第五章铸件结构设计共20页
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11.04.2020
原则2： （2）避免锐角连接 — 减小热节和内应力。 ◆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。 原则3：厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡 — 减少应力集中
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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。 ◆轮辐为直线、偶数： 造型等分简便，但轮缘、轮辐、轮毂间比例不当，常因收缩 不一致，内应力过大，产生裂纹。 ◆轮辐为奇数或弯曲： 可通过轮缘或轮辐本身的微量变形自行减缓内应力。 实例分析1：
一、铸件的外形 原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺。 1、尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，以便起模。
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1、尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，以便起模。
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2. 分型面应尽量平直 需要挖砂造型，否则不能起 模。
3. 凸台、筋条的设置应 便于起模
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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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ห้องสมุดไป่ตู้
实例2：
实例3：
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谢谢
表2-13 砂型铸造铸件的最小壁厚 (mm)
铸件尺寸 铸钢 灰口铸铁 球铁 可铁
< 200
5~8 3~5 4~6 3~5
200 ~ 200 10 ~ 12 4 ~ 10 8 ~ 12 6 ~ 8
> 500
15 ~ 20 10 ~ 15 12 ~ 20 ----
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◆缺陷分析： 1）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。 2）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。表2-14灰铸铁件壁厚参考 值。 ◆结论：铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间 ◆措施： 1）可改变铸件截面形状，保证承载能力，减轻重量，便于 型芯固定、排气和铸件的清理。 2）如采用丁字形、工字形、槽形或箱形结构，脆弱处安加 强筋。
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2. 应使型芯安放稳固、排气通畅、清理方便 悬臂型芯需用型芯撑加固，但下芯，合箱和清理费工，对薄 壁件、加工面和耐压铸件均不宜采用型芯撑。 增加工艺孔，可型芯定位稳固，有利于排气和清理。加工后 堵住。
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第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系 铸件结构不够合理以及不满足合金的铸造性能要求，会发生 铸造缺陷 – 缩孔、缩松、变形、裂纹、浇不足、冷隔等。 1、铸件壁的厚设计 原则1：合理设计铸件壁厚 ◆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。
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第二节 不同成型工艺对铸件结构的要求 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 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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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。
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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。
二、铸件的结构斜度 铸件上垂直于分型面的不加工表 面，最好具有结构斜度。 ◆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。
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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
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◆防裂筋的应用 — 常用于铸钢、铸铝等易裂合金。 为防止热裂，可在铸件易裂处增设防裂筋。防裂筋的厚度为 联接壁厚的1/4-1/3。 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。
原则2： （2）避免锐角连接 — 减小热节和内应力。 ◆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。 原则3：厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡 — 减少应力集中
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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。 ◆轮辐为直线、偶数： 造型等分简便，但轮缘、轮辐、轮毂间比例不当，常因收缩 不一致，内应力过大，产生裂纹。 ◆轮辐为奇数或弯曲： 可通过轮缘或轮辐本身的微量变形自行减缓内应力。 实例分析1：
一、铸件的外形 原则：外形设计应便于起模，简化造型工艺。 1、尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，以便起模。
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1、尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，以便起模。
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2. 分型面应尽量平直 需要挖砂造型，否则不能起 模。
3. 凸台、筋条的设置应 便于起模
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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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表2-13 砂型铸造铸件的最小壁厚 (mm)
铸件尺寸 铸钢 灰口铸铁 球铁 可铁
< 200
5~8 3~5 4~6 3~5
200 ~ 200 10 ~ 12 4 ~ 10 8 ~ 12 6 ~ 8
> 500
15 ~ 20 10 ~ 15 12 ~ 20 ----
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◆缺陷分析： 1）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。 2）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。表2-14灰铸铁件壁厚参考 值。 ◆结论：铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间 ◆措施： 1）可改变铸件截面形状，保证承载能力，减轻重量，便于 型芯固定、排气和铸件的清理。 2）如采用丁字形、工字形、槽形或箱形结构，脆弱处安加 强筋。
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2. 应使型芯安放稳固、排气通畅、清理方便 悬臂型芯需用型芯撑加固，但下芯，合箱和清理费工，对薄 壁件、加工面和耐压铸件均不宜采用型芯撑。 增加工艺孔，可型芯定位稳固，有利于排气和清理。加工后 堵住。
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第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系 铸件结构不够合理以及不满足合金的铸造性能要求，会发生 铸造缺陷 – 缩孔、缩松、变形、裂纹、浇不足、冷隔等。 1、铸件壁的厚设计 原则1：合理设计铸件壁厚 ◆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。
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第二节 不同成型工艺对铸件结构的要求 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 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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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。
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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。
二、铸件的结构斜度 铸件上垂直于分型面的不加工表 面，最好具有结构斜度。 ◆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。
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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
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◆防裂筋的应用 — 常用于铸钢、铸铝等易裂合金。 为防止热裂，可在铸件易裂处增设防裂筋。防裂筋的厚度为 联接壁厚的1/4-1/3。 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。