《材料成型工艺基础》全套完整课件

1机械制造基础机械制造基础2一、本课程的教材主要有一、本课程的教材主要有::11、材料成形工艺基础、材料成形工艺基础

22、机械加工工艺基础、机械加工工艺基础

3一、本课程的性质和内容一、本课程的性质和内容1、本课程的性质

2、本课程的内容

生产准备 毛坯制造 机械加工 装配调试（车，铣，刨，磨，钻，镗等）（组装，部装，总装）（铸造，锻造，焊接，冲压等）机电类专业的主干专业基础课机械制造：将原材料制成零件的毛坯，将毛坯加工成机械零件，再将零件装配成机器的整个过程。（市场调查，购买原材料）4二、本课程的学习目的二、本课程的学习目的（1）了解和掌握常用的工程材料；（2）了解和掌握铸造、锻造、焊接、切削加工和特种加工；（3）熟悉机械制造全过程，并了解现代机械制造技术。5三三..本课程的学习方法本课程的学习方法

11

、复习、复习《《金工实习金工实习》》的教材内容，的教材内容，结合结合

实习操作掌握的知识，归纳总结。实习操作掌握的知识，归纳总结。

22、结合、结合《《工程材料工程材料》》课程内容，掌课程内容，掌握选材和常用材的知识。握选材和常用材的知识。

33、本课程是一门重要的综合性技术、本课程是一门重要的综合性技术基础课，重在自学。基础课，重在自学。6三三..本课程的考核办法本课程的考核办法

11、期末考试成绩占、期末考试成绩占70%70%

22、平时成绩占、平时成绩占30%30%

（课堂、实验、作业等）（课堂、实验、作业等）7§1§1铸铸

造造n一、铸造的定义：一、铸造的定义：

将液态金属浇注到具有与零件形将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型中，冷却凝状、尺寸相适应的铸型中，冷却凝固后获得毛坯或零件的方法。固后获得毛坯或零件的方法。8n二、铸造的特点：二、铸造的特点：

铸造是利用液态金属直接凝固铸造是利用液态金属直接凝固成形成形

⑴⑴

适应性广适应性广

⑵⑵

生产复杂零件生产复杂零件

⑶⑶

成本较低成本较低9nn三、铸造的不足三、铸造的不足

：：⑴⑴生产过程复杂生产过程复杂,,废品率高废品率高⑵⑵铸件的力学性能较低铸件的力学性能较低⑶⑶工人劳动条件差工人劳动条件差nn四、铸造分类：四、铸造分类：

根据造型方法不同可分为：根据造型方法不同可分为：

砂型铸造和特种铸造砂型铸造和特种铸造1010§1–1§1–1液态合金的铸造性能液态合金的铸造性能n铸造性能：铸造性能：

合金在铸造过程中表现出来合金在铸造过程中表现出来的性能，主要指流动性、收缩性、的性能，主要指流动性、收缩性、吸气性等吸气性等1111§1–1–1§1–1–1合金的流动性和充型能合金的流动性和充型能力力n一、合金流动性：一、合金流动性：

11、定义：指液态合金本身的流、定义：指液态合金本身的流

动能力，它是合金的主要铸造性能动能力，它是合金的主要铸造性能之一。之一。121222、流动性的测定：、流动性的测定：

螺旋形金属流动性试样螺旋形金属流动性试样1313二、影响合金流动性的主要因素：二、影响合金流动性的主要因素：

影响因素很多，凡影响铸型中液态影响因素很多，凡影响铸型中液态合金保持流动时间长短和流动速度合金保持流动时间长短和流动速度的因素，都能影响其流动性，但的因素，都能影响其流动性，但化化学成分学成分的影响最为显著的影响最为显著1414((一一).).铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织11、铁素体（、铁素体（FF））：碳与：碳与α-Feα-Fe形成的间隙固溶体。形成的间隙固溶体。

性能性能------强度和硬度低，塑性和韧性好。强度和硬度低，塑性和韧性好。22、、奥氏体（奥氏体（AA））：碳与：碳与γ-Feγ-Fe形成的间隙固溶体。高温组形成的间隙固溶体。高温组织，在大于织，在大于727727℃时存在。时存在。

性能性能------塑性好，强度和硬度高于塑性好，强度和硬度高于FF。在锻造、。在锻造、

轧制时常要加热到轧制时常要加热到AA，可提高塑性，易于加工。，可提高塑性，易于加工。33、渗碳体（、渗碳体（

FeFe3CC

））：铁与碳形成的金属化合物。：铁与碳形成的金属化合物。

性能性能------硬度高，脆性大。硬度高，脆性大。44、珠光体（、珠光体（

PP

））：：FF与与FeFe3CC组成的机械混合物。组成的机械混合物。

性能性能------力学性能介于两者之间。力学性能介于两者之间。55、莱氏体（、莱氏体（

LdLd

））：：AA与与FeFe3CC组成的机械混合物。组成的机械混合物。

性能性能------硬度高，塑性差。硬度高，塑性差。1515((二).).铁碳合金状态图铁碳合金状态图((相图或平衡图相图或平衡图))1616铁碳合金状态图分析铁碳合金状态图分析

11、、概念概念：表示铁碳合金在不同成分和温度下的：表示铁碳合金在不同成分和温度下的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。又称组织、性能以及它们之间相互关系的图形。又称铁碳合金相图或铁碳合金平衡图。是通过实验的铁碳合金相图或铁碳合金平衡图。是通过实验的方法建立起来的。方法建立起来的。

22、、作用作用：是研制新材料，制定合金熔炼、铸造、：是研制新材料，制定合金熔炼、铸造、压力加工和热处理等工艺的重要工具。压力加工和热处理等工艺的重要工具。

33、相图的坐标、相图的坐标

纵坐标：代表温度。纵坐标：代表温度。

横坐标：代表含碳量。横坐标：代表含碳量。

44、几个概念、几个概念

纯铁纯铁

钢钢

铸铁铸铁

共析钢共析钢

亚共析钢亚共析钢

过共析钢过共析钢

共晶白口铸铁共晶白口铸铁

亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁

过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁

1717特性点特性点

AA点：纯铁的熔点点：纯铁的熔点

15381538℃℃

CC点：共晶点点：共晶点

11481148℃℃

DD点：渗碳体的熔点点：渗碳体的熔点

12271227℃℃

SS点：共析点点：共析点

727727℃℃

GG点：纯铁的同素异晶转变点点：纯铁的同素异晶转变点

912912℃℃

EE点：点：CC在在γ-Feγ-Fe中最大溶解度中最大溶解度

11481148℃℃

PP点：点：CC在在α-Feα-Fe中最大溶解度中最大溶解度

727727℃℃

QQ点：室温时点：室温时CC在在α-Feα-Fe中最大溶解度中最大溶解度1818特性线特性线

ACDACD：：液相线液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相，液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全部转化为液相。加热至此全部转化为液相。

AECFAECF：：固相线固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，，液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热至此开始转化。固相加热至此开始转化。

GSGS：：奥氏体奥氏体((A)A)开始析出开始析出铁素体铁素体((F)F)的转变线，加热的转变线，加热时时FF全部溶入全部溶入AA，又称，又称A3A3线线。。

ESES：：CC在在AA中的溶解度曲线，中的溶解度曲线，又称又称AcmAcm线。线。

ECFECF：共晶线，含：共晶线，含CC量量2.11%--6.69%2.11%--6.69%的铁碳合金的铁碳合金至此发生共晶反应，结晶出至此发生共晶反应，结晶出AA与与FeFe3CC混合物混合物------莱氏莱氏体体LdLd。。

PSKPSK：共析线，含：共析线，含CC量在量在0.0218%--6.69%0.0218%--6.69%的铁的铁碳合金至此反生共析反应，产生珠光体碳合金至此反生共析反应，产生珠光体PP

，，又称又称A1A1线。线。1919铁碳状态图的应用铁碳状态图的应用11、选用材料、选用材料：：

由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。材料。22、叛断切削加工性能、叛断切削加工性能：：

低碳钢低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中中碳钢碳钢中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。33、制定热加工工艺：、制定热加工工艺：

在在铸造铸造工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度，含碳量为度和浇注温度，含碳量为4.3%4.3%的铸铁铸造性最好；在的铸铁铸造性最好；在锻造锻造工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。应在奥氏体区。44、应用于热处理生产：、应用于热处理生产：

由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。的变化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。2020n11、、共晶成分共晶成分合金的流动性最好合金的流动性最好

不同合金的结晶特性：不同合金的结晶特性：

2121n22、铸铁中的磷可提高合金的流、铸铁中的磷可提高合金的流

动性，但也可引起铁的冷脆动性，但也可引起铁的冷脆

性性n33、铸铁中的硫会使合金的流动、铸铁中的硫会使合金的流动

性下降性下降2222三、充型能力三、充型能力n11、定义：、定义：

在铸造时，液态合金充满在铸造时，液态合金充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力确的铸件的能力n22、流动性与充型能力的关系、流动性与充型能力的关系2323n33、影响充型能力的因素：、影响充型能力的因素：（（11）浇注条件：浇注温度）浇注条件：浇注温度

浇注速度浇注速度

浇注压力浇注压力

（（22）铸型：铸型的导热能力）铸型：铸型的导热能力

铸型的阻力铸型的阻力

铸型的温度铸型的温度2424§1–1–2§1–1–2铸件的凝固与收缩铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固方式：一、铸件的凝固方式：

凝固过程中一般有三个区域：固相区、凝固过程中一般有三个区域：固相区、凝固区和液相区，凝固区中液相和固相并存。凝固区和液相区，凝固区中液相和固相并存。根据凝固区的宽窄，凝固方式分为：根据凝固区的宽窄，凝固方式分为：n

11、逐层凝固、逐层凝固n

22、糊状凝固、糊状凝固n

33、中间凝固、中间凝固25252626n二、铸造合金的收缩二、铸造合金的收缩

液态合金在凝固和冷却过程中，体液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象。收缩是合金的物积和尺寸减小的现象。收缩是合金的物理本性，它能使铸件产生缩孔、缩松、理本性，它能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。裂纹、变形和内应力等缺陷。n合金的收缩经历三个阶段：合金的收缩经历三个阶段：

11、液态收缩、液态收缩

22、凝固收缩、凝固收缩

33、固态收缩、固态收缩27272828n合金的收缩率为液态收缩、凝固收缩、合金的收缩率为液态收缩、凝固收缩、固态收缩三种收缩的总和固态收缩三种收缩的总和（（11）合金的液态收缩和凝固收缩常用体积）合金的液态收缩和凝固收缩常用体积收缩率表示收缩率表示（（22）合金的固态收缩常用铸件单位长度上）合金的固态收缩常用铸件单位长度上的收缩量（即的收缩量（即线收缩率线收缩率）表示）表示n不同合金其收缩率不同，常用合金中铸不同合金其收缩率不同，常用合金中铸钢的收缩率最大，灰铸铁最小钢的收缩率最大，灰铸铁最小2929三、缩孔与缩松三、缩孔与缩松

液态合金在铸型内的冷凝过程液态合金在铸型内的冷凝过程中，如果其液态收缩和固态收缩所中，如果其液态收缩和固态收缩所引起的体积减小得不到金属液的补引起的体积减小得不到金属液的补充（即补缩），将在铸件最后凝固充（即补缩），将在铸件最后凝固的部分形成孔洞。由此造成的容积的部分形成孔洞。由此造成的容积较大的集中孔洞称为较大的集中孔洞称为缩孔缩孔，细小分，细小分散的孔洞称为散的孔洞称为缩松缩松。。3030n11、缩孔的形成：、缩孔的形成：3131n22、、缩松的形成：缩松的形成：323233、缩孔和缩松的防止、缩孔和缩松的防止（（11）缩孔的防止：采用冒口和冷铁，使铸件实现）缩孔的防止：采用冒口和冷铁，使铸件实现定向凝固：定向凝固：是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，然后放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后是冒口本身凝固。是靠近冒口的部位凝固，最后是冒口本身凝固。

3333n冷铁的使用：冷铁的使用：固3434n冷铁的作用冷铁的作用：加快铸件的局部冷速，以：加快铸件的局部冷速，以控制铸件的凝固顺序，本身并不起补缩控制铸件的凝固顺序，本身并不起补缩作用。冷铁分外冷铁和内冷铁作用。冷铁分外冷铁和内冷铁3535n（（22）缩松的防止：）缩松的防止：

a.a.选用共晶成分合金或结晶温选用共晶成分合金或结晶温度度

范围较小的合金范围较小的合金

b.b.加大铸件的冷却速度加大铸件的冷却速度

c.c.加大结晶压力加大结晶压力3636§1–1–3§1–1–3铸造内应力、变形和裂纹铸造内应力、变形和裂纹

**

铸件的固态收缩受到阻碍时，将会在铸件的固态收缩受到阻碍时，将会在铸件内部产生内应力，称为铸造内应力。铸件内部产生内应力，称为铸造内应力。

**

铸造内应力是铸件产生变形和裂纹的铸造内应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因基本原因

**

铸造内应力分为热应力和机械应力铸造内应力分为热应力和机械应力3737一、铸造内应力的形成一、铸造内应力的形成n11、热应力的形成：、热应力的形成：

热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期铸件各分冷却速度不同，以致在同一时期铸件各部分收缩不一致而引起的。部分收缩不一致而引起的。3838n用框形铸件来分析热应力的形成用框形铸件来分析热应力的形成3939由以上分析可以得出：由以上分析可以得出：n（（11）热应力的性质是：铸件厚壁或）热应力的性质是：铸件厚壁或心部（缓冷处）受拉应力（心部（缓冷处）受拉应力（++），薄），薄壁或表层（快冷处）受压应力（壁或表层（快冷处）受压应力（--）。）。n（（22）铸件的壁厚差别愈大，合金的）铸件的壁厚差别愈大，合金的线收缩率愈大，弹性模量愈大，则线收缩率愈大，弹性模量愈大，则热应力愈大。热应力愈大。4040n22、机械应力的形成：、机械应力的形成：414133、减小应力的措施、减小应力的措施n（（11）热应力的预防：）热应力的预防：

减小铸件各处的温差，使其均匀冷减小铸件各处的温差，使其均匀冷却却

具体措施：具体措施：

a.a.尽量选择弹性模量小的合金尽量选择弹性模量小的合金

b.b.设计壁厚均匀的铸件设计壁厚均匀的铸件

c.c.对铸件进行去应力退火处理对铸件进行去应力退火处理

d.d.在铸造工艺上控制铸件同时凝在铸造工艺上控制铸件同时凝固固

4242n同时凝固：同时凝固：4343n（（22）机械应力的预防：）机械应力的预防：

改善铸型和型芯的退让性，以及浇注改善铸型和型芯的退让性，以及浇注后早开型，可以有效减小机械应力。后早开型，可以有效减小机械应力。4444二、铸件的变形与防止二、铸件的变形与防止

11、铸件的变形：、铸件的变形：

存在残余内应力的铸件是不稳定的，它存在残余内应力的铸件是不稳定的，它将自发地通过变形来减缓其内应力，以回到稳将自发地通过变形来减缓其内应力，以回到稳定的平衡状态。定的平衡状态。n**

受拉应力的部分将产生压缩变形受拉应力的部分将产生压缩变形n**

受压应力的部分将产生拉伸变形受压应力的部分将产生拉伸变形4545n例如：例如：4646n22、铸件变形的预防：、铸件变形的预防：

（（11）铸件设计为壁厚均匀、形状简单而）铸件设计为壁厚均匀、形状简单而对称对称

（（22）采用反变形法）采用反变形法

（（33）时效处理：自然时效、人工时效）时效处理：自然时效、人工时效自然时效：自然时效：将铸件置于露天场地一段时间，将铸件置于露天场地一段时间，使使

其缓慢地发生变形，从而使内应力消其缓慢地发生变形，从而使内应力消除除人工时效：人工时效：将铸件加热到将铸件加热到550~650550~650度进行度进行去应力退火去应力退火4747三、铸件的裂纹三、铸件的裂纹n当铸件的内应力超过金属材料的抗拉强当铸件的内应力超过金属材料的抗拉强度时，铸件会产生裂纹，裂纹可分为热度时，铸件会产生裂纹，裂纹可分为热裂和冷裂。裂和冷裂。n11、热裂：凝固后期，若高温下的铸件的、热裂：凝固后期，若高温下的铸件的线收缩受到阻碍，机械应力超过了其高线收缩受到阻碍，机械应力超过了其高温强度时，即发生热裂。温强度时，即发生热裂。n22、冷裂：铸件凝固后在较低温度下形成、冷裂：铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹。的裂纹。4848n防止裂纹的办法：防止裂纹的办法：11、减小铸件的内应力、减小铸件的内应力22、严格控制合金中硫和磷的含量、严格控制合金中硫和磷的含量4949§1–1–4§1–1–4合金的吸气性和氧化性合金的吸气性和氧化性n一、吸气性：合金在熔炼和浇注时吸收一、吸气性：合金在熔炼和浇注时吸收气体的能力称为合金的吸气性。气体的能力称为合金的吸气性。n11、侵入气孔：砂型和型芯中的气体侵入、侵入气孔：砂型和型芯中的气体侵入金属液中而形成气孔金属液中而形成气孔5050n22、析出气孔：金属在熔炼过程中吸入气体（、析出气孔：金属在熔炼过程中吸入气体（如如HH2

），在冷却过程中析出而不能排出所形），在冷却过程中析出而不能排出所形成的气孔。成的气孔。n33、反应气孔：液态金属与铸型材料、冷铁、、反应气孔：液态金属与铸型材料、冷铁、型芯撑等之间发生化学反应产生的气体而形型芯撑等之间发生化学反应产生的气体而形成气孔成气孔5151n减小合金的吸气性减小合金的吸气性（（11）缩短熔炼时间）缩短熔炼时间（（22）选用烘干过的炉料）选用烘干过的炉料（（33）提高铸型和型芯的透气性）提高铸型和型芯的透气性（（44）降低造型材料中的含水量）降低造型材料中的含水量（（55）对铸型进行烘干）对铸型进行烘干二、氧化性二、氧化性

指合金液体与空气接触，被空气中的指合金液体与空气接触，被空气中的氧气氧化，形成氧化物。氧气氧化，形成氧化物。5252§1§1––11––33

铸件的常见缺陷铸件的常见缺陷（（P11P11表表1.41.4））§§1–21–2砂型铸造砂型铸造n一、定义：一、定义：

在砂型中生产铸件的方法就是砂型铸在砂型中生产铸件的方法就是砂型铸造造n二、砂型铸造的工艺过程：二、砂型铸造的工艺过程：

如下图示如下图示三、铸型三、铸型：：n11、铸型的组成：、铸型的组成：

22、各部分的作、各部分的作用：用：

（（11）型）型砂：造型砂：造型

（（22）型）型芯：形成铸芯：形成铸

件的件的内腔内腔

（（33）冒）冒口：补缩、口：补缩、

排气、集渣排气、集渣

（（44）型）型腔：形成铸件腔：形成铸件

（（55）分）分

a.a.浇注系统的组成浇注系统的组成

b.b.常见浇注系统形式：常见浇注系统形式：n33、型、芯砂应具备的性能：、型、芯砂应具备的性能：

（通常由硅砂、粘土或粘结材料和水（通常由硅砂、粘土或粘结材料和水按一定比例混制而成）按一定比例混制而成）

（（11）强）强

度度

（（22）耐火性）耐火性

（（33）透气性）透气性

（（44）退让性）退让性§1–2–1§1–2–1造型与造芯方法造型与造芯方法n制造砂型的工艺过程称为制造砂型的工艺过程称为造型造型，通常分，通常分为为手工造型手工造型和和机器造型机器造型两大类两大类一、手工造型：（见一、手工造型：（见P15P15表表1.51.5））

用手工完成填砂、紧实和起模用手工完成填砂、紧实和起模n11、按砂箱特征分：、按砂箱特征分：

（（11）两箱造型）两箱造型

（（22）三箱造型）三箱造型

（（33）脱箱造型）脱箱造型

（（44）地坑造型）地坑造型

n22、按模、按模

样特征分：样特征分：

（（11）整模造型）整模造型

（（22）分模造型）分模造型

（（33）挖砂造型）挖砂造型

（（44）假箱造型）假箱造型

（（55）活块造型）活块造型

（（66）刮板造型）刮板造型n部分造型方法示意图部分造型方法示意图n用用环形型芯将三箱造型改为两箱造型环形型芯将三箱造型改为两箱造型n

三箱造型三箱造型

两箱造型两箱造型n用侧壁外型芯用侧壁外型芯消除活块消除活块

活块造型活块造型

消消除活块除活块n二、机器造型二、机器造型：：

用机器完成填砂、紧实和起模等造型操用机器完成填砂、紧实和起模等造型操作过程，是现代化铸造车间的基本造型作过程，是现代化铸造车间的基本造型方法。方法。**

机器造型按紧实型砂方式的不同可分为：机器造型按紧实型砂方式的不同可分为：

11、压实造型、压实造型

22、震击造型、震击造型

33、抛砂造型、抛砂造型

44、射砂造型、射砂造型n如图：如图：n

压实造型示意图压实造型示意图n

震击造型示意图震击造型示意图

n三、机器造型的工艺特点：三、机器造型的工艺特点：

11、机器造型只适于两箱造型、机器造型只适于两箱造型

22、机器造型应避免活块、机器造型应避免活块

33、机器造型是用模底板进行造型、机器造型是用模底板进行造型

双面模板双面模板

单面模板单面模板§1–2–2§1–2–2铸造工艺设计铸造工艺设计n一、浇注位置的选择一、浇注位置的选择

浇注位置浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。的位置。

浇注位置的选择对铸件的质量影响很大浇注位置的选择对铸件的质量影响很大选择浇注位置的原则：选择浇注位置的原则：11、铸件的重要面应朝下或位于侧面、铸件的重要面应朝下或位于侧面22、铸件的大平面应朝下、铸件的大平面应朝下33、铸件面积较大的薄壁部分朝下或侧立、铸件面积较大的薄壁部分朝下或侧立

油盘油盘

44、、铸件厚壁部位朝上或侧立铸件厚壁部位朝上或侧立二、铸型分型面的选择：二、铸型分型面的选择：分型面：是指两半铸型互相接触的表面分型面：是指两半铸型互相接触的表面n11、尽量使铸件的全部或大部分置于同一、尽量使铸件的全部或大部分置于同一砂型中砂型中n22、尽量减少分型面的数量、尽量减少分型面的数量n33、分型面尽量选用平直面、分型面尽量选用平直面n44、尽量减少型芯和活块的数量、尽量减少型芯和活块的数量n55、尽量使型腔及主要型芯位于下型、尽量使型腔及主要型芯位于下型分模面n说明：说明：n一、铸件分型面的选择与浇注位置有密切的一、铸件分型面的选择与浇注位置有密切的关系。先定浇注位置再选分型面；确定浇注关系。先定浇注位置再选分型面；确定浇注位置时考虑分型面，确定分型面时尽可能与位置时考虑分型面，确定分型面时尽可能与浇注位置一致。浇注位置一致。n二、浇注位置和分型面的选择原则，有时相二、浇注位置和分型面的选择原则，有时相互矛盾，我们应抓住主要矛盾，以优先保证互矛盾，我们应抓住主要矛盾，以优先保证铸件质量为主，再考虑简化造型工艺，而对铸件质量为主，再考虑简化造型工艺，而对于质量要求一般的铸件，则以简化造型工艺于质量要求一般的铸件，则以简化造型工艺为主，再选择浇注位置为主，再选择浇注位置三、工艺参数的确定三、工艺参数的确定n11、、机械加工余量机械加工余量：在铸件上为切削加工而：在铸件上为切削加工而

加大的尺寸加大的尺寸n22、、收缩余量收缩余量：铸件在冷却凝固后收缩，为：铸件在冷却凝固后收缩，为了了

补充这种收缩，模样的尺寸比零件图补充这种收缩，模样的尺寸比零件图上上

的尺寸增大的数值的尺寸增大的数值n33、、起模斜度起模斜度：为方便起模而不致损坏砂型：为方便起模而不致损坏砂型或或

砂芯，在模样、芯盒的起模方向留有砂芯，在模样、芯盒的起模方向留有一一

n形成起模斜度的三种方法：形成起模斜度的三种方法：n44、型芯头：、型芯头：是指型芯端头的延伸部分主是指型芯端头的延伸部分主

要用于定位和固定砂芯要用于定位和固定砂芯55、最小铸出孔、最小铸出孔及槽及槽

①①

大孔应铸出大孔应铸出

②②

小孔不铸小孔不铸

③③

零件图中不要求加工的孔、槽，无论零件图中不要求加工的孔、槽，无论大小均要铸出大小均要铸出

§1–3§1–3特种铸造特种铸造一、定义：生产中采用的铸型用砂较少，使用一、定义：生产中采用的铸型用砂较少，使用特殊工艺装备进行铸造的方法特殊工艺装备进行铸造的方法

二、特点：二、特点：

与砂型铸造相比，特种铸造具有许多优点：与砂型铸造相比，特种铸造具有许多优点：

11、铸件精度和表面质量高；、铸件精度和表面质量高；

22、内在性能好；、内在性能好；

33、原材料消耗低；、原材料消耗低；

44、工作环境好、工作环境好三、分类三、分类n11、、熔模铸造：熔模铸造：

22、金属型铸造、金属型铸造

(1)(1)结构结构

金属型铸造示意图金属型铸造示意图

（（22）铸造工艺）铸造工艺

AA、、加强金属型的排气加强金属型的排气

金属型的排气方式金属型的排气方式

BB、、表面喷刷涂料表面喷刷涂料

CC、、预热金属型预热金属型

DD、、及时开型及时开型

33、压力铸造、压力铸造

44、低压铸造、低压铸造

55、离心铸造、离心铸造

66、陶瓷型铸造、陶瓷型铸造

陶瓷型铸造工艺过程陶瓷型铸造工艺过程

77、实型铸造、实型铸造n88、磁型铸造、磁型铸造§1–4§1–4常用合金铸件的生产常用合金铸件的生产n一、铸铁一、铸铁

11、灰铸铁：指具有片状的铸铁，其断、灰铸铁：指具有片状的铸铁，其断

口呈暗灰色，如口呈暗灰色，如HT100HT100

22、球墨铸铁：由球状石墨和金属基体、球墨铸铁：由球状石墨和金属基体

组成，如组成，如QT400-18QT400-18

33、可锻铸铁：由白口铸铁经石墨化退火、可锻铸铁：由白口铸铁经石墨化退火

而成的一种强韧铸铁，而成的一种强韧铸铁，

如如KTH300-06KTH300-06，，KTZ450-KTZ450-0606

44、蠕墨铸铁：由金属基体和蠕虫状石、蠕墨铸铁：由金属基体和蠕虫状石

墨组成，石墨形状介于片墨组成，石墨形状介于片

状和球状之间，状和球状之间，RuT260RuT260n二、铸钢二、铸钢

11、铸钢的分类：、铸钢的分类：

根据化学成分不同根据化学成分不同铸钢可分为碳钢和合金钢铸钢可分为碳钢和合金钢

（（11）铸造碳钢，如）铸造碳钢，如ZG230-450ZG230-450

（（22））铸造低合金钢，铸造低合金钢，

锰系，如锰系，如ZG40Mn;ZG40Mn;

铬系，如铬系，如ZG40CrZG40Cr

（（33））铸造高合金钢铸造高合金钢

如：高锰钢如：高锰钢ZGMn13ZGMn13

高速钢高速钢ZGW18Cr4VZGW18Cr4V

不锈钢不锈钢ZGCr17ZGCr17

22、、铸钢的铸造性能铸钢的铸造性能

（（11）采用冒口和冷铁，实现定向凝固，）采用冒口和冷铁，实现定向凝固，

如图：铸钢齿轮的铸造如图：铸钢齿轮的铸造

（（22））铸钢件的壁厚不能小于铸钢件的壁厚不能小于88mmmm

（（33））对于薄壁或易产生裂纹的铸钢件，对于薄壁或易产生裂纹的铸钢件，一般采用同时凝固一般采用同时凝固

（（44）铸钢用砂应具有高耐火性，良好）铸钢用砂应具有高耐火性，良好的退让性、透气性的退让性、透气性

（（55）砂型采用干型或水玻璃砂快干型）砂型采用干型或水玻璃砂快干型

33、铸钢件的热处理、铸钢件的热处理

（（11）正火）正火

（（22）退火）退火三、非铁合金三、非铁合金

（（11）铝合金）铝合金

（（22）铜合金）铜合金§1–5§1–5铸件结构设计铸件结构设计n铸件结构设计的内容：铸件结构设计的内容：一、铸件的外形设计：一、铸件的外形设计：

11、使分型面尽量最少、且为平面、使分型面尽量最少、且为平面

22、外形应方便起模、外形应方便起模

铸件外形上的凸台、筋、耳、外圆角铸件外形上的凸台、筋、耳、外圆角等结构设计应不影响起模，如变速箱体设等结构设计应不影响起模，如变速箱体设计计33、垂直分型面上的不加工表面应设计结构、垂直分型面上的不加工表面应设计结构斜度斜度

二、铸件的内腔设计：二、铸件的内腔设计：

11、尽量少用或不用型芯、尽量少用或不用型芯例如：圆盖铸件的内腔设计例如：圆盖铸件的内腔设计

22、应有利于型芯的固定、排气、应有利于型芯的固定、排气

三、铸件壁厚的设计：三、铸件壁厚的设计：

11、合理设计铸件壁厚，不应过厚或过薄、合理设计铸件壁厚，不应过厚或过薄

挖空挖空

加筋加筋

22、铸件壁厚应尽量均匀、铸件壁厚应尽量均匀

四、铸件壁的连接：四、铸件壁的连接：

11、铸件的圆角结构、铸件的圆角结构如图：如图：例如：风缸铸钢件壁间连接例如：风缸铸钢件壁间连接

22、避免锐角连接、避免锐角连接

33、厚壁与薄壁之间的连接要逐步过渡、厚壁与薄壁之间的连接要逐步过渡

44、避免十字形交叉连接、避免十字形交叉连接如：壁或筋的连接形式如：壁或筋的连接形式55、轮形铸件的轮辐连接：、轮形铸件的轮辐连接：

偶数轮辐偶数轮辐

奇数轮辐奇数轮辐

SS形轮形轮辐辐五、避免大的水平面：五、避免大的水平面：

例如：薄壁罩壳铸件例如：薄壁罩壳铸件n

作业题作业题一、一、P13P13的的

33、、55、、77、、88题题二、分析二、分析P20P20图图1.181.18铸件大批量生产的分型铸件大批量生产的分型方案方案三、分析三、分析P29P29练习题练习题66图（图（a)a)、、(b)(b)所示铸件所示铸件的分型方案，并说明哪种为最佳方案的分型方案，并说明哪种为最佳方案四、四、P70P70的的22、、33、、44题题§2§2锻压成形锻压成形n金属塑性成形：是利用金属材料所具有的塑性变金属塑性成形：是利用金属材料所具有的塑性变形规律，在外力作用下通过塑性变形，获得具有形规律，在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法；锻压成形是塑性成形方法中的一种。方法；锻压成形是塑性成形方法中的一种。n塑性成形的产品主要有：原材料、毛坯和零件塑性成形的产品主要有：原材料、毛坯和零件n塑性加工与其他成形方法相比具有的特点：塑性加工与其他成形方法相比具有的特点：

11、能改善金属的组织、能改善金属的组织

22、可提高材料的利用率、可提高材料的利用率

33、具有较高的生产率、具有较高的生产率

44、可获得精度较高的毛坯或零件、可获得精度较高的毛坯或零件n金属塑性成形的金属塑性成形的基本方式基本方式有：自由锻有：自由锻

、、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧制等模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧制等§2–1§2–1金属塑性变形金属塑性变形**

弹、塑性变形的定义弹、塑性变形的定义：金属在外力作用：金属在外力作用下，其内部将产生应力，该应力迫使原子下，其内部将产生应力，该应力迫使原子离开原来的平衡位置，从而改变了原子间离开原来的平衡位置，从而改变了原子间的距离，使金属发生变形，当外力停止作的距离，使金属发生变形，当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失，这种用后，应力消失，变形也随之消失，这种变形称为变形称为弹性变形弹性变形；当外力增大到使金属；当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，即使的内应力超过该金属的屈服点之后，即使外力停止作用，金属的变形也不消失，这外力停止作用，金属的变形也不消失，这种变形称为种变形称为塑性变形塑性变形。。§2–1–1§2–1–1金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质**金属塑性变形的金属塑性变形的实质实质是晶体内部产生滑移是晶体内部产生滑移一、单晶体的塑性变形一、单晶体的塑性变形

11、滑移、滑移

22、孪生、孪生二、多晶体金属的塑性变形二、多晶体金属的塑性变形§2–1–2§2–1–2金属的冷变形强化与再结晶金属的冷变形强化与再结晶一、冷变形强化：一、冷变形强化：

金属在再结晶温度以下的塑性变形称金属在再结晶温度以下的塑性变形称为冷变形，冷变形后其强度和硬度提高，为冷变形，冷变形后其强度和硬度提高，塑性下降，这种现象称为塑性下降，这种现象称为冷变形强化，冷变形强化，在冷变形强化的同时，金属内部存在残在冷变形强化的同时，金属内部存在残余应力。余应力。二、再结晶二、再结晶

最低再结晶温度可用经验公式表示：最低再结晶温度可用经验公式表示：

TT再=0.4=0.4TT熔

随着加热温度的升高，再结晶过程可分随着加热温度的升高，再结晶过程可分为为三个阶段三个阶段：回复、再结晶和晶粒长大：回复、再结晶和晶粒长大

§2–1–3§2–1–3金属的冷变形和热变形金属的冷变形和热变形一、定义：一、定义：

11、冷变形：金属在再结晶温度以下进、冷变形：金属在再结晶温度以下进行行

的塑性变形，称为冷的塑性变形，称为冷变形变形

22、热变形：金属在再结晶温度以上进、热变形：金属在再结晶温度以上进行行

的塑性变形，称为热的塑性变形，称为热变形变形

在锻压生产中，进行冷变形又称冷加工，在锻压生产中，进行冷变形又称冷加工，进行热变形又称热加工进行热变形又称热加工二、冷、热变形对组织结构和性能的影响二、冷、热变形对组织结构和性能的影响

11、冷变形的影响：、冷变形的影响：

使金属的硬度、强度增加，塑性、韧性下使金属的硬度、强度增加，塑性、韧性下降降

22、热变形的影响：、热变形的影响：

（（11）消除铸态金属的某些缺陷，提高材料）消除铸态金属的某些缺陷，提高材料的力学性能；的力学性能；

（（22）形成纤维组织）形成纤维组织

铸锭热变形前后的组织铸锭热变形前后的组织