【正文】 造型設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 主要內(nèi)容： 常見的砂型鑄造 塑料及木材加工成型 第八章 結(jié)構(gòu)、材料、工藝與造型 一、材料、工藝與造型 天然材料、加工材料、人造材料。 金屬、無機(jī)非金屬、無機(jī)材料、有機(jī)高分子材料、合成高分子材料和復(fù)合材料。 顆粒材料、線狀材料、面狀材料、塊狀材料。 ? 材料的發(fā)展史： ? 第一代材料：石器時(shí)代的木片、石器、骨器等天然材料； ? 第二代材料：陶、青銅和鐵等從礦物中提煉出來的材料； ? 第三代材料：高分子材料，原料主要從石油、煤等礦物資源中來； ? 第四代材料：各同異性的復(fù)合材料。 彈性、非彈性等。 顏色、密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱率、熱膨脹率等。 成分、顯微組織、結(jié)晶結(jié)構(gòu)、抗腐蝕性等。 尺寸、形狀、公差等。 抗拉、抗壓、抗彎曲、抗剪切、抗疲勞、耐沖擊、耐摩擦等。 質(zhì)的特征 質(zhì)的感覺 舉例 肌理 反光 軟硬 粗 粗 細(xì) 細(xì) 細(xì) 細(xì) 暗 暗 光 光 暗 暗 硬 軟 硬 軟 硬 軟 凝重、堅(jiān)固、粗獷 溫和、舒適、軟弱 精密、堅(jiān)硬、富麗、生硬 滑爽、柔軟、軟快 雅致、樸實(shí)、溫和 平易、細(xì)、柔軟 鑄鐵 皮革、紡織品 金屬拋光件、精密器件 絲綢、金屬箔 金屬亞光、無光處理、噴砂、發(fā)藍(lán) 橡膠、軟制 FVC 齒圈 鋼錠 退火罩 渣斗 西安秦皇陵出土的銅馬車 古銅錢 內(nèi)燃機(jī)缸蓋 古代十八般武器和編鐘 (1),液態(tài)成形（鑄造） 液態(tài)成形是將液態(tài)金屬澆注到與所要求的毛坯或零件的形狀和尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，冷卻凝固后獲得毛坯或零件的一種毛坯成形工藝方法。 液態(tài)成形的特點(diǎn) 液態(tài)成形具有的優(yōu)點(diǎn)： 1. 一次成形，易獲得形狀復(fù)雜件 。 2. 適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛 。 。 液態(tài)成形的缺點(diǎn)： 。 。 。 液態(tài)成形工藝方法的分類 按鑄型材料來分：砂型鑄造、金屬型鑄造、石墨型鑄造、陶瓷鑄造； 按充型方式來分：重力充型、高壓充型、低壓充型、離心力充型； 按液態(tài)成形工藝方法的作用力不同又可分為兩類： 重力作用下的液態(tài)成形工藝方法：砂型鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、氣化模鑄造、陶瓷型鑄造等； 外力作用下的液態(tài)成形工藝方法：離心鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造等。 砂型鑄造 零件圖 鑄造工藝圖 鑄型 芯型 芯盒 芯砂 型砂 模型 熔化 合 箱 落砂、清理 檢 驗(yàn) 鑄 件 ? 砂型鑄造的工藝過程 砂型鑄造動(dòng)畫演示過程 砂型鑄造工藝流程 手工造型和機(jī)器造型簡介及 常見的砂型鑄造方法演示 手工造型： 機(jī)器造型 整模造型 分模造型 三箱造型 挖砂造型 活塊造型 生產(chǎn)中有手工造型和機(jī)器造型。手工造型操作靈活，但生產(chǎn) 率低，適于單件小批量生產(chǎn)。機(jī)型造型生產(chǎn)率高，生產(chǎn)鑄件 的質(zhì)量好，適于批量生產(chǎn)。 ? 手工造型 ? 手工造型就是由人工用造型工具來進(jìn)行砂型制造。手工造型方法很多，常用的造型方法有：整模兩箱造型、分模造型、挖砂造型、活塊模造型刮板造型及三箱造型等。常用的造型工具如圖 1所示。 圖 1 常用造型工具 a) 搗砂錘 b) 直澆道棒 c) 通氣針 d) 起模針 e) 墁刀：修平面及挖溝槽用 f) 秋葉 :修凹的曲面用 g) 砂勾 :修深的底部或側(cè)面及鉤出砂型中散砂用 h) 皮老虎 ? 整模造型 ? 當(dāng)鑄件形狀簡單、最大截面在其端面時(shí)，就采用整模造型，如圖所示。整模造型操作簡單，且不會(huì)發(fā)生錯(cuò)箱缺陷。 ? 整模造型的特點(diǎn)： ? 1. 整體模 2. 最大截面在端面處 3. 操作簡單 4. 不會(huì)錯(cuò)箱 ?分模造型 ? 當(dāng)鑄件形狀簡單，但其最大截面為中間截面時(shí)可采用分模造型。即將木模從中間分為兩半，中間用定位銷連接，以便將上下兩半木模從砂箱中取出。造型時(shí)先用下半模造下箱，再將上半模合上去造上箱。 ?分模造型的特點(diǎn) ? （ 1）最大截面在中間截面； （ 2）有一個(gè)或兩個(gè)分型面； （ 3）兩箱或三箱造型； （ 4）易發(fā)生錯(cuò)箱。 ? 三箱造型 ? 當(dāng)鑄件結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)較大截面，采用一個(gè)分型面無法起模時(shí)，可選兩個(gè)大截面為分型面，用三個(gè)砂箱制造鑄型。模樣從中間小截面處分開，用定位銷連接。中箱高度應(yīng)與模樣的相應(yīng)高度相適應(yīng)。 ? 三箱造型的特點(diǎn) ? (1)有兩個(gè)分型面； ? （ 2）中箱高度必須與模樣的相應(yīng)高度相適應(yīng)； ? （ 3）難以用機(jī)器造型 ? 挖砂造型 ? 分型面一般都是平面，當(dāng)分型面為階梯形或曲面時(shí)，則需要通過挖砂來將分型面露出，以便于起模，如圖所示。挖砂造型費(fèi)時(shí)費(fèi)力，僅適合單件生產(chǎn)。 ? 挖砂造型的特點(diǎn)： ? （ 1）整體模； ? （ 2）最大截面靠近端面； ? （ 3）分型面為曲面 ? （ 4）效率低下。 ? 挖砂造型的適用： ? 單件小批生產(chǎn)。 ?活塊造型 ? 當(dāng)鑄件側(cè)面僅有局部凸起妨礙起模時(shí)，則將局部凸起部分做成活塊，并采用適當(dāng)?shù)亩ㄎ淮胧?。取木模時(shí)，活塊留在砂型內(nèi)，將其從側(cè)面取出。 ? 活塊造型的特點(diǎn) ? （ 1）局部妨礙起模； （ 2）單件或小批生產(chǎn)； （ 3）效率低下。 ? 機(jī)器造型 ? 機(jī)器造型的實(shí)質(zhì)是用機(jī)器代替手工緊砂和起模。造型機(jī)的種類很多，目前常用震壓式造型機(jī)等。 震壓式造型機(jī)和震壓緊砂過程 ? a) 震壓式造型機(jī)外形圖 ? b)加砂后進(jìn)氣，工作臺(tái)被舉起 ? c)排氣口打開，工作臺(tái)落下 ? d)壓實(shí)頂部型砂 ? 如圖所示為震壓式造型機(jī)和震壓緊砂過程。造型時(shí)，把單面模板固定在造型機(jī)的工作臺(tái)上，扣上砂箱，加型砂，見圖 b。 ? 當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入震實(shí)活塞底部時(shí)，便將其上的砂箱舉起一定的高度，此時(shí)排氣孔接通，見圖 c。 ? 震實(shí)活塞連同砂箱在自重的作用下復(fù)位，完成一次震實(shí)。重復(fù)多次直到型砂緊實(shí)為止。再使壓實(shí)氣缸進(jìn)氣，見圖 d，壓實(shí)活塞帶動(dòng)工作臺(tái)連同砂箱一起上升，與造型機(jī)上的壓板接觸，將砂箱上部較松的型砂壓實(shí)而完成緊砂的全過程。一般震壓式造型機(jī)的震動(dòng)頻率為 150～ 500次 /分鐘。 機(jī)器造型的起模方法 a)頂箱起模 b)落模起模 ? 造型機(jī)上大都裝有起模裝置，常用的有頂箱起模、落模起模、漏模起模和翻轉(zhuǎn)落箱起模等四種。如圖 a所示為頂箱起模，當(dāng)砂型緊實(shí)后，造型機(jī)的四根頂桿同時(shí)垂直向上將砂箱頂起而完成起模；圖 b為落模起模，起模時(shí)將砂箱托住，模樣下落，與砂箱分離，這兩種方法均適用于形狀簡單、高度較小的模樣起模。 ? 液態(tài)金屬在重力作用下注入金屬型中成形的方法，稱為金屬型鑄造，習(xí)慣上亦稱之為硬模鑄造。由于金屬型可重復(fù)使用，故它又有永久型鑄造之稱。 ? 制造金屬型的材料應(yīng)根據(jù)澆注的合金選用，一般金屬型材質(zhì)的熔點(diǎn)應(yīng)高于液態(tài)合金的溫度。澆注錫、鋅、鎂等低熔點(diǎn)合金，可用灰鑄鐵做金屬型；澆注鋁、銅等合金，要用合金鑄鐵或鋼做金屬型。 金屬型鑄造 金屬型鑄造過程演示 金屬性鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 (和砂型鑄造相比 ) 優(yōu)缺點(diǎn)比較： (1) 投入費(fèi)用（金屬型 砂型） (2) 加工質(zhì)量（金屬型優(yōu)于砂型） (3) 加工效率（金屬型高于砂型） (4) 靈活性（砂型優(yōu)于金屬型） (5) 勞動(dòng)強(qiáng)度、勞動(dòng)條件 應(yīng)用條件比較： (1) 生產(chǎn)批量 砂型：單件小批；金屬型：大批量生產(chǎn) (2) 鑄件材料（指材料的熔點(diǎn)） 金屬型有限制；而砂型無限制。 (3) 鑄件尺寸重量大小 金屬型鑄造不適合制造形狀復(fù)雜（尤其是內(nèi)腔形狀復(fù)雜）、薄壁和大型鑄件。 金屬型鑄造主要用于銅、鋁、鎂等非鐵鑄件的大批生產(chǎn)，如內(nèi)燃機(jī)活塞、缸蓋、油泵殼體、軸瓦、襯套、盤蓋等中小型鑄件。 熔模鑄造是液態(tài)金屬在重力作用下澆入由蠟?zāi)Ｈ凼Ш笮纬傻闹锌招蜌げ⒃谄渲谐尚螐亩@得精密鑄件的方法，又稱為失蠟鑄造。 熔模鑄造 熔模鑄造的基本工藝過程 熔模鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用 熔模鑄造的優(yōu)點(diǎn)： ⑴ 鑄件精度高，表面粗糙度低，質(zhì)量好，又稱精密鑄造。 ⑵ 可鑄出形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。 ⑶ 鑄造合金種類不受限制，鋼鐵及非鐵合金均可適用。 ⑷ 生產(chǎn)批