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1、2017年5月23日6时43分,第五章 铸件结构设计 目的及要求：1.掌握铸造工艺对铸件结构的要求；2.了解铸件结构的合理与否对其质量与成本的影响。3.掌握铸件壁厚对铸件质量的影响；4.了解铸件结构的合理与否对其性能的影响。重点及难点：1.结构与铸造工艺的关系；2.结构与铸件性能的关系。铸件结构设计时，不仅要保证其力学性能和工作性能要求，还必须考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。铸件结构是否合理，对铸件的质量、生产率及其成本有很大的影响。 1）大批量生产：应使所设计的铸件结构便于采用机器造型； 2）单件、小批：应使设计的铸件尽可能在现有条件下生产。,2017年5月23日6时43分,一、
2、铸件的外形原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺。1、尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，以便起模。,2017年5月23日6时43分,1、尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，以便起模。,2017年5月23日6时43分,3. 凸台、筋条的设置应便于起模,2. 分型面应尽量平直 - 需要挖砂造型，否则不能起模。,2017年5月23日6时43分,二、铸件的结构斜度,注意与拔模斜度的区别： 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。 而结构斜度：是在设计时加上去的，不再被加工掉。,铸件上垂直于分型面的不加工表面，最好具有结构斜度。,2017年5月23日6时43分,三、铸件内腔的设
3、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,2017年5月23日6时43分,2. 应使型芯安放稳固、排气通畅、清理方便,悬臂型芯需用型芯撑加固，但下芯，合箱和清理费工，对薄壁件、加工面和耐压铸件均不宜采用型芯撑。 增加工艺孔，可型芯定位稳固，有利于排气和清理。加工后堵住。,2017年5月23日6时43分,表2-13 砂型铸造铸件的最小壁厚 (mm) 铸件尺寸 铸钢 灰口铸铁 球铁 可铁 500 15 20 10 15 12 20 -,第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系铸件结构不够合理以及不
4、满足合金的铸造性能要求，会发生铸造缺陷 缩孔、缩松、变形、裂纹、浇不足、冷隔等。 1、铸件壁的厚设计原则1：合理设计铸件壁厚最小壁厚：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。,2017年5月23日6时43分,缺陷分析：1）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。,2）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。表2-14灰铸铁件壁厚参考值。,结论：铸件壁厚介于临界
5、壁厚和最小壁厚之间措施：1）可改变铸件截面形状，保证承载能力，减轻重量，便于型芯固定、排气和铸件的清理。2）如采用丁字形、工字形、槽形或箱形结构，脆弱处安加强筋。,2017年5月23日6时43分,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。,2017年5月23日6时43分,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
6、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。,2017年5月23日6时43分,原则2：（2）避免锐角连接 减小热节和内应力。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，从而产生裂纹、缩孔等缺陷。原则3：厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡 减少应力集中,2017年5月23日6时43分,原则4：减缓肋、辐收缩的阻碍缺陷分析：铸件各部分冷却速度不同而收缩不一致，形成较大的内应力。当此应力超过合金的强度极限时，铸件会产生裂纹。轮辐为直线、偶数：造型
7、等分简便，但轮缘、轮辐、轮毂间比例不当，常因收缩不一致，内应力过大，产生裂纹。轮辐为奇数或弯曲：可通过轮缘或轮辐本身的微量变形自行减缓内应力。实例分析1：,2017年5月23日6时43分,防裂筋的应用 常用于铸钢、铸铝等易裂合金。为防止热裂，可在铸件易裂处增设防裂筋。防裂筋的厚度为联接壁厚的1/4-1/3。实例分析2：改进后的交错接头或环状接头，其热节均较改进的小，且可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能均较好。,2017年5月23日6时43分,原则5：避免出现过大的水平面缺陷分析：薄壁罩壳铸件，当其壳顶呈水平面时，因薄壁件金属液散热冷却快，渣、气易滞留在顶面，易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣缺陷。,2017年5月23日6时43分,第二节 不同成型工艺对铸件结构的要求1.压铸件的结构设计原则：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。实例：,2017年5月23日6时43分,2.熔模铸件的结构设计原则：孔、槽不易过小或过深，便于浸渍涂料和撒砂；尽量避免出现大平面。实例：,2017年5月23日6时43分,3.铸件的组合设计组合设计：可将大铸件或形状复杂的铸件，设计成几个较小的铸件，经机加工后，再用焊接或螺纹连接方式将其组合成整体。实例1：,2017年5月23日6时43分,实例2：,实例3：,
