工艺教案现代1资料.docx

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工艺教案现代1资料

北京市顺义区人力资源和社会保障局技工学校

教案首页

授课时间

4学分

授课

教师

汪军

学科

机械制造工艺基础

教材

机械制造工艺基础第五版劳动出版社

课题（章节）

绪论、铸造、锻压与焊接

教学目标

1、生产过程概述

2、了解铸造的特点和分类、设置浇注系统和冒口、缺陷形成的原因；

3、了解锻造和冲压的工艺特点以及金属加热和锻件冷却的方法；

4、了解焊接的分类、特点及其应用；

教学重点

1、制造模样的要求和浇注系统铸件的外观检查及缺陷形成的原因

2、锻造和冲压的工艺特点，自由锻的方法

3、焊条与电弧焊

教学难点

生产过程概述，设置浇注系统和冒口，电弧焊

教学方法

讲授法、PPT、视频、图片等

教学媒体

参考资料

教案正文

时间

教学行为

教学内容

设计思想

10分钟

5分钟

20分

12分

10分

5分

12分

8分

2分

10分

5分

讲授

播放视频：

铸造基本造型法

讲授

结合视频讲授

讲授法讲解

视频讲解

结合视频讲解

讲授法

视频了解

讲解法

总结性讲解

生产过程概述

1、机械制造工艺过程一般是：

金属材料铸造、锻造或焊接毛坯切削加工和热处理零件装配和试机械

2、生产过程与工艺过程

⑴生产过程：

将原材料转变为产品的全过程

包括产品设计、生产组织准备和技术准备、原材料购置、运输和保存，以及毛坯制造、零件加工、产品装配和试验、销售和服务等一系列工作

⑵工艺过程：

改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程

包括毛坯制造、零件加工、热处理，以及产品的装配和试验等（指直接作用于生产对象的那部分劳动过程）

⑶生产过程与工艺过程的关系

产品设计

工艺规程编制及材料定额的制定

生产准备过程工、夹、刀、量具设计制造或购置

机床设备的设计制造或购置

生产计划的制定

铸造工艺过程

焊接工艺过程

生产过程工艺过程机械加工工艺过程

热处理、表面处理工艺过程

装配、试车工艺过程

原材料购置及保管

工具的修磨和修理

生产辅助过程机床设备的维修及保管

成本核算及统计

销售与服务

3、工艺规程

⑴工艺文件与工艺规程

工艺文件：

指导工人操作和用于生产、工艺管理的各种技术文件

工艺规程：

规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件

⑵工艺规程的重要性

正常条件下，必须按照工艺规程组织生产，以建立和保持正常的生产秩序。

工艺规程是各项生产组织和管理工作的基本依据，是全体有关人员必须认真贯彻和严格执行的纪律性文件。

铸造

一、铸造的概述

（一）铸造特点

1、优点：

（1）可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体等。

（2）适应范围广。

（3）铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低。

⑷铸件的尺寸与质量几乎不受限制。

⑸铸件的形状、尺寸与零件很接近，因而减少了切削加工的工作量，可节省大量金属材料。

2、缺点

（1）生产工序繁多、工艺过程较难控制、铸件易产生缺陷。

（2）铸件的尺寸均一性差，尺寸精度低，

（3）和相同形状、尺寸的锻件比，铸件的内在质量差，承载能力不及锻件。

⑷工作环境差，温度高、粉尘多，劳动强度大。

（二）铸造的分类

最基本的工艺方法是砂型铸造，还有多种特种铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造等。

。

二、砂型的制作

（一）砂型

（二）造型材料

制造型砂和砂芯的材料，包括砂、黏土、有机或屋脊粘结剂和其他附加物。

（1）能

（三）模样和芯盒

1、模样：

由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备，模样是按照根据零件图样要求绘制的铸造工艺图样制造的

制造模样注意的几点：

⑴加工余量：

。

一般小型铸件的加工余量为2-6mm；

⑵收缩余量：

比铸件图样增大

⑶起模斜度：

一般为0.5°-3°；

（六）浇注系统和冒口

冒口是在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔。

除补缩外，冒口有时还起排气和集渣的作用，一般设在铸件最高处或最厚处。

（七）合型（又称合箱）。

浇注、落砂和清理

【灰铸铁的浇注温度一般在1340°。

一、浇注

浇注的注意事项

A、浇注前应把熔融金属表面的熔渣除尽以免流入铸型而影响质量；

B、浇注时，必须使浇口杯保持充满，不允许浇注中断，并注意防止飞溅和满溢。

二、落砂和清理

1、落砂和除芯

落砂是用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作；除芯是从逐渐中去除芯砂和芯骨的操作。

2、落砂的方法

大量生产时采用专用清理机械进行清理。

三、铸件的外观检查及缺陷

铸件质量包括外观质量、内在质量和使用质量。

铸件的外观质量检查项目包括：

铸件的表面粗糙度、表面缺陷、尺寸公差、形状偏差、质量偏差等。

检查铸件的表面质量，一般通过直接观察或使用有关量具、仪器等进行。

铸件常见的缺陷：

（一）、铸件中的缩孔与缩松

1、缩孔与缩松的形成原因

液态合金在冷凝过程中，液态收缩和凝固收缩的容积得不到补足而行成。

（补缩）

（三）铸件中的气孔

*铸件中的气孔是最常见的缺陷，气孔是表面比较光滑，呈梨形、圆形、椭圆形的孔洞。

一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群出现。

*产生原因：

造型材料中水分过多或含有大量的发气物质、砂型和型心的透气性差、浇注速度过快，是型腔中的气体来不及排出。

（四）砂眼

四、特种铸造简介

1、金属型铸造

永久型铸造之称。

2、压力铸造

简称压铸，在压铸机上进行。

3、离心铸造

4、熔模铸造

采用蜡制造，故又称“失蜡铸造”。

锻压

一、压力加工和锻造

1、一、压力加工和锻造

1、压力加工的种类有：

轧制：

金属坯料在两个回转轧辊的空隙中受压变形

拉拔：

将金属坯料通过拔拉模的模孔而变形

挤压：

金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形

锻造：

在加压设备及工（模）具的作用下，使金属坯料产生局部或全部的变形

自由锻：

金属坯料在上下抵铁间受冲击力或压力而变形

模锻：

金属坯料在具有一定形状的锻模模膛内受冲击力或压力而变形

板料冲压：

金属板料在冲模之间受压产生分离或变形

2、变形

弹性变形

在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开

原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金属发生变

形。

并引起原子位能的增高，但原子有返回低位能的倾

向。

当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。

塑性变形

内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的变形并不完全消失。

3、锻造的特点

⑴改善金属的内部组织，提高金属的力学性能

⑵具有较高的劳动生产率

⑶能获得与零件相接近的锻件，大大节省了金属材料和减少了切削加工工时

⑷适应范围广

⑸不能锻造出形状复杂的零件

4、冲压的特点

⑴在分离或成形的过程中，板料厚度变化小，内部组织也不产生变化

⑵生产率很高，易实现机械化、自动化生产

⑶冲压制件尺寸精确，表面光洁，一般不需要再加工

⑷适应范围广

⑸冲压模具精度高，制造复杂，成本高

二、锻造温度

一般可锻金属材料必须经加热才能进行锻造，金属加热的目的是为了提高其塑性，降低变形抗力，并使内部组织均匀。

金属材料的加热是整个锻造工艺过程中的一个重要环节，直接影响产品的质量。

1、始锻温度：

应尽可能高一些

2、终锻温度：

应尽可能低一些

三、锻件冷却方法

1、空冷2、堆冷3、坑冷4、灰砂冷5、炉冷

焊接

焊接——通过加热或加压或两者并用，并使用（或不用）填充材料，使工件达到结合的一种方法。

一、焊接的分类

熔焊——将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。

压焊——焊接时对焊件施加压力，以完成焊接的方法。

钎焊——采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化的温度，利用液态钎料浸润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。

二、焊接的特点和应用

1、生产程序简单，经济效益高

2、节约材料，接头密封性好，易实现机械化和自动化

3、设备简单，操作方便，产品成本低

三、气体保护电弧焊

二氧化碳气体保护焊

惰性气体保护焊（氩弧焊、氦弧焊等）

特点

小结：

1、铸造的特点种类和缺陷

2、对锻压知识的了解

3、焊接的操作、种类和特点

对本课程有一个基本了解

先让学员有视觉感观

根据视频结合PPT进行讲解

了解性讲解

一般性了解

掌握常见缺陷

气孔和砂眼主要

了解性

了解性

需掌握

种类了解

通过小结，总结今天的重点内容

北京市顺义区人力资源和社会保障局技工学校

教案首页

授课时间

4学分（北汽1）

授课

教师

汪军

学科

机械制造工艺基础

教材

机械制造工艺基础第五版劳动出版社

课题（章节）

第一章铸造

教学目标

了解铸造的特点和分类、砂型制作的材料、模样和芯盒的制作以及如何造芯、设置浇注系统和冒口、完成合型

了解铸件浇注、落砂及清理的工艺过程；

掌握铸件的外观检查及缺陷形成的原因；

了解几种特种铸造的工艺特点述

教学重点

制造模样的要求和浇注系统

铸件的外观检查及缺陷形成的原因

教学难点

冒口的设置特种铸造

教学方法

【导入新课】：

铸造：

将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，称为铸造。

教学媒体

参考资料

教案正文

时间

教学行为

教学内容

设计思想

一、铸造的概述

（一）铸造特点

1、优点：

（1）可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体等。

（2）适应范围广。

（3）铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低。

⑷铸件的尺寸与质量几乎不受限制。

⑸铸件的形状、尺寸与零件很接近，因而减少了切削加工的工作量，可节省大量金属材料。

2、缺点

（1）生产工序繁多、工艺过程较难控制、铸件易产生缺陷。

（2）铸件的尺寸均一性差，尺寸精度低，

（3）和相同形状、尺寸的锻件比，铸件的内在质量差，承载能力不及锻件。

⑷工作环境差，温度高、粉尘多，劳动强度大。

（二）铸造的分类

最基本的工艺方法是砂型铸造，还有多种特种铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造等。

砂型铸造

用型砂紧实成形的铸造方法。

可分为湿砂型（不经烘干可直接进行浇注的砂型）铸造和干砂型（经烘干高黏土砂型）铸造两种。

工艺过程一般由造型、造芯、烘干、合型、浇注、落砂、清理及铸件检验等组成。

二、砂型的制作

（一）砂型

铸型：

用型砂、金属或其他耐火材料制成，包括形成铸件形状的空腔、型心和浇冒口系统的组成整体。

砂型：

用型砂制成的铸型；砂型的制作是砂型铸造工艺过程的主要工序。

（二）造型材料

制造型砂和砂芯的材料，包括砂、黏土、有机或屋脊粘结剂和其他附加物。

型（芯）砂的性能要求：

（2）可槊性：

型砂在外力作用下成形，外力消除后仍能保持其形状的性能

（3）强度：

抵抗外力破坏的能力

（4）耐火性：

型砂在高温熔融金属的作用下不软化、不熔融烧结及不粘附在铸件表面的性能

（5）透气性：

（6）退让性：

铸件冷却收缩时，砂型与型芯的体积可以被压缩的性能

（三）模样和芯盒

1、模样：

由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备，模样是按照根据零件图样要求绘制的铸造工艺图样制造的

制造模样注意的几点：

⑴加工余量：

指为了保证逐渐加工面尺寸和两件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度。

其大小根据铸件尺寸公差和加工余量等级来确定。

一般小型铸件的加工余量为2-6mm；

⑵收缩余量：

指为了补偿铸件收缩，模样比铸件图样增大的数值；

⑶起模斜度：

指为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒中脱落。

平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度，一般为0.5°-3°；

2、芯盒

制造型芯或其他类耐火材料芯所用的装备。

（四）造型

用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。

分为手工造型、机器造型和自动化造型。

（五）造芯

制造型芯的过程，是为了获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的安放在型腔内部的铸型组元。

（六）浇注系统和冒口

浇注系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。

通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成；其作用：

保证熔融的金属平稳、均匀、连续地充满型腔；阻止熔渣、气体和砂粒随熔融金属进入型腔；控制逐渐冷凝收缩时所需补充的金属溶液（补缩）。

冒口是在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔。

除补缩外，冒口有时还起排气和集渣的作用，一般设在铸件最高处或最厚处。

（七）合型

将铸型的各个组元如上型、下型、型芯、浇口盆等组合成一个完整铸型的操作过程（又称合箱）。

【小结】：

本次课程主要讲解了铸造的特点和分类，以及砂型铸造的砂型制作的过程。

【布置作业】：

机械制造工艺基础习题册

1-2浇注、落砂和清理

【

【导入新课】：

金属液浇入铸型时所测量到的温度称为浇注温度，是铸造过程必须控制的质量指标之一。

温度↑→充型能力↑，温度不足，易产生浇不族和冷隔的缺陷，温度过高，易产生缩松、缩孔、粗晶、气孔等缺陷。

灰铸铁（指具有片状石墨的铸铁）的浇注温度一般在1340°。

【新授】：

一、浇注

1、浇注是将熔融的金属从浇包注入铸型的操作；浇包是容纳、输送和浇注熔融金属用的容器。

2、浇注对铸件质量的影响

a、浇注温度的影响。

b、浇注速度的影响

单位时间内浇入铸型中的金属液质量称为浇注速度，用kg/s表示。

浇注速度应根据铸件的具体情况而定，可通过操纵浇包和布置浇注系统进行控制。

3、浇注的注意事项

A、浇注前应把熔融金属表面的熔渣除尽以免流入铸型而影响质量；

B、浇注时，必须使浇口杯保持充满，不允许浇注中断，并注意防止飞溅和满溢。

二、落砂和清理

1、落砂和除芯

落砂是用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作；除芯是从逐渐中去除芯砂和芯骨的操作。

2、落砂的方法

手工落砂用于单件、小批量生产；

机械落砂一般有落砂机进行，用于大批量生产。

3、注意事项

铸件在砂型内应该有足够的冷却时间。

冷却的时间可根据逐渐的形状、大小和壁厚确定。

过早落砂，会因铸件冷却太快而使其应力增加，甚至变形开裂。

4、清理

清理是落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属（包括浇、冒口、飞翅和氧化皮）等过程的总称。

5、清理的内容

铸件上的浇口、浇道和冒口的清除：

对于铸铁件可用铁锤敲去；铸钢件可用气割切除；有色金属铸件则可用锯削除去。

铸件上的粘砂、细小飞翅、氧化皮等可用喷砂或抛丸消砂、水力清砂、化学清砂等方法予以清理。

大量生产时多采用专用清理机械和设备进行清理。

三、铸件的外观检查及缺陷

铸件质量包括外观质量、内在质量和使用质量。

铸件的外观质量检查项目包括：

铸件的表面粗糙度、表面缺陷、尺寸公差、形状偏差、质量偏差等。

检查铸件的表面质量，一般通过直接观察或使用有关量具、仪器等进行。

铸件常见的缺陷：

（一）、铸件中的缩孔与缩松

1、缩孔与缩松的形成原因

液态合金在冷凝过程中，液态收缩和凝固收缩

的容积得不到补足而行成。

（补缩）

（1）缩孔

⊙缩孔是形状不规则、孔壁粗糙并带有枝状晶的空洞。

⊙通常在铸件上部，或最后凝固的部分

（2）缩松

⊙缩松：

分散在铸件某些区域内的细小缩孔

⊙缩松缺陷的部位在气密性试验时可能渗露

⊙形成过程与缩孔相似

2、缩孔、缩松的防止

♂防止缩松、缩孔的措施：

顺序凝固

实现顺序凝固，就可实现“补缩”

♂实现顺序凝固的方法：

设冒口，加冷铁等。

♂倾向于糊状凝固的合金，整个截面上有树

枝状晶架，难以避免显微缩松。

（三）铸件中的气孔

*铸件中的气孔是最常见的缺陷，气孔是表面比较光滑，呈梨形、圆形、椭圆形的孔洞。

一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群出现。

*产生原因：

造型材料中水分过多或含有大量的发气物质、砂型和型心的透气性差、浇注速度过快，是型腔中的气体来不及排出。

（四）砂眼

*铸件内部或表面带有沙粒的孔洞。

*产生的原因：

型砂强度不够、型砂紧实度不够、浇注速度太快。

（五）粘砂

*铸件的部分或整个表面上黏附着一层沙粒和金属的机械混合物（机械粘砂）或由金属氧化物、沙子和黏土相互作用而生成的低熔点化合物（化学粘砂）。

*粘砂是铸件表面粗糙，不易加工。

*产生的原因：

型砂的耐火性差或浇注温度过高。

四、特种铸造简介

1、金属型铸造

通过重力作用进行浇注，将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。

由于金属铸型可以反复使用多次，故有永久型铸造之称。

2、压力铸造

简称压铸，它是在高压下快速地将液态或半液态合金压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的铸造方法。

在压铸机上进行。

3、离心铸造

将液态合金浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶的铸造方法。

4、熔模铸造

用易熔材料制成模型，然后在模型上涂挂耐火材料，经硬化后在将模型熔化，排出型外，从而获得无分型面的铸型。

由于熔模广泛采用蜡质材料来制造，故又称“失蜡铸造”。

【小结】：

本次课程主要讲解了浇注、落砂和清理的工艺过程，重点讲解了铸件质量检查和铸件常见缺陷的特点和产生原因，简单介绍了几种特种铸造的特点。

【布置作业】：

机械制造工艺基础习题册