第四章-砂型铸件的结构设计讲义.ppt

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 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9-12 3.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9-13 9-14所示 铸造内圆角的具体数值可参阅表9-4。 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，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 (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