铸造整模造型教学课件

铸造整模造型教学课件第一章铸造基础概述铸造的定义与重要性制造业应用领域整模造型特点与优势铸造是将熔融金属浇入具有特定形状的铸型铸造工艺广泛应用于汽车、航空航天、机械中，经冷却凝固后获得所需形状和性能铸件装备、能源、建筑等多个重要工业领域从的工艺方法作为人类最古老的金属成型工精密的发动机零部件到大型的基础设施构艺之一，铸造技术在现代制造业中仍占据着件，铸造技术为现代工业提供着坚实的材料不可替代的重要地位基础铸造历史与发展铸造技术的起源与演变铸造技术起源于公元前年左右的青铜时代从最初的简单泥模铸造，到春秋战国时3000期的失蜡法，再到现代的精密铸造技术，铸造工艺经历了数千年的持续发展与革新现代铸造技术发展趋势当今铸造技术正朝着数字化、智能化、绿色化方向快速发展计算机辅助设计、数值模拟、自动化生产线等先进技术的应用，大幅提升了铸造效率和产品质量材料性能对比铸铁良好的铸造性能，成本低廉•铸钢高强度，优良的韧性•铝合金轻质高强，耐腐蚀•第二章整模造型工艺流程总览设计图纸与工艺分析根据产品要求进行结构分析，确定铸造工艺方案，制定模具设计方案和工艺参数这一阶段需要充分考虑材料特性、结构复杂性以及生产效率要求模型制作与材料准备按照设计要求制作精确的母模，选择合适的砂型材料，配置粘结剂和添加剂模型精度直接影响最终铸件的尺寸精度和表面质量模具组装与砂型制备进行模具的精确组装，制备符合要求的砂型砂型的强度、透气性和表面光洁度是确保铸造成功的关键因素浇注、冷却与取模控制金属液温度和浇注速度，确保充型完整冷却过程中监控温度变化，待完全凝固后进行脱模操作后处理与质量检验铸造工艺流程示意图第三章整模造型设计原则12尺寸与公差控制分型面设计与定位模型设计必须充分考虑金属收缩特性，合理设置收缩余量不同材料分型面应选择在铸件的最大截面处，尽量保持平直简单的几何形状的线收缩率差异显著，铸铁约，铸钢约，铝合金约合理的分型面设计能够简化造型工艺，提高砂型强度，减少铸造缺陷

1.0-

1.3%

2.0-

2.5%精确的尺寸控制是保证铸件精度的基础的产生概率

1.2-

1.6%34浇注系统设计模型材料选择浇口、冒口及排气系统的设计直接影响金属液的充型质量和凝固过程浇口位置应避免金属液直接冲击砂型，冒口设计需保证有效补缩，排气系统确保气体顺利排出模型材料详解金属模型木质模型复合材料模型优点尺寸精度高，耐用性强，表面质量好优点加工方便，成本低廉，适合试制和小批优点重量轻，加工性好，尺寸稳定性佳量生产缺点制作成本高，加工周期长，重量大缺点材料成本较高，修复困难缺点尺寸稳定性差，易变形开裂，耐用性有应用场景大批量生产，高精度要求，长期使限用应用场景单件小批生产，原型试制，教学实验第四章砂型制备技术砂型材料组成制备工艺步骤原砂占85-90%，粘结剂5-8%，水分3-5%，混砂→造型→压实→修整→烘干每个步骤都添加剂各组分比例的精确控制直接影需要严格控制工艺参数，确保砂型质量稳定可1-2%响砂型的强度、透气性和耐火性能靠缺陷预防措施硬度透气性控制砂型硬度一般控制在度，透气性指数75-95两者需要平衡协调，既要保证砂型80-120强度，又要确保气体排出通畅砂型制备关键设备介绍造型机与混砂机压砂设备与振动台砂型检测仪器造型机实现砂型的自动化成型，提高生产效率和压砂设备通过气压或液压方式对砂型进行均匀压产品一致性混砂机确保砂料组分均匀混合，是实，确保砂型密度和强度振动台利用振动力量保证砂型质量的基础设备现代设备集成了智能使砂粒充分填充模具空隙，提高砂型的致密性和控制系统，可实现参数自动调节表面质量第五章浇注工艺与金属液流动浇注系统设计原则温度与速度控制浇注系统是金属液进入铸型的通道，其设计合理性直接影响铸件质量浇注温度过高会增加收缩缺陷和氧化倾向，过低则可能造成充型不足设计时需遵循以下原则浇注速度要适中，既要保证充型完整，又要避免冲砂和卷气保证金属液平稳充型，避免紊流和飞溅•关键参数铸铁浇注温度，铸钢，便于气体和杂质的分离与排除1350-1450℃1580-1650℃•铝合金700-750℃减少金属液的氧化和热量损失•便于浇注操作和浇注系统的切除•常见缺陷及成因流动特性与充型能力冷隔浇注温度过低或充型速度慢金属液的流动性受温度、粘度、表面张力等因素影响流动性好的合金浇不满金属液量不足或流动性差能够充填薄壁和复杂结构，但过高的流动性可能导致金属液渗透到砂型冲砂浇注速度过快或落差过大缝隙中金属液浇注过程控制第六章凝固与收缩控制0102凝固过程原理凝固缺陷分析金属液凝固是一个复杂的热传导过程，包括形核和长大两个阶段凝固方缩孔是集中收缩的结果，通常出现在最后凝固部位气孔由卷入气体或析式分为逐层凝固、体积凝固和中间凝固类型，不同合金呈现不同的凝固特出气体造成夹杂物可能来源于炉料、造型材料或浇注过程中的氧化物征合金的凝固温度范围越大，越容易产生缩松缺陷这些缺陷严重影响铸件的力学性能和使用寿命03补缩设计技巧缺陷防治方法冒口设计需要遵循定向凝固原则，确保冒口最后凝固冒口体积通常为所补缩部分的倍对于复杂铸件，可采用多个小冒口代替单个大冒

1.2-

2.0口，提高补缩效率第七章铸件缺陷分析与质量控制表面缺陷内部缺陷尺寸缺陷砂眼砂粒脱落嵌入铸件表面缩孔缩松凝固收缩造成的空洞尺寸超差实际尺寸偏离设计要求•••粘砂金属液渗透砂型表面气孔球形或梨形的气体空洞变形铸件形状偏离设计几何形状•••冷隔金属液汇合处形成的线状缺陷夹杂物非金属颗粒或氧化物错型上下型配合不准确•••皱皮表面褶皱或重叠现象裂纹应力集中导致的断裂胀型砂型强度不足引起的变形•••质量控制需要建立完善的检测体系，包括目视检查、尺寸测量、无损检测和力学性能测试通过系统的质量分析，不断优化工艺参数，提高铸件合格率第八章整模造型的工艺优化模型设计优化实例某汽车轮毂铸件原设计存在壁厚突变问题，导致热节过于集中，容易产生缩孔通过增设过渡圆角、调整壁厚分布、优化冒口位置等措施，缩孔缺陷率从15%降至3%以下砂型配方调整针对复杂薄壁件易产生砂眼的问题，调整砂型配方降低粘土含量至6-7%，增加煤粉至3-4%，提高砂型的退让性和发气性，有效减少了砂眼缺陷浇注参数优化建立浇注温度与铸件质量的关系曲线，确定最佳浇注温度区间采用阶梯式浇注方式，前期高速充型，后期低速平稳，减少了卷气和冲砂现象第九章典型整模造型案例分享汽车发动机缸体航空零部件铸造大型机械铸件采用铸铁材料，整模造型工艺关键技术点某航空发动机叶轮采用高温合金材料，要求某风电主轴承座重达吨，采用球铁材料整15包括冷铁的合理配置、复杂浇注系统设计、极高的尺寸精度和表面质量采用精密整模模造型通过分段浇注、多冒口补缩、程序缸套孔精度控制通过工艺优化，铸件尺寸造型，配合真空浇注技术，铸件合格率达到控制冷却等技术，成功解决了大型铸件的收精度达到CT8级，表面粗糙度Ra≤

12.5μm98%以上，满足了航空工业的严格要求缩和变形问题，铸件内部质量优良案例细节展示通过模型设计图与实物对比、现场制作过程记录、浇注操作监控以及质量检测报告的全面展示，深入了解整模造型工艺的每个关键环节，为实际生产提供宝贵的技术参考和操作指导第十章安全与环保注意事项安全操作规范高温防护措施铸造车间必须严格执行安全操作规程操作人员需穿戴完整的防护用熔融金属温度高达，必须采取严密的防护措施设置安1000-1600℃品，包括耐高温服装、防护面罩、绝缘手套等建立安全检查制度，全警戒区域，配备专业消防设施，制定应急处置预案浇注作业区域定期进行安全培训和应急演练要有充足的通风和降温设备废砂处理技术环保节能措施废旧铸造砂经过适当处理可以循环利用，既节约资源又保护环境通推广清洁生产技术，减少粉尘、废气、废水排放采用高效除尘设过机械再生、热法再生或化学再生等方法，去除粘结剂和杂质，恢复备，建设废水循环处理系统优化熔炼工艺，提高金属利用率，降低砂粒的使用性能能源消耗第十一章铸造整模造型新技术展望打印与快速成型智能制造与数字化3D打印技术在模型制造中的应用日益广泛，可以快速制作复杂几何形状的模型，大幅工业时代的铸造车间正在向智能化转型物联网传感器实时监控工艺参数，人工3D

4.0缩短开发周期砂型打印技术更是革命性的突破，直接打印出砂型，省去了传统的智能算法优化生产计划，机器人自动完成重复性操作，大数据分析指导质量改进3D模型制作环节新型环保材料的开发应用、绿色铸造技术的推广普及、以及人工智能在铸造领域的深度融合，预示着铸造工业将迎来更加清洁高效、智能化的发展新时代课堂互动常见问题答疑模型设计难点砂型控制要点问复杂薄壁件的模型如何设计？答增加工艺肋板，提高砂型强问砂型硬度不均匀怎么办？答检查造型设备压力分布；调整砂型度；合理设置拔模斜度；采用分体式模型设计配方；改进造型工艺参数缺陷排查方法质量提升技巧问如何快速判断缺陷产生原因？答观察缺陷形态特征；分析工艺问提高铸件合格率的关键措施？答加强过程控制；建立质量追溯参数记录；结合材料性能数据体系；持续工艺优化练习与作业设计整模造型方案缺陷分析与改进12选择一个简单铸件（如轴承座、法兰盘等），完成整模造型工艺设分析给定铸件的典型缺陷（缩孔、气孔、裂纹等），查找产生原计，包括模型结构、分型面选择、浇注系统布置、工艺参数确定等因，提出具体的工艺改进措施要求结合理论知识，提供科学合理内容要求绘制工艺图纸，编写工艺卡片的解决方案砂型配方实验工艺参数优化34设计砂型材料配比实验方案，研究不同配比对砂型性能的影响测利用数值模拟软件或理论计算方法，优化某铸件的浇注工艺参数试项目包括强度、硬度、透气性等指标分析实验数据，优化配方分析浇注温度、浇注速度对充型过程和铸件质量的影响，确定最佳组成工艺窗口复习与总结核心理念质量第一，预防为主1关键技术模型设计、砂型制备、浇注控制2工艺要素材料选择、参数控制、过程监控、质量检验3基础知识铸造原理、材料性能、设备操作、安全规范、环保要求4铸造整模造型是一门理论与实践相结合的综合性技术，需要掌握材料科学、传热学、流体力学等多学科知识，在实际应用中不断积累经验，提高技术水平附录一常用铸造材料性能表材料类型密度熔点收缩率主要应用kg/m³℃%灰口铸铁机床床身、管件72001150-

12001.0-

1.3球墨铸铁汽车零件、管道71001150-

12001.8-

2.5碳钢机械零件、结构件78501500-

16002.0-

2.5合金钢高强度零件78001450-

15501.8-

2.3铝合金航空、汽车零件2700550-

6501.2-

1.6铜合金电气、装饰件8900900-

11001.5-

2.0不同材料具有各自独特的物理性能和铸造特性，选材时需要综合考虑使用要求、成本因素和工艺可行性附录二模具设计常用标准与规范国家及行业标准尺寸公差等级《铸件尺寸公差与加工余量》•GB/T6414-2017公差等级基本尺寸范围公差值mm mm《铸造模样技术条件》•GB/T15056-2018《铸铁牌号及性能》CT810-16±

0.36•GB/T5676-2014《铸造工艺设计规范》•JB/T7946-2014CT916-25±

0.46《精密铸造工艺设计规范》•HB5485-91CT1025-40±

0.58国际标准参考CT1140-63±

0.72《几何产品规范铸件公差》•ISO8062-3-《灰口铸铁标准规范》•ASTM A48加工余量标准《铸造技术要求》•DIN EN1559根据铸件材质、尺寸、精度要求确定加工余量精密铸造•

0.5-

2.0mm砂型铸造•

2.0-

6.0mm大型铸件•

5.0-

15.0mm附录三铸造缺陷图片集通过高清缺陷图片对比分析，帮助学习者准确识别各类铸造缺陷的形态特征，掌握缺陷产生的根本原因，制定有效的预防和控制措施，提高铸件质量分析和问题解决能力附录四铸造工艺流程图集砂型铸造工艺1模型制作→造型→合箱→浇注→冷却→开箱→清理→检验精密铸造工艺2压蜡→组树→制壳→焙烧→浇注→破壳→清理→检验压力铸造工艺3模具预热→压射→保压→开模→取件→清理→检验离心铸造工艺4模具准备→浇注→离心→冷却→取件→机加工→检验不同铸造工艺各有特点，适用于不同类型的产品整模造型属于砂型铸造的重要分支，在中小型铸件生产中应用广泛参考文献与学习资源权威教材在线课程资源专业期刊论文《现代工程材料成形与机械制造基础》国家精品在线开放课程《工程材料与机《铸造》中国铸造协会主办•-••-机械工业出版社械制造基础》《特种铸造及有色合金》中南大学主•-《铸造工艺学》清华大学出版社中国大学《材料成型技术基础》办•-•MOOC《材料成型技术基础》高等教育出版智慧树《机械制造技术基础》《现代铸铁》中国铸造协会主办•-••-社超星尔雅《现代制造技术》《铸造技术》西安理工大学主办••-《铸造合金及其熔炼》机械工业出版•-社铸造车间实景展示真实的铸造生产环境展现了整模造型工艺的实际应用场景从模型准备到砂型制作，从金属熔炼到浇注操作，每个环节都体现了技术人员的专业技能和严谨态度现代化的铸造车间融合了传统工艺与先进技术，为高质量铸件的批量生产提供了可靠保障铸件缺陷对比分析通过缺陷铸件与合格产品的直观对比，深入理解各类铸造缺陷的形态特征和危害程度掌握缺陷识别技能是铸造工程师的基本功，准确的缺陷分析是工艺改进和质量提升的重要前提持续的质量改进实践使铸件缺陷率显著降低，产品质量稳步提升致谢教学团队感谢材料科学与工程学院铸造教研组全体教师的辛勤付出，感谢实验技术人员提供的设备支持和技术指导特别感谢企业合作伙伴提供的实际生产案例和宝贵经验分享技术支持感谢铸造实验室、材料分析测试中心、数值模拟计算平台为本课程提供的技术支撑感谢图书馆文献资源服务和网络教学平台的有力保障意见建议课程内容需要在教学实践中不断完善和更新，欢迎师生提出宝贵的意见和建议我们将认真听取反馈，持续改进教学质量，为培养优秀的铸造工程技术人才贡献力量铸造整模造型制造业的基石掌握核心技术提升铸造质量创新突破发展深入理解铸造原理，熟练掌握整模造型工艺，运用科学方法分析问题，采用先进技术解决难紧跟技术发展潮流，勇于探索创新实践，在铸为现代制造业发展贡献专业技能题，不断追求铸件质量的新突破造技术的前沿领域实现新的突破！让我们以扎实的理论基础和丰富的实践经验，共同推动铸造整模造型技术的持续发展和广泛应用！。