铸造工艺设计及铸件结构工艺性

铸件结构设计
铸件结构设计
2.铸件内腔的设计
尽量不用或少用型芯
铸造工艺
应使型芯安放稳定、排气通畅、清理方便
铸件结构设计
铸造工艺
不合理
尽量不用或少用型芯
合理
铸件结构设计
铸造工艺
不合理
尽量不用或少用型芯
合理
铸件结构设计
铸造工艺
不合理
合理
应使型芯安放稳定、排气通畅、清理方便
铸件结构设计
铸造工艺
不合理
铸件 的壁 厚应 均匀
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
铸件的壁厚应均匀
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
铸件壁的连接
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
铸件壁的连接
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
铸件壁的连接 逐渐过渡
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
合理
避免铸件收缩受阻
合理
铸件结构设计
铸件结构设计
1.铸件外形的设计
尽量避免外部侧凹
铸造工艺
尽量使分型面为平面
凸台和筋条结构应便于造型和起模
垂直于分型面的不加工表面最好有结构斜度
铸件结构设计
铸造工艺
不合理
尽量避免外部侧凹
合理
铸件结构设计
铸造工艺
不合理
尽量避免外部侧凹
合理
铸件结构设计
铸造工艺
上 下
上
下
不合理
尽量使分型面为平面
支座铸造工艺简图
方型芯的宽度大于底板，以便使上箱压住该型芯，防止浇 注时上浮。若轴孔需要铸出，采用组合型芯即可实现。
圆台座铸造工艺简图
圆台座 铸 造工艺简图
圆台座 铸 造工艺简图
第二章 铸造成形
2.4 铸件结构工艺性
铸件结构工艺性
• 铸造工艺对铸件结构的要求
• 合金铸造性能对铸件结构的要求
机械加工余量：铸件为切削加工而加大的尺寸
铸孔
较大的孔和槽应铸出，以节 较小的孔和槽采用机械加工 的方法更经济
约金属，减少切削加工工时
工艺参数的确定
（3）起模斜度
铸件上垂直分型面的各个立壁应具有一定的斜度，以便于把模样
（或型芯）从砂型中（或从芯盒中）取出，并避免破坏型腔（或型芯）。
立壁高度
立壁愈高， 斜度愈小
支座铸造工艺简图
分型方案：
(3)方案Ⅲ 优缺点与方案Ⅱ类同，仅是将挖砂造型改用分模造 型或假箱造型，以适应不同的生产条件。
方案确定：
方案Ⅱ、Ⅲ的优点多于方案Ⅰ。但在不同生产批 量下，具体方案可选择如下：
支座铸造工艺简图
分型方案：
(1)单件、小批生产 由于轴孔直径较小、勿需铸出，而手工造型便于 进行挖砂和活块造型，此时依靠方案Ⅱ分型较为经济 合理。 (2)大批量生产 由于机器造型难以使用活块，故应采用型芯制出 轴孔内凸台。同时，应采用方案Ⅲ从110 mm凹槽底面 分型，以降低模板制造费用。
原则
不合理
合
理
确定浇注位置
上 下
原则
★ 易于产生缩孔、缩 松的铸件，应把厚大部 位放在上面或侧面，以
上 下
不 合 理
便于安放冒口进行补缩
合 理
确定浇注位置
原则
★ 应尽量减少型芯数量，且 便于安放、固定和排气
不 合 理
合 理
选择分型面
★ 便于起模，分型面一般选在铸件的最
大截面处
原则
★ 使造型工艺尽量简化 （分型面尽量平直；） （分型面的数量尽量少；） （尽量避免不必要的型芯、活块）
ε = ( L模 – L铸件) / L模×100%
——常用铸造合金的线收缩率 灰铸铁：0.7% ~ 1.0% 铸钢：1.6% ~ 2.0% 有色合金：1.0% ~ 1.5%
工艺参数的确定
（2）机械加工余量与铸孔
余量过大：将浪费 金属和机械加工工 时，增加零件成本
余量过小：达不 到加工要求，影 响产品质量
合理
铸件结构设计
铸造工艺
不合理
凸台和筋 条结构应 便于造型 和起模
合理
铸件结构设计
铸造工艺
不合理
凸台和筋 条结构应 便于造型 和起模
合理
铸件结构设计
铸造工艺
垂直于分 型面的不 加工表面 最好有结 构斜度
不合理
合理
铸件结构设计
铸造工艺
垂直于分 型面的不 加工表面 最好有结 构斜度
不合理
合理
铸造工艺
使铸件自由收缩 采用对称结构，防止变形
合金铸造性能
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
合理
合理
避免铸件收缩受阻
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
合理
铸件结构设计
4.铸件应避免过大的水平壁
合金铸造性能
不合理
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
合理
铸造成形作业三
1. 什么是铸件的结构斜度？它与起模斜度有何不同？ 图1所示铸件的结构是否合理？应如何改正（图示之）？
设计步骤：62-63页
三、铸造工艺图的绘制
• 确定铸件的浇注位置 • 铸型分型面的选择
• 确定主要的工艺参数
• 铸造工艺简图的绘制
确定浇注位置
原则
★ 铸件的重要工作面或 主要加工面应朝下或位于 侧面
车床床身导轨
确定浇注位置
原则 不 合 理
★ 铸件上的大平面结构
应朝下 合 理
确定浇注位置
构 应 朝 下 或 呈 侧 立 状 态 ★ 铸 件 上 面 积 较 大 的 薄 壁 结
造型方法
机器造型比手 工造型小
模样材料
木模比金属模 斜度大
内外壁
内壁起模斜度 比外壁大
工艺参数的确定
起 模 斜 度 的 表 示
起 模 斜 度 的 获 得
工艺参数的确定
（4）铸造圆角
制造模样时，壁的连接和转角处要做成圆弧过渡
减少应力集中； 避免一些铸造缺陷
外圆角半径 2~8mm 内圆角半径 4~16mm
不合理
合理
应使型芯安放稳定、排气通畅、清理方便
铸件结构设计
1.铸件壁厚的设计
铸件的壁厚应合理：最 小壁厚与临界壁厚之间 铸件的壁厚应均匀
合金铸造性能
铸件壁的连接
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
铸件的壁厚应均匀
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
铸件内壁厚应小于外壁
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
工艺参数的确定
（5）型芯头
——指型芯的外伸部分，不形成铸件轮廓，只落入
芯座内，起到定位和支撑型芯及引导型芯中气体排 出的作用 ——芯头按在铸型中的位置：水平芯头和垂直芯头 ——芯头设计：芯头长度、芯头斜度和芯头间隙
工艺参数的确定
工艺参数的确定
绘制铸造工艺简图
铸造工艺图：在零件图上用各种工艺符号及参数表示
选择分型面
分型面应避免曲折， 尽量平直且为平面
原则
不 合 理
合
理
选择分型面
原则
分型面数量尽量 少，最好为一个
√
选择分型面
上
原则
★ 分型面的确定 应尽量与浇注位置 一致，并应尽量满
下
不 合 理
足浇注位置的要求
上
合 理
下
选择分型面
原则
★ 尽量使型腔的全 部或大部分置于同一
不 合 理
百度文库个砂型内，最好使加
工面与基准面位于下 型中 合 理
选择分型面
★ 尽量使型腔
及主要型芯位于 下型，以便造型、 下芯、合型和检 查型腔尺寸 机床支柱
原则
工艺参数的确定
（1）收缩余量
——由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸比型腔的尺 寸略为缩小，为保证铸件的尺寸，模样的尺寸比铸件图 纸尺寸增大的数值。
——放大该合金的一个线收缩量
第二章 铸 造
2.3节 砂型铸造工艺设计
一、设计依据
1.生产任务：铸造零件图样、零件的技术要求、 产品数量和生产期限。 2.生产条件：设备情况、原材料情况、工人技 术水平、工艺装备制造情况 3.考虑经济性
二、设计内容和程序
设计内容和程序：
绘制铸造工艺图、铸件图、铸型装配图和
编写工艺卡以及铸件生产工艺过程的技术文件。
图1
图2
2. 图2所示铸件在大批量生产时，其结构有何缺点？ 应如何改进（图示之）？
3. 在设计铸件壁厚时应注意什么？为什么要规定铸件的最 小壁厚？灰铸铁件壁厚过大或局部过薄会出现什么问题？
4. 图3所示，在保证尺寸H的前提下，如何使铸件的壁厚 尽量均匀（图示之）？
图3
2.铸件加强筋的设计
合金铸造性能
筋的作用——增加铸件的刚度和强度，防止变形
减小铸件壁厚，防止产生缩孔、缩松
筋的设计——筋的厚度适当 筋的布局合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
合理
铸件结构设计
合金铸造性能
不合理
避免铸件收缩受阻
合理
铸件结构设计
3.尽量减小铸件的收缩受阻
出铸造工艺方案的图纸。 其中包括：浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、 形状、尺寸及固定方法，加工余量，收缩率，起模斜度，
浇注系统，冒口和冷铁的尺寸和布置等。
支座铸造工艺简图
支座铸造工艺简图
分型方案： (1)方案Ⅰ 优点：底面上110 mm凹槽容易铸出，轴孔下芯 方便，轴孔内凸台不妨碍起模。 缺点：底板上四个凸台必须采用活块，铸件易错 型，飞翅清理的工作量大。若采用木模，加强筋处 过薄，木模易损坏。 (2)方案Ⅱ 为铸出110 mm凹槽必须采用挖砂造型。 方案Ⅱ克服了方案Ⅰ的缺点，但轴孔内凸台妨碍 起模，必须采用两个活块或下型芯。当采用活块 造型时，φ30mm轴孔难以下芯。