，从τ1到τ3，两杆的自由线收缩量相等。因为假定铸件只产生弹性变形，所以到达τ3时，两杆中的应力值均为零。这样，在第三阶段，两杆中的应力逐渐减小，到τ3时，铸件处于完全卸载状态。十五863子课题验收汇报线收缩开始温度

第四阶段(τ3～τ4)：杆I的冷却速度仍然比杆Ⅱ快，即杆I的自由线收缩速度大于杆Ⅱ。从τ3到τ4两杆自由线收缩的差值为：

在此阶段，杆I被拉长，故产生拉应力，杆Ⅱ则相反，产生压应力。到τ4时(室温)，铸件内存在残余应力，杆Ⅱ内为压应力，杆I内为拉应力。十五863子课题验收汇报第三阶段(τ2～τ3)：两杆的温差逐渐减小，两杆中的应力逐渐减小，到τ3时，铸件处于完全卸载状态。第一阶段(τ0～τ1)：两杆具有同一长度，温差为ΔtH，铸件不产生应力。第二阶段(τ１～τ２)：在杆Ⅱ内产生拉应力，在杆I内产生压应力。到τ２时，应力达极大值，该阶段为应力增长阶段。

第四阶段(τ3～τ4)：杆I被拉长，故产生拉应力，杆Ⅱ则相反，产生压应力。到室温时，铸件内存在残余应力，杆Ⅱ内为压应力，杆I内为拉应力。

下面以简要的动画概括合金瞬时应力的发展过程，以加深同学们的理解。十五863子课题验收汇报（2）铸造应力的防止和消除措施

a）采用同时凝固的原则

同时凝固是指通过设置冷铁、布置浇口位置等工艺措施，使铸件温差尽量变小，基本实现铸件各部分在同一时间凝固。如下图所示。

b）提高铸型温度

c）改善铸型和型芯的退让性

d）进行去应力退火同时凝固原则：十五863子课题验收汇报（3）铸件的裂纹及防止

a)铸件裂纹的分类及其形貌

铸件一般有热裂和冷裂两种开裂方式。热裂是在凝固后期高温下形成的，主要是受到机械阻碍作用而产生的，热裂裂纹一般沿晶界产生和发展，其外形曲折短小，裂纹缝内表面呈氧化色；冷裂是在较低温度下形成的，常出现在铸件受拉伸部位，特别是有应力集中的地方，冷裂常常是穿晶断裂，裂纹细小，外形呈连续直线状或圆滑曲线状，裂纹缝内干净，有时呈轻微氧化色。

b）铸件裂纹的防止

应尽可能采取措施减小铸造应力；同时金属在熔炼过程中，应严格控制有可能扩大金属凝固温度范围元素的加入量及钢铁中的硫、磷含量，选用收缩率小的合金，改善合金的退让性。缩小凝固温度范围十五863子课题验收汇报铸造常见缺陷P17表1-4十五863子课题验收汇报小结重点要求合金的流动性和充型能力；铸造合金的收缩；铸造内应力及铸件的变形、裂纹。一般要求影响合金流动性的因素；影响收缩的因素；缩孔和缩松的形成过程；缩孔位置的确定；铸件裂纹的防止。十五863子课题验收汇报第二节砂型铸造砂型铸造造型方法的选择铸造工艺设计木模要方便从砂箱中取出十五863子课题验收汇报一、砂型铸造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：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。十五863子课题验收汇报二、造型方法的选择用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。

（一）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、技术水平要求高，所以手工造型主要用于单件小批生产，特别是重型和形状复杂的铸件。

1.手工造型方法分类

根据砂型的不同特征，手工造型方法可分为：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、组芯造型；根据模样的不同特征，手工造型方法可分为：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。

2.各种手工造型方法的主要特征及其适用范围十五863子课题验收汇报a)捣砂锤b)直浇道棒c)通气针d)起模针e)墁刀：修平面及挖沟槽用f)秋叶:修凹的曲面用g)砂勾:修深的底部或侧面及钩出砂型中散砂用h)皮老虎常用的造型工具十五863子课题验收汇报两箱造型两箱造型是造型的最基本方法，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。十五863子课题验收汇报整模造型整模造型的模样是整体的，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。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。齿轮坯十五863子课题验收汇报三箱造型

三箱造型的铸型由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型操作费工。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。十五863子课题验收汇报挖砂造型挖砂造型的模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。

挖到分型线十五863子课题验收汇报手轮十五863子课题验收汇报假箱造型假箱造型是为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于成批生产中需要挖砂的铸件。十五863子课题验收汇报分模造型分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。十五863子课题验收汇报活块造型

活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。十五863子课题验收汇报刮板造型

刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。十五863子课题验收汇报（二）机器造型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。机器造型铸件尺寸精确、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。

机器造型方法分类：

常用的机器造型方法有：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。

十五863子课题验收汇报特种铸造所谓特种铸造，是指有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。特种铸造一般能至少实现以下一种性能：铸造方法公差等级(CT)GB6414-86手工砂型11～13机器砂型8～10金属型6～9低压6～9熔模5～7提高铸件的尺寸精度和表面质量提高铸件的物理及力学性能提高金属的利用率(工艺出品率)减少原砂消耗量适宜高熔点、低流动性、易氧化合金铸造改善劳动条件，便于实现机械化和自动化砂型铸造-特种铸造十五863子课题验收汇报特种铸造

与普通砂型铸造不同的其他铸造方法统称为特种铸造，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、挤压铸造、实型铸造等。1.3.1

熔模铸造（又称失蜡铸造）

在易熔模样（蜡模）表面包覆若干层耐火涂料，待其硬化干燥后，将模样熔去后而制成型壳，经浇注而获得铸件的一种方法。模样材料多为蜡质，故又称失蜡铸造。

1.熔模铸造的工艺过程

熔模铸造的工艺过程如图1-23所示，主要有以下过程：制造压型、制造熔模、制造型壳、脱模、焙烧、浇注、清理。十五863子课题验收汇报图1-23熔模铸造工艺过程a）压型

b）压制蜡模

c）焊蜡模组

d）结壳脱模

e）浇铸

f）带有浇铸系统的铸件

不存在起模问题优点？十五863子课题验收汇报熔模铸造十五863子课题验收汇报2.

熔模铸造的特点和适用范围

熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合金及有特殊要求的精密铸件；主要用于汽轮机、燃汽轮机叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件的生产。主要特点如下：1）铸件的精度和表面质量高；尺寸公差IT11∼IT14，12.5∼1.6；2）可制造形状较复杂的铸件；3）适用于各种合金铸件，尤其是高熔点和难以加工的高合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。4）工艺过程较复杂，生产周期长，使用费和消耗的材料费较贵，多用于小型零件。

十五863子课题验收汇报

1.3.2

金属型铸造永久型铸造1.金属型的构造

金属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、水平分型式如图1-24a

、垂直分型式如图1-24b、复合分型式如图1-24c等。

金属型铸造是在重力作用下将金属液体浇入金属铸型以获得铸件的方法。铸型用金属制成，可反复使用，故又称永久型铸造。

2.金属型铸造的工艺特点

1）金属型预热：未预热的金属型导热性好，使金属液冷却过快，铸件易出现冷隔、浇不足、夹杂、气孔等缺陷；铸型受强烈热在浇注前必须预热。预热温度应根据合金种类冲击，应力倍增，极易损坏。故依铸件结构而定。

十五863子课题验收汇报图2-24金属型结构简图a)水平分型式c)复合分型式b)垂直分型式1一型芯2一上型

3—下型4—模底板5—动型

6—定型

十五863子课题验收汇报金属型铸造十五863子课题验收汇报

2）刷涂料：金属型表面应喷刷一层耐火涂料，以保护型壁表面，免受直接冲蚀和热击。还可改变冷却速度（防冷隔、浇不足），蓄气和排气。不同合金采用不同涂料，铝合金常用含氧化锌粉、滑石粉和水玻璃的涂料；灰铸铁用石墨、滑石粉、耐火粘土、桃胶和水。

3）浇注温度：浇注温度应比砂型铸造高20∼300C。

4）开型时间:在型内停留时间越长，温度越低，收缩量越大，取出铸件越困难，产生内应力和裂纹的倾向越大；同时金属型的温度越高，冷却时间越长，生产率下降。因此合适的开型时间十分重要。铸件凝固后应及时开型、取出铸件，以防铸件开裂或取出铸件困难。十五863子课题验收汇报

3.金属型铸造的特点和应用范围

金属型铸造适用于大批生产的有色合金铸件（非铁），如铝合金的活塞，汽缸体、气缸盖、液压泵壳体、及铜合金轴瓦、轴套等。（低熔点）1）金属型铸件冷却快，组织致密，机械性能较高；2）铸件的精度和表面质量较高；尺寸公差IT13∼IT16，12.5∼6.3；3）实现了“一型多铸”，提高了生产率，改善了劳动条件；4）金属型不透气且无退让性，铸件易产生浇不到、裂纹或白口等缺陷。

十五863子课题验收汇报

1.3.3

压力铸造

压力铸造：将熔融金属在压铸机中以高速压射入金属铸型内，并在压力下结晶的铸造方法。

1、压铸设备和压铸工艺过程

压铸过程主要由压铸机来实现。常用压铸机分为热压室和冷压室两大类。压室与坩埚相连的为热压室，适于低熔点合金；压室与熔化设备分开的为冷压室，广泛用于压铸铝、镁、铜等合金。如卧式冷压室压铸机，其工作原理如图2-25，包括合型、浇注，压射、开型、顶出铸件几个过程。

十五863子课题验收汇报图2-25卧式冷压室式压铸机工作原理图a)合型b)压铸c)开型1—浇道2—型腔3—浇入液态金属处4—液态金属5—压射冲头6—动型7—定型8—顶杆9—铸件及余料十五863子课题验收汇报卧式冷室式压铸机十五863子课题验收汇报压力铸造十五863子课题验收汇报

2.压力铸造的特点和应用范围

缺点：1）压铸时，高速液流会包住大量空气，凝固后在铸件表皮下形成许多气孔，故不能太多加工和热处理。优点：1）铸件的尺寸精度高，表面粗糙度小，尺寸公差IT11∼IT15，3.2∼0.8；

2）可压铸形状复杂的薄壁精密铸件，如可直接铸出螺纹、齿形；3）压铸件在高压下结晶，组织致密，力学性能好，其强度比砂型铸件提高25%∼40%；4）生产率很高，生产过程易于机械化和自动化。

十五863子课题验收汇报

2）设备投资大，生产准备周期长，只适于大量生产。

压力铸造主要用于生产铝、锌、镁等有色合金铸件，如发动机缸体、缸盖、箱体、支架等。十五863子课题验收汇报十五863子课题验收汇报1.3.4

低压铸造

低压铸造：用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔，并在压力下凝固以获得铸件的方法。

1.低压铸造的工艺过程：

低压铸造的工艺过程如图1-26所示，包括如下过程：1）准备合金液和铸型。合金液倒入保温坩埚中，装上密封盖，升液管及铸型。2）升液，浇注。合金在较低压力下从升液管平稳上升，注入型腔。十五863子课题验收汇报图2-26低压铸造示意图十五863子课题验收汇报3）增压凝固，型内合金在较高压力下结晶、凝固。4）减压、降液，坩埚上部与大气连通，升液管内合金液流回坩埚。5）开型取出铸件。2.低压铸造的特点和应用范围

1）充型平稳且易控制，减少了冲击、飞溅现象，不易产生夹渣、砂眼、气孔等缺陷，提高了产品合格率。2）金属液上升速度和结晶压力可调整，低压铸造适用于各种铸型、各种合金和各种大小的铸件。3）浇注系统简单，金属利用率高。4）与重力铸造（砂型、金属型）比较，铸件的轮廓清晰，力学性能较高，劳动条件改善，易于机械化和自动化。

十五863子课题验收汇报

低压铸造主要用于质量要求高的铝、镁合金铸件，如气缸体、气缸盖、铝活塞、汽车轮芯、螺旋桨、内燃机的大型球墨铸铁曲轴等。

低压铸造与压力铸造十五863子课题验收汇报1.3.5

离心铸造离心铸造：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。可用金属型也可用砂型

1.离心铸造的类型

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。1）立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转，如图2-27a,b所示。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。十五863子课题验收汇报图2-27离心铸造示意图a)立式离心铸造

b)立式离心浇注成形铸件

c)卧式离心铸造1，16—浇包2，14—铸型3，13—液体金属4—带轮和带5—旋转轴6—铸件7—电动机8—浇注系统9—型腔10—型芯11—上型12—下型15—浇注槽17—端盖十五863子课题验收汇报2）卧式离心铸造：铸型绕水平轴旋转，如图2-27c所示，铸件壁厚均匀，适于长度较大的管、套类零件。2、离心铸造的特点和应用范围

1）铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好。2）铸造中空铸件时，可不用型芯和浇注系统，大大简化了生产过程，节约金属。3）便于制造双金属铸件，如钢套镶铜轴承。4）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。优点：十五863子课题验收汇报

离心铸造主要用于管、套类零件。如铸铁管、铜套、气缸套等。

缺点：铸件易偏析，内孔不准确，内表面较粗糙。

1.3.8

各种铸造方法比较

各种常用铸造方法特点比较如表1-3所示。十五863子课题验收汇报十五863子课题验收汇报陶瓷型铸造陶瓷型铸造是在砂型熔模铸造基础上发展的新工艺，是用质地较纯、热稳定性较高的耐火材料作造型材料，用硅酸乙酯水解液作粘结剂，在催化剂作用下，经灌浆、结胶、起模、焙烧等工序制成的。母模准备→砂套造型→灌浆→稍硬→起模→喷烧→合箱→浇注→清理十五863子课题验收汇报工艺过程十五863子课题验收汇报

制壳材料制壳方法硬化方法起模方法应用范围熔模铸造硅酸乙酯水解液、刚玉等涂挂法氨硬法（慢）熔模大批陶瓷型铸造硅酸乙酯水解液、刚玉等灌浆法附加硬化剂（快）拔模（硬后拔，精度高）单件小批

陶瓷型铸造与熔模铸造比较异同点与熔模铸造比较异同点十五863子课题验收汇报1.铸件精度，表面光洁度高①

高质量的（耐火度高，化学稳定性好）耐火材料；硅酸乙酯—刚玉②

胶凝后拔模（所以质量高）2.可铸大型精铸件熔模由于蜡的原因，不能制大件（蜡变形、蠕变），陶瓷型弥补了此不足

陶瓷型铸造特点

3.投资少，生产准备周期短陶瓷型铸造生产准备简单，不需要复杂设备，准备一些必要的工艺装备4

生产成本低与机械加工方法相比，生产模具时，节省材料，成本生产各种模具铸造大型厚壁精密铸件，如铸造冲模、锻模、玻璃器皿金属型、压铸模等十五863子课题验收汇报

表1-6各种常用铸造方法比较p38项目砂型铸造金属型铸造压力铸造低压铸造离心铸造熔模铸造铸件特征材质各种合金非铁合金非铁合金各类合金各类合金各类合金尺寸大小各种尺寸中小件为主中、小件中、小件各种尺寸小件为主结构复杂一般较复杂较复杂一般复杂铸件质量尺寸精度（ＣＴ）７～１３６～９４～８６～９６～９４～７内部质量组织较松，晶粒较粗组织致密，晶粒细小组织致密，晶粒细组织致密，晶粒细小组织致密，晶粒细小组织较松，晶粒较粗技术经济指标生产效率低或一般较高很高较高较高低或一般设备费用低或中中高中中或高低或中生产准备周期短较长长较长较长较长砂型铸造金属型铸造压力铸造低压铸造离心铸造熔模铸造十五863子课题验收汇报思考题：简述熔模铸造、压力铸造的工艺过程、特点和适用范围。2.下列铸件在大批量生产时，采用什么铸造方法为宜？铝活塞、大模数齿轮滚刀、铸铁污水管、摩托车气缸体、车床床身。

十五863子课题验收汇报铸造工艺设计十五863子课题验收汇报铸造工艺图上的工艺符号见书末插页表4-1十五863子课题验收汇报十五863子课题验收汇报

十五863子课题验收汇报浇注系统和冒口90

设点要计工艺参数的确定铸造工艺图的绘制铸造工艺方案的确定铸造工艺设计包括：选择铸造方法或造型方法铸件的浇注位置和分型面位置，型芯和芯头结构；加工余量、收缩率和拔模斜度等工艺参数；浇注系统、冒口和冷铁的布置等；将所确定的工艺方案用文字和铸造工艺符号在零件图上表示出来，绘制铸造工艺图。十五863子课题验收汇报一、浇注位置及分形面的选择浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置；可采用：立浇、卧浇、斜浇等浇注位置。分型面：是指两半铸型（上、下型）或多个铸型（多箱造型）相互接触、配合的表面。铸件的造型位置由分型面决定，而铸件的浇注位置与造型位置通常是一致的。

浇注位置和分型面对铸件质量及铸造工艺都有很大影响。选择原则：着眼于控制铸件的凝固顺序

估计到铸件发生缺陷的可能十五863子课题验收汇报1.浇注位置的选择原则钳工平板因为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷，组织也不如下表面致密。如果这些加工面难以朝下，则应尽力使其位于侧面。当铸件的重要加工面有数个时，则应将较大的平面朝下。

(1)铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面，避免砂眼、气孔和夹渣

十五863子课题验收汇报上下车床床身铸件的浇注位置方案由于床身导轨面是关键表面，不容许有明显的表面缺陷，而且要求组织致密，因此通常都将导轨面朝下浇注。十五863子课题验收汇报卷扬筒的浇注位置方案因为卷扬筒的圆周表面质量要求高，不允许存有明显的铸造缺陷。若采用卧铸，圆周的朝上表面的质量难以保证；若采用立铸，由于全部圆周表面均处于侧立位置，其质量均匀一致，较易获得合格铸件。十五863子课题验收汇报(2)铸件的大平面应朝下，减少辐射防开裂夹渣。

铸件的大平面若朝上，容易产生夹砂缺陷。这是由于在浇注过程中金属液对型腔上表面有强烈的热辐射，型砂因急剧热膨胀和强度下降而拱起或开裂，于是铸件表面形成夹砂缺陷。因此，平板、圆盘类铸件的大平面应朝下。大平面朝上引起夹渣缺陷十五863子课题验收汇报(3)面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置，防止产生浇不足冷隔。

为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置。图为油盘铸件的合理浇注位置。大面积薄壁铸件浇注位置十五863子课题验收汇报(4)对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固铸钢卷扬筒，浇注时厚端放在上部是合理的；反之，若厚端放在下部，则难以补缩。十五863子课题验收汇报23图4-2-1有热节的浇注位置

十五863子课题验收汇报(5).芯子数量力求少，砂垛代芯省又好。尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯在铸型中安放牢靠、排气通畅十五863子课题验收汇报2.分型面的选择原则

分型面是指两半铸型相互接触的表面。

除了消失模铸造外，都要选择分型面。

一般说来，分型面在确定浇注位置后再选择。但是，分析各种分型面的利、弊之后，可能再次调整浇注位置。在生产中浇注位置和分型面有时是同时确定的。

分型面的选择在很大程度上影响着铸件的质量、成本和生产率。

分型面的选择要在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力。十五863子课题验收汇报十五863子课题验收汇报（1）便于起模，使造型工艺简化。1）分型面应选在铸件的最大截面处；2）分型面应尽量平直平直分型面可采用简便的分模造型。大批量生产单件小批时：耐用弯曲分型面则需采用挖砂或假箱造型。起重臂分型面的选择。十五863子课题验收汇报28尽量使用平直分型面十五863子课题验收汇报3)避免活块和型芯支架分型方案按图中方案Ⅰ，凸台必须采用四个活块方可制出，而下部两个活块的部位甚深，取出困难。当改用方案Ⅱ时，可省去活块，仅在A处稍加挖砂即可。十五863子课题验收汇报选择分型面时应尽量避免不必要的型芯。

若按图中方案1分开模造型，其上、下内腔均需采用型芯。图中方案Ⅱ，采用整模造型，则上、下内腔均可由砂垛形成，省掉了型芯。制造型芯需要专门的芯盒、芯骨，还需烘干及下芯等工序，增加了铸件成本。十五863子课题验收汇报①多一个分型面多一份误差，使精度下降；

②分型面多，造型工时多，生产率下降；③机器造型只能两箱造型，分型面多，不能进行大批量生产。244）尽量减少分型面，并尽量做到只有一个分型面十五863子课题验收汇报双联齿轮毛坯的造型方案十五863子课题验收汇报应尽量使铸型只有一个分型面，以便采用工艺简便的两箱造型十五863子课题验收汇报四箱三箱两箱十五863子课题验收汇报三通铸件的浇注位置和分型面十五863子课题验收汇报床身铸件，其顶部平面为加工基准面。图中方案a在妨碍起模的凸台处增加了外部型芯，因采用整模造型使加工面和基准面在同一砂箱内，铸件精度高，是大批量生产时的合理方案。若采用方案b，铸件若产生错型将影响铸件精度，但在单件、小批生产条件下，铸件的尺寸偏差在一定范围内可用划线来矫正，故在相应条件下方案b仍可采用。（2）尽量使铸件重要加工面或大部分加工面、加工基准面放在一个砂型内，减少错箱、披缝和毛刺，提高铸件精度。十五863子课题验收汇报25方案1要考虑采用活块造型或加外型芯才能铸造；方案2则省去了活块造型或加外型芯。十五863子课题验收汇报26使铸件全部或大部分放在同一砂型十五863子课题验收汇报应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中。

a)不合理b)合理螺栓塞头的分型面基准面加工面十五863子课题验收汇报尽量使加工基准面与大部分加工面在同一砂型内十五863子课题验收汇报

a)不合理b)合理分型面数目的确定侧芯（3）尽量减少分型面数目，最好只有一个分型面（减小模样数量）十五863子课题验收汇报（4）铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝。

a)不正确b)正确分型面的位置应能避免披缝十五863子课题验收汇报抓住主要矛盾、全面考虑

上述诸原则，对于具体铸件来说多难以全面满足，有时甚至互相矛盾。例如，质量要求很高的铸件(如机床床身、立柱、钳工平板、造纸烘缸等)，应在满足浇注位置要求的前提下考虑造型工艺的简化。没有特殊质量要求的一般铸件，则以简化工艺、提高经济效益为主要依据，不必过多地考虑铸件的浇注位置。机床立柱、曲轴等圆周面质量要求很高、又需沿轴线分型的铸件，在批量生产中有时采用“平作立浇”法，此时，采用专用砂箱，先按轴线分型来造型、下芯，合箱之后，将铸型翻转90度，竖立后进行浇注。十五863子课题验收汇报小结重点要求铸造工艺设计（浇注位置和分型面的选择）。一般要求砂型铸造及造型方法的选择。十五863子课题验收汇报铸件结构设计一、铸件结构的合理性不合理可能产生浇不足、冷隔、缩松、气孔。裂纹和变形缺陷二、铸件结构的工艺性三、铸造方法对铸件结构的特殊要求十五863子课题验收汇报一、铸造性能对铸件结构的要求l）铸件壁厚的设计（l）铸件的壁厚应合理：（2）铸件的壁厚应均匀：（3）铸件壁的连接：①铸件壁间的转角处设计出结构圆角②厚壁与薄壁间的连续要逐步过渡③避免十字交叉和锐角连接十五863子课题验收汇报一、铸件结构的合理性（1）铸件应有合理的壁厚

每一种铸造合金都有其适宜的铸件壁厚范围，铸件壁厚过大或过小都会对铸件产生不良影响。若选定合金的适宜壁厚不能满足零件力学性能的要求，则应改选高强度的材料或选择合理的截面形状以及增设加强肋等措施，见右图。铸件的壁厚应合理十五863子课题验收汇报（2)铸件壁厚应力求均匀。所谓壁厚均匀，是指铸件的各部分具有冷却速度相近的壁厚，见右图。铸件的内壁厚度应略小于外壁厚度。十五863子课题验收汇报(3)铸件壁的联接形式要合理

1.铸件如果因为结构需要不能做冷压室式压铸到壁厚均匀，则不同壁厚的联接应采用逐渐过渡的形式，见下图。铸件壁厚的过渡形式十五863子课题验收汇报对于铸件结构中有两个或三个甚至更多个壁相连的情况，可采用交错接头或环形接头的形式，见下图。（避免十字交叉和锐角连接）铸件壁联结应尽量避免金属积聚十五863子课题验收汇报为了减小热节和防止铸件产生缩孔和缩松，铸件的壁应避免交叉连接和锐角连接。中、小铸件可采用交错接头，锐角连接宜采用过渡形式，大件宜采用环形接头。

交错接头环形接头接头的合理联结方式十五863子课题验收汇报铸造性能对铸件结构的要求

2）对铸件加强筋的设计（l）筋的作用：①增加铸件的刚度和强度，防止铸件变形。②减小铸件壁厚，防止铸件产生缩孔与变形。

(2)加强筋的设计：①加强筋的厚度适当，加强筋的厚度不宜过大,一般取为被加