1、第四章第四章 铸件的结构设计铸件的结构设计 进行铸件设计时，不仅要进行铸件设计时，不仅要保证保证其其力学性能力学性能和和工作性能工作性能要要求，还必须考虑求，还必须考虑铸造工艺铸造工艺和合金和合金铸造性能铸造性能对对铸件结构的铸件结构的要求。要求。铸件的结构是否合理，即其铸件的结构是否合理，即其结构结构工艺性工艺性是否良好，对铸件的是否良好，对铸件的质量、生产率及其成本有很大的影响。质量、生产率及其成本有很大的影响。l当产品是大批量生产时，则应使所设计的铸件结构便当产品是大批量生产时，则应使所设计的铸件结构便于采用于采用机器造型机器造型；l当产品是单件、小批生产时，则应使所设计的铸件尽当产品是
2、单件、小批生产时，则应使所设计的铸件尽可能在可能在现有条件下生产出来现有条件下生产出来；l当某些铸件需要采用特种铸造方法时，还必须考虑这当某些铸件需要采用特种铸造方法时，还必须考虑这些方法对铸件结构的特殊要求。些方法对铸件结构的特殊要求。 铸件结构应尽可能使铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、合箱和清理过程制模、造型、造芯、合箱和清理过程简化简化，并为实现机械化生产创造条件。铸件结构设计的要考虑，并为实现机械化生产创造条件。铸件结构设计的要考虑如下问题：如下问题： 铸件外形的设计铸件外形的设计铸件内腔的设计铸件内腔的设计铸件壁厚的设计铸件壁厚的设计铸件壁（肋）间的的连接设计铸件壁（肋）间的的连
3、接设计u铸件结构和铸造工艺的关系铸件结构和铸造工艺的关系u铸件结构和合金铸造性能的关系铸件结构和合金铸造性能的关系一、铸件的外形设计一、铸件的外形设计4.1 4.1 铸件结构与铸造工艺的关系铸件结构与铸造工艺的关系1 1 避免起模方向存在外部侧凹避免起模方向存在外部侧凹端盖铸件端盖铸件原因：原因：平面分型面可以避免挖砂和假箱造型、生产率高。平面分型面可以避免挖砂和假箱造型、生产率高。2. 尽可能使分型面为平面，去掉不必要的外圆角尽可能使分型面为平面，去掉不必要的外圆角图图a）所示的托架铸件，设计了不必要的外圆角，使造型工序复杂。）所示的托架铸件，设计了不必要的外圆角，使造型工序复杂。图图b）去
4、掉外圆角的结构，便于整模造型。）去掉外圆角的结构，便于整模造型。3. 3. 铸件上凸台和筋条的设计，应考虑其结构便于起模铸件上凸台和筋条的设计，应考虑其结构便于起模 如图如图a）、）、c）所示的铸件凸台的设计，也只能采用活块或外）所示的铸件凸台的设计，也只能采用活块或外型芯才能起模。将其改为图型芯才能起模。将其改为图c）、）、d）的结构，可避免活块）的结构，可避免活块 4 4、在铸件上设计结构斜度、在铸件上设计结构斜度 结构斜度是指在铸件所有垂直于分型面的结构斜度是指在铸件所有垂直于分型面的非加工面上设计的斜度非加工面上设计的斜度。二、二、 铸件的内腔设计铸件的内腔设计设计原则：设计原则： 减
5、少形芯数量，避免不必要的型芯；减少形芯数量，避免不必要的型芯； 便于型芯的固定、排气和清理。便于型芯的固定、排气和清理。 内壁结构斜度内壁结构斜度作用：作用： 防止偏芯、气孔等缺陷的产生；防止偏芯、气孔等缺陷的产生； 简化造型工艺，降低成本。简化造型工艺，降低成本。减少型芯的数量，避免不必要的型芯减少型芯的数量，避免不必要的型芯便于型芯的稳定、排气和铸件的清理便于型芯的稳定、排气和铸件的清理 缺陷分析：缺陷分析：结论：结论：铸件壁厚铸件壁厚介于介于临界壁厚临界壁厚和和最小壁厚最小壁厚之间之间概念：概念：4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求合金铸造性能对铸件结构的要求一、铸件壁厚的设计一、铸件壁
6、厚的设计1 1 . . 合理设计铸件壁厚合理设计铸件壁厚 最小壁厚：最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。 临界壁厚：临界壁厚：各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各种铸造合金种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的临界壁厚约等于其最小壁厚的3倍。倍。 如果所设计铸件的壁厚小于允许的如果所设计铸件的壁厚小于允许的 “最小壁厚最小壁厚”，铸件就易产生浇不足、，铸件就易产生浇不足、冷
7、隔等缺陷。冷隔等缺陷。 在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、 缩松、结晶组织粗大等缺陷，从而缩松、结晶组织粗大等缺陷，从而使铸件的力学性能下降。使铸件的力学性能下降。2. 2. 铸件壁后应均匀，铸件壁后应均匀， 避免厚大截面避免厚大截面缺陷分析：缺陷分析：铸件如果壁后过大会出现集中的缩孔铸件如果壁后过大会出现集中的缩孔铸件内壁散热慢，应比外壁薄些。铸件内壁散热慢，应比外壁薄些。二、铸件壁的连接二、铸件壁的连接原则原则1： 铸件的结构圆角；避免铸件壁的锐角连接；厚壁与薄壁间的铸件的结构圆角；避免铸件壁的锐角连接；厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡；连接要逐步过渡；缺陷分析：
8、缺陷分析： 锐角连接处易出现热结合应力，并会导致应力集中，从而产生裂锐角连接处易出现热结合应力，并会导致应力集中，从而产生裂纹、缩孔等缺陷。纹、缩孔等缺陷。原则原则2 2：减缓肋、辐收缩的阻碍；减缓肋、辐收缩的阻碍；避免交叉接头。避免交叉接头。缺陷分析：缺陷分析：铸件各部分冷却速度不同铸件各部分冷却速度不同而收缩不一致，形成较大而收缩不一致，形成较大的内应力。当此应力超过的内应力。当此应力超过合金的强度极限时，铸件合金的强度极限时，铸件会产生裂纹。会产生裂纹。实例分析实例分析1 1：实例分析实例分析2 2：改进后的改进后的交错接头或环状接头交错接头或环状接头，其热，其热节均较改进的小，且可通过
9、微量变形来缓解内应节均较改进的小，且可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能均较好。力，抗裂性能均较好。一、压铸件的结构设计一、压铸件的结构设计原则：原则：应尽量消除侧凹和深腔，在无法避免时，至少应便于应尽量消除侧凹和深腔，在无法避免时，至少应便于抽芯，以便压铸件能从铸型中顺利取出。抽芯，以便压铸件能从铸型中顺利取出。实例：实例：4.2 不同成型工艺对铸件结构的要求不同成型工艺对铸件结构的要求原则：原则： 孔、槽不易过小或过深，孔、槽不易过小或过深，便于浸渍涂料和撒砂；便于浸渍涂料和撒砂；尽量尽量避免出现大平面。避免出现大平面。实例：实例：二、熔模铸件的结构设计二、熔模铸件的结构设计组合设计：组合设计： 可将大铸件或形状复杂的铸件，设计成几个较小的铸件，经可将大铸件或形状复杂的铸件，设计成几个较小的铸件，经机加工后，再用焊接或螺纹连接方式将其组合成整体。机加工后，再用焊接或螺纹连接方式将其组合成整体。三、三、 铸件的组合设计铸件的组合设计实例实例2：实例实例3：实例实例1 1：本章结束本章结束
