精品課程內容回顧2.1概述2.2金屬熔化及澆注裝備2.3砂處理裝備及自動檢測系統

2.4造型設備及自動化生產線2.5鑄件落砂及清理自動化

2.6壓力鑄造裝備及自動化2.7低壓鑄造裝備及自動化2.8消失模精密鑄造裝備及生產線2.9半固態鑄造成形裝備第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程2.7低壓鑄造裝備及自動化2.7.1低壓鑄造機的類型及構造

低壓鑄造是金屬液體在（氣）壓力作用下由下而上地充填型腔并在壓力下凝固成形的一種方法，由于所用的壓力較低（通常0.02~0.06MPa），故稱之為低壓鑄造。低壓鑄造裝備一般由保溫爐及其附屬裝置、模具開合機構、氣壓系統和控制系統組成。按模具與保溫爐的連接方式，可分為頂置式低壓鑄造機和側置式低壓鑄造機。

(壓力鑄造:

高速,高壓,通常金屬鑄型)第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程特點：結構簡單，制造容易，操作方便；但生產效率較低，因保溫爐上只能放置一付模具，操作均在爐上進行，故一個周期內，保溫爐一半時間空閑。其次，下模受保溫爐爐蓋的熱輻射影響，冷卻緩慢，使鑄件凝固時間延長；且下模不能設置頂桿裝置，給模具設計增加不便。此外，保溫爐的密封、保養和合金處理均不方便。

1-坩堝；2-升液管；3-金屬液；4-進氣管；5-密封蓋；6-澆道；7-型腔；8-鑄型1）頂置式低壓鑄造機第2章金屬液態成形裝備及自動化2.7.1

低壓鑄造機的類型及構造精品課程2）側置式低壓鑄造機特點：將鑄型置于保溫爐的側面，鑄型和保溫爐由升液管聯結。一臺保溫爐上同時可為兩付以上的模型提供金屬液，生產效率提高。裝料、扒渣和合金液處理都較方便；鑄型的受熱條件得到改善。但側置式機器結構復雜，應用受限制。

1-坩堝；2-升液管；3-金屬液；4-進氣管；5-密封蓋；6-澆道；7-型腔；8-鑄型第2章金屬液態成形裝備及自動化2.7.1

低壓鑄造機的類型及構造精品課程3）低壓鑄造保溫爐

一般采用坩堝式電阻爐，其優點是結構簡單，溫控方便。

圖2-83電阻式坩堝爐（用于頂置式）1—爐體2—排鋁孔3—爐殼4—電阻元件5—鑄鐵坩鍋6—升液管7—密封蓋第2章金屬液態成形裝備及自動化2.7.1

低壓鑄造機的類型及構造精品課程低壓鑄造第2章金屬液態成形裝備及自動化2.7.1

低壓鑄造機的類型及構造精品課程2.7.2低壓鑄造的自動加壓控制系統

1）氣體加壓原理圖圖2-84氣體加壓原理圖主要控制：氣體的壓力、流量。第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程2）簡單的低壓鑄造液面加壓工藝曲線

加壓工藝曲線的數學模型為：式中：d(i)/dt-氣體升壓速度；

-第i段壓差值；ρ-液體金屬密度；A-坩堝截面積；Ai-型腔第i段處截面積；Vi-型腔第i段上要求的液體金屬充型速度；

-氣體升壓速度補償系數，由實驗確定；G-重力加速度。圖2-85液面加壓工藝曲線第2章金屬液態成形裝備及自動化2.7.1

低壓鑄造機的類型及構造精品課程3)低壓鑄造計算機控制原理

圖2-86計算機控制的低壓鑄造生產過程示意圖圖2-87低壓鑄造計算機控制原理圖低低計算機控制系統采用實時控制，對整個生產工藝過程進行閉環控制。為了便于編制程序和簡化起見，采用塊程序結構形式，即每一塊程序完成一個特定的功能。程序之間的聯系有跳轉、調用和建立公用參數區三種方式。該系統的主控制程序包括引導工作程序、開關量狀態檢測程序和中斷服務程序等。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.7.2低壓鑄造的自動加壓控制系統

精品課程4）低壓鑄造舉例：第2章金屬液態成形裝備及自動化2.7.2低壓鑄造的自動加壓控制系統

精品課程2.7.2低壓鑄造的自動加壓控制系統

第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程金屬液態成形裝備及自動化第2章2.7.2低壓鑄造的自動加壓控制系統

精品課程2.8消失模精密鑄造裝備及生產線（1）基本原理：它采用泡沫塑料模樣代替普通模樣緊實造型，造好鑄型后不取出模樣、直接澆入金屬液，在高溫金屬液的作用下，泡沫塑料模樣受熱氣化、燃燒而消失，金屬液取代原來泡沫塑料模樣占據的空間位置，冷卻凝固后即獲得所需的鑄件。（2）主要裝備包括：泡沫塑料模樣的成形加工裝備，造型裝備及型砂處理裝備，涂料的制備及烘干裝備。第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程3)典型的消失模鑄造零件第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8消失模精密鑄造裝備及生產線精品課程2.8.1

泡沫塑料模樣的成形裝備模樣制作的方法有兩種：一是發泡成形；二是利用機床加工（泡沫模樣板材）成形。前者主要設備有：預發泡機、成形發泡機等。（1）預發泡機

1）工藝流程圖2-89間隙式蒸汽預發泡工藝流程a)稱量(b)加料(c)預發泡(d)卸料1－稱量傳感器2－原珠粒3－光電管4－蒸汽第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程2）間歇式蒸汽預發泡機

該設備的關鍵是：1）蒸汽進入不宜過于集中，壓力和流量不能過大，以免造成結塊、發泡不均，甚至部分珠粒因過度預發而破壞；2）因為珠粒直接與蒸汽接觸，預發泡珠粒中水的質量分數高達10%左右，因此卸料后必須經過干燥處理。這種預發泡不是通過時間而是通過預發泡的容積定量（即珠粒的預發泡密度定量）來控制預發泡質量，控制方便、效果良好。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8.1

泡沫塑料模樣的成形裝備精品課程（2）成形發泡機

1）簡易型成形機(a)立式成形機(b)臥式成形機圖2－91成形機示意圖1.固定工作臺2.定模3.動模4.移動工作臺5.導桿6.液壓缸a.加入預發珠粒；b.通入蒸汽發泡成形；c.通水冷卻定形；d.開模取件。第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8.1

泡沫塑料模樣的成形裝備精品課程主要裝備有：雨淋加砂器、振動緊實臺、真空系統、舊砂冷卻除塵系統、輸送輥道、澆注設備等。其中關鍵設備是：振動緊實臺。（1）振動緊實臺振動緊實臺分為一維緊實臺、二維緊實臺、三維緊實臺及多維緊實臺。

圖2-94三維振動緊實臺結構示意圖1—砂箱2—夾緊裝置3－振動臺體4—振動電機5—空氣彈簧6—底座圖2-93一維振動緊實臺結構示意圖1—砂箱2—振動臺體3—振動電機4—橡膠彈簧5—高度限位桿6－空氣彈簧7—底座第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8.2造型裝備及生產線精品課程一種三維振動緊實臺的照片第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8.2造型裝備及生產線精品課程（2）雙電機振動緊實

雙電機驅動、可產生垂直方向圓振動的緊實臺，由于有著獨特的干砂充填性能，近年來應用逐漸擴大，有取代三維緊實臺的趨勢。1）不同相位的雙電機驅動相位差能使在砂箱各處形成相同振幅、相同振動加速度即均勻一致的垂直面圓振動，從而使型砂具有良好的流動充填性能。主要控制參數為：

振幅0.3～0.5mm；

振動加速度9.8～11.76m/s2。圖2-95雙電機振動臺工作原理圖第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8.2造型裝備及生產線精品課程2).雙電機振動模型

雙電機反向轉動雙電機同向轉動單電機轉動

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8.2造型裝備及生產線精品課程（3）消失模鑄造生產線

1）年產1500t鑄件消失模鑄造生產線的黑區平面布置簡圖圖2-98消失模自動化生產線布置圖1—風力輸送器2—砂冷卻裝置3—翻轉式落砂機4—砂箱及輥道5，7—振動臺6，8—砂斗9—澆注10—除塵器11—真空系統第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8.2造型裝備及生產線精品課程2）年產1500t鑄件消失模鑄造生產線的三維視圖

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.8.2造型裝備及生產線精品課程2.9半固態鑄造成形裝備（1）原理：半固態鑄造成形是在液態金屬凝固的過程中進行強烈的攪動，使普通鑄造凝固易于形成的樹枝晶網絡骨架被打碎而形成分散的顆粒狀組織形態，從而制得半固態金屬液，然后將其鑄成坯料或壓成鑄件。

第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程汽車零件在汽車產品方面的應用第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9半固態鑄造成形裝備精品課程汽車零件（二）第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9半固態鑄造成形裝備精品課程殼體及框架在電子產品方面的應用第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9半固態鑄造成形裝備精品課程殼體及框架第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9半固態鑄造成形裝備精品課程流變鑄造觸變鑄造第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9.1

半固態鑄造的基本原理精品課程（2）半固態鑄造方法及主要裝備

按流變鑄造和觸變鑄造分類，又有流變鑄造裝備和觸變鑄造裝備。半固態鑄造成形裝備主要包括：半固態漿料制備裝備、半固態成形裝備、輔助裝置等。1）流變鑄造將從液相到固相冷卻過程中的金屬液進行強烈攪動，在一定的固相分數下將半固態金屬漿料壓鑄或擠壓成形，俗稱“一步法”；第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9.1

半固態鑄造的基本原理精品課程2）觸變鑄造：是先由連鑄等方法制得的具有半固態組織的錠坯，然后切成所需長度，再加熱到半固態狀，然后再壓鑄或擠壓成形，俗稱“二步法”。第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9.1

半固態鑄造的基本原理精品課程2.9.2

半固態漿料的制備裝置

（1）機械攪拌式制漿裝置

圖2-101機械攪拌式制漿裝置示意圖1-澆包2-澆口杯3-攪拌桿第2章金屬液態成形裝備及自動化231精品課程（2）電磁攪拌式制漿裝置

5432167圖2-102電磁攪拌式制漿裝置示意圖1-高頻加熱段2-攪拌段3-澆口杯4-防熱罩5-塞桿6-感應線圈7-出料口第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9.2

半固態漿料的制備裝置

精品課程（3）單輥旋轉冷卻式制漿裝置

圖2-103單輥旋轉式制漿裝備1—輥筒2—加料口3—固定板4—檔板第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9.2

半固態漿料的制備裝置

精品課程2.9.3

半固態鑄造成形裝備（1）半固態觸變注射成形機其成形過程為：細塊狀的鎂合金從料斗加入，在螺旋的作用下向前推進，鎂粒在前進的過程中逐漸被加熱至半固態，并貯存于螺旋的前端至規定的容積后，注射缸動作將半固態漿料壓入模具凝固成形。第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程（2）半固態流變注射成形機

圖2-105流變注射成形原理示意圖1—金屬液輸入管2—保溫爐3—螺桿4—筒體5—冷卻管6—絕熱管7—加熱器8—漿料累積腔9—絕熱層10—射嘴與觸變注射成形不同點在于加入料為液態鎂合金；在垂直安裝的螺旋的攪拌作用下冷卻至半固態。積累至一定量后，由注射裝置注射成形。

第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9.3

半固態鑄造成形裝備精品課程2.9.4半固態鑄造的其它裝置

（1）二次加熱裝置

（2）重熔程度測定裝置圖2-107半固態金屬重熔硬度測定裝置圖2-106一種二次加熱裝置的原理圖第2章金屬液態成形裝備及自動化精品課程2.9.5半固態鑄造生產線及自動化圖2－108半固態觸變成形生產線平面布置圖1-送料裝置2-立式半固態成形機3-殘渣清除裝置4-零件冷卻裝置5-去毛剌機6-后處理系統7-集裝箱包裝系統8-安全護欄9-工業機器人10-系統控制柜11-機器人控制柜第2章金屬液態成形裝備及自動化（1）半固態觸變成形生產線精品課程（2）觸變擠壓成形設備

圖2-109觸變擠壓成形設備示意圖第2章金屬液態成形裝備及自動化2.9.5半固態鑄造生產線及自動化精品課程（3）半固態流變鑄造生產線及自動化

由鋁合金熔化爐、擠壓鑄造機、轉盤式制漿裝置、自動澆注裝置、坩堝自動清掃、噴涂料裝置等組成。圖2-110新流變鑄造自動化生產線1—取件機械手2—熔化爐3—澆注機械手4—轉盤式漿料制備裝置5—漿料搬運/澆注機械手6—轉盤式自動清掃和噴涂料裝置7—擠壓鑄造機工藝過程為：首先，澆注機械手3將鋁液從熔化爐2中澆入制漿機4的金屬容器中冷卻；以此同時漿料搬運機械手5從制漿機的感應加熱工