鑄件結(jié)構設計ppt課件

1、崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計第二篇第二篇Part 2鑄鑄 造造Foundry崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 特種鑄造特種鑄造 同砂鑄相比：鑄件精度高，表面質(zhì)量好；合金性能改善，勞動生產(chǎn)率高；勞動條件大大改善；成同砂鑄相比：鑄件精度高，表面質(zhì)量好；合金性能改善，勞動生產(chǎn)率高；勞動條件大大改善；成本高。本高。 特種鑄造包括：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造、離心鑄造、陶瓷型特種鑄造包括：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、石膏型鑄造、

2、連續(xù)鑄造、消失模鑄造（實型鑄造）、磁型鑄造、擠壓鑄造、殼形鑄造、真空鑄造、石膏型鑄造、連續(xù)鑄造、消失模鑄造（實型鑄造）、磁型鑄造、擠壓鑄造、殼形鑄造、真空吸鑄、石墨型鑄造等。吸鑄、石墨型鑄造等。崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄造方法鑄件材質(zhì)鑄件重量表面光潔度鑄件復雜程度生產(chǎn)成本適用范圍工藝特點砂型鑄造各種材質(zhì)幾十克很大差簡單低手工造型:單件、小批量和難以使用造型機的形狀復雜的大型鑄件 機械造型：適用于批量生產(chǎn)的中、小鑄件手工：靈活、易行，但效率低，勞動強度大，尺寸精度和表面質(zhì)量低機械：尺寸精度和表面質(zhì)量高，但投資大金屬型鑄造有色合金幾十克2

3、0公斤好復雜鑄件金屬模的費用較高小批量或大批量生產(chǎn)的非鐵合金鑄件，也用于生產(chǎn)鋼鐵鑄件（ 鑄件精度、表面質(zhì)量高，組織致密，力學性能好，生產(chǎn)率高。熔模鑄造鑄鋼及有色合金幾克幾公斤很好任何復雜程度批量生產(chǎn)時比完全用機加工生產(chǎn)便宜各種批量的鑄鋼及高熔點合金的小型復雜精密鑄件，特別適合鑄造藝術品、精密機械零件尺寸精度高、表面光潔，但工序繁多，勞動強度大陶瓷型鑄造鑄鋼及鑄鐵幾公斤幾百公斤很好較復雜昂貴模具和精密鑄件尺寸精度高、表面光潔，但生產(chǎn)率低石膏型鑄造鋁、鎂、鋅合金幾十克幾十公斤很好較復雜高單件到小批量低壓鑄造有色合金 幾十克幾十公斤好復雜（可用砂芯）金屬模的制作費用高小批量，最好是大批量的大、中型有

4、色合金鑄件， 可生產(chǎn)薄壁鑄件鑄件組織致密，工藝出品率高，設備較簡單，可采用各種鑄型，但生產(chǎn)效率低差壓鑄造鋁、鎂合金幾克幾十公斤好復雜（可用砂芯）高性能和形狀復雜的有色合金鑄件壓力可控，鑄件成型好，組織致密，力學性能好，但生產(chǎn)效率低壓力鑄造鋁、鎂合金幾克幾十公斤好復雜（可用砂芯）金屬模的制作費用很高大量生產(chǎn)的各種有色合金中小型鑄件、薄壁鑄件、耐壓鑄件鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產(chǎn)率高，成本低。但壓鑄機和鑄型成本高離心鑄造灰鐵、球鐵幾十公斤幾噸較好一般為圓筒形鑄件較低小批量到大批量的旋轉(zhuǎn)體形鑄件、 各種直徑的管件鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產(chǎn)率高連續(xù)鑄造鋼、有色很大較差長形連續(xù)

5、鑄件低固定截面的長形鑄件，如鋼錠、鋼管等組織致密，力學性能好，生產(chǎn)率高消失模鑄造各種幾克幾噸較好較復雜較低不同批量的較復雜的各種合金鑄件鑄件尺寸精度較高，鑄件設計自由度大，工藝簡單，但模樣燃燒影響環(huán)境崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 Chapter 5 Technical principles of castings structural design崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 鑄件結(jié)構設計或者稱為鑄件結(jié)構的鑄造工藝性分析，包括：鑄件結(jié)構的合理性；鑄件結(jié)構的工鑄

6、件結(jié)構設計或者稱為鑄件結(jié)構的鑄造工藝性分析，包括：鑄件結(jié)構的合理性；鑄件結(jié)構的工藝性；鑄件結(jié)構對鑄造方法的適應性。藝性；鑄件結(jié)構對鑄造方法的適應性。 v鑄件結(jié)構的合理性鑄件結(jié)構的合理性v鑄造方法對鑄件結(jié)構的特殊要求鑄造方法對鑄件結(jié)構的特殊要求 v鑄件結(jié)構的工藝性鑄件結(jié)構的工藝性實例崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構的合理性鑄件結(jié)構的合理性 （一）鑄件應有合理的壁厚（一）鑄件應有合理的壁厚 （二）鑄件壁的聯(lián)接形式要合理（二）鑄件壁的聯(lián)接形式要合理（三）盡量避免過大的水平面（三）盡量避免過大的水平面 （四）鑄件結(jié)構應避免冷卻收縮受阻和有利于

7、減小變形（四）鑄件結(jié)構應避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 每一種鑄造合金都有其適宜的鑄件壁厚范圍，每一種鑄造合金都有其適宜的鑄件壁厚范圍，鑄件壁厚過大或過小都會對鑄件產(chǎn)生不良影響。鑄件壁厚過大或過小都會對鑄件產(chǎn)生不良影響。若選定合金的適宜壁厚不能滿足零件力學性能的若選定合金的適宜壁厚不能滿足零件力學性能的要求，則應改選高強度的材料或選擇合理的截面要求，則應改選高強度的材料或選擇合理的截面形狀以及增設加強肋等措施形狀以及增設加強肋等措施 。最小最小壁壁厚見表厚見表213。鑄件應有合理的壁厚鑄件應有合理的壁厚崔煥

8、勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 所謂壁厚均勻，是指鑄件的各部分具有冷卻所謂壁厚均勻，是指鑄件的各部分具有冷卻速度相近的壁厚，見右圖。鑄件的內(nèi)壁厚度應略速度相近的壁厚，見右圖。鑄件的內(nèi)壁厚度應略小于外壁厚度。小于外壁厚度?？紤]加工余量考慮加工余量鑄件應力求壁厚均勻鑄件應力求壁厚均勻崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄件應有合理的壁厚鑄件應有合理的壁厚 #崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 1. 1. 鑄件如果因為結(jié)構需要不能做到壁厚均勻，則不同壁厚

9、的聯(lián)接應采用逐漸過渡的形式鑄件如果因為結(jié)構需要不能做到壁厚均勻，則不同壁厚的聯(lián)接應采用逐漸過渡的形式 鑄件壁的聯(lián)接形式要合理鑄件壁的聯(lián)接形式要合理崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 2. 2. 對于鑄件結(jié)構中有兩個或三個甚至更多個壁相連的情況，可采用交錯接頭或環(huán)形接頭的形式對于鑄件結(jié)構中有兩個或三個甚至更多個壁相連的情況，可采用交錯接頭或環(huán)形接頭的形式 鑄件壁的聯(lián)接形式要合理鑄件壁的聯(lián)接形式要合理崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄件壁的聯(lián)接形式要合理鑄件壁的聯(lián)接形式要合理 *崔煥勇崔煥勇 20

10、04.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 過大的平面不利于金屬液的填充，容易產(chǎn)生澆不到等缺陷，在進行鑄件的結(jié)構設計時，應盡量過大的平面不利于金屬液的填充，容易產(chǎn)生澆不到等缺陷，在進行鑄件的結(jié)構設計時，應盡量將水平面設計成傾斜形狀將水平面設計成傾斜形狀 盡量避免過大的水平面盡量避免過大的水平面崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 鑄件在結(jié)構設計時，應盡量使其能自由收縮，以減小應力，避免裂紋。如圖所示的彎曲輪輻和鑄件在結(jié)構設計時，應盡量使其能自由收縮，以減小應力，避免裂紋。如圖所示的彎曲輪輻和奇數(shù)輪輻的設計，可使鑄件能較好地

11、自由收縮。奇數(shù)輪輻的設計，可使鑄件能較好地自由收縮。 鑄件結(jié)構應避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形鑄件結(jié)構應避免冷卻收縮受阻和有利于減小變形崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構的合理性鑄件結(jié)構的合理性 *崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構的工藝性鑄件結(jié)構的工藝性 （一）鑄件的外形設計（一）鑄件的外形設計 （二）鑄件內(nèi)腔的設計（二）鑄件內(nèi)腔的設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 1. 1. 應使鑄件具有最少的分型面應使鑄件具有最少的

12、分型面 減少鑄件分型面的數(shù)量，不僅可以減少砂箱的用量，降低造型工時，而且可以減少錯箱、偏芯減少鑄件分型面的數(shù)量，不僅可以減少砂箱的用量，降低造型工時，而且可以減少錯箱、偏芯等缺陷，從而提高鑄件的精度。圖示端蓋結(jié)構，存在法蘭凸緣，不能采用簡單的兩箱造型。若改成等缺陷，從而提高鑄件的精度。圖示端蓋結(jié)構，存在法蘭凸緣，不能采用簡單的兩箱造型。若改成圖所示的結(jié)構，取消上部的凸緣，使鑄件僅有一個分型面，則將大大簡化造型操作。圖所示的結(jié)構，取消上部的凸緣，使鑄件僅有一個分型面，則將大大簡化造型操作。鑄件的外形設計鑄件的外形設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)

13、構設計盡量減少分型面盡量減少分型面 #崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 2. 2. 應盡量使分型面平直應盡量使分型面平直 平直的分型面可避免操作費時的挖砂造型或假箱造型；同時，鑄件的毛邊少，便于清理。如圖平直的分型面可避免操作費時的挖砂造型或假箱造型；同時，鑄件的毛邊少，便于清理。如圖a a所示的杠桿零件，在造型時只能采用不平分型面，若改成圖所示的杠桿零件，在造型時只能采用不平分型面，若改成圖b b所示的形狀，鑄型的分型面則為一簡單所示的形狀，鑄型的分型面則為一簡單的平面。的平面。 鑄件的外形設計鑄件的外形設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材

14、料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計分型面盡量為平面分型面盡量為平面 *崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 3. 3. 避免外部側(cè)凹避免外部側(cè)凹 鑄件在起模方向上若有側(cè)凹，見圖鑄件在起模方向上若有側(cè)凹，見圖a a，就必須在造型時增加較大的外壁型芯才能起模，若將其改，就必須在造型時增加較大的外壁型芯才能起模，若將其改成圖成圖b b所示結(jié)構，則可省去外壁型芯，顯然后一種結(jié)構是合理的。所示結(jié)構，則可省去外壁型芯，顯然后一種結(jié)構是合理的。 鑄件的外形設計鑄件的外形設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)

15、構設計鑄件結(jié)構設計避免外形側(cè)凹避免外形側(cè)凹 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 4. 4. 改進妨礙起模的凸臺、凸緣和肋條的結(jié)構改進妨礙起模的凸臺、凸緣和肋條的結(jié)構 設計鑄件上的凸臺、凸緣和肋條結(jié)構時，應考慮便于造型起模，盡量避免使用活塊或外壁型芯。設計鑄件上的凸臺、凸緣和肋條結(jié)構時，應考慮便于造型起模，盡量避免使用活塊或外壁型芯。 鑄件的外形設計鑄件的外形設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計改進結(jié)構，便于起模改進結(jié)構，便于起模 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄

16、件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 5. 5. 鑄件要有結(jié)構斜度鑄件要有結(jié)構斜度 結(jié)構斜度便于起模，并可延長模具的使用壽命。見圖。鑄件結(jié)構斜度的大小和許多因素有關，結(jié)構斜度便于起模，并可延長模具的使用壽命。見圖。鑄件結(jié)構斜度的大小和許多因素有關，如鑄件的高度、造型的方法等，高度越低，斜度應越大。凸臺的結(jié)構斜度可達如鑄件的高度、造型的方法等，高度越低，斜度應越大。凸臺的結(jié)構斜度可達3030-50-50。 鑄件的外形設計鑄件的外形設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄件要有結(jié)構斜度鑄件要有結(jié)構斜度 *崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術

17、基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 1. 1. 應使鑄件盡可能不用或少用型芯應使鑄件盡可能不用或少用型芯 圖圖示示是懸臂支架的兩種設計方案，圖采用方形中空截面，為形成其內(nèi)腔，必須采用型芯；若改是懸臂支架的兩種設計方案，圖采用方形中空截面，為形成其內(nèi)腔，必須采用型芯；若改為圖所示工字形開式截面，則可避免型芯的使用，這樣在簡化造型的同時，也可保證鑄件的質(zhì)量，為圖所示工字形開式截面，則可避免型芯的使用，這樣在簡化造型的同時，也可保證鑄件的質(zhì)量，故后者的設計是合理的。故后者的設計是合理的。 鑄件內(nèi)腔的設計鑄件內(nèi)腔的設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計盡量

18、減少型芯數(shù)量盡量減少型芯數(shù)量 *崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 2. 2. 鑄件的內(nèi)腔設計應使型芯安放穩(wěn)固、排氣容易、清砂方便。鑄件的內(nèi)腔設計應使型芯安放穩(wěn)固、排氣容易、清砂方便。 型芯的固定主要依靠芯頭來保證，如圖所示軸承支架鑄件，若采用圖型芯的固定主要依靠芯頭來保證，如圖所示軸承支架鑄件，若采用圖a a，則需兩個型芯，且其中，則需兩個型芯，且其中大的型芯呈懸臂狀態(tài)，裝配時須采用芯撐作輔助支撐，若改成圖大的型芯呈懸臂狀態(tài)，裝配時須采用芯撐作輔助支撐，若改成圖b b，采用一個整體型芯來形成鑄件空，采用一個整體型芯來形成鑄件空腔，則既可增加型

19、芯的穩(wěn)固性，又改善型芯排氣和清理條件。腔，則既可增加型芯的穩(wěn)固性，又改善型芯排氣和清理條件。 鑄件內(nèi)腔的設計鑄件內(nèi)腔的設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計便于型芯的排氣、固定便于型芯的排氣、固定 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計便于型芯清理便于型芯清理 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計 對于因芯頭不足而難于固定型芯的鑄件，在不影響使用功能的前提下，可設計出適當大小和數(shù)對于因芯頭不足而難于固定型芯的鑄件，在不影響使用功能的前提下，可設計出適

20、當大小和數(shù)量的工藝孔，用以增加芯頭的數(shù)量，穩(wěn)固型芯。量的工藝孔，用以增加芯頭的數(shù)量，穩(wěn)固型芯。 鑄件內(nèi)腔的設計鑄件內(nèi)腔的設計 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計便于型芯的安放、固定便于型芯的安放、固定 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計鑄造方法對鑄件結(jié)構的特殊要求鑄造方法對鑄件結(jié)構的特殊要求 （一）熔模鑄件（一）熔模鑄件（三）壓鑄件（三）壓鑄件 （二）金屬型鑄件（二）金屬型鑄件 崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計1. 1. 便于蠟模的制造便于蠟模

21、的制造熔模鑄件熔模鑄件 2.2.鑄件上的孔、槽不宜過小或過深鑄件上的孔、槽不宜過小或過深 ，不利于制殼時涂料和砂粒順利地充填熔模上相應的孔洞；同時，不利于制殼時涂料和砂粒順利地充填熔模上相應的孔洞；同時，鑄件的清砂工作帶來困難。鑄件的清砂工作帶來困難?？讖綉笥诳讖綉笥?mm (2mm (薄件薄件0.5mm) 0.5mm) 。通孔時，孔深孔徑。通孔時，孔深孔徑4-4-6 6，不通孔時，孔深孔徑，不通孔時，孔深孔徑2 2。槽寬應大于。槽寬應大于2mm2mm，槽深不超過，槽深不超過槽寬的槽寬的2-62-6倍。倍。3. 3. 減少熱節(jié)，壁厚力求均勻減少熱節(jié)，壁厚力求均勻 熔模鑄造一般不單獨設置冒口

22、，而是利用加粗的直澆道作為冒口直接熔模鑄造一般不單獨設置冒口，而是利用加粗的直澆道作為冒口直接補縮鑄件。與此工藝相適應，應盡量采用薄壁結(jié)構，并使壁厚分布符合定向凝固原則。補縮鑄件。與此工藝相適應，應盡量采用薄壁結(jié)構，并使壁厚分布符合定向凝固原則。4. 4. 避免大平板結(jié)構避免大平板結(jié)構 由于熔模型殼的高溫強度較低，容易變形，所以設計鑄件結(jié)構時，應盡量避免由于熔模型殼的高溫強度較低，容易變形，所以設計鑄件結(jié)構時，應盡量避免大的大的崔煥勇崔煥勇 2004.10材料成型技術基礎材料成型技術基礎鑄件結(jié)構設計鑄件結(jié)構設計1. 1. 鑄件的外形和內(nèi)腔應力求簡單，盡可能加大鑄件的結(jié)構斜度，避免采用直徑過小或過深的孔，以鑄件的外形和內(nèi)腔應力求簡單，盡可能加大鑄件的結(jié)構斜度，避免采用直徑過小或過深的孔，以便于抽出型芯和保證鑄件順利取出。便于抽出型芯和保證鑄件順利取出。金屬型鑄件金屬型鑄件 2. 2. 鑄件的壁厚要均