指导铸件结构设计的主要原则有哪些

一、要便于制造模型、芯盒和造型： 1） 铸件的外形应力求简单，以便于起模，应尽量使铸造分型面为平面，且数目最小； 2） 铸件的内腔应力求铸造时不用或少用型芯，当采用型芯时，应方便其支撑、固定及排气出砂，必要时应设有足够的工艺孔； 3） 对于铸件内外侧面及加强肋等结构，压铸应在起模方向设有一定的结构斜度； 4） 铸件上的凸台部分与铸件本体不应相差过大，最好取同一高度，同一面上的距离较近的几个凸台，最好连成整体的凸起部分。 二、要减少产生铸造缺陷的倾向： 1） 铸件的壁厚应力求均匀，以防止缩孔、热裂，当需保证顺序凝固条件时，应尽量使其具有朝一个方向变化的壁厚，当需保证同时凝固条件时，应尽量使其具有等断面壁厚； 2） 铸件壁与壁之间的连接应严防尖角和金属集聚，压铸厚壁与薄壁之间应逐渐过渡，严防突变，以免造成热节和应力集中，形成热裂、缩松等； 3） 铸件的局部厚断面，应尽可能采用挖空或铸孔结构，压铸并以加强肋适当加固； 4） 铸件平面壁上的铸孔，应用凸边加固，以减少壁厚； 5） 铸件结构应尽可能使其冷却时能无阻碍地收缩； 6） 应尽量避免铸件内具有大的水平面； 7） 铸件内水路、气路等大面积的夹层腔，应有若干连接柱。 三、要确保铸件有良好的成形性，压铸控制铸件的最小壁厚不低于允许值。

答:砂型造型铸件设计,不仅要考虑工作功能和力学性能的要求,还必须考虑合金铸造性能、铸造工艺对铸件结构的要求。铸件结构设计是否合理,对铸件质量、生产率和制造成本都有很大影响。铸件的结构,假如不能满意合金铸造性能的要求,将可能产生浇不到、冷隔、缩孔、缩松、气孔、裂纹和变形等缺陷。

流动性好的合金,充型能力强,铸造时就不易产生浇不到、冷隔等缺陷,而且能铸出铸件的最小壁厚也小。不同的合金,在一定的铸造条件下能铸出的最小壁厚也不同。设计铸件的壁厚时,一定要大寸:该合金的“最小答应壁厚”,以保证铸件质量。铸件的“最小允许壁厚“主要取决于合金种类、铸造方法和铸件的大小等。表5—1为铸件最小允许壁厚值。但是,铸件壁也不宜太厚。厚壁铸件晶粒粗大,组织疏松,易产生缩孔和缩松,力学性能下降。铸件艰载能力并不是随截面积增大成比例地增加。设计过厚的铸件壁,将会造成金属浪费。为了提高铸件承载能力而不增加壁厚,铸件的结构设计应选用合理的截面形状。

此外,铸件内部的筋或壁,散热条件比外壁差,冷却速度慢。为防止内壁的晶粒变粗和产生内应力,一般内壁的厚度应小于外壁。表5—2为铸铁件外壁、内壁和加强筋的最大临界壁厚。铸件各部分壁厚若相差过大,厚壁处会产生金属局部积聚形成热节,凝固收缩时在热节处易形成缩孔、缩松等缺陷。此外,各部分冷却速度不同,易形成热应力,致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹。因此在设计铸件时,应尽可能使壁厚均匀,以防止上述缺陷产生。

检查铸件壁厚是否均匀时,应将铸件的加工余量考虑在内。如果零件图上各处壁厚是均匀的,加上加工余量后,加工面上的铸造厚度将增加,铸件热节却很大。

(1) 在防止金属型铸造铸件产生裂纹方面应注意以下结构问题：

A 在壁厚均匀、壁间过渡与连接要缓和、较角处圆角适当等各方面的要求应比砂型铸造铸件更严格一些；

B 应将垂直相连的壁改为倾斜相连；

C 对于结构上比较薄弱的部分应设肋、凸台等予以加强，以防铸造裂纹；

D 应尽量减少有阻碍铸件自由收缩的凸台、肋、凸缘等突出部分；

E 在铸件上布置加强肋时，还应考虑到它对铸件收缩的影响。

(2) 在防止金属型铸造铸件产生浇不足、冷隔等方面应注意以下结构问题：

A 铸件壁厚要适当不能过薄，特别是当铸件轮廓尺寸较大时更不能过薄；

B 应避免大的水平面，因为它使得铸件在浇注时，金属液上升得很慢，与空气接触的面大，易氧化，同时由于金属型散热快，金属液很快失去流动性，易造成浇不足、冷隔、夹渣等缺陷；

C 铸件的外形应尽量具有流线形避免尖棱角与急剧变化的连接等结构形状，以利于金属液的流动。

2 在设计形状较复杂的金属型铸件时，如果生产工艺有较大的困难，应在不影响铸件使用条件下，尽量使铸件外形简单，强构改变，以便于从金属型中取出铸件。

3 在设计金属型铸造铸件的基本结构单元及其参数选定时，通常还应注意：

（1）由于金属型散热快，因此金属型铸造铸件的最小壁厚应比砂型铸造铸件的要大一些；

（2）铸件内壁和内肋的厚度一般应取相连外壁厚度的 0.6～0.7 ，否则由于内壁(肋)冷得慢，在铸件收缩时易在内外壁交接处产生裂纹；

（3）为防止灰铸铁件产生白口，除从工艺上采取措施外，必须使其壁厚不能过薄(有些资料指出，壁厚在 15mm 以上时，用金属型铸造铸件的转角处都必须采用圆角，对于铝合金、镁合金金属型铸造铸件的铸造圆角不应小于 3～4m；

（4）由于金属型和芯无让性，为便于取出铸件和抽出型，金属型铸造铸件的铸造斜度应比砂型铸造件的适当大一些，一般应大 30%～50% ，应该指出：铸造斜度大小除与合金种类、壁的高度有关外，还与铸件表面的位置有关，凡在铸件冷却收缩时与金属型表面有脱离倾向的铸件表面可设计较小的斜度，而在铸件收缩时趋向于压紧在金属型上的铸件表面应给予较大的斜度。

其次铸件的壁厚只要强度够就行，不是厚一些更好。设计厚壁的铸件比薄壁的更容易发生缩孔。

二、铸件设计的壁厚要求： 压铸件壁厚度（通常称壁厚）是压铸工艺中一个具有特殊意义的因素，壁厚与整个工艺规范有着密切关系，如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力（最终比、压铸件的设计涉及四个方面的内容：a、即压力铸造对零件形状结构的要求；b、压铸件的工艺性能；c、压铸件的尺寸精度及表面要求；d、压铸件分型面的确定； 压铸件的零件设计是压铸生产技术中的重要部分，设计时必须考虑以下问题：模具分型面的选择、浇口的开设、顶杆位置的选择、铸件的收缩、铸件的尺寸精度保证、铸件内部缺陷的防范、铸孔的有关要求、收缩变形的有关要求以及加工余量的大小等方面；

二、压铸件的设计原则是：a、正确选择压铸件的材料，b、合理确定压铸件的尺寸精度；c、尽量使壁厚分布均匀；d、各转角处增加工艺园角，避免尖角。

三、压铸件按使用要求可分为两大类，一类承受较大载荷的零件或有较高相对运动速度的零件，检查的项目有尺寸、表面质量、化学成分、力学性能（抗拉强度、伸长率、硬度）；另一类为其它零件，检查的项目有尺寸、表面质量及化学成分。在设计压铸件时，还应该注意零件应满足压铸的工艺要求。压铸的工艺性从分型面的位置、顶面推杆的位置、铸孔的有关要求、收缩变形的有关要求以及加工余量的大小等方面考虑。合理确定压铸面的分型面，不但能简化压铸型的结构，还能保证铸件的质量。

压铸件零件设计的要求

压）的作用、留模时间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率；

a、零件壁厚偏厚会使压铸件的力学性能明显下降，薄壁铸件致密性好，相对提高了铸件强度及耐压性； b、铸件壁厚不能太薄，太薄会造成铝液填充不良，成型困难，使铝合金熔接不好，铸件表面易产生冷隔等缺陷，并给压铸工艺带来困难；压铸件随壁厚的增加，其内部气孔、缩孔等缺陷增加，故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下，应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致，为了避免缩松等缺陷，对铸件的厚壁处应减厚（减料），增加筋；对于大面积的平板类厚壁铸件,设置筋以减少铸件壁厚； 根据压铸件的表面积，铝合金压铸件的合理壁厚如下：

压铸件表面积/mm

壁厚S/mm

≤25

1.0～3.0

＞25~100

1.5～4.5

＞100~400

2.5～5.0

＞400

3.5～6.0

三、铸件设计筋的要求： 筋的作用是壁厚改薄后，用以提高零件的强度和刚性，防止减少铸件收缩变形，以及避免工件从模具内顶出时发生变形，填充时用以作用辅助回路（金属流动的通路），压铸件筋的厚度应小于所在壁的厚度，一般取该处的厚度的2/3~3/4；

　 二：在设计金属型铸造铸件的基本结构单元及其参数选定时，通常还应注意：( 1 )由于金属型散热快，因此金属型铸造铸件的最小壁厚应比砂型铸造铸件的要大一些，各种铸造合金、不同大小的金属型铸造铸件的最小壁厚可参见表1.1-31选取( 2 )铸件内壁和内肋的厚度一般应取相连外壁厚度的0.6-0.7，否则由于内壁(肋)冷得慢，在铸件收缩时易在内外壁交接处产生裂纹( 3 )为防止灰铸铁件产生白口，除从工艺上采取措施外，必须使其壁厚不能过薄(有些资料指出，壁厚在15mm以上时，用金属型铸造铸件的转角处都必须采用圆角，对于铝合金、镁合金金属型铸造铸件的铸造圆角不应小于3-4m，对于铸铁、铸钢、铜合金金属型铸造件的铸造圆角可参见表1.1-32选取( 5 )由于金属型和芯无让性，为便于取出铸件和抽出型，金属型铸造铸件的铸造斜度应比砂型铸造件的适当大一些，一般应大30%-50%，应该指出：铸造斜度大小除与合金种类、壁的高度有关外，还与铸件表面的位置有关，凡在铸件冷却收缩时与金属型表面有脱离倾向的铸件表面可设计较小的斜度，而在铸件收缩时趋向于压紧在金属型上的铸件表面应给予较大的斜度，各种合金的金属型铸造铸件的铸造斜度

压铸件的设计一定要考虑到压铸件壁厚、压铸件铸造圆角和脱模斜度、加强筋、压铸件上铸孔和孔到边缘的最小距离、压铸件上的长方形孔和槽、压铸件内的嵌件、压铸件的加工余量七个方面。

铸造圆角设计规范：通常压铸件各个部分相交应有圆角（分型面处除外），可使金属填充时流动平稳，气体也较容易排出，并可避免因锐角而产生裂纹。对于需要进行电镀和涂饰的压铸件，圆角可以均匀镀层，防止尖角处涂料堆积。压铸件的圆角半径R一般不宜小于1mm，最小圆角半径为0.5 mm。

压铸件内的嵌件设计规范：首先，压铸件上的嵌件数量不宜过多；其次，嵌件与压铸件的连接必须牢固，同时要求在嵌件上开槽、凸起、滚花等；再次，嵌件必须避免有尖角，以利安放并防止铸件应力集中，铸件和嵌件之间如有严重的电化腐蚀作用，则嵌件表面需要镀层保护；最后，有嵌件的铸件应避免热处理，以免因两种金属的相变而引起体积变化，使嵌件松动。

压铸件铸造圆角设计规范

压铸件壁厚的设计规范：薄壁比厚壁压铸件具备更高的强度和更好的致密性，鉴于此，压铸件设计中应该遵循这样的原则：在保证铸件具有足够强度和刚性的前提下应该尽可能减少壁厚，并保持壁厚具有均匀性。实践证明，压铸件壁厚设计一般以2.5-4mm为宜，壁厚超过6mm的零件不宜采用压铸工艺生产。压铸件壁太厚、壁太薄对铸件质量影响的表现：如果设计中铸件壁太薄，会使金属熔接不好，直接影响铸件强度，同时会给成型造成困难；壁太厚或者严重不均匀时，容易产生缩瘪及裂纹，另一方面，随着壁厚的增加，铸件内部气孔、缩松等缺陷也随之增多，同样会降低铸件强度，影响铸件质量。

压铸件加工余量的设计规范：一般情况下，由于压铸工艺的局限性，压铸件的某些尺寸精度、表面粗糙度或者是形位公差达不到产品图纸要求时，企业应该首先考虑到采用如校正、拉光、挤压、整形等精整加工的方法来进行修复，在精整加工不能完全解决这些问题时，就应该对压铸件的某些部位进行机械加工，这里要注意的是，在进行机械加工时应考虑选用较小的加工余量，同时尽量以不受分型面及活动成型影响的表面为毛坯基准面，以免影响加工精度。

压铸件脱模斜度的设计规范：设计压铸件时，就应在结构上留有结构斜度，无结构斜度时，在需要之处，必须有脱模的工艺斜度。斜度的方向，必须与铸件的脱模方向一致。

1、铸件的壁厚尽量相等；

2、铸件壁的连接为圆角；

3、铸造的连接避免金属聚集；

4、铸件的壁厚不同时的要平缓过渡。

在设计压铸件时，往往为保证强度和刚度的可靠性，以为壁越厚性能越好实际上对于压铸件来说，随着壁厚增加，力学性能明显下降。原因是在压铸过程中，当金属液以高压、高速的状态进人型腔，与型腔表面接触后很快冷却凝固。受到激冷的压铸件表面形成一层细晶粒组织，这层致密的细晶粒组织的厚度约为0.05

~

0.3

mm左右，因此薄壁压铸件具有更高的机械性能。相反，厚壁压铸件中心层的晶粒较大，当补缩不足、排气不良时易产生内部缩孔、气孔，外表面凹陷等缺陷，使压铸件的机械性能随着壁厚的增加而降低。

2.避免铸件结构产生铸造缺陷

3.根据铸造材料的合金特性考虑铸件合理结构

4.根据铸造方法设计铸件结构

5.从铸造工艺性设计铸件结构