砂型铸造灵活、成本低、适应性强，但质量和尺寸精度不高、生产率低、劳动条件差。特种铸造是指与普通砂型铸造有显著区别的一些铸造方法。如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、实型铸造等，每每种特种铸造方法均有其优点和适用的场合。种特种铸造方法均有其优点和适用的场合。近年来，特种铸造在我国得到了飞速发展，其地位和作用日益提高。1.5 特种铸造（少、无切削的铸造方法） 大多数大多数特种铸造特种铸造方法铸件方法铸件精度高、精度高、表面表面粗糙度粗糙度值值小；易实现少、无切削小；易实现少、无切削加工；铸件内部加工；铸件内部组织致密组织致密，力学性能较好力学性能较好；金属液消耗少金属液消耗少，工艺简单工艺简单，生产生产效效率高率高。 （工业革命以来长期追求（工业革命以来长期追求生产率生产率）造型材料造型材料，（，（质量质量）造造型方法型方法、液态合金、液态合金流动与收缩流动与收缩（3 3方面）方面）。1.1.金属型铸造金属型铸造 2.2.熔模铸造熔模铸造3.3.实型铸造实型铸造 4.4.压力铸造压力铸造5.5.低压铸造低压铸造 6.6.离心铸造离心铸造 7.7.连续铸造连续铸造 8.8.陶瓷型铸造陶瓷型铸造1.1.金属型铸造金属型铸造（“铸型铸型改革改革”。砂型：一型一件，砂型：一型一件， 尘、强度大，劳动条件差，且小型复杂件，批量大时，尘、强度大，劳动条件差，且小型复杂件，批量大时，砂型有一定缺陷。砂型有一定缺陷。 ） 即在重力作用下将熔融金属浇入即在重力作用下将熔融金属浇入金属型腔金属型腔中获得铸件的方法。中获得铸件的方法。(1)(1)金属型金属型 金属型金属型可分为整体、水平、垂直和综合分型等可分为整体、水平、垂直和综合分型等四种四种，其，其中中垂直分型垂直分型便于开设浇冒口和安放金属芯，易于排气便于便于开设浇冒口和安放金属芯，易于排气便于实现机械化，实现机械化，应用较广应用较广。 (2)(2)工艺工艺特点特点( (与砂型比特点：散热块) )1)1)型腔型腔喷刷涂料喷刷涂料;2);2) 预热铸型预热铸型;3);3)浇铸温度高浇铸温度高;4;4）及及时开型时开型取件。取件。1喷刷涂料（耐火、隔热缓冲） 金属型的型腔和金属型芯表面必须喷刷涂料。涂料可分衬料和表面涂料衬料和表面涂料两种，前者以耐火耐火材料材料为主，厚度为0210mm；后者为可燃物质可燃物质(如灯烟、油类)，每次浇注喷涂一次，以产生隔热隔热气膜气膜。2金属型应保持一定的工作温度（第一次要预热）通常铸铁件为250350，非铁金属件100250。其目的是减缓铸型对浇入金属的激冷作用，减少铸件缺陷。同时，因减小铸型和浇入金属的温差，（避免急冷急热，“热热疲劳疲劳”）提高了铸型寿命。3、严格控制浇铸温度金属型冷却快，浇铸温度比砂型通常要高2030摄氏度，过低，易产生冷隔、浇不到等缺陷，过高影响金属型寿命。4适合的出型时间浇注之后，铸件在金属型内停留的时间愈长，铸件的出型及抽芯出型及抽芯愈困难困难，铸件的裂纹裂纹倾向加大。同时，铸铁件的白口白口倾向增加倾向增加，并降低生产率。为此，应使铸件凝固后尽早出型尽早出型。通常小型铸铁件出型时间为1060s，铸件温度约为780950。此外，为避免避免灰铸铁件产生白口白口组织，除应采用碳、硅含量高的铁水碳、硅含量高的铁水外，涂料中应加入些硅铁粉。对于已经产生白口组织的铸件，要利用出型时铸件的自身余热及时进行退火。图图2.2.27垂直分型式金属型的结构垂直分型式金属型的结构(3)(3)金属型铸造的优缺点及应用金属型铸造的优缺点及应用 1)1)优点优点 金属型铸造金属型铸造一型多铸一型多铸, ,节省造型材料且减少了环境污染节省造型材料且减少了环境污染; ; 工艺简单工艺简单, ,易于实现易于实现机械化和自动化机械化和自动化; ; 铸件铸件精度高精度高、表面粗糙度值小表面粗糙度值小； 力学力学性能好性能好。 2) 2)缺点缺点 不宜不宜铸造结构铸造结构复杂、薄壁复杂、薄壁或或大型大型铸件铸件; ;熔点高熔点高的合金铸造时的合金铸造时, ,铸型铸型寿命短寿命短; ;灰铁件灰铁件铸造时还易产生铸造时还易产生白口组织。白口组织。 3) 3)应用应用 金属型铸造主要用于金属型铸造主要用于成批、大量成批、大量生产生产( (熔点较低熔点较低) )铝合金、铜铝合金、铜合金等非铁合金的中、小型铸件合金等非铁合金的中、小型铸件, ,如活塞、缸体、液压泵壳体、如活塞、缸体、液压泵壳体、轴瓦和轴套等。轴瓦和轴套等。 熔模铸造是指在熔模铸造是指在易熔模样的表面包覆多层耐火涂料易熔模样的表面包覆多层耐火涂料, ,待其待其干燥硬化后熔出模样而制成型壳干燥硬化后熔出模样而制成型壳, ,型壳经高温培烧后即可浇注型壳经高温培烧后即可浇注的铸造方法。熔模铸造又称的铸造方法。熔模铸造又称失蜡铸造失蜡铸造。(1)(1)熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程 用钢或铜合金等制造用钢或铜合金等制造压型的母模压型的母模制造制造压型压型制造制造模样模样制造制造壳体（壳体（细沙细沙- -粗砂多层粗砂多层）, ,熔去蜡模熔去蜡模造型造型、浇注。如、浇注。如图所示。图所示。2.2.熔模铸造熔模铸造 （手工造型方法的手工造型方法的实习操作过程，实习操作过程，普通砂型铸造对于普通砂型铸造对于小零件要小零件要分模、分型、型芯、起模，易错箱，粗糙易错箱，粗糙“铸型铸型”）图图2.2.31熔模铸造工艺过程熔模铸造工艺过程(2)(2)熔模铸造的特点和应用熔模铸造的特点和应用 1)1)特点特点 可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件；可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件； 铸件铸件精度高精度高, ,表面质量好，实现了少、无切削加工表面质量好，实现了少、无切削加工; ; 适用于各种合金适用于各种合金, ,尤其适用于尤其适用于高熔点合金高熔点合金及及难以切削加难以切削加工的合金工的合金( (许多高质量铸造法无此特点许多高质量铸造法无此特点);); 生产批量不受限制生产批量不受限制, ,可实现机械化流水生产。可实现机械化流水生产。但是但是工序工序繁多繁多, ,工艺过程复杂工艺过程复杂, ,生产周期长生产周期长, ,铸件铸件不能太大、太长不能太大、太长。 2)2)应用应用 熔模铸造主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的叶片熔模铸造主要用于生产汽轮机、水轮机上小型的叶片和叶轮、切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动和叶轮、切削刀具及汽车、拖拉机、船舶、机床和风动工具上的工具上的小型零件小型零件等等, ,目前目前, ,其应用范围还在不断扩大。其应用范围还在不断扩大。 制模材料常制模材料常用用聚苯乙烯泡沫聚苯乙烯泡沫塑塑料。型砂料。型砂多为多为无粘无粘接剂接剂的的干硅砂干硅砂。(1) (1) 模样和型砂模样和型砂图图2.2.262.2.26实型铸造工艺过程实型铸造工艺过程3.3.实型铸造实型铸造（ 实习操作过程，实习操作过程，“模样模样- -铸型铸型”。消失模、气消失模、气化摸铸造。化摸铸造。不起模，不起模，无分型面，无型芯。无分型面，无型芯。） 造型材料造型材料用铁丸或钢丸用铁丸或钢丸的叫的叫磁型铸造磁型铸造。(2) (2) 实型铸造的特点和应用实型铸造的特点和应用1)1)特点：特点：不必起模，不修型，无型芯，无分型面不必起模，不修型，无型芯，无分型面-无无飞边毛刺毛刺+不不错箱，箱，涂光涂光洁和耐火涂料。和耐火涂料。泡沫塑料泡沫塑料粘合，粘合，为铸件件结结构构构构设计设计提供充分的自由度提供充分的自由度提供充分的自由度提供充分的自由度。使造型效。使造型效率比砂型率比砂型铸造提高造提高25倍。倍。 铸件尺寸铸件尺寸精度高精度高、表面、表面粗糙度粗糙度值值小小; ;易实现易实现少、少、无切削无切削加工加工; ; 工序少工序少, ,生产效率高生产效率高; ; 采用采用无粘接剂无粘接剂的干砂造型的干砂造型, ,劳动强度低劳动强度低，无无粉尘粉尘污染污染，作业，作业环境好环境好，被荣为，被荣为“绿色铸造绿色铸造”技术。技术。2)2)应用：实型铸造几乎不受铸件结构、尺寸、质应用：实型铸造几乎不受铸件结构、尺寸、质量、批量和合金种类的限制。量、批量和合金种类的限制。 用于用于用于用于不易起模不易起模不易起模不易起模的的的的复杂铸件复杂铸件复杂铸件复杂铸件的生产。的生产。的生产。的生产。缺点：模样用缺点：模样用一次一次，易变形易变形，气体有，气体有一定的污染一定的污染。（设备投资较高设备投资较高）4.4.压力铸造压力铸造（金属型金属型容易出现容易出现浇不足、冷隔、裂纹等，充型能力差。“充型方法充型方法改革改革”） 压力铸造是指金属液在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。压力铸造是指金属液在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。 (1)(1)压铸机和压压铸机和压铸工艺过程铸工艺过程 压压铸铸机机是是压压力力铸铸造造生生产产的的主主要要设设备备，按按压压室室（压压射射室室）分分, ,一一般般分分热热压压室室压压铸铸机机（压压室室浸浸于于金金属属液液中中）和和冷冷压压室室压压铸铸机机（压压室室与与金金属属液液保保温温炉炉分分开开）两两大大类。类。 目目前前应应用用较较多多的的是是卧卧式式冷冷压室压铸机。压室压铸机。 卧式冷压室压铸机的卧式冷压室压铸机的压铸工艺过程如图所示。压铸工艺过程如图所示。 图图2.2.28 2.2.28 卧式冷压室压铸机的工作过程卧式冷压室压铸机的工作过程(2)(2)压力铸造的特点和应用压力铸造的特点和应用特点：特点： 生产率生产率比其他铸造方法比其他铸造方法都高都高；操作简便操作简便,易于实现易于实现自动化；自动化； 铸件铸件质量好质量好, ,尺寸精度高尺寸精度高，不需要进行切削加工不需要进行切削加工即可直接即可直接装配；装配； （因为铸件的冷却速度快冷却速度快，又是在压力下结晶压力下结晶，其表层晶粒细密。压铸件压铸件强度和硬度都较高，抗拉强度抗拉强度比砂型铸件比砂型铸件提高提高20%20%40%40%） （因压力）（因压力）可生产可生产形状复杂、薄壁铸件形状复杂、薄壁铸件,可直接铸可直接铸出螺纹、齿形、文字等；出螺纹、齿形、文字等； 可铸造出可铸造出镶嵌件镶嵌件；缺点缺点： 1、设备设备投资大投资大,压铸压铸型型费用高费用高,生产生产周期长周期长,只适用只适用于于大批量大批量生产。生产。 2、（、（卷气卷气-吸气吸气）皮下气孔）皮下气孔不能大余量不能大余量切削切削，不能不能热处理热处理；铸型材料的选用要防铸型材料的选用要防“蠕变蠕变”（工作温（工作温度大于再结晶温度时）。度大于再结晶温度时）。应用应用: : 压力铸造主要用于压力铸造主要用于大批量大批量生生产产铝、锌、镁、铜等铝、锌、镁、铜等非铁非铁合金合金的的中、小型中、小型铸件，仪表壳体等。铸件，仪表壳体等。 低压铸造是指金属液在气体压力作用下完低压铸造是指金属液在气体压力作用下完成充型和凝固的铸造方法。其压力为成充型和凝固的铸造方法。其压力为0.020.020.06MPa0.06MPa。是介于重力铸造(如砂型铸造、金属型铸造)和压力铸造之间的一种铸造方法。它是使液态合金在压力下，自下而上充填型腔，并在压力下结晶、以形成铸件的工艺过程。5.5.低压铸造低压铸造 （低压、下而上（低压、下而上充型平稳。充型平稳。“充型充型”）(1)(1)低压铸造的工低压铸造的工 艺过程艺过程 向坩埚中通压缩向坩埚中通压缩空气空气金属液上升充金属液上升充型型保压、凝固保压、凝固将将坩埚上部与空气相通坩埚上部与空气相通取出铸件。如图。取出铸件。如图。自下而上自下而上充型充型，压力压力下下凝固凝固。 图图2.2.29 2.2.29 低压铸造工艺过程低压铸造工艺过程特点特点: : 可可人为的人为的调整压力调整压力, ,适应性强适应性强; ; 可用于可用于各种铸型各种铸型-适用于适用于各种合金各种合金及及各种大小各种大小的铸件的铸件; 铸件组织铸件组织致密致密, ,力学性能好力学性能好，充型平稳，对于，充型平稳，对于铝合金铝合金铝合金铝合金能有效能有效地地克服铸件的针孔克服铸件的针孔克服铸件的针孔克服铸件的针孔等缺陷，对于薄，有耐压，防渗漏，气密性等缺陷，对于薄，有耐压，防渗漏，气密性要求的铸件尤为重要，可生产形状要求的铸件尤为重要，可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁复杂、轮廓清晰、薄壁铸件；铸件；浇注时浇注时压力较低压力较低, ,底注充型底注充型, ,平稳平稳且易控制，且易控制，无飞溅无飞溅冲击，不冲击，不易夹渣，砂眼，易夹渣，砂眼，气孔气孔; ;金属的实际金属的实际利用率高利用率高; ;设备设备简单简单,投资少投资少,操作简便操作简便, ,劳动条件好劳动条件好,易于实现易于实现机械化、自机械化、自动化动化。应用应用: : 低压铸造低压铸造目前主要用于目前主要用于生产铸造生产铸造质量要求高的铝、镁质量要求高的铝、镁合金铸件。合金铸件。(2)(2)低压铸造的特点和应用低压铸造的特点和应用(1)(1)离心铸造机离心铸造机 离心铸造离心铸造机是离心铸造机是离心铸造所用的设备所用的设备, ,按按其旋转轴空间其旋转轴空间位置的不同分位置的不同分为为立式、卧式立式、卧式两种。两种。图图2.2.30 2.2.30 离心铸造示意离心铸造示意6.6.离心铸造离心铸造（冒口等浇注系统冒口等浇注系统- -无芯无芯。“充型充型”） 离心铸造是将金属液浇入绕离心铸造是将金属液浇入绕水平水平、倾斜倾斜或或立轴立轴旋转的铸旋转的铸型中，在离心力的作用下凝固的铸造方法。铸型可用型中，在离心力的作用下凝固的铸造方法。铸型可用金属型、金属型、砂型、陶瓷型、熔模壳型等。砂型、陶瓷型、熔模壳型等。1)1)特点特点 无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷, ,铸件组织铸件组织致密致密, ,力学性能好力学性能好; ; 铸造圆形中空铸件时铸造圆形中空铸件时, ,不用型芯和浇注系统不用型芯和浇注系统, ,降低了金属消耗降低了金属消耗; ; 提高提高了金属液的了金属液的充型能力充型能力, ,可浇注可浇注流动性差的合金流动性差的合金流动性差的合金流动性差的合金及及及及薄壁薄壁薄壁薄壁铸件铸件铸件铸件; ; 可生产可生产双金属铸件双金属铸件, ,如钢套内镶铜轴承等如钢套内镶铜轴承等, ,其其结合面牢固结合面牢固; ; 离心铸造适应性较广离心铸造适应性较广, ,铸造合金铸造合金的种类几乎的种类几乎不受限制不受限制; ; 既适于铸造既适于铸造中空件中空件, ,又可以铸造又可以铸造成形件，成形件，适应性强适应性强。2)2)应用应用 离心铸造主要用于生产各种管、套、环类铸件，也可用离心铸造主要用于生产各种管、套、环类铸件，也可用于生产齿轮、叶轮、涡轮等成形铸件。于生产齿轮、叶轮、涡轮等成形铸件。(2)(2)离心铸造的特点和应用离心铸造的特点和应用(1)(1)连续铸造的连续铸造的 工艺过程工艺过程图图2.2.32 2.2.32 连续铸造示意连续铸造示意 7.7.连续铸造连续铸造 连续铸造连续铸造是指将金属液是指将金属液连续的浇入连续的浇入水水冷金属型冷金属型( (结结晶器晶器) )中中, ,连续连续凝固成形的方凝固成形的方法法。 组织致密组织致密, ,力学性能好力学性能好; ; 不用浇注系统不用浇注系统, ,中空铸件不用型芯中空铸件不用型芯, ,降低了金属的损耗，简化了降低了金属的损耗，简化了 造型工序造型工序, ,降低了劳动强度降低了劳动强度, ,减少了生产占地面积减少了生产占地面积; ; 设备比较简单设备比较简单, ,生产过程易于实现机械化、自动化；生产过程易于实现机械化、自动化； 几乎适用于各种合金几乎适用于各种合金; ; 但连续铸造不适于截面有变化但连续铸造不适于截面有变化, ,壁厚不均匀的铸件生产壁厚不均匀的铸件生产, ,而且铸而且铸 管的质量较离心铸造差。管的质量较离心铸造差。 连续铸造主要用于连续铸造主要用于大批量大批量生产具有生产具有等截面的铸锭、铸等截面的铸锭、铸管、板坯、棒坯等长铸件。管、板坯、棒坯等长铸件。其中铸锭直径可由几十毫米至其中铸锭直径可由几十毫米至500500毫米，铸管直径为毫米，铸管直径为1001001300mm1300mm；长度可达；长度可达5 510 m10 m。(2)(2)连续铸造的特点及应用连续铸造的特点及应用1)1)特点特点（了解）（了解）2)2)应用应用8、陶瓷型铸造陶瓷型铸造是以陶瓷作为铸型材料的一种铸造方法。1基本工艺过程陶瓷型铸造有不同的工艺方法，较为普遍的如图249所示。(1)砂套造型为节省昂贵的陶瓷材料和提高铸型的透气性，通常先用水玻璃砂制出砂套(相当于砂型铸造的背砂)。制造砂套的木模B比铸件的木模A应增大一个陶瓷料的厚度(图a)。砂套的制造方法与砂型铸造雷同(图b)。图2-49陶瓷型铸造工艺过程(2)灌浆与胶结即制造陶瓷面层。其过程是将铸件木模固定于平板上，刷上分型剂，扣上砂套。将配制好的陶瓷浆通过浇口注入型腔(图c)，经数分钟后，陶瓷浆便开始胶结。陶瓷浆由耐火材料(如刚玉粉、铝钒土等)、粘结剂(硅酸乙酯水解液)、催化剂(如Ca(OH)2MgO)、透气剂透气剂(双氧水)等组成。(3)起模与喷烧灌浆515min后，趁浆料尚有一定弹性便可起出模样。为加速固化过程，必须用明火均匀地喷烧整个型腔(图d)。(4)焙烧与合箱陶瓷型要在浇注前加热到350550焙烧35h，以烧去残存的乙醇、水分等，并使铸型的强度进一步提高。(5)浇注。浇注温度可略高，以便获得轮廓清晰的铸件。2陶瓷型铸造的特点及适用范围 (1)陶瓷型铸造具有熔模铸造的许多优点。因为起模是在陶瓷层处于弹性状态下进行的，同时，陶瓷型高温时变形小，故铸件的尺寸精度和表面粗糙度与精度和表面粗糙度与熔模铸造熔模铸造相近相近。此外，陶瓷材料耐高温，故也可浇注高熔点合金。 (2)陶瓷型铸件的大小几乎不受限制，如铸件重量可从几千陶瓷型铸件的大小几乎不受限制，如铸件重量可从几千克到数吨，而克到数吨，而熔模铸件熔模铸件最大仅几十千克最大仅几十千克。 (3)在单件、小批生产条件下，需要的投资少、生产周期短，单件、小批生产条件下，需要的投资少、生产周期短，在一般铸造车间较易实现在一般铸造车间较易实现。陶瓷型铸造的不足之处是：不适于批量大、重量轻或形状复杂铸件，且在生产过程难以实现机械化和自动化。 目前陶瓷型铸造主要用于生产厚大的精密铸件生产厚大的精密铸件生产厚大的精密铸件生产厚大的精密铸件，广泛用于铸造冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸模、模板等，也可用于生产中型铸钢件。项目项目砂型砂型铸造铸造金属金属型铸型铸造造压力铸压力铸造造低压铸低压铸造造离心铸离心铸造造熔模铸熔模铸造造实型铸实型铸造造连续铸连续铸造造铸铸件件特特征征材质材质各类各类合金合金非铁非铁合金合金为主为主非铁合非铁合金金各类合各类合金金各类合各类合金金各类合各类合金金各类合各类合金金各类合各类合金金尺寸大尺寸大小小各种各种尺寸尺寸中、中、小件小件为主为主中、小中、小件件中、小中、小件件各种尺各种尺寸寸小件为小件为主主各种尺各种尺寸寸各种尺各种尺寸寸结构结构复杂复杂一般一般较复杂较复杂较复杂较复杂 一般一般复杂复杂较复杂较复杂简单简单铸铸件件质质量量尺寸精尺寸精度度(CT)7-136-94-86-96-94-77-97-9内部质内部质量量组织组织较松较松,晶粒晶粒较粗较粗组织组织致密致密,晶体晶体细小细小组织致组织致密密,晶晶体细小体细小,有气有气孔孔组织致组织致密密,晶晶体细小体细小组织致组织致密密,晶体晶体细小细小组织较组织较松松,晶晶粒较粗粒较粗组织较组织较松松,晶晶粒较粗粒较粗组织致组织致密密,晶体晶体细小细小技技术术经经济济指指标标生产效生产效率率低或低或一般一般较高较高很高很高较高较高较高较高低或一低或一般般一般一般高高设备费设备费用用低或低或中中中中高高中中中或高中或高低或中低或中中中中或较中或较高高生产准生产准备周期备周期短短较长较长长长较长较长较长较长较长较长较长较长较长较长表表2.2.92.2.9常用铸造方法的特点和适用范围常用铸造方法的特点和适用范围1.5.7 常用铸造方法的比较1.6 1.6 铸件结构的铸件结构的工艺性工艺性（设计）（设计）与与工艺设计工艺设计（制造）（制造）1.6.11.6.1（书中书中1.51.5）零件结构的铸造工艺性一、合金的一、合金的铸造性能对铸件结构的要求铸造性能对铸件结构的要求二、二、 铸造铸造工艺工艺对铸件结构的要求对铸件结构的要求三、三、不同铸造不同铸造方法方法对铸件结构的要求对铸件结构的要求先设计先设计先设计先设计再铸造再铸造再铸造再铸造，这里顺序和书有区别，这里顺序和书有区别，这里顺序和书有区别，这里顺序和书有区别 零件结构的铸造零件结构的铸造工艺性（工艺性（性？性？反映出来的属性反映出来的属性）：）：指零件采用铸造方法制坯时，其结构能否用指零件采用铸造方法制坯时，其结构能否用最经最经济济的方法制造出来并的方法制造出来并符合设计要求符合设计要求的能力的能力. .（同学（同学还要看书中图）还要看书中图）一、一、 合金的铸造性能对零件结构的要求合金的铸造性能对零件结构的要求收缩、流动性收缩、流动性铸件（或零件）都是由不同的“壁”构成的局部看-大小大小、厚薄厚薄、内外内外、连接连接整体看-对称与否对称与否因此，避免大的水平面； 壁厚要合适合适、要均匀均匀（但若考虑缩孔应符合顺序凝顺序凝 固固原则）； 内薄外厚（均匀？均匀？同时凝固同时凝固原则避免应力裂纹等）； 圆滑、避免突变、交叉、锐角； 对称不易变形，但有时会有应力、裂纹。一、一、 合金的铸造性能对零件结构的要求合金的铸造性能对零件结构的要求图例图例1.1.铸件壁厚铸件壁厚(1) 1) 壁厚应适当，不壁厚应适当，不能太厚或太薄能太厚或太薄图图2.3.12.3.1铸件壁厚应适当铸件壁厚应适当图图2.3.22.3.2铸件壁铸件壁厚应力厚应力求均匀求均匀(2) (2) 壁厚均匀，但若壁厚均匀，但若考虑缩孔应符合顺序考虑缩孔应符合顺序凝固原则凝固原则(3) (3) 内壁厚应小于外壁厚内壁厚应小于外壁厚 图图2.3.3 2.3.3 铸件内壁应比外壁薄铸件内壁应比外壁薄 a) a)不合理结构不合理结构 b)b)合理结构合理结构 a)a)不合理不合理 b) b) 合理合理图图2.3.52.3.5铸件壁的转角铸件壁的转角图图2.3.42.3.4铸件的转角结构铸件的转角结构2.2.铸件壁的连接铸件壁的连接(1) (1) 壁间的连接应采用圆角过渡壁间的连接应采用圆角过渡图图2.3.6 2.3.6 铸件接头结构铸件接头结构(3)(3)应避免壁厚突变应避免壁厚突变图图2.3.7 2.3.7 厚、薄壁的连接厚、薄壁的连接(2) (2) 应避免壁的交叉和锐角连接应避免壁的交叉和锐角连接3 3 防止铸件产生变形防止铸件产生变形图图2.3.8 2.3.8 细长铸件的设计细长铸件的设计图图2.3.92.3.9平板铸件的设计平板铸件的设计4.4.铸件应避免有过大的水平面铸件应避免有过大的水平面5.5.铸件结构应有利于自由收缩铸件结构应有利于自由收缩图图2.3.102.3.10过大水平面的设计过大水平面的设计图图2.3.11 2.3.11 轮辐的设计轮辐的设计二、 铸造工艺对零件结构的要求前述：防止缺陷要注意的问题；前述：防止缺陷要注意的问题；现在：现在：好操作好操作（如手工造型多种，其中之一（如手工造型多种，其中之一好起模好起模）（也有利于（也有利于防止缺陷防止缺陷）降低成本降低成本-手工造型手工造型1.1.铸件铸件外形外形（挖沙、三箱造型、活块：（挖沙、三箱造型、活块：分型面应分型面应平直、少；平直、少；外凸外凸要便于起模要便于起模- -相当于活相当于活块尽量少用；避免块尽量少用；避免侧凹；要有侧凹；要有结构结构斜度）斜度）(1)(1)应利于减少和简化铸型的分型面应利于减少和简化铸型的分型面(2)(2)凸台、筋条不应妨碍起模凸台、筋条不应妨碍起模；避免侧凹避免侧凹(3)(3)垂直于分型面的非加工面应具有结构斜度垂直于分型面的非加工面应具有结构斜度2.2.铸件铸件内腔内腔（内腔由内腔由型芯形成型芯形成，所以：，所以：不用、少用；不用、少用；安放安放稳定、易排气易清理；稳定、易排气易清理；避免封闭避免封闭的空腔的空腔。）。）(1)(1)内腔形状应利于制芯或省去型芯，避免封闭空腔内腔形状应利于制芯或省去型芯，避免封闭空腔(2)(2)应利于型芯固定、排气和清理应利于型芯固定、排气和清理(3)(3)大件和形状复杂件可采用组合结构大件和形状复杂件可采用组合结构（1）利于减少和简化铸件分型面图2.3.13 肋条的设计 a) a) 不合理结构不合理结构 b) b) 合理结构合理结构（2 2）筋条不应妨碍起模筋条不应妨碍起模图2.3.14 凸台的设计凸台不应妨碍起模凸台不应妨碍起模（3）垂直于分型面的非加工面应具 有结构斜度 图图2.1.35 2.1.35 应有结构斜度的示例应有结构斜度的示例图图2.3.17 2.3.17 悬臂支架的结构设计悬臂支架的结构设计图图2.3.16 2.3.16 铸件内腔的结构设计铸件内腔的结构设计（1）内腔形状应利于制芯或省去型芯 （3） 大件和大件和形状复形状复杂件可杂件可采用组采用组合结构合结构（2）应利于型芯固定、排气和清理 三、 不同铸造方法对铸件结构的要求1.1.压铸件的结构设计压铸件的结构设计 2.2.熔模铸件的结构设计熔模铸件的结构设计3.3.金属型铸件结构设计金属型铸件结构设计 压压铸铸件件的的结结构构尽尽量量消消除除侧侧凹凹和和深深腔腔，在在无无法法避避免时，应便于抽芯，以便铸件能从铸型中顺利取出。免时，应便于抽芯，以便铸件能从铸型中顺利取出。（1 1）便于抽芯）便于抽芯、壁厚均匀、宜薄、不宜厚壁厚均匀、宜薄、不宜厚（因不易产（因不易产生浇不到、冷隔等缺陷）生浇不到、冷隔等缺陷） 1.1.压铸件的结构设计压铸件的结构设计图图2.3.20 2.3.20 便于取出铸件的设计便于取出铸件的设计图2.3.21 镶嵌件的应用 镶螺母镶螺母 镶铜衬镶铜衬 镶宝石镶宝石 （2 2）注意嵌件连接）注意嵌件连接 为为使使压压铸铸件件中中嵌嵌件件连连接接牢牢固固，应应在在嵌嵌件件镶镶入入铸件的铸件的表面预制出凹槽、凸台或滚花。表面预制出凹槽、凸台或滚花。设计熔模铸件的结构时应考虑到：设计熔模铸件的结构时应考虑到： 为便于熔模铸造为便于熔模铸造浸渍涂料浸渍涂料和和撒砂撒砂，孔、槽孔、槽不宜过小或过深不宜过小或过深 。通常，孔径应大于。通常，孔径应大于2mm(2mm(薄薄壁件的孔径应大于壁件的孔径应大于0 05mm)5mm)。对于通孔，孔深。对于通孔，孔深孔径孔径4 46 6；对于盲孔，孔深孔径；对于盲孔，孔深孔径2 2。槽宽应大于槽宽应大于2mm2mm，槽深为槽宽的，槽深为槽宽的2 26 6倍。倍。 2熔模铸件的结构设计(1)(1)孔、槽不宜过小或过深孔、槽不宜过小或过深 图2.3.22 在大平面上设工艺孔和筋(2)尽量避免大平面尽量避免大平面 熔熔模模型型壳壳高高温温易易变变形形，应应尽尽量量避避免免大大平平面面。或或在大平面上设工艺孔或加强筋，可增加型壳刚度。在大平面上设工艺孔或加强筋，可增加型壳刚度。图2.3.23 金属型铸件结构和抽芯的关系a) a) 结构不合理结构不合理b) b) 结构合理结构合理 3 3金属型铸件结构设计金属型铸件结构设计 （1 1） 应保证铸件能顺利应保证铸件能顺利抽出金属型芯抽出金属型芯。 表2.3.2 金属型铸件的最小壁厚铸件尺寸铸件尺寸铸铸钢钢灰铸灰铸铁铁铝合铝合金金镁合镁合金金铜合铜合金金可锻可锻铸铁铸铁70X70542 33370X70 150X1508542 5464150X150106 568 （2）金属型铸件壁厚应大于）金属型铸件壁厚应大于最小壁厚最小壁厚表2.3.3 金属型铸造最小铸孔mm铸造合金铸造合金可铸的最小可铸的最小孔径孔径/mm孔深孔深/mm盲孔盲孔通孔通孔锌合金锌合金 镁合金镁合金 铝合金铝合金 铜合金铜合金 （3 3）为便于型芯的安放及顺利抽出铸件，）为便于型芯的安放及顺利抽出铸件，孔径不能孔径不能过小、过深。过小、过深。一、一、浇注位置与分型面的选择浇注位置与分型面的选择 浇注位置浇注位置是浇注时是浇注时铸件在铸型内所处的位置铸件在铸型内所处的位置。 分型面分型面是铸型砂箱间的结合面是铸型砂箱间的结合面。 浇注位置的选择浇注位置的选择（质量第一）（质量第一） * *液态合金中金属密度大，而非金属液态合金中金属密度大，而非金属杂质、杂质、气体气体等密度小，易于上浮。铸件等密度小，易于上浮。铸件上表面上表面易于产生易于产生砂眼、气孔、夹渣等砂眼、气孔、夹渣等缺陷缺陷。 1.6.2铸造工艺设计铸造工艺设计（书中（书中1.4）（开始具体铸造，如铸件如何放、分型面、模样尺寸等。第一步：铸件如何放、分型面在那） 铸铸件件由由壁壁、面面组组成成：单单个个壁壁- -大大小小，厚厚薄薄（连连接接、内内外外与与放放置置无无关关），重重要要不不重重要要。多多个个壁壁整整体体而而言言- -（前述是否对称与放置无关）（前述是否对称与放置无关）壁的数量壁的数量。通常遵循以下原则：通常遵循以下原则：a.a.铸铸件件的的重重重重要要要要加加工工面面或或主主主主要要要要工工作作面面应应处处于于底底面面或或侧侧面面( (对对单单个个面面而而言言) )；铸铸件件的的重重要要加加工工面面或或大大大大部部部部分分分分加加加加工工工工面面面面、加加工工基基基基准准准准面面面面放放在在同同一一砂砂箱箱中中，以以免免错错箱箱等等(对对多个面而言多个面而言)锥齿轮铸件的浇注位置锥齿轮铸件的浇注位置 b.铸件铸件大平面大平面应朝下应朝下c.c.铸件的铸件的薄壁薄壁应应朝下、垂朝下、垂直、倾斜直、倾斜，免浇不足、冷隔；，免浇不足、冷隔；厚壁厚壁应朝上、分型面附近上应朝上、分型面附近上部或侧部，利安放冒口，顺部或侧部，利安放冒口，顺序凝固序凝固. .大平面浇注位置大平面浇注位置图图2.2.7壳体铸件浇注位置壳体铸件浇注位置夹砂示意图夹砂示意图分型面的选择（方便工作）（方便工作） 分型面一般应取在铸件的最大截面上分型面一般应取在铸件的最大截面上，否则，否则难以取出模样。分型面选择应遵循下述原则：难以取出模样。分型面选择应遵循下述原则： a.a.铸件的铸件的加工面及加加工面及加工基准面工基准面尽量放在尽量放在同同一砂型一砂型中，以保证铸中，以保证铸件的加工精度。件的加工精度。b.b.主要主要型芯型芯应尽量放应尽量放在在下半铸型中下半铸型中( (图图2.2.12). 2.2.12). 上下上下图图2.2.92.2.9管子堵头分型面管子堵头分型面分型面要：一大、三少、一平直分型面要：一大、三少、一平直 c c. .应尽量减应尽量减少少分型面分型面数量，并力求采用数量，并力求采用平面平面（前工艺性也有但前主（前工艺性也有但前主要是设计时考虑）。要是设计时考虑）。 d.d.应尽量应尽量减少型芯、减少型芯、活块活块的数量。的数量。（2.2.122.2.12左两图是左两图是一个铸件的结构）一个铸件的结构） 图图2.2.10壳体分型面选择壳体分型面选择图图2.2.11弯臂分型面的选择弯臂分型面的选择端盖浇注位置和分型面的选择：上下方案一方案一上下方案二方案二二、二、确定工艺参数确定工艺参数（第二步：画铸件图-画模样图-制模样等） 为了绘制铸造工艺图，在铸造方案确定后，为了绘制铸造工艺图，在铸造方案确定后，还需要选定如下工艺参数。还需要选定如下工艺参数。 机械加工余量机械加工余量 收缩率收缩率 起模斜度起模斜度 铸造圆角铸造圆角 最小铸出孔、槽尺寸最小铸出孔、槽尺寸 型芯头型芯头 a.a.芯头高（或长）度和斜度芯头高（或长）度和斜度 b.b.芯头装配间隙芯头装配间隙 机械加工余量机械加工余量（铸件比零件大？）（铸件比零件大？）机械加工余量是机械加工余量是铸件上为切削加工而加铸件上为切削加工而加大大的尺寸。的尺寸。 大量大量生产时余量可减小；生产时余量可减小；单件小批量单件小批量生产时，余量生产时，余量应加大；应加大； 表面表面粗糙粗糙时，余量应加大（如铸钢）；位于铸型时，余量应加大（如铸钢）；位于铸型上上部部的面、的面、孔面孔面余量应大些；余量应大些； 非铁金属非铁金属表面光洁且材料价格昂贵，余量应减小；表面光洁且材料价格昂贵，余量应减小； 铸件铸件尺寸越大尺寸越大，加工余量越大；，加工余量越大； 加工面与基准面距离越大加工面与基准面距离越大，加工余量越大。，加工余量越大。 要求的机械加工余量要求的机械加工余量RMARMA等级有等级有1010级，由级，由精到粗精到粗A A、B B、C C、D D、E E、 F F、G G、H H、J J和和K K级级（见表（见表2.2.52.2.5）。推荐用于）。推荐用于各种铸造合金和铸造方法的各种铸造合金和铸造方法的RMARMA等级列在等级列在表表2.2.62.2.6中。中。方方 法法要求的机械加工余量等级要求的机械加工余量等级铸件材料铸件材料铸钢铸钢灰铸灰铸铁铁球墨球墨铸铁铸铁可可锻锻铸铸铁铁铜合铜合金金锌合锌合金金轻金轻金属属合金合金镍基镍基合金合金钴钴基基合合金金砂型铸造砂型铸造手工造型手工造型GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造砂型铸造机器造型机器造型和壳型和壳型EHEGEGEGEGEGEGFHFH金属型金属型（重力铸（重力铸造和低压造和低压铸造）铸造）DFDFDFDFDFDF压力铸造压力铸造BDBD熔模铸造熔模铸造EEEEEEE表表2.2.5 2.2.5 毛坯铸件典型的机械加工余量等级毛坯铸件典型的机械加工余量等级最大尺寸最大尺寸要求的机械加工余量等级要求的机械加工余量等级大于大于至至ABCDEFGHJK400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014注：注：最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。表2.2.6 机械加工余量注意：1、先选公差等级CT；2、再选加工余量等级；3、加工余量表中的基本尺寸是指加工表面上最大基本尺寸和该面与它的加工基准之间距离较大的一个；4、顶面、孔的加工余量等级应降一级使用。端盖的机械加工余量 端盖零件材质为灰铸铁，且采用砂型铸造端盖零件材质为灰铸铁，且采用砂型铸造手工造型。手工造型。由表由表2.2.52.2.5查得查得，其机加工余量等其机加工余量等级为级为F FH H级，由于批量不大，故选为级，由于批量不大，故选为H H级。零级。零件最大尺寸为件最大尺寸为165mm165mm，查表查表2.2.62.2.6得得：大端面外：大端面外圆直径圆直径72mm72mm端面的机加工余量为端面的机加工余量为4mm4mm，孔内，孔内余量应稍大，取为余量应稍大，取为5mm5mm。 国家标准规定，加工余量用红线画出轮廓，国家标准规定，加工余量用红线画出轮廓，剖面处全涂以红色（或细纹格），机加工余量剖面处全涂以红色（或细纹格），机加工余量数值用数字在图纸上直接标出。数值用数字在图纸上直接标出。 例例2（略）：（略）：零件为灰铸铁，手工造型，小批量生产，尺寸公差等级取13，求图中15各面的加工余量。 收缩率收缩率（模样比铸件大一收缩量）（模样比铸件大一收缩量） 由于合金的线收缩，铸件冷却由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸将比型腔尺寸略为缩小，后的尺寸将比型腔尺寸略为缩小，为保证铸件的应有尺寸，为保证铸件的应有尺寸，模样尺寸模样尺寸必须比铸件尺寸放大一个该合金的必须比铸件尺寸放大一个该合金的收缩量收缩量。不同的铸造合金，其收缩。不同的铸造合金，其收缩率大小不同。砂型铸造时的铸件线率大小不同。砂型铸造时的铸件线收缩率如表收缩率如表2.2.42.2.4所示。所示。 合金种类合金种类铸件线收缩率铸件线收缩率/%自由收缩自由收缩受阻收缩受阻收缩普通灰铸铁普通灰铸铁中小件中小件大中件大中件特大件特大件1.00.90.80.90.80.7孕育铸铁孕育铸铁1.01.50.81.0碳素铸钢碳素铸钢1.62.01.31.7铝硅合金铝硅合金1.01.20.81.0锡青铜锡青铜1.41.2表表2.2.4 2.2.4 砂型铸造时铸件线收缩率砂型铸造时铸件线收缩率端盖是小型普通灰铸铁件，且结构简单，查表得线收缩率为端盖是小型普通灰铸铁件，且结构简单，查表得线收缩率为1%1%。 起模斜度起模斜度 （自学（自学P56-57P56-57） 为平行于起模方向的表面在为平行于起模方向的表面在模样模样或芯盒壁上或芯盒壁上所所设计的斜度的斜度(内大外小内大外小)。 铸造圆角 （自学（自学P59P59） 设计制作设计制作模样模样时，相邻两壁之间的交角都应做成圆弧过时，相邻两壁之间的交角都应做成圆弧过渡的铸造圆角渡的铸造圆角(内大外小内大外小) 。一般中、小型铸件的铸造圆角半。一般中、小型铸件的铸造圆角半径为径为35mm 。端盖属小型端盖属小型铸件，未注件，未注铸造造圆角均角均为R3R35mm5mm 。 JB/T51051991铸件模样起模斜度规定了砂型铸造所用的起模斜度，如表2.2.7。 测量面高度测量面高度H/mmH/mm起模斜度起模斜度金属模样、塑料模样金属模样、塑料模样木模样木模样a/mma/mma/mma/mm1010101040404040100100100100160160160160250250250250400400400400630630630630100010002 220201 110100 030300 025250 020200 020200 020200 015150.40.40.80.81.01.01.21.21.61.62.42.43.83.84.44.42 255551 125250 040400 030300 025250 025250 020200 020200.60.61.01.01.21.21.41.41.81.83.03.03.83.85.85.8表表2.2.72.2.7砂型铸造时模样外表面的起模斜度（摘自砂型铸造时模样外表面的起模斜度（摘自GB/T5105GB/T51059191）最小铸出孔、槽尺寸 灰铸铁件最小铸出孔直径：单件小批生产时为灰铸铁件最小铸出孔直径：单件小批生产时为303050mm50mm，大量生产时为，大量生产时为121215mm15mm。 端盖端盖上有两个上有两个11mm11mm孔及两个孔及两个22mm22mm深深2mm2mm沉孔，沉孔，直径直径均小于均小于30mm30mm，不易铸出，不易铸出，由机加工完成。在铸造工艺图上，由机加工完成。在铸造工艺图上，不铸出孔不铸出孔用红线打叉表明。用红线打叉表明。 端盖端盖7272圆柱圆柱增加壁厚法增加壁厚法，起模斜度为起模斜度为1mm1mm。62mm62mm内孔，内孔，取取3mm3mm，使内孔易使内孔易于脱模。于脱模。型芯头 a.a.芯头高（或长）度和斜度芯头高（或长）度和斜度 垂直垂直芯头高芯头高度、度、水平芯水平芯头的的长度度L L、随芯随芯头直径和型芯直径和型芯长度度增加而加大。芯增加而加大。芯头斜度斜度：下下芯头芯头斜度小斜度小、高度大高度大些，些，上上芯头芯头斜度斜度大大、高度小高度小些。些。图图2.2.162.2.16型芯头的构造型芯头的构造 型芯头是指型芯的外伸部分，不形成铸件的轮廓。型芯型芯头是指型芯的外伸部分，不形成铸件的轮廓。型芯需要型芯头支撑、定位、排气和落砂。需要型芯头支撑、定位、排气和落砂。b.芯头装配间隙 为了了便便于于下下芯芯和和合合型型，芯芯头与与芯芯座座之之间应留留有有间隙隙S S，一一般般S S为0.50.54mm4mm。 端端盖盖铸铸件件内内孔孔的的直直径径大大于于铸铸件件的的高高度度，可可以以使使用用砂砂垛垛代代代代替型芯替型芯替型芯替型芯，没有型芯头的设计问题。没有型芯头的设计问题。 图图2.2.16 2.2.16 型芯头的构造型芯头的构造a)a)垂直芯头垂直芯头 b)b)水平芯头水平芯头 三、浇注系统（自学P59-60）四、绘制铸造工艺图与铸件图(自学60-63)图图2.2.17 2.2.17 端盖的铸造工艺图与铸件图端盖的铸造工艺图与铸件图 绘制铸造工艺图的目的：绘制铸造工艺图的目的：1、铸件的形状？、铸件的形状？2、尺寸有哪些变化？、尺寸有哪些变化？3、生产方法、工艺过程？、生产方法、工艺过程？4、制造模样、芯盒、造型芯；、制造模样、芯盒、造型芯；5、检验铸件。、检验铸件。五、铸件质量及检验五、铸件质量及检验 1、铸件质量概念、铸件质量概念（自学（自学P70） 2、（自学表（自学表1.24）六、金属液态成型经济性分析和环境保护六、金属液态成型经济性分析和环境保护（略）（略）七、金属液态成形新技术新工艺七、金属液态成形新技术新工艺 1、壳型铸造、壳型铸造 （参见参见P46-47） 一般砂型一般砂型,由于由于强度低度低,不得不采用比面砂多几倍不得不采用比面砂多几倍的背砂作支持物的背砂作支持物,以支持金属液压以支持金属液压,使金属凝固时构成使金属凝固时构成一定的几何形状一定的几何形状.这样这样,一方面一方面增加了型砂周转量增加了型砂周转量,另一另一方面方面由于砂型各部分的紧密度和强度不匀由于砂型各部分的紧密度和强度不匀,难于将铸难于将铸件尺寸固定在允许的公差以内件尺寸固定在允许的公差以内,因而对因而对铸件质量不易铸件质量不易控制控制.壳型壳型是利用热熔性树脂和硅砂作为造型材料是利用热熔性树脂和硅砂作为造型材料.由由于于树脂在硬化后强度很大树脂在硬化后强度很大,只需一层薄壳就可支撑。只需一层薄壳就可支撑。2、悬浮铸造、悬浮铸造 (60年代末提出年代末提出) 金属粉末或颗粒加进金属液流中，（金属粉末或颗粒加进金属液流中，（1）结晶核）结晶核心；（心；（2）极细的内冷铁，降温、细化晶粒。）极细的内冷铁，降温、细化晶粒。 在进行悬浮铸造时，粉末材料既不是加到浇包在进行悬浮铸造时，粉末材料既不是加到浇包中，也不是直接加到铸型中，而是在浇注时加到浇中，也不是直接加到铸型中，而是在浇注时加到浇注系统中。因为粉末材料注系统中。因为粉末材料加到浇包中将降低金属液加到浇包中将降低金属液的温度导致流动性变差的温度导致流动性变差而难以浇注；直接而难以浇注；直接加到铸型加到铸型中则很难均匀分布中则很难均匀分布。因此，悬浮铸造的铸型结构与。因此，悬浮铸造的铸型结构与普通砂型结构的差别主要是在普通砂型结构的差别主要是在浇注系统浇注系统（P82图图1.49）方面。前者比后者增加了专用的浇口铸型。）方面。前者比后者增加了专用的浇口铸型。 此浇口铸型有一个离心式集液包，当金属液沿着侧面呈切线方向进入集液包后，即绕其中心线旋转，而后通过直浇口流入铸型。由于旋转，金属液在集液包中形成一个漏斗型的空腔即漩涡中心，造成负压，吸住由供料斗中撒落下来的粉末状微型冷铁，并将其卷入液流中心，使微型冷铁不致于粘附到浇注系统壁上而妨碍金属流动。通过对悬浮铸造浇注系统的分析表明，微型冷铁微型冷铁在内浇口中才逐渐散开，均匀分布，随金属液流人铸型中。 3、 近净成形技术半固态加工 指零件成形后，仅需少量加工或不再加工成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术。 它是建立在新材料、新能源、机电一体化、精密模具技术、计算机技术、自动化技术、数值分析和模拟技术等多学科高新技术成果基础上，改造了传统的毛坯成形技术，使之由粗糙成形变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本的成形技术。 该项技术包括近净铸造成形、精确塑性成形、精确连接、精密热处理改性、表面改性、高精度模具等专业领域，并且是新工艺、新装备、新材料以及各项新技术成果的综合集成技术。 固相率0.2时形成连续的网络骨架，失去宏观流动性。冷却凝固时强烈搅拌，颗粒状非枝晶固相率达0.5-0.6时，仍具有一定流变性，从而可以压铸、挤压、模锻。 （液固共存区）半固态加工： （1）原理：利用半固态搅拌近球状晶体。 （2）特点： （流动性）压铸充型平稳，降低卷气、 缩松，晶粒小、组织致密。 （收缩）浇注温度低，压力下充型和结 晶， 减小收缩，变形小，缩松少，余量 小，精度高。 浇注温度低，提高金属型寿命。4、喷雾沉积铸造 （简介） 快速原型技术简介 1. 1. 快速原型技术的概念快速原型技术的概念 快快速速原原型型（RP&MRP&M）技技术术是是由由CADCAD模模型型直直接接驱驱动动的的快快速速制制造造复复杂杂形形状状三三维维实实体体零零件件技技术术的的总总称称。RP&MRP&M技技术术的的成成形形原原理理不不同同于于传传统统制制造造的的去去除除法法（切切削削加加工工、电电火火花花加加工工等等）和和变变形形法法（铸铸造造、锻锻压压等等），而而是是一一种种分分层层制制造造的的材材料料累累加加方方法法。从从成成形形角角度度看看，零零件件可可视视为为“点点”或或“面面”叠叠加加而而成成。RP&MRP&M技技术术从从CADCAD三三维维模模型型中中离离散散得得到到点点、面面的的几几何何信信息息，再再与与成成形形工工艺艺参参数数信信息息结结合合，控控制制材材料料有有规规律律、精精确确地地由由点点到到面面，由由面面到到体体地地堆堆积积零零件件。从从制制造造角角度度看看，它它根根据据CADCAD造造型型生生成成零零件件三三维维几几何何信信息息，控控制制多多维维系系统统，通通过过激激光光束束或或其其他他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。2. 快速原型技术的特征 RP&MRP&M技技术术是是CADCAD技技术术、数数控控技技术术、激激光光技技术术以以及及材材料料科科学学技技术术的的高高度度集集成成，在在成成形形概概念念上上以以离离散散、堆堆积积为为指指导导，在在控控制制上上以以计计算算机机和和数数控控为为基基础础，以以最最大大的的柔柔性性为为目目标标。CADCAD技技术术实实现现零零件件的的曲曲面面和和实实体体造造型型，能能够够进进行行精精确确的的计计算算和和复复杂杂的的数数据据交交换换；数数控控技技术术使使精精确确的的运运动动控控制制、能能量量传传输输控控制制、材材料料转转移移控控制制等等成成为为可可能能；激激光光的的极极高高能能量量密密度度和和极极小小光光斑斑直直径径的的特特性性是是实实现现切切割割、烧烧结结、聚聚合合反反应应等等工工艺艺的的保保证证；材材料料科科学学则则提提供供满满足足各各种种性性能能要要求求的的材材料料，如如光光敏敏材材料料、热热敏敏材材料料等。此外等。此外RP&MRP&M技术还有以下特征：技术还有以下特征： （l l）高高度度柔柔性性。它它取取消消了了专专用用工工具具，在在计计算算机管理和控制下可以制造出任意复杂形状的零件机管理和控制下可以制造出任意复杂形状的零件。 （2 2）设设计计制制造造一一体体化化。RP&MRP&M技技术术采采用用了了离离散散、堆堆积积分分层层制制造造工工艺艺，能能够够克克服服传传统统的的CAD/CAMCAD/CAM技技术术中中成成型型思思想想的的局局限限性性，很很好好地地将将CAD/CAMCAD/CAM一一体体化。化。 （3 3）快快速速性性。RP&MRP&M技技术术中中，从从CADCAD设设计计到到原原型型的的加加工工完完成成只只需需几几小小时时至至几几十十小小时时，比比传传统统的的成成型型方方法法速速度度要要快快得得多多，适适合合于于新新产产品品的的开开发发与与管管理。理。 （4 4）自自由由成成形形制制造造。RP&MRP&M技技术术的的这这一一特特点点是是基基于于自自由由成成形形制制造造的的思思想想。自自由由的的含含义义有有两两个个方方面面：一一是是指指根根据据零零件件的的形形状状，不不受受任任何何专专用用工工具具（或或模模腔腔）的的限限制制而而自自由由成成形形；二二是是指指不受零件任何复杂程度的限制不受零件任何复杂程度的限制。 （5 5）材材料料的的广广泛泛性性。由由于于各各种种RP&MRP&M工工艺艺的的成成形形方方式式不不同同，因因而而材材料料的的使使用用也也各各不不相相同同，如如金金属属、纸纸、塑塑料料、光光敏敏树树脂脂、蜡蜡、陶陶瓷瓷，甚甚至至纤维等材料纤维等材料在快速原型领域已有很好的应用。在快速原型领域已有很好的应用。 因此因此RP&MRP&M技术与传统加工技术相比，技术与传统加工技术相比，有如下优势：有如下优势： （l l）从从设设计计角角度度可可以以设设计计制制造造任任意意复复杂杂的的三三维维几几何何实实体体，不不用用考考虑虑毛毛坯坯形形状状、工工装装卡卡具具、时时间间和和成成本本的的限限制制；减减少少零零件件数数量量，不不受受刀刀具具加加工工能能力力的的限限制制，同同时时用用于精度、装配的时间减少。于精度、装配的时间减少。 目目前前已已发发展展出出多多种种多多样样的的RP&MRP&M方方法法。各各种种RP&MRP&M方方法法工工艺艺过过程程基基本本相相同同（图图10.1.110.1.1），先先由由CADCAD软软件件设设计计出出所所需需要要零零件件的的计计算算机机三三维维曲曲面面或或实实体体模模型型，然然后后根根据据工工艺艺要要求求，将将其其按按照照一一定定厚厚度度进进行行分分层层，把把原原来来的的三三维维电电子子模模型型变变成成二二维维平平面面信信息息（截截面面信信息息），再再将将分分层层后后的的数数据据进进行行一一定定的的处处理理，加加入入工工艺艺参参数数，产产生生数数控控代代码码；最最后后数数控控系系统统以以平平面面加加工工方方式式有有序序地地加加工工出出每每个个薄薄层层并并使它们自动粘结而成形。使它们自动粘结而成形。 （2 2）从制造角度）从制造角度CADCAD模型直接驱动，成形模型直接驱动，成形过程无需人干预或较少干预；通用成形设备无过程无需人干预或较少干预；通用成形设备无需专用夹具或工具；减少材料浪费，降低原材需专用夹具或工具；减少材料浪费，降低原材料储存运输费用等；参数化设计、参数化制造，料储存运输费用等；参数化设计、参数化制造，零件一致性好。零件一致性好。图图10.1.1 10.1.1 快速原型工艺基本过程快速原型工艺基本过程 （3 3）从从市市场场和和用用户户角角度度 避避免免传传统统方方法法中中复复杂杂的的中中间间加加工工制制造造环环节节和和设设计计失失误误造造成成的的损损失失，实实时时地地根根据据市市场场需需求求低低成成本本、少少风风险险地地改改变变产产品品；产产品多样化，面向订单生产。品多样化，面向订单生产。1.6.1.2 快速原型工艺 发展新型的先进成形工艺是发展新型的先进成形工艺是RP&MRP&M的核心。目前市场上推出的的核心。目前市场上推出的RP&MRP&M成形方成形方法已有法已有十余种十余种，并还在迅速发展，常见，并还在迅速发展，常见的有的有立体平版印刷法、逐层轮廓成形法立体平版印刷法、逐层轮廓成形法以及选择性激光烧结法、光掩膜法、熔以及选择性激光烧结法、光掩膜法、熔化堆积法和直接制模铸造法等。化堆积法和直接制模铸造法等。1. 激光烧结（SLS）法 SLSSLS法法的的基基本本原原理理是是依依靠靠CADCAD软软件件，在在计计算算机机中中建建立立三三维维实实体体模模型型及及其其表表面面，由由COCO2 2激激光光器器发发出出的的光光束束在在计计算算机机的的控控制制下下，根根据据几几何何形形体体各各层层横横截截面面的的坐坐标标数数据据对对材材料料粉粉末末层层进进行行扫扫描描，在在激激光光照照射射的的位位置置上上，粉粉末末熔熔化化并并凝凝固固在在一一起起。再再铺铺上上一一层层新新的的粉粉末末，再再用用激激光光扫扫描描、烧烧结结，新新的的一一层层和和前前一一层层自自然然地地烧烧结结在在一一起起，最后就可制造出所需零件。最后就可制造出所需零件。 SLSSLS法法与与立立体体平平版版印印刷刷法法生生产产过过程程相相似似，只只是是将将液液态态激激光光固固化化树树脂脂换换成成在在激激光光照照射射下下可可烧烧结结成成形形的的粉粉末末烧烧结结材材料料。其其工工艺艺过过程程如如图图10.1.210.1.2所所示示，用用红红外外线线板板将将粉粉末末烧烧结结材材料料加加热热至至恰恰好好低低于于烧烧结结点点的的温温度度，然然后后用用计计算算机机控控制制激激光光束束，按按零零件件的的截截面面形形状状扫扫描描平平台台上上的的粉粉末末烧烧结结材材料料，使使其其受受热热熔熔化化烧烧结结，继继而而平平台台下下降降一一个个厚厚层层，用用滚滚子子将将粉粉末末烧烧结结材材料料均均匀匀地地分分布布在在烧烧结结层层上上，再再用用激激光光烧烧结结，如如此此反反复复进进行行，逐逐层层烧结成形。烧结成形。 SLSSLS技技术术所所用用的的材材料料除除金金属属粉粉末末外外，还还可可以以使使用用聚聚合合物物和和陶陶瓷瓷，从从而而使使所所成成形形的的模模样样性性能能符符合合设设计计要要求求，适适应应不不同同的的需需要要，也也可可以以制制造造出出高高强强度度的的零零件件。因因为为粉粉末末是是经经过过压压实实的的，所所以以SLSSLS技技术术不不需需要要支支撑撑。但但是是SLSSLS模模型型是是一一种种烧烧结结技技术术产产品品，烧烧结结过过程程中中单单位位面面积积的的吸吸收收功功率率要要非非常常准准确确，控控制制有有一一定定难难度度，此此外外模模型型表表面面相相对对粗粗糙糙，要要进进行行适适当当的的焙焙烧烧固固化化并并经经打打磨磨处处理理。当当粉粉末末粒粒径径为为0.1mm0.1mm以以下下时时，SLSSLS法法成成形形后后的的模模样样精度可达精度可达1 1。图图10.1.2 10.1.2 选择性激光烧结法工艺原理选择性激光烧结法工艺原理 SGCSGC是是立立体体平平版版印印刷刷法法的的扩扩展展，与与立立体体平平版版印印刷刷法法激激光光直直接接在在树树脂脂液液面面扫扫描描成成形形不不同同，而而是是让让激激光光通通过过一一个个可可编编程程的的光光掩掩膜膜照照射射树树脂脂成成形形。如如图图10.1.310.1.3所所示示，光光掩掩膜膜上上的的图图形形是是掩掩膜膜机机在在模模型型片片层层参参数数的的控控制制下下，利利用用电电传传照照相相技技术术在在平平板板玻玻璃璃上上调调色色或或静静电电喷喷涂涂而而成成零零件件断断面面图图形形，零零件件截截面面部部分分可可透过紫外光。透过紫外光。 SGCSGC法采用高能紫外法采用高能紫外激光器，成形速度快，激光器，成形速度快，可以省去支撑结构。可以省去支撑结构。SGCSGC法的模型精度可达法的模型精度可达0 0l l。图图10.1.310.1.3光掩膜法光掩膜法 2. 2. 光掩膜（光掩膜（SGCSGC）法）法 FDMFDM技技术术是是在在SLSSLS技技术术的的基基础础上上发发展展起起来来的的新新型型成成形形技技术术。FDMFDM技技术术不不采采用用激激光光，而而采采用用一一个个加加热热头头将将热热塑塑性性材材料料细细丝丝加加热热成成半半液液态态，计计算算机机控控制制下下的的FDMFDM喷喷嘴嘴根根据据CADCAD模模型型所所确确定定的的几几何何信信息息将将半半液液态态的的热热塑塑性性材材料料挤挤出出，沉沉积积成成薄薄层层，层层层层堆堆积积，将将零件的几何设计变成真实零件。零件的几何设计变成真实零件。3. 3. 熔化堆积（熔化堆积（FDM)FDM)法法 FDMFDM的大致工作过程如图的大致工作过程如图1.1.41.1.4所示，所示，FDMFDM喷喷嘴在计算机的控制下作零件堆砌所需的运动，而嘴在计算机的控制下作零件堆砌所需的运动，而整个过程中所需的成型材料则由喷嘴以半熔融状整个过程中所需的成型材料则由喷嘴以半熔融状态挤压出来。通过正确控制成型材料的熔化温度态挤压出来。通过正确控制成型材料的熔化温度和成型的工作环境温度，和成型的工作环境温度，使从喷嘴中挤压出的半使从喷嘴中挤压出的半熔融状态的成型材料在离开喷嘴的瞬间开始凝固，熔融状态的成型材料在离开喷嘴的瞬间开始凝固，即当喷嘴离开成型位置后，成型位置处留下的是即当喷嘴离开成型位置后，成型位置处留下的是已（或接近）凝固的成型材料。经过喷嘴以一定已（或接近）凝固的成型材料。经过喷嘴以一定的厚度填充出一个个截面的薄层，然后在高度方的厚度填充出一个个截面的薄层，然后在高度方向堆砌出成型零件的三维实体。由于液流非常细向堆砌出成型零件的三维实体。由于液流非常细小，所以固化十分迅速，不会发生流淌。小，所以固化十分迅速，不会发生流淌。 图图1.1.4 1.1.4 熔化堆积法工艺原理熔化堆积法工艺原理 FDMFDM技技术术可可以以最最大大限限度度地地利利用用成成型型材材料料，但但由由于于必必须须使使喷喷嘴嘴按按一一定定的的轨轨迹迹运运动动，所所以以成成型型时时间间较较长长。同同时时，由由于于喷喷嘴嘴有有一一定定的的质质量量，运运动动时时有有惯惯性性，其其动动态态性性能能与与运运动动速速度度有有关关，这这在在很很大大程程度度上上限限制制了了成成型型速速度度的的提提高高。FDMFDM技技术术做做出出的的模模型型，从从材材料料的的性性能能以以及及外外观观上上都都非非常常接接近近实实际际，制制得得的的石石蜡蜡模模样样可可以以直直接接用用作作熔熔模模铸铸造造的的蜡蜡模模，所所以以在在制制造造概概念念模模型型和和验验证证产产品品功功能能方方面面有有独独特特的的优优势势，其其应应用用范围越来越广泛。范围越来越广泛。4. 直接制模铸（壳型制造）（DSPC） DSPCDSPC法法得得到到的的是是一一个个型型腔腔形形状状、尺尺寸寸与与零零件件一一致致的的陶陶瓷瓷模模壳壳，可可直直接接用用来来浇浇注注，因因此此又又称称 为为 陶陶 瓷瓷 壳壳 法法 。DSPCDSPC法法首首先先把把零零件件的的CADCAD模模型型输输入入模模壳壳设设计计装装置置，选选择择零零件件的的铸铸造造收收缩缩率率、铸铸造造圆圆角角、加加工工余余量等量等. . 图图10.1.5 DSPC10.1.5 DSPC法工艺过程法工艺过程 设设计计各各个个模模壳壳的的模模腔腔数数和和浇浇注注系系统统类类型型等等，模模壳壳设设计计装装置置就就产产生生一一个个达达到到规规定定厚厚度度、需需要要时时配配有有模模芯芯的的模模壳壳组组件件的的电电子子模模型型；把把模模壳壳的的电电子子模模型型输输人人模模壳壳制制造造装装置置，由由电电子子模模型型驱动制成固体的三维陶瓷模壳。驱动制成固体的三维陶瓷模壳。 陶陶瓷瓷模模壳壳的的制制造造过过程程如如图图10.1.510.1.5所所示示，先先涂涂敷敷一一层层陶陶瓷瓷粉粉末末，喷喷头头在在计计算算机机控控制制下下根根据据零零件件截截面面形形状状喷喷粘粘结结剂剂（印印刷刷一一次次），形形成成一一层层凝凝结结粉粉末末层层，没没有有喷喷到到粘粘结结剂剂的的粉粉末末仍仍为为分分散散状状在在成成形形部部分分间间起起支支撑撑作作用用，一一层层一一层层重重复复循循环环，最最终终粘粘结结形形成成一一个个三三维维实实体体，即即直直接接得得到到一一个个陶陶瓷瓷壳壳，烧烧结结后后即即可可用用于于浇浇注注（再再构构成成机器造型的模板）。机器造型的模板）。1.1.3快速原型技术在热加工中的应用 RP&MRP&M技技术术自自2020世世纪纪8080年年代代初初问问世世以以来来得得到到迅迅速速发发展展，成成为为先先进进制制造造技技术术的的重重要要组组成成部部分分，并并得得到到广广泛泛应应用用。目目前前RP&MRP&M技技术术的的应应用用领领域域已已遍遍及及机机械械、电电子子、汽汽车车、医医疗疗、建筑等行业。建筑等行业。 RP&MRP&M技技术术在在热热加加工工中中的的应应用用主主要有以下几方面：要有以下几方面： （1 1）直直接接制制造造形形状状复复杂杂的的单单个个零零件件 快快速速原原型型工工艺艺制制作作树树脂脂模模样样或或石石蜡蜡原原型型，可可用用熔熔模模铸铸造造或或实实型型铸铸造造方方法法直直接接浇浇注注铸铸件件，例例如如航航空空航航天天工工业中特种铸造产品的生产，或新产品试制。业中特种铸造产品的生产，或新产品试制。 （2 2）中中小小批批量量生生产产时时利利用用原原型型翻翻制制模模具具后后再再制制造造零零件件 快快速速原原型型工工艺艺制制作作的的原原型型采采用用熔熔模模铸铸造造、石石膏膏型型铸铸造造或或砂砂型型铸铸造造等等方方法法翻翻制制母母模模，然然后后制制蜡蜡模模或或直直接接浇浇注注成成铸铸件件。美美国国克克莱莱斯斯勒勒公公司司用用选选择择性性激激光光烧烧结结法法制制成成蜡蜡模模，生生产产形形状状很很复复杂杂的汽车进排气管。的汽车进排气管。 （3 3）批批量量生生产产时时利利用用原原型型模模样样制制造造模模具具 利利用用快快速速原原型型技技术术制制得得的的模模具具原原型型直直接接铸铸造造出出金金属属模模具具，也也可可以以将将低低熔熔点点合合金金喷喷涂涂在在原原型型表表面面用用作作熔熔模模铸铸造造压压蜡蜡模模具具。此此外外，利利用用陶陶瓷瓷壳壳法法制制作作的的陶陶瓷瓷型型可可直直接接用用来来浇浇注注金金属属模模具具。美美国国福福特特汽汽车车公公司司采采用用逐逐层层轮轮廓廓成成形形法法制制造造长长685mm685mm的的汽汽车车曲曲轴轴陶陶瓷瓷原原型型，将将先先后后制制作作的的三三部部分分拼拼装装成成砂砂型型铸铸造造用用的的模模板板，尺尺寸寸精精度度达达到到0.13mm0.13mm 传传统统模模具具制制造造往往往往是是靠靠切切削削加加工工和和特特种种加加工工的的方方法法，有有时时还还需需要要钳钳工工修修整整，费费时时耗耗资资，且且精精度度不不高高，尤尤其其是是形形状状复复杂杂的的薄薄壁壁铸铸件件，例例如如涡涡轮轮发发动动机机的的叶叶片片、船船用用螺螺旋旋浆浆、汽汽车车拖拖拉拉机机的的缸缸体体、缸缸盖盖等等。采采用用数数控控机机床床、仿仿型型铣铣等等先先进进设设备备加加工工模模具具的的周周期期长长。与与之之相相比比，快快速速原原型型技技术术以以较较低低的的费费用用迅迅速速由由图图纸纸直直接接得得到到零零件件的的实实物物原原型型，并并能能方方便便地地进进行行修修改改，使使模模具具开模制造的风险降低到最低限度。开模制造的风险降低到最低限度。1.6.3 专家系统 1. 1. 专家系统的概念专家系统的概念 专家系统是一种计算机软件，它把有关领域的专家知识表专家系统是一种计算机软件，它把有关领域的专家知识表示成计算机能够利用的形式。示成计算机能够利用的形式。 传统程序通过一套算法处理数据，以达到在有限步骤内解决传统程序通过一套算法处理数据，以达到在有限步骤内解决问题的目的。与之不同，专家系统利用产生式结构来解决问题，问题的目的。与之不同，专家系统利用产生式结构来解决问题，产生式结构包括，包含事实的知识库、规则和如何应用规则的推产生式结构包括，包含事实的知识库、规则和如何应用规则的推理机构。一般专家系统包括知识获取模块、知识库、推理机构及理机构。一般专家系统包括知识获取模块、知识库、推理机构及人机接口四个核心部分（图人机接口四个核心部分（图10.2.310.2.3）。）。图图10.2.3 10.2.3 专家系统结构专家系统结构 1 1）知识获取模块）知识获取模块 实现专家系统的自学习，使专家系统的实现专家系统的自学习，使专家系统的“业务业务水平水平”进一步提高。进一步提高。 2 2）知识库）知识库 存储领域专家提供的专门知识，含有与领域问题相关的存储领域专家提供的专门知识，含有与领域问题相关的理论知识、常识性知识和专家凭经验得到的启发性知识。理论知识、常识性知识和专家凭经验得到的启发性知识。 3 3）推理机构）推理机构 是在一定的控制策略下针对当前问题的信息，识别、是在一定的控制策略下针对当前问题的信息，识别、选取、匹配知识库中的产生式规则，以得到问题求解结果的一种机制。选取、匹配知识库中的产生式规则，以得到问题求解结果的一种机制。 4 4）人机接口）人机接口 将专家和用户的输入信息翻译成系统可接收的内部形将专家和用户的输入信息翻译成系统可接收的内部形式，同时把系统向专家或用户的输出信息转换为人类易于理解的形式。式，同时把系统向专家或用户的输出信息转换为人类易于理解的形式。 其中，其中，知识库是整个专家系统的重要支柱。知识库是整个专家系统的重要支柱。知识库的建立是通过收知识库的建立是通过收集、整理、归纳和提炼现有的生产数据和专家经验的基础上，补充发展集、整理、归纳和提炼现有的生产数据和专家经验的基础上，补充发展新的信息，使其形成一种资源。建立尽可能完整、丰富的知识库，就可新的信息，使其形成一种资源。建立尽可能完整、丰富的知识库，就可以使计算机专家系统对所遇到的问题进行全面、综合的分析，并可从浩以使计算机专家系统对所遇到的问题进行全面、综合的分析，并可从浩渺的数据海洋中得到人工分析不可能得出的有用的结果。知识库水平的渺的数据海洋中得到人工分析不可能得出的有用的结果。知识库水平的高低，在很大程度上决定专家系统的知识水平和工作能力。高低，在很大程度上决定专家系统的知识水平和工作能力。 专家系统分为诊断型、规划设计型和实时控制型等类型。它们专家系统分为诊断型、规划设计型和实时控制型等类型。它们分别解决生产故障、废品分析与改进；生产状况与产品的预测和规划、分别解决生产故障、废品分析与改进；生产状况与产品的预测和规划、生产工艺过程的优化与设计；生产过程的自动控制与监测等任务。生产工艺过程的优化与设计；生产过程的自动控制与监测等任务。 专家系统与人类专家相比，具有以下特点：专家系统与人类专家相比，具有以下特点： 1 1）在知识的广度方面，一个专家系统只是人类专家知识极为有）在知识的广度方面，一个专家系统只是人类专家知识极为有限的一部分，并且在求解方面基本上还是以模仿的方式进行，而对于限的一部分，并且在求解方面基本上还是以模仿的方式进行，而对于其他领域则一无所知。另外，系统的知识获取主要靠人工输入，现有其他领域则一无所知。另外，系统的知识获取主要靠人工输入，现有的专家系统自学能力有限。的专家系统自学能力有限。 2 2）在知识的深度方面，专家系统缺乏对基本原理的理解，知识）在知识的深度方面，专家系统缺乏对基本原理的理解，知识层次不够，所以有些专家系统尽管在限定范围内问题求解的性能上达层次不够，所以有些专家系统尽管在限定范围内问题求解的性能上达到专家水平，但仍不能称其实现专家思维的高度模拟。到专家水平，但仍不能称其实现专家思维的高度模拟。 3 3）在速度和精度方面，在一些需要结合大量数据处理或多因素）在速度和精度方面，在一些需要结合大量数据处理或多因素协调控制的问题领域，专家系统能在速度和精度方面克服人类专家的协调控制的问题领域，专家系统能在速度和精度方面克服人类专家的不足，还可以克服人类专家的遗忘、疲劳、紧张、粗心，以及各种外不足，还可以克服人类专家的遗忘、疲劳、紧张、粗心，以及各种外界干扰和心理因素的偏见等不利影响。随着专家系统技术的逐步成熟，界干扰和心理因素的偏见等不利影响。随着专家系统技术的逐步成熟，目前已在医疗诊断、化学工程、资源勘探、工程技术、语音识别、图目前已在医疗诊断、化学工程、资源勘探、工程技术、语音识别、图像处理、金融决策、军事科学等领域中研制了大量的专家系统，有的像处理、金融决策、军事科学等领域中研制了大量的专家系统，有的在性能上已达到、甚至超过同领域人类专家的水平。在性能上已达到、甚至超过同领域人类专家的水平。2.专家系统在热加工中的应用 国内研制的国内研制的“型砂型砂质量管理专家系统质量管理专家系统”，可，可处理大批量砂型铸造铸铁处理大批量砂型铸造铸铁件生产裂安全评定专家系件生产裂安全评定专家系统结构框图中，型砂质量统结构框图中，型砂质量的各种问题。其功能，一的各种问题。其功能，一是分析由于型砂质量引起是分析由于型砂质量引起的各种铸造缺陷产生的原的各种铸造缺陷产生的原因；二是根据当前及以前因；二是根据当前及以前型砂性能的数据，分析得型砂性能的数据，分析得出当前型砂状况的结论，出当前型砂状况的结论，以及应注意的问题。以及应注意的问题。“铸铸件质量分析专家系统件质量分析专家系统”可可根据铸造生产中各种缺陷根据铸造生产中各种缺陷的特征，分析该缺陷的类的特征，分析该缺陷的类型，并由此提出该缺陷产型，并由此提出该缺陷产生的原因和防止措施。图生的原因和防止措施。图10.2.410.2.4为焊接结构断它由为焊接结构断它由无损检测、材料性能分析无损检测、材料性能分析和应力分析等部分组成。和应力分析等部分组成。图图10.2.410.2.4焊接结构断裂安全评定焊接结构断裂安全评定专家系统结构框图专家系统结构框图 热成形工艺过程复杂，许多生产环热成形工艺过程复杂，许多生产环节至今还难以找到全部的影响因素，节至今还难以找到全部的影响因素，难于建立准确的定量模型，单纯依靠难于建立准确的定量模型，单纯依靠理论或数值计算仍然不能满足全面的理论或数值计算仍然不能满足全面的要求。许多问题，如铸件缺陷的产生要求。许多问题，如铸件缺陷的产生与防止，金属材料力学性能与合金元与防止，金属材料力学性能与合金元素的关系，以及焊接熔池中冶金因素素的关系，以及焊接熔池中冶金因素对焊缝强度的影响等，都还停留在半对焊缝强度的影响等，都还停留在半定量、甚至是经验的分析上。因此，定量、甚至是经验的分析上。因此，发展热成形专家系统，总结和提炼热发展热成形专家系统，总结和提炼热成形专家的知识和工作经验，去解决成形专家的知识和工作经验，去解决实际生产中的这些既复杂、又难以定实际生产中的这些既复杂、又难以定量描述的问题，具有重要的意义。量描述的问题，具有重要的意义。五.生产报告 1)1)砂型铸造生产工艺文件砂型铸造生产工艺文件2)2)端盖铸件的生产过程端盖铸件的生产过程3)3)端盖的质量检验报告端盖的质量检验报告4)4)端盖铸件生产工艺的改进方案端盖铸件生产工艺的改进方案5)5)心得体会心得体会主要内容主要内容：课堂练习课堂练习A：一、填空（每空一、填空（每空2分共分共30分）分）1、铸造成形方法有一重要优点是、铸造成形方法有一重要优点是 的铸件，通常的铸件，通常把金属的把金属的 性和性和 性统称为金属的铸造性能。性统称为金属的铸造性能。2、在铁碳合金状态图中，普通灰口铸铁属于、在铁碳合金状态图中，普通灰口铸铁属于 成分的合金，成分的合金，具有良好的具有良好的 ，由于其结晶时，由于其结晶时 析出，而使体积析出，而使体积 ，抵消了部分基体的，抵消了部分基体的 ，因此灰铸铁，因此灰铸铁 小。若要对灰小。若要对灰铸铁孕育处理，原铁水的碳含量应相对较铸铁孕育处理，原铁水的碳含量应相对较 ，硅含量应相，硅含量应相对较对较 ，硫磷含量应相对较，硫磷含量应相对较 ；3、铸钢的收缩、铸钢的收缩 ，因此必须设置，因此必须设置 ，安放，安放 。二、辨析题（每题二、辨析题（每题2分，共分，共20分。正确的用分。正确的用表示，错误的用表示，错误的用表示）表示）1、流动性好的合金溶液在任何条件下充型能力一样好。（、流动性好的合金溶液在任何条件下充型能力一样好。（ ）2、合金溶液的凝固方式是由合金本身的性能决定的。（、合金溶液的凝固方式是由合金本身的性能决定的。（ ）3、合金在任何条件下铸件上都会产生缩孔。（、合金在任何条件下铸件上都会产生缩孔。（ ）4、大直径圆柱体铸件凝固后，其中心部位受压应力。（、大直径圆柱体铸件凝固后，其中心部位受压应力。（ ）5、铸件凝固后，其厚大壁的中心部位受压应力。（、铸件凝固后，其厚大壁的中心部位受压应力。（ ）6、普通灰口铸铁是铁碳合金中流动性最好的。（、普通灰口铸铁是铁碳合金中流动性最好的。（ ）7、白口铸铁断口呈白色，是因为不含碳的缘故。（、白口铸铁断口呈白色，是因为不含碳的缘故。（ ）8、灰口铸铁断口呈灰色，是因为碳元素是灰色的。（、灰口铸铁断口呈灰色，是因为碳元素是灰色的。（ ）9、合金的浇铸温度越高，流动性越好。（、合金的浇铸温度越高，流动性越好。（ ）10、共晶合金流动性好，只是因为其熔点低的缘故。（、共晶合金流动性好，只是因为其熔点低的缘故。（ ）三、根据各种生产过程简答下列各题（共三、根据各种生产过程简答下列各题（共30分）分）1、影响金属或合金流动性的因素有哪些？（、影响金属或合金流动性的因素有哪些？（15分）分）2、哪些工艺方法可减少或防止铸造应力的产生？（、哪些工艺方法可减少或防止铸造应力的产生？（15分）分）四、分析题（共四、分析题（共20分）分）铸造一根铸造一根“T”字型截面梁，截面上部字型截面梁，截面上部“”较厚大，下部较厚大，下部“l”较细薄，试分析其热应力产生的原因，应力是如何分布较细薄，试分析其热应力产生的原因，应力是如何分布的？变形方向如何？的？变形方向如何？ 一、填空（每空2分共30分）1、铸造成形与锻造成形相比其缺点是 ；衡量合金铸造性能的两个指标是 和 。2、纯金属流动性 ，因为是在 温度下结晶，流动层表面 ，对液流阻力 ；共晶成分流动性 ，流动层表面 ，且熔点 ，浇铸时过热度可以 ；非共晶成分流动性 ，主要是由于形成了 晶；合金中若形成高熔点化合物，流动 ，若形成低熔点化合物，流动 。二、辨析题（每题2分，共20分。正确的用表示，错误的用表示）1、铸件的最后凝固部位，受拉应力，发生伸长变形。（ ）2、合金溶液的凝固方式，采用任何工艺措施都不能改变。（ ）3、流动性差的合金溶液在任何条件下充型能力一样差。（ ）4、铸件的最后凝固部位，最易产生裂纹。（、铸件的最后凝固部位，最易产生裂纹。（ ）5、常用液态金属的流动性来衡量材料的铸造性能。（、常用液态金属的流动性来衡量材料的铸造性能。（ ）6、液态金属的流动性越好，越不易产生缩孔。（、液态金属的流动性越好，越不易产生缩孔。（ ）7、浇铸温度越高，液态合金流动性越好。（、浇铸温度越高，液态合金流动性越好。（ ）8、普通灰口铸铁的孕育处理可降低铸件白口倾向。（、普通灰口铸铁的孕育处理可降低铸件白口倾向。（ ）9、与普通灰口铸铁比，球墨铸铁的流动性差，收缩大。（、与普通灰口铸铁比，球墨铸铁的流动性差，收缩大。（ ）10、制造球墨铸铁所用的铁水要有足够高的含碳量（、制造球墨铸铁所用的铁水要有足够高的含碳量（ ）三、根据各种生产过程简答下列各题（共三、根据各种生产过程简答下列各题（共30分）分）1、你学过的机器造型方法有多种，试说出其中、你学过的机器造型方法有多种，试说出其中4种的名称。种的名称。（15分）分）2、金属型铸造的生产工艺特点有哪些？（、金属型铸造的生产工艺特点有哪些？（15分）分）四、分析题（共四、分析题（共20分）分）合金的铸造工艺对铸件的结构有哪些要求？合金的铸造工艺对铸件的结构有哪些要求？