小型重力浇铸装置在铸造实训中的应用

李艳辉 于如信＊ 刘佳会

（江苏师范大学，江苏 徐州 221116）

0 引言

铸造实训教学是各高校工程训练课程的一个重要环节， 其教学内容能够让学生学习到机械产品成型过程以及毛坯件加工工艺知识。 现阶段各大高校都将工程训练课程作为必修课程， 其面向的学生涵盖学科种类也较多。 在铸造实训教学中， 根据学生的专业情况通常将实训学生分为三种类型， 分别是机械类、 近机械类和非机械类， 针对不同类型的实训学生， 开设的铸造教学课程内容也有所差别[1]。 目前，高校中针对机械类学生， 如机械设计制造及其自动化等专业学生，要求熟悉铸造工艺的理论知识， 熟悉铸造工艺流程并可以独立进行简单零件的铸造加工成型； 针对近机械类和非机械类专业学生， 如轨道交通信号与控制、材料科学与工程等专业学生， 会适当缩短铸造教学时间，降低铸造教学的要求[2]。

目前高校实训教学使用的铸造装置多数已陈旧，在材料使用及运行成本方面较高， 而且由于企业的设备更新较快， 高校逐渐落后于社会的需求， 也导致目前铸造教学存在诸多缺点。 一方面从学生角度， 很多学生对铸造教学的兴趣低于其他实训工种， 认为铸造工艺与社会上的现代加工存在太大差距， 所以愿意投入大量时间学习数控加工、 线切割等实训工种， 对铸造教学存在消极敷衍学习现象[3]。 另一方面从学校角度， 由于大型铸造装置为高温设备， 难以保证每位学生同时按照操作规程执行， 存在很大安全隐患， 所以高校会基于学生安全考虑， 适当减少教学内容， 长此以往形成与社会需求脱节现象。 因此， 如何解决铸造实训教学问题， 改善铸造实训教学质量， 成为各高校实训教学重点考虑问题。

1 重力浇铸装置及其特点

重力浇铸指的是在自然状态下， 金属液体在地球重力作用下注入铸造型腔的工艺过程[4]。 重力浇铸工艺与低压铸造、 砂型铸造等铸造工艺比较而言， 其铸造出的工件尺寸参数等方面较为优越， 铸造过程较为简洁，铸造产品合格率高，质量好，而且可以铸造较为复杂的产品，因此，重力浇铸在航天航空、汽车制造、仪器仪表等多个生产行业被广泛使用[5]。

由于大型制造企业的需求， 国内外多数铸造装置生产厂商在生产重力浇铸装置过程中加入先进加工技术，使得铸造装置成本和售价大幅度增加，同时，由于多种先进加工技术的加入和自动化程度提高， 对企业操作人员的学历、 能力等要求都会增加， 而且这些装置在使用前的培训工作、 使用中的能源消耗、 使用后的维修保养等成本都大幅度增加。 因此， 中小型铸造生产厂商和高校在选择相应生产装置和教学仪器时会因为成本问题和不适用于加工小批量产品原因而放弃购置大型铸造装置。

2 小型重力浇铸装置及其优势

小型重力浇铸装置是为了用于相对较小型铸造厂商生产加工产品使用的铸造装置， 是在重力浇铸装置基础上对装置结构和模具构造进一步设计。 在装置设计上， 利用简化的机械构件使装置便于手动操作，同时设计的模具拥有手动倾注操作功能， 这样利于融化的金属液体在型腔内的成型与排气， 降低铸件缺陷的概率。

小型重力浇铸装置在实际操作使用中， 其操作过程简单便捷， 加工生产成本较低， 加工模具时间周期较短， 设备易于培训和学习， 后期维修和保养费用较少，非常适用于中、小企业生产加工少量铸件产品。 对于高校而言， 其优势主要体现在以下三点： 一是设备价格相对较低， 适合学校采购多台教学使用； 二是操作简单便捷， 易于教师教学和学生学习； 三是设备的构件相对简单， 便于拆装演示铸造设备的构造和加工原理。

3 小型重力浇铸装置在铸造教学中的应用

目前，在高校工程训练教学中，铸造实训教学一般采用砂型浇注教学方式。 采用砂型铸造教学方式的原因主要有以下三点： 一是砂型铸造使用的工具和装置成本较低， 损坏的可能性较小； 二是砂型铸造在铸造教学中相对安全， 有利于保护学生的生命安全； 三是砂型铸造学习过程较为简单， 对于反复性实训教学方式较为有利。 这些优点让砂型铸造教学模式一直在各大高校实训教学中沿用， 但较长时间的固定教学模式也导致高校的教学内容与企业的实际需要之间的差距越来越大。

为了进一步加强学生对铸造工艺学习的动力，提高学生对铸造加工工艺的了解， 缩短高校教学内容与企业用人需求之间的差距， 在铸造实训教学过程中需要加入更多的铸造教学设备和教学知识点。 由于小型重力浇铸装置对于高校教学来说具有诸多优势， 因此在增加铸造实训教学设备种类和教学内容方面， 小型重力浇铸装置是首选。 加入小型重力浇铸装置后，铸造教学的模式和教学内容也会发生相应变化。

（1）减少传统铸造实训时间。传统铸造教学模式能够一直被沿用是因为传统教学方式中有很多优势，因此加入小型重力浇铸装置后依然需要使用传统铸造教学仪器进行铸造教学， 不过要将原先的实际操作教学改为演示教学为主， 让学生在较短的时间内熟知铸造教学的流程， 同时留出更多的时间学习铸造装置的原理。

（2）增加重力浇铸装置主体结构学习。对于铸造实训来说， 学习的主要内容不应该只有加工工艺学习，还需要对铸件生产的原理进行学习， 这样才能让学生在未来工作中去研究和改进铸件模具及加工流程。 由于小型重力浇铸装置便于拆装和演示， 在学生学习完铸造加工过程之后， 通过小型重力浇铸装置让学生学习重力浇铸装置的主体结构， 主要包括倾转机构的学习、开模机构的学习、顶出机构的学习、模架构造学习等。

（3）拓宽模具设计及加工原理学习。对于铸造工艺来说， 其装置设计的依据主要是根据铸件来决定的，那么对于铸造装置来说， 产生铸件的模具就是装置的核心内容。 所以，学生在铸造实训教学中，需要加入大量的模具知识和内容， 包括模具设计结构、 型腔结构等。 小型重力浇铸装置虽然难以加工大件产品， 但各学校根据学校的定位和学生的学习特点选择一些代表性的小件进行模具设计教学， 让学生掌握一定的模具设计知识，这样能够让学生在铸造行业不断创新。

4 结语

将小型重力浇铸装置应用到铸造实训教学中是对铸造实训教学方式的探索， 它通过缩短传统铸造实训教学时间， 加入重力浇铸装置结构分析和模具设计内容， 来拓宽铸造实训教学的知识面， 让学生能够深入学习铸件加工工艺过程、 铸造加工原理， 使他们具备不断改进铸造加工生产方法、 设计符合实际需要的模具等能力， 对高校创新性人才培养和具有创造能力人才培养提供了另一个平台。 这种教学方法的探索对铸造行业人才培养具有较好的促进作用， 对综合性、创造性人才的培养具有重要的意义。