1-2 砂型铸造（教案）《机械制造工艺基础》上好课（劳动版·第八版）

《机械制造工艺基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 1-2砂型铸造 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 二、设计意图 学情分析 本节课选自《机械制造工艺基础》第一章“铸造”中的1-2“砂型铸造”。砂型铸造是铸造生产中最基本、应用最广泛的铸造方法，是学生理解铸造工艺的起点。教材内容分为四个部分：制造砂型的材料与设备、砂型铸造的基本概念、砂型铸造的工艺过程、铸件的常见缺陷。内容系统、结构清晰，具有较强的实践性和基础性，为后续学习其他铸造方法奠定基础。 背景分析 学生具备一定的机械基础常识，但缺乏系统的铸造工艺知识。学生动手能力强，形象思维较好，但对抽象概念的理解能力较弱，容易混淆专业术语。部分学生对工艺流程的记忆较为困难，需要通过图示、互动和反复背诵加以强化。学生对铸造过程中的实际缺陷现象较为陌生，需结合教材图示进行直观教学。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1. 培养规范操作、严谨细致的职业意识 2. 养成认真背诵、主动参与、积极思考的学习习惯 1.能说出型砂、芯砂、铸型、模样、芯盒的定义与作用 2.能准确解释收缩余量、加工余量、起模斜度、铸造圆角、芯头、浇注系统、冒口的概念 3.能识别并说出铸件常见缺陷的名称及其产生原因 1. 能根据教材图示正确指认铸型各组成部分 2. 能独立完成教材中涉及的基本概念辨析与判断 3. 能运用所学知识分析铸件缺陷的可能原因 学习任务 描述 1.掌握制造砂型的材料与设备 2.掌握砂型铸造的基本概念 3.掌握砂型铸造的工艺过程 4.掌握铸件的常见缺陷 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 型砂、芯砂、铸型、模样、芯盒的定义与作用 收缩余量、加工余量、起模斜度、铸造圆角、芯头、浇注系统、冒口的概念 砂型铸造的完整工艺过程 铸件常见缺陷的类型及其产生原因 教学难点 浇注系统各组成部分的功能区分 冒口的补缩原理 不同手工造型方法的区别与适用场景 铸件缺陷的判别与原因分析 教学难点突破方法 1. 图示分析法 2. 类比教学法 3. 分步引导法 4. 案例诊断法 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、问答法； 学法 观察归纳法、练习巩固法、背诵记忆法。 四、教学资源 教材工具材料 《机械制造工艺基础》，人力资源社会保障部教材办公室组织编写。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入（2分钟） [引入主题]（2分钟） 展示教材图1-2（铸型的组成），引导学生观察铸型的复杂性，引出本节课主题：砂型铸造。 1. 展示教材图1-2（铸型的组成），提问：“同学们，你们知道这个铸型中各个部分分别叫什么名字、起什么作用吗？” 2. 引导学生观察铸型的复杂性，引出本节课主题：砂型铸造 1. 观察图1-2 2. 尝试回答教师提出的问题 3. 明确本节课学习内容 通过直观图示引发学生好奇心，制造认知冲突，自然引出砂型铸造的学习内容 探索 新知（20分钟） 一、制造砂型的材料与设备 1 砂型铸造的定义 • 定义：用型砂紧实成型的铸造方法。 • 特点：不受合金种类、铸件形状和尺寸的限制。 • 地位：应用最为广泛的一种铸造方法。 2 型砂与芯砂 • 型砂：制造砂型，形成铸件外部形状。 • 芯砂：制造砂芯，形成铸件内腔或简化工艺。 基本原材料：铸造用砂 + 型砂黏结剂。 常用铸造用砂：硅砂、锆砂、铬砂、铸铝砂、刚玉砂等。 3铸型（图1-2） （1）铸型的定义与作用。 （2）两箱砂型铸型的组成：上砂箱、下砂箱、型腔、型芯、浇注系统（直浇道、横浇道、内浇道）、出气孔、冒口。 （3）分型面：上、下砂箱之间的接触面。 4.模样与芯盒 （1）模样：形成铸型型腔的工艺装备。分类：消耗模样、可复用模样。材料：木材（单件）、金属（大批量）。 （2）芯盒：制造型芯的工艺装备。 二、砂型铸造的基本概念 1. 收缩余量 定义：为补偿铸件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。 2. 加工余量 （1）定义：预先增加、在机械加工时切去的金属层厚度。 （2）参考数值：一般小型铸件的加工余量为2～6mm。 3.起模斜度（图1-3）（1）定义：为便于起模或脱芯所设的斜度。 （2）表示方法：倾斜角α或尺寸a。 （3）数值范围：一般α=0.5°～3°。 4.铸造圆角（图1-4）（1）定义：相邻两表面交角处做成的圆角，半径为r。 （2）作用：方便造型、防止冲坏型腔、防止应力集中产生裂纹。 5.芯头（图1-5）（1）定义与作用：保证型芯在铸型中得到正确的定位和支撑。 （2）构成：模样上的芯头（形成芯座）、型芯上的芯头（起定位支撑作用）。 6.浇注系统（图1-6）（1）定义：将金属液导入型腔的通道。 （2）典型组成：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道。 （3）作用：平稳充型、阻止杂质、控制凝固顺序、补缩。 7.冒口（图1-6） （1）定义：铸型内存储补缩用熔融金属的空腔。 （2）作用：防止缩孔、缩松。 （3）后续处理：清理时切除。 1.展示图1-2并提问，引出课题。讲解定义和特点，强调“应用最广泛”。讲解型砂、芯砂定义，用“外壳”“内脏”比喻区分，列举常用铸造用砂。展示图1-2，逐一指认各组成部分，讲解分型面定义。讲解模样定义，区分两类模样，讲解芯盒定义。 2.讲解“热胀冷缩”原理，举例说明。讲解概念，区分收缩余量与加工余量，给出具体数值。展示图1-3，演示“拔模”动作讲解定义，讲解表示方法和数值。展示图1-4，讲解定义和三个作用。展示图1-5，提问“悬空的砂芯如何固定？”，讲解芯头、芯座。展示图1-6，按铁水流动路径讲解四个组成部分，用“水渠”类比讲解作用。指着冒口提问其作用，讲解补缩原理，用“备用油箱”类比，说明清理时切除。 1.观察图示，明确学习内容。记录定义，勾画重点。记录定义，区分两者作用。观察图示，在教材上标注各部件名称。 2.记录定义，区分消耗模样与可复用模样。记录定义，理解“模样比成品大”的原因。记录定义和数值，思考两者的区别。观察图示，记录定义和数值。观察图示，记录定义和作用。观察图示，记录定义和作用。观察图示，记录组成和作用。找到冒口位置，记录定义和作用。 1.通过直观图示引发好奇心，自然导入新课。明确砂型铸造的核心概念和重要地位。通过生动比喻，帮助学生清晰区分两个核心概念。利用插图直观教学，确保学生掌握铸型组成。用“印章”“模具”类比，降低理解难度。 2.从生活常识引出专业概念。通过对比，明确加工余量的独特目的。通过动作演示，让学生理解设置斜度的必要性。通过直观对比，理解铸造圆角的多重价值。以问题驱动，自然引出“芯头”这一关键结构。用“水渠”类比，将复杂功能简化。用“备用油箱”类比，突破教学难点。 学 习 新 知（20分钟） 一、砂型铸造的工艺过程 1.工艺过程总述 砂型铸造的完整工艺过程（图1-7）： 制造模样与芯盒→制备型（芯）砂→造型→造芯→烘干→合型→浇注→落砂→清理→铸件检验 2. 造型的定义与分类 （1）造型的定义：利用型砂及模样等制造铸型的过程。 （2）分类：手工造型、机器造型。 3. 手工造型（总述）（1）特点：方法简便、适应性强，用于单件小批量生产，但效率低、质量不稳定。 （2）方法：有箱造型、脱箱造型、挖砂造型、活块造型、刮板造型。 4.有箱造型 （1）定义：用砂箱作为铸型组成部分制造铸型的过程。 （2）分类：整模造型（图1-9）、分模造型（图1-10）。 5脱箱造型 脱箱造型（图1-11）：在可脱砂箱内造型，合型后浇注前脱去砂箱，用于批量较大的小型铸件。 6挖砂造型（图1-12）：将下型分型面挖成不平分型面，用于形状复杂的单件生产，操作技术要求高、效率低。 7活块造型（图1-13）：将妨碍起模的部分做成活块，起模时先取主体再取活块，用于单件小批量生产。 8刮板造型（图1-14）：不用模样而用刮板操作，用于大中型旋转体铸件单件小批量生产，节省模样材料但效率低。 9机器造型 （1）特点：生产率高、质量稳定，用于成批大量生产。 （2）实质：紧砂与起模机械化。 （3）限制：只适合两箱造型，不能三箱造型。 （4）紧砂方法：压实法、振实法、抛砂法等。 10造芯 （1）造芯的定义：制造型芯的过程。 （2）分类：手工造芯、机器造芯。 （3）手工造芯方法：芯盒造芯（图1-16）。 11合型、熔炼、浇注（1）合型：将上型、下型、型芯、浇注系统等组合成完整铸型。 （2）熔炼：使金属由固态变为熔融状态。铸铁用冲天炉；合金铸铁用工频炉或中频炉；铸钢用三相电弧炉；铜铝用坩埚炉或中频感应炉。 （3）浇注：将熔融金属注入铸型。浇注温度：灰铸铁1200～1380℃。浇注速度：kg/s。 12落砂和清理 （1）落砂：手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开。注意冷却时间要足够。 （2）清理：清除表面黏砂、型砂、浇口、冒口、飞边、氧化皮等。方法：滚筒清理、喷丸清理、打磨清理。 13检验 铸件检验包括：外观质量、内在质量、使用质量。 二、铸件的缺陷 按照教材表1-1，讲解七种缺陷： （1）气孔：表面光滑的梨形或圆形孔洞。原因：型砂水分过多、透气性差等。 （2）缩孔：形状不规则、孔壁粗糙有枝状晶。原因：铸件结构不合理、冷却不充分。 （3）砂眼：内部或表面有充塞砂粒的孔眼。原因：型砂强度不够、紧实度不够等。 （4）粘砂：表面黏附砂粒，粗糙不易加工。原因：耐火性不够、浇注温度太高。 （5）冷隔：未完全熔合的缝隙，交接处圆滑。原因：浇注温度太低、速度太慢。 （6）浇不足：铸件不完整。原因：金属量不够、浇注温度太低等。 （7）裂纹：铸件开裂，分冷裂和热裂。原因：结构不合理、退让性差、落砂过早。 1.展示图1-7，按顺序讲解10个环节。讲解造型定义，介绍两大分类。讲解手工造型特点，列出五种方法名称。展示图1-8、1-9、1-10，讲解整模造型和分模造型。展示图1-11，讲解定义和应用。展示图1-12，讲解定义和特点。展示图1-13，讲解定义和过程。展示图1-14，讲解定义和特点。讲解机器造型的特点、实质、限制和紧砂方法，展示图1-15。讲解造芯定义和分类，展示图1-16讲解芯盒造芯。讲解合型、熔炼、浇注的定义，介绍不同金属的熔炼设备，说明浇注温度和速度。讲解落砂和清理的定义与方法。讲解检验的三个质量方面。 2按照教材表1-1，逐条讲解七种缺陷的特征和产生原因。 3.知识背诵 砂型铸造工艺过程：制造模样与芯盒→制备型芯砂→造型→造芯→烘干→合型→浇注→落砂→清理→检验。 铸件七种缺陷：气孔、缩孔、砂眼、粘砂、冷隔、浇不足、裂纹。 4.师生互动： 出示题目：在砂型铸造中，如果铸件出现了表面光滑的梨形孔洞，你认为可能是什么原因造成的？应该从哪些方面进行改进？ 教师总结：该缺陷是气孔。可能原因：型砂水分过多、透气性差、砂芯烘干不彻底、通气孔堵塞、浇注温度过高或浇注速度太快。 改进方面：降低型砂水分、提高透气性、彻底烘干砂芯、疏通通气孔、控制浇注温度和速度。 1.观察图示，记录完整工艺流程。记录定义和分类。记录特点和五种方法名称。观察图示，理解两种造型的区别。观察图示，记录定义。观察图示，记录定义。观察图示，记录定义。观察图示，记录定义。听讲，理解机器造型与手工造型的区别。观察图示，记录定义和方法。听讲，记录不同金属对应的熔炼设备。记录落砂和清理的定义与方法。记录检验的三个质量方面。 2.对照教材表1-1，记录每种缺陷的特征和原因。 3.限时背诵，接受提问。 4.独立思考或小组讨论，举手回答，对照答案订正。跟随回顾，查漏补缺。 1.从整体上把握砂型铸造的完整流程。掌握造型的定义和分类。掌握手工造型的特点和分类。掌握有箱造型的两种形式。掌握脱箱造型的定义和应用。掌握挖砂造型的定义和应用。掌握活块造型的定义和应用。掌握刮板造型的定义和应用。掌握机器造型的特点、实质和限制。掌握造芯的定义和方法。掌握合型、熔炼、浇注的定义和相关参数。掌握落砂和清理的定义与方法。掌握检验的三个质量方面。 2.掌握铸件常见缺陷的类型、特征和产生原因。 3.强化记忆。 4.通过案例诊断形式，检验学生对铸件缺陷特征的掌握情况。梳理知识结构，明确重点。 课堂 总结（2分钟） 本节课学习了砂型铸造的全部内容，包括制造砂型的材料与设备、砂型铸造的基本概念、砂型铸造的工艺过程、铸件的常见缺陷四个部分。 砂型铸造是用型砂紧实成型的铸造方法，不受合金种类、铸件形状和尺寸的限制，是应用最广泛的铸造方法。型砂形成铸件外部形状，芯砂形成铸件内腔。铸型由上砂箱、下砂箱、型腔、型芯、浇注系统、出气孔等组成，分型面是上、下砂箱的接触面。模样形成型腔，芯盒制造型芯。 七个基本概念：收缩余量是模样比图样增大的数值；加工余量是预留的切削层，小型铸件2～6mm；起模斜度是为便于起模所设的斜度，一般0.5°～3°；铸造圆角是交角处的圆弧，防止冲坏型腔和应力裂纹；芯头用于定位支撑型芯；浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道组成；冒口用于补缩防止缩孔。 砂型铸造工艺过程包括：制造模样与芯盒、制备型芯砂、造型、造芯、烘干、合型、浇注、落砂、清理、检验。手工造型有有箱造型、脱箱造型、挖砂造型、活块造型、刮板造型五种，机器造型生产率高、质量稳定，只适合两箱造型。 常见铸件缺陷有七种：气孔、缩孔、砂眼、粘砂、冷隔、浇不足、裂纹，每种缺陷都有其特征和产生原因，需要能够识别和判断。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1. 背诵作业：背诵本节课所有知识点，下节课课前抽查提问。 2. 书面作业：按顺序写出砂型铸造的工艺过程。 3. 预习作业：预习下一节内容。 板书 设计 第一章 铸造 1-2 砂型铸造 一、定义 用型砂紧实成型的铸造方法 二、材料与设备 型砂（外部形状） 芯砂（内腔） 铸型：上砂箱、下砂箱、型腔、型芯、浇注系统、出气孔、分型面 模样（形成型腔） 芯盒（制造型芯） 三、基本概念 收缩余量 加工余量（2～6mm） 起模斜度（α=0.5°～3°） 铸造圆角（r） 芯头 浇注系统：浇口杯→直浇道→横浇道→内浇道 冒口（补缩） 四、工艺过程 制造模样与芯盒→制备型芯砂→造型→造芯→烘干→合型→浇注→落砂→清理→检验 手工造型：有箱造型、脱箱造型、挖砂造型、活块造型、刮板造型 机器造型：紧砂与起模机械化，只适合两箱造型 五、常见缺陷（表1-1） 气孔、缩孔、砂眼、粘砂、冷隔、浇不足、裂纹 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $