铸件的结构设计
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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。
1.4 铸件结构设计
机械制造工艺基础----铸造工艺
机械制造工艺基础----铸造工艺
机械制造工艺基础----铸造工艺
3、铸件的结构斜度： 在垂直于分型面的非加工面上设 计结构斜度以便于起模。 结构斜度与起模斜度的区别。
机械制造工艺基础----铸造工艺
二、铸件的内腔设计：
1、减少型芯数量，避免不必要的型芯。 采用自带型芯。尽量采用堆砂。
机械制造工艺基础----铸造工艺
1.4 铸件结构设计
铸件的结构工艺性: 铸件结构主要指铸件的外形、内 腔、壁厚及壁间的连接形式等。
结构工艺性指铸件结构须满足铸
造工艺及合金铸造性能的要求。
机械制造工艺基础----铸造工艺
1.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求
一、铸件的外形设计： 1、铸件的形状应尽可能由规则的几何 形体所组成。 2、铸件的外形应方便起模。 铸件外形上的凸台、耳、筋、外圆角等 结构设计常直接影响铸件起模的难易程度。 改进阻碍起模的凸台、凸缘和筋板的结构。 铸件外表尽可能不要有侧凹，减少砂芯数 量。
机械制造工艺基础----铸造工艺
2、铸件的内腔形状设计应有利于型芯的固 定、排气及铸件清理。
机械制造工艺基础----铸造工艺
3、铸件要有结构斜度
机械制造工艺基础----铸造工艺
1.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求
1、铸件的壁厚应均匀，不应过厚或过薄。 壁厚过厚，易产生缩孔、缩松和晶粒粗大； 壁厚过薄，易产生白口、浇不足和冷隔。 铸件尺寸愈大、壁厚可愈厚。但在满足浇注的情 况下，尽可能用筋来减少壁厚。 （1）采用挖空、设筋等减薄铸件壁厚。
机械制造工艺基础----铸造工艺
（2）合理设计铸件 壁厚： • 确定最小允许壁 厚。 • 推荐铸件最大壁 厚约等于三倍的 最小壁厚。 • 铸件的外壁、内 壁与筋的厚度比 约为1：0.8：0.6。
第4章 压铸件结构设计及压铸工艺
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 铸件的分型面上应尽量避免圆角； 如果将结构改为如图4-1b所示的结构，则分型面平整， 加工简便，避免了上述缺点。
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 避免模具局部过薄； 如下图a所示的压铸件，因孔边离凸缘距离过小，易使模 具镶块在a处断裂。若将压铸件改为如下图b所示的 a≥3mm的结构，则使镶快具有足够的强度，延长了模具 的使用寿命。
• 两壁连接时的圆角---交叉连接
β=90°,R=s; β=45°,R1=0.7s,R2=1.5s; β=30°,R1=0.5s,R2=2.5s
3.脱模斜度（铸造斜度） 作用： • 减少铸件与模型的摩擦，容易取出铸件； • 保证铸件表面不被拉伤； • 延长模型使用寿命。 压铸件上各部分所需要的斜度值是不相同的，应按金属收缩 的方向来确定。当金属的收缩受到的阻力大时，斜度应大些， 反之则取小些。
避免压铸件上互相交叉的不通孔
• 3)将型芯B分为两部分，从两侧抽出（见下图c)。
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 避免内侧凹 针对要求采取的措施有： 1)外形不加大，内部形状凸出至底部（见下图a)。
2)局部加厚，内形加至底部，外形加至分型面处，从而消 除侧凹（见下图b) 。
3)原凸台形状不改变，在零件底部开出通孔，模型成型镶 件可以从通孔处插入形成台阶（见下图c)。
三、压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量
（一） 压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量
◇压铸件的尺寸精度
压铸件的尺寸精度较高，基本上由压铸模的制造精度而定。
1.长度尺寸
压铸件线性尺寸公差及选用见表4-5。 尺寸公差带的位置如下： 1、不加工的配合尺寸，孔取正（+）， 轴取负（-）。
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
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）
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：
铸件设计规范
小鸭模具铸件设计规范一、铸件的铸造精度※模具设计时必须考虑要铸件的铸造精度二、铸件的结构设计1>筋的厚度及间距筋的厚度及间隙应注意看与厂家签订的技术要求，一般筋厚不低于30mm；筋的间距（图中A、B尺寸）一般为筋厚（T）8~12倍。
压料圈的筋间距一般取10倍，压料板可以取12~14倍，模板外周加强筋的间距可取至14~18倍2>筋的布置尽量避免斜交差米字型筋▼非直角时加大圆角▼筋设置避免集中交叉(T 字型筋为首选▼筋厚尽量均匀▼铸造困难处、或埋死、或开孔实型贴角困难处，手指不能伸进处都可视为铸造性不佳▼不同宽的筋交叉时的注意事项▼3>铸造孔设计减重孔▼可能情况下，筋全部设减重孔，但是铸件强度不足时，应慎重对待。
窥视孔从侧面查看压料板等是否到底▼为测定间隙，在上、下模的压件器，导向腿处开40X60 的窥视孔▼连接功能铸造孔▼偏重心的铸空，当浇入铁水，实型气化后，砂芯会因偏重而变形，特别是铸空大、偏重心大时，必须在侧设置铸造孔与另一砂芯连接，以实现加强的功能。
废料滑道用铸孔，为方便安装滑道、清砂等▼安装零件用铸造孔▼安装冲孔凸模和斜楔滑块等用铸造孔排水孔▼模具清洗时，在模具不翻转的情况下保证清洗液流出，特别是带侧冲部件等；清除机械加工时的碎屑；漏水孔应该设计在立筋之间，应在铸造时铸出必须图纸说明，下凹的部件应设置一个以上装夹孔▼拉延凸模、压料板和侧冲滑块等铸件装夹用，设置于侧面最小100×40铸出孔或凹槽带型面的铸件如拉延凸模，在型面一侧应加工艺凸台H<3A 或3B 时，上下侧挖空；H＞3A 或3B 时，侧面挖空▼侧挖空尺寸▼注：A＜100 时，则B=A；200＜A＜100 时，则B=1.5A；A>200 时，B(最大)=3A 超过上述规定时，在上、下底面及侧筋上开孔，见下图▼三、铸件的空刀设计加工面的空刀一般取10mm，挡块部分可取5mm两加工面相交处的空刀槽，宽度最小30mm，深度最大20mm四、倒角设计原则上凸角取5 X45°，凹角取15X45°，有强度要求时也可取大于上述值；铸件起吊时钢丝绳经过的部分去R20以上。
压铸件的基本结构设计内容
压铸件的基本结构设计内容咱们今天聊一聊压铸件的基本结构设计内容。
可能你一听“压铸件”三个字，心里就想着这又是什么高大上的东西，其实吧，压铸件就跟咱们平时看到的那些金属零件差不多，差别就是它们是通过压铸工艺来做出来的，简单说，就是把熔化的金属像倒水一样压进一个模具里，冷却固化后就成了咱们需要的形状。
好啦，说到压铸件的设计内容，其实可以分为好几个方面来讲。
首先就是模具设计。
咱们先不说别的，单单这个模具就很考究了。
压铸模具的设计就像是为每个压铸件量身定做衣服，不合适的话，结果就没法穿出来，穿不上也就算了，还可能会导致材料浪费、成型不良等等一大堆麻烦。
模具的设计要求非常高，既要保证零件的精准度，又得考虑到金属在模具里流动的状态，必须考虑冷却系统，甚至是脱模的角度，像是个全方位的“专业护理”。
别看模具小，做不好就能让整个生产过程泡汤，真的是“细节决定成败”啊。
咱们得聊聊压铸件的结构设计。
这个“结构”啊，其实就是零件的形状、厚度分布、壁厚均匀度等等一系列的事。
想象一下，你在做一道菜，如果配料不匀，或者火候控制不好，那味道肯定会差，压铸件也是一样。
设计的好，能让熔融金属在模具里流得顺畅，零件出来时就能不留气孔、不变形，质量自然过关。
特别是壁厚，千万不能忽视！有的地方厚的像土豆饼，有的地方薄得像纸片，做出来的零件要么沉，要么轻，怎么可能不出问题呢？所以啊，这壁厚的均匀性就像做菜时的火候，一定要掌握得当。
然后呢，咱得说说压铸件的材料选择。
这也是个大问题。
有些零件要承受大负荷，有些则得耐高温，甚至得防腐蚀，材料得根据这些要求来选。
可能是铝合金，有时候可能是锌合金，每种金属的性质不一样，决定了它适用的范围和效果。
所以呢，选材可不是随便选选的，而是需要经过精密计算的。
想象一下，你买东西时会货比三家，那在压铸件的设计中，选材也是一样，要根据具体的需求来决定。
对了，还得提一提设计时的考虑问题，比如说气体排放问题。
金属熔化后，容易产生气体，若是设计不合理，这些气体可能就会被困在零件里面，导致气孔、气泡，影响零件的强度。
第四章 铸件结构与工艺设计
第四章 铸件结构与工艺设计
铸件结构设计 砂型铸造工艺设计 铸造工艺设计实例
第一节 铸件结构设计
铸件结构不仅会直接影响到铸件的力学性 能、尺寸精度、重量要求和其它使用性能， 同时，对铸造生产过程也有很大影响。 所谓铸造工艺性良好的铸件结构，应该是 铸件的使用性能容易保证，生产过程及所 使用的工艺装备简单，生产成本低。 铸件结构要素与铸造合金的种类、铸件的 大小、铸造方法及生产条件密切相关。
（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 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 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。
冒口 上 中 上 下
中 下 放收缩率1% 放收缩率1% 余量：上面>侧面> 余量：上面>侧面>下面 单件小批 手工三箱造型 大批量
外 型 芯 块
两箱机器造型
第三节 铸造工艺设计实例
例1：支架零件铸造工艺设计
材料为HT200，单件、小批量生产工作时承受中等 静载荷，试进行铸造工艺设计。
1.零件结构分析： 零件结构分析： 零件结构分析 筒壁过厚，转角处未采用圆角。修改后的结 构如图b）所示。 选择铸造方法及造型方法： 2.选择铸造方法及造型方法： 3.选择浇注位置和分型面
铸件结构设计 砂型铸造工艺设计 铸造工艺设计实例
第一节 铸件结构设计
铸件结构不仅会直接影响到铸件的力学性 能、尺寸精度、重量要求和其它使用性能， 同时，对铸造生产过程也有很大影响。 所谓铸造工艺性良好的铸件结构，应该是 铸件的使用性能容易保证，生产过程及所 使用的工艺装备简单，生产成本低。 铸件结构要素与铸造合金的种类、铸件的 大小、铸造方法及生产条件密切相关。
（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 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 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。
冒口 上 中 上 下
中 下 放收缩率1% 放收缩率1% 余量：上面>侧面> 余量：上面>侧面>下面 单件小批 手工三箱造型 大批量
外 型 芯 块
两箱机器造型
第三节 铸造工艺设计实例
例1：支架零件铸造工艺设计
材料为HT200，单件、小批量生产工作时承受中等 静载荷，试进行铸造工艺设计。
1.零件结构分析： 零件结构分析： 零件结构分析 筒壁过厚，转角处未采用圆角。修改后的结 构如图b）所示。 选择铸造方法及造型方法： 2.选择铸造方法及造型方法： 3.选择浇注位置和分型面
第5章铸件结构设计
②在载荷的作用下，直角处的内侧产生应力集中，使内侧实际承受的应 力较平均应力大大增加(图2-53a)；
③一些合金的结晶过程中，将形成垂直于铸件表面的柱状晶。若采用直 角联接，则因结晶的方向性，在转角的分角线上形成整齐的分界面(图 2-54a)，在此分界面上集中了许多杂质，使转角处成为铸件的薄弱环节。
铸 造 铸件尺寸 方 （mm） 法
砂 <200×200 型 200×20~ 铸 500×500 造 >500×500
合金种类
铸钢 灰口铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铝合金
8
5～6
6
5
3
10～12 6～10128 Nhomakorabea4
15～20
15第 ～52章0铸件结构15设～计20 10～12
6
铜合金 3～5 6～8 10～12
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
第5章铸件结构设计
22
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，
第5章铸件结构设计
3
第一节 铸件设计 的内容
一、铸件外形的设计
1 ．避免外部侧凹、凸起； 2 ．分型面应尽量为平直面； 3 ．凸台、筋条的设计应便于起模。
下
中
中
下
上
上
第5章铸件结构设计
4
避免铸件的外形有侧凹。
第5章铸件结构设计
5
第5章铸件结构设计
6
结构斜度
③一些合金的结晶过程中，将形成垂直于铸件表面的柱状晶。若采用直 角联接，则因结晶的方向性，在转角的分角线上形成整齐的分界面(图 2-54a)，在此分界面上集中了许多杂质，使转角处成为铸件的薄弱环节。
铸 造 铸件尺寸 方 （mm） 法
砂 <200×200 型 200×20~ 铸 500×500 造 >500×500
合金种类
铸钢 灰口铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铝合金
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10～12 6～10128 Nhomakorabea4
15～20
15第 ～52章0铸件结构15设～计20 10～12
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铜合金 3～5 6～8 10～12
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
第5章铸件结构设计
22
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，
第5章铸件结构设计
3
第一节 铸件设计 的内容
一、铸件外形的设计
1 ．避免外部侧凹、凸起； 2 ．分型面应尽量为平直面； 3 ．凸台、筋条的设计应便于起模。
下
中
中
下
上
上
第5章铸件结构设计
4
避免铸件的外形有侧凹。
第5章铸件结构设计
5
第5章铸件结构设计
6
结构斜度
铸件结构设计
铸件结构设计
铸件壁厚 力求均匀， 避免局部 过厚形成
避免铸造缺陷的合理结构
回到主页
热节的结
构 不合理 合理
成形工艺基础－铸件结构 设计
23
回到主页
铸件结构设计
铸件壁厚 力求均匀， 避免局部 过厚形成
避免铸造缺陷的合理结构
热节的结
构
不合理
合理
成形工艺基础－铸件结构 设计
24
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
避免铸件产生 翘曲变形和大
的水平平面结
构
不合理
成形工艺基础－铸件结构 设计
合理
29
回到主页
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
避免铸件产 生翘曲变形
和大的水平
平面结构 不合理 合理
成形工艺基础－铸件结构 设计
30
回到主页
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
避免铸件产生 翘曲变形和大
的水平平面结
构 不合理
成形工艺基础－铸件结构 设计
40
回到主页
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
不 合 理
铸件结构应有 利于型芯的固 定、排气和清 理
合 理
成形工艺基础－铸件结构 设计
41
铸件结构设计
结合铸造方法的合理结构 熔模铸造成形件的结构
回到主页
设计熔模铸造时应考虑 的问题：
•便于从压型中取出蜡模 和型芯 •孔、槽不宜过小或过深 •壁厚均匀、同时凝固、 避免分散的热节
合 理
成形工艺基础－铸件结构 设计
33
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
不 合 理碍拔模的 局部凹陷结构
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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。
5、尽量避免过大的水平面
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°。
铸件结构斜度
• 区分结构斜度和拔模斜度
结构斜度是指在铸件垂直于分 型面的非加工面上设计的斜度。 它直接在零件图上标出，斜度 值较大。
拔模斜度是在造型和制芯时， 为便于把模型或芯子取出，在 起模方向上做出的一定斜度。
悬臂支架
因出口处尺寸小， 要用型芯形成内腔
扩大了出口且D＞H， 故可用砂垛（自带型 芯闭空腔。
图a所示铸件为封闭空腔结构，其型芯安放困难、排气不畅、 难于清砂，可改成图b所示的结构。
铸件结构避免封闭内腔
第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系
轮辐的设计
7、在铸件易产生变形、热裂处增设加强筋或防裂筋。
轴承架铸件
对于因芯头不足而难于固定型芯的铸件，在不影响使用功能的 前提下，可设计出适当大小和数量的工艺孔，用以增加芯头的数 量，稳固型芯，如图b所示。
增设工艺孔结构
2、 应使铸件尽可能不用或少用型芯
图a采用方形中空截面，为形成其内腔，必须采用型芯；图b 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。
第一节 铸件结构与铸造工艺的关系
（一）铸件的外形设计
1、避免外部侧凹
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。
铸件两种结构比较
2、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。
设计凸台和筋条需考虑造型方便
起模不方便 起模方便
4 、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。
去掉不必要圆角，尽量使分型面为平面
5、 铸件要有结构斜度
铸件上垂直于分型面的不加工表面应设计出一定的斜度，称 为结构斜度。结构斜度便于起模，并可延长模具的使用寿命。
2、铸件壁厚应力求均匀
壁厚均匀，是指铸件的各部分具有冷却速度相近的壁厚。铸 件的内壁厚度应略小于外壁厚度。
铸件的壁厚应均匀
3、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。
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。
端盖的设计 a存在法兰凸缘，不能采用简单的两箱造型。 b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。
3、 改进妨碍起模的凸台、凸缘和筋条的结构
设计铸件上的凸台、凸缘和筋条结构时，应考虑便于造 型起模，尽量避免使用活块或外壁型芯。
外部型芯
需用活块
凸台的设计
省去活块
已知分型面的位置
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。
5、尽量避免过大的水平面
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°。
铸件结构斜度
• 区分结构斜度和拔模斜度
结构斜度是指在铸件垂直于分 型面的非加工面上设计的斜度。 它直接在零件图上标出，斜度 值较大。
拔模斜度是在造型和制芯时， 为便于把模型或芯子取出，在 起模方向上做出的一定斜度。
悬臂支架
因出口处尺寸小， 要用型芯形成内腔
扩大了出口且D＞H， 故可用砂垛（自带型 芯闭空腔。
图a所示铸件为封闭空腔结构，其型芯安放困难、排气不畅、 难于清砂，可改成图b所示的结构。
铸件结构避免封闭内腔
第二节 铸件结构与合金铸造性能的关系
轮辐的设计
7、在铸件易产生变形、热裂处增设加强筋或防裂筋。
轴承架铸件
对于因芯头不足而难于固定型芯的铸件，在不影响使用功能的 前提下，可设计出适当大小和数量的工艺孔，用以增加芯头的数 量，稳固型芯，如图b所示。
增设工艺孔结构
2、 应使铸件尽可能不用或少用型芯
图a采用方形中空截面，为形成其内腔，必须采用型芯；图b 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。
第一节 铸件结构与铸造工艺的关系
（一）铸件的外形设计
1、避免外部侧凹
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。
铸件两种结构比较
2、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。
设计凸台和筋条需考虑造型方便
起模不方便 起模方便
4 、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。
去掉不必要圆角，尽量使分型面为平面
5、 铸件要有结构斜度
铸件上垂直于分型面的不加工表面应设计出一定的斜度，称 为结构斜度。结构斜度便于起模，并可延长模具的使用寿命。
2、铸件壁厚应力求均匀
壁厚均匀，是指铸件的各部分具有冷却速度相近的壁厚。铸 件的内壁厚度应略小于外壁厚度。
铸件的壁厚应均匀
3、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。
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。
端盖的设计 a存在法兰凸缘，不能采用简单的两箱造型。 b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。
3、 改进妨碍起模的凸台、凸缘和筋条的结构
设计铸件上的凸台、凸缘和筋条结构时，应考虑便于造 型起模，尽量避免使用活块或外壁型芯。
外部型芯
需用活块
凸台的设计
省去活块
已知分型面的位置