第五章 毛坯的制造方法

模锻时，将加热好的坯料放在下模膛中，上模随锤头向下运动，当上、
下模合拢时，坯料充满整个模膛，多余的坯料流入飞边槽，取出后得到带飞 边的锻件。在切边模上切去飞边，便得到所需锻件。
3）锻模模膛 模膛通常可分为制坯模膛、预锻模膛和终锻模膛。 形状复杂的锻件需先经制坯模膛锻打后才能放入预锻模膛预锻。坯料 经预锻后，形状、尺寸进一步接近锻件．最后经终锻模膛终锻成形，成为 带飞边的锻件。 4）连皮 带通孔的锻件在锻打过程中不能直接形成通孔，总是留下一层金属， 称为连皮。 连皮需在模锻后立即冲去。 切边和冲去连皮后的锻件应进行校正。
②模锻件质量受设备能力的限制一般不超过150kg，锻模制造成本高，模
锻适合中小锻件的大批量生产。 1）锤上模锻设备
锤上模锻常用的设备为蒸汽—空气模锻锤，其工作原理与蒸汽—空气
自由锻锤基本相同，常用吨位为1~15t、模锻件质量为0.5~150kg。
2）锻模结构
上模紧固在锤头上．下模紧固在模垫上。上、下模的分界面称为分模面， 上、下模之间的空腔称为模膛。
2、造芯 芯主要用来形成铸件的内腔和尺寸较大的孔，有时为简化造型工艺， 也可用来形成铸件的外形。 单件、成批生产时，常采用手工造芯；大批大量生产时，采用机器造 芯。 造芯时，应在芯内放置芯骨，以提高强度；开设通气孔，以增加 排气能力；芯大多要烘干，以进一步提高强度和透气性。 3、合箱、熔炼和浇注 合箱是将铸型的各个部分组合成一个完整铸型的操作过程成为合箱。 合箱前检查铸型→安装芯→盖上型→压紧上下型。 金属熔炼的目的是为了获得一定的化学成分和温度的合格金属液。 浇注浇注是指将熔融金属从浇包注入铸型的过程。浇注时要控制好浇 注温度和浇注速度，一次浇注完成。 4、落砂和清理 落砂是指用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的过程。铸件在砂型 中要冷却到一定温度才能落砂，落砂过早，铸件表层会产生白口组织，给 切削加工造成困难，落砂过晚，收缩应力增大，铸件开裂的倾向也增大。 清理是落砂后从铸件上消除浇冒口、芯、毛刺、表面粘砂等过程。清 理后的铸件应进行质量检验。
铸件在冷却时尺寸缩小的百分率 称为收缩率。由于铸造合金冷却时收
缩，因而为了保证铸件应有的尺寸，
制造模样时，必须使模样尺寸大于铸 件尺寸。 收缩率的大小与金属的线收缩率 有关。灰铸铁为0.7~1.0%；铸钢为 1.5~2.0%。
3、浇注系统
为了使金属液顺利填充型腔而在砂型中开设的通道称为浇注系统。 浇口杯：浇口杯承接来至浇包的金属液，以便于浇注，并缓和金属液对
的充填，防止产生冷隔及浇不足等缺陷。 ④铸件较厚的部分，浇注时应处于型腔上部，以便安放冒口，实现自下 而上的定向凝固，防止缩孔。
2）分型面的选择
分型面是指上、下铸型之间的接合面，它可为水平、垂直或倾斜的。 选择分型面的基本原则是： ①分型面应选择在铸件的最大截面处，以便于起模。 ②尽量使分型面为平直面，且数量只有一个。这样能使造型简便，并能 减少错箱等缺。 上 上 下 中 下 上 下
之间的接合面，它可为水平、垂直或倾斜的。
选择浇注位置的基本原则是： ①铸件的重要表面应朝下或位于侧面。金属液中的渣、气体等易上浮，
使铸件上部缺陷比下部多，组织也不如下部致密。
②铸件的宽大平面应朝下。如宽大平面朝上，型腔上表面被高温烘烤的 面积大、型砂容易因急剧热膨胀而向外拱起并开裂，形成夹砂缺陷。
③铸件的薄壁部分应放在型腔的下部或垂直、倾斜位置，以利于金属液
芯棒拔长是减小空心坯料的壁厚．增加其长度的锻造工序。
拔长用来生产轴杆类锻件或长筒类锻件。
（3）冲孔 冲孔是在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。 冲孔前一般需将坯料镦粗，以减小冲孔高度。 较薄的坯料可单面冲孔，较厚的坏料需双面冲孔。
2、模锻 模锻是利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。 模锻的特点： ①模锻与自由锻相比，具有生产率高、锻件外形复杂、尺寸精度高、面 粗糙度值小，加工余量小等优点；
2）造型方法
（1）手工造型
手工造型是指全部用手工或手动工具完成的造型。 手工造型有较大的灵活性和适应性，但生产率低，劳动强度大，铸件质量
不高。用于单件小批生产。
（2）机器造型 是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。 机器造型可显著提高铸件的质量和生产率，改善劳动条件，但需要专用的 设备、砂箱和模板。主要用于大批量生产。
所以铸造成本较低。
铸造的缺点： 1）铸件组织疏松，晶粒粗大．力学性能较差；
2）铸造工序较多，使铸件质量不够稳定。
一、砂型铸造
砂型铸造生产过程
1、造型
用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，模样的作
用是形成铸件外形。 木材模样：单件或小批量生产； 金属、塑料模样：成批大量生产。 1）造型材料 砂型铸造用的造型材料主要指型砂和芯砂。 型砂和芯砂用原砂、粘结剂、附加物(煤粉、木屑等)、水等按一定
造成零件报废。 对于某个具体零件，凡图纸上标注有表面粗糙度符号、尺寸公差、螺 纹符号或表面形位公差代号的部位，都应给出加工余量。 零件上的孔、槽是否要铸出，应考虑工艺上的可行性和使用上的必要 性。通常较大的孔和槽应铸出，以节省金属材料和切削加工工时；较小的 孔、槽不必铸出，留待机械加工反而更为经济。
第二节 锻压成型
锻压是利用金属的塑性变形，改变坯料的尺寸和形状，并改善其内部组 织和力学性能，获得所需毛坯或零件的成形加工方法。 锻压主要有锻造和冲压。
一、锻造
锻造：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全 部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。 自由锻 模锻
活 块 造 型
将阻碍起模部分做成活块，造型时应 防止活块位置的偏移。适于单件小批量生 产，且带有凸台的铸件。
刮 板 造 型
用特制的刮板代替模样进行造型， 省去模样，但造型困难。适于单件小 批量的回转体铸件。
三 箱 造 型
造型采用三个砂箱(上、中、下)，中砂箱的 高度有一定的要求。适于单件小批量生产，具有 两个最大截面且中间还有一个小截面的铸件。
二、铸造工艺设计
铸造工艺设计的依据 零件的结构特点：如有无凸台、加强筋等； 技术要求：如表面粗糙度、尺寸或位置精度等； 生产批量：如单件小批量或大批大量；
生产条件：如铸造设备、技术水平等。
铸造工艺设计的主要内容 选择浇注位置和分型面；
确定铸造工艺参数；
设计浇注系统。
1、浇注位置和分型面的选择
1）浇注位置的选择 浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的位置，分型面是指上、下铸型
（3）水压机
水压机是利用高压水形成的巨大静压力使金属变形，主要用于大型锻 件的生产。
蒸 汽 空 气 自 由 锻 锤
— 水 压 机
2）自由锻的基本工序 （1）镦粗 镦粗是使坯料高度减小、横断面积增大的锻造工序，有完全镦粗和 局部镦粗两种。
（2）拔长 拔长是使坯料横截面积减小，长度增加的锻造工序，可分为平砧拔长 和芯棒拔长两种。
③尽量使铸件的全部或大部分处于同一砂箱中，以保证铸件的精度。 ④应考虑下芯、检验和合箱的方便。
上 下
上 下
2、主要铸造工艺参数
1）加工余量
为了保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸造工艺设计时应增加在机 械加工时切除的金属层厚度，它等于后续所有加工工序的加工余量之和。
加工余量过大，将增加金属的消耗和切削加工工时；加工余量过小，可能
常用的手工造型方法 整 体 造 型
模样是整体的，分型面为平面， 型腔在一个砂箱内。适于最大截面靠 一端且为平面的铸件。
分 模 造 型
模样沿截面最大处分为两半，型 腔位于上下两个砂箱内。适于最大截 面在中部或圆形铸件。
挖 砂 造 型
用整模，分型面是曲面；将阻碍 起模的型砂挖去，而后再合箱。适于 单件小批量生产，分型面不是平面的 铸件。
胎模锻
1、自由锻 只用简单的通用性锻造工具，或在锻造设备的上、下砧之间直接使坯 料变形而获得锻件的锻造方法。它可分为手工自由锻和机器自由锻。
自由锻的特点： ①自由锻可加工各种大小的锻件，对于 大型锻件，自由锻是惟一的生产方法； ②自由锻所用的生产准备时间较短； ③自由锻生产率低，劳动强度大，且锻 件形状简单，精度低，加工余量大，故
适用于单件小批量生产。
1）自由锻设备 （1） 空气锤 空气锤是以压缩空气为工作介质，驱动锤头上下运动而进行工作 的，其吨位一般在50~750kg之间，主要用于小型锻件的生产。
空 气 锤 的 工 作 原 理
（2）蒸汽—空气自由锻锤
蒸汽—空气自由锻锤是以蒸汽或压缩空气为工作介质．驱动锤头上下 运动而进行工作的，其常用吨位为1~5t，适用于锻造中型或较大型的锻件。
第五章 毛坯的制造方法
第一节
的成形方法。 铸造的优点：
铸造
铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇人铸型，凝固后获得铸件
1）利用液态金属的流动能力来成形，因而成形方便，适于制造形状复
杂，特别是有复杂内腔的零件毛坯； 2）铸造的适应性很强，铸件的质量可由几克到数百吨，壁厚可由 0.3mm到1m以上．各种金属材料几乎都能用铸造成形； 3）铸造材料来源广泛，价格低廉； 4）铸造设备比较简单，投资少； 5）铸件形状与零件比较接近，可减少切削加工工作量，节省金属材料，
砂型的冲击，阻挡熔渣流入型腔。
直浇道：直浇道以其高度产生的静压力使金属液充满型腔的各个部分。 横浇道：横浇道将金属液分配给各个内浇道，并起阻渣作用。 内浇道：控制金属液流入型腔的方向和速度。 冒口：对铸件的最后凝固部位供给金属液，起补缩作用。
三、其他铸造方法简介
1、熔模铸造 熔模铸造是利用易熔材料（如蜡料）制成模样，在模样上包覆若干层耐 火涂料，然后制成硬壳，熔去模样后，经高温焙烧即可浇注的铸造方法。
2）拔模斜度 为了便于模样从铸型中取出，模样上凡与拔模方向平行的表面都应有 一定的斜度，称为拔模斜度。 拔模斜度的大小取决于高度、造型方法、模样材料等因素。壁越高， 斜度越大；机器造型的斜度应比手工造型小；金属模的斜度比木模小；外
模斜度应比内壁小。
无拔模斜度
有拔模斜度
3）铸造圆角 在设计铸件和制造模样时，相交壁的连接处要做圆弧过渡，称为铸造 圆角。 铸造圆角可使砂型不易损坏，并使铸件避免在尖角处产生缩孔、缩松 等缺陷和形成应力集中。 铸造圆角半径一般取壁厚的0.2~0.4倍，尺寸在技术要求中统一注明， 在图上一般不标注铸造圆角。 4）铸造收缩率
Baidu Nhomakorabea熔模铸造的工艺过程
熔模铸造的特点： 无分型面，且型腔内表面光洁，故熔模铸造可生产出精度高、表面
质量好、形状很复杂的铸件；熔模铸造能适用于各种铸造合金，各种生
产批量； 缺点是生产工序多，生产周期长，铸件不能太大。
熔模铸造的应用范围：
用于形状复杂，精度要求较高或难以切削加工的小型零件的成批生 产。 目前在航空航天、船舶、汽车等行业得到广泛应用。
2、金属型铸造 将液态金属浇入金属铸型以获得铸件的方法。 金属型常用铸铁和铸钢制成。按照分型面的方位，金属型可分为整体 式、垂直分型式、水平分型式和符合分型式。 金属型铸造的特点： 金属型铸造可一型多铸、生产率 高、成本低，便于实现生产的机械化 和自动化； 金属型铸件精度高，表面质量较 好，表面粗糙度值小，减少了切削加 工余量； 金属型导热快，铸件冷却快，铸 垂直分型式金属型铸造 件晶粒细小，力学性能得到提高； 但是由于金属液的流动性降低， 容易产生浇不足，冷隔等缺陷，因而铸件的形状不宜过于复杂，壁不宜过 薄；金属型制造成本高，周期长，故金属铸造不适合单件小批量生产。 金属型铸造的应用范围： 用于有色金属铸件的大批量生产，如铝合金活塞，汽缸等。
比例配制而成，粘结剂通常为粘土。
型（芯）砂应具备主要性能： ①可塑性：指型（芯）砂在外力作用下能够形成清晰的模型轮廓，去除外 力后能完整保持已有形状的能力。可塑性好，则砂型和芯的形状准确。 ② 强度：指型（芯）砂抵抗外力破坏的能力。强度差，易造成塌箱、冲 砂、砂眼等缺陷。 ③ 透气性：指紧实砂样的孔隙度。透气性不好，铸件易产生气孔缺陷。 ④ 耐火性：指型（芯）砂抵抗高温高热作用的能力。耐火性差，铸件易 产生粘砂缺陷，影响铸件的清理和切削加工。 ⑤ 退让性：指在铸件凝固冷却时，型（芯）砂能被压缩的能力。退让性 差，铸件的内应力将加大甚至产生裂纹。 注：芯处于金属液的包围之中，故芯砂能力应高于型砂。