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1、金属工艺学,主讲教师：李 建 辉联系电话：电子信箱：,冶金与材料工程学院LJHCQUST,金属热加工工艺,金属液态凝固成形（铸造）,金属固态塑性成形（锻压）,金属连接成形（焊接）,热加工工艺,铸件结构工艺性设计原则 合金铸造性能（铸件质量）对铸件结构工艺性的要求砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求,当采用砂型铸造来生产零件毛坯或直接成形时，除进行形状和尺寸设计以外，还必须进行结构设计。,铸件结构工艺性设计目的，就是在结构设计上不仅能保证铸件的质量，满足使用要求，同时可以满足铸造工艺简单，生产率高等要求。,第三节 铸件的结构工艺性,缺陷分析：,结论：合理的铸件壁厚应介于最小壁厚和临界壁厚之间。,概念
2、：,最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。临界壁厚：铸件壁厚超过临界壁厚时，铸件壁的中心冷却慢，会造成晶粒粗大、缩孔、缩松等缺陷，从而使铸件的力学性能不升反降。各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的 3 倍。,如果所设计铸件的壁厚小于允许的“最小壁厚”，铸件就易产生浇不足、冷隔等缺陷。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，使铸件的力学性能下降。,一、铸件质量对铸件结构的要求,（一）铸件壁厚的设计,1.合理设计铸件壁厚,合理的铸件壁厚应介于最小壁厚和临界壁厚之间。
3、如果临界壁厚不能达到强度要求，则可通过采用加强筋或合理截面设计来满足。,不合理,合理,一、铸件质量对铸件结构的要求,2.铸件的壁厚应尽可能均匀,铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节结构；同时由于内壁散热条件差，冷却速度比外壁慢，为使内外壁同时凝固，减缓应力以防止变形及裂纹等缺陷，内壁尺寸应比外壁薄一些（一般相差10-30%）。,不合理,合理,一、铸件质量对铸件结构的要求,2.铸件的壁厚应尽可能均匀,不合理,合理,一、铸件质量对铸件结构的要求,铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节结构；同时由于内壁散热条件差，冷却速度比外壁慢，为使内外壁同时凝固，减缓应力以防止变形及裂纹等缺陷，内壁尺寸应比外
4、壁薄一些（一般相差10-30%）。,铸件的各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角。,不合理,合理,（二）铸件壁的连接,一、铸件质量对铸件结构的要求,铸件的各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角。,（二）铸件壁的连接,不合理,合理,一、铸件质量对铸件结构的要求,应尽量使其能自由收缩，以减小应力，避免裂纹。如图所示的弯曲轮辐和奇数轮辐的设计，可使铸件能较好地自由收缩。,（三）轮辐和筋的设计 减缓肋、辐收缩的阻碍,a 不合理，b、c 合理,一、铸件质量对铸件结构的要求,交叉接头因交叉处热节较大，内应力难以松弛，较易产生裂纹。交错接头和环状接头热节较小，且都可通
5、过微量变形缓解内应力，抗裂性能较好。,a、c 不合理，b、d 合理,a,b,c,d,一、铸件质量对铸件结构的要求,（三）轮辐和筋的设计 减缓肋、辐收缩的阻碍,易裂处增设肋板以防热裂，厚度一般为连接壁厚的1/4-1/3。,不合理,合理,一、铸件质量对铸件结构的要求,（三）轮辐和筋的设计 减缓肋、辐收缩的阻碍,避免铸件产生翘曲变形。,（四）防止变形的设计,不合理,合理,一、铸件质量对铸件结构的要求,不合理,合理,避免铸件产生翘曲变形。,一、铸件质量对铸件结构的要求,（四）防止变形的设计,（五）尽量避免过大的水平面或采用倾斜的表面,不合理,合理,避免铸件水平方向出现较大平面而产生夹砂、浇不足等缺陷。
6、,一、铸件质量对铸件结构的要求,铸造工艺对铸件结构的要求原则,在满足使用要求的前提下，尽可能使制模、造型、造芯、合箱和清理等过程简化。,二、铸造工艺对零件结构的要求,铸件结构工艺性分析,符合铸造生产的工艺要求,技术经济合理,（一）避免铸件起模方向存在外部侧凹,不合理,合理,铸件整体结构应能选出合适的分型面，其数量应少，铸件外形应便于取出模样。,二、铸造工艺对零件结构的要求,（二）尽量使分型面为平面,不合理,合理,平直的分型面可避免操作费时的挖砂造型或假箱造型；同时，铸件的毛边少，便于清理。,二、铸造工艺对零件结构的要求,（三）凸台和筋条结构应便于起模,合理设计凸台和避免侧壁具有防碍拔模的局部凹
7、陷结构。,不合理,合理,二、铸造工艺对零件结构的要求,合理设计凸台和避免侧壁具有防碍拔模的局部凹陷结构。,不合理,合理,二、铸造工艺对零件结构的要求,（三）凸台和筋条结构应便于起模,设计铸件应合理确定其结构斜度。,不合理,合理,起模斜度是造型过程中为便于起模而额外加的斜度，如果是加工面，铸后必须通过机械加工切除；结构斜度是设计铸件结构时直接带的，这样可以不必再特意设置拔模斜度，铸完不用切除。,二、铸造工艺对零件结构的要求,（四）垂直分型面的非加工表面应设计一定的斜度（称为结构斜度）,（五）尽量不用和少用型芯以简化工艺,不用或少用型芯可以节省制造芯盒、造芯和烘干等工序的工具和材料，可避免型芯在制
8、造过程中的变形、合箱中的偏差，从而提高铸件精度。,不合理,合理,二、铸造工艺对零件结构的要求,不用或少用型芯可以节省制造芯盒、造芯和烘干等工序的工具和材料，可避免型芯在制造过程中的变形、合箱中的偏差，从而提高铸件精度。,不合理,合理,二、铸造工艺对零件结构的要求,（五）尽量不用和少用型芯以简化工艺,（六）铸件内腔结构应有利于型芯的固定、排气和清理,铸件结构应有利于型芯的固定、排气和清理。,不合理,合理,二、铸造工艺对零件结构的要求,铸件结构应有利于型芯的固定、排气和清理。,不合理,合理,二、铸造工艺对零件结构的要求,（六）铸件内腔结构应有利于型芯的固定、排气和清理,三、不同铸造合金对铸件结构的
9、要求（表 11-7）,薄而大的平板，收缩易发生翘曲变形，加上几条筋之后便可避免，如下图所示。,铸件壁较厚，容易产生缩孔。将壁厚减薄，采用加强筋，可防止缩孔。,习 题,一、判断题1.砂型铸造是铸造生产中唯一的铸造方法。（）2.砂型铸造时，木模尺寸应与铸件尺寸完全相同。（）3.铸件的重要受力面、主要加工面，浇注时应朝上。（）4.圆角是铸件结构的基本特征。（）5.机器造型生产率高，铸件精度较高，因此应用广泛。（）,二、选择题,1.铸件的重要加工面，应尽量放在铸型的（）a.侧面b.下面c.上面2.造型方法按其手段的不同，可分为（）a.分模造型和挖砂造型b.整模造型和刮板造型 c.手工造型和机器造型3.机器造型要求操作技术不高，适合于（）a.二箱造型 b.活块造型 c.三箱造型4.分型面应选择在（）a.受力面的上面 b.加工面上 c.铸件的最大截面处5.普通车床床身浇注时，导轨面应（）a.朝左侧b.朝右侧c.朝下d.朝上,三、填空题,1.铸造方法可基本分为_铸造和_铸造两大类。2.造型方法可分为_造型和_造型两大类。3.拔模斜度是为了便于_，或从芯盒中取出_。4、铸造工艺中，由于冷却不均匀，薄壁部位的热应力状态是_，其对应变形趋势是_。,四、改错题：图示铸件的结构有何缺点，应如何改进？,
