汽车制造工艺 第二章

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1、2011-6-11同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 1汽车制造工艺学汽车制造工艺学第二章汽车及其零件制造 中常用制造工艺基础知识同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 2第节回顾第节回顾汽车的生产过程方框图：原材料?（毛坯）成型?零部件加工?组装?汽车汽车的生产过程方框图：原材料?（毛坯）成型?零部件加工?组装?汽车同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 3第节回顾生产过程中：机械加工铸造、锻造、焊接、冲压、粉末冶金、塑料第节回顾生产过程中：机械加工铸造、锻造、焊接、冲压、粉末冶金、塑料 成型+毛坯选择成型+毛坯选择本章简要介绍上述加工方法（细节参考金属 工艺学等方面专著）机械加工

2、以后章节详述本章简要介绍上述加工方法（细节参考金属 工艺学等方面专著）机械加工以后章节详述同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 4第一节铸造工艺基础一、概述铸造：第一节铸造工艺基础一、概述铸造：将熔化后的金属液浇注到铸型中,待其凝固、 冷却后, 获得一定形状的零件或零件毛坯的 成形方法。铸件：将熔化后的金属液浇注到铸型中,待其凝固、 冷却后, 获得一定形状的零件或零件毛坯的 成形方法。铸件：铸造获得的毛坯或零件。铸造获得的毛坯或零件。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 5(一)铸造的特点及分类 铸造的特点：(一)铸造的特点及分类 铸造的特点：汽车用铸件的主要特点是壁薄、形状复杂、 尺

3、寸精度高、质量轻、可靠性好、生产批量大等。 1. 生产与成品机械零件形状相近的毛坯、半成品甚至成 品，减少机械加工量及金属消耗。 2. 一般来说可以制造任何尺寸、质量和形状复杂的铸件。 3. 可以用其它方法不能加工或不易加工的材料。如铸铁。 4. 生产成本低。原材料来源广、价格低废品回收容易。 一般不需要很多复杂设备、生产准备容易。汽车用铸件的主要特点是壁薄、形状复杂、 尺寸精度高、质量轻、可靠性好、生产批量大等。 1. 生产与成品机械零件形状相近的毛坯、半成品甚至成 品，减少机械加工量及金属消耗。 2. 一般来说可以制造任何尺寸、质量和形状复杂的铸件。 3. 可以用其它方法不能加工或不易加工

4、的材料。如铸铁。 4. 生产成本低。原材料来源广、价格低废品回收容易。 一般不需要很多复杂设备、生产准备容易。第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 6第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础汽车典型铸件举例汽车典型铸件举例2011-6-12同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 7材质：材质：铸铁、铸钢、铸铝、铸铜等。 其中铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻 铸铁及合金铸铁等。 工艺方法：铸铁、铸钢、铸铝、铸铜等。 其中铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻 铸铁及合金铸铁等。 工艺方法：砂型铸造和特种铸造 砂型铸造：砂型铸造和特种铸造 砂型铸造：液态

5、金属完全靠重力充满整个铸型型 腔，且直接形成铸型的原材料主要为型砂。在汽 车铸件生产中，砂型铸造所生产的铸件占整个汽 车铸件的90%以上。 特种铸造：液态金属完全靠重力充满整个铸型型 腔，且直接形成铸型的原材料主要为型砂。在汽 车铸件生产中，砂型铸造所生产的铸件占整个汽 车铸件的90%以上。 特种铸造：不同于砂型铸造的所有铸造方法。如 壳型铸造、压力铸造、金属型铸造等。不同于砂型铸造的所有铸造方法。如 壳型铸造、压力铸造、金属型铸造等。第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 8(二)合金的铸造性能 1.流动性 合金的流动性是指液态合金的流动能力。 2.收缩

6、性 合金在冷却凝固过程中,其体积和尺寸减小的现 象称为收缩。 3.偏析及吸气性 在铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析。 合金在熔炼和浇注时吸收气体的性能称为合金 的吸气性。(二)合金的铸造性能 1.流动性 合金的流动性是指液态合金的流动能力。 2.收缩性 合金在冷却凝固过程中,其体积和尺寸减小的现 象称为收缩。 3.偏析及吸气性 在铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析。 合金在熔炼和浇注时吸收气体的性能称为合金 的吸气性。第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 9二、砂型铸造的造型工艺 (一)砂型铸造的工艺过程：造型工艺是铸型的制作方 法和过程，是砂

7、型铸造工艺过程中最重要的组成部分。二、砂型铸造的造型工艺 (一)砂型铸造的工艺过程：造型工艺是铸型的制作方 法和过程，是砂型铸造工艺过程中最重要的组成部分。第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 10(二)造型材料和造型方法 制造铸型用的材料，主要指型砂和芯砂。 组成：砂、粘结剂、附加物 性能：可塑性、强度、耐火度、透气性、退 让性 造型方法:手工造型、机器造型第一节铸造工艺基础(二)造型材料和造型方法 制造铸型用的材料，主要指型砂和芯砂。 组成：砂、粘结剂、附加物 性能：可塑性、强度、耐火度、透气性、退 让性 造型方法:手工造型、机器造型第一节铸造工艺基

8、础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 11第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础常用手工造型方法的特点及其适用范围常用手工造型方法的特点及其适用范围同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 12第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础常用砂型铸造机器造型比较常用砂型铸造机器造型比较2011-6-13同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 13(三)铸件浇注位置和分型面的选择 铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型内所处的位置。1.浇注位置的选择原则 a.铸件的重要加工面应朝下； b.铸件的大平面应朝下；右图 c.铸件的薄壁部分应放在下部； d.保证铸件实现定向凝固； e.便于型芯的固定、安装、排

9、气和合型。图2-3(三)铸件浇注位置和分型面的选择 铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型内所处的位置。1.浇注位置的选择原则 a.铸件的重要加工面应朝下； b.铸件的大平面应朝下；右图 c.铸件的薄壁部分应放在下部； d.保证铸件实现定向凝固； e.便于型芯的固定、安装、排气和合型。图2-3第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 142.分型面及其选择原则 分形面是两半铸型相互接触的 表面 a. 应尽量采用平面分型面 b. 数量尽量减少 右图 c.尽量使铸件全部或大部分放 在同一砂型中 d.应尽量减少型芯和活块的数 量2.分型面及其选择原则 分形面是两半铸型

10、相互接触的 表面 a. 应尽量采用平面分型面 b. 数量尽量减少 右图 c.尽量使铸件全部或大部分放 在同一砂型中 d.应尽量减少型芯和活块的数 量第一节 铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 15第一节铸造工艺基础对特别复杂的铸件，图示分形面有利于 砂芯定位、铸型排气第一节铸造工艺基础对特别复杂的铸件，图示分形面有利于 砂芯定位、铸型排气同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 16第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 17第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 18第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺

11、基础2011-6-14同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 19(四)工艺参数的选择 a.加工余量(四)工艺参数的选择 a.加工余量：铸钢表面粗糙、变形大；非 铁合金表面光洁；大、复杂件；顶面和侧 面及底面；一般1-4mm。经济性。 b.起模斜度：铸钢表面粗糙、变形大；非 铁合金表面光洁；大、复杂件；顶面和侧 面及底面；一般1-4mm。经济性。 b.起模斜度：模样高度；内壁和外壁；手 工造型和机器造型； c.铸造圆角：模样高度；内壁和外壁；手 工造型和机器造型； c.铸造圆角：避免壁的连接处、拐角应力 和裂纹；防止尖角损坏及砂眼。第一节铸造工艺基础：避免壁的连接处、拐角应力 和裂纹；防止尖

12、角损坏及砂眼。第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 20d.型芯头（座）d.型芯头（座）：固定支持砂芯，芯头 座和砂芯之间的装配余量。定位、固定 和排气。 e.收缩余量：固定支持砂芯，芯头 座和砂芯之间的装配余量。定位、固定 和排气。 e.收缩余量：考虑铸件浇注后的冷却收 缩，制作时加上这部分尺寸。与合金种 类、铸造工艺和收缩时受阻情况有关。：考虑铸件浇注后的冷却收 缩，制作时加上这部分尺寸。与合金种 类、铸造工艺和收缩时受阻情况有关。铸造工艺的经验性非常强铸造工艺的经验性非常强第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 21三、铸件结构

13、工艺性 (一)铸造工艺对铸件结构的要求 a.铸件外形的设计:避免多分型面；外 形要方便造型，侧壁凸台凹槽注意起 模方便，尽量避免活块、型芯。 b.铸件内腔的设计：避免不必要型芯； 型芯便于固定排气和清理。 c.铸件结构斜度的设计：方便起模。第一节铸造工艺基础三、铸件结构工艺性 (一)铸造工艺对铸件结构的要求 a.铸件外形的设计:避免多分型面；外 形要方便造型，侧壁凸台凹槽注意起 模方便，尽量避免活块、型芯。 b.铸件内腔的设计：避免不必要型芯； 型芯便于固定排气和清理。 c.铸件结构斜度的设计：方便起模。第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 22(二)合金铸造性能对铸件结

14、构的要求 （1）合理设计铸件壁厚： 合金的流动性?过薄无法实现、冷却速度 慢?过厚产生缺陷 （2）铸件壁厚应尽可能均匀：防缺陷、变形 和裂纹。第一节铸造工艺基础(二)合金铸造性能对铸件结构的要求 （1）合理设计铸件壁厚： 合金的流动性?过薄无法实现、冷却速度 慢?过厚产生缺陷 （2）铸件壁厚应尽可能均匀：防缺陷、变形 和裂纹。第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 23（3）铸件壁的连接方式要合理（图2-5）铸造圆角；避 免交叉锐角连接；不同壁厚时要平缓过渡，楔形过渡 （4）避免铸件收缩阻碍 （5）避免大平面，夹砂、气孔等（3）铸件壁的连接方式要合理（图2-5）铸造圆角；避

15、 免交叉锐角连接；不同壁厚时要平缓过渡，楔形过渡 （4）避免铸件收缩阻碍 （5）避免大平面，夹砂、气孔等第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 24四、特种铸造：与砂型铸造不同的其他铸造方法。 （一）金属型铸造 一型多铸效率高 用重力将熔融金属浇注入金属铸型获得铸件的方法。 动型和定型 浇注：和紧 定型后：分离 适用于：铝合金缸盖； 进气管、活塞等不太 复杂的中小型铸件四、特种铸造：与砂型铸造不同的其他铸造方法。 （一）金属型铸造 一型多铸效率高 用重力将熔融金属浇注入金属铸型获得铸件的方法。 动型和定型 浇注：和紧 定型后：分离 适用于：铝合金缸盖； 进

16、气管、活塞等不太 复杂的中小型铸件第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础2011-6-15同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 25(二)压力铸造：将熔融金属在高压下高速充型，并 在压力下凝固的铸造方法。基于金属型铸造。(二)压力铸造：将熔融金属在高压下高速充型，并 在压力下凝固的铸造方法。基于金属型铸造。第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 26(三)低压铸造：在2070kPa 的压力下，使金属液态压入 铸型并在压力下结晶凝固的 铸造方法。 质量高、金属利用率高、精 度高。 介于重力铸造和压力铸造之 间(三)低压铸造：在2070kPa 的压力下，使金属液态压入 铸型并在压力下结晶凝固的 铸造方法。 质量高、金属利用率高、精 度高。 介于重力铸造和压力铸造之 间第一节铸造工艺基础第一节铸造工艺基础同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 27(四)离心铸造：将熔融金属浇入浇轴回转的铸 型中，在离心力的作用下凝固成形的铸造方法。 组织致密但表面质量差；适于管状零件毛坯。第一节铸造工艺基础(四)离心铸造：将熔融金属浇入浇轴回转的铸