铸件结构工艺性.ppt
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4铸件的结构工艺性
下水道井盖
Niagara Falls
结构问题
不加工面的结构斜度 圆角过渡
均匀壁厚
结束
构要求非常严格。由于钢的流动性差、收缩率高， 因此，铸钢件的壁厚不能过薄、热节要小，并便 于通过顺序凝固来补缩；同时，为防止裂纹，筋、 辐的布置要合理。
三个小问题
• 空心球铸造容易吗？
– 操作不易：不易下芯 – 裂纹：型芯阻止收缩
• 下水道的井盖为什么 有网状花纹
– 收缩、强度
• 砂箱箱带的条纹
下水道井盖
注意：结构斜度与拔模斜度的区别：
拔模斜度是在制定铸造工艺时，为了拔模方便而 加上去的，一般要切削掉，斜度值较小。
结构斜度是在设计时考虑加上去的，不会被加工 掉，且斜度值较大。
二、合金的铸造性能对铸件结构的要求
与合金的铸造性能有关的缺陷包括：浇不足、 冷隔、缩孔、缩松、铸造应力、变形和裂纹等。而 采用合理的铸件结构便可消除这些缺陷。
第五节 铸件结构工艺性
一、铸造工艺对铸件结构的要求
铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、合 箱和清理过程简化，并为实现机械化生产创造 条件。见P40-43，表1-13。 (一) 铸件的外形——应便于起模
1. 避免外部侧凹
侧凹需用型芯才能形成，使用型芯将增加生产 工序，增大生产成本。或用三箱造型生产。—— 因此必须避免外部侧凹。
小，对铸件壁厚的均匀性、壁间的过渡、轮辐形式 等要求均没有铸钢严格，但是其壁厚对力学性能的 敏感性大，故以薄壁结构最为适宜；但又要防止极 薄的截面，以防出现白口组织。同时，灰铸铁的牌 号越高，其铸造性能随之变差，铸件的结构要求也 随之增高。但孕育铸铁可设计为较厚的铸件。
3、对于铸钢件，由于其铸造性能差，对铸件的结
第三节砂型铸件结构工艺性案例PPT课件
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3. 铸件内壁的厚度应略小于外壁厚度，以使整个铸件均匀 冷却。
铸件内部壁厚相对减薄
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4. 壁厚分布应符合顺序凝固原则。
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5. 铸件应尽量避免有过大的水平面。
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二）合金铸造性能对铸件壁与壁连接的要 求：
1.壁的连接处应有结构圆角，圆角大小应 与壁厚相适应，避免造成热节。
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设计铸件壁的联接或转角时，应尽力避免金属的积聚和 内应力的产生。
1）热节处易产生缩松和 缩孔，应力集中。 2）产生结晶分界面，分 界面处易积聚杂质
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铸造内圆角的大小应与铸件的壁厚相适应，圆角直径约为 相邻壁厚的1.5倍
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2. 两壁斜向相交时，应避免锐角接头（Y形接头）， 而用直角接头（T形接头）。
第三节 砂型铸件结构工艺性
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一、铸造工艺对铸件结构的要求： 铸造工艺对铸件结构的要求原则：在满足使用要求的前提下， 尽可能使制模，造型，造芯，合箱和清理等过程简化。
一)铸造工艺对铸件外形结构的要求：
1. 尽量避免外表面有侧凹。
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2
避免侧凹
端盖铸件
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3
2. 尽量使分型面为平面。 分型面为平面
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2）为了增加薄壁铸件强度、刚度，可选择合理的截 面形状，如T型、十字型、工型或箱型等。
3）增加加强筋,减小壁厚。
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合理的壁厚
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采用加强筋减小壁厚
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2. 铸件壁厚应尽可能均匀,避免缩孔，缩松和裂纹等缺陷。
若铸件各部分的壁厚差别过大,则厚壁处形成金属积聚 的热节,致使厚壁处易于产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷。
第6章结构工艺性ppt课件
加强筋板
壁厚 凸台 内腔
壁间连接形式、铸造 圆角、壁厚过渡等
外形
4
第6章 结构工艺性
1、合金铸造性能对铸件结构的要求
（1）铸件的壁厚合理： 铸件壁厚的大小与铸造时金属液流动的阻力、冷
却的速度、铸件芯部晶粒的大小及铸件的力学性能有 着直接的关系。
铸造合金能充满铸型的最小厚度被称为铸造合金的 最小壁厚。生产中,每一种铸造合金的最小壁厚都有一 定的限制。各种铸造合金的最小壁厚见表6.1。
2、能分解成若干个独立的装配单元：产品可由若干 个独立的部件总装而成，部件可由若干个独立组件组 装而成…，以使产品装配时可组织平行作业，扩大装 配的工作面积，缩短生产周期，提高生产效率，有利 企业的协作生产等。
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第6章 结构工艺性
3、各装配单元有正确的装配基准：装配过程是先将待 装配的零件、组件和部件放到正确的位置，然后再紧 固和连接。因此，装配时零件、组件和部件正确的装 配基准，是保证他们相互之间正确的位置，减少装配 时间的保证。
2
第6章 结构工艺性
2）零件的结构工艺性必须全面考虑整机的工艺性。 3）在保证零件使用功能的前提下，尽量降低零 件的技术要求。 4）尽量减少零件的机械加工余量。 5）在保证零件力学性能要求的前提下，合理选择 成本较低的零件材料。 6）符合环境保护要求。
3
第6章 结构工艺性
二、铸件的结构工艺性
铸件的结构包括：
第6章 结构工艺性
一、概述
1、结构工艺性的概念：
机器及零部件在设计时，除保证良好的工作性能 外，还在其结构设计中综合考虑制造、装配、成本等 方面因素的被称为结构设计工艺性。
所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的 可行性和经济性称为零件结构工艺性。
铸造精品PPT课件
影响流动性因素：
合金种类：灰口铸铁，硅黄铜，
流动性最好，l 1000 mm 。铸钢 的流动性最差， l 200 mm；
成分：共晶合金的流动性最好； 结晶特征：结晶温度范围越大，
枝晶越发达，流动性越差；结晶 间隔越小，则流动性越好；
粘度：粘度越大，流动性越差； 结晶潜热：结晶潜热越小，流动
性越差。
▪凝固收缩
共晶成分或纯金属是在恒温下凝固，凝固收缩只由状态改变 引起，所以收缩较小，亦表现为液面下降。 ▪ 液态收缩和凝固收缩主要表现为合金体积上的缩减 ，用体收缩率（单位体积的百分收缩量）表示。它们 是铸件产生缩孔和缩松的根本原因。 ▪固态收缩
通常直接表现为铸件外形尺寸的减小，可用线收缩 率（单位长度的百分收缩量表示）。固态收缩是铸件 产生应力、变形和裂纹的根本原因。
§8-1 铸造概述
金属铸造
1. 定义：将熔炼好的液态金属浇注到与零件形状 尺寸相适应的铸型型腔内,待其冷却凝固后,获得毛坯 或零件的方法。
2.铸造方法：砂型铸造 特种铸造
优点与缺点
▪ 与其它金属加工方法相比，铸造具有如下优点： （1）原材料来源广。 （2）生产成本低。 （3）铸件形状与零件接近，形状、尺寸不受限制。 尤其适于制造内腔复杂的大型箱体件。
影响铸件收缩的主要因素：
➢化学成分：铸钢和白口铸铁收缩率大，灰铸铁、球墨铸 铁铁小(结晶时石墨产生的膨胀抵消了部分收缩）； ➢浇注温度：T↑ →收缩率大； ➢铸件结构：壁厚不均匀↑ →收缩受阻↑ →收缩率小； ➢铸型条件：铸型、型芯阻碍收缩力↑ →收缩率小
2. 收缩导致的铸件缺陷
（1）缩孔和缩松
铸造的基本工艺过程
零件 模样 型砂 芯盒 砂箱 型芯
配制的型砂
铸件结构工艺性-
过大和过小都不好？
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§1－6 特种铸造
一、熔模铸造
1、定义：是在易熔模样表面包覆数层耐 火涂料，待其硬化干燥后，将模样熔去 而制成型壳，经浇注而获得铸件的一种 方法。
2、熔模铸造的工艺过程 如图所示
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3、熔模铸造的结构特点
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等。重量从几克～50k金属液浇入旋转的铸型中， 在离心力作用下，成形并凝固的铸造方法。 可用金属型，也可用砂型，适合铸造中空 铸件，又能铸造成形铸件。
2、离心铸造机：分为立式和卧式二大类， 如图所示。立式离心铸机的铸型绕垂直轴 旋转，生产高度小于直径的圆环类铸件 （注意有二个缺点：上薄下厚和内表面气 体及夹杂多）；卧式铸机绕水平轴旋转， 主要生产长度大于直径的管、套类铸件。
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（1）金属型预热
（2）刷涂料
（3）浇注
（4）开型时间
4、金属型铸造的特点及应用范
围
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25
金属型铸造的优点：
（1）铸型冷却快，组织致密，机械性 能高。
（2）铸件的精度和表面质量较高尺寸 公差为IT11-IT14,表面粗糙度Ra值可达 12.5～6.3μm。
（3）浇冒口尺寸较小节约金属。
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32
离心铸机示意图
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33
3、离心铸造的特点
离心铸造的优点：
（1）铸件组织致密，无缩孔、缩松、气 孔、夹渣等缺陷。这些均集中在内表面。
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三、压力铸造
1、定义：将熔融 金属以高速压射 入金属型内并在 压力下结晶。 2、压铸机和 压铸工艺过程
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§1－6 特种铸造
一、熔模铸造
1、定义：是在易熔模样表面包覆数层耐 火涂料，待其硬化干燥后，将模样熔去 而制成型壳，经浇注而获得铸件的一种 方法。
2、熔模铸造的工艺过程 如图所示
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3、熔模铸造的结构特点
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等。重量从几克～50k金属液浇入旋转的铸型中， 在离心力作用下，成形并凝固的铸造方法。 可用金属型，也可用砂型，适合铸造中空 铸件，又能铸造成形铸件。
2、离心铸造机：分为立式和卧式二大类， 如图所示。立式离心铸机的铸型绕垂直轴 旋转，生产高度小于直径的圆环类铸件 （注意有二个缺点：上薄下厚和内表面气 体及夹杂多）；卧式铸机绕水平轴旋转， 主要生产长度大于直径的管、套类铸件。
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（1）金属型预热
（2）刷涂料
（3）浇注
（4）开型时间
4、金属型铸造的特点及应用范
围
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金属型铸造的优点：
（1）铸型冷却快，组织致密，机械性 能高。
（2）铸件的精度和表面质量较高尺寸 公差为IT11-IT14,表面粗糙度Ra值可达 12.5～6.3μm。
（3）浇冒口尺寸较小节约金属。
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离心铸机示意图
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3、离心铸造的特点
离心铸造的优点：
（1）铸件组织致密，无缩孔、缩松、气 孔、夹渣等缺陷。这些均集中在内表面。
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三、压力铸造
1、定义：将熔融 金属以高速压射 入金属型内并在 压力下结晶。 2、压铸机和 压铸工艺过程
《铸件结构设计》课件
实例二：机床床身铸件结构设计
总结词
机床床身铸件结构设计需要满足高精度、高稳定性和高刚度的要求，以确保机 床加工的精度和稳定性。
详细描述
机床床身铸件结构设计是保证机床加工精度和稳定性的关键。设计时需要充分 考虑床身的受力情况，保证其具有足够的刚度和稳定性。同时，床身的结构形 式和材料选择也需要考虑到散热性能和热变形等因素。
目的
确保铸件具有良好的铸造性能、 机械性能、使用性能和经济效益 ，满足生产和使用要求。
铸件结构设计的重要性
01
02
03
提高产品质量
合理的铸件结构设计可以 有效减少铸造缺陷，提高 铸件质量，从而保证产品 的可靠性。
降低生产成本
合理的铸件结构设计可以 减少材料浪费，降低生产 成本，提高企业的经济效 益。
环保和可持续发展
铸件结构设计应考虑环保和可 持续发展要求，采用环保材料
和工艺，降低能耗和排放。
02
铸件结构设计的工艺性
铸造工艺对铸件结构设计的要求
1 2 3
铸件结构应便于制造
铸造工艺需要将金属液体倒入模具中，因此铸件 结构应尽量简单，易于制造和组装。
铸件结构应有利于充型和补缩
铸造过程中，金属液体需要充满模具并形成完整 的铸件，因此铸件结构应有利于金属液体的流动 和补缩。
。
国际化合作
加强国际合作与交流，引进先进 技术和经验，提升我国铸件结构
设计水化的铸件结构
设计人才。
THANKS
感谢观看
提升生产效率
合理的铸件结构设计可以 简化生产流程，提高生产 效率，降低生产周期。
铸件结构设计的基本原则
满足使用要求
铸件结构设计应满足产品使用 要求，确保其具有足够的强度
《铸件结构工艺性》课件
铸造工艺性
床身的铸造工艺性应良好，以便于制造和维护，同时也 有利于提高床身的质量和可靠性。
结构设计
床身的结构设计应合理，以减小应力集中和热变形，提 高床身的使用寿命和稳定性。
大型船用柴油机曲轴铸件结构工艺性分析
01 总结词
02 详细描述
03 形状和尺寸
04 材料
05 冷却系统
大型船用柴油机曲轴铸件 结构工艺性分析主要关注 曲轴的形状、尺寸、材料 、冷却系统等要素，以确 保曲轴的强度、刚度和耐 久性。
大型船用柴油机曲轴铸件 是柴油机的重要组成部件 ，其结构工艺性对柴油机 的性能和使用寿命有着重 要影响。在分析大型船用 柴油机曲轴铸件结构工艺 性时，需要考虑以下几点
曲轴的形状和尺寸应符合 柴油机的整体设计要求， 以确保柴油机的性能和稳 定性。
曲轴的材料应具有良好的 强度、刚度和耐久性，以 承受柴油机工作过程中的 各种载荷和应力。
发展
现代铸造技术的发展对铸件结构工艺 性提出了更高的要求，同时也推动了 铸件结构工艺性的发展。未来，铸件 结构工艺性将更加注重环保、节能和 可持续发展等方面。
02
铸件结构工艺性原则
铸造工艺对铸件结构的要求
简化模具结构
铸件结构设计应尽量简单，以 减少模具的制造难度和成本。
减少浇注系统
合理设计浇注系统，减少不必 要的浇道和冒口，提高金属液 的利用率。
THANKS
感谢观看
铸造斜度与过渡尺寸
铸造斜度的作用
铸造斜度可以改善铸件的铸造性能，减 少铸造缺陷，提高铸件的质量和性能。
VS
过渡尺寸的设计
过渡尺寸的大小应根据铸件的结构和工艺 要求确定，以实现平稳过渡，减少应力集 中和铸造缺陷。
04
床身的铸造工艺性应良好，以便于制造和维护，同时也 有利于提高床身的质量和可靠性。
结构设计
床身的结构设计应合理，以减小应力集中和热变形，提 高床身的使用寿命和稳定性。
大型船用柴油机曲轴铸件结构工艺性分析
01 总结词
02 详细描述
03 形状和尺寸
04 材料
05 冷却系统
大型船用柴油机曲轴铸件 结构工艺性分析主要关注 曲轴的形状、尺寸、材料 、冷却系统等要素，以确 保曲轴的强度、刚度和耐 久性。
大型船用柴油机曲轴铸件 是柴油机的重要组成部件 ，其结构工艺性对柴油机 的性能和使用寿命有着重 要影响。在分析大型船用 柴油机曲轴铸件结构工艺 性时，需要考虑以下几点
曲轴的形状和尺寸应符合 柴油机的整体设计要求， 以确保柴油机的性能和稳 定性。
曲轴的材料应具有良好的 强度、刚度和耐久性，以 承受柴油机工作过程中的 各种载荷和应力。
发展
现代铸造技术的发展对铸件结构工艺 性提出了更高的要求，同时也推动了 铸件结构工艺性的发展。未来，铸件 结构工艺性将更加注重环保、节能和 可持续发展等方面。
02
铸件结构工艺性原则
铸造工艺对铸件结构的要求
简化模具结构
铸件结构设计应尽量简单，以 减少模具的制造难度和成本。
减少浇注系统
合理设计浇注系统，减少不必 要的浇道和冒口，提高金属液 的利用率。
THANKS
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铸造斜度与过渡尺寸
铸造斜度的作用
铸造斜度可以改善铸件的铸造性能，减 少铸造缺陷，提高铸件的质量和性能。
VS
过渡尺寸的设计
过渡尺寸的大小应根据铸件的结构和工艺 要求确定，以实现平稳过渡，减少应力集 中和铸造缺陷。
04
铸件结构工艺性
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
2 铸件内腔的设计
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
2 铸件内腔的设计 (2) 型芯要便于固定、排气和清理
型芯最好依靠型芯头固定, 尽量避免用型芯撑(使用 型芯撑有时造成渗漏), 同时型芯的排气和清理要方便。
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
2 铸件内腔的设计
铸件结构斜度在设计 一. 铸造工艺对铸件结构的要求
液填充，易产生浇不足 和冷隔缺陷。
图2-41 罩壳铸件
故在设计时应避免大水平面， 或将大平面倾斜。
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
1. 铸件外形的设计
(1) 分型面尽量减少, 并尽可能为平面
分型面容易使铸件生产错型，影响铸件外 形和尺寸精度，应力求避免两个以上的分型面. 对于机器造型，只允许一个分型面。
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
1. 铸件外形的设计
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
(2) 铸件外形应尽量方便造型
必要时在铸件薄弱部位设置加强肋板或筋板合理设计铸件壁厚铸件尺寸合金20020020020050050010126101250050018201520铸件壁厚尽可能均匀铸件壁厚均匀是避免因壁厚差别而形成热圆角过渡铸件壁之间圆角过渡可避免产生缩孔缩松以及砂眼和粘砂
§1. 4 铸件结构的工艺性
内容
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
时考虑到铸造起模方便, 在垂直
3 铸件结构斜度的设计
于分型面的不加工立壁上应设计出
斜度。一般, 金属模机器造型的设计斜度为
0.5～1°;手工造型为1～3°; 铸件内壁的斜度大于外侧面。
二. 合金铸造性能对铸件结构的要求
1 合理设计铸件壁厚
铸件壁厚设计应大于该合金在一定条件下所
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一 铸件结构的合理性（满足合金铸造性能的要求）
1、铸件应有合理的壁厚：
太薄：浇不足、冷隔； 太厚：晶粒粗大，机械性能下降。 HT件壁厚大于5mm ，不应超过25mm； ZG>8mm，临界壁厚40mm。
2、壁厚力求均匀：避免金属堆积，产生缩孔、缩松、应力。 3、壁的连接：连续过渡，圆角连接，切忌尖角。
4 尽量避免过大的水平面： 容易产生浇不足 ·气孔 ·夹渣 ·夹砂 等
5 避免变形和裂纹：
二 铸件结构的工艺性（使铸造生产容易） 1、铸件的外形：
使分型面少而简单； 应尽量使分型面平直 避免外部侧凹 改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋条的结构
应有结构斜度。
2、铸件内腔的设计： 尽量不用或少用型芯：
型芯装配稳固、排气容易、清砂方便。
全部 3.2
1 最小铸出孔和槽； 2 机械加工余量 3 起模斜度：为便于从铸型中取出模样而设置的斜度。 4 型芯和芯头 5 铸造收缩率：为补偿铸件收缩，模样比铸件大出的尺寸。 6 设计浇注系统尺寸。
如何铸出空心球铸件？ 型芯 芯撑
存在问题： 型芯安放不稳； 清理不便； 排气不畅。
§5 铸件结构的铸造工艺性
自带型芯
型芯
二 铸件分型面的选择
两半个铸型相互接触的表面叫分型面。
选择原则：在保证质量的前提下简化造型工艺。 1 尽量采用平直分型面；
上
下 上
下
2 尽量减少型芯数量；
上
上
自带型芯
下
下
型芯
3 尽量减少分型面数量和活块数量
4 尽量把铸件的大部分放在同一砂箱内；
上 下 上 下
5 尽量减轻清理工作量；
三 各种工艺参数的选择
§4 铸造工艺图
铸造工艺图：用各种工艺符号，把制造模型及铸型所需的工艺资料直接
描绘在零件图上，即为铸造工艺图。
一 浇注位置的选择
铸造浇注位置是指铸件浇注时在铸型内所处的位置。
选择原则：确保铸件质量。 1 重要加工面和受力面朝下或侧放；
下
上
锥齿轮
2 铸件的大平面朝下；
上 下
3 铸件的薄壁部分放在下部或侧放； 4 铸件的厚大部分放在上部，便于安置冒口补缩； 5 尽量减少型芯数量。