铸件结构设
第五章 铸件的结构设计

三,铸件结构的剖分与组合
1.铸件的剖分设计 铸件的剖分设计 (1)将大铸件或 形状复杂的铸件设计 成几个较小的铸件, 经机械加工后,现利 用焊接或螺钉连接等 方法将其组合成整体.
图5-19 -
机械连接的组合床身铸件
(2)因成形工艺的局限性无法整铸的结构需采用剖 分结构.
2.铸件的组合设计 铸件的组合设计 利用熔模及气化模铸造工艺具有无需起模,能制造复 杂铸件的特点,可将原需加工装配的组合件,改为整铸件.
6.避免尺寸较大的水平面 避免尺寸较大的水平面
第二节 铸件结构设计应考虑的其它方面
一,铸件结构应考虑铸造合金的某些使用性能
二,铸件结构应考虑不同铸造工艺的特殊性
1.熔模铸件的设计 熔模铸件的设计
(a)
工艺孔
(b)
工艺肋
图5-16 -
熔模铸件平面上的工艺孔和工艺肋
2.压铸件的设计 压铸件的设计 压铸件的设计 应尽量避免凹坑和深腔,在无法避免 时,至少应便于抽芯,以便压铸件能从模中顺利取出.
A- A
B- B
图 5- 3 悬臂托架的两种结构
如图所示为圆盖铸件的两种内腔设计.对于一般盖类 铸件而言,其内腔设计的目的是为了减轻重量或使铸件的 壁厚均匀.图5-4a)的内腔设计因出口处直径小,需采用 型芯;而图b)因内腔直径D大于其高度H,故可利用模样 上挖孔,在起模后直接形成自带型芯.
5- 4 圆盖铸件的两种内腔设计
H
2,铸件的内腔设计应有利于型芯的固定,排气和简化 ,铸件的内腔设计应有利于型芯的固定, 铸件清理 图5-5所示的为 高炉风口铸件,材 质为青铜.图5-5(a) 所示的为最初的设 计,其中心孔为热 风通道,热风通道 周围是循环水的水 套夹层空间,其顶 部有两个直径较小 的孔,作为循环水 的进水与出水孔.
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
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。
压铸件结构设计工艺

压铸件结构设计工艺1.引言概述部分的内容可以如下所示:1.1 概述压铸件结构设计工艺是指在制造过程中对压铸件的结构进行设计和优化的一项重要工作。
压铸件是指利用金属液态材料在高压下通过模具形成的零件。
它具有形状复杂、尺寸精确、表面光滑等特点,在现代工业中得到了广泛的应用。
压铸件结构设计工艺的目标是通过合理的构造和设计,确保压铸件在使用过程中具有良好的力学性能、耐磨性、抗腐蚀性和耐久性。
同时,优化压铸件的结构设计还可以降低材料的浪费、减少生产成本、提高生产效率,并且能够更好地满足使用者的需求。
本文将全面介绍压铸件结构设计工艺的相关内容。
首先,将对压铸件的定义和分类进行详细讲解,以便读者对压铸件有一个清晰的认识。
其次,将阐述压铸件结构设计的重要性,说明合理的结构设计对于压铸件的性能和品质起到至关重要的作用。
最后,将总结压铸件结构设计的关键点,并展望未来的发展方向。
通过本文的阅读,读者将了解到压铸件结构设计工艺的基本概念和原理,掌握压铸件结构设计的方法和技巧,并且对未来的研究和发展方向有一个清晰的了解。
希望本文能够为相关领域的研究人员和工程师提供一定的参考和借鉴,促进压铸件结构设计工艺的进一步发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文将按照以下几个部分来进行介绍和分析压铸件结构设计工艺。
首先,在引言部分,将对整篇文章进行概述,介绍文章的目的和结构。
接着,正文部分将分为两个主要章节,分别是压铸件的定义和分类以及压铸件结构设计的重要性。
在第一章节中,将详细解释压铸件的定义,并对其进行分类,以便读者更好地理解和掌握压铸件结构设计的工艺。
在第二章节中,将重点探讨压铸件结构设计的重要性,包括其在产品设计中的作用,以及对产品质量、成本和生产效率的影响。
最后,结论部分将总结本文所介绍的压铸件结构设计的关键点,同时对未来的发展方向进行展望。
通过对以上不同章节的详细讲解和分析,读者将能够全面了解压铸件结构设计工艺的相关知识,并能够应用于实际生产中。
4铸件结构设计

铸件的壁厚应尽可能均匀:
散热条件 不同,易 引起应力
铸件壁的联结: 结构圆角:如图所示; 避免锐角联结:如图所示; 厚壁与薄壁的联结要逐步过渡:
一定要设置 铸造圆角!
防裂筋的应用:
减缓筋、辐收缩的阻碍:
减少和简化分型面:如图所示
凸台和筋条结构应便于起模:
改进铸件的内腔结构以减少砂芯: 如图所示
改为 工字型
垂直分型面上的不加工表面最好有结构斜度: 如图所示:
有足够的芯头,以便于型芯的固定、排气和清理: 如图所示:
型芯撑
工艺孔
减少清理铸件的工作量: • 铸件清理包括:清除表面粘砂、内部残留砂芯、 去除浇注系统、冒口和飞翅等; 1.8简化模样和芯盒的制造: 1.9大型复杂件的分体铸造和简单小件的联合铸造:
二 铸件结构和合金铸件性能的关系
铸件的主要缺陷:气孔、砂眼、渣眼、缩 孔、粘砂、夹砂、错箱、偏芯、浇不足、冷隔、 裂纹、白口等;
从避免缺陷方面审查铸件结构: 铸件应有合适的壁厚: ①“最小壁厚” ; ②承载能力与壁厚的关系; ③选择合理的截面形状,如图所示;
太厚! 散热不均 易引起应力
改为 加强筋。
第四节 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
符合铸造生产 的工艺要求
技术经பைடு நூலகம் 合理
• 结构设计的一般方法: 主要有:壁厚、筋、孔、凸台等结构的设计。 • 设计原则: 在保证铸件质量的条件下,应简化铸造工艺, 提高生产率,降低成本。
一 铸件结构与铸造工艺的关系
从简化铸造工艺方面改进零件结构: 取消铸件外表侧凹: 如图所示:
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(2)铸件的壁厚应均匀: 铸件各部分劈厚相差过大,厚壁处会产生金属局部 积聚形成热节,凝固收缩时在热节处易形成缩孔,缩松 等缺陷。此外,各部分冷却速度不同,易形成热应力, 致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹。因此在设计中, 应尽可能使壁厚均匀,以防上述缺陷产生。
(3)铸件壁的连接: ① 铸件壁间的转角处设计出结构圆角 当铸件两壁直角连接时,因两壁的散热方向垂 直,导致交角处可能产生两个不同结晶方向晶粒的 交界面,使该处的力学性能降低;此外,直角处易 产生应力集中现象而开裂。为了防止转角处的开裂 或缩孔和缩松,应采用圆角结构。铸件结构圆角的 大小必须与其壁厚相适应。 圆角半径R的数值可参 阅下表
交错接头
环形接头
接头的合理联结方式
铸造性能对铸件结构的要求
2)对铸件加强筋的设计 (l)筋的作用: ① 增加铸件的刚度和强度,防止铸件变形。 ② 减小铸件壁厚,防止铸件产生缩孔与变形。 (2)加强筋的设计: ① 加强筋的厚度适.当加强筋的厚度不宜过大, 一般取为被加强壁厚度的0.6-0.8。 ② 加强筋布置要合理。
第一节 铸件结构与铸造工艺的关系
合理的铸件结构设计,除了满足零 件的使用性能要求外,还应使其铸造工 艺过程尽量简单。以提高生产效率,降 低废品率,为生产过程的机械化创造条 件。
铸造工艺对铸件结构的要求
l、铸件外形设计 (1)避免外部的侧凹,减小分型面或外部型芯: (2)分型面应平直: (3)凸台和筋的设计应便于造型和起模: (4)铸件的垂直壁上应考虑给出结构斜度: 2、铸件内腔设计 (l)应使铸件尽量不用或少用型芯 : (2)应使型芯安放稳定、排气通畅、清理方便 :
(l)铸件的壁厚应合理: 每种铸造合金,都有其适宜的铸件壁度范围, 选择合理时,既可保证铸件力学性能,又能防止 铸件缺陷。铸件的最小壁厚在保证强度的前提下, 还必须考虑其合金的流动性。最小壁厚由合金种 类、铸件大小和铸造方法而定。图表中为铸件最 小壁厚。 铸件壁也不宜太厚。厚壁铸件晶粒粗大,组 织疏松,易于产生编孔和缩松,力学性能下降。 设计过厚的铸件壁,将会造成金属浪费。提高铸 件的承载能力不能仅靠增加壁厚。铸件结构设计 应选用合理的截面形状。
3)铸件结构应尽量减小铸件收缩受阻: ① 使铸件能自由收缩 ② 采用对称结构 4)铸件结构应尽量避免过大的水平壁:
(l)筋的作用: ① 增加铸件的刚度和强度,防止铸件变形。 薄而大的平板,收缩易发生翘曲变形,加上 几条筋之后便可避免。如下图所示
② 减小铸件壁厚,防止铸件产生缩孔与 变形。 铸件壁较厚,容易产生缩孔。将壁厚 减薄,采用加强筋,可防止以上的缺陷。
பைடு நூலகம்
(2)加强筋的设计: ② 加强筋布置要合理。
铸造性能对铸件结构的要求
2、铸件内腔设计 (2)应使型芯安放稳定、排气通畅、清 理方便 :
第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系
合金铸造性能对铸件结构的要求: 铸件的结构,如果不能满足合金铸造 性能的要求,将可能产生浇不足、冷隔、 缩松、气孔。裂纹和变形等缺陷。
铸造性能对铸件结构的要求
l)铸件壁厚的设计 (l)铸件的壁厚应合理: (2)铸件的壁厚应均匀: (3)铸件壁的连接: ① 铸件壁间的转角处设计出结构圆角 ② 厚壁与薄壁间的连续要逐步过渡 ③ 避免十字交叉和锐角连接
l、铸件外形设计 (1)避免外部的侧凹,减小分型面或外部型芯
l、铸件外形设计 (2)分型面应平直:
摇臂铸件,原设计两臂不在同一平面内,分型面不 平直,使制模、造型都很困难。改进后,分型面为简 单平面,使造型工艺大大简化
l、铸件外形设计 (3)凸台和筋的设计应便于造型和起模:
l、铸件外形设计 (4)铸件的垂直壁上应考虑给出结构斜度:
为了起模方便,铸件上垂直于分型面的侧壁(尤其非加工表面或 大件)应尽可能给出结构斜度。一般金属型或机器造型时,结构斜 度可取l~3 度型和手工造型时可取5-l0度。
2、铸件内腔设计 (l)应使铸件尽量不用或少用型芯 :
不用或少用型芯可以节省制造芯盒、造芯和烘干等工 序的工作量和材料,可避免型芯在制造过程中的变形、合 箱中的偏差,从而提高铸件精度。下图示铸件有一内凸缘, 造型时必须使用型芯,改成图b)设计后,可以去掉型芯, 用砂垛在下型形成“自带型芯”,简化了造型工艺。
② 厚壁与薄壁间的连续要逐步过渡 为了减少铸件中的应力集中现象,防止产生 裂纹,铸件的厚壁与薄壁连接时,应采取逐步过 渡的方法,防止壁厚的突变。其过渡的形式和尺 寸见下图表所示。
③ 避免十字交叉和锐角连接 为了减小热节和防止铸件产生缩孔和缩松, 铸件的壁应避免交叉连接和锐角连接。 中、小铸 件可采用交错接头,锐角连接宜采用过渡形式, 大件宜采用环形接头。