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1、第五章 铸件结构设计,铸件的结构设计不仅要考虑符合使用的要求，还必须考虑是否符合铸造工艺及铸造性能的要求。 合理地设计铸件结构，可简化铸造工艺、提高生产效率、改善铸件质量、降低生产成本。以下主要从铸件的外形、内腔、壁厚及壁间连接几方面，讨论铸件设计的原则。,设计目的： 使铸件的结构适应铸造工艺、合金铸造性能的要求。以保证铸件质量，降低生产成本，提高生产率。 即:改善铸件结构工艺性。,铸件外形应尽量采用规则的易加工平面、圆柱面、垂直连接等，避免不必要的曲面，以便于制模和造型，除此以外，还应考虑如下方面：,第一节 铸件结构与铸造工艺的关系,在满足使用要求的前提下，尽可能使制模，造型，造芯，合箱和清
2、理等过程简化。,1. 便于模样和芯盒制作,结构力求简单，尽量由直线，平面，圆柱等简单几何图形构成。 使分模面最少。,摇臂两臂改在同一平面内，分型面平直，便于制模、造型。,减少分型面,外壁侧凹的铸件一般要采用砂芯、三箱或多箱造型，增加了分型面数量，造型难度较大。而避免侧凹可采用二箱造型，减少分型面和砂箱的数量，从而简化铸造工艺，还能减少错型和偏芯，以提高铸件的精度。,2. 铸件结构应便于造型,避免侧凹，省去外型芯。,机床底座,2.尽量使分型面平直，避免不必要的圆角,内凹,3.凸台、肋应便于起模,改进的凸台,活块的改进,避免或减少活块,对箱体、缸盖等零件上的凸台、肋板设计时，分布应合理、厚度应适当
3、，这样可使造型时起模方便，少用或不用活块造型，简化铸造工艺。,减少分型面，避免错箱。,支腿,4.垂直分型面的非加工面，应有结构斜度，以便起模。,起模斜度有何不同？,木模上的斜度，标在铸造工艺图上。,结构斜度,造型时为便于起模，在垂直于分型面的非加工侧壁，一般应设计 1030的结构斜度。结构斜度的大小随壁的高度增加而减小；并且内壁的斜度大于外壁的斜度。,侧壁（或大平面）结构斜度一般金属型或机器造型时，结构斜度取5l0度，手工造型取l3度。,5.尽量少用型芯,少用型芯可简化工序，避免制芯过程的变形、合箱中的偏差，提高铸件精度。,下型砂垛 “自带型芯”,铸件内凸缘，须用型芯,悬臂支架铸件为封闭结构，
4、内腔需要用型芯铸出；改进为b方案开式结构，可省去型芯，从而简化铸造工艺。,端盖铸件内腔直径D大于高度H，采用a结构必须要用一个型芯，而采用b结构可采用砂垛代替型芯，使造型工艺简化。,型芯应定位牢固，便于排气。,轴承支架,（a）不合理,（b)合理,改肋板结构,增设工艺孔，改善型芯定位，排气和清砂。,用芯撑，型芯不稳，难清砂。,芯撑,工艺孔,6.应有足够的芯头，以便于型心的固定、排气和清理。,课堂讨论：,连接壁设计原则： 结构圆角与逐渐过渡,壁厚设计原则： 力求均匀,第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系,铸件结构，应满足合金流动性和收缩率的要求，减少铸造缺陷。,1. 壁厚设计, 壁厚应合理 壁厚过
5、小，充型能力差，易产生浇不到、冷隔。 反之，易引起缩松、晶粒粗大等。,最小壁厚与合金流动性，铸造方法和尺寸大小相关,砂型铸造铸件最小壁厚,（a）不合理 （b)合理,铸件的壁厚也不宜过大，否则由于铸件冷却过慢使晶粒粗大，且易产生缩孔、缩松等缺陷，使性能下降，所以不能靠无节制地增大铸件的壁厚来提高承载能力。可采取在铸件的脆弱处增设加强肋的方法来提高铸件的强度和刚度。,各部位壁厚应均匀，以减少热节，并使冷速均匀，防止缩孔、热应力、裂纹等缺陷。,缩松,铸件各部分壁厚相差过大，不仅容易在较厚处产生缩孔、缩松，还会使各部位冷速不均，产生较大的铸造内应力，造成铸件开裂。可采用加强肋或工艺孔等措施使铸件壁厚均
6、匀。,内壁厚应小于外壁, 壁厚分布应符合顺序凝固原则 。,缩松,2. 连接壁设计, 结构圆角，壁连接处热节易引起缩孔缩松、应力集中；同时定向结晶降低该处力学性能。,X,热节（内接圆直径大于壁厚处）,圆角半径,壁的连接应避免交叉和锐角，以减小热节。,环形接头,交错接头,锐角接头,厚薄壁过渡，防止突变，减少应力集中。,3. 避免变形和裂纹的结构, 细长件采用对称结构，防止弯曲变形。,薄而大的平板，加肋提高刚度，防止收缩时翘曲变形。,厚壁减薄，采用加强肋，防止产生缩孔。,合理布置加强筋, 减小过大的水平面或采用倾斜面。防止产生气孔、砂眼、夹渣等。,不合理的结构,合理的结构, 避免收缩受阻，减小变形、开裂。,应力的缓解 奇数轮辐：通过对面轮缘的微量变形 弯曲轮辐：可通过轮辐自身的微量弹性变形,课 程 复 习,结构,材料,工艺,铸造工艺理论基础 充型：判据-充型能力流动性，工艺条件（铸型，浇注温度） 收缩：问题-缺陷（缩孔缩松，内应力，变形与裂纹，气孔等） 砂型铸造：生产过程（造型，铸造工艺图制定） 特种铸造：充型力改进，造型法革新 铸件结构设计：结构工艺性,
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