2.5　铸件结构工艺性

铸件结构工艺性是指铸件的结构应在满足使用要求的前提下，还要满足铸造性能和铸造工艺对铸件结构要求的一种特性。它是衡量铸件设计质量的一个重要方面。合理的铸件结构不仅能保证铸件质量，满足使用要求，而且工艺简单、生产率高、成本低。

2.5.1　铸造性能对铸件结构的要求

1.铸件壁厚要合理

在一定的工艺条件下，由于受铸造合金流动性的限制，能铸出的铸件壁厚有一个最小值。若实际壁厚小于它，就会产生浇不到、冷隔等缺陷。表2.5.1列出了在砂型铸造条件下常用铸造合金所允许的最小壁厚值。但是，铸件壁厚过大，铸件壁的中心冷却较慢，会使晶粒粗大，还容易引起缩孔、缩松缺陷，使铸件强度随壁厚增加而显著下降，因此，不能单纯用增加壁厚的方法提高铸件强度。通常采用加强肋（图2.5.1）或合理的截面结构（丁字形、工字形、槽形）满足薄壁铸件的强度要求。一般铸件的最大临界壁厚约为最小壁厚的三倍。

2.铸件壁厚要均匀

铸件薄厚不均，必然在壁厚交接处形成金属聚集的热节而产生缩孔、缩松，并且由于冷却速度不同容易形成热应力和裂纹（图2.5.2）。确定铸件壁厚，应将加工余量考虑在内，有时加工余量会使壁厚增加而形成热节。

3.铸件内壁应薄于外壁

铸件内壁和肋，散热条件较差，内壁薄于外壁，可使内、外壁均匀冷却，减小内应力，防止裂纹。内、外壁厚相差值约为10％～30％。

4.铸件壁连接要合理

为减少热节，防止缩孔，减少应力，防止裂纹，壁间连接应有铸造圆角（图2.5.3）。不同壁厚的连接应逐步过渡（图2.5.4），以防接头处热量聚集和应力集中。铸件上的肋或壁的连接应避免十字交叉和锐角连接（图2.5.5）。

5.避免铸件收缩受阻

如果铸件收缩受到阻碍，产生的内应力超过材料的抗拉强度时将产生裂纹。如图2.5.6所示手轮铸件，图2.5.6（a）为直条形偶数轮辐，在合金线收缩时手轮轮辐中产生的收缩力相互抗衡，容易出现裂纹。可改用奇数轮辐［图2.5.6（b）］或弯曲轮辐［图2.5.6（c）］，这样可借助轮缘、轮毂和弯曲轮辐的微量变形自行减缓内应力，防止开裂。

6.防止铸件翘曲变形

细长形或平板类铸件在收缩时易产生翘曲变形。如图2.5.7所示，改不对称结构为对称结构或采用加强肋，提高其刚度，均可有效地防止铸件变形。

2.5.2　铸造工艺对铸件结构的要求

从工艺上考虑，铸件的结构设计，应有利于简化铸造工艺；有利于避免产生铸造缺陷；便于后续加工。注意以下几个方面：

1.铸件外形力求简单

在满足铸件使用要求的前提下，应尽量简化外形，减少分型面，以便造型。图2.5.8（a）所示端盖存在侧凹，需三箱造型或增加环状型芯。若改为图2.5.8（b）结构，可采用简单的两箱造型，造型过程大为简化。

图2.5.9（a）所示凸台通常采用活块（或外型芯）才能起模，若改为图2.5.9（b）所示结构，可以避免活块或型芯，造型简单。图2.5.10（a）所示铸件上的肋条使起模受阻，改为图2.5.10（b）所示结构后便可顺利地取出模样。

2.铸件内腔设计

铸件内腔结构采用型芯来形成，使用型芯会增加材料消耗，且工艺复杂，成本提高，因此，设计铸件内腔时应尽量少用或不用型芯。图2.5.11（a）所示铸件，其内腔只能用型芯成形，若改为图2.5.11（b）所示结构，可用自带型芯成形。图2.5.12所示支架，用图2.5.12（b）所示的开式结构代替图2.5.12（a）所示的封闭结构，可省去型芯。在必须采用型芯的情况下，应尽量做到便于下芯、安装、固定以及排气和清理。如图2.5.13所示的轴承架铸件，图2.5.13（a）所示的结构需要两个型芯，其中大的型芯呈悬臂状态，需用芯撑支撑，若按图2.5.13（b）改为整体芯，其稳定性大大提高，排气通畅，清砂方便。

3.铸件的结构斜度

为了便于起模，垂直于分型面的非加工表面应设计结构斜度，图2.5.14（a）、（b）、（c）、（d）不带结构斜度不便起模，改为图2.5.14（e）、（f）、（g）、（h）较合理。