第四章 砂型铸件的结构设计

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1、第四章砂型铸件的结构设计第一节铸件结构与铸造工艺的关系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。1．铸件外形应便于取出模样(1)避免外部侧凹，如图9-1(a)所示的端盖，由于存在法兰凸缘，铸件外部侧凹，使铸件具有两个分型面，所以常采用三箱造型，或者增加环状外型芯，使造型工艺复杂。图9-1(b)所示为改进设计后的铸件外型，取消了上部法兰凸缘，使铸件仅有一个分型面，因而便于造型．图9-2所示为机床上一铸件。图9-2(a)在A-B截面两侧设计成凹坑，造型时必须采用两个较大的外型芯才能取出模样．若改为图9-2(b)所示结构，将凹坑扩展成通到底部的凹槽则

2、可省去外部型芯。显然，后一方案是比较合理的。(2)分型面尽量平直如图9-3所示的托架。(3)凸台、筋条的设计应考虑便于造型。图9-4。2．合理设计铸件内腔(1)尽量不用或少用型芯图9-5。铸件的内腔也可以利用型腔内的砂垛(上箱砂垛称吊砂)来形成。图9-6。(2)便于型芯固定、排气和铸件清理图9-7所示轴承架。对于因型芯头不足难以固定的铸件，在不影响使用的前提下，可增加芯头数量，为此可设计出适当大小和数量的工艺孔。如图9-8所示铸件，因底面没有型芯头，只好用型芯撑固定；改为图9-8(b)后。铸件底面上增设两个工艺孔，型芯为一整体，稳定性提高，下芯简便，易于排气和清理。如果铸件上不允许有些

3、工艺孔，可以用螺钉或柱塞堵住．3．铸件结构斜度铸件上凡垂直于分型面的不加工表面，最好有结构斜度，如图9-9所示。图9-10所示为缝纫机边脚，由于铸件各部分均有30°左右的结构斜度(见A-A视图)，使各沟槽均不需型芯，起模也方便。铸件结构斜度大小随垂直于分型面的直壁高度而不同。直壁高度愈小，角度愈大，具体数值参考表9-1。由表可见，铸件的凸台或壁厚过渡处的斜度达30～45°。第二节铸件结构与合金铸造性能的关系铸件的一些主要缺陷，如缩孔、缩松、裂纹、浇不足、冷隔等，有时是由于铸件结构不合理，未能充分考虑合金的铸造性能所致。为此，在设计铸件时，必须考虑如下几个方面的因素。1．合理设计铸件壁厚

4、表9-2是砂型铸造条件下铸件的最小壁厚。表9-3为灰铸铁件壁厚的参考值。为了充分发挥合金的效能，使之既能避免厚大截面，又能保证铸件的强度和刚度，应当根据载荷性质和大小，选择合理的截面形状，如丁字形、工字形、槽形和箱形结构，并在脆弱的部位安置加强筋。为了减轻铸件的重量，便于型芯的固定，排气和铸件的清理，常在铸件的壁上开设窗口。图9-11为导架铸件的结构实例。2.铸件的壁厚应尽可能均匀如图9-123.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。铸件的结构圆角铸件壁与壁之间的转角处一般应具有结构圆角。如图9-139-14所示铸造内圆角的具体数值可参阅表9-4。

5、避免锐角联接图9-15。厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡见表9-5。4．防裂筋的应用为防止热裂，可在铸件易裂处增设防裂筋(图9-16)。5．减缓筋与辐收缩时的阻力设计铸件的筋与辐时，应尽量使其得以自由收缩，以防止产生裂纹。图9-17为常见的轮形铸件，其轮辐为直线形、偶数，这种轮辐易于制造模样。图9-18为筋的几种布置形式.第五章特种铸造第一节熔模铸造它是用易熔材料制成模样，然后在模样上涂挂耐火材料，经硬化之后，再将模型熔化、排出型外，从而获得无分型面的铸型。由于熔模广泛用蜡质材料来制造，故又称“失蜡铸造”。一、熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程包括：蜡模制造、型壳制造、焙烧和浇注等步骤，

6、如图8-3所示。1.蜡模的制造制造压型要经过以下程序。(1)压型制造压型一般用钢、铜和铝经切削加工制成，这种压型的使用寿命长，制出的蜡模精度高，但压型成本高，生产准备时间长，主要用于大批量生产。对于小批量生产，则可采用易熔合金(Sn、Pb、Bi等组成的合金)、塑料或石膏直接向模样(母模)上浇注而成。(2)蜡模的压制料冷却凝固便可从压型中取出，然后修去分型面上的毛刺，即得单个蜡模(图8—3(c))。(3)蜡模组装2.型壳制造它是在蜡模组上涂挂耐火材料，以制成具有一定强度的耐火型壳的过程。型壳质量的好坏对铸件的精度和表面粗糙度有着决定性的影响，因此型壳的制造是熔模铸造的关键。(1)浸涂料(

7、2)撒砂(3)硬化如以水玻璃为粘结剂时，将蜡模组浸在NH4Cl溶液中1-3分钟。由于氯化铵与水玻璃发生化学反应，使分解出来的SiO2迅速以胶态析出，将石英砂粘得十分牢固。此后，在空气中干燥7～10分钟，形成1～2mm厚的薄壳。为使型壳具有较高的强度，故结壳过程要重复进行4～6次，最后制成5～12mm厚的耐火型壳(图8-3(e))。型壳面层所用的石英砂粒度较细，而以后各层(加固层)所用的石英砂粒度较粗。3．脱蜡和造型(1)为了从型壳中取出蜡模以形