第五章鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計

第五章鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計目的及要求：1.掌握鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求；2.了解鑄件結(jié)構(gòu)的合理與否對其質(zhì)量與成本的影響。3.掌握鑄件壁厚對鑄件質(zhì)量的影響；4.了解鑄件結(jié)構(gòu)的合理與否對其性能的影響。重點及難點：1.結(jié)構(gòu)與鑄造工藝的關(guān)系；2.結(jié)構(gòu)與鑄件性能的關(guān)系?！翳T件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不僅要保證其力學性能和工作性能要求，還必須考慮鑄造工藝和合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求?！翳T件結(jié)構(gòu)是否合理，對鑄件的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其成本有很大的影響。1）大批量生產(chǎn)：應(yīng)使所設(shè)計的鑄件結(jié)構(gòu)便于采用機器造型；

2）單件、小批：應(yīng)使設(shè)計的鑄件盡可能在現(xiàn)有條件下生產(chǎn)。2/4/2023一、鑄件的外形原則：外形設(shè)計應(yīng)便于起模，簡化造型工藝。1、盡量避免鑄件起模方向存有外部側(cè)凹，以便起模。2/4/20231、盡量避免鑄件起模方向存有外部側(cè)凹，以便起模。

2/4/20233.凸臺、筋條的設(shè)置應(yīng)便于起模2.分型面應(yīng)盡量平直-需要挖砂造型，否則不能起模。2/4/2023二、鑄件的結(jié)構(gòu)斜度

◆注意與拔模斜度的區(qū)別：

拔模斜度：是在制定鑄造工藝時，為了拔模方便而加上去的，一般要切削掉。而結(jié)構(gòu)斜度：是在設(shè)計時加上去的，不再被加工掉。

鑄件上垂直于分型面的不加工表面，最好具有結(jié)構(gòu)斜度。2/4/2023三、鑄件內(nèi)腔的設(shè)計

原則：減少型芯數(shù)量，利于型芯的固定、排氣和清理。作用：防止偏芯、氣孔等缺陷的產(chǎn)生；簡化造型工藝，降低成本。1.盡量節(jié)省型芯，避免不必要的型芯2/4/20232.應(yīng)使型芯安放穩(wěn)固、排氣通暢、清理方便懸臂型芯需用型芯撐加固，但下芯，合箱和清理費工，對薄壁件、加工面和耐壓鑄件均不宜采用型芯撐。

增加工藝孔，可型芯定位穩(wěn)固，有利于排氣和清理。加工后堵住。2/4/2023

表2-13砂型鑄造鑄件的最小壁厚(mm)

鑄件尺寸

鑄鋼

灰口鑄鐵

球鐵

可鐵<2005~83~54~63~5200~20010~124~108~126~8>50015~2010~1512~20----第二節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)與合金鑄造性能的關(guān)系鑄件結(jié)構(gòu)不夠合理以及不滿足合金的鑄造性能要求，會發(fā)生鑄造缺陷–縮孔、縮松、變形、裂紋、澆不足、冷隔等。

1、鑄件壁的厚設(shè)計原則1：合理設(shè)計鑄件壁厚◆最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿型腔的最小厚度。主要取決于合金的種類、鑄件的大小及形狀等因素?！襞R界壁厚：各種鑄造合金都存在一個臨界壁厚，在砂型鑄造條件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。2/4/2023◆缺陷分析：1）如果所設(shè)計鑄件的壁厚小于允許的“最小壁厚”，鑄件就易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。2）在鑄造厚壁鑄件時，容易產(chǎn)生縮孔、縮松、結(jié)晶組織粗大等缺陷，從而使鑄件的力學性能下降。表2-14灰鑄鐵件壁厚參考值?！艚Y(jié)論：鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間◆措施：1）可改變鑄件截面形狀，保證承載能力，減輕重量，便于型芯固定、排氣和鑄件的清理。2）如采用丁字形、工字形、槽形或箱形結(jié)構(gòu)，脆弱處安加強筋。2/4/2023原則2：鑄件壁后應(yīng)均勻，避免厚大截面所謂鑄件壁厚的均勻性是使鑄件各壁的冷卻速度相近，并非要求所有的壁厚完全相同?！羧毕莘治觯罕诤癫顒e過大→厚壁處易于產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。壁厚不均勻→冷卻速度不同→收縮不一致→產(chǎn)生熱應(yīng)力→厚薄連接處產(chǎn)生裂紋。2/4/20232、鑄件壁的連接設(shè)計鑄件壁的連接或轉(zhuǎn)角時，也應(yīng)盡力避免金屬的積聚和內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。原則1：（1）鑄件的結(jié)構(gòu)圓角——鑄件結(jié)構(gòu)的基本特征結(jié)構(gòu)圓角可使鑄件壁間的轉(zhuǎn)角處避免熱節(jié)、減輕應(yīng)力集中、改善結(jié)晶方向，從而提高轉(zhuǎn)角處的機械性能?！敉鈭A角還可美化鑄件外形；內(nèi)圓角還可防止金屬液沖壞型腔尖角。鑄造內(nèi)圓角的大小應(yīng)與鑄件的壁厚相適應(yīng)。表2-15。2/4/2023原則2：（2）避免銳角連接—減小熱節(jié)和內(nèi)應(yīng)力?！羧毕莘治觯轰J角連接處易出現(xiàn)熱結(jié)合應(yīng)力，并會導致應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生裂紋、縮孔等缺陷。原則3：厚壁與薄壁間的聯(lián)接要逐步過渡—減少應(yīng)力集中2/4/2023原則4：減緩肋、輻收縮的阻礙◆缺陷分析：鑄件各部分冷卻速度不同而收縮不一致，形成較大的內(nèi)應(yīng)力。當此應(yīng)力超過合金的強度極限時，鑄件會產(chǎn)生裂紋?！糨嗇棡橹本€、偶數(shù)：造型等分簡便，但輪緣、輪輻、輪轂間比例不當，常因收縮不一致，內(nèi)應(yīng)力過大，產(chǎn)生裂紋?！糨嗇棡槠鏀?shù)或彎曲：可通過輪緣或輪輻本身的微量變形自行減緩內(nèi)應(yīng)力。實例分析1：2/4/2023◆防裂筋的應(yīng)用—常用于鑄鋼、鑄鋁等易裂合金。為防止熱裂，可在鑄件易裂處增設(shè)防裂筋。防裂筋的厚度為聯(lián)接壁厚的1/4-1/3。實例分析2：改進后的交錯接頭或環(huán)狀接頭，其熱節(jié)均較改進的小，且可通過微量變形來緩解內(nèi)應(yīng)力，抗裂性能均較好。

2/4/2023原則5：避免出現(xiàn)過大的水平面◆缺陷分析：薄壁罩殼鑄件，當其殼頂呈水平面時，因薄壁件金屬液散熱冷卻快，渣、氣易滯留在頂面，易產(chǎn)生澆不足、冷隔、氣孔和夾渣缺陷。2/4/2023第二節(jié)不同成型工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求1.壓鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：應(yīng)盡量消除側(cè)凹和深腔，在無法避免時，至少應(yīng)便于抽芯，以便壓鑄件能從鑄型中順利取出。實例：2/4/20232.熔模鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：孔、槽不易過小或過深，便于浸漬