铸造件结构合理设计的研究

铸造件结构合理设计的研究

谢佰良

谢佰良

广东铸德实业有限公司

摘要：本文研究了铸造构件结构的合理性设计以及有关内容，并进一步深入的分析了铸造构件浇铸有关的内容等，以此来提升铸造构件设计的可靠性。铸造构件本身会受到诸多因素的影响，需要合理控制铸造件的尺寸、厚度等，以达到铸造构件合理化的目标。在铸件尺寸设计、模型设计以及内部和外部的曲线、空洞等设计应当更加合理化，以提高铸造件性能。

关键词：铸造件；结构；设计

金属铸件本身的质量会受到诸多因素的影响，通常铸件结构以及其模型结构是否合理，构件材料是否符合工艺要求以及材料的流动等。铸件的许多缺陷都会影响金属的结构，模具结构的性能以及质量都会受到影响。尤其是比较复杂的支架以及箱体等零部件铸造方法，都需要综合考虑才能取得良好的效果。本文研究金属铸件结构合理化设计研究的内容，有助于丰富金属铸件设计的思路，优化了金属铸件设计的结构，权衡铸件设计的需要而采取不同的模型，设计出合理化的金属铸件，从而达到提高金属铸件质量的目的。

一、铸造件合理的尺寸结构

（一）壁厚

铸造件壁厚的大小应当合适，壁厚不能过大也不能过小，壁厚过大必然会增强材料消耗，提高铸件的质量，且不能通常不能达到要求标准强度。所以，在铸件壁厚过大时，铸件的剖面尺寸会变大，且影响铸件整体的形状。在浇铸过程中，必然会产生一定的应力，客观上降低了铸件的强度。另外，金属铸件壁厚度过小，在铸件浇铸时通常会影响其中液体金属的整体流动性，且金属的畅通效果不佳，不能充满铸形，从而在铸件内部形成冷隔和裂纹。铸件在其最小范畴内的壁厚会随着铸造方法、技术以及使用的材料的差异性而不同。

（二）转角结构尺寸

铸件结构转角处以及交汇处在采取圆角相接时，可以有效的避免由此产生的裂纹。铸件两壁通常会构成直角相交时的结构，两壁在转角处通常以尖角对接，并且容易形成应力比较集中且产生裂纹的情况，导致此种情况下的铸件结构不合理。另外，在转角处内外均设有圆角相接处，通常会由于圆角大小选择不够合理，导致转角处的金属存在诸多的缩孔等缺陷。所以，应当尽量避免两壁成锐角相交。与此同时，周围必须要有一定深度的弯边，以此来增加铸件的刚性，防止翘曲变形情况的发生。该类零件由于壁厚较小，且具有六平面的铸件特点，需要注意存放时不要平放，应当倾斜设置，有助于浇铸液体金属能够沿着斜壁上升，且零件的薄壁底部会不断的受到热金属的填充而不容易冷却，有效避免冷隔现象，在液态金属中掺杂了和气体也不容易滞留，能够保证铸件的质量。设法促进铸件倾斜设置。

（三）剖面避免金属过多的积聚

铸造件结构模具设计中，针对铸造件剖面形状和凸台结构的模具在铸造过程中容易造成金属构件过多积累的问题，并引起模具内部的缺陷。必将引起铸件的缩孔和疏松等缺陷，并改为图（b）的形状才能加以避免。

所以，剖面应当进一步避免金属过多的积聚，才能保证铸件结构的合理性，提高构件的使用性能，增强构件金属应用效果。与此同时，金属构件本身由于结构合理，同时节约了金属材料，节约了金属剖面的成本。

（四）具有较大平面结构的铸造件

如图所示，针对较大平面结构的金属铸件，应当注意防止铸件翘曲变形，并通过设置钢筋的方式来防止其翘曲变形。

从金属铸件的结构入手，进一步丰富金属构件的形式，提高了金属构件的性能，保证构件本身的适用性效果。

（五）强化钢筋的配置处理

金属构铸件通常需要加强钢筋配置以提高构件的刚度和强度，才能防止金属铸件在冷却过程中出现翘曲变形。如图3（b）结构是采用加强钢筋以及增加其刚度和强度，并保证各处壁厚相差较小，从而减少金属积聚，以达到正确的结构设计。在受力位置设置加强钢筋，不仅可以防止金属铸件受力变形，同时能够保证机械加工具有足够的刚度，从而保证金属铸件的加工精度。针对金属铸件零件上的薄壁环节，可以加强钢筋增大强度，并防止金属构件产生裂纹。在金属铸件容易产生裂纹处设置加强钢筋以防止裂纹产生。

加强钢筋的设置必须要重视避免亦或是减少金属积累，并在平面上设置加强筋，并采取各类钢筋相互错开的方式，以达到大平面各筋成圆环形连接的形式。

（六）简化铸造工艺

金属铸造件从形状、结构等方面决定制造工艺复杂程度以及铸件工作量、质量的好坏等。所以铸件制造模型和造型应当尽可能简化。可以从金属铸件的外型以及内腔的曲线部分入手，简化外型的同时，将内腔去掉，并将其置于外面，使得金属铸造构件更加简便。金属构铸件的结构以及形状设计要尽量避免或者减少采用型芯。将原有的金属铸件改装成不需要型芯的内腔结构，简化了铸件结构，铸件的外表面则需要设计更加合理，以避免妨碍取模的内凹形状设计。

金属铸件造型模具用模子上设置可拆卸等方法进行造型，增加了造型的难度，甚至可能造成无法造型的情况发生。将铸件造型模具改成凸型模块，可以通过整个模子，不需要活动模块，简化模块制造和造型。铸造件上的铸造孔不可以设计太孝太深，以避免增加制造困难和铸造工作量。所以在铸件孔小且深的前提下，应当采用机械加工的方法，并结合铸造构建孔的最小尺寸设计。

金属铸件的空腔形状不仅要求尽可能的简单化，以使制造模型和造型更加的简单，且应当充分考虑清理上的方便。设计时应当避免铸件颈部的孔径过小，不易清理情况的发生。

二、铸造件结构合理设计的必要性

金属铸件结构合理性设计，主要是在简化设计模型结构的基础上，节约金属材料成本，降低金属铸件的加工成本。在简化铸造件时，有助于金属铸件清理，提高铸件的使用性能。与此同时，金属铸造件结构合理化设计后，对制造工艺和制造流程有着更高的要求，加快了金属铸件的结构合理化发展。

（一）质量最轻化

铸造件结构合理化设计应当以质量最轻化为追求目标，并在实际铸造过程中，以质量最小化合理承载负荷最大化为目标，既可以达到节约设计成本和材料的目的，同时可以保证铸造件结构设计的合理性。铸造件质量最轻化是结构设计的最终要求，不仅能够为企业节约大量的铸件材料，同时能够提高铸件设计的合理性，丰富铸件设计的思路，并增强铸件功能。

（二）技术发展对铸件结构合理化设计促进作用

由于技术的发展，铸造件结构设计更加合理化，在铸造件结构设计过程中，融入了新的设计理念和技术，能够有效的简化内腔结构，以达到铸造件结构设计的合理性要求，促进铸造件结构质量发展的同时，提高铸件的性能，丰富铸件的使用功能和效果。

三、结论

本文研究铸造件结构合理设计的研究内容，从结构设计到模型改造，都需要配合铸造件结构设计合理性，有助于降低铸件设计的成本和材料成本，有利于铸造件结构优化，实现铸造件最轻化，质量最高的目标。以最佳的铸造件结构设计，提高铸造件结构设计的性能，突出铸造件结构合理化设计的优势。总而言之，铸造件结构合理化设计需要依赖于人才和技术支持，与现代信息技术和人才的应用密不可分，有利于提高现代铸造技术和结构设计的合理性。提高铸造件的质量之时，为其提供更多设计思路参考，不再局限于铸造件结构设计基本要求，而是趋向于更优质的铸造件结构设计，丰富铸造件结构设计的内涵，为社会以及企业节约金属铸造的原材料和成本。

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