1-2 砂型铸造（课件）《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》（劳动版)第八版 上好课—中职专业课 第一章 铸造 1-2 砂型铸造 教学目标 知识目标 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 能力目标 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 情感目标 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 教学引入 这个看似普通的“土块”，是铸造生产中至关重要的核心部件——铸型。 思考以下问题： • 它的专业名称是什么？ • 它内部的各个部分分别叫什么、起什么作用？ 知识讲授：一、砂型铸造的定义 定义：用型砂紧实成型的铸造方法。砂型铸造是铸造工艺中最基本、应用最广泛的一种方法。 特点：不受合金种类、铸件形状和尺寸的严格限制，生产准备周期短，成本相对较低。 地位：目前在工业生产中，约70%以上的铸件都是通过砂型铸造生产的，是应用最广泛的铸造方法。 知识讲授：二、制造砂型的材料 型砂：用于制造砂型，形成铸件的外部形状，如同铸件的“外壳”。它需要具备足够的强度、透气性和耐火性。 芯砂：用于制造砂芯，形成铸件的内腔或简化复杂的外部轮廓，如同铸件的“内脏”。芯砂要求更高的强度和透气性。 基本原料：铸造用砂 + 型砂黏结剂（如黏土、树脂等）。 知识讲授：常用铸造用砂 硅砂：最常用，来源广，价格低，适用于铸铁、铸钢件。 锆砂：耐火度高，化学稳定性好，用于高锰钢、不锈钢等特种合金铸件。 铬砂：抗粘砂性能好，热导率高，用于大型铸钢件。 铸铝砂：专为铝合金设计，溃散性好，易于清理。 刚玉砂：耐火度极高，价格昂贵，用于极难熔合金。 知识讲授：铸型 定义：将液态金属浇注进去，冷却后获得铸件的模具。它是由型砂等材料制成的。 主要组成：上砂箱、下砂箱、型腔（形成铸件轮廓的空腔）、型芯（形成铸件内腔）、浇注系统（引导金属液流入）、出气孔（排出气体）、冒口（补缩用）。 知识讲授：分型面 定义：上、下砂箱之间的接触面。分型面的选择直接影响到造型的难易程度、铸件的精度和材料的消耗。 作用：为了起模和合型而设置的分界面。通常选择在铸件的最大截面处，以保证模样能顺利取出。 知识讲授：模样与芯盒 模样 定义：用于形成铸型型腔的工艺装备，其形状与铸件的外形相同。 分类：按使用次数分为消耗模样（如木模）和可复用模样（如金属模）。 材料：单件、小批量生产多用木材；大批量生产则用金属。 芯盒 定义：用于制造型芯的工艺装备，其内部空腔形状与型芯形状一致。 三：砂型铸造的基本概念1. 收缩余量 为补偿铸件在凝固和冷却过程中产生的体积收缩，模样的尺寸需要比铸件图样的尺寸增大一个数值，这个数值就是收缩余量。这是基于金属“热胀冷缩”的物理特性。 知识讲授：2. 加工余量 为保证铸件加工面的尺寸精度和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加的、准备在机械加工时切去的金属层厚度。 铸造出来的表面通常比较粗糙，精度较低，需要通过后续的机械加工来达到设计要求。加工余量就是为这个加工过程预留的金属层。小型铸件的加工余量通常为2～6mm。 知识讲授：3. 起模斜度 定义：为便于起模或从芯盒中取出砂芯，在模样或芯盒的垂直于分型面的表面上所设置的斜度。 作用：若没有斜度，起模时模样易与砂型摩擦导致其损坏。起模斜度可有效减少摩擦，保证砂型的完整性。 数值：一般 α = 0.5° ～ 3° 知识讲授：4. 铸造圆角 定义：在铸件相邻两表面的交角处，做成的圆弧过渡。 作用： 1. 方便造型：防止起模时损坏砂型的尖角。 2. 防止冲坏型腔：避免金属液直冲型壁，产生喷射。 3. 防止应力集中：避免铸件冷却时在尖角处产生裂纹，提高铸件强度。 知识讲授：5. 芯头 作用：保证型芯在铸型中得到正确的定位和支撑，并能排出型芯产生的气体。 构成：芯头由模样上的芯座和型芯上的芯头两部分组成，两者精确配合。 知识讲授：6. 浇注系统 定义：将金属液平稳地导入铸型型腔的通道。 典型组成：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道。 作用：保证金属液平稳充型、阻止熔渣进入型腔、控制铸件的凝固顺序、提供补缩通道。 知识讲授：7. 冒口 定义：铸型内存储供补缩用熔融金属的空腔。 作用：在铸件凝固收缩时，提供液态金属进行补充，防止铸件内部产生缩孔和缩松等缺陷。冒口通常设置在铸件最厚大、最后凝固的部位。 冒口位置的选择 知识讲授：四、砂型铸造的工艺过程 砂型铸造的工艺过程一般由制造模样与芯盒、制备型(芯)砂、造型(制造砂型)、造芯(制造砂芯)、烘干(用于干砂型铸造)、合型(合箱)、浇注、落砂、清理及铸件检验等组成。 知识讲授：1. 造型 定义 利用型砂及模样等工艺装备，制造铸型的过程。这是铸造生产中的核心工序。 手工造型 适用于单件、小批量或大型、复杂铸件生产 优点：工艺灵活、适应性强，能应对复杂结构与个性化需求。 缺点：生产效率低，铸件质量受人为因素影响大，一致性较差。 机器造型 适用于成批、大量生产 优点：生产效率高，铸件精度高、质量稳定且一致性强。 缺点：设备投资大，生产准备周期长，对产品变化的适应性差。 知识讲授：2. 手工造型 优点 方法简便、适应性强，不需要复杂设备。 缺点 生产率低、质量不稳定，对工人技术要求高。 常用方法 有箱造型、脱箱造型、挖砂造型、活块造型、 刮板造型等 知识讲授：有箱造型 - 整模造型 定义：用一个整体模样进行造型的方法。模样完全位于一个砂箱内。 特点：操作简单，铸件精度较高，适用于形状简单、最大截面在一端的铸件，如皮带轮、齿轮坯等。 知识讲授：有箱造型 - 分模造型 定义：将模样沿最大截面处分成两半，分别在上、下箱内造型的方法。 特点：应用最广泛，适用于形状较复杂、有孔的铸件，如阀体、泵体等。 知识讲授： 脱箱造型 定义：在可脱砂箱内造型，合型后、浇注前将砂箱脱去，利用型砂自身的强度来支撑。 应用：适用于批量较大的小型铸件，如轴承座、小齿轮等。 工艺核心价值 通过“去砂箱化”设计打破传统依赖，节省砂箱制作与维护成本，简化产线布局，显著缩短生产周期，是中小型铸件规模化生产的柔性、经济型方案。 知识讲授： 挖砂造型 定义：当铸件的分型面为曲面时，需将下型的分型面挖成与模样相适应的曲面。 特点：操作技术要求高、效率低，只用于形状复杂且分型面为曲面的单件生产。 知识讲授：活块造型 定义：将模样上妨碍起模的部分（如小凸台、肋条）做成活块。起模时先取出主体模样，再从侧面取出活块。 应用：用于单件小批量生产带有局部阻碍起模结构的铸件。 知识讲授： 刮板造型 核心定义：不用模样，而是用一个与铸件截面形状相适应的刮板，在砂箱中旋转或往复运动，刮制出所需型腔。 典型应用：用于大中型旋转体铸件（如带轮、飞轮、管子）的单件小批量生产。 工艺优势：可节省大量模样材料与工时，降低生产成本。 知识讲授：3. 机器造型 核心特点：生产率高、质量稳定、精度高。 技术实质：实现了紧砂与起模过程的机械化，大大提高了生产效率。 应用限制：设备投资大，工艺灵活性差，通常只适合两箱造型，难以适应复杂铸件的生产。 知识讲授：4. 造芯 定义：制造型芯的过程。型芯主要用于形成铸件的内腔。 分类：手工造芯、机器造芯。 常用方法：芯盒造芯，即将芯砂填入芯盒中紧实后取出。 知识讲授：后续工序 合型：将烘干后的上型、下型、型芯等组合成一个完整铸型的过程。 熔炼：将金属材料在熔炉中加热至熔融状态。不同金属采用不同熔炉（如冲天炉、电弧炉）。 浇注：将熔融金属液注入铸型。浇注温度和速度需严格控制（如灰铸铁一般为 1200～1380℃）。 知识讲授：后续工序 落砂 待铸件冷却到一定温度后，将铸件从型砂和砂箱中分离出来。冷却时间要足够，否则易产生裂纹。 清理 清除铸件表面的黏砂、浇口、冒口、飞边等。常用方法有滚筒清理、喷丸清理等。 知识讲授：5. 检验 外观质量 检查铸件的表面粗糙度、尺寸精度、形状偏差以及表面缺陷等。 内在质量 通过无损检测（如磁粉探伤、超声波探伤）检查内部是否有气孔、裂纹、夹渣等缺陷。 使用质量 进行力学性能试验（如拉伸、冲击试验），检验铸件是否满足使用要求。 铸造简易流程 知识讲授：五、铸件的常见缺陷 由于铸造工艺较为复杂，铸件质量受型砂的质量、造型、熔炼、浇注等诸多因素的响，容易产生缺陷。 缺陷1 - 气孔 缺陷2 - 缩孔 缺陷3 - 砂眼 缺陷4 - 粘砂 知识讲授：五、铸件的常见缺陷 由于铸造工艺较为复杂，铸件质量受型砂的质量、造型、熔炼、浇注等诸多因素的响，容易产生缺陷。 缺陷5 - 冷隔 缺陷6 - 浇不足 缺陷7 - 裂纹 传动部分 知识点背诵 一、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。 二、铸件七种缺陷： 气孔、缩孔、砂眼、粘砂、冷隔、浇不足、裂纹。 师生互动 问题 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？ 结论 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。 单项选择题 1.铸件产生粘砂的主要原因是（ ） A. 型砂水分太多 B. 舂砂太紧实 C. 型砂芯砂耐火度不足或浇注温度太高 D. 浇注速度太慢 正确答案：C 粘砂是由于型砂或芯砂的耐火度不够，在高温金属液作用下砂粒烧结粘附在铸件表面，或浇注温度过高加剧了这一过程。型砂水分太多主要导致气孔，舂砂太紧实影响透气性，浇注速度太慢可能导致冷隔或浇不足。 课后练习 单项选择题 2.砂型铸造中，用于形成铸件内腔的部件是（ ） A. 模样 B. 芯盒 C. 型芯 D. 浇口 正确答案：C 型芯安放在铸型中用以形成铸件内腔或局部外形，由芯砂制成。模样用于形成铸件外形，芯盒是制造型芯的模具，浇口用于引导金属液进入型腔。 课后练习 单项选择题 3.为保证铸件尺寸精度，模样尺寸应比铸件图样尺寸（ ） A. 相同 B. 略小 C. 略大 D. 不一定 正确答案：C 模样尺寸应比铸件图样尺寸略大，因为要加上收缩余量，补偿铸件冷却凝固时的收缩，这样才能得到符合要求的铸件。 课后练习 1.简述砂型铸造中铸件产生气孔的主要原因有哪些？（至少写出3条）。 课后练习 （1）型砂含水量过多，透气性差。 （2）砂芯烘干不彻底或芯中通气孔堵塞。 （3）浇注温度过高或浇注速度太快。 （4）型砂中产生过多气体无法排出。 课堂小结 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：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。 课后作业 感谢观看 Lavf59.16.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.12 $