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第二章铸件结构工艺性

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铸件的结构设计

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。

2-3压铸件结构设计-53

2-3压铸件结构设计-53

表2-13 铸造圆角半径的设计计算 上一页 下一页 返回
4.压铸件的脱模斜度

为了保证压铸件能够从压铸模具中顺利脱出，在压铸件沿脱出方向上
的所有内表面都要有一定的斜度，该斜度称为脱模斜度。压铸件脱模 斜度的大小和压铸件的壁厚及合金种类有关。

压铸件壁厚↑，对型芯的抱紧力↑，脱模斜度↑；
收缩率及熔点↑，脱模斜度↑； 压铸件内表面或孔比外表面的脱模斜度要大。 在允许范围内，采用较大的脱模斜度，可减少推件力和抽芯力。
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表2-2 厚度尺寸公差(单位：mm)
表2-3 圆角半径尺寸的公差(单位：mm)
D4
表2-4 自由角度和自由锥度尺寸公差
表2-5 孔中心距尺寸公差(单位：mm)
2）.表面形状和位置

压铸件的表面形状和位置主要由压铸模的成型表面决定，而压铸 模成型表面的形位公差精度较高，所以对压铸件的表面形位公差 一般不另行规定，其公差值包括在有关尺寸的公差范围内。对于 直接用于装配的表面，类似机械加工零件，在图中注明表面形状 和位置公差。
表2-9 压铸件机械加工余量（mm） 表2-10 压铸件铰孔加工余量
三、 压铸件结构设计

压铸件的结构设计是压铸生产中首先遇到的工作， 其设计的合理性和工艺适用性直接影响到后续工作
的顺利进行。设计压铸件除要满足使用要求外，同
时应该满足成型工艺要求，并且尽量做到模具结构 简单、生产成本低，达到设计的合理性、工艺性、 可制造性、经济性。
图2-4 改变凹区域方向消除抽芯受阻区域 图2-4 （a）形成区域A的活动型芯受到凸台K阻碍，无法抽出。 因此改变其方向，使区域A指向外侧，则可顺畅抽出，如图2-4 （b）所示。
（二）消除抽芯受阻区域

铸件结构工艺性

铸件结构工艺性

铸件结构工艺性(图)定义：是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，铸造成形的可行性和经济性，即铸造成形的难易程度。

良好的铸件结构应适应金属的铸造性能和铸造工艺性。

1、适应铸造性能的结构设计原则----铸件壁的设计要求1）合理壁厚在满足铸件最小允许壁厚的前提下，尽量可能薄一点，即能保证熔融金属具有良好的流动性，又能避免产生因收缩量过大而引起的铸造缺陷（如缩孔）。

2）均匀壁厚----是指各部分的壁厚冷却速度均匀。

内壁隔墙薄、四周壁应厚。

目的：减小应力、变形和开裂；防止热节产生缩孔。

3）过渡连接●结构圆角避免热节形成；改善应力分布；避免砂型损坏和产生砂眼。

●均匀交接铸件上不同方向的壁或肋交接时，应避免造成金属聚集（热节），而产生缩孔。

●采用圆角、斜面、圆锥逐步过渡目的：防止应力集中而开裂。

4）大平面倾斜目的：利用填充和排气排查。

5）减小变形（同热处理）对称结构、增设加强肋。

6）自由收缩目的：有利减小因收缩应力而引起的应力开裂和变形。

2、适应铸造工艺的结构设计原则----铸件形状设计要求1）简化结构----轮廓平直、分形面简单和最少。

●直线代曲面、模样成本低、便于分起模；●结构紧凑、减少造型材料的消耗、砂箱尺寸和生产面积。

2）减少型芯芯多成本高、不便排气和清理。

●开式结构代替闭式结构；●凹抗扩展为凹槽；（节省外芯）●凸缘外伸代内伸；（砂垛代芯）3）便于芯的固定目的：省芯撑、排气通畅、清砂方便。

4）避免使用活块5）肋不影响起模若肋条的布置与起模方向不平行也不垂直，会影响起模、填砂和紧砂。

6）结构斜度铸件上凡是平行起模方向的非加工表面，都应设计结构斜度；立壁愈低，结构斜度愈大。

可查表得：凸台为30-40度。

目的：起模方便、便于砂垛代芯、美观。

7）便于搬运：增设吊装孔或环。

压铸工艺 第二章

压铸工艺 第二章

3.2、国产压铸机的主要技术参数
表2-1 压铸机的主要技术参数
压铸机型 号 锁 模 力 /K N 压射 力/Kg 压射 比压 /MP a 动模 板行 程 /mm 模具厚度 /mm 最小 最大 压室 直径 /mm 冲头 顶出 行程 / mm 顶出 器顶 出力 /KN 最大合金浇 注量/kg 轻合 金 重合 金 一次 空循 环时 间/s 拉杆内间距 /mm
液压和电器系统提供动 力、能源以及控制。
2.1、合模机构
合模机构——带动模具动模部分合模或开模的机构 2.1.1、液压合模机构 合模液压缸直接带动动模安装板和动模分、合模，并起 锁紧作用。 优点：结构简单，操作方便，安装不同厚度的模具时不 用调节合模液压缸座的位置，省去了相应的机械结构， 在生产过程中，锁模力可以保持不变。 缺点：合模的刚性差，可靠性不好，熔融金属易从分型 面喷出，降低了压铸件的尺寸精度；合模速度较慢，效 率低。
一、压铸机的选用原则
1) 满足压铸件的工艺性及合金种类等的要求； 2) 压铸机的技术参数应满足生产要求； 3) 在满足生成需要的前提下，尽量减少压铸机的品种和规格。 4）以是否能得到最佳经济效益来决定是否采用自动化生产。
二、压铸机的选用
选择压铸机应考虑的因素 A、压铸合金的种类不同，选用压铸机压室的形式也不一样：
铝合金采用冷压室压铸机，最好采用立式冷压室压铸机；
锌合金采用冷、热压室压铸机生产均可，从生产效率和实现自动化的 难易出发，一般选用热压室压铸机； 镁合金可以采用冷、热压室压铸机，以前主要采用冷压室压铸机，目 前已经有应用于镁合金的专用热压室压铸机在使用； 铜合金通常采用冷压室压铸机。
增加了反 料结构
余料未切断前不能开 模
立式冷压室压铸机的压室和压射机构处于垂 直位置，压室中心线垂直于模具运动方向

第二章-铸造工艺方案的确定

第二章-铸造工艺方案的确定

课堂讨论 图3-2-26
1．应使铸件全部或大部分置于同一半型内
图2-15 轮毂分型方案
2．应尽可能减少分型面数目 铸件的分型面少，铸件精度容易保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，且砂箱数目 少
图2-16 确定分型面数目的实例
3．平直分型面和曲折分型面的选择 尽可能选择平直分型面以简化工装结构及
其制造、加工工序和造型操作
图2-17 摇臂铸件的分型面
最小壁厚/㎜
高温合金
铝合金
0.6~1.0
1.5~2.0
0.8~1.5
2.0~2.5
1.0~2.0
2.5~3.0
—
3.0~3.5
—
3.5~4.0
铸件尺寸㎜
50×50 100×100 225×225
金属型铸造时铸件的最小壁厚
铝硅合 金
最小壁厚/㎜
铝镁合金、镁合 铜合金 金
灰铸铁
2.2
3
2.5
3
2.5
3
3
（1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板结构
改进妨碍起模的铸件结构 a）不合理 b）合理
教材220面,学生看,老师提问
（2）尽量取消铸件外表侧凹
图2-6 外壁内凹的框形件 a）不合理 b）合理
（3）有利于砂芯的固定和排气 (4) 减少或简化分型面(P221)
轴承架铸件
P222
（5）便于铸件的清理 (P222,图3-2-15) （6）简化模具制造 (P222,图3-2-16)
原则：
铸件精度和生产批量 吃砂量要求 吃砂量的确定
吃砂量: 铸件表面所需要的的最小型砂厚度。
根据铸件大小、重量、厚度、种类以 及型砂的特性和砂箱的结构确定。
吃砂量过小 砂型紧实困难，易引起胀砂、包砂、掉砂、

铸造工艺方案

铸造工艺方案
2) 车间原材料的应用情况和供应情况。 造型材料：原砂、粘土、煤粉、水玻璃及树脂等； 铸造炉料：生铁、废钢回炉料、非铁金属、焦炭等。
3) 工人技术水平、生产经验及技术习惯。
4) 模样芯盒等工艺装备的加工能力和生产经验。
三、设计工作内容和程序
1.设计工作内容
包括：铸造工艺图、铸件图、铸型装配图(合型图)、工 艺卡、操作工艺规程。
不宜将内腔砂芯横截分块来制芯组合，这样较难保证偏心距e的尺寸公差。 合理的方案是最好制成整芯装入铸型内。
应使砂芯起模斜度和模样起模斜度大小、方向一致，保证铸件壁厚均匀。
2．尽量减少砂芯数目，保证操作方便
3．砂芯形状要与生产条件、造型、制芯方法相适应
(二)芯头与芯座
铸型中使用砂芯时，为使砂芯在铸型中定位准确、 安放稳固及砂芯内部排气通畅，在砂芯及模样上均需 做出芯头。
第二节 铸造工艺方案的拟定
包含：a.造型、制芯方法和铸型种类的选择； b.浇注位置和分型面的确定； c.工艺参数的选定等。
一、零件结构的铸造工艺性分析 (一)先作好整体性的了解
a.根据零件样图参数及要求查定该产品是否能根据 现有生产条件铸得出来；
b. 能否容易铸出而不易出现铸造缺陷。
(二)从壁厚大小、分布及热节布局去审查铸件结构的 合理性
改进后( 虚线所示)，呈对称 结构，减少模具制造费用。
尽量采用对称结构，回转铸型可采用刮板造型法，减少模具制造费用。
大而复杂的铸件可考虑分成若干简单铸件分开铸造再行焊接 或用螺栓将其联接固定。
大而复杂的铸件可考虑分成若干简单铸件分开铸造再行焊接 或用螺栓将其联接固定。
对于一些很小的简易零件，常把这些小件毛坯连接成一个较 长的大铸件。
确定浇注位置很大程度上着眼于控制铸件的凝固顺 序，铸件上部易发生缺陷的可能。

汽车制造工艺学 习题答案 作者 曾东建 贺曙新 徐雳 石美玉 第二章 汽车及其零件制造中常用制造工艺

汽车制造工艺学 习题答案 作者 曾东建 贺曙新 徐雳 石美玉 第二章 汽车及其零件制造中常用制造工艺
第二章 汽车及其零件制造中常用制造工艺根底知识
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
铸造工艺根底 锻造工艺根底 焊接根本工艺 冲压工艺根底 粉末冶金 塑料成型工艺根底 毛坯的选择
第一节 铸造工艺根底
一、概述
(一) 铸造的特点及分类
汽车用铸件的主要特点是壁薄、形状复杂、尺寸精度高、 质量轻、可靠性好、生产批量大等。铸件一般占汽车自重的 20%左右，仅次于钢材用量，居第二位。就材质而言，铸铁、 铸钢、铸铝、铸铜等应有尽有，仅铸铁就采用了灰铸铁、球 墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁及合金铸铁等。可以说，汽车 工业使各种铁造材质到达物尽其用的地步。就所采用的各种 工艺方法而言，一般习惯将铸造分成砂型铸造和特种铸造两 大类。
(二) 造型材料和造型方法
制造铸型用的材料称为造型材料，主要指型砂和芯砂。它 由砂、粘结剂和附加物等组成。
造型材料应具备可塑性、强度、耐火度、透气性和退让性。 砂型铸造的造型方法很多，可分为手工造型和机器造型两 大类。 手工造型是指全部用手工或手开工具完成的造型过程。手 工造型按照起模特点可分为整模造型、挖砂造型、分模造型、 活块造型、三箱造型等方法。 机器造型是指用机器完成全部或至少完成紧砂操作的造型 过程。
模锻锤
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此外还有无砧座锤和高速锤等。蒸汽空气模锻锤的构造及工作原理与蒸汽空气 自由锻锤根本相似，其主要区别为：模锻锤的砧座较大，机架直接用带弹簧的螺栓 安装在砧座上，形成封闭结构；模锻锤的锤头与导轨间的间隙很小，并可调整，因 此锤头运动精确，保证上、下模能准确对准，从而获得形状和尺寸准确的模锻件。
液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔，且直接形成铸型 的原材料主要为型砂，这种铸造方法称为砂型铸造。在汽车 铸件生产中，砂型铸造所生产的铸件占整个汽车铸件的90%以 上。凡不同于砂型铸造的所有铸造方法，统称为特种铸造。

铸件结构工艺性-

铸件结构工艺性-
过大和过小都不好？
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§1－6 特种铸造
一、熔模铸造
1、定义：是在易熔模样表面包覆数层耐 火涂料，待其硬化干燥后，将模样熔去 而制成型壳，经浇注而获得铸件的一种 方法。
2、熔模铸造的工艺过程 如图所示
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3、熔模铸造的结构特点
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等。重量从几克～50k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。
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（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
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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。
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离心铸机示意图
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3、离心铸造的特点
离心铸造的优点：
（1）铸件组织致密，无缩孔、缩松、气 孔、夹渣等缺陷。这些均集中在内表面。
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三、压力铸造
1、定义：将熔融 金属以高速压射 入金属型内并在 压力下结晶。 2、压铸机和 压铸工艺过程

零件铸造工艺性分析

零件铸造工艺性分析
以免产生铸造缺陷。
1.合金的铸造性能对零件结构的要求
（1）铸件壁厚 1）铸件壁厚应适当
a）不合理
b）合理
2）铸件壁厚应均匀：
铸件各部位应均
不孔、缩
松、裂纹等缺陷。
合 理
3）内壁厚度应小于外壁：
铸件内部的肋、壁等散热条件差，冷却速度慢， 故内壁厚度应比外壁薄，以使整个铸件均匀冷却，
内外壁应有相应斜度， 且内壁倾斜还有利于以砂垛取代型芯。
（2）铸件的内腔
1）内腔形状应利于制芯或省去型芯： 简单的内腔形状， 可简化芯盒结构及便于制芯。
2）应利于型芯的固定、排气和清理： 当芯头数量不足时，下芯时需采用吊芯、 芯撑等，造型费工，排气和清理困难。 措施：增设工艺孔，可增加芯头数目。
（3）大件和形状复杂件可采用组合结构：
组合铸件： 即将其分为若干件分别铸造，再通过焊 接或机械连接等方法组合为一体。
优点： 1）简化工艺，保证质量； 2）减少设备，缩短生产周期； 3）可解决切削加工工艺上的一些困难。
（1）铸件外形： 1）应利于减少和简化铸型的分型面， 铸型的分型面数目应尽量少， 并应尽量避免不平的分型面， 以利于造型。
2）侧凹和凸台不应妨碍起模，
应尽量避免外部侧凹和凸台， 或将侧凹延伸至铸件小端，
凸台延伸至铸件大端。 3）垂直于分型面的非加工面应具有结构斜度：
结构斜度：是零件结构本身所具有的斜度。 目的：便于造型时取出模样。
不 合 理
合 理
3）应避免壁厚突变：
在厚、薄壁连接处应避免壁厚突变， 以防产生应力集中而开裂。
●壁厚差别较小时可采用圆角过渡； ●壁厚差别较大时可采用楔形连接。
（3）防止铸件变形：
1）壁厚不均匀的梁、 杆件，产生扰曲变 形。

压铸件结构工艺性

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。

机械制造基础铸造第二章

机械制造基础铸造第二章
凝固过程中，铸件断面上有三个区域：液相区、 固相区、凝固区。 凝固区越窄铸造性能越好
机械制造基础
第二章 铸造成型
§2-1.2
金属与合金的铸造性能
液态合金的充型能力
—— 液态 合金充满铸型型 腔，获得形状完 整、轮廓清晰铸 件的能力。 充型能力不足容易出现浇 不足、冷隔缺陷，尤其对 于薄壁铸件
机械制造基础
第二章 铸造成型
影响充型能力的因素：
1. 合金的流动性 ——液态合金本身的流动能力。
(1). 流动性的测试 螺旋形试样法
机械制造基础
第二章 铸造成型
(2). 影响流动性的因素：
合金的种类：
灰口铸铁、硅黄铜流动性最好， 铸钢的流动性最差。 灰口铸铁：l 1000 mm 硅黄铜： l 1000 mm 铸钢： l 200 mm
机械制造基础
第二章 铸造成型
（2）机器造型
指用机器完成全部或至少完成紧砂 操作的造型工序。 1）特点： ①提高了生产率，铸件尺寸精度较高； ②节约金属，降低成本； ③改善了劳动条件； ④设备投资较大。 2）应用：成批、大量生产各类铸件。
机械制造基础
第二章 铸造成型
3）机器造型方法 ①震压造型： 先震击紧实，再用较低的比压（0.15 －0.4MPa ）压实。 紧实效果好，噪音大，生产率不够高。 ②微震压实造型： 对型砂压实的同时进行微震。 紧实度高、均匀，生产率高，噪音仍较大。
要预热后再浇注合金液。
(3). 铸型的排气能力，流动阻力，充型能 力，所以铸型要留出气口。

机械制造基础
第二章 铸造成型
2.1.2.2 铸件的收缩 ① 液态收缩阶段
② 凝固收缩阶段 ③ 固态收缩阶段
T ① ② ③

《铸件结构工艺性》课件

《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。

铸件结构工艺性

铸件结构工艺性

一. 铸造工艺对铸件结构的要求
2 铸件内腔的设计
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
2 铸件内腔的设计 (2) 型芯要便于固定、排气和清理
型芯最好依靠型芯头固定, 尽量避免用型芯撑(使用 型芯撑有时造成渗漏), 同时型芯的排气和清理要方便。
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
2 铸件内腔的设计
铸件结构斜度在设计 一. 铸造工艺对铸件结构的要求
液填充，易产生浇不足 和冷隔缺陷。
图2-41 罩壳铸件
故在设计时应避免大水平面， 或将大平面倾斜。
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
1. 铸件外形的设计
(1) 分型面尽量减少, 并尽可能为平面
分型面容易使铸件生产错型，影响铸件外 形和尺寸精度，应力求避免两个以上的分型面. 对于机器造型，只允许一个分型面。
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
1. 铸件外形的设计
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
(2) 铸件外形应尽量方便造型
必要时在铸件薄弱部位设置加强肋板或筋板合理设计铸件壁厚铸件尺寸合金20020020020050050010126101250050018201520铸件壁厚尽可能均匀铸件壁厚均匀是避免因壁厚差别而形成热圆角过渡铸件壁之间圆角过渡可避免产生缩孔缩松以及砂眼和粘砂
§1. 4 铸件结构的工艺性
内容
一. 铸造工艺对铸件结构的要求
时考虑到铸造起模方便, 在垂直
3 铸件结构斜度的设计
于分型面的不加工立壁上应设计出
斜度。一般, 金属模机器造型的设计斜度为
0.5～1°;手工造型为1～3°; 铸件内壁的斜度大于外侧面。
二. 合金铸造性能对铸件结构的要求
1 合理设计铸件壁厚
铸件壁厚设计应大于该合金在一定条件下所

材料成形技术--第2章 铸造成形

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

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

材料成形技术基础知识点总结

材料成形技术基础知识点总结

铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中,冷却后获得逐渐的工艺方法。

1、铸造的实质利用了液体的流动形成。

2、铸造的特点A 适应性大(铸件分量、合金种类、零件形状都不受限制)；B 成本低C 工序多，质量不稳定，废品率高D 力学性能较同样材料的锻件差。

力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大,组织疏松, 成份不均匀3、铸造的应用铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂(特别是腔内复杂)或者简单、分量较大的零件毛胚。

1、铸件的凝固(1)铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程.它由晶核的形成和长大两部份组成。

通常情况下,铸件的结晶有如下特点：A 以非均质形核为主B 以枝状晶方式生长为主.结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒. 晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或者混合组织等.(2)铸件的凝固方式逐渐的凝固方式有三种类型:A 逐层凝固B 糊状凝固C 中间凝固2、合金的铸造性能(1)流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。

它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。

生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手：A 选择挨近共晶成份的趋于逐层凝固的合金,它们的流动性好；B 提高浇注温度，延长金属流动时间；C 提高充填能力D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。

(2)收缩性A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中.对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。

适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部份最先凝固，然后朝冒口方向凝固, 最后才是冒口本身的凝固(即顺序凝固方式) ,就把缩孔转移到最后凝固的部位—- 冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。

零件的结构工艺性

零件的结构工艺性

为了保证联接的牢固性提高结合面的附着力， 为了保证联接的牢固性提高结合面的附着力，应 在镶嵌间表面设计些凸起和沟槽， 在镶嵌间表面设计些凸起和沟槽，同时为避免镶嵌件 尖角处的应力集中而在其端部和沟槽处均应做成圆角。 尖角处的应力集中而在其端部和沟槽处均应做成圆角。
画图要点： 画图要点： ① 将镶嵌件表面设计成凸起和沟槽结构； 将镶嵌件表面设计成凸起和沟槽结构 凸起和沟槽结构； 凸起和沟槽结构的尖角处画成成圆角。 ② 将凸起和沟槽结构的尖角处画成成圆角。
Casting familiar structure
如：未 注明铸 造圆角 画图要点： 画图要点： 半径为 R=2∼ 的小圆角； R3∼ ① 将铸件的未加工表面的直角一律画成 R=2∼5mm 的小圆角； R3∼5 只在技术要求中统一标注即可； ② 在图中不必一一标注 R，只在技术要求中统一标注即可； 。
Machining familiar structure
2. 倒角、圆角( Chamfer or Radius ): 倒角、圆角(
为了避免应力集中以及便于安装和安全而设计在杆类件端部的 小斜面或设计在轴的转折处的小圆弧面,以防锐边伤人或裂口。 小斜面或设计在轴的转折处的小圆弧面,以防锐边伤人或裂口。 画图要点： 画图要点 ：
三.薄板冲压件常见的工艺结构
Sheet pressing familiar structure
2.弯制时的最小弯曲半径 2.弯制时的最小弯曲半径( Least bend radius)： 弯制时的最小弯曲半径( )
为了避免板材在弯制时折断而必须限制其最小弯曲半径r。 ≤ t 铝 、 软钢板 画图要点： 画图要点： 小弯 曲半径 ① 最 小 弯 曲 半径 r
零件的结构工艺性
一. 铸件常见工艺结构 二. 机加工常见的工艺结构 三. 薄板冲压件常见工艺结构 四. 镶嵌类零件的工艺结构

铸件结构工艺性分析.

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

2011第二章铸造(5)铸造工艺设计

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！
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第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
还有缸体的设计。原设计a）的结构有内凹， 造型时起模困难，也只能采用外型芯。而将其改为 图b）的结构，则可省去外型芯，简化造型工序。
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
（2）尽可能使分型面为平面，去掉不必要的 外圆角。因为平面分型面可以避免挖砂和假箱 造型、生产率高。
3、应避免封闭内腔 图(a)所示铸件为封闭空腔结构，其型芯安放 困难、排气不畅、无法清砂、结构工艺性极差。 若改为图 (b)所示结构，上述问题迎刃而解，结 构设计是合理的。
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
如下图所示的紫铜风口图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 芯头固定在上型盖上，省去了芯撑，改善型芯 的稳固性，并使其排气顺畅和清理方便。
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
必要时可在薄弱部位设置加强肋板，从而避免 厚大截面，如图2-35所示。此外，为了有利于铸件 各部分冷却速度均匀，内壁厚 度要比外壁厚度小 一些，肋板厚度比铸件壁厚要小一些。
第二章铸件结构工艺性
2．铸件避厚应尽可能均匀 铸件壁厚均匀是为了铸件各部分冷却速度相 接近，形成同时凝固，避免因壁厚差别而形成热 节，产生缩孔、缩松，也避免薄弱环节产生变形 和裂纹。
第二章铸件结构工艺性
(二)铸件内腔的设计 1、铸件内腔尽量不用或少用型芯，以简化 铸造工艺。 如图为支柱的两种结构设计。采用方案b） 可以省去型芯。
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
a) 不合理
悬臂支架
第二章铸件结构工艺性
b)合理
还有如下图所示的圆盖铸件内腔的设计方案。 方案b）的内腔设计可以省去型芯，采用自带型芯 形成，减少了制芯工序，降低了铸件成本。
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
二、 铸造性能对铸件结构的要求 铸件结构的设计应考虑到合金的铸造性能的 要求，生编孔、缩松、浇不足、变形和裂纹等 铸造缺陷。
1、合理设计铸件壁厚 不同的合金、不同的铸造条件，对合金的 流动性影响很大。为了获得完整、光滑的合格 铸件，铸件壁厚设计应大于该合金在一定铸造 条件下所能得到的“最小壁厚”。表2-9列举了 在砂型铸造条件下铸件的最小壁厚。
第二章铸件结构工艺性
图(a)所示杠杆铸件的分型面是不直的，改为 图(b)结构，分型面变成平面，方便了制模和造 型，分型面设计是合理的。
(a) 不合理
(b) 合理
杠杆铸件结构 第二章铸件结构工艺性
如图a）所示的托架铸件，设计了不必要的 外圆角，使造型工序复杂。去掉外圆角的结构 图b），便于整模造型。
第二章铸件结构工艺性
2、应考虑好型芯的稳固、排气顺畅和清理 方便。
如下图所示，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。
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
第三节 铸件结构工艺性
在设计铸件结构时，不仅应考虑到能否满足 铸件的使用性能和力学性能需要，还应考虑到 铸造工艺和所选用合金的铸造性能对铸件结构 的要求。铸件结构的工艺性好坏，对铸件的质 量、生产率及其成本有很大影响。
第二章铸件结构工艺性
一、 铸件工艺对铸件结构的要求
(一)铸件外形的设计要求 1、铸件的外形应力求简化，造型时便于起 模。 （1）避免铸件的外形有侧凹。 如下图所示的机床铸件，结构a）的侧凹处 在造型时另需两个外型芯来形成。而结构b）在 满足使用要求的前提下，将凹坑一直扩展到底 部省去了外型芯，降低了铸件成本。
第二章铸件结构工艺性
2、铸件的外形应尽可能使铸件的分型面数 目最少。
铸件的分型面数目减少，不仅减少砂箱数 目、降低造型工时，还可以减少错箱、偏芯等 的机会，提高铸件的尺寸精度。
第二章铸件结构工艺性
下图为端盖结构的两种设计。图a）的结构 有两个分型面，需采用三箱造型，使选型工序 复杂。若是大批量地生产，只有增设环状型芯 才可采用机器造型。将端盖的结构设为图b）的 设计，就只有一个分型面，使造型工序简化。
铸件的结构斜度（Q/ZB 158-78）(如下表)
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
图为缝纫机边脚的结构，其各部分非加工 面设有30°左右的结构斜度，方便了起模。
第二章铸件结构工艺性
总之，铸件的结构斜度与拔模斜度不同，结 构斜度由设计零件的人确定，且斜度值较大； 拔模斜度由铸造工艺人员在绘制铸造工艺图时 设计，且只对没有结构斜度的立壁给予较小的 角度（0.5～3.0°）。
第二章铸件结构工艺性
3、在铸件上设计结构斜度 铸件垂直于分型面的不加工表面，应设计出 结构斜度，如图(b)所示，在造型时容易起模， 不易损坏型腔，有结构斜度是合理的。图(a)所 示为无结构斜度的不合理结构。
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
结构斜度的大小，随垂参考表
第二章铸件结构工艺性
（3）铸件上凸台和筋条的设计，应考虑其结构 便于造型。
如下图为箱体铸件，其原设计的结构a）有凸 台，就需要采用活块造型、工艺复杂，且凸台的 位置尺寸难于保证；否则采用外型芯来形成会增 加铸件成本。若改为方案b）便于采用机器造型。
第二章铸件结构工艺性
还有如下图a）、c）所示的铸件凸台的设 计，只能采用活块或外型芯才能起模。将其改 为图b）、d）的结构，可避免活块。
第二章铸件结构工艺性
第二章铸件结构工艺性
铸件壁厚也不宜选择过厚。 由于铸件中心部位冷却缓慢、晶粒粗大，容 易产生缩松、缩孔等缺陷，其承载能力并非按 壁厚截面增加而成比例增加，所以壁厚应选择 得适当。 为了保证铸件的承裁能力，对强度和刚度要 求较高的铸件，应根据载荷的性质和大小，选 挥合理的截面形状，如图2-34所示。