第三章铸件结构设计的工艺性
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。
零件结构的铸造工艺
第一章简介1.1中国古代铸造技术发展中华文明大致经历了石器时代、铜器时代和铁器时代三个历史阶段，这三种材质的工具和技术的创造发明，随着人类的繁衍，不断推动人类文明向高级阶段发展，金属的应用使人类文明产生了根本性的飞跃，而铸造技术的运用和金属的发展紧密联系在一起。
对古代很多务农的人来说，铸造技术是一门手艺。
据历史考证，我国铸造技术开始于夏朝初期，迄今已有5000多年。
到了晚商和西周初期，青铜的铸造技术得到了蓬勃发展，形成了灿烂的青铜文化，遗留到今天的有一批铸造工艺水平较高的铸造产品。
中国古代的铸造方法有：石型即用石头或石膏制作铸型；泥型古称“陶范”；金属型古称“铁范”；失蜡型有出蜡法、走蜡法、脱蜡法或刻蜡法；砂型这种方法是伴随泥型一起产生的。
中国古代铸造中的精品有：沧州铁狮，司母戊方鼎，四羊方尊，曾侯乙尊盘，永乐大铜钟，大型铜编钟，铜车马仪仗队等。
1.2中国铸造技术发展现状尽管近年来我国铸造行业取得迅速的发展,但仍然存在许多问题。
第一,专业化程度不高,生产规模小。
我国每年每厂的平均生产量是815t,远远低于美国的4606t和日本的4878t。
第二,技术含量及附加值低。
我国高精度、高性能铸件比例比日本低约20个百分点。
第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱。
第四,管理水平不高,有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术,但却无法生产出高质量铸件,究其原因就是管理水平较低。
第五,材料损耗及能耗高污染严重。
中国铸铁件能耗比美国、日本高70%～120%。
第六,研发投入低、企业技术自主创新体系尚未形成。
1.3发达国家铸造技术发展现状发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。
生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。
在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺。
3铸造
• （2）透气性 型砂：（芯砂）孔隙透过气体的 能力，称为透气性。若型砂透气性不足，型砂 内的气体排不出去，会使铸件产生气孔、浇不 足等缺陷。 • （3）耐火度 ：型砂（芯砂）在高温液体金属 的作用下不熔融、不烧结的能力，称为耐火度。 如耐火度不足，容易使铸件粘砂，使清理、切 削加工困难，甚至造成废品。 • （4）退让性 ：铸件冷却收缩时，型砂（芯砂） 具有可被压溃，而不阻碍铸件收缩的性能，称 为退让性。若型砂退让性不足，铸件收缩时可 能产生裂纹。 • 由于芯砂的大部分被金属液体包围，因此， 对芯砂的性能要求要比型砂高。
三、造型材料
• 用来造型的型砂、造芯的芯砂以及型腔表面的 涂料等统称造型材料。 • 造型材料中型砂的用量很大，通常每生产1t铸 件，需要3～6t型砂。因此，型砂的性能、经济 性对铸件的质量和成本影响很大。 • 1．型砂和芯砂应具备的性能 • （1）强度 型砂（芯砂）抵抗外力而不破坏的 能力，称为强度。若型砂强度不足，造型、合 箱、 搬运、浇注时常会发生塌箱，铸件易产 生冲砂、砂眼等缺陷。 •
3－2 特种铸造
砂型铸造方法具有适应性广、生产准 备简单、成本低廉等优点，被广泛采用。 但却存在生产过程较复杂、砂型只能用 一次、生产率低、铸件质量差、工人劳 动条件较差等缺点，使砂型铸造远远不 能满足高质量铸件和大规模生产的要求。 特种铸造就是从不同的方面弥补了砂型 铸造的不足而发展起来的。主要有金属 型铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸 造等。
四、造型方法
• 砂型铸造的造型方法可分为手工造型和机器造 型两大类。 • 在单件、小批量生产铸件时，手工造型仍是常 用的方法。造型时，如何将模样顺利地从砂型 中取出而又不破坏型腔的形状，这是个关键问 题。因此，围绕起模问题，就形成了多种造型 方法。 • 1．整模造型 • 整模造型的模样是一个整体。造型时模样全 放在一个砂箱内，分型面为平面。这类零件的 最大截面在端部，而且为平面
《铸造工艺》课程设计说明书
目录1绪言················································2铸造工艺设计···············2.1铸件结构的铸造工艺性·········2. 2铸造工艺方案的确定·················2.3参数的选择工艺2. 4砂芯设计2. 5浇注系统设计·············3铸造的工艺装备设计······3. 1模样设计·······3. 2模底板的设计·······················3. 3模样在模底板上的装配············4结束语·······参考文献1绪言我本次课程设计的任务是对灰铸铁支承座进行铸造工艺及工装设计。
《铸件结构工艺性》课件
床身的铸造工艺性应良好，以便于制造和维护，同时也 有利于提高床身的质量和可靠性。
结构设计
床身的结构设计应合理，以减小应力集中和热变形，提 高床身的使用寿命和稳定性。
大型船用柴油机曲轴铸件结构工艺性分析
01 总结词
02 详细描述
03 形状和尺寸
04 材料
05 冷却系统
大型船用柴油机曲轴铸件 结构工艺性分析主要关注 曲轴的形状、尺寸、材料 、冷却系统等要素，以确 保曲轴的强度、刚度和耐 久性。
大型船用柴油机曲轴铸件 是柴油机的重要组成部件 ，其结构工艺性对柴油机 的性能和使用寿命有着重 要影响。在分析大型船用 柴油机曲轴铸件结构工艺 性时，需要考虑以下几点
曲轴的形状和尺寸应符合 柴油机的整体设计要求， 以确保柴油机的性能和稳 定性。
曲轴的材料应具有良好的 强度、刚度和耐久性，以 承受柴油机工作过程中的 各种载荷和应力。
发展
现代铸造技术的发展对铸件结构工艺 性提出了更高的要求，同时也推动了 铸件结构工艺性的发展。未来，铸件 结构工艺性将更加注重环保、节能和 可持续发展等方面。
02
铸件结构工艺性原则
铸造工艺对铸件结构的要求
简化模具结构
铸件结构设计应尽量简单，以 减少模具的制造难度和成本。
减少浇注系统
合理设计浇注系统，减少不必 要的浇道和冒口，提高金属液 的利用率。
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铸造斜度与过渡尺寸
铸造斜度的作用
铸造斜度可以改善铸件的铸造性能，减 少铸造缺陷，提高铸件的质量和性能。
VS
过渡尺寸的设计
过渡尺寸的大小应根据铸件的结构和工艺 要求确定，以实现平稳过渡，减少应力集 中和铸造缺陷。
04
金属工艺学--热加工工艺基础
避免铸件 产生翘曲 变形。
不合理
合理
一、铸件质量对铸件结构的要求
（五）尽量避免过大的水平面或采用倾斜的表面
避免铸件水平 方向出现较大 平面而产生夹 砂、浇不足等 缺陷。
不合理
合理
二、铸造工艺对零件结构的要求
铸造工艺对铸件结构的要求原则
铸件结构工艺性分析
符合铸造生产的工艺要求 技术经济合理
➢ 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。
Ø 铸件壁较厚，容易产生缩孔。将壁厚减薄，采用 加强筋，可防止缩孔。
习题
一、判断题
1. 砂型铸造是铸造生产中唯一的铸造方法。（ ） 2. 砂型铸造时，木模尺寸应与铸件尺寸完全相同。（ ） 3. 铸件的重要受力面、主要加工面，浇注时应朝上。（ ） 4. 圆角是铸件结构的基本特征。（ ） 5. 机器造型生产率高，铸件精度较高，因此应用广泛。（ ）
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。
a 不合理，b、c 合理
一、铸件质量对铸件结构的要求
（三） 轮辐和筋的设计 — 减缓肋、辐收缩的阻碍
交叉接头因交叉处热 节较大，内应力难以 松弛，较易产生裂纹 。交错接头和环状接 头热节较小，且都可 通过微量变形缓解内 应力，抗裂性能较好 。
二、铸造工艺对零件结构的要求
（四）垂直分型面的非加工表面应设计一定的斜度 （称为结构斜度）
起模斜度是造型过程中为便 于起模而额外加的斜度，如 果是加工面，铸后必须通过 机械加工切除；结构斜度是 设计铸件结构时直接带的， 这样可以不必再特意设置拔 模斜度，铸完不用切除。
设计铸件应合理确定 其结构斜度。
压铸件结构工艺性
压铸件结构工艺性压铸件结构设计是压铸工作的第一步。
设计的合理性和工艺适应性将会影响到后续工作的顺利进行，如分型面选择、内浇口开设、推出机构布置、模具结构及制造难易、合金凝固收缩规律、铸件精度保证、缺陷的种类等，都会以压铸件本身工艺性的优劣为前提。
⑴、压铸件上应消除内侧凹，以保证压铸件从压型中顺利取出。
⑵、压力铸造可铸出细小的螺纹、孔、齿和文字等，但有一定的限制。
⑶、应尽可能采用薄壁并保证壁厚均匀。
由于压铸工艺的特点，金属浇注和冷却速度都很快，厚壁处不易得到补缩而形成缩孔、缩松。
压铸件适宜的壁厚：锌合金为1～4mm，铝合金为1.5～5mm，铜合金为2～5mm。
⑷、对于复杂而无法取芯的铸件或局部有特殊性能（如耐磨、导电、导磁和绝缘等）要求的铸件，可采用嵌铸法，把镶嵌件先放在压型内，然后和压铸件铸合在一起。
1、压铸件零件设计的注意事项⑴、压铸件的设计涉及四个方面的内容：a、即压力铸造对零件形状结构的要求；b、压铸件的工艺性能；c、压铸件的尺寸精度及表面要求；d、压铸件分型面的确定；压铸件的零件设计是压铸生产技术中的重要部分，设计时必须考虑以下问题：模具分型面的选择、浇口的开设、顶杆位置的选择、铸件的收缩、铸件的尺寸精度保证、铸件内部缺陷的防范、铸孔的有关要求、收缩变形的有关要求以及加工余量的大小等方面；⑵、压铸件的设计原则是：a、正确选择压铸件的材料；b、合理确定压铸件的尺寸精度；c、尽量使壁厚分布均匀；d、各转角处增加工艺园角，避免尖角。
⑶、压铸件分类按使用要求可分为两大类，一类承受较大载荷的零件或有较高相对运动速度的零件，检查的项目有尺寸、表面质量、化学成分、力学性能（抗拉强度、伸长率、硬度）；另一类为其它零件，检查的项目有尺寸、表面质量及化学成分。
在设计压铸件时，还应该注意零件应满足压铸的工艺要求。
压铸的工艺性从分型面的位置、顶面推杆的位置、铸孔的有关要求、收缩变形的有关要求以及加工余量的大小等方面考虑。
第二篇第3章砂型铸造
§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
铸造-铸件结构工艺性1
（3）可制成形状复杂的铸件最 小孔径为1.5mm，最小壁厚可达 0.7mm。
（4）工艺过程复杂。生产周期 长，铸件成本较高，铸件重量不 超过25kg。
应用：在汽车、拖拉机、汽轮机 仪表、刀具和武器等行业中都得 到广泛应用。
二、金属型铸造
1、定义：在重力下将金属液浇入金属铸 型中，以获得铸件的方法。 2、金属型的结构 如图所示（见金属型动画片） 3、金属型铸造的工艺特点
四、离心铸造
1、定义：将金属液浇入旋转的铸型中， 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，适合铸造中空 铸件，又能铸造成形铸件。
2、离心铸造机：分为立式和卧式二大类， 如图所示。立式离心铸机的铸型绕垂直轴 旋转，生产高度小于直径的圆环类铸件 （注意有二个缺点：上薄下厚和内表面气 体及夹杂多）；卧式铸机绕水平轴旋转， 主要生产长度大于直径的管、套类铸件。
（1）金属型预热 （2）刷涂料 （3）浇注 （4）开型时间 4、金属型铸造的特点及应用范 围
金属型铸造的优点：
（1）铸型冷却快，组织致密，机械性 能高。
（2）铸件的精度和表面质量较高尺寸 公差为IT11-IT14,表面粗糙度Ra值可达 12.5～6.3μm。
（3）浇冒口尺寸较小节约金属。
（4）不用砂或少用砂，节约造型材料。
4、压力铸造的特点和应用范围
（1）铸件的尺寸精度最高，表面粗糙度 最小，铸件可不经机械加工直接使用。
（2）铸件的强度和表面硬度都较高。因 为表层金属晶粒较细，组织致密。
（3）生产效率高，易于机械化和自动化。
压铸的缺点：
（1）高速液流会包住大量气体铸件表面 形成许多气孔故不能进行较多的切削加 工，以免气孔暴露出来。也不能进行热 处理，高温加热时，气孔内气体膨胀使 铸件表面鼓泡或变形。
《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。
铸件设计方面
铸件结构工艺性基本要求一．铸件结构设计方面1.铸件壁厚设计铸件壁厚不能过薄：铸件壁厚过薄，在生产铸件时会出现铸件浇不足和冷隔等缺陷，这是因为过薄的壁厚不能保证铸造合金液具有足够的能力充满铸型。
通常，在一定铸造条件下，每种铸造合金都存在一个能充满铸型的最小壁厚。
设计铸件时应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。
这一最小壁厚与铸造合金液的流动性以及铸件的轮廓尺寸有关。
对于采用砂型铸造各种铸造合金铸件的最小壁厚，在设计铸件时应参考表1.1-1至表1.1-5表1.1-1 砂型铸造铸铁件的最小壁厚（单位：mm）表1.1-2 砂型铸造铸钢件的最小壁厚（单位：mm）表1.1-3 砂型铸造镁合金和锌合金铸件的最小壁厚（单位：mm）表1.1-4砂型铸造铝合金铸件的最小壁厚（单位：mm）表1.1-5 砂型铸造铜合金铸件的最小壁厚（单位：mm）铸件壁厚不能过厚：铸件壁厚过厚，在生产铸件时会出现铸件疏松等缺陷，铸件壁厚超过一定厚度（俗称铸造合金的临界壁厚）时，铸件的力学性能并不按比例随着铸件厚度的增加而增加，反而是显著地下降。
因此设计铸件时，铸件壁厚不能设计的过后，更不能超过铸造合金的临界壁厚。
对于可锻铸铁，为了保证获得白口坯件，其壁厚更不能过厚；对于球墨铸铁件，为防止厚大件易出现球化衰退现象，造成球化不良，使铸件的力学性能显著恶化，其壁厚亦不宜过厚。
通常，砂型铸造各种铸造合金的临界壁厚可按最小壁厚的3倍来考虑。
也可按表1.1-6至表1.1-8来确定。
对于设计薄壁铸件来说临界壁厚的数值更具有直接的参考价值；对于设计重型铸件亦可参考临界壁厚数值，从选择合理的断面结构形状着手，以尽量避免过分厚实的断面。
表1.1-6 砂型铸造各种铸造合金的临界壁厚（单位：mm）表1.1-7碳素钢铸件砂型铸造的临界壁厚（单位：mm）表1.1-8铸钢件的合理壁厚（单位：mm）2.壁厚不得有急剧变化如果设计铸件时，铸件各个部分的壁厚设计得相差悬殊，并有急剧变化，那么在生产铸件时，薄壁部分冷却快，合金液会先凝固；而厚壁部分冷却慢，易形成热节，在凝固收缩时因合金液补缩不足会使铸件产生缩孔、缩松和内应力。
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.
第1章 铸造(第4节)
3）铸件壁与壁的连接要逐步过渡
为减少应力集中，防止铸造过程中产生裂纹， 铸件壁从厚到薄或从薄到厚的连接应逐步过渡， 避免截面突变。
图1-51 壁厚逐步过渡
3、避免铸件收缩受阻的设计
铸件收缩受阻时，易产生内应力，从而产生裂纹，故 应尽量避免受阻收缩。如图1-52的轮辐可采用奇数轮辐数 或采用弯曲轮辐。直线形奇数轮辐，可借助轮辐本身的微 量变形自行减少内应力。
所谓铸件壁厚尽可能均匀，并非指铸件所有 的壁厚完全相同，而是使铸件各壁的冷却速 度相近，如铸件内壁由于散热条件较差，因 此要求内壁厚度应小于外壁，使铸件内、外 壁冷却速度相近，如图2-47所示。
此外，利用加强筋来减少铸件 的壁厚，见图1-48所示。
2、铸件壁间连接的设计
为减少热节、防止缩孔，减少应力，防止裂纹，壁间 应圆角连接并逐步过渡。如图1-52所示。
铸件侧壁上若有凹入部分，会妨碍起模，通常需要增 加砂芯才能形成铸件凹入部分的形状。见图2-38a所示端 盖铸件。由于上面是凸缘法兰，使铸件具有两个分型面， 采用三箱造型或者增加环形外型芯，使造型工艺复杂。改 进设计后，见图2-38b所示，取消了下部法兰凸缘，使铸
件仅有一个分型面，简化了造型工艺。
2）分型面应是平面，铸件外形应去掉不必 要的外圆角。
图1-54 防止变形的铸件结构设计
二、铸造工艺的影响
铸件结构设计，除应满足零件的 使用要求外，还应使铸造工艺过程简 化，以提高生产和质量。
1、铸件外形设计 设计时应尽量避免侧凹、窄槽和不必 要的曲面。图1-56的箱体铸件；图1-57的托 架结构。
图1-56 箱体的结构
图1-57 托架结构
1）避免铸件外表面侧凹
2）铸件的临界壁厚：厚壁铸件，易产生 缩孔、缩松、晶粒粗大等缺陷，力学性能 下降，故存在一个最大壁厚；一般取最小 壁厚的三倍。
铸造工艺设计：浇注位置的选择原则、分型面的选择原则[行业荟萃]
![铸造工艺设计：浇注位置的选择原则、分型面的选择原则[行业荟萃]](https://img.taocdn.com/s3/m/68c98db2524de518964b7d61.png)
8
锥齿轮铸件的浇注位置
❖ 锥齿轮铸件的浇注位置
行业借鉴
9
❖ 缸筒和卷筒等圆筒形铸件的关键部位是内外圆 柱面，要求加工后金相组织均匀、无缺陷，其 最佳浇注位置应是内、外圆柱面呈直立状态。
图3 起重机卷筒的浇注位置
(a) 不合理; (b) 合理 行业借鉴
10
铸造工艺设计 一 浇注位置的选择
2 大平面铸件应朝下：
1、铸造工艺对铸件结构的要求
（一）铸件的外形设计 1.铸件应避免外部侧凹以便于起模，减少分型面
端盖的设计
行业借鉴
52
1、铸造工艺对铸件结构的要求
（一）铸件的外形设计 2. 应尽量使分型面平直 平直的分型面可避免操作费时的挖砂造型或假箱造型； 同时，铸件的毛边少，便于清理。
行业借鉴
53
1、铸造工艺对铸件结构的要求
铸造圆角的半径应与铸件的壁厚相适应，一般内圆角
半径可按相邻两壁平均厚度的1／3－l／5选取；外圆
角半径可取内圆角半径的一半。铸造圆角也可在技术
要求中作统一说明。
在相交两平面中，任问一个表面加工后；圆角就被切
去，此时该处就应画成尖行业角借鉴。
47
行业借鉴
48
在确定浇注位置、分型面和各项工艺参数之后，再 经过浇注系统，冒口等的设计，即可按规定的工艺 符号或文字绘制铸造工艺图。
41
行业借鉴
42
3. 收缩率
❖ 铸件冷却后的尺寸比型腔尺寸略为缩小，为 保证铸件的应有尺寸，模样尺寸必须比铸件
放大一个该合金的收缩率。铸造收缩率K表达
式为：
行业借鉴
43
4. 型芯头
❖ 【芯头】是指砂芯的外伸部分，用来定位和 支承砂芯。芯头设计的好坏，对型芯的定位、 稳固、排气和从铸件中的清理，起至关重要 的作用。芯头有垂直和水平芯头两种。芯座 是指铸型中专为放置芯头的空腔。芯头和芯 座尺寸主要有芯头长度 L（高度H）、芯头斜
第三章 砂型铸造工艺
manufacturing process
机电工程学院 金工学部 陈光南
金属工艺学
绪论 一、概述 本课程是研究机械制造中的各种工 艺方法及相应的工艺基础知识， 艺方法及相应的工艺基础知识，是一门 实践性很强的培养工程人员的技术基础 课。
二、机械制造基本过程
产品设计
总体设计 零部件设计 决定功能 选材料 决定结构及 尺寸 绘出图纸
４．铸造收缩率 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 ．（ 中） ５．铸造圆角 除分型面和孔外， 除分型面和孔外，任意两壁的交角都应做成 圆角．（用红笔写到工艺说明中） ．（用红笔写到工艺说明中 圆角．（用红笔写到工艺说明中）
上
下 工艺说明
1.拔模斜度1°30’ 2.铸造收缩率1% 3.铸造圆角R3
四、型芯设计 型芯主要用来形成铸件内腔、 型芯主要用来形成铸件内腔、孔及外形不易 取模的部分。 取模的部分。 水平芯头：两芯头处在水平位置。 水平芯头：两芯头处在水平位置。上芯座和 芯头间留有间隙，防止压垮。 芯头间留有间隙，防止压垮。 垂直芯头：两芯头一上一下。 垂直芯头：两芯头一上一下。上芯头较短且 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙， 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙，防止合箱 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小， 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小，主要固定和 支撑整个型芯。 支撑整个型芯。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。型芯另一边 悬空，多用芯撑固定。 悬空，多用芯撑固定。 用蓝线画到零件图上。 用蓝线画到零件图上。
二、型砂性能对铸件质量的影响
强度不够→ 强度不够→垮砂 透气性不良→ 透气性不良→气孔 耐火性不高→ 耐火性不高→粘砂 退让性不好→裂纹 退让性不好→
铸件结构工艺性分析.
铜合金铸件铸造技术 课程
铸件结构工艺性分析
2.铸件 结构 分析 的要 点
1）最 小壁 厚
2）最 小孔 和槽
3）壁 厚的 均匀 性和 壁的 连接
4）平 面大 小
5）顺 序凝 固的 要求
铸件结构设计要力求避免分散的和孤立的热 节，便于实现顺序凝固，以防止产生缩孔和缩 松。
使用横浇道的浇冒口系统
铜合金铸件铸造技术 课程
最大深度 孔的直径 3～5 通孔 5～10 盲孔 5
＞5～10
＞10～20 ＞20～40 ＞40～60
＞10～30
＞30～60 ＞60～120 ＞120～200
＞5～15
＞15～25 ＞25～50 ＞50～80
＞60～100
＞100
＞200～300
＞300～350
＞80～100
＞100～120
铜合金铸件铸造技术 课程
铸件结构工艺性分析
1）最小壁厚 2） 最小孔和槽 3）壁 厚的均匀性和壁的 连接 4）平面大小
2.铸件结构分析的 要点
5）顺序凝固的要 求
注意事项
需要指出的是，铸件结构主要是零件设计人员根据零件的使用要 求及生产、加工等方面要求设计决定的，对某些工艺结构不很合理的 铸件，铸造技术人员应和设计、加工等方面技术人员协商解决。 同时，铸件结构工艺性并不是一个一成不变的概念。随着生产技术、 新材料、新工艺的创新和应用，铸件结构的工艺性问题也会发生变化， 原来难以铸造的铸件变得简易可行了。 ★★第一节课到此结束
铜合金铸件铸造技术 课程
铸件结构工艺性分析
2.铸件结 构分析的 要点 1）最小壁 厚 2）最 小孔和槽
3）壁厚的 均匀性和 壁的连接
4）平面大 小
设计铸件时,从哪几方面考虑压铸件的结构工艺性范文
设计铸件时,从哪几方面考虑压铸件的结构工艺性1．熟练掌握工程制图标准和表示方法。
掌握公差配合的选用和标注。
2．熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。
掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。
了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用。
3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。
熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉实用设计方法，了解现代设计方法。
4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺问题。
熟悉铸造、压力加工、焊接、切（磨）削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。
熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。
了解生产线设计和车间平面布置原则和知识。
5．熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。
熟悉经济和管理的基础知识。
了解管理创新的理念及应用。
6．熟悉质量管理和质量保证体系，掌握过程控制的基本工具与方法，了解有关质量检测技术。
7．熟悉计算机应用的基本知识。
熟悉计算机数控（CNC）系统的构成、作用和控制程序的编制。
了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。
8．了解机械制造自动化的有关知识。
Ⅱ.考试内容一、工程制图与公差配合1．工程制图的一般规定（1）图框（2）图线（3）比例（4）标题栏（5）视图表示方法（6）图面的布置（7）剖面符号与画法2．零、部件（系统）图样的规定画法（1）机械系统零、部件图样的规定画法（螺纹及螺纹紧固件的画法齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法花键的画法及其尺寸标注弹簧的画法）（2）机械、液压、气动系统图的示意画法（机械零、部件的简化画法和符号管路、接口和接头简化画法及符号常用液压元件简化画法及符号）3．原理图（1）机械系统原理图的画法（2）液压系统原理图的画法（3）气动系统原理图的画法4．示意图5．尺寸、公差、配合与形位公差标注（1）尺寸标注（2）公差与配合标注（基本概念公差与配合的标注方法）（3）形位公差标注6．表面质量描述和标注（1）表面粗糙度的评定参数（2）表面质量的标注符号及代号（3）表面质量标注的说明7．尺寸链二、工程材料1．金属材料（1）材料特性（力学性能物理性能化学性能工艺性能）（2）晶体结构（晶体的特性金属的晶体结构金属的结晶金属在固态下的转变合金的结构）（3）铁碳合金相图（典型的铁碳合金的结晶过程分析碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响铁碳合金相图的应用）（4）试验方法（拉力试验冲击试验硬度试验化学分析金相分析无损探伤）（5）材料选择（使用性能工艺性能经济性）2．其他工程材料（1）工程塑料（常用热塑性工程塑料常用热固性工程塑料常用塑料成型方法工程塑料的应用）（2）特种陶瓷（氧化铝陶瓷氮化硅陶瓷碳化硅陶瓷氮化硼陶瓷金属陶瓷）（3）光纤（种类应用）（4）纳米材料（种类应用）3．热处理（1）热处理工艺（钢的热处理铸铁热处理有色金属热处理）（2）热处理设备（燃料炉电阻炉真空炉感应加热电源）（3）热处理应用（轴类弹簧类齿轮类滚动轴承类模具类工具类铸铁、铸钢件有色金属件）三、产品设计1．新产品设计开发程序（1）可行性分析（市场调研产品定位可行性分析报告）（2）概念设计（设计要求功能分析方案设计设计任务书）（3）技术设计（工作内容与要求机械结构设计设计计算说明书）（4）设计评价与决策（评价目标、准则评价方法）2．机械设计基本技术要素（1）强度、刚度（2）结构工艺性设计（可加工性设计可装配性设计可包装运输的设计原则要点）（3）可靠性（可靠性的评价指标可靠性设计）（4）摩擦/磨损/润滑（摩擦定律磨损定律影响摩擦磨损的因素减少摩擦与磨损的方法）（5）机械振动与噪声（基本概念振动、噪声产生的根源与危害防止和降低振动、噪声的策略措施）（6）安全性（安全设计的原则防护设计）（7）标准化、通用化3．机械零、部件设计（1）机械传动及其零、部件（齿轮的功能特点及设计计算轴的功能特点及设计丝杠的功能特点及设计带传动的功能特点及设计计算减速器的功能特点及设计选用调速器的功能特点及设计）（2）联接、紧固件（螺栓联接的功能特点与设计键的功能特点与设计计算销的功能特点与设计联轴器的功能特点与设计计算过盈联接的功能特点与设计）（3）操作调节与控制件（弹簧的功能特点与设计离合器的功能特点与设计制动器的功能特点）（4）箱体/机架件（箱体、机架的设计准则箱体、机架设计的一般要求箱体、机架的设计步骤）4．气动、液压的传动控制系统（1）常用气动、液压元件（控制阀泵和马达）（2）气、液传动原理及系统设计（气动系统基本管路设计液压系统基本管路设计）（3）常见故障诊断与维护（4）密封设计5．电气传动基础（1）电动机（直流电动机异步电动机同步电动机）（2）电气调速（直流电动机的调速异步电动机的调速）（3）电气制动（直流电动机制动异步电动机制动）（4）电动机的选用6．设计方法与应用（1）计算机辅助设计（概念应用）（2）实用设计方法（工业造型设计优化设计人机工程反求技术模块化设计有限元分析快速原型制造）（3）现代设计方法（并行设计智能设计生命周期设计绿色设计创新设计）四、制造工艺1．工艺过程设计（1）工艺过程基本概念（生产过程工艺过程机械加工工艺过程机械加工工艺规程）（2）工艺规程设计的依据、程序和主要问题（工艺规程设计的依据工艺规程设计的程序工艺规程设计中的主要问题）（3）产品结构工艺性审查（产品结构工艺性审查对象产品结构工艺性审查目的产品结构工艺性审查时应考虑的主要因素产品结构工艺性审查内容）（4）定位基准选择（基准的概念精基准的选择粗基准的选择）（5）工艺路线设计（表面加工方法的选择加工阶段的划分加工顺序的安排工序的合理组合）（6）加工余量确定（加工余量概念影响加工余量的因素确定加工余量的方法）（7）工艺尺寸计算（工艺尺寸链的基本概念基本的工艺尺寸链求解综合的工艺尺寸链的图表计算法）（8）工艺方案的技术经济分析（工艺方案的评价原则工艺方案的分析与比较）（9）典型零件工艺设计示例（箱体件的加工工艺主轴加工工艺圆柱齿轮加工工艺）2．工艺装备的设计与制造（1）工艺装备及其类型（工艺装备工艺装备的类型）（2）工艺装备选择的依据（工艺方案工艺规程工序要求与设备本企业的现有工艺装备条件各类工艺装备的标准、订购手册、图册及使用说明书等）（3）工艺装备的选择与设计的原则（4）工艺装备选择的程序（5）工艺装备设计程序（6）工艺装备设计（或选择）的技术经济评价指标（7）工艺装备的验证（工艺装备验证的目的验证的范围验证的主要内容验证的方法）3．车间平面设计（1）车间生产设备布置原则（2）产品种类与生产分析（按产品（或流水线、生产线）的设备布置方案按工种（或专业化）的设备布置方案成组（或单元）设备布置方案）（3）车间设备的布置方式（机群式布置流水线布置）4．切（磨）削加工（1）切（磨）削加工基本知识（基本概念金属切削率切削力切削热与切削温度刀具磨损与刀具耐用度切削加工方法与特点经济加工精度）（2）车削（常用车削方式典型车削加工表面类型车床类型与适用范围典型的车削加工（非数控车削方法）新的车削技术）（3）铣削（常用铣削方式典型铣削加工表面类型铣床类型与适用范围典型零件表面的铣削超精铣削）（4）磨削（常用磨削方式典型磨削加工表面类型主要磨床类型与适用范围典型零件表面磨削）（5）影响切（磨）削加工质量的因素和改进措施（工艺系统方面的因素工艺过程的因素环境因素提高切削加工质量的原则措施）（6）切削用量的选择（7）切削用的工夹具（机床夹具切削刀具）5．特种加工（1）特种加工方法与特点（2）电火花加工（电火花成形加工电火花成形加工工艺过程电火花成形加工机床影响电火花成形加工工艺质量的因素及提高措施）（3）电火花线切割加工（电火花线切割加工特点电火花线切割加工工艺过程电火花线切割加工设备线切割加工的主要工艺质量指标影响工艺经济性的因素与分析）（4）激光加工（激光加工原理、特点和分类激光加工设备激光打孔激光切割）（5）超声加工（超声加工的原理与特点超声加工设备超声加工工艺参数及其影响因素超声加工的应用）6．铸造（1）铸造及其特点（铸造工艺基础铸造工艺设计铸造工艺文件）（2）砂型铸造（造型材料铸铁件铸造铸钢件铸造铜、铝合金铸件铸造）（3）金属型铸造（铜合金铸件铝合金铸件）（4）压铸（压铸件的结构压铸合金压铸机）（5）熔模铸造（熔模铸件的结构熔模铸造的工艺参数模型壳的特点及应用）（6）铸造工艺装备（模样模板芯盒砂箱）7．压力加工（1）压力加工及其分类（压力加工的涵义和特点压力加工的分类与应用）（2）锻造（自由锻模锻）（3）冲压（冲压加工的特点冲压工艺分类冲压工艺的应用要求）（4）影响锻压加工质量的因素及其提高的措施（5）压力加工用的工艺装备（冲压模设计热锻模设计胎模结构设计快速经济制模技术）8．焊接（1）焊接方法和特点（熔焊工艺基础弧焊电源及其特性焊接工艺）（2）电弧焊（手弧焊及其设备埋弧焊）（3）氩弧焊（4）气焊（气焊与气割设备选用气焊工艺参数的选择气焊工艺参数的选择）（5）焊接工艺装备（焊接用夹具焊接辅助加工装置焊接操作机）9．表面处理（1）表面处理的特点和分类（表面处理特点表面工程技术分类）（2）涂装技术（涂装材料涂装工艺与装备涂膜干燥典型产品涂装涂膜质量的评价）（3）热喷涂技术（常用热喷涂工艺分类和热喷涂技术特点热喷涂工艺流程热喷涂工艺方法热喷涂材料热喷涂技术的应用热喷涂涂层质量评定）（4）电镀（电镀的实施方式电镀的工艺过程影响镀层质量的因素电镀种类及应用电镀层质量评价）10．装配（1）基本知识（组装、部装、总装装配单元、基准零件与基准组件、基准部件装配精度影响装配质量的主要因素）（2）装配尺寸链及装配方法（装配尺寸链装配方法）（3）装配方法类型及其选择（完全互换装配法部分互换装配法（亦称大数互换装配法）选择装配法修配装配法调整装配法）（4）典型部件装配（滚动轴承部件装配圆柱齿轮传动部件装配）五、管理/经济1．安全/环保（1）设备维护保障（保养）与安全操作（设备的维护保障（保养）加工和起重机械的安全机器人、数控机床和自动生产线的安全技术）（2）常见劳动安全与卫生防范（防火、防爆防触电和静电防噪声）（3）环境保护（工业废气、废水、固体废弃物及其处理技术环保法律、法规及标准清洁生产ISO 14000环境管理系列标准介绍）2．与职业相关的道德、法律知识（1）公民基本道德规范（2）公民道德建设的主要内容（3）机械工程师职业道德规范（4）财务及税务制度（会计基本制度财务三表税种、税率）（5）知识产权法（基本知识专利法商标法著作权法反不正当竞争法）（6）现代企业制度相关法律（公司法合同法招投标法生产许可制度）（7）WTO规则和政府产业政策（历史和我国的承诺WTO基本原则WTO的四大宗旨反补贴与反倾销加入WTO对我国社会的影响）3．工程经济（1）经济学基本概念（需求供给供给和需求平衡市场市场经济指令经济和混合经济）（2）成本分析（成本的分类量—本—利之间的关系量—本—利分析）（3）价值工程（价值工程的基本概念实施价值工程的基本程序产品功能分析产品功能评价提出改进设想分析与评价方案试验，检查，评价效果）4．管理（1）管理的基本职能（管理的重要性和工作性质管理的基本职能）（2）现代企业制度（企业所有制两权分离企业财产组织形式公司治理结构）（3）生产率分析与提高（生产率方法研究时间研究熟练曲线）（4）物流基础（物流及其系统的基本概念制造企业的物流系统常用物料搬运设备的特点及选用供应链和供应链管理）（5）现场管理（5S活动定置管理）5．管理创新（1）制造模式的变化和先进制造模式（制造模式从大量生产开始成组技术、数控技术和单元制造——多品种成批生产的解决方案当代的先进制造模式）（2）MRP/MRPⅡ/ERP （MRP MRPⅡERP）（3）精益生产（准时制（JIT）生产看板管理）（4）项目管理（项目及项目管理概念项目管理三要素和目标项目管理的过程和内容）（5）灵捷制造（灵捷制造战略产生背景灵捷制造战略的基本概念企业灵捷化案例）六、质量管理/质量控制1．质量管理/质量保证（1）质量/产品质量（质量定义产品质量和质量特性产品质量的形成与质量职能及职责）（2）质量管理和全面质量管理（质量管理的含义质量管理的发展全面质量管理的特点全面质量管理的基础工作）（3）ISO 9000族标准与质量体系（ISO 9000族标准的产生与发展ISO 9000族标准的构成与内容质量保证和质量体系建立）（4）质量认证（质量认证的类型产品质量认证质量体系认证）2．过程质量控制（1）质量控制概念（2）过程质量控制的基本工具（统计分析表排列图因果图）（3）统计过程控制工具（直方图工序能力和工序能力指数Cp 控制图）（4）相关分析（相关图（散点图）法回归方程法相关分析在质量控制中的用途）3．计量与检测（1）产品制造中的计量与检测（2）几何量测量（测量基准长度测量用的器具角度测量器具形状测量器具）（3）机械量测量（力、重量的测量力矩的测量位移测量转速测量振动测量）（4）其他物理量测量（温度测量压力测量噪声测量）七、计算机应用1．计算机应用的基本知识（1）微机的构成及种类（2）常用微机的结构性能特点（十六位微机（8086/8088CPU）的结构性能特点八位微机（Z80CPU）的结构性能特点单片机的结构性能特点I/O接口及存储器的扩展可编程逻辑控制器（PLC））（3）微机软硬件的选用原则2．计算机仿真（1）仿真的基本概念（2）计算机仿真的发展和意义（3）计算机仿真的一般过程（4）仿真在CAD/CAPP/CAM系统中的应用3．计算机数字控制（CNC）（1）CNC控制程序编制基础（CNC加工程序编制的内容及步骤普通程序格式及典型程序代码）（2）CNC程序编制方法（手工编程与自动编程手工编程举例程序语言方法自动编程流程及APT编程简例普通程序格式）（3）直线插补与圆弧插补4．CAD/CAPP/CAM/CAE（1）CAD/CAPP/CAM的基本概念（2）CAD/CAPP/CAM的基本功能和工作流程（3）计算机辅助设计（CAD）（4）计算机辅助工艺规程设计（CAPP）（5）计算机辅助制造（CAM）（6）CAD/CAPP/CAM的应用状况（7）计算机辅助工程（Computer Aided Engineering-CAE）八、机械制造自动化1．机械制造自动化发展及其技术内容分类2．加工作业自动化（设备自动化）（1）刚性自动化加工设备（普通的自动化机床组合机床刚性自动线）（2）柔性自动化加工设备（数控机床加工中心）3．物流自动化（1）物流概念和功能（2）物流自动化设备分类（上、下料/装卸自动化设备传输/搬运自动化设备存储自动化设备）4．信息流自动化（1）信息涵义与信息流/信息系统（2）信息源（3）信息采集/输入（4）信息处理（5）信息传输与交换（6）信息存储5．管理自动化（1）管理含义及其自动化基础（2）MRP-Ⅱ6．常见的机械制造柔性自动化系统（1）DNC系统（2）FMC（柔性加工单元）（3）柔性自动线（FTL）（4）FMS（柔性制造系统）（5）计算机集成制造系统（CIMS）Ⅲ.有关规定和说明一、考试形式机械工程师资格考试分两个单元分别进行，均为笔试。