第4章 铸件结构与工艺设计(材料成型工艺基础).ppt

第四章　铸件结构与工艺设计 铸件结构设计 砂型铸造工艺设计 铸造工艺设计实例 第一节 铸件结构设计 铸件结构不仅会直接影响到铸件的力学性能、尺寸精度、重量要求和其它使用性能，同时，对铸造生产过程也有很大影响。 所谓铸造工艺性良好的铸件结构，应该是铸件的使用性能容易保证，生产过程及所使用的工艺装备简单，生产成本低。 铸件结构要素与铸造合金的种类、铸件的大小、铸造方法及生产条件密切相关。 一、铸件壁厚的设计 在确定铸件壁厚时，首先要保证铸件达到所要求的强度和刚度，同时还必须从合金的铸造性能的可行性来考虑，以避免铸件产生某些铸造缺陷。 1．合理设计铸件壁厚 铸件的最小壁厚 在各种工艺条件下，铸造合金能充满型腔的最小厚度，称为铸件的最小壁厚。 铸件的最小壁厚主要取决于合金种类、铸件大小及形状等因素。 铸件的临界壁厚 在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、缩松、结晶组织粗大等缺陷，从而使铸件的力学性能下降。 各种铸造合金都存在一个临界壁厚。 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，各种铸造合金的临界壁厚约等于其最小壁厚的三倍。 砂型铸造条件下几种合金铸件的最小壁厚 2．铸件壁厚应均匀、避免厚大截面 铸件壁过厚容易使铸件内部晶粒粗大，并产生缩孔、缩松等缺陷，应尽量减小铸件壁厚并使其均匀。 二、铸件壁的连接 铸件的结构圆角 避免锐角连接 厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡 缓解收缩应力（如减缓肋、辐收缩的阻碍） 避免过大水平面的设计 不同转角处的热节 锐角的连接 轮辐的设计 肋的几种布置形式 薄壁罩壳结构 三、铸件外形的设计 铸件的外形应便于起模，简化造型工艺。零件上的凸台、筋、凹面、外圆角等结构常常直接影响铸件的起模。 在可能的情况下，应给铸件的非加工表面设计结构斜度，便于起模。 一般铸件高度愈小，斜度愈大，通常在1??3?范围内。 合理布置加强筋 避免活块 简化操作 四、铸件内腔的设计 良好的内腔设计，既可减少型芯数量，又利于型芯的固定、排气和清理，因而可防止偏芯、气孔等缺陷的产生，并简化造型工艺，降低成本。 1.减少型芯数量，避免不必要的型芯 内腔的两种设计 2.便于型芯的固定、排气和铸件的清理 水套铸件的结构改进 五、铸件结构设计应考虑的其它因素 铸件结构应考虑成形工艺的特殊性 压铸件的设计： 应尽量消除侧凹和深腔，在无法避免时，至少应便于抽芯，以便压铸件能从铸型中顺利取出。 熔模铸件的设计： 为便于浸渍涂料和撤砂，孔、槽不宜过小或过深。 熔模铸件应尽量避免有大平面，为防止变形，可在大平面上设工艺孔或工艺肋，以增加型壳刚度。 （压铸）便于取出铸件的设计 熔模铸件平面上的工艺孔和工艺肋 2.铸件的组合设计 组合床身铸件 a)砂型铸件改为b)组合压铸件 第二节 砂型铸造工艺设计 砂型铸造工艺具体设计内容包括： 选择铸件的浇注位置和分型面； 确定工艺参数(机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩量等)； 确定型芯的数量、芯头形状及尺寸； 确定浇冒口、冷铁等的形状、尺寸及在铸型中的布置等。 然后将工艺设计的内容(工艺方案)用工艺符号或文字在零件图上表示出来，即构成了铸造工艺图。 衬套零件的铸造工艺图 绘制的图样 A.铸造工艺图： 利用各种的工艺符号，把制造模型和铸型所需的资料直接绘在零件图上所得到的图样。 即表示铸型浇注位置、分型面、浇冒口系统、工艺参数、型芯结构尺寸、控制凝固措施等的图样。 一 浇注位置与分型面的选择 1.浇注位置的选择 浇注时铸件在铸型中所处的空间位置，称为铸件的浇注位置。 ①铸件的重要加工面或主要工作面应处于底面或侧面，以避免出现气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷。如锥齿轮铸件，其轮齿部位是重要加工面和主要工作面，应朝下。 ②铸件的大平面应尽可能朝下或采用倾斜浇注 以避免产生夹砂、夹渣、气孔等缺陷。 ③铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面 以免产生浇不到、 冷隔等铸造缺陷。 ④对于收缩大的铸件，为利于设置冒口进行补缩，厚实部位应置于上方。 在这种情况下， 可能会使重要加工面或主要工作面朝上。 ★通过加大加工余量来保证质量。 2.分型面的选择 ①分型面应选择在最大截面处，保证模型能顺利从铸型中取出 ②应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件的尺寸精度 铸件的机加工面和基准面应尽量放在同一砂箱中。即铸件上的机械加工面以及机械加工和尺寸检查时用于定位和装夹基准的表面应尽量放在同一砂箱中，以保证