第二章-砂型铸造结构设计
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砂型 铸件结构设计
砂型铸件结构设计
所谓砂型铸件结构设计是指在满足铸件使用 要求的前提下，综合考虑铸造工艺、合金铸 造性能以及铸造方法，在铸件结构方面进行 的设计，又称砂型铸件的结构工艺性。
• 好的结构工艺性使方便制造，满足质量，生产 率，成本要求
• 反之，制造成本高，甚至制造不出来
2020年7月22日星期三
2-7 砂型铸造铸件结构设计
• 两臂垂直时，应以圆角相交 • 避免两壁交叉及锐角相交的连接
• 保证铸件自由收缩 • 加强筋的设计
2020年7月22日星期三
2-7 砂型铸造铸件结构设计
Break
铸件结构工艺性分析
2020/7/22
2-7 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
2020/7/22
2-7 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
砂型铸件结构设计
砂型铸件的结构工艺性应考虑的因素有：
• 大批大量生产时应考虑采用机器造型 • 单件小批生产时应考虑实际的生产条件 • 对于大型铸件应考虑机械加工、装配及运输方
面的问题
2020年7月22日星期三
2-7 砂型铸造铸件结构设计
从铸造工艺角度考虑铸件结构工艺性
• 铸件外形设计
• 外形力求简单，便于拔模，避免不必要的活块及型芯
2020/7/22
2-7 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
2020/7/22
2-7 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
2020/7/220/7/22
2-7 铸件结构设计
• 铸件分型面设计
• 分型面越少越简单越好，避免不必要的多箱造型及型芯
• 铸件结构斜度设计
• 铸件凸台筋条设计
• 铸件内腔设计
• 应尽量减少型芯的数目 • 应保证型芯安放稳固，便于排气及清砂
所谓砂型铸件结构设计是指在满足铸件使用 要求的前提下，综合考虑铸造工艺、合金铸 造性能以及铸造方法，在铸件结构方面进行 的设计，又称砂型铸件的结构工艺性。
• 好的结构工艺性使方便制造，满足质量，生产 率，成本要求
• 反之，制造成本高，甚至制造不出来
2020年7月22日星期三
2-7 砂型铸造铸件结构设计
• 两臂垂直时，应以圆角相交 • 避免两壁交叉及锐角相交的连接
• 保证铸件自由收缩 • 加强筋的设计
2020年7月22日星期三
2-7 砂型铸造铸件结构设计
Break
铸件结构工艺性分析
2020/7/22
2-7 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
2020/7/22
2-7 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
砂型铸件结构设计
砂型铸件的结构工艺性应考虑的因素有：
• 大批大量生产时应考虑采用机器造型 • 单件小批生产时应考虑实际的生产条件 • 对于大型铸件应考虑机械加工、装配及运输方
面的问题
2020年7月22日星期三
2-7 砂型铸造铸件结构设计
从铸造工艺角度考虑铸件结构工艺性
• 铸件外形设计
• 外形力求简单，便于拔模，避免不必要的活块及型芯
2020/7/22
2-7 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
2020/7/22
2-7 铸件结构设计
铸件结构工艺性分析
2020/7/220/7/22
2-7 铸件结构设计
• 铸件分型面设计
• 分型面越少越简单越好，避免不必要的多箱造型及型芯
• 铸件结构斜度设计
• 铸件凸台筋条设计
• 铸件内腔设计
• 应尽量减少型芯的数目 • 应保证型芯安放稳固，便于排气及清砂
成形工艺基础-砂型铸造 ppt课件
它是除粘土砂外用得最广泛的一种型砂。
水玻璃砂铸型或芯无需烘干、硬化速度快、 生产周期短、易于机械化、劳动条件改善。
3.油砂和合脂砂
油砂是以桐油、亚麻仁油等植物油为粘结剂
配制成的型砂。
ppt课件
5
合脂砂以合成脂肪酸残渣经煤油稀释而成的 合脂作粘结剂。
油砂或合脂砂制造结构复杂、要求高的型芯 4.树脂砂 树脂砂是以树脂为粘结剂配制成的型砂。 又分为热硬树脂砂、壳型树脂砂、覆模砂等。 用树脂砂造型或制芯，铸件质量好、生产率 高、节省能源和工时费用、工人劳动强度低、
3.型砂耐火性
型砂耐火性指型砂承受高温作用的能力。耐 火性差，铸件易产生粘砂。
4.退让性
退让性指型砂不阻碍铸件收缩的高温性能。
退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。
还有:紧实度、成形性、起模性及溃散性等.
ppt课件
8
三、手工造型 1.砂箱及造型工具 如图所示。
2.常见手工造型方法 1)整模造型 特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般 只在下箱。
ppt课件
11
成形底板可根据生产数量的不同，分别用 金属、木材制作；如果件数不多，可用粘土较多 的型砂春紧制成砂质成形底板，称为假箱。
4)活块造型ห้องสมุดไป่ตู้
将模样上妨碍起模的部分，如凸台、肋、耳 等，做成活动的，称为活块。
活块用销式燕尾与模样的主体连接，在起模 时须先取出模样主体，然后取出活块。
ppt课件
12
造型过程包括：填砂、紧实、起模、下芯、 合箱以及铸型、砂箱的运输等工艺环节。
大部分造型机主要是实现型砂的紧实和起模 工序的机械化，至于合箱、铸型和砂箱的运输则 由辅助机械来完成。
不同的紧砂方法和起模方式的组合，组成了 不同的造型机。
第2章(1)砂型铸造的造型工艺
零图
铸件
模样
(a)造下型、拔出钉子 (b)取出模样主体 (c) 取出活块
活块造型 1-用钉子连接活块 2-用燕尾连接活块
(4)挖砂造型
当铸件按结构特点需要采用分模造型，但 由于条件限制(如模样太薄，制模困难)仍做成 整模时，为便于起模，下型分型面需挖成曲面 或有高低变化的阶梯形状(称不平分型面)，这 种方法叫挖砂造型。
(a)造下砂型 (b)刮平、翻箱 (c)造上型、扎气孔
(d)起箱起模开浇口 (e)合型
(f) 带浇口的铸件
(2)分模造型
分模造型的特点是：模样是分开的，模样 的分开面（称为分型面）必须是模样的最大 截面，以利于起模。分模造型过程与整模造 型基本相似，不同的是造上型时增加放上模 样和取上半模样两个操作。
(4)抛砂造型 是利用高速旋转 的叶片将输送带 输送过来的型砂 高速抛下来紧实 砂型。抛砂造型 适应性强，不需 要专用砂箱和模 板，适用于大型 铸件的单件小批 生产。
三、制芯 为获得铸件的内腔或局部外形，用芯砂或 其他材料制成的、安放在型腔内部的铸型组元 称型芯。绝大部分型芯是用芯砂制成的。砂芯 的质量主要依靠配制合格的芯砂及采用正确的 造芯工艺来保证。 浇注时砂芯受高温液体金属的冲击和包围， 因此除要求砂芯具有铸件内腔相应的形状外， 还应具有较好的透气性、耐火性、退让性、强 度等性能，故要选用杂质少的石英砂和用植物 油、水玻璃等粘结剂来配制芯砂，并在砂芯内 放入金属芯骨和扎出通气孔以提高强度和透气 性。
④可塑性 指型砂在外力作用下变形，去除外力
后能完整地保持已有形状的能力。可塑性好，造型操作 方便，制成的砂型形状准确、轮廓清晰。
⑤退让性 指铸件在冷凝时，型砂可被压缩的能
力。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧 实，退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让 性
砂型铸造
f）应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致 ）应使合箱位置、
2、分型面的选择 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则： 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则： 分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型， a）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最 大截面上，以简化模具制造和造型工艺。见图9 大截面上，以简化模具制造和造型工艺。见图9－4。
b) 高压紧实
震击紧实主要依靠震击 力坚实砂型。 力坚实砂型。该方法机 器结构简单， 器结构简单，制造成本 但噪声大、 低，但噪声大、生产率 要求厂房基础好。 低、要求厂房基础好。 砂型坚实度沿砂箱高度 方向愈往下愈大。 方向愈往下愈大。主要 适用于需成批生产的中， 适用于需成批生产的中， 小型铸件。 小型铸件。
二、砂型铸造工艺设计 铸造工艺图： 铸造工艺图：在零件图中用各种工艺符号表示出铸造工 艺方案的图形，铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、 艺方案的图形，铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇
注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板） 注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图 图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、 样。图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、 尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、 尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、冷铁的尺寸 和位置。 和位置。 1、浇注位置的选择 浇注位置的选择应考虑以下原则： 浇注位置的选择应考虑以下原则： 体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则 a）体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则， 将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部， 将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口 进行补缩。 进行补缩。
第二篇第3章砂型铸造
41
§2 浇注位置与分型面的选择 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位 置。 选择浇注位置的 目的是为了保证铸件质量。 浇注位置的选择原则如下： 1 .铸件的重要加工面应朝下。 避免出现气孔、砂眼、夹杂
等缺陷
2 .铸件的大平面应朝下。 3. 铸件薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直 或倾斜位置。
52
增加外芯
方案A
上 下
凸台 妨碍起模
机床导轨 重要基准 应朝下
方案B
易产生错箱。可用于单件 生产。
53
Ⅱ
Ⅰ
型芯、型腔 大部分位于下 箱，方案合理
上箱 太高
54
上述选择浇注位置和分型面的诸原 则，对于某个具体铸件来说，往往难以 全面顾及，有时甚至相互矛盾。 因此，需要提出几种方案，抓住主 要矛盾，进行分析比较。一般说来，对 质量要求高的铸件应优先满足浇注位置 的要求，对质量要求不高或外形复杂， 生产批量又不大的铸件，应优先考虑分 型面。
第三章
砂型铸造
§1 造型方法的选择 §2 浇注位置与分型面的 选择 §3 工艺参数的确定 §4 综合分析举例
1
第三 章
生产特点：
砂型铸造
砂型铸造适合于各种金属的铸造生产,对铸件 的尺寸、形状基本没有限制。工装设备简单， 成本低，适合各种生产形式。 砂型铸造工艺方案的内容
为了获得健全的铸件、减少铸型制造的工 作量，达到优质高效益生产的目的，必须合理 的制订铸造工艺方案，并绘制出铸造工艺图。 其内容包括： 2
刮板造型
30
二 .机器造型（芯）
1.机器造型原理 如图所示
31
填 砂
进气 升 起
32
落 下 排气
撞 击
33
§2 浇注位置与分型面的选择 浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位 置。 选择浇注位置的 目的是为了保证铸件质量。 浇注位置的选择原则如下： 1 .铸件的重要加工面应朝下。 避免出现气孔、砂眼、夹杂
等缺陷
2 .铸件的大平面应朝下。 3. 铸件薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直 或倾斜位置。
52
增加外芯
方案A
上 下
凸台 妨碍起模
机床导轨 重要基准 应朝下
方案B
易产生错箱。可用于单件 生产。
53
Ⅱ
Ⅰ
型芯、型腔 大部分位于下 箱，方案合理
上箱 太高
54
上述选择浇注位置和分型面的诸原 则，对于某个具体铸件来说，往往难以 全面顾及，有时甚至相互矛盾。 因此，需要提出几种方案，抓住主 要矛盾，进行分析比较。一般说来，对 质量要求高的铸件应优先满足浇注位置 的要求，对质量要求不高或外形复杂， 生产批量又不大的铸件，应优先考虑分 型面。
第三章
砂型铸造
§1 造型方法的选择 §2 浇注位置与分型面的 选择 §3 工艺参数的确定 §4 综合分析举例
1
第三 章
生产特点：
砂型铸造
砂型铸造适合于各种金属的铸造生产,对铸件 的尺寸、形状基本没有限制。工装设备简单， 成本低，适合各种生产形式。 砂型铸造工艺方案的内容
为了获得健全的铸件、减少铸型制造的工 作量，达到优质高效益生产的目的，必须合理 的制订铸造工艺方案，并绘制出铸造工艺图。 其内容包括： 2
刮板造型
30
二 .机器造型（芯）
1.机器造型原理 如图所示
31
填 砂
进气 升 起
32
落 下 排气
撞 击
33
第2章 砂型铸造讲解
第六—第二章砂型铸造铸型：铸造生产中使液态金属成为固态铸件的容器。
容器的内部称型腔，其轮廓相当于所制铸件的外形。
根据铸型特点分：一次型——砂型、熔模、石膏型、实型铸造（消失模铸造）；半永久型——泥型、陶瓷型、石墨型铸造；永久型——金属型、压力、挤压、离心铸造；根据浇注时金属所承受的压力状态分：重力作用下的铸造和外力作用下的铸造金属液在常压下完成浇注，称为自由浇注或常压浇注。
金属液在外力作用下实现充填和补缩，如压力铸造、挤压铸造、离心铸造和反重力铸造。
砂型铸造：是利用型（芯）砂制造铸型的铸造方法。
整模造型分模造型一、概述1 缺点、优点：砂型铸造是铸造生产中最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件占总产量的80-90%。
型砂：将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物所混制成的混合物。
砂型（芯）：型（芯）砂在外力作用下成形并达到一定的紧实度或密度成为砂型（芯）。
2 砂型的种类湿型：由原砂、粘土、附加物及水按一定比例混碾而成湿型砂；用湿型砂春实，浇注前不烘干的砂型。
干型：经过烘干表面干型：表面仅有一层很薄（15-20mm）的型砂被干燥，其余部分仍然是湿的。
化学自硬砂型：砂型靠型砂自身的化学反应而硬化。
造型：制造砂型的工艺过程。
造芯：制造砂芯的工艺过程。
选择合适的造型（芯）方法和正确的造型（芯）工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
1 按型（芯）砂粘（固）结机理分类机械粘结造型（芯）、化学粘结造型（芯）、物理固结造型（芯）2 按造型（芯）的机械化程度分类（1）手工造型（芯）手工造型（芯）是最基本的方法，这种方法适应范围广，不需要复杂设备，而且造型质量一般能够满足工艺要求，所以到目前为止，在单件、小批量生产的铸造车间中，手工造型（芯）仍占很大比重，在航空、航天、航海领域应用广泛。
缺点：劳动强度大、生产率低、铸件质量不易稳定。
模样造型、刮板造型、地坑造型，各种造型方法有不同的特点和应用范围。
砂型铸造ppt课件
下图为地坑造型结构，造型时需考虑浇注 时能顺利将地坑中的气体引出地面，常以焦炭、 炉渣等透气物料垫底，并用铁管引出气体。
.
26
二、砂型铸造
地坑造型
地坑造型结构
.
27
二、砂型铸造
地坑造型
.
28
二、砂型铸造
制芯
为获得铸件的内腔或局部外形，用芯砂或其他材 料制成的、安放在型腔内部的铸型组元称型芯。绝大 部分型芯是用芯砂制成的。砂芯的质量主要依靠配制 合格的芯砂及采用正确的造芯工艺来保证。
.
18
二、砂型铸造
三箱造型
.
19
二、砂型铸造
铸件图 模样
(a)造下箱
(b)翻箱、造中箱
(c)造上箱 三箱造型
(d)依次取箱 带轮的三.箱造型过程
(e)下芯合型
20
二、砂型铸造
三箱造型
.
21
二、砂型铸造
(6)刮板造型
尺寸大于500mm的旋转体铸件，如带轮、飞 轮、大齿轮等单件生产时，为节省木材、模样加 工时间及费用，可以采用刮板造型。
(3)活块模造型
模样上可拆卸或能活动的部分叫活块。 当模样上有妨碍起模的侧面伸出部分(如 小凸台)时，常将该部分做成活块。起模时， 先将模样主体取出，再将留在铸型内的活块 单独取出，这种方法称为活块模造型。 用钉子连接的活块模造型时，应注意先将 活块四周的型砂塞紧，然后拔出钉子。
.
13
二、砂型铸造
假箱造型
.
24
二、砂型铸造
利用预制的成形底板或假箱来代替挖砂造型中所挖去 的型砂，如下图所示。
假箱造型
用假箱和成形底板造型 a) 假箱 b)成形底板 1-假箱 2-下砂型 3-最.大分型面 4-成形底板 25
.
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二、砂型铸造
地坑造型
地坑造型结构
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二、砂型铸造
地坑造型
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二、砂型铸造
制芯
为获得铸件的内腔或局部外形，用芯砂或其他材 料制成的、安放在型腔内部的铸型组元称型芯。绝大 部分型芯是用芯砂制成的。砂芯的质量主要依靠配制 合格的芯砂及采用正确的造芯工艺来保证。
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二、砂型铸造
三箱造型
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二、砂型铸造
铸件图 模样
(a)造下箱
(b)翻箱、造中箱
(c)造上箱 三箱造型
(d)依次取箱 带轮的三.箱造型过程
(e)下芯合型
20
二、砂型铸造
三箱造型
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21
二、砂型铸造
(6)刮板造型
尺寸大于500mm的旋转体铸件，如带轮、飞 轮、大齿轮等单件生产时，为节省木材、模样加 工时间及费用，可以采用刮板造型。
(3)活块模造型
模样上可拆卸或能活动的部分叫活块。 当模样上有妨碍起模的侧面伸出部分(如 小凸台)时，常将该部分做成活块。起模时， 先将模样主体取出，再将留在铸型内的活块 单独取出，这种方法称为活块模造型。 用钉子连接的活块模造型时，应注意先将 活块四周的型砂塞紧，然后拔出钉子。
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二、砂型铸造
假箱造型
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二、砂型铸造
利用预制的成形底板或假箱来代替挖砂造型中所挖去 的型砂，如下图所示。
假箱造型
用假箱和成形底板造型 a) 假箱 b)成形底板 1-假箱 2-下砂型 3-最.大分型面 4-成形底板 25
第二节 砂型铸造
特点：
铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于造型。浇注前，须用型砂将
脱箱后的砂型周围填紧，也可在砂型上加套。
适用范围：
主要用于生产小铸件，砂箱尺寸较小。
套箱
脱箱造型
底板
第二节 砂型铸造
5、整模造型
特点：
模样是整体的，多数情况下，型腔全部在下半型内，上半型 无型腔。造型简单，铸件不会产生错型缺陷。
适用范围：
制造砂型（型芯）的工艺过程称为造型（造芯）。
造型是砂型铸造最基本的工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。
（一）手工造型
手工造型是填砂、紧实和起模都用手工和手动工具来完成的造型方法。 优点： 操作方便灵活、适应性强，工艺装备简单、生产准备时间短。 缺点： 生产率低，劳动强度大，铸件质量不易保证。 只适用于单件、小批量生产。
适用于一端为最大截面，且为平面的铸件。
第二节 砂型铸造
整模造型过程
第二节 砂型铸造
6、挖砂造型
特点：
模样是整体的，但铸件的分型面是曲面。为了起模方便，造型时用 手工挖去阻碍起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，费工、生产率低。
适用范围：
用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件。
第二节 砂型铸造
6、挖砂造型
6.5~7.0 5.0~6.0 7.0~8.0 5.0~6.0 7.5~8.0 5.5~6.0
7.5~9.0 6.5~7.0 8.0~9.0 5.5~7.0
8.5~10 6.5~7.5
第二节 砂型铸造
铸件的孔、槽：较大的孔、槽应当铸出；较小的孔则不必铸出；对于
零件图上不要求加工的孔、槽以及弯曲孔等，一般均应铸出。
（a）不合理
（b）合理
铸件壁的连接应有结构圆角
铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于造型。浇注前，须用型砂将
脱箱后的砂型周围填紧，也可在砂型上加套。
适用范围：
主要用于生产小铸件，砂箱尺寸较小。
套箱
脱箱造型
底板
第二节 砂型铸造
5、整模造型
特点：
模样是整体的，多数情况下，型腔全部在下半型内，上半型 无型腔。造型简单，铸件不会产生错型缺陷。
适用范围：
制造砂型（型芯）的工艺过程称为造型（造芯）。
造型是砂型铸造最基本的工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。
（一）手工造型
手工造型是填砂、紧实和起模都用手工和手动工具来完成的造型方法。 优点： 操作方便灵活、适应性强，工艺装备简单、生产准备时间短。 缺点： 生产率低，劳动强度大，铸件质量不易保证。 只适用于单件、小批量生产。
适用于一端为最大截面，且为平面的铸件。
第二节 砂型铸造
整模造型过程
第二节 砂型铸造
6、挖砂造型
特点：
模样是整体的，但铸件的分型面是曲面。为了起模方便，造型时用 手工挖去阻碍起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，费工、生产率低。
适用范围：
用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件。
第二节 砂型铸造
6、挖砂造型
6.5~7.0 5.0~6.0 7.0~8.0 5.0~6.0 7.5~8.0 5.5~6.0
7.5~9.0 6.5~7.0 8.0~9.0 5.5~7.0
8.5~10 6.5~7.5
第二节 砂型铸造
铸件的孔、槽：较大的孔、槽应当铸出；较小的孔则不必铸出；对于
零件图上不要求加工的孔、槽以及弯曲孔等，一般均应铸出。
（a）不合理
（b）合理
铸件壁的连接应有结构圆角
材料成形技术--第2章 铸造成形
2）设备投资大，生产准备周期长，只适于大量生产。
压力铸造主要用于生产铝、锌、镁等有色合金铸件， 如发动机缸体、缸盖、箱体、支架等。
4. 低压铸造
低压铸造：用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔， 并在压力下凝固以获得铸件的方法。 (1).低压铸造的工艺过程 ： 低压铸造的工艺过程如图2-26所示，包括如下过程：
续
刮板造型 用刮板代替模样造型。节约木材， 用于等截面或回转体大中 缩短生产周期，生产率低，技术水 型铸件的单件、小批生产 平高，精度较差 两箱造型 最基本的造型方法。各种 铸型由上型和下型构成，各类模样， 铸型，各种批量 操作方便
三箱造型
铸件两端截面尺寸比中间大，必须 主要用于手工造型，具有 有两个分型面 两个分型面的铸件的单件、 小批生产
5. 离心铸造
离心铸造：将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心 力作用下成形并凝固的铸造方法。可用金属型也可用砂型
(1).离心铸造的类型 根据铸型旋转轴的空间位置，离心铸造可分为立式 和卧式两大类。 1）立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转，如图2-27a,b所 示。在离心力和重力的共同作用下，内表面为回转抛物 面，因此用于高度小于直径的圆环类或成形铸件。
主要特点如下：
R 1） 铸件 的 精 度 和 表 面质量高 ；尺寸公差 IT11∼IT14， a 12.5∼ Ra 1.6；
2）可制造形状较复杂的铸件； 3）适用于各种合金铸件，尤其是高熔点和难以加工的高 合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。 4）工艺过程较复杂，生产周期长，使加工费和消耗的材 料费较贵，多用于小型零件。 熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合 金及有特殊要求的精密铸件；主要用于汽轮机、燃汽轮机 叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件 的生产。
机械制造基础(金属工艺学) 第二章 铸造
第2章 铸造
01 铸造工艺基础 02 合金铸件的生产工艺 03 砂型铸造 04 特种铸造 05 铸件结构设计
第2章 铸造
铸造工艺特点 1）适合制造形状复杂的毛坯
第2章 铸造
铸造工艺特点 2）毛坯大小不受限制
第2章 铸造
铸造工艺特点 3）材料不受限制（能熔化的金属） 4）生产成本低（原材料来源广泛） 5）应用广泛（历史最久的金属成型方法，40%~80%）
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 2）铸件宽大平面应朝下
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—分型面 分型面：铸型组元之间的结合面或分界面。 分型面影响： 1）铸件质量； 2）生产工序的难易； 3）切削加工的工作量。
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁 由于石墨成球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，球墨
铸铁具有比灰铸铁高的多的力学性能，塑韧性大大提高。
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁
球墨铸铁的牌号、 性能及用途 QTXXX-X
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 3）可锻铸铁 将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体
04 特种铸造 05 铸件结构设计
2.3 砂型铸造
铸造工艺
砂型铸造
特种铸造
手工造型 机器造型 金属型铸造 熔模铸造
压力铸造 低压铸造
陶瓷型铸造 离心铸造
2.3 砂型铸造
第二篇第3章 砂型铸造
b
凹槽、台阶和胖肚加圆孔
h<10mm,b<20mm 不铸出.
五.铸造圆角
为减少应力集中和造型时不塌箱,以及减少金属液流动时的阻
力,铸件的连接壁处应做成圆角. 一般中小件圆角半径在4~12mm内选取,相联两壁的平均厚度 大时取上限,小时取下限. 六、铸造尺寸精度
一级精度 适用于熔模铸造和其它工艺方法铸造成的精密铸件.
零件：铸件经切削加工制成的金属件。
砂芯：为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的，安放在 型腔内部的铸型组元。
芯盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。
第一节 造型方法
造型是砂型铸造的重要工序，大体分手工和
机器造型两大类。 手工造型主要用于单件或小批量铸件的生产， 而机器造型则主要用于大批量的铸件制造。
汽车后轮毂的分型方案
2.应尽量减少分型面的数目.
为简化操作过程,保证铸件尺寸精 度，应尽量减少 分型面数目, 减少活块的数目,特别是机器造型流水线生产, 通常只允许有一个分 型 面,而且尽量不用活块,常用砂芯代替活块.
上 下
上 中 中 下
(a) 一个分型面(机器造型)
b) 二个分型面(手工造型)
铸件的几种分型 方案
一、基本术语
铸型：用型砂、金属或其他耐火材料制成；包 括形成铸件形状的空腔、型 芯和浇冒系统的组合整体。 型腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分。
铸件：用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯用。
分型面：铸型组元间的接合面。分模面：模样组元间的接合面。 模样：由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备。
锡青铜, 1.2—1.4%
2铸件形状及尺寸:收缩是非自由的,所以受铸件形状、 尺寸的影响.
砂型铸件的结构设计PPT学习教案
第23页/共38页
5．落砂和清理 待铸件冷却凝固后 对于熔模铸造的结构，除满足一般铸造工艺要求外，还
应注意以下问题。 1．为便于浸挂涂料和撒砂，孔、槽不宜过小或过深。 便于从压型中取出蜡模和型芯。图8-4为便于从压型中抽
出金属型芯的示例。图8-4(a)由于带孔凸台朝内，注蜡后 无法从压型内抽出型芯，而图8-4(b)克服了上述缺点。
金属型铸造主要用于铜、铝合金铸件的大批量生产，如 铝活塞、气缸盖、油泵壳体、铜合金轴瓦、轴套、轻工 业产品等。
第31页/共38页
第三节 压力铸造
压力铸造简称压铸。它是在高压下(比压为5～150MPa)将 液态或半液态合金快速压入金属铸型中，并在压力下结 晶，以获得铸件的方法。
一、压力铸造的工艺过程 压铸过程主要是在压铸机上进行的，它所用的铸型称为
第7页/共38页
第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件的一些主要缺陷，如缩孔、缩松、裂纹、浇不足、
冷隔等，有时是由于铸件结构不合理，未能充分考虑合 金的铸造性能所致。为此，在设计铸件时，必须考虑如 下几个方面的因素。
1．合理设计铸件壁厚
表9-2 是砂型铸造条件下铸件的最小壁厚。
第8页/共38页
砂型铸件的结构设计
会计学
1
第一节 铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、合箱和清理过 程简化，并为实现机械化生产创造条件。
1．铸件外形应便于取出模样
(1)避免外部侧凹，如图9-1(a)所示的端盖，由于存在法兰 凸缘，铸件外部侧凹，使铸件具有两个分型面，所以常 采用三箱造型，或者增加环状外型芯，使造型工艺复杂。 图9-1(b)所示为改进设计后的铸件外型，取消了上部法兰 凸缘，使铸件仅有一个分型面，因而便于造型．
5．落砂和清理 待铸件冷却凝固后 对于熔模铸造的结构，除满足一般铸造工艺要求外，还
应注意以下问题。 1．为便于浸挂涂料和撒砂，孔、槽不宜过小或过深。 便于从压型中取出蜡模和型芯。图8-4为便于从压型中抽
出金属型芯的示例。图8-4(a)由于带孔凸台朝内，注蜡后 无法从压型内抽出型芯，而图8-4(b)克服了上述缺点。
金属型铸造主要用于铜、铝合金铸件的大批量生产，如 铝活塞、气缸盖、油泵壳体、铜合金轴瓦、轴套、轻工 业产品等。
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第三节 压力铸造
压力铸造简称压铸。它是在高压下(比压为5～150MPa)将 液态或半液态合金快速压入金属铸型中，并在压力下结 晶，以获得铸件的方法。
一、压力铸造的工艺过程 压铸过程主要是在压铸机上进行的，它所用的铸型称为
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第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件的一些主要缺陷，如缩孔、缩松、裂纹、浇不足、
冷隔等，有时是由于铸件结构不合理，未能充分考虑合 金的铸造性能所致。为此，在设计铸件时，必须考虑如 下几个方面的因素。
1．合理设计铸件壁厚
表9-2 是砂型铸造条件下铸件的最小壁厚。
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砂型铸件的结构设计
会计学
1
第一节 铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、合箱和清理过 程简化，并为实现机械化生产创造条件。
1．铸件外形应便于取出模样
(1)避免外部侧凹，如图9-1(a)所示的端盖，由于存在法兰 凸缘，铸件外部侧凹，使铸件具有两个分型面，所以常 采用三箱造型，或者增加环状外型芯，使造型工艺复杂。 图9-1(b)所示为改进设计后的铸件外型，取消了上部法兰 凸缘，使铸件仅有一个分型面，因而便于造型．
2.4砂型铸造
铸 钢：表面不平，加工余量大；
参见表2-12
有色金属：表面光洁，加工余量少。
生产批量 大批量生产，机器造型
单件、小批生产，手工造型
最小铸出孔直径 铸铁件 铸钢件
Ф 15～30
＜Ф25 ＜Ф35
3.工艺参数的选择
2）起模斜度 ：便于模样从砂型中取出。
取决于起模高度、造型方法、模样材料、等。
机器造型比手工造型斜度小； 木模比金属模斜度大； 立壁越高，斜度越小； 内斜度比外斜度大。
造型材料应具备以下性能：
可塑性：砂和芯砂在外力作用下要易于成形。 足够的强度：型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。 耐火性：型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。 透气性：型砂和芯砂紧实后要易于通气。
退让性：型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。
2）造型方法
用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，是 砂型铸造的最基本工序。
单面模板
是模板底面一面有模样的模板。 上模板→上型
下模板→下型
合型两块模板。用两台造型机。
(a)铸件
(b)上模板（有浇注系统）
(c)下模板
特点：结构简单，应用较多。
双面模板
上半个模样和浇注系统固定在模底板一侧，下半个模样固定在该 模底板另一侧对应位臵，在同一台造型机上造出上、下型。
双面模板
造下型 1-模底板;
2.铸型分型面的选择 4.铸造工艺图的绘制
作用：制模（模样、 芯盒）、造型（芯）、 准备生产设备、铸件 检验的依据。
定义：在零件图上用各 种工艺符号及参数表示 出铸造工艺方案的图形。
1. 浇注位置的选择
① 铸件重要加工面、主要工作面、大平面、基准面应朝下 （或侧面）， 以防产生气孔等，使其组织致密、质量好。
参见表2-12
有色金属：表面光洁，加工余量少。
生产批量 大批量生产，机器造型
单件、小批生产，手工造型
最小铸出孔直径 铸铁件 铸钢件
Ф 15～30
＜Ф25 ＜Ф35
3.工艺参数的选择
2）起模斜度 ：便于模样从砂型中取出。
取决于起模高度、造型方法、模样材料、等。
机器造型比手工造型斜度小； 木模比金属模斜度大； 立壁越高，斜度越小； 内斜度比外斜度大。
造型材料应具备以下性能：
可塑性：砂和芯砂在外力作用下要易于成形。 足够的强度：型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。 耐火性：型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。 透气性：型砂和芯砂紧实后要易于通气。
退让性：型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。
2）造型方法
用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，是 砂型铸造的最基本工序。
单面模板
是模板底面一面有模样的模板。 上模板→上型
下模板→下型
合型两块模板。用两台造型机。
(a)铸件
(b)上模板（有浇注系统）
(c)下模板
特点：结构简单，应用较多。
双面模板
上半个模样和浇注系统固定在模底板一侧，下半个模样固定在该 模底板另一侧对应位臵，在同一台造型机上造出上、下型。
双面模板
造下型 1-模底板;
2.铸型分型面的选择 4.铸造工艺图的绘制
作用：制模（模样、 芯盒）、造型（芯）、 准备生产设备、铸件 检验的依据。
定义：在零件图上用各 种工艺符号及参数表示 出铸造工艺方案的图形。
1. 浇注位置的选择
① 铸件重要加工面、主要工作面、大平面、基准面应朝下 （或侧面）， 以防产生气孔等，使其组织致密、质量好。
2砂型铸造工艺分析PPT课件
加工余量标注方法如下： 如尺寸公差为10级，底、侧面加工余量等级为G，顶面加工余量等级为H时，标
注为：GB/T 11350－1989 CT10 MA H/G。
通常3～15mm
30
3. 铸件加工余量
30
4. 铸造收缩率
铸造收缩率K定义如下：
式中： L模──模样尺寸； L件──铸件尺寸。
K L模－L件10％ 0 L件
通常灰铸铁为0.7~1.0%，铸造碳钢为1.3~2.0%，铝硅 合金为0.8~1.2%，锡青铜为1.2~1.4%。
5. 铸型起模斜度
为了起模方便又不损坏砂型，凡垂直 于分型面的壁上留有起模斜度，如图2-22所 示。起模斜度值见JB/T 5105－1991。
6.最小铸出孔(不铸孔)和槽
批量 尺寸/mm
图2-16 有热节的浇注位置
图2-17 便于择原则
(1) 保证模样能从型腔中顺利取出，因此分型面应设在铸件最大截面处。 (2) 应使铸件有最少的分型面，并尽量做到只有一个分型面
25
(3) 应使型芯和活块数量尽量减少
26
(4) 应使铸件全部或大部分放在同一砂型， (5) 应尽量使加工基准面与大部分加工面在同一砂型内
ΣF直>ΣF横>ΣF内
ΣF直∶ΣF横∶ΣF内=1.15∶1.1∶1
② 开放式浇注系统 ΣF直<ΣF横<ΣF内
ΣF直∶ΣF横：ΣF内=1∶2∶4
2. 冒口 冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。
明冒口 普通冒口
暗冒口
冒口
特种冒口
保温冒口 发热冒口 大气压力冒口 易割冒口
32
2.3.3 铸造工艺图的制定
29
2.3.2 主要工艺参数的确定
注为：GB/T 11350－1989 CT10 MA H/G。
通常3～15mm
30
3. 铸件加工余量
30
4. 铸造收缩率
铸造收缩率K定义如下：
式中： L模──模样尺寸； L件──铸件尺寸。
K L模－L件10％ 0 L件
通常灰铸铁为0.7~1.0%，铸造碳钢为1.3~2.0%，铝硅 合金为0.8~1.2%，锡青铜为1.2~1.4%。
5. 铸型起模斜度
为了起模方便又不损坏砂型，凡垂直 于分型面的壁上留有起模斜度，如图2-22所 示。起模斜度值见JB/T 5105－1991。
6.最小铸出孔(不铸孔)和槽
批量 尺寸/mm
图2-16 有热节的浇注位置
图2-17 便于择原则
(1) 保证模样能从型腔中顺利取出，因此分型面应设在铸件最大截面处。 (2) 应使铸件有最少的分型面，并尽量做到只有一个分型面
25
(3) 应使型芯和活块数量尽量减少
26
(4) 应使铸件全部或大部分放在同一砂型， (5) 应尽量使加工基准面与大部分加工面在同一砂型内
ΣF直>ΣF横>ΣF内
ΣF直∶ΣF横∶ΣF内=1.15∶1.1∶1
② 开放式浇注系统 ΣF直<ΣF横<ΣF内
ΣF直∶ΣF横：ΣF内=1∶2∶4
2. 冒口 冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。
明冒口 普通冒口
暗冒口
冒口
特种冒口
保温冒口 发热冒口 大气压力冒口 易割冒口
32
2.3.3 铸造工艺图的制定
29
2.3.2 主要工艺参数的确定
砂型铸造工艺设计ppt课件
.
5）芯头设计：起定位、 支撑和长度、斜度和间隙。 长度取决于型芯的直 径和长度。
.
4.浇注系统
.
.
浇注系统包括： ①浇口杯。承接浇包倒进来的金属液,也称外浇口。 ②直浇口。联接外浇口和横浇口,将金属液由铸型外面引入铸
2.3 铸造工艺设计
目的：为了获得健全的合格铸件，减小铸型制造 的工作量，降低铸件成本，在砂型铸造的生产准 备过程中，必须合理地制订出铸造工艺方案，并 绘制出铸造工艺图。
铸造工艺图：在零件图中用各种工艺符号表示出 铸造工艺方案的图形，其中包括：铸件的浇注位 置；铸型分型面；型芯的数量、形状、固定方法 及下芯次序；加工余量；起模斜度；收缩率；浇 注系统；冒口；冷铁的尺寸和布置等。铸造工艺 图是指导模样（芯盒）设计、生产准备、铸型制 造和铸件检验的基本工艺文件。依据铸造工艺图， 结合所选造型方法，便可绘制出模样图及合箱图。
手工造型不铸出有质量要求采用型芯363633浇注位置和分型面浇注位置和分型面方案2方案1373744加工余量加工余量基本基本尺寸尺寸加工加工基准基准该表面距加该表面距加工基准尺寸工基准尺寸mama加工加工量量200200端面端面120120端面端面8080顶面顶面jj双面双面8585120120端面端面200200端面端面8080底面底面hh双面双面5555200200200200端面端面侧面侧面hh单面单面77120120200200端面端面侧面侧面hh单面单面5555200200台阶面台阶面200200端面端面4040端面端面底面底面hh双面双面776060孔孔孔直径孔直径8080孔径孔径直径中直径中面面jj双面双面555538385585393955起模斜度
✓少用砂芯 ✓少用活块 ✓便于清理 ✓便于合箱
.
1）使铸件或主要型芯位于同一铸型以避免错箱。
5）芯头设计：起定位、 支撑和长度、斜度和间隙。 长度取决于型芯的直 径和长度。
.
4.浇注系统
.
.
浇注系统包括： ①浇口杯。承接浇包倒进来的金属液,也称外浇口。 ②直浇口。联接外浇口和横浇口,将金属液由铸型外面引入铸
2.3 铸造工艺设计
目的：为了获得健全的合格铸件，减小铸型制造 的工作量，降低铸件成本，在砂型铸造的生产准 备过程中，必须合理地制订出铸造工艺方案，并 绘制出铸造工艺图。
铸造工艺图：在零件图中用各种工艺符号表示出 铸造工艺方案的图形，其中包括：铸件的浇注位 置；铸型分型面；型芯的数量、形状、固定方法 及下芯次序；加工余量；起模斜度；收缩率；浇 注系统；冒口；冷铁的尺寸和布置等。铸造工艺 图是指导模样（芯盒）设计、生产准备、铸型制 造和铸件检验的基本工艺文件。依据铸造工艺图， 结合所选造型方法，便可绘制出模样图及合箱图。
手工造型不铸出有质量要求采用型芯363633浇注位置和分型面浇注位置和分型面方案2方案1373744加工余量加工余量基本基本尺寸尺寸加工加工基准基准该表面距加该表面距加工基准尺寸工基准尺寸mama加工加工量量200200端面端面120120端面端面8080顶面顶面jj双面双面8585120120端面端面200200端面端面8080底面底面hh双面双面5555200200200200端面端面侧面侧面hh单面单面77120120200200端面端面侧面侧面hh单面单面5555200200台阶面台阶面200200端面端面4040端面端面底面底面hh双面双面776060孔孔孔直径孔直径8080孔径孔径直径中直径中面面jj双面双面555538385585393955起模斜度
✓少用砂芯 ✓少用活块 ✓便于清理 ✓便于合箱
.
1）使铸件或主要型芯位于同一铸型以避免错箱。
第二节 砂型铸造
2. 分型面的选择
2.2 分型面尽量少
2. 分型面的选择
2.3 避免不必要的活块和型芯
2. 分型面的选择
2.4 尽量置于同一沙箱
加工面与基准面于 同一砂箱易保证铸件精 度，分在两个砂箱，易 产生错型
2. 分型面的选择
型腔及主要型 芯位于下型，便于 造型、下芯、合箱 和检验铸件壁厚
2.5 尽量位于下型
铸件的结构：铸件的外形、内腔、壁厚、壁 间的连接形式、加强筋和凸台的安置。 进行铸件结构设计，不仅要保证其力学性能要 求，还必需考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结 构的要求，使铸件的结构与这些要求相适应。使这 些铸件具有良好的工艺性，以便保证铸件质量，降 低生产成本，提高生产率。
1、铸件结构应利于简化铸造工艺
从基准面D分型；凸台E和槽C用活块或型芯形成；九个 轴孔不铸出，留待切削加工。用于单件、小批量手工造型
4. 铸造工艺图与实例分析
4.5 方案3
从B面分型；凸台E、A和槽C采用活块或型芯形成；九个 轴孔不铸出，留待切削加工。用于单件、小批量手工造型
4. 铸造工艺图与实例分析
4.6 工艺图
三、铸件结构工艺性
地坑造型：在车间地坑内造型，只要一个砂箱，节约砂箱使 用量，适用于批量不大的大、中型铸件
4. 脱箱造型
合型后将砂箱脱出，浇注前须用型砂将脱箱后的铸型周围填实， 也可加上套箱，适用于小铸件生产。
5. 整模造型
模样是一个整体，通常型腔都在下半箱中，上半箱只有浇冒口系 统。造型简单，不会出现合型错位缺陷，适用于一端为最大截面 的铸件。
脆弱结合面
应力集中 易裂纹
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。
热节
2011第二章铸造(5)铸造工艺设计
铸孔及铸槽
铸件上的孔和槽类这部分结构是否铸出，取决于工 艺的可行性和必要性。
孔处理：最小孔直径和经济性原则。 一般来说，尺寸较小的孔不铸出反而经济。 设计时查手册。
注---零件图上没有要求加工的孔必须铸出。 因此，设计时必须注意这类孔的尺寸不可太小！
不铸出孔的表示 小孔不铸出， 留待机加工。
第七节 铸件结构工艺性
一方面，简化铸造生产过程，如尽量减少型芯，便于 造型，提高铸造生产率； 另一方面，必须认真考虑合金铸造性能，防止缺陷的 产生，提高铸件质量。
砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求:
1、铸件外形应力求简单;
2、应尽量减少使用活块;
3、铸件内腔设计－－应尽量不用或少用型芯.
二、合金铸造性能对铸件结构的要求
可以看出，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：
（1）单件，小批生产 由于轴孔直径较小，忽需铸出，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110mm凹槽底面分型，以降低 模板制造费用。其铸造工艺图，由图可见，方型芯的宽大于 底板，以便使上箱压住该型芯，防止浇注使上浮。若轴孔需 要铸出，采用组合型芯即可实现。
为防止缺陷的产生，提高铸件质量，在设计
铸件时应考虑以下因素：
1、铸件应有合理的壁厚 太薄：浇不足、冷隔 太厚：缩孔、缩松
2、壁厚应尽量均匀
3、铸件壁与壁连接要逐渐过渡
1）垂直壁的连接：铸件的垂直壁的连接处应为圆角， 以免产生裂纹或缩松。
转角热节与应力分布图解
应力集中处
X
圆角过渡是铸件结构的基本特征！
第二章-砂型铸造结构设计
13
原则2：避免锐角连接
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。
2019/9/13
14
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。
实例分析1：
2019/9/13
5
2.铸件的内腔设计
原则：减少形芯数量，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。
减少型芯的数量，避免不必要的型芯； 铸件内腔设计
便于型芯的稳定、排气和铸件的清理。
2019/9/13
6
减少型芯的数量，避免不必要的型芯
实例分析：
2019/9/13
7
实例分析：
2019/9/13
17
4.3.3不同成型工艺对铸件结构的要求
1.压铸件的结构设计 2.熔模铸件的结构设计 3.铸件的组合设计
2019/9/13
18
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：
2019/9/13
19
2.熔模铸件的结构设计
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。
缺陷分析：
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。
结论：铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间
15
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22
思考题1：如图所示铸件结有何改进之处？怎样修改？
2019/9/13
23
思考题2：为防止铸件缺陷产生，试修改图示铸钢机架的结 构。（孔的尺寸、形状不能变）
2019/9/13
24
思考题3：图示压铸件的结构有何缺点，应如何改进？
2019/9/13
25
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：
2019/9/13
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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：
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实例2：
2019/9/13
实例3：
2019/9/13
8
便于型芯的稳定、排气和铸件的清理
实例分析：
2019/9/13
9
实例分析：
2019/9/13
10
4.4.2合金铸造性能对铸件结构的要求
1.铸件壁厚的设计
原则1：合理设计铸件壁厚 概念：
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。
4.4 液态金属成型件的结构设计
4.4.1 砂型铸造工艺对铸件结构的要求 4.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求 4.4.3 不同成形工艺对铸件结构的要求
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1
知识点:
铸件结构的工艺性
铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构与合金铸造性能的关系
铸
合
铸
件
理
件
铸
铸
铸
防
减
的
设
结
件
件
件
裂
缓
外
计构Biblioteka 的13原则2：避免锐角连接
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。
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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。
实例分析1：
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原则2: 铸件壁后应均匀， 避免厚大截面
缺陷分析： 铸铸件如果壁后过大会出现集中的缩孔
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2.铸件壁的连接
原则：
1.铸件的结构圆角； 2.避免铸件壁的锐角连接； 3.厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡； 4.减缓肋、辐收缩的阻碍； 5.避免出现过大的水平面。
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的
壁
筋
筋
型
铸
斜
外
壁
的
的
与
应
件
度
形
厚
连
应
辐
便
内
应
应
接
用
收
于
腔
便
尽
缩
取
于
可
时
出
取
能
的
模
出
均
阻
样
模
匀
力
样
2019/9/13
2
4.4.1 砂型铸造工艺对铸件结构的要求
1.铸件的外形设计 原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺 实例分析：
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3
实例分析：
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4
实例分析：
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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。
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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。
实例：
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。
缺陷分析：
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。
结论：铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间
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4.3.3不同成型工艺对铸件结构的要求
1.压铸件的结构设计 2.熔模铸件的结构设计 3.铸件的组合设计
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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：
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2.熔模铸件的结构设计
5
2.铸件的内腔设计
原则：减少形芯数量，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。
减少型芯的数量，避免不必要的型芯； 铸件内腔设计
便于型芯的稳定、排气和铸件的清理。
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6
减少型芯的数量，避免不必要的型芯
实例分析：
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7
实例分析：
思考题1：如图所示铸件结有何改进之处？怎样修改？
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思考题2：为防止铸件缺陷产生，试修改图示铸钢机架的结 构。（孔的尺寸、形状不能变）
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思考题3：图示压铸件的结构有何缺点，应如何改进？
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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：
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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：
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实例2：
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实例3：
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便于型芯的稳定、排气和铸件的清理
实例分析：
2019/9/13
9
实例分析：
2019/9/13
10
4.4.2合金铸造性能对铸件结构的要求
1.铸件壁厚的设计
原则1：合理设计铸件壁厚 概念：
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。
4.4 液态金属成型件的结构设计
4.4.1 砂型铸造工艺对铸件结构的要求 4.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求 4.4.3 不同成形工艺对铸件结构的要求
2019/9/13
1
知识点:
铸件结构的工艺性
铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构与合金铸造性能的关系
铸
合
铸
件
理
件
铸
铸
铸
防
减
的
设
结
件
件
件
裂
缓
外
计构Biblioteka 的13原则2：避免锐角连接
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。
2019/9/13
14
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。
实例分析1：
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2019/9/13
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原则2: 铸件壁后应均匀， 避免厚大截面
缺陷分析： 铸铸件如果壁后过大会出现集中的缩孔
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2.铸件壁的连接
原则：
1.铸件的结构圆角； 2.避免铸件壁的锐角连接； 3.厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡； 4.减缓肋、辐收缩的阻碍； 5.避免出现过大的水平面。
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的
壁
筋
筋
型
铸
斜
外
壁
的
的
与
应
件
度
形
厚
连
应
辐
便
内
应
应
接
用
收
于
腔
便
尽
缩
取
于
可
时
出
取
能
的
模
出
均
阻
样
模
匀
力
样
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4.4.1 砂型铸造工艺对铸件结构的要求
1.铸件的外形设计 原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺 实例分析：
2019/9/13
3
实例分析：
2019/9/13
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实例分析：
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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。
2019/9/13
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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。
实例：
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。
缺陷分析：
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。
结论：铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间
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4.3.3不同成型工艺对铸件结构的要求
1.压铸件的结构设计 2.熔模铸件的结构设计 3.铸件的组合设计
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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：
2019/9/13
19
2.熔模铸件的结构设计
5
2.铸件的内腔设计
原则：减少形芯数量，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。
减少型芯的数量，避免不必要的型芯； 铸件内腔设计
便于型芯的稳定、排气和铸件的清理。
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6
减少型芯的数量，避免不必要的型芯
实例分析：
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