1、鑄件結構工藝性基本要求一 鑄件結構設計方面1. 鑄件壁厚設計鑄件壁厚不能過薄：鑄件壁厚過薄，在生產鑄件時會出現(xiàn)鑄件澆不足和冷隔等缺陷，這是因為過薄的壁厚不能保證鑄造合金液具有足夠的能力充滿鑄型。通常，在一定鑄造條件下，每種鑄造合金都存在一個能充滿鑄型的最小壁厚。設計鑄件時應使鑄件的設計壁厚不小于最小壁厚。這一最小壁厚與鑄造合金液的流動性以及鑄件的輪廓尺寸有關。對于采用砂型鑄造各種鑄造合金鑄件的最小壁厚，在設計鑄件時應參考表1.1-1至表1.1-5表1.1-1 砂型鑄造鑄鐵件的最小壁厚 （單位：mm）鑄鐵種類當鑄件最大輪廓尺寸為下列值時200200400400800800125012502000

2、2000灰鑄鐵344556688101012孕育鑄鐵5668810101212161620球墨鑄鐵34488101012-含磷較高的鑄鐵2可鍛鑄鐵當鑄件最大輪廓尺寸為下列值時50501001002002003503505002.53.5343.55.545.557表1.1-2 砂型鑄造鑄鋼件的最小壁厚 （單位：mm）鑄鋼種類當鑄件最大輪廓尺寸為下列值時200200400400800800125012502000碳素鋼8911141618低合金結構鋼89910121620高錳鋼8910121620推薦精選不銹鋼8101012121616202025耐熱鋼8101012121616202025表1

3、.1-3 砂型鑄造鎂合金和鋅合金鑄件的最小壁厚 （單位：mm）合金種類小件時中件（400 mm）鑄造鎂合金46鑄造鋅合金3-表1.1-4砂型鑄造鋁合金鑄件的最小壁厚 （單位：mm）合金種類當鑄件最大輪廓尺寸為下列值時1001002002004004008008001250鑄造鋁合金3455668812 表1.1-5 砂型鑄造銅合金鑄件的最小壁厚 （單位：mm）合金種類當鑄件最大輪廓尺寸為下列值時5050100100250250600錫青銅3568無錫青銅68黃銅68特殊黃銅硅黃銅4其他6鑄件壁厚不能過厚：鑄件壁厚過厚，在生產鑄件時會出現(xiàn)鑄件疏松等缺陷，鑄件壁厚超過一定厚度（俗稱鑄造合金的臨界壁

4、厚）時，鑄件的力學性能并不按比例隨著鑄件厚度的增加而增加，反而是顯著地下降。因此設計鑄件時，鑄件壁厚不能設計的過后，更不能超過鑄造合金的臨界壁厚。 對于可鍛鑄鐵，為了保證獲得白口坯件，其壁厚更不能過厚；對于球墨鑄鐵件，為防止厚大件易出現(xiàn)球化衰退現(xiàn)象，造成球化不良，使鑄件的力學性能顯著惡化，其壁厚亦不宜過厚。 通常，砂型鑄造各種鑄造合金的臨界壁厚可按最小壁厚的3倍來考慮。也可按表1.1-6至表1.1-8來確定。對于設計薄壁鑄件來說臨界壁厚的數(shù)值更具有直接的參考價值；對于設計重型鑄件亦可推薦精選參考臨界壁厚數(shù)值，從選擇合理的斷面結構形狀著手，以盡量避免過分厚實的斷面。表1.1-6 砂型鑄造各種鑄造

5、合金的臨界壁厚 （單位：mm）合金種類與牌號當鑄件重量（kg）為下列值時0.12.52.51010灰鑄鐵HT100、HT15081010152025HT200、HT250121512151218HT3001218151825HT3501520152025可鍛鑄鐵KTH300-06、KTH330-86101012-KTH350-10、KTH370-126101012-球墨鑄鐵QT400-15、QT450-1010152050QT500-7、QT600-31418182060碳素鑄鋼ZG200-400、ZG230-4501825-ZG279-500、ZG310-570、ZG340-6401520-

6、鋁合金6106121014鎂合金10141218錫青銅-68-表1.1-7碳素鋼鑄件砂型鑄造的臨界壁厚 （單位：mm）碳含量（質量份數(shù)）（%）0.100.200.300.400.50臨界壁厚/ mm1113.518.52739表1.1-8鑄鋼件的合理壁厚 （單位：mm）鑄件輪廓的最大尺寸當鑄件輪廓的次大尺寸為下列值時350351700701150015013500350155005501700070001500152020252530150135002025253030353540350155002530303535404045455055017000354040454550505555607

7、00050556065702. 壁厚不得有急劇變化推薦精選如果設計鑄件時，鑄件各個部分的壁厚設計得相差懸殊，并有急劇變化，那么在生產鑄件時，薄壁部分冷卻快，合金液會先凝固；而厚壁部分冷卻慢，易形成熱節(jié)，在凝固收縮時因合金液補縮不足會使鑄件產生縮孔、縮松和內應力。這種內應力，是鑄件產生開裂的原因，壁厚變化越急劇危險性越大。因此設計鑄件時不允許設計成壁厚有急劇變化的結構形式。3. 結構上不得有粗大實體為了避免因厚大截面所出現(xiàn)的缺陷而導致鑄件性能下降，切忌設計具有粗大實體部分的鑄件。為滿足鑄件強度、剛度要求，可根據載荷的性質和大小，選擇合理的截面形狀，如T型、工字形、槽形、箱形等截面來代替實心截面，

8、或用加強筋的辦法來減小壁厚。4. 鑄件的內壁厚度設計的比外壁厚度薄一些砂型鑄造時，鑄件內壁散熱條件差，凝固速度慢，如國內、外壁厚度設計成相等，易在內、外壁交接處形成熱節(jié)，使鑄件產生裂紋，對于凝固收縮大的鑄造合金還易產生縮孔和縮松。因此，將鑄件的內壁厚度設計的得比外壁厚度薄一點是合理的。通常，砂型鑄造各種鑄造合金鑄件其外壁約為內壁厚度的1.11.4倍，鑄件內腔尺寸大的取下限。5. 設計鑄造斜度設計鑄件時，忘記設計鑄造斜度，會造成模樣（或型芯）難以從鑄型（或芯盒）中取出。通常，凡垂直于分型面的力壁（包括內、外兩側），沿著起模方向應該設計出適當?shù)蔫T造斜度，此斜度對于鑄件的非加工面稱為結構斜度，對于鑄

9、件的加工表面稱為拔模斜度，6. 鑄件壁間的轉角處不得有尖角推薦精選設計鑄件時，鑄件壁間的轉角若設計成尖角直角，會使鑄件在轉角處容易產生縮孔、裂紋、粘砂等缺陷。此外，在使用時，尖角處還引起應力集中。因此，鑄件壁的轉角應設計成圓角結構，這樣可減少或消除因直角形成的熱節(jié)，使應力集中現(xiàn)象大為緩和，不易產生裂紋，并消除結晶方向性。鑄造圓角還有利于造型、出砂，并使鑄件外形美觀。7. 設計鑄件時，鑄孔設計得不宜太小鑄件上直接鑄出孔一般都采用型芯制作，型芯由于受到周圍高溫金屬液的包圍，工作條件比鑄型惡劣，很容易由于過熱而產生表面粘砂、縮孔或縮松等缺陷。而且由于型芯受到金屬液的浮力作用很容易變形，甚至斷裂。對于

10、鑄造盲孔，由于型芯只能從一頭支承固定，比鑄造通孔更困難。因此，在鑄造工藝上有最小鑄孔的限制，在設計鑄件時，鑄孔設計應不得小于這一最小的限制。參見下表表1.1-9鑄鋼件和鑄鐵件砂型鑄造的最小鑄孔尺寸 （單位：mm）材料孔壁厚度252650517576100101150151100201300301孔深度最小孔徑碳鋼與一般合金鋼10055557080100120140160101200557080901201401601902014008090100110140170190230401600100110120140170200230270601100012015015017020023027031

11、0高錳鋼孔壁厚度5051100101最小孔徑203040灰鑄鐵大量生產：1215，成批生產：1530，單件、小批生產：3050表1.1-10有色合金鑄件砂型鑄造的最小鑄孔直徑 （單位：mm）鑄件壁厚466881010121214141616181820推薦精選最小鑄孔直徑810121416182022注意：上述兩個表最小孔徑都是對通孔而言，盲孔的最小孔徑比表中值大20%，矩形或方形孔其短邊要大于表中值的20%，而矩形或方形盲孔則要大于表中值40%。8. 設計鑄件形狀應注意形狀設計的簡單些。形狀越是復雜的鑄件，越容易產生各種缺陷，因此應盡可能把鑄件形狀設計的簡單些。例如容器的進出口的管，可把突出

12、來的連接部分設計成單個鑄件，用螺紋連接。如果是鑄鋼件突出的連接管可用焊接連接，應在單獨鑄造之后分別進行焊接為宜。9. 設計鑄件時，鑄件上不應出現(xiàn)有使造型發(fā)生困難的死角。10. 設計鑄件時，鑄件上出現(xiàn)冷卻時有收縮受阻怎么處理?鑄件在冷卻時如果收縮受阻則產生鑄造內應力，當內應力超過合金的強度極限時將出現(xiàn)裂紋。如輪形鑄件，當使用線收縮很大的合金、或輪的外形尺寸較大時，有時內應力過大會使輪輻產生裂紋，設計成彎曲輪輻則可借助輪輻的微量變形自行消除或減少內應力。11. 設計鑄件大平面時應注意什么?由于大的水平平面鑄件不易排除金屬液中的氣體，容易產生氣孔，而且金屬液中夾帶的雜質、熔渣易滯留在水平面上形成夾渣

13、；推薦精選另一方面大的水平平面不利于金屬液的填充，且易產生澆不足。因此，如果把鑄件的大平面設計成傾斜的斜面或弧面，則易克服上述缺陷，保證質量。12. 設計鑄件窗口時，若削弱了鑄件強度怎么辦?鑄件開窗口，其周圍要采取加強措施。13. 設計鑄件時，鑄件上出現(xiàn)有使清砂困難的形狀怎么辦?鑄件冷卻以后要落砂清理，如果有出砂困難的地方，其內部就會有殘存型砂，殘存的型砂會造成各種麻煩，所以設計鑄件時必須考慮設置有方便落砂的開口，以便清理干凈殘存的型砂。14. 設計細長類和大平板類鑄件時應注意什么?細長類和大平板類鑄件在生產過程中易產生變形，為了保證這類鑄件在鑄造生產過程中不變形，通常可設計成對稱截面、或合理

14、設置加強肋和聯(lián)接部分。對于重要鑄件還需進行時效處理。15. 設計局部要求強度高的鑄件應注意什么?如有的齒輪，由于輪齒強度要求高，需用高強度耐磨材料，在這種情況下一般不要整體采用同一種高強度耐磨材料鑄造，這樣不僅費用高，而且給鑄造和熱處理都帶來困難。在這種場合下，應采用組裝形式，只是齒部采用特殊材料鑄造。16. 設計有盲孔的鑄件應注意什么?有的鑄件在不同部位有螺孔，如在曲面上的法蘭座上，螺孔很容易穿透。因此在設計象這類有盲孔時必須考慮到容易出現(xiàn)螺孔穿透的地方有足夠的加工余量。推薦精選17. 設計須加工的鑄件時應注意什么?鑄件在機械加工時需要定位并夾緊在機械加工設備上。因此，設計加工的鑄件時，一定

15、不要忘記設計機械加工時的裝卡部位。18. 設計有加工面積的鑄件時應注意什么?在設計有加工面積的鑄件時要盡量去掉沒有必要加工的部分，以減少加工面積，這樣不但可節(jié)約能源和工時，而且使相配合的零件接觸的更好，另外，單面的全面加工是發(fā)生變形的主要原因之一。如：大的結合面盡量有效的減少加工面積。19. 設計重而大的鑄件時應注意什么?在設計重而大的鑄件時，必須要有安全、合理的起吊部分，否則將導致加工中翻、運輸及安裝的困難。特別是鑄鐵件，因其焊接工藝性差，不能再補焊吊運用的吊環(huán)、吊鉤等吊運部分。如：吊環(huán)、吊耳、軸等。20. 設計有鉆孔的鑄件時應注意什么?設計有鉆孔的鑄件時，要使鉆孔加工部分的表面與鉆頭中心線

16、垂直，否則在傾斜面上鉆孔，鉆頭周圍受力不均勻，鉆頭容易發(fā)生彎曲變形、甚至折斷。另外，如果鉆頭鉆到中途出現(xiàn)單面缺“肉”的形狀也同樣因受力不均勻，鉆頭會發(fā)生彎曲。21. 鑄造方法改變了，鑄件設計是否也應改變，怎么改變?由于鑄造方法的改變，在滿足使用要求的前提下，鑄件形狀也應作相應的改變。如由砂型鑄造改變?yōu)閴毫﹁T造就必須采用更圓渾的形狀，以便于金屬液在鑄型中流動，即減小阻力，又便于起模。22. 設計鑄件布置肋時應注意什么?推薦精選在設計鑄件布置肋時，要考慮分型面的位置，不妨礙起模又便于造型。設計內腔肋時，應避免造成死角，且不得妨礙清砂或削弱型芯強度。23. 設計鑄件凸臺時應注意什么?設計鑄件凸臺的位

17、置和形狀時應考慮不妨礙起模。還應注意凸臺不可設計在易產生縮孔縮松的位置。通常，在設計鑄件凸臺時要選擇正確的形狀和尺寸。凸臺之間的中心距較小時，應將凸臺連在一起，以便于鑄造和切削加工。 凸臺與鑄件垂直壁的距離小時，為便于造型，應與垂直壁相連。24. 設計鑄件外圓角時應注意什么?通常，鑄件上各轉角處都應設計成圓角，這對于防止鑄造缺陷，提高鑄件結構強度和美觀都是十分重要的。但不要將外圓角設計在鑄件的分型面上。25. 設計鑄件結構（或型芯）形狀時應注意什么?設計鑄件結構（或型芯）形狀時應力求簡單，在可能的情況下應盡量采用直線形輪廓，以降低模型和芯盒的制造費用。 26. 設計鑄件應注意分型面形狀力求簡單

18、，盡量設計在同一平面內推薦精選 27. 設計鑄件應注意分型面應是平面，鑄件外形應使分型方便，如三通管在不影響使用的情況下，各管口截面最好在一個平面上 28. 設計鑄件應注意盡量減少分型面的數(shù)量，分型面應盡量少，改進后，三箱造型變?yōu)閮上湓煨?29. 設計鑄件盡量減少型芯數(shù)量 可能不用型芯的地方要盡量避免，如下圖取消了穿透的細長孔和中間空腔的內凹部分，可以不用型芯。 30. 設計的鑄件造成型芯有薄的、尖銳的部分怎么辦?在設計鑄件時要避免采用有薄的、尖銳的部分的型芯，因為型芯薄的尖銳的部分在澆注時易出現(xiàn)斷裂、粘砂等缺陷，而且難清砂。31. 設計的鑄件造成型芯稍微錯移而嚴重影響鑄件壁厚的形狀怎么辦?在

19、設計鑄件時要避免由于型芯相關位置的稍微錯移而引起鑄件壁厚出現(xiàn)急劇變化的情況，因為型芯放置在內部，要正確確定它和外形的相關位置是困難的，因此應特別予以注意。推薦精選32. 設計的鑄件造成鑄型或型芯中氣體不能排除怎么辦? 在澆注時如果氣體不能全部從鑄型和型芯中排出，則鑄件最容易產生氣孔。因此設計鑄件時，不應忘記在最上端設置排氣的通路。33. 設計的鑄件造成鑄件兩壁之間的型芯太薄怎么辦?鑄件兩壁之間型芯間的厚度一般不應兩邊壁厚的總和，以免兩壁熔接在一起。 當鑄件具有狹長內腔時，就需要使用細長的型芯，除制造這種型芯比較困難外，在澆注時易變形、斷裂、粘砂，并且清砂困難，因此應盡量避免狹長的內腔。一般情況

20、下推薦下面尺寸：鑄鐵和鑄鋼件：當型腔長100mm時，型腔的最小高度或寬度可取68mm；當型腔長100mm時，型腔的最小高度或寬度應大于10mm。非鐵金屬鑄件：型腔的最小高度或寬度應為58mm。34. 設計的鑄件造成型芯支撐不穩(wěn)定怎么辦?為了保證型芯牢固地安置在鑄型里，一般用芯頭定位，盡量不用型芯撐和掉掛型芯的方法。如下圖在鑄件內部增加一個工藝孔，不影響使用性能，但卻改善了型芯的固定，減少了芯撐，也有利于出砂。推薦精選 35. 設計灰鑄鐵件時還應注意什么?設計灰鑄鐵件結構時，通常還應注意以下事項：由于灰鑄鐵的流動性好，體收縮和線收縮小，因此可設計薄壁（但不能太薄，以防止產生白口），形狀復雜的鑄件

21、。由于灰鑄鐵的抗壓強度比抗拉要高34倍，為充分發(fā)揮灰鑄鐵的這一強度特點，應常采用非對稱截面，使鑄件上承壓應力的截面較小，受拉應力的截面教大。設計灰鑄鐵件結構時，壁厚不應太薄，邊角處應適當加厚，以防止出現(xiàn)白口組織使該處又硬又脆難以加工。灰鑄鐵的力學性能對壁厚的敏感性及顯著，因此不宜采用增加壁厚的辦法來提高鑄件的承載能力。由于灰鑄鐵幾乎沒有塑性，產生變形后不能象鑄鋼件那樣可進行矯正。因此在設計灰鑄鐵件結構時，應盡量按同時凝固的原則和采用對稱結構，能自由收縮的結構進行結構與壁厚設計，以防止鑄件產生變形和裂紋。36. 設計球墨鑄鐵件結構時還應注意什么?設計球墨鑄鐵件結構時，通常還應注意以下事項：球墨鑄

22、鐵以體積方式凝固，補縮性差，易產生縮松和縮孔。鑄件結構，盡量避免厚實斷面，對厚大斷面可采用空心結構或帶加強肋的結構。球墨鑄鐵的彈性模量較灰鑄鐵高，殘余應力大，加上相變應力，往往使其韌性降低很多，壁厚不均時已產生裂紋。因此，球墨鑄鐵件一般均應設計成均勻壁厚。推薦精選37. 設計碳鋼鑄件結構時還應注意什么?設計碳鋼鑄件結構時，通常還應注意以下事項：由于碳鋼流動性比鑄鐵低的多，其最小壁厚應比鑄鐵件的大。最小壁厚和合理壁厚參照表1.1-7和表1.1-8。為防止由于鑄鋼熔點高而引起的粘砂，鑄件上應避免過窄的凹槽與內尖角，因為處于這些部位的細薄的型芯和砂型很容易過熱。對于重要的碳鋼鑄件應盡量按順序凝固原則

23、設計鑄件結構，以利于補縮，使鑄件組織致密，無縮孔、縮松等；對于一些尺寸不大，壁厚較薄又均勻的碳鋼應按同時凝固原則考慮結構較為合理，但應注意到在鑄件壁的中心往往會軸線縮松。有時可用改變結構的辦法，使鑄鋼件上的熱節(jié)點轉移到不重要的或無須消除縮孔、縮松的位置。由于碳鋼的線收縮率較大，鑄件尺寸較難控制。因此，在設計鑄件結構時有些部位應留有一定的“富裕量”。碳素鑄鋼，特別是低碳鑄鋼具有較好的焊接性能，因此對一些大型鑄鋼件，為制造上的方便合理，有時采用分段鑄造然后再焊接起來的鑄焊結構。鑄鋼件的塑性較好，因此其變形可以通過火焰矯正和機械方法加壓矯正，而不需在結構設計上予以過多的考慮。38. 設計熔模鑄造鑄件

24、結構還應注意什么?設計熔模鑄造鑄件結構時，通常還應注意以下事項：在設計熔模鑄造鑄件時，常可將幾個原有裝配關系的零件設計成一個整體鑄件，從而減少切削加工與裝配的工作量。也可將一個熔模鑄造鑄件分為幾部分分別鑄造，然后再用焊接方法或用螺栓將其連接成一個整體，特別有些尺寸較大的鑄件推薦精選，采用分鑄不但方便，而且容易保證精度，最終獲得高質量、低成本的良好效果。為制殼方便以及提高熔模鑄造鑄件的金屬利用率，通常都是通過一根較粗的直澆道澆注一串鑄件，對于需要補縮的鑄件，都盡量利用這種加粗了的直澆道作為冒口，而不再單獨設置冒口進行補縮，因此在熔模鑄造鑄件設計中，應盡量減少熱節(jié)，注意壁厚的均勻性。當用鑄件上的厚

25、大部位與熱節(jié)處不宜于設置內澆道以便通過直澆道進行補縮時，則應按順序凝固原則修改結構，必要時通過增加局部地方的壁厚，使鑄件能指向直澆道順序凝固。在一些情況下，為防止涂料堆積、型殼變形、支持與固定鑄件內腔型殼、消除熱節(jié)，應在鑄件的相應部位開設工藝孔，鑄件上這些工藝孔是否要堵塞，應視產品要求而定。由于在澆注金屬液時，大平面的型殼易產生變形甚至裂紋，使鑄件壁厚尺寸不穩(wěn)定甚至成為廢品，因此設計熔模鑄造鑄件時應避免大平面結構形狀，為此，可在大平面的壁上增設直徑為1020mm的工藝孔，此外還可用加強肋等方式來加強大平面型殼的強度和剛度。在設計熔模鑄造鑄件內腔形狀時，必須注意使內腔的形狀不要妨礙金屬芯由熔模中

26、取出，對于具有“側凹”內腔的鑄件可設計成敞開式內腔形狀，以消除“側凹”、簡化模型結構、方便于熔模鑄造。當內腔形狀使得制造熔模時需要從兩個方向抽出金屬芯時，還應注意交接處的結構，以免從熔模中抽不出金屬芯。推薦精選39. 在設計熔模鑄造鑄件的基本結構單元及其參數(shù)選定時，通常還應注意：考慮到熔模鑄造鑄件的尺寸大小，所用的型殼表面光潔、干燥，對金屬流動的阻力小，并且一般都采用熱型澆注，因此熔模鑄造鑄件的壁厚允許設計的較薄，其最小壁厚的推薦值和最小值可參見下表：表1.1-11熔模鑄造鑄件壁厚推薦值和最小值 （單位：mm）鑄件材料鑄件的輪廓尺寸105050100100200200350350鑄件最小壁厚推

27、薦值最小值推薦值最小值推薦值最小值推薦值最小值推薦值最小值鉛錫合金1.01.50.71.52.01.02.03.01.52.53.52.03.04.02.5鋅合金1.52.01.02.03.01.52.53.52.03.04.02.53.55.03.0鑄鐵1.52.01.52.03.51.52.54.02.03.04.52.54.05.03.5銅合金2.02.51.52.54.02.03.04.02.53.55.03.04.06.03.5鎂合金2.02.51.52.54.02.03.04.02.53.55.03.04.06.03.5鋁合金2.02.51.52.54.02.03.05.02.53.56.03.04.07.03.5碳銅2.02.51.52.54.02.03.05.02.53.56.03.04.07.04.0熔模鑄造鑄件上各轉角處一般都應設計成圓角，圓角應大與1 mm，但也不應過大，以免構成新的熱節(jié)，容易造成縮松和裂紋。熔模鑄造鑄件中壁的連接應盡量平緩過渡。為減少熔模與壓型間的摩擦，減少取模時熔模變形的可能性，凡垂直于分型面的熔模（鑄件）表面應設有鑄