《铸件结构设计》PPT课件.ppt
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1、1,第5章 铸件结构设计,2,第五章 铸件结构设计,进行铸件设计时,不仅要保证其力学性能和工作性能要求,还必须考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。铸件的结构是否合理,即其结构工艺性是否良好,对铸件的质量、生产率及其成本有很大的影响:当产品是大批量生产时,则应使所设计的铸件结构便于采用机器造型;当产品是单件、小批生产时,则应使所设计的铸件尽可能在现有条件下生产出来;当某些铸件需要采用特种铸造方法时,还必须考虑这些方法对铸件结构的特殊要求。本章介绍砂型铸件对结构设计的主要要求,其中包括:铸件结构与铸造工艺的关系(铸件设计的内容)铸件结构与合金铸造性能的关系(铸件结构设计应考虑的其他内容),
2、3,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。铸件结构设计的要考虑如下问题:,第一节 铸件设计 的内容,铸件外形的设计,铸件内腔的设计,铸件壁厚的设计,铸件壁(肋)间的的连接设计,铸件结构设计指的是铸件结构应符合铸造生产要求,满足铸造性能和铸造工艺对铸件结构的要求。,4,一、铸件外形的设计,1 避免外部侧凹、凸起;,2 分型面应尽量为平直面;,上,中,中,下,上,下,3 凸台、筋条的设计应便于起模。,第一节 铸件设计 的内容,5,避免铸件的外形有侧凹。,6,7,结构斜度 结构斜度是指在铸件所有垂直于分型面的非加工面上设计的斜度。,8,9,10,二、铸件
3、内腔的设计,1 应尽量减少型芯的数量,避免不必要的型芯。,芯撑,2 便于型芯的固定、排气和清理。,11,图a采用中空结构,要用悬臂型芯和型芯撑加固,图b采用开式结构,省去了型芯。,图a因出口尺寸小,要采用型芯,图b 中DH,可用用砂垛形成空腔,省去了型芯。,12,13,三、铸件壁厚的设计,1 合理设计铸件壁厚,1)铸件的最小壁厚,在一定铸造工艺条件下,所能浇注出的铸件最小壁厚。铸件壁厚小于“最小壁厚”,易产生浇不到、冷隔等缺陷。,表5-2 砂型铸造条件下铸件的最小壁厚,14,2)铸件的临界壁厚,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:临界壁厚3最小壁厚,3)铸件截面形状
4、,厚壁铸件,易产生缩孔、缩松、晶粒粗大等缺陷,力学性能下降,故存在一个最大壁厚。,15,2 铸件壁厚应均匀、避免厚大截面,16,铸件壁厚力求均匀,避免局部过厚形成热节的结构,所谓铸件壁厚均匀性,是为了使铸件各处的冷却速度相近,并非要求铸件所有的壁厚完全相同。,铸件的外壁、内壁和筋的厚度比约为1:0.8:0.6,17,2.壁厚不均匀的铸件的设计应有利于定向凝固,图5-8 铝活塞结构的改进,铸件因工作需要其壁厚不均匀或厚度较大,而合金的收缩倾向也较大时,铸件壁厚设计应有利于定向凝固,铸件结构应便于安放冒口进行补缩,以防止缩孔和缩松。,18,1、采用圆弧连接,圆滑过渡,2 避免锐角连接,3 厚壁与薄
5、壁间的联接要逐步过渡,4减缓筋、辐收缩的阻碍,四、铸件壁(肋)间的的连接设计,5 避免采用十字形交叉连接,19,直角联接处形成了金属的积聚,而内侧散热条件差,较易产生缩松和缩孔;在载荷的作用下,直角处的内侧产生应力集中,使内侧实际承受的应力较平均应力大大增加(图2-53a);一些合金的结晶过程中,将形成垂直于铸件表面的柱状晶。若采用直角联接,则因结晶的方向性,在转角的分角线上形成整齐的分界面(图2-54a),在此分界面上集中了许多杂质,使转角处成为铸件的薄弱环节。,1、采用圆弧连接,圆滑过渡,四、铸件壁(肋)间的的连接设计,20,上述诸因素均使铸件转角处力学性能下降,较易产生裂纹。当铸件采用圆
6、角结构时(图2-53b和图2-54b),可克服上述之不足。此外,外圆角还可美化铸件的外形,避免划伤人体;铸造内圆角还可防止金属液流将型腔尖角冲毁。,21,2、避免锐角联接 为减小热节和内应力,应避免铸件壁间锐角联接。若两壁间的夹角小于90,则应考虑过渡形式。,22,3、厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡铸件 各部分的壁厚往往难以做到均匀一致,甚至存有很大差别。为了减少应力集中现象,应采用逐步过渡的方法,防止壁厚的突变。,23,23,缺陷分析:铸件各部分冷却速度不同而收缩不一致,形成较大的内应力。当此应力超过合金的强度极限时,铸件会产生裂纹。实例分析:轮缘、轮辐、轮毂间若比例不当,常因收缩不一致,内应
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