铸件结构设计要点概述(精)
铸件的结构设计
（a）直角连接 （b）圆角连接 图6-35 转角处的热节
（a）直角连接 （b）圆角连接 图6-36 金属结晶的方向性
2．避免锐角连接
如图6-37（a）所示，锐角连接会由于 内角散热条件差而增大热节，容易产生缩 孔、缩松等铸造缺陷。若两壁间的夹角小 于90°，则应采取过渡形式，如图6-37（b） 所示。
（b）改进后
图6-31 内腔的两种结构
2．便于砂芯固定、排气和铸件清理
如图6-32（a）所示，轴承架铸件的内腔需要采用两个砂芯，其中较 大的砂芯呈悬臂状，需用型芯撑支撑固定；如图6-32（b）所示，将轴承 架铸件的内腔改为整体砂芯，则砂芯的稳定性大大提高，并有利于排气。
（a）改进前
（b）改进后
图6-32 轴承架铸件
铸件中垂直于分型面的不 加工表面最好有结构斜度，以 便于起模或者便于用砂垛代替 砂芯。如图6-34（a）所示的铸 件结构设计不合理，对铸件的 结构斜度进行改进后的合理设 计如图6-34（b）所示。
（a）改进前
（b）改进后
图6-34 结构斜度的设计
二、合金铸造性能对铸件结构的要求
（一）铸件壁厚设计合理
工程材料及成形工艺
铸件的结构设计
一、铸造工艺对铸件结构的要求
铸件的结构设计不应只考虑对其结构性能的影响，还应有利于提高 铸件的工艺水平。所以铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、合箱和 清理过程简单化，防止产生废品，并为实现机械化生产创造条件。铸件 外形力求简单，铸件内腔设计合理是铸造工艺对铸件结构的主要要求。
为保证金属液充满铸型，避免浇不足、冷隔等缺陷的产生，铸件应当有合理 的壁厚。每种铸造合金都有其适宜的壁厚，选择得当，既能保证铸件力学性能， 又能防止铸造缺陷的产生。几种常用铸件在砂型铸造时的最小壁厚如表6-7所示。
铸件结构设计——铸件结构与铸造工艺的关系(精)
2.内腔设计少用芯 安芯排气与清理 事先考虑想仔细
3.“结构斜度”为起模； 设计图上画清晰。 “ 拔模斜度 ”模样留 工艺设计想周细。
减少应力避缺陷。
3. 正确连接铸件壁， 拐弯之处大弧渡， 厚薄不同缓慢过， 过渡结构代锐角。
4. 避免较大水平面
筋辐设计为强化，
合理布置效果显。
作业：
适当倾斜易成形
6.铸钢、铝件易裂处
薄壁筋条防裂好。
7.筋辐设计为强化，
合理布置效果显。
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小结; 以下原则要在熟记同时不断深化理解， 力求能应用于工程实践之中。 4.组合铸件 一、结构应使工艺简化 化繁为简，大切小， 具体对铸件而言：
1.简化外形，分形少；
凸肋设计避活块
简化工艺再组合。
二、结构力求避免缺陷 1.壁厚 过厚过薄不合理， 添筋设肋降壁厚， 细化组织省金属， 减少热节防缺陷。 2.铸件壁厚求均匀，
第五章铸件结构设计第五章铸件结构设计铸件结构是指铸件的外形内腔壁厚及壁之铸件结构是指铸件的外形内腔壁厚及壁之间的连接形式加强肋板及凸台等
第五章铸件结构设计
铸件结构是指铸件的外形、内腔、壁厚及壁之 间的连接形式、加强肋板及凸台等。
进行铸件设计不仅要保证其工作要求和 力学性能，还必须考虑铸造工艺和合金铸造 性能对铸件结构的要求。 铸件结构合理与否，对提高铸件质量， 降低成本，增强产品的竞争力有直接关系。 这实际是学习本课的核心、关键、重中 之重，必须用心、努力掌握之。
.
工艺台阶利加工 薄壁筋条防裂好。
铸钢、铝件易裂处
P88～2、3、 5、6、7
化繁为简，大切小， 简化工艺再组合。
二、结构力求避免缺陷
（一）壁厚
1.4 铸件结构设计
机械制造工艺基础----铸造工艺
机械制造工艺基础----铸造工艺
机械制造工艺基础----铸造工艺
3、铸件的结构斜度： 在垂直于分型面的非加工面上设 计结构斜度以便于起模。 结构斜度与起模斜度的区别。
机械制造工艺基础----铸造工艺
二、铸件的内腔设计：
1、减少型芯数量，避免不必要的型芯。 采用自带型芯。尽量采用堆砂。
机械制造工艺基础----铸造工艺
1.4 铸件结构设计
铸件的结构工艺性: 铸件结构主要指铸件的外形、内 腔、壁厚及壁间的连接形式等。
结构工艺性指铸件结构须满足铸
造工艺及合金铸造性能的要求。
机械制造工艺基础----铸造工艺
1.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求
一、铸件的外形设计： 1、铸件的形状应尽可能由规则的几何 形体所组成。 2、铸件的外形应方便起模。 铸件外形上的凸台、耳、筋、外圆角等 结构设计常直接影响铸件起模的难易程度。 改进阻碍起模的凸台、凸缘和筋板的结构。 铸件外表尽可能不要有侧凹，减少砂芯数 量。
机械制造工艺基础----铸造工艺
2、铸件的内腔形状设计应有利于型芯的固 定、排气及铸件清理。
机械制造工艺基础----铸造工艺
3、铸件要有结构斜度
机械制造工艺基础----铸造工艺
1.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求
1、铸件的壁厚应均匀，不应过厚或过薄。 壁厚过厚，易产生缩孔、缩松和晶粒粗大； 壁厚过薄，易产生白口、浇不足和冷隔。 铸件尺寸愈大、壁厚可愈厚。但在满足浇注的情 况下，尽可能用筋来减少壁厚。 （1）采用挖空、设筋等减薄铸件壁厚。
机械制造工艺基础----铸造工艺
（2）合理设计铸件 壁厚： • 确定最小允许壁 厚。 • 推荐铸件最大壁 厚约等于三倍的 最小壁厚。 • 铸件的外壁、内 壁与筋的厚度比 约为1：0.8：0.6。
铸件的结构设计
避免大水平壁的结构
6、铸件结构应避免冷却收缩受阻和有利于减小变形
铸件在结构设计时，应尽量使其能自由收缩，以减小应力， 避免裂纹。如图所示的弯曲轮辐和奇数轮辐的设计，可使铸件 能较好地自由收缩。
拔模斜度在铸造工艺图上或 模型图上标出。它是对零件图 上没有结构斜度的立壁（垂直 于分型面的非加工面上），给 予的一个较小角度。
（二）铸件内腔的设计 1、 有利于砂芯的固定和排气
型芯的固定主要依靠芯头来保证，若采用图a的结构，则需要 两个型芯，而且其中大的型芯呈悬臂状态，装配时必须采用芯撑 作辅助支撑，若改成图b所示的形状，采用一个整体型芯来形成 铸件的空腔，则既可增加型芯的稳固性，又改善了型芯排气和清 理条件，显然后者的设计是合理的。
1、铸件应有合理的壁厚（铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁
厚之间）
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。 主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。 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，各种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的3倍。
缺陷：如果所设计铸件的壁厚小于允许的 “最小壁厚”，铸件就 易产生浇不足、冷隔等缺陷。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，从而使铸件的力学性能下降。
铸件壁联结应尽量避免金属积聚
3）铸件壁与壁的连接 • 设计结构圆角（减小热节、内应力）
转角处形 成分界面，集 中许多杂质， 为铸件的薄弱 环节。
4、防止产生变形
某些壁厚均匀的细长铸件，较大面积的平板铸件，以及壁 厚不均匀的长形箱体都会由于应力而产生翘曲变形，应采用合 理的结构设计予以解决。
铸件结构设计
三、铸件内腔的设计 原则：减少型芯数量，利于型芯 的固定、排气和清理。 作用：防止偏芯、气孔等缺陷的 产生；简化造型工艺，降低成本。 1. 尽量节省型芯，避免不必要的 型芯
壁厚不均匀 →冷却速度不同→收缩不一致→产生热应力→厚薄连接处产生裂纹。
第二节 不同成型工艺对铸件结构的要求
原 为则防1止：热合裂理增，设可计加在铸铸件工件壁易厚艺裂处孔增设，防裂可筋。型芯定位稳固，有利于排气和清理。加工后
堵住。 > 500
15 ~ 20 10 ~ 15
12 ~ 20 ----
2）如采用丁字形、工字形、槽形或箱形结构，脆弱处安加强筋。
◆外圆角还可美化铸件外形；
原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺。
设计铸件壁的连接或转角时，也应尽力避免金属的积聚和内应力的产生。
◆注意与拔模斜度的区别：
第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系
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。
表2-13 砂型铸造铸件的最小壁厚 (mm)
原则2：铸件壁后应均匀，避免厚大截面 所谓铸件壁厚的均匀性是使铸件各壁的冷却速度相近，并非 要求所有的壁厚完全相同。 ◆缺陷分析： 壁厚差别过大 → 厚壁处易于产生缩孔、缩松缺陷。 壁厚不均匀 →冷却速度不同→收缩不一致→产生热应力→ 厚薄连接处产生裂纹。
2、铸件壁的连接 设计铸件壁的连接或转角时，也应尽力避免金属的积聚和内 应力的产生。 原则1： （1）铸件的结构圆角 ——铸件结构的基本特征 结构圆角可使铸件壁间的转角处避免热节、减轻应力集中、 改善结晶方向，从而提高转角处的机械性能。 ◆外圆角还可美化铸件外形；内圆角还可防止金属液冲坏型 腔尖角。铸造内圆角的大小应与铸件的壁厚相适应。表2-15。
《铸件结构设计》课件
2
刚度原则
铸件应设计成足够刚度，以保证在工作载荷下不易出现变形或弹性变形，以保证工作的稳定 性和精度。
3
密封原则
当铸件需要有密封性能时，应考虑设计中的各个部位形状和尺寸要求，以保证密封性能达到 要求。ห้องสมุดไป่ตู้
4
工艺性原则
铸件结构设计要充分考虑其铸造工艺的可行性和合理性，以便在制造过程中保证尽可能高的 效率和质量。
铸件结构设计的对象和 内容
铸件结构设计主要面对的是 铸造件的结构设计，包括铸 件的形状、尺寸、结构布局、 壁厚和加工余量等方面的设 计。
铸造工艺及质量要求
铸造工艺的种类
铸造工艺包括砂型铸造、永久模 铸造、压力铸造、熔模铸造和精 密铸造等多种方法，各种方法的 适用范围和优缺点不同。
铸造工艺对铸件质量的影响 铸件的质量要求
5
经济性原则
铸件结构设计要考虑其生产成本和整体能耗，以保证生产过程合理、经济、环保。
铸件结构设计方法
铸件形状和尺寸的确定
铸件的形状和尺寸是根据使用要 求来确定的，同时也受到各种因 素的限制，例如铸造工艺、加工 工艺和热处理等因素。
铸件外形的确定
铸件的外形应该尽可能地简单明 了，以便于加工和生产。同时， 还要考虑各种安全保护措施和外 观装饰要求。
铸件结构设计实例
小齿轮铸件
受力状态复杂，要求高精度、高 强度和高韧性。设计中需要考虑 齿面与轴的径向和轴向间隙、连 通孔位置和形状、冷却设计等问 题。
大型车轮铸件
铸造难度大，生产环境复杂，设 计中要考虑车轮齿面和轮胎的结 合方式和位置、轮缘厚度分布、 余量和受力分析等问题。
冷却器外罩铸件
要求外观美观、耐腐蚀、耐高温、 变形小。设计中需要考虑壁厚的 变化、缩短性和焊接等方面。
《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
铸件设计规范
小鸭模具铸件设计规范一、铸件的铸造精度※模具设计时必须考虑要铸件的铸造精度二、铸件的结构设计1>筋的厚度及间距筋的厚度及间隙应注意看与厂家签订的技术要求，一般筋厚不低于30mm；筋的间距（图中A、B尺寸）一般为筋厚（T）8~12倍。
压料圈的筋间距一般取10倍，压料板可以取12~14倍，模板外周加强筋的间距可取至14~18倍2>筋的布置尽量避免斜交差米字型筋▼非直角时加大圆角▼筋设置避免集中交叉(T 字型筋为首选▼筋厚尽量均匀▼铸造困难处、或埋死、或开孔实型贴角困难处，手指不能伸进处都可视为铸造性不佳▼不同宽的筋交叉时的注意事项▼3>铸造孔设计减重孔▼可能情况下，筋全部设减重孔，但是铸件强度不足时，应慎重对待。
窥视孔从侧面查看压料板等是否到底▼为测定间隙，在上、下模的压件器，导向腿处开40X60 的窥视孔▼连接功能铸造孔▼偏重心的铸空，当浇入铁水，实型气化后，砂芯会因偏重而变形，特别是铸空大、偏重心大时，必须在侧设置铸造孔与另一砂芯连接，以实现加强的功能。
废料滑道用铸孔，为方便安装滑道、清砂等▼安装零件用铸造孔▼安装冲孔凸模和斜楔滑块等用铸造孔排水孔▼模具清洗时，在模具不翻转的情况下保证清洗液流出，特别是带侧冲部件等；清除机械加工时的碎屑；漏水孔应该设计在立筋之间，应在铸造时铸出必须图纸说明，下凹的部件应设置一个以上装夹孔▼拉延凸模、压料板和侧冲滑块等铸件装夹用，设置于侧面最小100×40铸出孔或凹槽带型面的铸件如拉延凸模，在型面一侧应加工艺凸台H<3A 或3B 时，上下侧挖空；H＞3A 或3B 时，侧面挖空▼侧挖空尺寸▼注：A＜100 时，则B=A；200＜A＜100 时，则B=1.5A；A>200 时，B(最大)=3A 超过上述规定时，在上、下底面及侧筋上开孔，见下图▼三、铸件的空刀设计加工面的空刀一般取10mm，挡块部分可取5mm两加工面相交处的空刀槽，宽度最小30mm，深度最大20mm四、倒角设计原则上凸角取5 X45°，凹角取15X45°，有强度要求时也可取大于上述值；铸件起吊时钢丝绳经过的部分去R20以上。
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一、要便于制造模型、芯盒和造型:
1铸件的外形应力求简单,以便于起模,应尽量使铸造分型面为平面,且数目最小;
2铸件的内腔应力求铸造时不用或少用型芯,当采用型芯时,应方便其支撑、固定及排气出砂,必要时应设有足够的工艺孔;
3对于铸件内外侧面及加强肋等结构,压铸应在起模方向设有一定的结构斜度;
4铸件上的凸台部分与铸件本体不应相差过大,最好取同一高度,同一面上的距离较近的几个凸台,最好连成整体的凸起部分。
二、要减少产生铸造缺陷的倾向:
1铸件的壁厚应力求均匀,以防止缩孔、热裂,当需保证顺序凝固条件时,应尽量使其具有朝一个方向变化的壁厚,当需保证同时凝固条件时,应尽量使其具有等断面壁厚;
2铸件壁与壁之间的连接应严防尖角和金属集聚,压铸厚壁与薄壁之间应逐渐过渡,严防突变,以免造成热节和应力集中,形成热裂、缩松等;
3铸件的局部厚断面,应尽可能采用挖空或铸孔结构,压铸并以加强肋适当加固;
4铸件平面壁上的铸孔,应用凸边加固,以减少壁厚;
5铸件结构应尽可能使其冷却时能无阻碍地收缩;
6应尽量避免铸件内具有大的水平面;
7铸件内水路、气路等大面积的夹层腔,应有若干连接柱。
三、要确保铸件有良好的成形性,压铸控制铸件的最小壁厚不低于允许值。