《铸件结构设计》PPT课件

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1、第5章铸件结构设计1第五章铸件结构设计进行铸件设计时，不仅要保证其力学性能和工作性能要求，还必须考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。铸件的结构是否合理，即其结构工艺性是否良好，对铸件的质量、生产率及其成本有很大的影响：当产品是大批量生产时，则应使所设计的铸件结构便于采用机器造型；当产品是单件、小批生产时，则应使所设计的铸件尽可能在现有条件下生产出来；当某些铸件需要采用特种铸造方法时，还必须考虑这些方法对铸件结构的特殊要求。本章介绍砂型铸件对结构设计的主要要求，其中包括：铸件结构与铸造工艺的关系

2、（铸件设计的内容）铸件结构与合金铸造性能的关系（铸件结构设计应考虑的其他内容）2铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、合箱和清理过程简化，并为实现机械化生产创造条件。铸件结构设计的要考虑如下问题：第一节铸件设计的内容铸件外形的设计铸件内腔的设计铸件壁厚的设计铸件壁（肋）间的的连接设计铸件结构设计指的是铸件结构应符合铸造生产要求，满足铸造性能和铸造工艺对铸件结构的要求。3一、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；上中中下上下3．凸台、筋条的设计应便于起模。第一节铸件设计的内容4避

3、免铸件的外形有侧凹。56结构斜度结构斜度是指在铸件所有垂直于分型面的非加工面上设计的斜度。789二、铸件内腔的设计1．应尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。芯撑2．便于型芯的固定、排气和清理。10图a采用中空结构，要用悬臂型芯和型芯撑加固，图b采用开式结构，省去了型芯。图a图b图a因出口尺寸小，要采用型芯，图b中D〉H，可用用砂垛形成空腔，省去了型芯。图a图b1112三、铸件壁厚的设计1．合理设计铸件壁厚1）铸件的最小壁厚铸造方法铸件尺寸（mm）合金种类铸钢灰口铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金铜合金砂型铸

4、造<200×20085～66533～5200×20~500×50010～126～1012846～8>500×50015～2015～2015～2010～12610～12在一定铸造工艺条件下，所能浇注出的铸件最小壁厚。铸件壁厚小于“最小壁厚”，易产生浇不到、冷隔等缺陷。表5-2砂型铸造条件下铸件的最小壁厚132）铸件的临界壁厚在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。在砂型铸造条件下:临界壁厚≈3×最小壁厚3）铸件截面形状厚壁铸件，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。14

5、2．铸件壁厚应均匀、避免厚大截面15铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节的结构所谓铸件壁厚均匀性，是为了使铸件各处的冷却速度相近，并非要求铸件所有的壁厚完全相同。铸件的外壁、内壁和筋的厚度比约为1：0.8：0.6162.壁厚不均匀的铸件的设计应有利于定向凝固图5-8铝活塞结构的改进铸件因工作需要其壁厚不均匀或厚度较大，而合金的收缩倾向也较大时，铸件壁厚设计应有利于定向凝固，铸件结构应便于安放冒口进行补缩，以防止缩孔和缩松。171、采用圆弧连接，圆滑过渡2．避免锐角连接3．厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡

6、4．减缓筋、辐收缩的阻碍四、铸件壁（肋）间的的连接设计5．避免采用十字形交叉连接18①直角联接处形成了金属的积聚，而内侧散热条件差，较易产生缩松和缩孔；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。1、采用圆弧连接，圆滑过渡四、铸件壁（肋）间的的连接设计19

7、上述诸因素均使铸件转角处力学性能下降，较易产生裂纹。当铸件采用圆角结构时(图2-53b和图2-54b)，可克服上述之不足。此外，外圆角还可美化铸件的外形，避免划伤人体；铸造内圆角还可防止金属液流将型腔尖角冲毁。202、避免锐角联接为减小热节和内应力，应避免铸件壁间锐角联接。若两壁间的夹角小于90，则应考虑过渡形式。21图例尺寸b≤2a铸铁R≥(1/6~1/3)(a+b)/2铸钢R≈(a+b)/4b＞2a铸铁L＞4(b-a)铸钢L＞5(b-a)b＞2aR≥(1/6~1/3)(a+b)/2；R1≥R+(a

8、+b)/2C≈3(b-a)1/2，h≥（4~5）C3、厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡铸件各部分的壁厚往往难以做到均匀一致，甚至存有很大差别。为了减少应力集中现象，应采用逐步过渡的方法，防止壁厚的突变。2223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，常因收缩不一致，内应力过大，使铸件产生裂纹。4．减缓筋、辐收缩的阻碍23实例分析：改进后的交错接头或环