no模块二 铸造成型　《机械制造基础》教案

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1、教学目标知识目标：掌握铸造成型的定义、种类及其优缺点；熟悉铸造工艺设计内容及原则、铸件结构设计原则；了解铸造成型工艺基础理论知识。能力目标：根据零件的具体形状和加工要求，确定浇注位置、分型面及加工余量和起模斜度等。素质目标：教学重点铸造成型的定义、种类及其优缺点教学难点铸造工艺设计内容及原则教学手段理实一体实物讲解小组讨论、协作教学学时16教学内容与教学过程设计注释模块二铸造成型〖任务描述〗箱体是减速器的重要组成部件，它是传动零件的基座，其内腔结构复杂。试确定如何制造减速器箱体的毛坯。〖任务分析〗因为

2、箱体是内腔结构较复杂的零件，所以要采用铸造的方法来生产毛坯，在铸造时要根据零件图先画出铸造工艺图，包括浇注位置、分型面、加工余量和起模斜度等。〖相关知识〗学习情境一铸造成型理论基础一、合金的流动性和充型能力1.合金的流动性液态合金本身的流动能力称为合金的流动性。铁碳合金的流动性与碳的质量分数之间的关系如图2-1所示。图2-1铁碳合金的流动性与碳的质量分数的关系2.合金的充型能力1）合金的浇注条件明确任务，在任务的驱动下学习。思考合金流动性好坏产生的影响。11第页提高合金的浇注温度和浇注速度，增大静压头

3、的高度都会使合金的充型能力提高，但浇注温度太高，将使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，铸件会产生严重的黏砂和胀砂缺陷。因此，每种合金都有一定的浇注温度范围。一般铸钢为1520℃～1620℃，铸铁为1230℃～1450℃，铝合金为680℃～780℃。2）合金的铸型特点铸型材料的导热性越好，液态合金的冷却速度越快，合金的流动性越差。当铸型的发气量大、排气能力较低时，合金的流动受到阻碍，会使合金的充型能力下降。浇注系统和铸型的结构越复杂，合金在充型时的阻力越大，充型能力也会下降。二、铸件的凝固和收缩1.

4、铸件的凝固在铸件的凝固过程中，其断面上一般存在三个区域，即固相区、凝固区和液相区。2.铸件的收缩合金从浇注到凝固直至冷却到常温的过程中产生的体积和尺寸减小的现象称为收缩。三、缩孔和缩松的形成及防止1.缩孔的形成图2-2为缩孔形成过程示意图。液态合金充满铸型型腔，见图2-2（a）。由于铸型吸热使液态合金温度下降，靠近型腔表面的金属凝固形成一层外壳，见图2-2（b）。温度进一步降低，凝固层加厚，内部的剩余液体由于液态补缩和补充凝固层的收缩体积缩减，液面下降，铸件内出现了空隙，见图2-2（c）；温度继续下降

5、，外壳继续加厚，液面不断下降，到合金全部凝固后，则在铸件上部形成容积较大的缩孔，见图2-2（d）；冷却到室温时，随着铸件的固态收缩，铸件外形尺寸稍有缩小，见图2-2（e）。图2-2缩孔形成过程示意图3.缩孔和缩松的控制1）合理选择铸造合金铸造生产中应尽量选择共晶成分附近的合金和结晶温度范围窄的合金。2）控制铸件的凝固顺序所谓顺序凝固，是在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过安放冒口（为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分）等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位最先凝固(图2-3中的Ⅰ区)，接着是靠

6、近冒口的部位凝固(图2-3中的Ⅱ区、Ⅲ区)，冒口本身最后凝固。图2-3顺序凝固学生分组讨论影响铸件凝固和收缩的化学成分。结合示意图，讲解缩孔形成过程。11第页3）控制浇注条件应在满足充型能力的前提下，尽量降低浇注温度和浇注速度，尤其是在浇注终止前尽量采用慢的浇注速度，是防止产生缩孔的有效措施之一。四、铸造应力、变形和裂纹1.铸造应力1）热应力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部分收缩不一致而引起的。图2-5热应力的形成过程2）机械应力金属冷却到弹性状态后，因收缩受到铸

7、型、型芯、浇冒口、箱挡等的机械阻碍而形成的内应力，称为机械应力。形成应力的原因一旦消失（如铸件落砂或去除浇冒口后），机械应力也就随之消失，所以机械应力是临时应力，如图2-6所示。图2-6机械应力3.铸件的裂纹与防止1）热裂热裂的防止措施包括以下几个方面。（1）设计合理的铸件结构。（2）改善铸型和型芯的退让性。（3）减少铸造合金中的有害杂质，以提高其高温强度。2）冷裂铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹称为冷裂。五、合金的偏析和吸气1.合金的偏析枝晶偏析产生的原因是：铸件在凝固时，与型壁接触部分（包括底部）

8、的液态金属最先凝固，于是靠近型壁部分高熔点的成分含量较多，而中心和上部容易集聚熔点较低的杂质，其结果是在铸件同一断面上出现化学成分和性能的不一致。2.合金的吸气在铸造过程中，气体被液态金属所吸收的现象称为吸气。学习情境二砂型铸造砂型铸造的基本工艺流程如图2-9所示。结合示意图讲解热应力的形成过程。理解机械应力是临时应力的原因。学生分组讨论防止冷裂的措施，教师总结。11第页一、手工造型全部由手工或手动工具完成的造型工序称为手工造型。手工造型时，填砂、紧实和