铸件结构设计-0405
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《材料成型基础》铸件结构设计
铸件壁厚的过渡形式
二、铸造性能对铸件结构的要求 2. 对于铸件结构中有两个或三个甚至更多个壁相连的情 况，可采用交错接头或环形接头的形式。
铸件壁联结应尽量避免金属积聚
二、铸造性能对铸件结构的要求
二、铸造性能对铸件结构的要求
（四）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。
铸件结构避免封闭内腔
1.6 铸件的结构设计
二、铸造性能对铸件结构的要求
（一）铸件应有合理的壁厚
每一种铸造合金都有其适宜的 铸件壁厚范围，铸件壁厚过大或过 小都会对铸件产生不良影响。若选 定合金的适宜壁厚不能满足零件力 学性能的要求，则应改选高强度的 材料或选择合理的截面形状以及增 设加强肋等措施，见右图。
三、铸造方法对铸件结构的特殊要求
（三）ห้องสมุดไป่ตู้铸件
1. 压铸件应尽量消除侧凹和深腔。 2. 尽量采用壁厚均匀的薄壁结构。
压铸件适宜的壁厚一般为：锌合金1mm-3mm，铝 合金1.5mm-5mm，铜合金2mm-5mm。 3. 压铸可以采用镶嵌件，应充分发挥镶嵌件的优越性， 以便制出复杂件、改善压铸件局部性能和简化装配工艺。 为使嵌件在铸件中的联接可靠，应将嵌件镶入铸件部分 制出凹槽、凸台或滚花等。
铸件的壁厚应合理
二、铸造性能对铸件结构的要求
二、铸造性能对铸件结构的要求
（二）铸件壁厚应力求均匀 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。
铸件的壁厚应均匀
二、铸造性能对铸件结构的要求
二、铸造性能对铸件结构的要求 （三）铸件壁的连接形式要合理 1. 铸件如果因为结构需要不能做冷压室式压铸到壁厚均 匀，则不同壁厚的连接应采用逐渐过渡的形式。
二、铸造性能对铸件结构的要求 2. 对于铸件结构中有两个或三个甚至更多个壁相连的情 况，可采用交错接头或环形接头的形式。
铸件壁联结应尽量避免金属积聚
二、铸造性能对铸件结构的要求
二、铸造性能对铸件结构的要求
（四）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。
铸件结构避免封闭内腔
1.6 铸件的结构设计
二、铸造性能对铸件结构的要求
（一）铸件应有合理的壁厚
每一种铸造合金都有其适宜的 铸件壁厚范围，铸件壁厚过大或过 小都会对铸件产生不良影响。若选 定合金的适宜壁厚不能满足零件力 学性能的要求，则应改选高强度的 材料或选择合理的截面形状以及增 设加强肋等措施，见右图。
三、铸造方法对铸件结构的特殊要求
（三）ห้องสมุดไป่ตู้铸件
1. 压铸件应尽量消除侧凹和深腔。 2. 尽量采用壁厚均匀的薄壁结构。
压铸件适宜的壁厚一般为：锌合金1mm-3mm，铝 合金1.5mm-5mm，铜合金2mm-5mm。 3. 压铸可以采用镶嵌件，应充分发挥镶嵌件的优越性， 以便制出复杂件、改善压铸件局部性能和简化装配工艺。 为使嵌件在铸件中的联接可靠，应将嵌件镶入铸件部分 制出凹槽、凸台或滚花等。
铸件的壁厚应合理
二、铸造性能对铸件结构的要求
二、铸造性能对铸件结构的要求
（二）铸件壁厚应力求均匀 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。
铸件的壁厚应均匀
二、铸造性能对铸件结构的要求
二、铸造性能对铸件结构的要求 （三）铸件壁的连接形式要合理 1. 铸件如果因为结构需要不能做冷压室式压铸到壁厚均 匀，则不同壁厚的连接应采用逐渐过渡的形式。
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。
第四章 铸件结构与工艺设计(材料成型工艺基础)
②应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱， 以保证铸件的尺寸精度
铸件的机加工面和基准面应尽量放在同一砂箱中。 即铸件上的机械加工面以及机械加工和尺寸检 查时用于定位和装夹基准的表面应尽量放在同 一砂箱中，以保证铸件的加工精度。
铸件加工时， 以四方头中 心线为定位 基准，加工 外螺纹 管子堵头分型方案
2．铸件壁厚应均匀、避免厚大截面
铸件壁过厚容易使铸件内部晶粒粗大，并 产生缩孔、缩松等缺陷，应尽量减小铸件 壁厚并使其均匀。
二、铸件壁的连接
1. 2.
3.
4. 5.
铸件的结构圆角 避免锐角连接 厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡 缓解收缩应力（如减缓肋、辐收缩的阻 碍） 避免过大水平面的设计
不同转角处的热节
（压铸）便于取出铸件的设计
熔模铸件平面上的工艺孔和工艺肋
2.铸件的组合设计
因工艺的局限而无法整铸的结构，应采用组合设计。
铸钢底座的铸焊
组合床身铸件
a)砂型铸件改为b)组合压铸件
第二节 砂型铸造工艺设计
1) 2) 3) 4)
砂型铸造工艺具体设计内容包括： 选择铸件的浇注位置和分型面； 确定工艺参数(机械加工余量、起模斜度、铸造圆 角、收缩量等)； 确定型芯的数量、芯头形状及尺寸； 确定浇冒口、冷铁等的形状、尺寸及在铸型中的 布置等。 然后将工艺设计的内容(工艺方案)用工艺符号或文 字在零件图上表示出来，即构成了铸造工艺图。
1．浇注系统的组成及作用
基本组元有：浇口杯(又称外浇口)、直浇道、 横浇道和内浇道。
各组元作用
浇口杯：承受金属液的冲击和分离熔渣，避免 金属液对砂型的直接冲击。 2) 直浇道：一个圆锥形的垂直通道，利用它的高 度所产生的静压力，可以控制金属液流入铸型 的速度并提高充型能力。 3) 横浇道：主要起挡渣作用，金属液在横浇道内 速度减缓，熔渣及气体能充分上浮而不进入铸 型。 4) 内浇道：把金属液直接引入铸型的通道。利用 它的位置、大小和数量可以控制金属液流入铸 型的速度和方向，以及调节铸件各部分的温度 分布。
铸件结构设计
◆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。
三、铸件内腔的设计 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
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。
第二节 不同成型工艺对铸件结构的要求
原 为则防1止：热合裂理增，设可计加在铸铸件工件壁易厚艺裂处孔增设，防裂可筋。型芯定位稳固，有利于排气和清理。加工后
堵住。 > 500
15 ~ 20 10 ~ 15
12 ~ 20 ----
2）如采用丁字形、工字形、槽形或箱形结构，脆弱处安加强筋。
◆外圆角还可美化铸件外形；
原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺。
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。
◆注意与拔模斜度的区别：
第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系
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。
表2-13 砂型铸造铸件的最小壁厚 (mm)
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。
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。
三、铸件内腔的设计 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
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。
第二节 不同成型工艺对铸件结构的要求
原 为则防1止：热合裂理增，设可计加在铸铸件工件壁易厚艺裂处孔增设，防裂可筋。型芯定位稳固，有利于排气和清理。加工后
堵住。 > 500
15 ~ 20 10 ~ 15
12 ~ 20 ----
2）如采用丁字形、工字形、槽形或箱形结构，脆弱处安加强筋。
◆外圆角还可美化铸件外形；
原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺。
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。
◆注意与拔模斜度的区别：
第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系
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。
表2-13 砂型铸造铸件的最小壁厚 (mm)
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。
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。
《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
工程材料-(铸件结构设计)
×
√
支腿
垂直于分型面的非加工面，应有
结构斜度，以便起模。
×
起模斜度有何不同？ 木模上的斜度，标在铸造工艺图上。
侧壁（或大平面）结构斜度
尽 量 少 用 型 芯
√
××
少用型芯可简化工序，避免制芯过程的变形、合箱 中的偏差，提高铸件精度。
下型砂垛 —— “自带型芯”
铸件内凸缘，须用型芯
型芯应定位牢固，便于排气。
§4 铸件结构设计
设计目的： 使铸件的结构适应铸造工艺、合金 铸造性能的要求。以保证铸件质量， 降低生产成本，提高生产率。
即，改善铸件结构工艺性。 P203
4.1 铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构，应满足合金流动性和 收缩率的要求，减少铸造缺陷。
1. 壁厚设计
① 壁厚应合理 壁厚过小，充 型能力差，易 产生浇不到、 冷隔。 反之，易引起 缩松、晶粒粗 大等。
结构力求简单，尽量由直线、平 面、圆柱等简单几何图形构成。 简化分模面。
摇臂两臂改在同一平面内，分型面平直， 便于制模、造型。
2. 铸件结构应便于造型
避免侧凹，
× 省去外型。 √
机床底座
尽量使分型面平直，避免不必要的圆角
×
√
凸台、肋应
便于起模
×
凸台
改进的凸台
活块的改进
减少分型面，避免错箱。
②各部位壁厚应均匀，以减少热节，并使冷 速均匀，防止缩孔、热应力、裂纹等缺陷。
缩松
③内壁厚应小于外壁
④ 壁厚分布应符合顺序凝固原则
缩 松
2. 连接壁设计
① 结构圆角。壁连接处热节易引起缩孔缩松、应 力集中；此外，定向结晶也会降低该处力学性能。
材料成型第5章 铸件结构设计
7
2 ．铸件的组合设计
利用熔模及气化模铸造等铸造工艺具有无需起模、 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 熔模及气化模铸造等铸造工艺具有无需起模 的特点， 杂铸件的特点 可将原需加工装配的组合件，改为整铸件， 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。 简化制造过程，提高生产效率，方便使用。
9
常见铸件结构的设计
名称 铸 件 外 形 的 设 计 不合理结构 合理结构 设计理由 尽量避免曲面分 型，以避免挖砂造型
10
39
理结构
设计理由 对凸台、肋条及 法兰设计时，应便 于起模，避免不必 要的型芯和尽量少 用活块
铸 件 外 形 的 设 计
尽量使铸件有最 少的分型面
应设计结构斜度
13
42
续表
名称
不合理结构
合理结构
设计理由 铸件壁厚应尽可 能均匀
铸 件 壁 的 设 计
铸件壁应有圆角 过渡
避免交叉和锐角 连接
14
15
图2-34 箱盖的浇注位置
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16
图2-37 机床床脚的浇注位置
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17
图2-39 外芯减少分型面
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18
图2-43 垂直芯头的形式
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4
三、铸件结构的剖分与组合设计 1 ．铸件的剖分设计
将大铸件或形状复杂的铸件设计成几个 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， 较小的铸件，经机械加工后，再用焊接 或螺钉连接等方法将其组合成整体 组合成整体。 或螺钉连接等方法将其组合成整体。 优点： 优点： 1）能有效解决铸造熔炉、起重运输 能有效解决铸造熔炉、 设备能力不足的困难， 设备能力不足的困难，以小设备制造 大设备。 大设备。
2 ．铸件的组合设计
利用熔模及气化模铸造等铸造工艺具有无需起模、 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 熔模及气化模铸造等铸造工艺具有无需起模 的特点， 杂铸件的特点 可将原需加工装配的组合件，改为整铸件， 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。 简化制造过程，提高生产效率，方便使用。
9
常见铸件结构的设计
名称 铸 件 外 形 的 设 计 不合理结构 合理结构 设计理由 尽量避免曲面分 型，以避免挖砂造型
10
39
理结构
设计理由 对凸台、肋条及 法兰设计时，应便 于起模，避免不必 要的型芯和尽量少 用活块
铸 件 外 形 的 设 计
尽量使铸件有最 少的分型面
应设计结构斜度
13
42
续表
名称
不合理结构
合理结构
设计理由 铸件壁厚应尽可 能均匀
铸 件 壁 的 设 计
铸件壁应有圆角 过渡
避免交叉和锐角 连接
14
15
图2-34 箱盖的浇注位置
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图2-37 机床床脚的浇注位置
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图2-39 外芯减少分型面
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图2-43 垂直芯头的形式
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三、铸件结构的剖分与组合设计 1 ．铸件的剖分设计
将大铸件或形状复杂的铸件设计成几个 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， 较小的铸件，经机械加工后，再用焊接 或螺钉连接等方法将其组合成整体 组合成整体。 或螺钉连接等方法将其组合成整体。 优点： 优点： 1）能有效解决铸造熔炉、起重运输 能有效解决铸造熔炉、 设备能力不足的困难， 设备能力不足的困难，以小设备制造 大设备。 大设备。
第五章 铸件的结构设计
(b)一个分型面的结构
35
容筒铸件的结构
2）应尽量不用或少用型芯
铸件结构设 不合理的结构 计要求 原结构带加 强肋的外形 要用砂芯形 成。结构改 进后，取消 了 外 形 砂 芯，铸件的 强度甚至比 原结构还好。 合理的结构
36
3）铸件结构应方便起模
铸件结构设 计要求 与分型面 垂 直 的 铸 壁，应有铸 造斜度 与分型面 垂 直 的 肋 条，应与分 型面垂直。 不合理的结构 合理的结构
灰铸铁具有抗压强度与钢相近而抗拉强度较低的特性，因 此，在设计灰铸铁件的结构时，应用其抗压强度好的长处， 避其抗拉强度差的不足。
图5-15
灰铸铁支座件
20
二 、铸件的结构应考虑不同铸造工艺的特殊性 1 ．熔模铸件的设计
1）便于从压型中取出蜡模和型芯，如下图所示。
a) 改进前
b) 改进后
2）熔模铸造工艺上一般不用冷铁，少用冒口，多用直浇口 直接补缩，故壁厚要均匀，或是壁厚分布满足顺序凝固要 求，无分散热节。
第一节 铸件设计的内容
• 一、铸件的外形设计 • 1、铸件的形状应可能由规则的几何体组成 • 2、铸件的外形应方便起模
• 这一要求不仅对砂型铸造的铸件如此，即使对熔模和气 化模铸件也应如此。它们虽然造型中不需起模，但在压 制蜡模和在金属型中发泡气化模时，同样存在起模问题。 • 铸件外形上的凸台、肋、耳、凹槽、外圆角等结构 设计中，常常直接影响铸件起模的难易程度。
图5-16 熔模铸件平面上的工艺孔和工艺筋 22
2 ．压铸件的设计
压铸件的设计应尽量避免侧凹坑和深腔，在无法避免时，至 少应便于抽芯，以便压铸件能从压铸型中顺利取出。
图5-17
压铸件的两种设计方案
23
铸件结构设计特种铸造优秀ppt
1、对零件图的技术要求及结构工艺性进行分析， 有不当 之处应提出改进意见。
2、选择铸造及造型方法。 3、确定浇注位置及分型面。 4、选用工艺参数。 5、设计浇冒口、冷铁。 6、砂芯设计。
§1 砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求
一、铸造工艺对铸件结构的要求 (一)铸件的外形: 1、尽量避免外表面侧凹 2、铸件要尽量减少分型面数量 3、尽量使分型面为平直分型面
4、铸件形状应尽量简单，避免使用活块。
5、铸件应避免过大的水平面 避免过大水平面，受阻收缩和翘曲变形
a) 改进前结构
b) 改进后结构
罩盖铸件
6、铸件上应有结构斜度
a)
b)
a)
b)
结构斜度
（二）铸件的内腔 1、铸件结构应少用或不用型芯
a)改进前结构 图 3.4-3
b)改进后结构 轴承支架
a)
热压室 冷压室式
二特点
1、精度,表面质量↑ 最小铸孔直径 0.7mm 2、可压铸形状复杂的薄壁件.(高压 冲型↑) 3、铸件强,硬↑ (压力下结晶致密) 4 、生产率↑ 易自动化 5、投资大,适于批量 6、种类受限,不宜压铸高熔点合金 7、压速高,易形成气孔 8、不宜热处理 应用:汽车 仪表行业,广泛应用.
金属型的结构：水平分型式、垂直分型式及复合分型式等。
结构特点：
结构斜度比砂型铸件大，壁厚均匀。 铸件最小壁厚的限制为： 铝硅合金为2~4mm， 铝镁合金3~5mm， 铸铁2.5~4mm.
（金属型无退让性和溃散性，铸件结构要保证能顺利 出型）
铸造工艺
1、金属型预热 金属型应保持一定的工作温度.具有良好的充型条 件和一定的激冷作用.
消失模铸造
熔模铸造---用易熔材料制成模样,然后用造型材料将其包住, 经过硬化,再将模样熔失,从而获得无分型面的铸型.
2、选择铸造及造型方法。 3、确定浇注位置及分型面。 4、选用工艺参数。 5、设计浇冒口、冷铁。 6、砂芯设计。
§1 砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求
一、铸造工艺对铸件结构的要求 (一)铸件的外形: 1、尽量避免外表面侧凹 2、铸件要尽量减少分型面数量 3、尽量使分型面为平直分型面
4、铸件形状应尽量简单，避免使用活块。
5、铸件应避免过大的水平面 避免过大水平面，受阻收缩和翘曲变形
a) 改进前结构
b) 改进后结构
罩盖铸件
6、铸件上应有结构斜度
a)
b)
a)
b)
结构斜度
（二）铸件的内腔 1、铸件结构应少用或不用型芯
a)改进前结构 图 3.4-3
b)改进后结构 轴承支架
a)
热压室 冷压室式
二特点
1、精度,表面质量↑ 最小铸孔直径 0.7mm 2、可压铸形状复杂的薄壁件.(高压 冲型↑) 3、铸件强,硬↑ (压力下结晶致密) 4 、生产率↑ 易自动化 5、投资大,适于批量 6、种类受限,不宜压铸高熔点合金 7、压速高,易形成气孔 8、不宜热处理 应用:汽车 仪表行业,广泛应用.
金属型的结构：水平分型式、垂直分型式及复合分型式等。
结构特点：
结构斜度比砂型铸件大，壁厚均匀。 铸件最小壁厚的限制为： 铝硅合金为2~4mm， 铝镁合金3~5mm， 铸铁2.5~4mm.
（金属型无退让性和溃散性，铸件结构要保证能顺利 出型）
铸造工艺
1、金属型预热 金属型应保持一定的工作温度.具有良好的充型条 件和一定的激冷作用.
消失模铸造
熔模铸造---用易熔材料制成模样,然后用造型材料将其包住, 经过硬化,再将模样熔失,从而获得无分型面的铸型.
压铸件结构设计规范
压铸件结构设计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。
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。
合理确定压铸面的分型面，不但能简化压铸型的结构，还能保证铸件的质量。
⑷、压铸件结构的工艺性：1)尽量消除铸件内部侧凹，使模具结构简单。
2)尽量使铸件壁厚均匀，可利用筋减少壁厚，减少铸件气孔、缩孔、变形等缺陷。
3)尽量消除铸件上深孔、深腔。
因为细小型芯易弯曲、折断，深腔处充填和排气不良。
4)设计的铸件要便于脱模、抽芯。
5）肉厚的均一性是必要的。
6）避免尖角。
7）注意拔模角度。
8）注意产品之公差标注。
9）太厚太薄皆不宜。
10）避免死角倒角(能少则少)。
11）考虑后加工的难易度。
第五章-铸件结构设计PPT课件
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5.3 合理设计铸件的壁厚
此外，由于铸件内壁的散热条 件较差，其厚度应略小于外壁厚度， 以使铸件内、外壁的冷却速度相近。 一般的，铸件外壁、内壁和筋的厚 度 比 为 1:0.8:0.6 。 如 图 所 示 阀 体 的设计。方案b）减薄了内壁的厚 度，以使阀体各部分均匀冷却。
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5.2 铸件内腔的设计
2.当铸件的内腔较复杂、需用型芯 形成时，应考虑好型芯的稳固、排 气顺畅和清理方便。 如图所示，为 轴承架内腔的两种设计。方案a） 需要两个型芯，其中较大的型芯呈 悬臂状态，需用型芯撑A支承其无 芯头的一端；若将轴承架内腔改成 方案b），则型芯的稳定性大大提 高，而且型芯的排气顺畅、也易于 清理。
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5.2 铸件内腔的设计
有时一些铸件内腔的结构，虽能
满足使用要求，但却不利于型芯的稳
定、排气和清理。 如图所示的紫铜
风口a）。从使用出发只需两个通循
环水的孔即可，但从铸造工艺的角度
看，该型芯只靠这两个芯头来固定、
排气和清理显然很困难。为此在法兰
面上增设工艺孔，如图b）所示。该
型芯采用吊芯，通过6个芯头固定在
灰铸件壁厚与其相对强度的关系
壁厚/mm
15~20 20~30 30~50 50~70
相对强度
1.0 0.9 0.8 0.7
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5.3 合理设计铸件的壁厚
2、铸件壁厚尽可能均匀 铸件壁厚不均，会造成铸造合金的局部积聚，在积聚处易产生缩孔和缩
松；同时，由于铸件壁厚不均，即铸件各部分冷却速度不同，会使铸件产 生较大的铸造应力，造成铸件的变形和开裂。如图顶盖铸件的壁厚有两种 设计方案。方案a）的厚壁处易产生缩孔，在连接处产生裂纹。方案b）则 不存在这些问题。
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铸件结构设计
铸件结构设计或者称为铸件结构的铸造工艺性 分析，包括：铸件结构的合理性；铸件结构的工艺 性；铸件结构对铸造方法的适应性。 ❖铸方法对铸件结构的特殊要求
实例
铸件结构的合理性
（一）铸件应有合理的壁厚
（二）铸件壁的联接形式要合理
（三）尽量避免过大的水平面 （四）铸件结构应避免冷却收缩受阻和有利于减小 变形
铸件结构的工艺性
（一）铸件的外形设计 （二）铸件内腔的设计
铸件的外形设计
1. 应使铸件具有最少的分型面 减少铸件分型面的数量，不仅可以减少砂箱的用量， 降低造型工时，而且可以减少错箱、偏芯等缺陷，从而提 高铸件的精度。图示端盖结构，存在法兰凸缘，不能采用 简单的两箱造型。若改成图所示的结构，取消上部的凸缘， 使铸件仅有一个分型面，则将大大简化造型操作。
× × 考虑加工余量
铸件应有合理的壁厚
###
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
铸件壁的联接形式要合理
2. 对于铸件结构中有两个或三个甚至更多个壁相连 的情况，可采用交错接头或环形接头的形式
铸件壁的联接形式要合理
****
尽量避免过大的水平面
尺寸精度高、表面光洁，但 工序繁多，劳动强度大
尺寸精度高、表面光洁，但 生产率低
石膏型铸造
铝、镁、 锌合金
几十克～ 几十公斤
很好
低压铸造
有色合金
几十克～ 几十公斤
好
差压铸造 压力铸造 离心铸造 连续铸造
铝、镁合 金
几克～几 十公斤
好
铝、镁合 金
几克～几 十公斤
好
灰铁、球 铁
几十公 斤～几吨
较好
钢、有色 很大
尽量减少分型面
#
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。如图a所示的杠杆零件， 在造型时只能采用不平分型面，若改成图b所示的形状，铸 型的分型面则为一简单的平面。
分型面尽量为平面
*
铸件的外形设计
3. 避免外部侧凹
各种直径的管件
组织致密，生产率高
固定截面的长形铸件，如钢锭、 钢管等
不同批量的较复杂的各种合金铸 件
组织致密，力学性能好，生 产率高 铸件尺寸精度较高，铸件设 计自由度大，工艺简单，但 模样燃烧影响环境
铸件结构设计
Chapter 5
Technical principles of castings structural de sign
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
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。
铸件结构的合理性
****
铸造方法
砂型铸造 金属型铸造 熔模铸造 陶瓷型铸造
铸件材质 各种材质
有色合金
铸钢及有 色合金 铸钢及铸 铁
铸件重量
几十克～ 很大
几十克～ 20公斤
几克～几 公斤
几公斤～ 几百公斤
表面光 洁度
铸件复杂 程度
生产成本
差
简单
低
好
复杂铸 金属模的
件
费用较高
批量生产
很好
任何复 时比完全 杂程度 用机加工
生产便宜
很好 较复杂 昂贵
适用范围
手工造型:单件、小批量和难以 使用造型机的形状复杂的大型铸 件 机械造型：适用于批量生产 的中、小铸件
小批量或大批量生产的非铁合金 铸件，也用于生产钢铁铸件（
各种批量的铸钢及高熔点合金的 小型复杂精密铸件，特别适合铸 造艺术品、精密机械零件
模具和精密铸件
工艺特点
手工：灵活、易行，但效率 低，劳动强度大，尺寸精度 和表面质量低机械：尺寸精 度和表面质量高，但投资大 铸件精度、表面质量高，组 织致密，力学性能好，生产 率高。
第二篇
Part 2
铸
造
Foundry
特种铸造
同砂铸相比：铸件精度高，表面质量好；合金性能改善，劳动 生产率高；劳动条件大大改善；成本高。
特种铸造包括：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造 、差压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造、连续铸造、消 失模铸造（实型铸造）、磁型铸造、挤压铸造、壳形铸造、真空吸 铸、石墨型铸造等。
大量生产的各种有色合金中小型 铸件、薄壁铸件、耐压铸件
铸件组织致密，工艺出品率 高，设备较简单，可采用各 种铸型，但生产效率低 压力可控，铸件成型好，组 织致密，力学性能好，但生 产效率低 铸件尺寸精度高、表面光洁， 组织致密，生产率高，成本 低。但压铸机和铸型成本高
小批量到大批量的旋转体形铸件、 铸件尺寸精度高、表面光洁，
铸件在起模方向上若有侧凹，见图a，就必须在造型
时增加较大的外壁型芯才能起模，若将其改成图b所示结构，
则可省去外壁型芯，显然后一种结构是合理的。
避免外形侧凹
铸件的外形设计
4. 改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋条的结构 设计铸件上的凸台、凸缘和肋条结构时，应考虑便于 造型起模，尽量避免使用活块或外壁型芯。
铸件应有合理的壁厚
每一种铸造合金都有其 适宜的铸件壁厚范围，铸件 壁厚过大或过小都会对铸件 产生不良影响。若选定合金 的适宜壁厚不能满足零件力 学性能的要求，则应改选高 强度的材料或选择合理的截 面形状以及增设加强肋等措 施。
最小壁厚见表2－13。
铸件应力求壁厚均匀
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。
改进结构，便于起模
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°。
铸件要有结构斜度
**
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。
较差
消失模铸造 各种
几克～几 吨
较好
较复杂 高
单件到小批量
复杂 （可用 砂芯） 复杂 （可用 砂芯） 复杂 （可用 砂芯） 一般为 圆筒形 铸件 长形连 续铸件
较复杂
金属模的 制作费用 高
金属模的 制作费用 很高 较低
低
较低
小批量，最好是大批量的大、中 型有色合金铸件， 可生产薄壁 铸件
高性能和形状复杂的有色合金铸 件