铸件结构的设计应考虑合金铸造性的要求，因为与合金铸造性有关的一些缺陷，如缩孔、变形、裂纹、气孔和浇不足等，有时是因铸件结构设计不够合理，未充分考虑合金铸造性的要求所致。铸件的最小壁厚应根据合金的性质、铸件的大小和铸造方法确定。因此，铸件在进行结构设计时，应尽量使其能够自由收缩。......
2023-06-24
铸造工艺与铸件结构设计的关系
【摘要】：图4-30铸件的结构斜度注意：铸件的结构斜度和起模斜度是两个不同的概念。
铸件结构的设计应尽量使制模、造型、制芯、合型和清理等工序简化，以提高生产率。铸件的外形应力求简单、造型方便 。
4.4.1.1 避免外部侧凹
铸件在起模方向上若有侧凹，必将增加分型面的数量，增加砂箱数量和造型工时，铸件也容易产生错型，影响铸件的外形和尺寸精度。如图4-23（a）所示的端盖，由于上下法兰的存在，使铸件产生侧凹，铸件具有两个分型面，所以必须采用三箱造型，或增加环状外型芯，造型工艺复杂。若改为如图4-23（b）所示的结构，取消上部法兰，使铸件只有一个分型面，则可采用两箱造型，可以显著提高造型效率。
4.4.1.2 凸台、肋板的设计
设计铸件侧壁上的凸台、肋板时，考虑到起模方便，应尽量避免使用活块和型芯。如图4-24（a）、（b）所示的凸台均妨碍起模，应将相近的凸台连成一片，并延长到分型面。如图4-24（c）、（d）所示凸台就不需要活块和型芯，便于起模。
图4-23 端盖的设计
图4-24 凸台的设计
4.4.1.3 合理设计铸件内腔
铸件的内腔通常由型芯形成，型芯处于高温液态金属的包围之中，工作条件恶劣，极易产生各种铸造缺陷。放在铸件内腔的设计中，应尽可能地避免出现或减少型芯。
1. 尽量避免出现或减少型芯
如图4-25（a）所示悬臂支架采用方形中空截面，为形成其内腔，必须采用悬臂型芯，型芯的固定、排气和出砂都很困难。若改为如图4-25（b）所示工字形开式截面，则可省去型芯。如图4-26（a）所示结构带有向内的凸缘，则必须采用型芯形成内腔，若改为如图4-26（b）所示的结构，则可通过自带型芯形成内腔，使工艺过程大大简化。
图4-25 悬臂支架
图4-26 内腔的两种设计
2. 型芯要便于固定、排气和清理
型芯在铸型中的支承必须牢固，否则型芯会因无法承受浇注时液态金属的冲击而产生偏心缺陷，造成废品。如图4-27（a）所示轴承架铸件，其内腔采用两个型芯，其中较大的呈悬臂状，需用型芯来加固。如将铸件的两个空腔打通，改为如图4-27（b 釆）所示结构，则可 用一个整体型芯形成铸件的空腔，型芯不仅能很好地固定，而且下芯、排气、清理都很方便。
图4-27 轴承架铸件的型芯设计方案
3. 应避免出现封闭空腔
如图4-28（a）所示铸件为封闭的空腔结构，其型芯安放困难、排气不畅、无法清砂、结择工艺性极差。若改为如图4-28（b）所示结构，则可避免上述问题，其结构设计合理。
图4-28 铸件内腔设计方案
4.4.1.4 分型面尽量平直
分型面如果不平直，造型时必须采用挖沙造型或假箱造型，导致生产率很低。若将图4-29（a）所示的杠杆铸件改为图4-29（b）所示的结构，则分型面变为平面，方便了制模和造型，故图4-29（b）的分型方案更合理。
4.4.1.5 铸件应有结构斜度
铸件垂直于分型面的非加工表面应设计出结构斜度。图4-30（b）所示的结构在造型时容易起模，不易损坏型腔，这样的设计是合理的，而图4-30（a）为无结构斜度的不合理结构。
图4-29 杠杆铸件结构的分型方案
图4-30 铸件的结构斜度
注意：铸件的结构斜度和起模斜度是两个不同的概念。结构斜度是在零件的非加工面上设置的，直接标注在零件图上，且斜度值较大。起模斜度是在零件的加工面上设置的，在绘制铸造工艺图或模样图时使用，切削加工时将被切除。
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