材料成形技术基础(课堂PPT)
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材料成型技术第一章材料成形技术基础PPT课件
胡亚民，《材料成形技术基础》 重庆大学出版社 2008
❖ 参考资料：
1. 施江谰，《材料成形技术基础》 机械工业出 版社 2001
2、方亮，《材料成形技术基础》，高等教育出 版社 2004
第二节、材料成形技术过程 形态学模型简介
一、材料成形技术过程形态学模型
❖ 形态学体系最早是由丹麦工业大学著名教授 Leo Alting提出的，它通过对于纷纭复杂的各 种过程所共有的三个基本要素(材料、能量、 信息)的变化与作用综合论述各种加工方法， 并对其进行横向分析。
❖ 2、注重与以前所学课程的配合、交叉和衔接
把握材料使用特性与成形技术、材料成分/组织、性能 的关系，将本课程与机械工程材料、机械制造技术基 础、金工实习等课程的融合、交叉和衔接，系统的掌 握材料及其成形方法的选择。
使用特性
成形技术
性能 成分/组织
❖ 3、在学习过程中应注意密切联系生产实际。
本课程是一门实践性很强的课程，因此在学习中 要坚决摒弃那种“重理论、轻实践”的错误观念， 既不要因为课程中没有太多深奥的理论和公式而 轻视它，也不要由于自身缺乏足够的工程实践经 验而对其产生畏难心理。
除了课堂讲授之外，还应对本课程的电化教学、 多媒体CAI、现场参观、课堂讨论和实验教学等 给以充分重视并积极参与。
本课程中所学的知识在以后的专业课程学习、课 程设计和毕业设计中都会一再用到，应充分利用 这些机会来对其反复练习，扎实掌握，巩固提高， 真正做到以用促学，学以致用。
七、教材及参考书
❖ 教材：
铁器பைடு நூலகம்代（Iron Age）
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器中带有球状石墨的金相组织
陶瓷制品
塑料制品
橡胶制品
❖ 参考资料：
1. 施江谰，《材料成形技术基础》 机械工业出 版社 2001
2、方亮，《材料成形技术基础》，高等教育出 版社 2004
第二节、材料成形技术过程 形态学模型简介
一、材料成形技术过程形态学模型
❖ 形态学体系最早是由丹麦工业大学著名教授 Leo Alting提出的，它通过对于纷纭复杂的各 种过程所共有的三个基本要素(材料、能量、 信息)的变化与作用综合论述各种加工方法， 并对其进行横向分析。
❖ 2、注重与以前所学课程的配合、交叉和衔接
把握材料使用特性与成形技术、材料成分/组织、性能 的关系，将本课程与机械工程材料、机械制造技术基 础、金工实习等课程的融合、交叉和衔接，系统的掌 握材料及其成形方法的选择。
使用特性
成形技术
性能 成分/组织
❖ 3、在学习过程中应注意密切联系生产实际。
本课程是一门实践性很强的课程，因此在学习中 要坚决摒弃那种“重理论、轻实践”的错误观念， 既不要因为课程中没有太多深奥的理论和公式而 轻视它，也不要由于自身缺乏足够的工程实践经 验而对其产生畏难心理。
除了课堂讲授之外，还应对本课程的电化教学、 多媒体CAI、现场参观、课堂讨论和实验教学等 给以充分重视并积极参与。
本课程中所学的知识在以后的专业课程学习、课 程设计和毕业设计中都会一再用到，应充分利用 这些机会来对其反复练习，扎实掌握，巩固提高， 真正做到以用促学，学以致用。
七、教材及参考书
❖ 教材：
铁器பைடு நூலகம்代（Iron Age）
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器中带有球状石墨的金相组织
陶瓷制品
塑料制品
橡胶制品
材料成形工艺基础课件(PPT 82页)
化学
材料科学与材料工程的差异
材料科学和材料工程是一个整体，不可分割；它们 之间的差异主要表现在学科的侧重点不同。 材料科学侧重于发现和揭示四个要素之间的关系， 提出新概念、新理论。 材料工程侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想 并使之投入应用，二者相辅相成。
尼龙纤维的研制：
1938年首批合成尼
尼龙熔融纺纤技术
Carother等提出熔
材料 科学
分子链的高度取向
融纺纤的新概念
材料工程所涉及的三大制备技术
根据所需材料的性能、结构要求，进行材料的提纯净 化、原料(成分)配制和合成或合金化的过程．是材料制备 工程的首要环节。
熔融凝固制备技术
原材料
熔融 精炼
凝固
坯料
常用于金属、无机非金属化合物、半导体材料坯锭和 玻璃制品的制备。
青铜文化
四羊方尊
虎食人卣you
青铜文化
二里冈出土饕(tie)餮乳钉纹方鼎
大禾人面方鼎
青铜文化
饕餮纹鼎
司母辛方鼎
青铜文化
商代青铜文化
司母戊鼎，1939年安阳
材料的常规加工技术主要有锻造、冲压、轧制、挤压、 拉拔、焊接以及注射成形等。
玻璃材料有它的特殊性，从原材料配制、熔化，到熔 体快冷成形为制品，必须一步完成。
课程的主要目的
• 《材料成形工艺基础》是机械类或近机械类专
业的一门学科基础课，学习本课程的主要目的是 使学生比较全面系统的获得机械制造中铸造、压 力加工、粉末成形、焊接、塑料、橡胶、陶瓷以 及有关模具设计、加工、制造方面的专业知识。 其主要任务是介绍以下内容： • 1）制定铸造过程图，了解合金的熔炼与浇注过 程的基本知识以及砂型铸造、特种铸造等； • 2）制定锻造过程图，了解材料塑性变形基本规 律；了解粉末成形、塑料、橡胶、陶瓷成型过程 和板料冲压成形过程； • 3）了解常用金属材料焊接过程基本知识；
材料成形技术基础课件
第一章绪论1.1 材料成形技术过程形态学模型简介1）产品——产品技术――“做什么”――设计过程――过程技术――“怎么做”――工艺2）成形过程可概括地定义为加工工件材料性能的变化，包括几何形状、硬度、状态、信息（形状数据）等的变化。
任何一种机械产品产生性能变化都是材料、能量、信息三个基本要素方面的变化。
本书主要讨论材料的加工过程以及加工过程中材料的性能变化和几何形状的改变，或两者兼有之。
材料过程分为：贯通过程――质量不变过程；发散过程――质量减少过程；收敛过程――质量增加过程；能量过程分为：模具系统（或工具系统）――描述能量是如何加于加工工件材料（或传递能量与传递信息）的传递媒体设备系统――描述设备提供的能量特点和所用能量的种类信息过程分为：形状信息过程――最终形状信息可看成为加工工件材料初始形状信息与制造过程中所施加的形状变化信息之和性能信息过程（如强度、硬度）――是材料初始性能信息过程和通过各种过程材料产生的性能变化之和1.2 现代制造过程分类1）质量不变过程加工材料在过程初始时的质量等于或近似等于加工材料在过程结束时的最后质量，也就是说材料在一定的受控条件下改变了几何形状。
质量不变过程大体可分为三个典型阶段：第一阶段，如加热、熔化等，它是由一些使加工件材料形状或性能发生初步变化而处于适当状态的基本过程组成；第二阶段，由一些产生要求加工工件形状或性能变化的基本过程组成，如铸造、锻压等；第三阶段，由一些使加工件处于指定最终状态的基本过程组成，如凝固等。
其中第二阶段的基本过程是主要基本过程。
质量不变过程主要包含：凝固成形、塑性成形、粉末压制等。
2）质量减少过程质量减少过程的特点是零件最终的几何形状局限在材料的初始几何形状内。
也就是说，形状改变是通过去除一部分材料形成的。
质量减少过程主要包含：切削加工、电火花加工、等离子弧切割、火焰切割，电解加工等。
3）质量增加过程质量增加过程的特征是加工材料在过程开始时的质量比过程结束时的最终质量有所增加。
《材料成形技术基础》绪论 ppt课件
工序综合。
净成形工艺（Net Shape Process) 新的工艺不断出现（例如：金属的半固态新的
工艺成形、喷射成形、金属的注射成形等等） 计算机技术的发展引起材料加工工艺的新革命 新型材料的成形（复合材料、金属材料）
绪论
课程性质
是机械工程类专业近机械工程类专业学生 必修的一门技术基础课，主要研究金属和非金 属零件或毛坯的成形方法特点、过程、原理及 设备。
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
成品率高； – 材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展； – 材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学
科化； – 全新加工
在机械制造工艺过程中，一般是先用热加 工的方法制造出零件的毛坯，再用冷加工的方 法进一步改变毛坯的形态，使其最终被加工成 合格零件。其间，为了改善材料的加工性能和 使用性能，通常还需对工件进行有关的热处理。
本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形、 连接成形、粉末冶金及非金属 (塑料、 橡胶、陶瓷)材料成形等。
《材料成形技术基础》
课程简介
机械制造技术包含产品技术（Product Technology）和过程技术（Process Technology ）。
产品技术是以设计为中心，回答“做什么”。 过程技术是以工艺为核心，回答“怎么做”。包 括工艺、制造装备、工具、仪表和组织管理技术 及生产过程设计。
精品资料
全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用 焊接得以成形。
我国的铸造行业有我国的铸造行业有100 万职工， 2万多 个工厂， 2003 年产量达年产量达1,600 万吨，在世界上是 第一铸造大国。
净成形工艺（Net Shape Process) 新的工艺不断出现（例如：金属的半固态新的
工艺成形、喷射成形、金属的注射成形等等） 计算机技术的发展引起材料加工工艺的新革命 新型材料的成形（复合材料、金属材料）
绪论
课程性质
是机械工程类专业近机械工程类专业学生 必修的一门技术基础课，主要研究金属和非金 属零件或毛坯的成形方法特点、过程、原理及 设备。
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
成品率高； – 材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展； – 材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学
科化； – 全新加工
在机械制造工艺过程中，一般是先用热加 工的方法制造出零件的毛坯，再用冷加工的方 法进一步改变毛坯的形态，使其最终被加工成 合格零件。其间，为了改善材料的加工性能和 使用性能，通常还需对工件进行有关的热处理。
本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形、 连接成形、粉末冶金及非金属 (塑料、 橡胶、陶瓷)材料成形等。
《材料成形技术基础》
课程简介
机械制造技术包含产品技术（Product Technology）和过程技术（Process Technology ）。
产品技术是以设计为中心，回答“做什么”。 过程技术是以工艺为核心，回答“怎么做”。包 括工艺、制造装备、工具、仪表和组织管理技术 及生产过程设计。
精品资料
全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用 焊接得以成形。
我国的铸造行业有我国的铸造行业有100 万职工， 2万多 个工厂， 2003 年产量达年产量达1,600 万吨，在世界上是 第一铸造大国。
材料成形技术基础--绪论 ppt课件
PPT课件
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第一章 绪论
图1.5 材料成形加工的过程模型
PPT课件
18
第一章 绪论
1.2 现代制造过程的分类
1.2.1 质量不变过程 热处理过程 质量不变 ，只改变形状和性能 铸、锻过程 （a）锻造； （b）滚轧 （c）粉末压制；
（d）铸造
图1.6 质量不变过程
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第一章 绪论
1.2.2 质量减少过程 材料形状的改变是通过去除一部分材料完成的。
PPT课件
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第一章 绪论
即：在保证产品质量的前提下，成形过程要达到： 用材最少，能耗最低，成本最低。 具体内容简单介绍如下： 机械制造技术可分成两个部分： ① 以“设计”为中心的产品技术 ② 以“工艺”为核心的过程技术 “做什么” “怎么做”
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第一章 绪论
这里的“过程技术”涵盖了产品物化前的设计
包括材料的初始性能信息和经过各种成形过程后材料产生的性能变化之和。
比如：加工过程中，由于塑性变化，产生加工硬化, σ HB
总之，在产品加工过程中，材料过程、能量过程和信息过程三种基
本过程系统在控制信息（作用力、功率、摩擦与润滑以及切削用量、成形参数等 ）
的制约下相互作用，制造出所要求的产品。 如图1-5
质量减少过程材料的4种基本去除方法： （1）切削过程； （2）磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等； （3）超声波加工、电火花加工和电解加工； （4）落料、冲孔、剪切等金属成形过程。
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第一章 绪论
1.2.3 质量增加过程 质量增加过程的特征是加工材料在过程结束时的质量
比过程开始时的最终质量有所增加。
《材料成型基础》课件
塑性成型
塑性成型是指通过材料的塑性变形来改变其形状的成型方法。 常见的塑性成型工艺包括挤压、拉伸、压力成型等。
金属成型
金属成型是将金属材料通过力的作用进行塑性、剪切等。
粉末冶金成型
粉末冶金成型是一种通过将金属粉末压制成形再进行烧结的成型方法。 常见的粉末冶金成型方法包括热压成型、冷压成型等。
《材料成型基础》PPT课 件
材料成型基础课程的目标是通过了解成型过程的基本概念，掌握几种常见的 成型方法，以及理解成型工艺对材料特性的影响。
成型过程概述
成型是指将材料通过力、热或其他外界条件，从一个形状变成另一个形状的 工艺过程。
成型工艺有许多不同的分类方法，包括塑性成型、金属成型、粉末冶金成型 和复合材料成型。
复合材料成型
复合材料成型是指在成型过程中使用不同类型的材料组合而成的成型方法。 常见的复合材料成型方法包括层合、注塑等。
成型工艺对材料特性的影响
材料成型前后会出现性质差异，成型工艺参数也会对材料性能产生影响。 此外，成型过程中可能存在的缺陷也会对材料性能造成影响。
小结
通过本课程的学习，我们了解了成型过程的基本概念，掌握了几种常见的成 型方法。 希望大家在学习过程中收获满满，对材料成型有更深入的理解。 在未来的课程中，我们将继续探讨更多关于材料成型的知识。
《材料成型技术》课件
锻造
通过对金属进行加热和冷却，使其在压力下改变形 状，常用于制造零件和工具。
挤压
将材料穿过模具的缝隙，使其变形成所需形状，常 用于制造管道、线材等。
铸造
将液态材料注入模具中，待冷却后得到所需形状， 广泛应用于汽车、航空等行业。
成型
通过热塑性材料的加热和压力，将其形成所需形状， 常见于塑料制品生产。
常见的材料成型技术
局限性
• 材料限制 • 工艺复杂性 • 有限的成型尺寸
材料成型技术的发展趋势
1
智能化制造
通过引入自动化和智能化技术，提高生产效率和质量。
2
新材料应用
开发和使用新型材料，提高产品性能和使用寿命。
3
环保节能
减少能源消耗和废弃物产生，实现可持续发展。
总结和展望
材料成型技术在各个领域都扮演着重要角色，随着科学技术的进步，我们可以期待在未来看到更多创新和突破。
《材料成型技术》PPT课 件
材料成型技术是一门研究材料加工和加工工艺的学科，涵盖了大量不同类型 的材料和方法，对各个领域的工业和科研都具有重要的意义。
什么是材料成型技术
材料成型技术是通过加热、压力、变形等方式将原材料转变为所需形状和尺寸的工艺。它包括了常见的加工方法， 如锻造、铸造、挤压等。
不同类型的材料成型技术
航空航天领域对高强度和轻质的材料需求较高， 成型技术为其提供了多种解决方案。
3 电子产品
4 建筑领域
成型技术在电子产品制造中的应用包括电路板、 塑料外壳等部件的生产。
通过材料成型技术可以生产建筑中常见的构件， 如钢结构、玻璃幕墙等。
材料成型技术的优势与局限性
优势
• 高效生产 • 多样化的产品形状 • 成本效益
《材料成形技术基础》PPT课件
利用泡沫塑料模样进行铸造，由于浇注 时高温金属液进入后，模样迅速气化、燃 烧而消失，模样位置由金属液逐步充填， 冷却凝固形成铸件。这种铸型呈实体，不 存有空腔，故称又实型铸造。
B、特点
无分型面、工序简单、形状复杂、适应 各种材料、成本低。
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铸造方法 比较项目
砂型铸造
熔模铸造
金属型铸 造
10
三、收缩性
1、收缩三阶段 液态－凝固－固态
液面下降 收缩 2、影响因素
A、合金种类（灰铸铁－铝合金－铜合金－铸钢） B、温度：温差 C、形状：冷却速度、铸型阻碍
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11
四、缩孔的形成与防止
1、形成铸件壁断面上，在内切圆直径最大处或等温线未 必然穿过性的－区－域将壳最、后凝体固积，该减区少域称、为补“热充节”
材料成形技术基础
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1
一、金属材料成形的分类（热）
1、液态成形
（铸造）－熔融状态（高温）的金属进
入特定材料预先形成的空（型）腔，冷却 后取出。
2、固态成形
（锻造）－固态金属在一定温度下，借 助外力产生所需（形状）的塑性变形。
冷冲压。
3、连接成形
（焊接）－两部分固态金属局部融化
（局部高温）后融合成一部分 。
滑移：在剪应力的作用下，晶格发生位 错。
多晶体位错滑移
晶界处位错堆积，碎晶、亚晶产生，
晶格畸变
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2、塑性变形对金属组织的影响 A、冷变形强化
由于畸变严重，硬度、强度加大，塑 性明显下降，使得塑变抗力加大，进一步 变形困难
B、残余应力 变形不一致引起。
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B、特点
无分型面、工序简单、形状复杂、适应 各种材料、成本低。
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铸造方法 比较项目
砂型铸造
熔模铸造
金属型铸 造
10
三、收缩性
1、收缩三阶段 液态－凝固－固态
液面下降 收缩 2、影响因素
A、合金种类（灰铸铁－铝合金－铜合金－铸钢） B、温度：温差 C、形状：冷却速度、铸型阻碍
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四、缩孔的形成与防止
1、形成铸件壁断面上，在内切圆直径最大处或等温线未 必然穿过性的－区－域将壳最、后凝体固积，该减区少域称、为补“热充节”
材料成形技术基础
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一、金属材料成形的分类（热）
1、液态成形
（铸造）－熔融状态（高温）的金属进
入特定材料预先形成的空（型）腔，冷却 后取出。
2、固态成形
（锻造）－固态金属在一定温度下，借 助外力产生所需（形状）的塑性变形。
冷冲压。
3、连接成形
（焊接）－两部分固态金属局部融化
（局部高温）后融合成一部分 。
滑移：在剪应力的作用下，晶格发生位 错。
多晶体位错滑移
晶界处位错堆积，碎晶、亚晶产生，
晶格畸变
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2、塑性变形对金属组织的影响 A、冷变形强化
由于畸变严重，硬度、强度加大，塑 性明显下降，使得塑变抗力加大，进一步 变形困难
B、残余应力 变形不一致引起。
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材料成型PPT课件
残余内应力不稳定状态通过变形缓解应 力回到稳定状态。
• 变形的规律：（预计变形方向）
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第34页/共42页
Ｔ形梁：厚部受拉产生压缩变形, 平板：中心、下部冷却 慢，受拉压缩变形。
上凹下凸。
床身：上凹下凸，导轨内凹。
图1-15 车床床身
35
第35页/共42页
• 防止变形的办法： 1）减小应力的各种方法。 2）铸件壁厚设计均匀，结构对称。 3）反变形法：最有效。 4）粗加工后时效处理：自然时效（露天放置半年）
（6）信息化 (计算机的应用)
柔性、集成系统，信息和控制技术，远程控制和无人化成形工厂。
9
第9页/共42页
五、材料成形的分类
• （1）受迫成形
定义：利用材料的流动性和塑性在特定外力或边界 的约束下成形的方法。
主要方法：铸造、锻压、注塑成形。
特征：模具、型腔。
柔性较差，适于定型产品的大批量生产或毛坯制造。 • （2）去除成形 定义：运用材料的可分离性，把一部分材料有序地
32
第32页/共42页
• 热应力的规律：
（a）缓冷部位（厚壁、心部）受拉伸。
快冷部位（薄壁，表层）受压缩。
（b）温差↑ ，定向凝固↑ ，固态收缩率↑ ，弹 性模量↑ ，则热应力↑ 。
• 热应力的防止：缩小温差，均匀冷却。
措施：材料弹性模量小的合金，
设计壁厚均匀，
工艺同时凝固。
• 同时凝固：内浇道开在薄壁处，厚壁处放冷铁， 使各部位同时凝固。
在铸件内。用于不重要的铸件中。 ❖ 形状复杂的铸件可设置多个冒口、冷铁。
29
第29页/共42页
图1-8 阀体铸件的定向凝固
②缩松的防止 ❖缩松的危害：影响铸件的气密性。 ❖防止方法： 加大冷却速度——热节处安放冷铁，
《材料成型基础》PPT课件
绪论
材料成形工艺
原材料
毛坯或成品
材料成形工艺
原材料
一般情况
毛坯
机械加工
成品
材料成形方法
绪论
金属材料的成形方法： 铸造、塑性成形（锻造、冲压等）、焊接、粘接； 粉末冶金、机械加工（切削加工和特种加工）等。
非金属材料的成形方法： 陶瓷、塑料、橡胶制品的成形
复合材料的成形方法
绪论 材料成形工艺的发展历史
最原始的材料成形工艺石头石器陶艺 Nhomakorabea陶土
陶器
绪论 材料成形工艺的发展历史
金属材料成形工艺
铸造、锻造、焊接
青铜、钢铁
金属制品
绪论 材料成形工艺的发展历史
非金属材料成形工艺
材料成形工艺
塑料
塑料制品
材料成形工艺
先进陶瓷材料
陶瓷制品
绪论 材料成形工艺的发展历史
先进的材料成形工艺 优质化、精密化、绿色化、柔性化
绪论
机械制造是将原材料制造成机械零件，再由零 件装配成机器的过程。
一般：用材料成形的方法将原材料制造出零件 的毛坯，再用机械加工的方法进一步改变毛坯 的形态，使其最终被加工成合格的零件。 近年来，精密成形技术已能够取代部分零件的 机械加工而直接获得成品零件。
绪论
材料成形工艺（材料成形技术）： 把材料从原材料的形态通过加工而转变为具 有所要求的形状及尺寸的毛坯或成品的所有 加工方法或手段的总称。
生产流水线和现代生产管理制度的应用，使材料成 形生产实现了高效、低耗和大批大量生产的目标。
绪论
材料成形工艺的应用
机床和通用机械中，铸件质量占70％～80％； 农业机械中，铸件质量占40％～70％； 汽车中，铸件质量约占20％，锻件质量约占70％； 飞机上，锻件质量约占85％； 家用电器和通信产品中，60％～80％的零部件是冲 压件和塑料成形件。
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b）
27
§5-1 砂型铸造
• 分型面的选择，应便于下芯、扣箱（合型）及检查型腔尺寸。如图方 案a）无法检查铸件厚壁是否均匀；而方案b）通过增设一中箱，可在 扣箱前检查壁厚以保证铸件壁厚均匀。
28
§5-1 砂型铸造
2.浇注系统设计 浇注系统是指将金属液引入铸型内所经过的一系列通道。 一般由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
1. 手工造型： 手工造型操作灵活、大小铸件均能适应。手工造型对 模型的要求不高，一般采用成本较低的木模。对于尺 寸较大的回转体或等截面的铸件，还可以采用成本更 低的刮板造型法。因此，尽管手工造型的生产率较低、 获得铸件的尺寸精度及表面质量也较差，但对工人的 技术水平要求较高，且在实际生产中很难完全以机器 造型取代。尤其是对于单件、小批铸件的生产。
3
§5-1 砂型铸造
震压造型
4
§5-1 砂型铸造
微震压实造型
5
§5-1 砂型铸造
高压造型
压力油
6
§5-1 砂型铸造
射砂造型
7
§5-1 砂型铸造
抛砂紧实造型
8
§5-1 砂型铸造
3.起模方法： 型砂紧实以后就要进行起模，以获得完整的型腔。大部 分机器造型机均带有起模机构。大体有顶箱起模、漏 模和翻箱起模三类。
24
§5-1 砂型铸造
• 选择分型面应方便起模和简化造型工序。尽可能减少分型 面和活块的数目，如图为不合理的三通分型面方案。
芯头
25
§5-1 砂型铸造
此外，分型面应尽可能平直，如图的起重臂的分型方案，采 用（b）方案分模造型，可避免挖砂或假箱造型如图（a）。
26
§5-1 砂型铸造
• 分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目，如图为接头铸件的分型 面方案。按图方案（a）其内孔的形成需要型芯；而按方案（b）是通 过自带型芯来形成，省去了造芯工序及芯盒费用。
第五章 凝固成形技术
1
§5-1 砂型铸造
砂型铸造是一种最基本的铸造方法，其工艺过程有制造 模型和芯合、混砂、造型和造芯、烘干合箱、熔化几个步 骤。
一、造型方法： 造型是砂型铸造的重要工序，大体分手工和机器造型两 大类。手工造型主要用于单件或小批量铸件的生产， 而机器造型则主要用于大批量的铸件制造。
19§Leabharlann -1 砂型铸造如图为车床床身的浇注位置：床身的导轨面是关键部分，要求组织致 密且不允许有任何铸造缺陷，因此通常采用导轨面朝下的浇注位置。
上
a）床身浇注位置
b）卷扬筒浇注位置 20
§5-1 砂型铸造
• 将铸件的大平面朝下，以免在此面上出现气孔和夹砂等缺陷。因为在 金属液的充型过程中，灼热的金属液会对砂型上表面有强烈的热辐射 作用，使该表面的型砂拱起或开裂，导致金属液钻进裂缝处，这将使 铸件的该表面产生夹砂缺陷，如图所示，方案（b）则可以防止这种 缺陷。
浇注位置是指铸件在浇注时、在铸型中所处的空间位置 。浇注位置的正确与否，对铸件的质量影响很大，因 此应考虑以下几个原则：
• 铸件的重要加工面或质量要求高的面，尽可能置于铸 型的下部或处于侧立位置。因为在液体金属的浇注过 程中，其中的气体和熔渣往上浮；而且由于静压力较 小的原因也使铸件上部组织不如下部的致密。
c）
9
§5-1 砂型铸造
二、砂型铸造工艺设计： 浇注位置、分型面及分模面 上 上
中 下
中
下 用蓝线或红线和箭头表示，其中汉字及箭头表示浇注位 置，直线尾端开叉表示分模面，曲折线表示分型面。
10
§5-1 砂型铸造
机械加工余量和起模斜度 上 下
用红线划出轮廓，剖面处涂以红色（或细网纹格）加 工余量值用数字表示，有起模斜度时，一并画出。
2
§5-1 砂型铸造
2. 机器造型 机器造型是将手工造型中的紧砂和起模工步实现了机
械化的方法。与手工造型相比，不仅提高了生产率、改 善劳动条件而且提高了铸件精度和表面质量。但是机器 造型所用的造型设备和工艺装备的费用高、生产准备时 间长，只适用于中、小铸件成批或大量的生产。
根据紧砂原理的不同，机器造型分为震压造型、微震 压实造型 、高压造型 、射砂造型 、抛砂紧实造型等。
21
§5-1 砂型铸造
• 具有大面积薄壁的铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部或处于侧立位 置，以免产生浇不足和冷隔等缺陷。如图所示。
22
§5-1 砂型铸造
• 为防止铸件产生缩孔缺陷，应把铸件上易产生缩孔的厚大部位置于铸 型顶部或侧面，以便安放冒口进行补缩。如图中的卷扬筒，其厚端位 于顶部是合理的。
浇注系统的组成 29
§5-1 砂型铸造
浇注系统的分类： ① 按内浇道位置来分有顶注式、中注式、底注式及阶梯式等
类型。
30
§5-1 砂型铸造
a）顶注式浇注系统 它的优点是容易实现顺序凝固和进行补缩；缺点是金属液对铸型的冲
击大，易产生飞溅、氧化和卷入空气。只适合于高度不大、形状简单、 薄壁或中等壁厚的铸件采用，不适宜于易氧化合金的铸件。 b）中注式浇注系统
浇注系统
直浇道
用红线绘出，并注明主要尺寸
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§5-1 砂型铸造
冷铁
用绿色或蓝色绘出，注明“冷铁”
17
§5-1 砂型铸造
下图为设计好的铸造工艺图。 它主要用于指导生产准备、 制造模型和铸型、及验收铸件。
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§5-1 砂型铸造
绘制铸造工艺图是进行铸造工艺设计的核心，通常按以下骤 和原则进行。
1.浇注位置和分型面的选择原则 ① 浇注位置的选择
卷扬筒浇注位置
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§5-1 砂型铸造
② 分型面的选择原则
• 尽可能将铸件的重要加工 面或大部分加工面及加工 基准面置于同一砂箱中， 以保证其精度。如图为一 床身铸件，其顶部为加工 基准面、导轨部分属于重 要加工面，若采用分型方 案（b），错箱对铸件精度 影响很大。而方案（a）在 凸台处增加一个外型芯以 便整模造型，使其加工面 和加工基准面处于同一砂 箱内，以保证铸件的尺寸 精度，是床身大批量生产 时的合理方案。
11
§5-1 砂型铸造
不铸出的孔和槽
用红“X”表示，剖面处涂以红色（或细网纹格表示）
12
§5-1 砂型铸造
型芯
用蓝线划出芯头，注明尺寸，不同型芯用不同剖面线。 型芯应按下芯顺序编号。
13
§5-1 砂型铸造
活块
用红线表示，并注明“活块”
14
§5-1 砂型铸造
型芯撑
用红色或蓝色表示
15
§5-1 砂型铸造
其横浇道和内浇道均开设在分型面上，易于操作，并便于控制金属液 的流量分布和铸型的热分布。所以这种型式的浇注系统广泛应用，主要 用于重量中等、高度不大和壁厚也中等的铸件。 c）底注式浇注系统
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§5-1 砂型铸造
• 分型面的选择，应便于下芯、扣箱（合型）及检查型腔尺寸。如图方 案a）无法检查铸件厚壁是否均匀；而方案b）通过增设一中箱，可在 扣箱前检查壁厚以保证铸件壁厚均匀。
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§5-1 砂型铸造
2.浇注系统设计 浇注系统是指将金属液引入铸型内所经过的一系列通道。 一般由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
1. 手工造型： 手工造型操作灵活、大小铸件均能适应。手工造型对 模型的要求不高，一般采用成本较低的木模。对于尺 寸较大的回转体或等截面的铸件，还可以采用成本更 低的刮板造型法。因此，尽管手工造型的生产率较低、 获得铸件的尺寸精度及表面质量也较差，但对工人的 技术水平要求较高，且在实际生产中很难完全以机器 造型取代。尤其是对于单件、小批铸件的生产。
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§5-1 砂型铸造
震压造型
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§5-1 砂型铸造
微震压实造型
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§5-1 砂型铸造
高压造型
压力油
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§5-1 砂型铸造
射砂造型
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§5-1 砂型铸造
抛砂紧实造型
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§5-1 砂型铸造
3.起模方法： 型砂紧实以后就要进行起模，以获得完整的型腔。大部 分机器造型机均带有起模机构。大体有顶箱起模、漏 模和翻箱起模三类。
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§5-1 砂型铸造
• 选择分型面应方便起模和简化造型工序。尽可能减少分型 面和活块的数目，如图为不合理的三通分型面方案。
芯头
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§5-1 砂型铸造
此外，分型面应尽可能平直，如图的起重臂的分型方案，采 用（b）方案分模造型，可避免挖砂或假箱造型如图（a）。
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§5-1 砂型铸造
• 分型面的选择应考虑尽可能减少型芯的数目，如图为接头铸件的分型 面方案。按图方案（a）其内孔的形成需要型芯；而按方案（b）是通 过自带型芯来形成，省去了造芯工序及芯盒费用。
第五章 凝固成形技术
1
§5-1 砂型铸造
砂型铸造是一种最基本的铸造方法，其工艺过程有制造 模型和芯合、混砂、造型和造芯、烘干合箱、熔化几个步 骤。
一、造型方法： 造型是砂型铸造的重要工序，大体分手工和机器造型两 大类。手工造型主要用于单件或小批量铸件的生产， 而机器造型则主要用于大批量的铸件制造。
19§Leabharlann -1 砂型铸造如图为车床床身的浇注位置：床身的导轨面是关键部分，要求组织致 密且不允许有任何铸造缺陷，因此通常采用导轨面朝下的浇注位置。
上
a）床身浇注位置
b）卷扬筒浇注位置 20
§5-1 砂型铸造
• 将铸件的大平面朝下，以免在此面上出现气孔和夹砂等缺陷。因为在 金属液的充型过程中，灼热的金属液会对砂型上表面有强烈的热辐射 作用，使该表面的型砂拱起或开裂，导致金属液钻进裂缝处，这将使 铸件的该表面产生夹砂缺陷，如图所示，方案（b）则可以防止这种 缺陷。
浇注位置是指铸件在浇注时、在铸型中所处的空间位置 。浇注位置的正确与否，对铸件的质量影响很大，因 此应考虑以下几个原则：
• 铸件的重要加工面或质量要求高的面，尽可能置于铸 型的下部或处于侧立位置。因为在液体金属的浇注过 程中，其中的气体和熔渣往上浮；而且由于静压力较 小的原因也使铸件上部组织不如下部的致密。
c）
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§5-1 砂型铸造
二、砂型铸造工艺设计： 浇注位置、分型面及分模面 上 上
中 下
中
下 用蓝线或红线和箭头表示，其中汉字及箭头表示浇注位 置，直线尾端开叉表示分模面，曲折线表示分型面。
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§5-1 砂型铸造
机械加工余量和起模斜度 上 下
用红线划出轮廓，剖面处涂以红色（或细网纹格）加 工余量值用数字表示，有起模斜度时，一并画出。
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§5-1 砂型铸造
2. 机器造型 机器造型是将手工造型中的紧砂和起模工步实现了机
械化的方法。与手工造型相比，不仅提高了生产率、改 善劳动条件而且提高了铸件精度和表面质量。但是机器 造型所用的造型设备和工艺装备的费用高、生产准备时 间长，只适用于中、小铸件成批或大量的生产。
根据紧砂原理的不同，机器造型分为震压造型、微震 压实造型 、高压造型 、射砂造型 、抛砂紧实造型等。
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§5-1 砂型铸造
• 具有大面积薄壁的铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部或处于侧立位 置，以免产生浇不足和冷隔等缺陷。如图所示。
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§5-1 砂型铸造
• 为防止铸件产生缩孔缺陷，应把铸件上易产生缩孔的厚大部位置于铸 型顶部或侧面，以便安放冒口进行补缩。如图中的卷扬筒，其厚端位 于顶部是合理的。
浇注系统的组成 29
§5-1 砂型铸造
浇注系统的分类： ① 按内浇道位置来分有顶注式、中注式、底注式及阶梯式等
类型。
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§5-1 砂型铸造
a）顶注式浇注系统 它的优点是容易实现顺序凝固和进行补缩；缺点是金属液对铸型的冲
击大，易产生飞溅、氧化和卷入空气。只适合于高度不大、形状简单、 薄壁或中等壁厚的铸件采用，不适宜于易氧化合金的铸件。 b）中注式浇注系统
浇注系统
直浇道
用红线绘出，并注明主要尺寸
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§5-1 砂型铸造
冷铁
用绿色或蓝色绘出，注明“冷铁”
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§5-1 砂型铸造
下图为设计好的铸造工艺图。 它主要用于指导生产准备、 制造模型和铸型、及验收铸件。
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§5-1 砂型铸造
绘制铸造工艺图是进行铸造工艺设计的核心，通常按以下骤 和原则进行。
1.浇注位置和分型面的选择原则 ① 浇注位置的选择
卷扬筒浇注位置
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§5-1 砂型铸造
② 分型面的选择原则
• 尽可能将铸件的重要加工 面或大部分加工面及加工 基准面置于同一砂箱中， 以保证其精度。如图为一 床身铸件，其顶部为加工 基准面、导轨部分属于重 要加工面，若采用分型方 案（b），错箱对铸件精度 影响很大。而方案（a）在 凸台处增加一个外型芯以 便整模造型，使其加工面 和加工基准面处于同一砂 箱内，以保证铸件的尺寸 精度，是床身大批量生产 时的合理方案。
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§5-1 砂型铸造
不铸出的孔和槽
用红“X”表示，剖面处涂以红色（或细网纹格表示）
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§5-1 砂型铸造
型芯
用蓝线划出芯头，注明尺寸，不同型芯用不同剖面线。 型芯应按下芯顺序编号。
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§5-1 砂型铸造
活块
用红线表示，并注明“活块”
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§5-1 砂型铸造
型芯撑
用红色或蓝色表示
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§5-1 砂型铸造
其横浇道和内浇道均开设在分型面上，易于操作，并便于控制金属液 的流量分布和铸型的热分布。所以这种型式的浇注系统广泛应用，主要 用于重量中等、高度不大和壁厚也中等的铸件。 c）底注式浇注系统