Question

砂型铸件的结构设计

Answer 1

一、 铸件结构与铸造工艺的关系。对铸件结构的要求包括以下几点：1.尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，以便于起模。2.尽量使分型面为平面。3.凸台和筋条结构应便于起模。4.垂直分型面上得不加工表面最好有结构斜度。5.尽量不用和少用型芯。6.应有足够的芯头，以便于型芯的固定、排气和清理。
二、 铸件结构与合金铸造性能的关系。铸件的一些主要缺陷，如缩孔、缩松、变形、裂纹、浇不到、冷隔等，有时是由于铸件的结构不够合理，未能充分考虑到合金的铸造性能（如充型能力、收缩性等）要求所致。因此，设计铸件时，必须考虑诸多方面：1.铸件应有合适的壁厚。过厚时，铸件晶粒粗大，内部缺陷多，导致力学性能下降。为此，应选择合理的截面形状或采用加强筋，以便于采用较薄的结构。2.铸件的壁厚也应防止过薄，应大于所规定的最小壁厚，以防浇不到或冷隔缺陷。3.铸件的内壁散热慢故应比外壁薄些，这样才能时铸件各部分冷却速度趋于一致，以防缩孔及裂纹的产生。4.逐渐的壁厚应尽可能均匀，以防厚壁处金属聚集，产生缩孔、缩松等缺陷。厚度差过大时，易在薄厚交接处引起热应力。5壁的连接。铸件壁间转角处一般应具有结构圆角，以偶哪只脚连接处的内侧较易产生缩孔、缩松和应力集中。同时，一些合金由于形成与铸件表面垂直的柱状晶，使转角处的力学性能下降，较易产生裂纹。结构圆角的大小应与壁厚相适应。通常使转角处内接圆直径小于相邻壁厚的1.5倍。
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。
三、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。
对铸件结构的要求 ：
1. 铸件的外形必须力求简单、造型方便
铸件应具有最少的分型面，从而避免多箱造型和不必要的型芯 铸件加强肋的布置应有利于取模铸件侧面的凹槽、凸台的设计应有利于取模，尽量避免不必要的型芯和活块，铸件设计应注意避免不必要的曲线和圆角结构，否则会使制模、造型等工序复杂化，凡沿着起模方向的不加工表面，应给出结构斜度，其设计参数。
2. 铸件的内腔必须力求简单、尽量少用型芯，尽量少用或不用型芯型芯在铸型中必须支撑牢固和便于排气、固定、定位和清理（图中A处需放置型芯撑）为了固定型芯，以及便于清理型芯，应增加型芯头或工艺孔。

Answer 2

主要要考虑应力问题，拐角处要圆角，否则容易造成应力集中，产生裂纹或断裂。
其它的和一般结构设计差异不大。