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铸造：让金属液流入并凝固在预先制备的铸型中，获得特定形状的毛坯或零件(铸件)的方法或技术。浇注系统:液态金属流入型腔的通道力学特性：1.粘性流体流动：液态金属是有粘性的流体。液态金属的粘性与其成分有关，在流动过程中又随液态金属温度的降低而不断增大，当液态金属中出现晶体时，液体的粘度急剧增加，其流速和流态也会发生急剧变化。2.不稳定流动：在充型过程中液态金属温度不断降低而铸型温度不断增高，两者之间的热交换呈不稳定状态。随着液流温度下降，粘度增加，流动阻力也随之增加；加之充型过程中液流的压头增加或和减少，液态金属的流速和流态也不断变化，导致液态金属在充填铸型过程中的不稳定流动。3.多孔管中流动：由于砂型具有一定的孔隙，可以把砂型中的浇注系统和型腔看作是多孔的管道和容器。液态金属在“多孔管”中流动时，往往不能很好地贴附于管壁，此时可能将外界气体卷入液流，形成气孔或引起金属液的氧化而形成氧化夹渣。4.湍流流动：生产实践中的测试和计算证明，液态金属在浇注系统中流动时，其雷诺数Re大于临界雷诺数Re临，属于湍流流动。浇注系统:浇口杯的作用：承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔；增加充型压力头。直浇道的作用：将来自浇口杯的液流引入横浇道、内浇道或直接进入型腔。2)、液态金属在直浇道中的流动特征：负压、离壁，容易吸入空气；控制方法：增大流动阻力、降低流动速度、减小直浇道尺寸。浇口窝的作用有：1)缓冲作用。2)缩短拐弯处的高度紊流区。3)改善内浇道的流量分布。4)减少浇道拐弯处的局部阻力系数和水头损失。横浇道是连接直浇道和内浇道的中间通道，它的功用主要有稳流、分配液流和挡渣三个方面。影响上浮速度和横浇道挡渣作用的主要因素有：①、杂质与合金液的密度差越大，渣子越易上浮除去。②、渣团半径R越大，渣子上浮速度越大，越易除去。③、合金液在横浇道中的流动速度υ横越大，液流在横浇道中的紊流程度越大，杂质上浮所遇到的干扰越大。④、合金液的粘度越大，则渣团上浮越慢，越难除去夹杂。为强化挡渣作用，在设计横浇道时常采用以下措施：①、降低合金液在横浇道的流动速度。②横浇道应呈充满状态，这样有利于使渣团上浮到横浇道顶部而不进入内浇道。③内浇道的位置关系要正确。④在横浇道上设置过滤网以滤除渣团。⑤在横浇道上设置集渣槽是常用的除渣措施，而在铸铁件生产中则常用带有离心集渣包的浇注系统。内浇道的作用：把液体金属引入型腔的最终单元，其功用是控制充型速度和方向，分配液态金属。1．按液态金属导入铸件型腔的位置分类1）顶注式（又称上注式）浇注系统④定义：金属液从铸件型腔顶部引入的浇注系统称为顶注式浇注系统。图1-10。④优点：1）液态金属从铸型型腔顶部引入，在浇注和凝固过程中，铸件上部的温度高于下部，有利于铸件自下而上顺序凝固，能够有效地发挥顶部冒口的补缩作用。2）液流流量大，充型时间短，充型能力强。3）造型工艺简单，模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少，浇注系统切割清理容易。④缺点：液体金属进入型腔后，从高处落下，对铸型冲击大，容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体，形成氧化夹渣和气孔缺陷。④适用范围：1）质量不大、高度不高、形状简单的中小铸件；2）铝合金和镁合金铸件在使用顶注式浇注系统时必须考虑液流在型腔内下落高度不能太大。2）底注式（又称下注式）浇注系统①定义：内浇道设在铸件底部的称为底注式浇注系统。②优点：1）合金液从下部充填型腔，流动平稳。2）无论浇道比多大，横浇道基本处于充满状态，有利于挡渣。③缺点：1）充型后铸件的温度分布不利于自下而上的顺序凝固，削弱了顶部冒口的补缩作用。2）铸件底部尤其是内浇道附近容易过热，使铸件产生缩松、缩孔、晶粒粗大等缺陷。3）充型能力较差，对大型薄壁铸件容易产生冷隔和浇不足的缺陷。4）造型工艺复杂，金属消耗量大。④适用范围：底注式浇注系统广泛应用于铝镁合金铸件的生产，也适用于形状复杂，要求高的各种黑色铸件。1）收缩式浇注系统①定义：直浇道、横浇道和内浇道的断面积依次缩小（即F直＞F横＞F内）的浇注系统称为收缩式浇注系统。②优点：易于浮渣，合金液消耗少。此种浇注系统在充型的最初阶段直至整个充型过程，都保持充满状态，金属液中的渣子易于上浮到横浇道上部，避免进入型腔。此外，这种浇注系统所占体积较小，减少了合金的消耗。③缺点：液流不平稳，易引起喷溅和剧烈氧化。液态金属在这种浇注系统中流动时，由于浇道截面积越来越小，流动速度越来越大，从内浇道进入型腔的液流，流动速度很大，对型壁产生冲击，易引起喷溅和剧烈氧化。④适用范围：这种浇注系统主要用于不易氧化的铸铁件。2）、扩张式浇注系统①定义：直浇道、横浇道和内浇道截面积依次扩大的浇注系统（即F直＜F横＜F内）称为扩张式浇注系统。②优点：金属液在横浇道和内浇道中流速较慢，在进入型腔时流动平稳。③缺点：不足之处是横浇道在充填初期不易充满，在开始阶段浮渣作用较差。④适用范围：易氧化的铝合金和镁合金要求液流平稳，大、中型铸件一般都采用扩张式浇注系统。3）半扩张式浇注系统①定义：F直＜F横＞F内，而且F内＞F直的浇注系统叫半扩张式浇注系统。②优缺点介于扩张式与收缩式之间，液流比较平稳，充型能力和挡渣能力比较好。③适用范围：适合于一般小型、结构简单铸件。一、冒口设计1、定义：冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，也指此空腔中金属液凝固后形成的金属实体。2、作用：1）补偿铸件凝固时的收缩。2）调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。3）排气、集渣。4）利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。3、设计原则：1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间。2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩。3）在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即使扩张角始终向着冒口。4、冒口的种类和形状1）冒口的种类：明冒口/暗冒口；顶冒口/侧冒口/贴边冒口3．冒口位置的确定1）在铸件不同高度上布置冒口时，应采用冷铁等工艺措施将各个冒口补缩区隔离开，以免引起上部冒口对下部冒口的补缩，使铸件上部产生缩孔或疏松。2）冒口的设置不应使铸件上热量过分集中，若几个热节相距较近时，可用冷铁或一个尺寸较大的冒口同时补缩这几个热节。3）冒口位置应与合金液引入位置相配合，最好安置在内浇道上，使金属液通过冒口进入型腔。这样流入型腔的金属液对冒口有预热作用，同时在充填过程中还起一定的挡渣作用。4）冒口的安放应便于铸件的清理、切割、打磨等操作，冒口最好安置在铸件的加工面上，冒口切割后的残痕可在机械加工时去掉。1）比例法确定冒口尺寸最常用的方法是比例法。它以冒口根部直径dM或根部宽度为冒口的主要尺寸，以铸件热节圆直径dy或厚度T为确定dM的主要依据。即在不同的情况下用dy乘以一定的比例系数求得dM，冒口的其它尺寸由dM决定。提高冒口补缩效率的主要措施：1）提高冒口中金属液的补压力；2）延长冒口中金属液的保持时间。冷铁:为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的激冷物称作冷铁冷铁的作用:1)与浇注系统和冒口配合控制铸件凝固次序2)加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能冷铁的设计冷铁设计的主要内容是确定冷铁放置的位置、冷铁的形状和尺寸大小。（1）冷铁安放位置的确定冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。1）冷铁的作用分析2）铸件结构的分析3）与冒口配合使用4）浇注系统及引入位置的影响模锻斜度：在锻件上与分型面垂直的平面或曲面所附加的或固有的斜度，称为模锻斜度。作用：使锻件能顺利地从模膛中取出。毛坯加热的目的：提高金属塑性，降低变形抗力，使金属易于流动成形。毛坯加热方法:1)燃料(火焰)加热2)电加热3)少无氧化加热感应加热的原理：在感应器通入交变电流产生的交变磁场作用下，置于交变磁场中的金属毛坯内部产生涡流，由于金属电阻引起的涡流发热和磁场损失发热使毛坯得到加热。优点：加热速度非常快，烧损率一般小于0.5％，因此不用保护气氛就可实现少无氧化加热。而且加热规范稳定，易实现机械自动化操作，特别适合在生产批量大的流水线上使用。确定分型面位置最基本原则是：1）保证锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从模腔中取出；2）应争取获得镦粗成形。故此，锻件分型面位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。开式模锻变形过程:1)自由变形或称镦粗变形阶段2)形成毛边阶段3)充满型槽阶段4)锻足或称打靠阶段。影响变形金属流动的因素主要有：1.型槽的具体尺寸和形状；2.毛边槽桥口尺寸和锻件分模位置；3.设备的工作速度、运动特征。毛边槽的作用：1)造成足够大的横向阻力，迫使金属充满模膛。2)容纳毛坯上的多余金属，起补偿与调节作用。3)对于锤类设备上模锻，可缓冲模具撞击，提高锻模寿命。锻件图:冷锻件图、热锻件图。冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；习惯上将冷锻件图称为锻件图。热锻件图用于锻模设计与加工制造。冷锻件图根据零件图设计：1）确定分模面2）模锻件的加工余量的确定3)模锻斜度4)圆角半径5)冲孔连皮6)模锻件图及技术条件影响加工余量的因素：1.锻件的尺寸大小。2.零件的尺寸精度、表面粗糙度要求以及零件的形状复杂程度。3.锻件各类公差对加工余量有影响，尤其应着重考虑错移、直线度、平面度、同轴度、顶杆压痕等形位公差。4．零件机械加工方法与工艺。5．锻件的材料。确定模锻件公差的依据：1.锻件的精度等级。2.锻件的质量和公称尺寸的大小。3.锻件的形状复杂系数。4.锻件的材质系数。5.锻压工艺类型。开式模锻特征：开式模锻时变形金属的流动不完全受模膛限制，多余金属会沿垂直于作用力方向流动形成飞边。随着作用力的增大，飞边减薄．温度降低，金属由飞边向外流动受阻，最终迫使金属充满型槽。预锻的主要目的：在终锻前进一步分配金属，确保金属无缺陷流动，易于充填模膛；减少材料流向毛边槽的损失；减小终锻模膛磨损；取得所希望的金属流线和便于控制锻件的力学性能。预锻的不利影响：容易造成偏心打击，影响锤杆的寿命，容易使上下模错移，增大模块尺寸，降低生产率。预锻模腔设计要点：(1)预锻模膛的宽与高(2)预锻模膛的斜度、圆角半径及出模斜度(3)带枝芽的锻件(4)叉形锻件的预锻模膛设计(5)H型截面锻件的预锻模膛设计终锻模膛是各种型槽中最重要的模膛，用来完成锻件最终成形。终锻模膛按热锻件图加工制造和检验，所以设计终锻模膛，须先设计热锻件图。制坯工步：长轴类(l＞b＞h)锻件成形一般要采用拔长、制坯工步，以及预锻、终锻和切断上步。直长轴线锻件通常采用拔长、滚挤、卡压、成形等制坯工步弯曲类锻件制坯工步与直长轴线类锻件相同，但需增加一道弯曲工步。带枝芽的长轴件这类锻件所用制坯工步大致与前两类锻件相同，但须增加一道成形制坯工步。叉形类锻件制坯工步除具有前二类锻件特点外，还需增加预锻工步劈开叉形部位达到成形目的。计算毛坯依据：假定轴类锻件在模锻时属平面应变状态，因而计算毛坯的长度与锻件的长度相等，而轴向各截面面积应与锻件上相应截面面积与飞边截面面积之和相等。计算毛坯的截面图和直径图具体作法步骤如下：(1)按名义尺寸绘制锻件图(2)计算锻件上的各个截面积(3)选择适当的缩尺比M(4)确定计算毛坯直径di计(5)修正Ai计和di计(6)计算毛坯体积(7)计算毛坯的简化计算毛坯作用：选择制坯工步和制坯模膛设计的依据；确定坯料体积和尺寸的依据。重系数α值越大，表明须转移到头部的金属越多；β值越大，表明金属沿轴向流动的距离越长；К值越大，表明杆部锥度大，小头一端金属越过剩；锻件质量G越大，制坯越困难。繁重系数代表了制坯时需转移金属量的多少、金属转移的难易程度，可作为选择制坯工步的依据。必须强调指出，按上述方法选择的制坯方案，还应针对具体锻件和生产条件作相应修改。锻模结构设计任务：主要是要解决生产一种锻件所采用的各工步模膛在模块上的合理布排，模膛之间和模膛至模块边缘的壁