铸件设计的一般注意事项

注　 意　 事　 项

不　 好　 的　 设　 计

改 进 后 的 设 计

一、必须针对不同的铸造材料的性能、铸造方法等考虑合理的结构

二、铸件的壁厚变化对金属的力学性能均有影响，查阅手册时必须注意它随壁厚变化的指标。一般在壁厚增加时，铸铁的抗弯强度和硬度下降，壁厚太薄又会发生白口；锡青铜的强度和韧性均下降；铝合金则强度下降，塑性提高

三、铸件的最小壁厚必须结合零件的复杂程度、尺寸大小、材料以及制造工艺来确定

四、简化模型设计

1.铸件结构或泥心形状力求简单，在可能情况下尽量采用直线形的轮廓

图a的外形及泥心的形状与泥心的支承、造型都比图a'困难

图b是有曲面的泥心，制造比改成平面的b'图要贵

2.在满足使用要求前提下，应尽可能缩小轮廓尺寸，这样既可以降低制造工作量和造型费用，又可以使结构更加紧凑

3.在使用和制造许可条件下，应考虑用刮板造型代替砂模

图a垂直方向的撑筋须用撑筋模型，而且三角形孔的泥心须用特别的木框做成，对小而窄的轮子可用图a'代替，采用刮板造型

五、易于造型及合理确定分型面

1.拔模方向应留适当的结构斜度和圆角，便于拔模，保证砂型质量，提高劳动生产率

2.避免出现使造型发生困难的死角(如内凹)

左边两图都存在内凹，容易发生撞砂，砂型质量无法保证，难于造型

3.分型面形状力求简单，数目力求减少

图a需要复杂的分型面，图b则需要有特制的型芯或可拆卸的模子，而图a'、图b'只需一个分型面，简化了造型。图c'适当改变外形，方便了分型

图d、e需两个分型面，改成图d'、e'后只需一个分型面

4.合理设置凸台和圆座，以利于造型和加工，并可使铸造偏差不致影响结构的性能要求

图a'不需设活块模造型，图b'使凸台在同一平面，图c'侧壁留有f/h≥3的沟槽，便于加工，图d'可防止因铸造偏差影响使用，图e因为四个凸台(T)的局部阻碍沿　　 B—A分模造型，而只能采用图示分型面，使得上箱很高，造型和落砂都费劲，改成图e'后，将四凸台局部削薄，而能采用图示分型面，从而大大简化了造型和减少落砂劳动量

5.增加砂型强度

图a'将小头法兰改成内法兰，大头法兰改成外法兰，并适当增加法兰厚度

图b凸台离侧边太近，砂型不牢，改为图b'较好

图c两凸台相距太近，容易掉砂，可改为图c'形式

6.尽量避免或减少采用型芯

图a'取消了穿透的细长孔和中间空腔的内凹部分，便可以不用型芯了。图b是左右上托板的原设计，由于外形有圆弧曲面A，因此需采用两块型芯，改成图b'后，将曲面改为平面B，省去两个型芯

7.保证型芯能牢固地安置在铸型里。一般用型芯头定位，尽量不用型芯撑或吊挂型芯的方法。采用型芯撑如图a易使铸件不紧密，并发生硬块，对受压、耐火和耐腐蚀的铸件，以及在滑动的平面上，都不能使用。图b采用两个孤悬的型芯，很不容易安设；改为图b'，采用一个型芯或两个型芯、两端分别设置型芯头的方法，安设就很方便。图d改为图d'，减少了型芯，不用芯撑。图e改为图e'，可不用吊芯和芯撑。图f下芯十分不便，需先放入中间芯，放芯撑固定后，再从侧面放入两边型芯，芯头处需用干砂填实；改为图f'后两边型芯可先放入，不妨碍中间型芯的安放；图c'在铸件内部增加一个工艺孔，不影响使用性能，但改善了型芯的固定，并使型芯中的气体易于排出，也有利于出砂

8.型芯形状要简单，出砂要方便

图a是XC624万能铣头本体原设计，需要四个型芯，改进成图a'后，只要一个型芯。图b有一厚度仅25mm且有双曲面的型芯，制造困难，费用很大，由于这是没有特别大压力的冷却夹层，故可改用图b'的结构，既简化了型芯，也便于支撑和出砂

9.型芯的透气性要好。左图透气孔未设在最上端，使型芯中逸出的气体，都向上集中在空间b内，渗入铁液中，而形成铸件的气孔，而且出砂比较困难；改成右图后，将透气孔移至最上端便克服了这些缺点

10.铸件两壁之间的型芯厚度，一般应不小于两边壁厚的总和，以免两壁熔接在一起

六、考虑浇铸的特点

1.避免水平设置较大的薄壁平面，以利于气体和熔渣等的排出，并防止冷却时造成冷隔

2.壁厚应尽可能地均匀，避免金属局部积聚和厚度的突变，否则容易产生缩孔、缩松和裂纹

图a、b、c由于处理过渡不同，应力顺序依次减少，强度依次增加；图d'、e'减少了金属过多的积聚

在交叉区内的最大圆的直径不应大于1.5S(壁厚)，两交叉区并应逐渐过渡，图f、g应改为图f'、g'

过渡圆太大，如图h，也会产生缩孔，应改成图h'

筋的配置和厚度不当，也会产生缩孔、缩松等，如图i、j、k，应改为图i'、j'、k′

3.内部壁厚比外壁应适当减薄，使整个铸件能均匀冷却，防止产生内应力和裂纹，如图a'

断面要逐渐过渡，并要有适当的过渡圆弧，如图b'

图c会因轮圈收缩，使两孔之间产生裂纹，可如图c'所示通过增加孔圆周凸缘束避免，相关尺寸，如表所示

b-h＝(0.5-0.6)S

4.在条件允许时，可改变铸件的结构或设置防裂筋来增加铸件过热处的强度，以防止热裂。右图两截面交接处，由直角形转弯改成圆弧形，以减少应力集中，防止热裂

5.细长件和大平板应正确选择截面形状，如采用对称截面，或合理设置加固筋，细长件如图a'所示，大平板如图b'所示，以防止翘曲，重要铸件须经时效处理

6.应使铸件在冷却时能自由收缩，特别要使受力最大的部位冷却时能不受阻变形；通常皮带轮和飞轮铸件内应力很大可用曲线轮辐，如图a'，以及采用曲线轮廓的加固筋，如图b'；对于大型轮类铸钢件的轮毂部分，可作出缝隙，这对防止辐板裂纹和对装配均有利，如图c

图d为内部设筋的框架形内腔铸件，不能自由收缩，图d'取消了加固筋后，可克服这一缺点

7.铸件角部设计也应考虑均匀冷却，所以应将角顶壁厚减少20%～25%，使角的内部不致因为迟迟不能凝结而造成热裂纹

8.铸件的结构应使分型面便于安置在加工面或加工面的边缘上

左图锥体表面不加工，但需保持光洁的外观，按结构分型面放在A—A上最简单，但易错箱产生裂缝破坏外观，消除很费劲，不改结构要克服此缺点便要增加砂箱，提高了成本，因此最好改成右图结构

9.结构应便于将铸件上质量要求高的部分或加工面放在铸型内的下面，以利用液态金属静压补缩

例如圆锥齿轮及套筒就应如右图所示位置浇铸

七、充分发挥材料的特性和考虑材料的不同特性

1.充分利用铸铁的抗压强度，将加固筋布置在受压的部位，或采用非对称形的截面

2.可锻铸铁体积收缩很大，在结构的厚大部分容易产生缩孔，因此，要避免十字形截面，如图a

球墨铸铁线收缩率与灰铸铁相似，但体积收缩率很大，和铸钢相似，因此结构中壁厚尽量均匀，如图b'

3.合理选用筋的截面形状。在要求高刚性、抗弯和抗扭强度的零件内，可应用壁上有尽量多的窗口的封闭截面，如图j

八、考虑铸造方法的影响

铸造方法改变，铸件设计必须随着作相应的改变，如由砂型铸造改为压力铸造就必须采用更圆滑的铸件形状，既便于液态金属在铸型内流动，又便于出砂

砂型铸造

压力铸造

九、铸件结构形状在满足功能要求同时力求简化，以方便制作和加工，降低成本，并避免废品

1.相邻孔的凸台较小时，可铸成一个，如尺寸较大，则可用一根辅筋将其连接起来。浇铸斜度1:20，不必标出

2.为简化铸造工艺，加固凸台应布置在臂的外侧

3.左图设有筋的预留孔，提高了型芯箱的费用

4.为避免夹砂，对于支承面采用锪孔或刮平，以保证夹紧长度 x 尺寸

5.并排的数个凸台，板块或平面应尽可能组合在一个平面上

6.需加工的平面，应平行或垂直地放置在定位平面上

7.平行布置的加工面，应尽可能在一个平面内

8.防止钻头断裂，钻孔不能布置在交接处，必要时应扩大法兰或配置加固凸台

9.当型芯直径减小时，只有在d₂＞50mm，d₁≥d₂+30mm时，才能采用图示结构，否则应做成直通孔

10.圆形铸件的加工面必须与不加工处留有充分的间隙a，以提高铸件的圆度