《铸件结构设计》PPT课件

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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。

铸件的结构设计

过大的平面不利于金属液的填充，容易产生浇不到等缺陷，在进行铸件的结构设计时，应尽量将水平面设计成倾斜形状。
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》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 ppt课件

好的案例
说明
深入模穴尽量位置于制品之同一方向。
型模固定侧之心型形状﹐应避免因收缩而
固着。
压铸件结构设计
不好的案例
好的案例
说明
切面肉厚较厚处所﹐ 增强肋之厚度应与肉厚均一。
肉厚需有均一之厚度。
压铸件结构设计
不好的案例
好的案例
说明
为使深入之增强肋脱模容易﹐尽量使用最大之退缩倾斜﹒
阶级部角隅应尽量放大R来连接。
压铸件结构设计
不好的案例
好的案例
说明
T形切面之接合面将产生凹陷﹐在心型侧边缘设置锲入改善之。
由于型模构造更改﹐ 避免"A"部肉厚过薄。
压铸件结构设计
压铸件结构设计
压铸件结构设计
同一产品内壁厚应尽量保持一致,且应平滑过渡,不然容易产生卷气影响产品强度，壁厚突然过度还会导致厚的地方产生收缩，粘模，影响外观。
压铸件结构设计
铜合金
D
铝合金
L
锌合金镁合金
脱模斜度查询表
压铸件结构设计
压铸件结构设计
压铸件结构设计
压铸件结构设计
压铸件结构设计
一般来说，除外模具分型面处外，产品上两壁相连处不管是钝角还是锐角，都需要做倒圆角处理。适当圆角不但有利于产品的成型，防止产品开裂，还能有效的延长模具的寿命。当铸件的内角必须为清角时，应按以下图片所示做产品结构。
压铸件结构设计
压铸件结构设计
压铸件结构设计
压铸件结构设计
压铸件结构设计
压铸件结构设计
内容大纲
产品的壁厚（模具成型的基础）产品的拔模（模具脱模的保障）产品的圆角（模具寿命的关键）加强筋的设计（结构优化的手段）

《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

铸件外形设计.pptx

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3、铸件壁的连接 ⑴铸件的垂直壁或转弯处应有结构圆角
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⑵应避免交叉和锐角连接 ⑶厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡
第
2、铸件应尽量避免过大的水平面
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感谢您的观看！
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6～10
12
8
4
6～8
＞500×500 15～20 15～20 15～20 10～12
6 10～12
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退出
铸件壁也不宜过厚，否则金属液聚集会引起晶粒粗大，且容易产生缩孔、缩松等缺陷，所以铸件的实际承载能力并不随壁厚的增加而成比例地提高。
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2、铸件的壁厚应尽可能均匀
三、铸件壁的设计
1、铸件的壁厚应适当由于各种铸造合金的流动性不同，故在同样的铸造条件下，所能铸出的铸件最小壁厚也不同。
铸造铸件尺寸方法（mm）
合金种类铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金铜合金
＜200×200
8
5～6
6
5
3
3～5
砂型铸造
200×200～ 500×500
10～12
2、铸件应具有最少的分型面，并尽量使分型面呈平面
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3、铸件的垂直壁上应考虑给出结构斜度
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二、铸件内腔设计
1、尽量少用或不用型芯
立体图
立体图
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2、应使铸型中的型芯定位准确、安放稳固、排气通畅、清理方便
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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：

《铸件结构工艺性》课件

优化浇注系统设计
总结词
浇注系统设计是铸件结构工艺性的关键环节，优化浇注系统可以提高铸件的质量和生产效率。
详细描述
浇注系统设计直接影响到铸件的充型能力和金属液的流动状态，进而影响铸件的质量和生产效率。因此，在铸件结构设计时，应对浇注系统进行优化设计，以提高铸件的质量
和生产效率。
04
铸件结构工艺性实例分析
VS
详细描述
在铸件结构设计时，应考虑拔模斜度的设置。拔模斜度有助于减小脱模阻力，使铸件更容易从模具中脱出。合理的拔模斜度可以降低模具磨损，提高生产效率。
合理设置加强筋
总结词
加强筋在铸件结构中起到增加刚性和提高强度的作用，合理设置加强筋可以提高铸件的结构稳定性。
详细描述
加强筋可以增加铸件的刚性和强度，提高铸件的结构稳定性。在铸件结构设计时，应根据实际需求合理设置加强筋的位置和数量，以优化铸件的结构性能。
02
铸件结构工艺性原则
便于起模
01
铸件的结构应易于从模具中取出，避免卡模和损坏。
02
设计铸件时应考虑模具的开模方向和脱模斜度，以便于顺利从模具中取出。避免设计卡模的部位，如直角或过小的圆角。
减少加工余量
铸件设计应尽量减少后续机械加工的余量，降低成本和减少废品率。
通过优化铸件结构，使其接近最终形状，减少机械加工的需求。同时，考虑留出合适的加工余量，以补偿铸造过程中产生的收缩和变形。
详细描述
大型船用柴油机缸盖铸件的生产流程需要综合考虑模具制作、熔炼、浇注、清理和检测等环节。通过优化生产流程和采用先进的工艺技术，可以降低生产成本和提高产品质量。同时，严格的质量控制也是保证铸件质量和稳定性的关键因素。

压铸件结构设计PPT课件

说明
T形切面之接合面将产生凹陷﹐在心型侧边缘设置锲入改善之。
由于型模构造更改﹐ 避免"A"部肉厚过薄。
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压铸件结构工艺性分析八
不好的案例
好的案例
说明
肉薄断面部份容易使材料充填不足。
分型面插穿位需要较大的斜度，一般10度以上。
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感谢观看！
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a
铝合金
壁厚 h(mm)
最小
正常
0.8
2.0
1.2
2.5
1.8
3.0
2.5
3.5
锌合金
最小 0.5 1.0 1.5 2.0
正常 1.5 1.8 2.2 2.5
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压铸件壁厚同填充时间的关系
铸件平均壁厚填充时间（s）铸件平均壁厚
（mm）
（mm）
填充时间（s）
1
0.010～0.014
5
不好的案例
好的案例
说明
切面肉厚较厚处所﹐ 增强肋之厚度应与肉厚均一。
肉厚需有均一之厚度。
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压铸件结构工艺性分析六
不好的案例
好的案例
说明
为使深入之增强肋脱模容易﹐尽量使用最大之退缩倾斜﹒
阶级部角隅应尽量放大R来连接。
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压铸件结构工艺性分析七
不好的案例
好的案例
内容大纲
产品的壁厚（模具成型的基础）产品的拔模（模具脱模的保障）产品的圆角（模具寿命的关键）加强筋的设计（结构优化的手段）
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压铸件壁厚的设计
b
壁的单面面积 a×b(cm²)

铸件结构设计PPT课件

王守仁 2007.03
尽量避免过大的水平面
过大的平面不利于金属液的填充，容易产生浇不到等缺陷，在进行铸件的结构设计时，应尽量将水平面设计成倾斜形状
材料成型技术基础－铸件结构设计
王守仁 2007.03
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。
改进结构，便于起模
材料成型技术基础－铸件结构设计
王守仁 2007.03
铸件的外形设计
5. 铸件要有结构斜度结构斜度便于起模，并可延长模具的使用寿命。见图。铸件结构斜度的大小和许多因素有关，如铸件的高度、造型的方法等，高度越低，斜度应越大。凸台的结构斜度可达30°-50°。
材料成型技术基础－铸件结构设计
王守仁 2007.03
铸件要有结构斜度
**
材料成型技术基础－铸件结构设计
王守仁 2007.03
铸件内腔的设计
1. 应使铸件尽可能不用或少用型芯图示是悬臂支架的两种设计方案，图采用方形中空截面，为形成其内腔，必须采用型芯；若改为图所示工字形开式截面，则可避免型芯的使用，这样在简化造型的同时，也可保证铸件的质量，故后者的设计是合理的。
材料成型技术基础－铸件结构设计
王守仁 2007.03
铸件力求壁厚均匀
所谓壁厚均匀，是指铸件的各部分具有冷却速度相近的壁厚，见右图。
铸件的内壁厚度应略小于外壁厚度。
材料成型技术基础－铸件结构设计
王守仁 2007.03
铸件壁的联接形式要合理
1. 铸件如果因为结构需要不能做到壁厚均匀，则不同壁厚的联接应采用逐渐过渡的形式

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30
3）易于解决整铸时切削加工工艺或设备上的某些困难。
31
因成形工艺的局限性无法整铸的结构需采用剖分结构。
图5-20 砂型铸件改为压铸件
零件上性能要求不同的部分需采用剖分结构。当零件上各部分对耐磨、导电或绝缘等性能要求不同时，常采用剖分结构，分开制造后，再镶铸成一体。
32
2 ．铸件的组合设计
b＞2a
R≥(1/6~1/3)(a+b)/2；R1≥R+(a+b)/2 C≈3(b-a)1/2，h≥（4~5）C
21
4．减缓筋、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。
• 实例分析：轮缘、轮辐、轮毂间若比例不当，
常因收缩不一致，内应力过大，使铸件产生裂纹。
尽量使铸件有最少的分型面
应设计结构斜度
36
名称
不合理结构
铸件外形的设计
合理结构
40
续表
设计理由应避免水平放置较大的平面
细长件或大而薄的平板件要防止弯曲
避免铸件收缩受阻
37
名称
不合理结构
铸件内腔的设计
合理结构
41
续表
设计理由应尽量不用或少用型芯
型芯必须安装方便、稳固可靠，排气通畅
利用熔模及气化模铸造等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，简化制造过程，提高生产效率，方便使用。
a) 原设计（加工装配） b)改进后的设计（整铸）图5-21 车床摇手柄的设计
33
总结
•
铸件的结构设计合理与否，对铸件的质量、生产率以

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第五章 铸件的结构设计

铸件的结构设计

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第五章铸件的结构设计