FZYJ-12翻台式震压造型机设计（全套含CAD图纸）
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中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 1 页 1 绪 论 装备一个铸造车间，需要熔炼设备、造型及制芯设备、砂处理设备、铸件清洗设备以及各种运输机械，通风除尘设备等。只有设备配套，才能形成生产能力。因此我们需要大力研制和生产成套的、高质量高效率的铸造设备。 震压式造型机是一种依靠震击紧实和低压压实砂型的造型机械 ,生产的砂型质量稳定并有较高的精度和刚度 ,尤其是采用气动微震式震击机构的震压造型机的型面利用率在 75 % 80 %左右 ,生产的砂型硬度 (B 型硬度计 ) 可达 75 85 ,具有较高的造型速度和较低的劳动强度。因此 ,震压式造型机虽然存在着 效率低、噪音大、操作工人劳动强度高、不能满足现代化生产发展的缺点 ,但该机经济效益高、投资少、上马快 ,而且结构简单、操作维修方便、灵活性大、适应性广 ,能满足绝大多数造型工艺的要求及各种批量的生产 ,在我国的中、小型铸造车间得到了广泛的应用。我国中小型铸造车间机械化造型，主要使用的是震击式和震压式造型机，如 于震击与震压式造型机噪音大， 生产率低等问题，国内大部分已采用微震压实造型机。气动微震机构因具有高效、节能、减震，以及可以实现压震，利用动压实力等特点，被广泛 用于微震压实造型机和多触头高压造型机中。按照支撑结构不同，气动微震机构可以分为弹簧气动微震机构和气垫微震机构两大类。我在此选择的是弹簧式气动微震机构的设计，参照此类造型机的相关技术与标准，设计出实习用震压造型机 械概述 型机 的发展 从二十世纪二十年代到五十年代左右，气动震压是造型机一直是铸造车间中最主要的造型设备，之后又出现了多触头高压造型机、射压造型机等现代化自动造型设备，特别是传统的砧座式震压机构被气动微震机构所取代，产生新型的气动微震压实造型机，原有的震压式造型机就处于被 淘汰的地位。 气动微震压实造型机的主要特点是压实的同时进行震击，因此可得到紧实度分布良好的砂型。另外 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 2 页 气动微震压实造型机生产率高，振动较小，对基础要求低，噪音小等特点。从目前来看，国内外早己用气动微震压实造型机逐步代替震击式和震压式造型机。 此间，国外铸造设备在机械设计、材料选用、制造精度以及控制系统方面与过去相比都有显著提高。由于吸取了组合机床设计的经验，使各类铸造设备在产品系列化、零部件通用化方面有了新的进展。这对于设计、制造和使用、维修都带来了很大的方便。比如，一条造型自动线可以按照使用工厂的具体要求，基 本上由通用的部件组合为主、辅机并配成生产线。在控制系统中，普遍采用电气或电子控制，现在大部分都已采用电子计算机控制。我国的铸造机械水平总的来说还不高，与工业发达国家相比有明显的差距，主要表现在： 率低，能耗高，可靠性差。 型机 的类型 造型机械主要是将造型机的两个基本操作过程机械化，即实砂和起模工作的机械化，由此造型机械的分类可以： 按照实砂分类， 2）按照起模来分类。 此外，造型机的传动方式也不同，因此，造型机更可以 ： 3）按照传动方式分类。 第一，按照实砂的各种方法 ，造型机可以分类为： 1)手工造型机； 2）挤压造型机； 3)震击造型机 ； 4）抛砂机； 5)特殊造型 机（其实砂方法与上面几类不同）。 型砂的冲实过程与实度，无论型砂还是芯砂都是一粒一粒的砂四周混杂着一些粘合剂，砂与砂之间用粘合剂连接起来，成为一块一块的砂团，有一定的强度，如果将砂散成疏松的状态，就没有任何强度。这样的砂放在砂箱中，将砂箱倒转过来，型砂就可能全部漏出来。假如用一定力量将型砂压实 ，砂砾与砂砾之间就相互移动，使得砂砾之间的间隙减小，同时体积也缩小， 型砂就有很大的强度。型砂的砂砾之间相互挤得愈紧凑，相互的接触处也愈多，型砂的强度也就愈大。在一种理想的情况下（实际上是不可能的）如果型砂的砂砾之间全面接触，使砂砾之间没有任何间隙，那么型砂的强度也就最大。其次型砂的强度与砂砾挤得紧松有关，挤得愈紧也就愈大。 手工造型机 手工造型机只是在工作中把起模工作机械化，实砂工作仍由手工来以 做或用 风力 砂子来撞。 用 手来实砂，十分 繁重 ， 而且 费时很多。 砂型愈 大， 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 3 页 实砂时 间 所 占的 时间比 也 愈大 。因此手工 造型机只是用在实砂时间所占比例不大的型砂，其面积不大 ，高 度约在 300 100 厘米之间者为宜。 挤压造型机 挤压造型机所用的实砂的方法就是直接用压力压在砂型上，使砂压实。压力造型机可分为上压式与下压式两种。 图 压式与下压式造型机 12345 6 7上压式造型机 (见图 加压方面，是正对砂型的分型面；砂箱和模型相对不动，由压头把砂压实。下压式造型机（见图 加压方向是从模型方面来，模型与砂箱相对运动。上压式造型机在调整 砂箱大小的砂型时，比较方便。下压式造型机在调整砂型大小方面就比较繁琐，要精确的调整砂箱的行程，因此下压式造型机最好用在大量造型上。 震击造型机 图 震击实砂时的情形。其中 1 是震击工作台，工作台的下面就是震击机构。 2、 3、 4 分别是模型，砂箱的预填框。震击时，工作台下面气筒中的空气将工作台连同砂箱模型等顶起来，举至一定的高度。就放出空气让工作台自由地下落。工作台与机体相碰撞时，砂箱中的砂具 有相当大的 动能，骤然停止，产生很大的冲击力 。 图 震击实砂时的情形 每层砂都将力压在下面一层砂上，于是砂 就层层压实了。震击几次以后，砂型就可以达到要求的紧实度。 特殊造型机 特殊造型机其所用的实砂方法和挤压造型机，震击造型机以及抛砂机所用的不同。在特殊造型机中有铸铁管的造型机，它是用一种机械化的砂冲来实砂的，另有专造低砂箱（例如暖气片）的造型机，它是用压碾子来实砂的。用机械化砂冲子的实砂原理和用手撞的相近似； 而用压碾子的实砂则和挤压实砂差不多。 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 4 页 第二，按照起模方式分类，造型机械可以分成下面几类： 1） 顶 杆 法， 2) 漏模法， 3) 翻板法和转台法。 顶 杆 法 顶 杆 法起模的原理可如图 示。在砂箱的四角下 有四根顶 杆 ，砂型实砂以后，四根顶 杆 往上顶，将砂型连同砂箱向上顶出；模型板则固定在工作台上不动，砂箱往上顶时，就将模型起出。模型板上钻有四个空让顶 杆能通过，四根顶杆装在下面能移动的一个整体上，位置刚好和砂箱的大小相适应。四根顶杆的顶面要在同一个水平面上，这样四根顶杆起模是，才能一体行动，砂箱不会倾斜。顶杆的移动可利用简单的机构来实现。例如用牙条，连杆，空气气筒等方法。 图 杆起模原理图 1 2 3 4漏模 法 漏模法的原理可如图 示。图中的模型有三条很高的筋，筋与筋之间的距离也很小。如果这用顶杆法来起模时，筋与筋之间的砂，图中标示 X 处，受到模型的摩擦力，或者稍碰到模型就十分容易损坏。为了避免这种现象，将模型做成两部分，极短的一部分模型的本体做成呆的，固定在模型板上。三条筋则做成漏模式的。模型上割出三条筋的样子的空。实砂完后，用简单的漏模机构将连在一整体的三条筋往下拉出，然后在用手或者用顶杆法将砂箱起去。因为图中的 X 处在三条筋往下拉时，下面模型板托住，就不会坏了。 图 模法 图 顶杆法来漏模 1 固定部分 2 模型板 3 漏模部分 1 漏模板 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 5 页 由于本设计不会涉及到翻板法和转台法，所以将不再详细介绍该种起模方式的原理即详细内容。 第三，按传动方式来分，造型机可以由一下几种方式来传动： 1)手动 ； 2)压缩空气 ； 3)液压传动； 4)机械传动， 5)电磁传动。 手动 手动就是人工传动的意思，这种传动的效率是十分低的，现在的造型机已经不再使用这种传动方式。 压缩空气 和水力传动 液压传 动所用的 压 力，往往在 50 大气压力左右， 而一 般所用的压 缩空 气的 压 力只 在 5 7 大 气 压力 。 因此用液压 传 动所用的机体可 以比压缩空气传动 小的多。此外液 压传动的作用也 比较平 稳。 这对起模工作是 十 分需要，若用空气 传 动 则 作用很快。但尽管液压 传 动 有 这些 优点，在 近代的造型饥中，液压 传 动直接应用的很少，相反地压 缩 空气 传 动，则应用得 十 分 广泛 。其理由是： 1） 压箱空气 在 现代镕造 车间 中是很重要的 种 动力。它 不仅 用在造型机上而且也用 在 其它机械 上， 如落砂 设 备 、喷 砂机、各种的 升 降机 等 等。为了 设 备 简单 的起见， 车间 中往往只 采 用一种动力 用压 缩 空气而 不 用水泵。 2)现 代 铸造车间 中，用 得 最普 遍 和最底泛的 震 击造型机是不能用液压 传 动的。在 震 击 时， 工作台 下 落的速 度需要很快 ， 这用压缩空气 是可能的。但用液压传 动则不可能。液压 传 动的运动很平 稳 很慢、因而 不能产 生 有效的震击 。 3)压 缩 空气机 械，构造比较简单 ，需要照管 比较 少， 输 送时也只需一 根 管 子 。在液压 传 动就需要 两级 管子， 而且 压力很高，水管系 统 的漏水等的可能 性 很大。 4)最后，再 说 液压 传 动的平稳性用压 缩 空气也可 以设 法利用。只要 将 空气引到一空室中，先使 压缩空气将压 力加 在 液体 (油 )上，然后再用管子 将 这些具有压力的液体引到气简 种驱动， 就 可以 比较平 稳的流动。这种方法在新式的造型机中常用在 起 模机 构 中。 机械传动 所谓机械传动是指用电动机 带动或者是用传动系统来传动的。用机械传动的压力造型机或者震击造型机现用的不多。而且这种机械的设计也很少。因为一般的造型机都是较慢的直线传动，而电机都是很快的旋转运动。 电磁传动 挤压造型机可用电磁传动，其构造是一线圈，中间是一铁芯。通电流时，线圈构成一电磁铁，吸住铁芯往上移动，产生挤压实砂。电磁造型机现尚用的不多，但它的构造十分简单，所消耗的电能也十分经济，将来应用的前途是很大的。 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 6 页 造 型机 简述 压造型机的组成 震压造型机的分类，以及各种分类的依据在上面已经详细介绍过了。现在主要介绍我所选择作为设计的造型机 震压造型机在现阶段的铸造车间生产中应用的十分广泛。我所采用的是气垫式微震压实造型机，该种造型机的适用范围广，效率高，可靠性也不错，因此得到了广泛的应用。 现阶段该种造型机的设计都是采用分块式的设计，一般的分块设计如下： 1）震压机构的设计， 2）压头的设计， 3）总体布局的设计，三大部分。 震压机构的设计是造型机设计的主体部分。震压机构的设计包括 1）震击活塞的设计， 2）压实活塞 的设计两部分。其中工作台的设计也是在震压机构的设计来选择设计的，在工作台的设计中还需要考虑起模设施的设计。 压头的设计，相对震压机构来说比较简单，只需要保证压头的大小能够和工作台中砂箱的大小相一致，能够在齿轮和齿条的配合中完成压头转换的角度，最后能够在校核中满足要求就可以了。 总体布局设计，在震压机构，回转压头，底座，立柱和气路系统中的配合，保证不冲突、满足震击要求 ，以及压实位移能够满足砂型的强度要求。最终的设计就是气路系统的设计，在总体布局中，气路的设计只是一小部分，只需要在立柱中开出能够输送压缩空气的简 单气路就可以了。 压造型机的工作原理 在此所说的震压造型机的工作原理只是震压机构的工作原理。 震击机构按司气方式不同可分为活塞司气式和阀门司气式。活塞司气式震击机构是利用震击活塞直接开闭进、排气孔，以实现震击的。而阀门司气式则是利用阀门的工位控制进气和排气的。我们主要讨论的是活塞司气式。 震击时，震击活塞线上升，然后下降与机座相碰撞，完成一个工作循环。此后反复进行同样的循环。与此同时，汽缸内的气体则经过进气、膨胀、排气、压缩到再度进气，完成一个循环。这个循环中，汽缸内的气体压力是不断变化的。 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 7 页 可以利用示功图的方法来分析研究汽缸内气体变化和活塞形成变化的相互关系，这对分析认识气动震击机构的工作原理及其规律性是很有意义的。现以不断进气震击机构为例，介绍示功图的分析方法。 图 示不断进气震击机构的示功图。横坐标表示汽缸内的工作压力，纵坐标表示活塞形成。 图 断进气震击机构示功图 1. 进气阶段。 震击汽缸进气时，压缩空气首先充满余隙空间 0V，然后气压逐渐升高，到气体对于震击活塞总压力等于活塞升起部分总重与活塞所受摩擦阻力之和时， 活塞将向上运动。 其运动平衡条件为： 式中： 1p 在点 1 处汽缸内的气体压力，绝对气压（公斤 / 2厘米 ）； F 活塞面积（ 2厘米 ）； Q 升起部分总重，包括：有效 负荷砂箱、模板、余砂框和型砂等的重量）以及机器升起部分自重 工作台、活塞的重量 ）（公斤）； R 活塞与缸壁间的摩擦阻力（公斤）。 由此可得，举升活塞所必须的最小气压： 1 1 （表压力 / 2厘米 ） 如图 21 点的纵坐标为0S，常称为余隙高度，即余隙空间的折算高度 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 8 页 00 （厘米） 随着压缩空气不断进入气缸，气压不断升高，活塞不断向上运动。由于其运动速度开始较慢，以后逐渐增大，因而缸内气 压起初上升较快，后来较慢。所以线段 1致承抛物线关系变化。一般在正常情况下，21 个大气压（公斤 / 2厘米 ）。 如果在 12 段压力不是连续上升，而是出现先上升后又下降的跳动现象时，则反映进气孔断面小了，供气不足。这种情况会导致工作台升起高度减小，削弱紧实效果。 2. 排气阶段。 如图 2塞上升到点 2 时，排气孔打开，排气。这时，虽然气孔还在进气，但由于排气孔面积比进气孔大 35 倍，所以气缸 内的压力迅速降低。然而活塞并不立即下降，它由于运动的惯性还继续上升一段距离，直到其上升速度为零时才开始下降。这段行程称为惯性行程般 （ 0.7） 活塞在点 3 开始下降。此时，作用力为 Q，而向上的的阻力时活塞下方所受的空气压力 3 1活塞与缸壁之间的摩擦阻力 R。由此 , 3( 1 )Q p F R 于是，点 3 的压力为： 3 1 （表压力，公斤 / 2厘米 ） 如果排气孔面积足够大时，点 3 的压力为 压力。 活塞由于自重下落，到排气孔关闭为一个阶段。缸内压力继续下降，至点 4时达到最低值。在不断进气震击机构中，点 4 的压力一般为 压力。如果排气孔面积国小，也会出现压力跳动现象，即先下降后又升高。这必然影响活塞下降速度，减弱撞击力， 从而影响紧实效果。 3. 压缩阶段。 图 2，在点 4 时，排气孔完全关闭。虽然进气孔在进气，活塞由于运动惯性较大，仍继续下降。因此使气缸内的空气被压缩。故 4为压缩行程。这段对活塞有缓冲作用，但减弱撞击力。所以，排气孔开设的位置很重要。在正常情况下，示功图在点 1 处时闭合的。 击机构的各参数的影响要素 在对震击机构示功图分析的基础上，便不难讨论出一些主要因素如司气要素、管道压力和负荷对它的影响。 增大进气行程性行程 而震击高度 S 增大；另 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 9 页 一方面，而使撞击能增加。减小效果相反。一般 (。 增大余隙高度0S，则空气消耗量增加。所以设计时应使 00使下降行程中的 4气压增加过多，因而 结果时撞击能减小。实际上，对于活塞司气式的震击机构，取余隙高度0。对于各种震击造型机 S 为 25 80 毫米，一般随砂箱大小不同而有所不同。 管道压力的影响很明显。压力降低时，图上 2 点的压力下降，面积 气能 量小，震击高度和震击能量都会降低，甚至无法震击，所以管道压力过低时机器不能正常工作。 一般讲，震击负荷、摩擦阻力对示功图的影响是：当 大时，面积 同减小管道压力一样，使震击高度和震击能都降低。 小时，结果相反。 震击活塞举升的全部负荷 Q 是由工作台和活塞等的自重箱及型砂的重量在 内的有效负荷 如果增大有效负荷么机器在单位时间内的震击次数和震击高度都会改变。此时震击高度将会逐渐减小，到某一极限负荷时接近于零，即台面几乎停止升起。 垫式与弹簧式震压造型机的比较 按支撑结构不同，气动微震机构可以分为弹簧微震机构和气垫微震机构，弹下表给出了二者性能的对比（表 1 表 1种微震机构性能对比 技术性能 弹簧微震机构 气垫微震机构 刚度调节 需更换弹簧 调节气垫压力 预压力调节范围 调节范围小 调节范围大 震击力变化幅度 基本不变 可在较大范围内变化 震击强度 较强 较弱 震击频率 较低 较高 对起模的影响 起模时有浮动 起模时无浮动 维修工作 比较容易 密封件易损坏 制造加工 大弹簧制造困难 对同心度要求较高 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 10 页 对于气动微震机构震击效果的判别，广泛使用示功图分析法，即绘制微震机构一次震击循环的示功图，然后求出单位活塞面积的撞击比能 e 和撞击效果 ,其中e为单位活塞面积的反跳比能， T 为一次震击循环时间。 图 两种气动微震机构示功图 ： 图 1.7(a)弹簧微震机构 图 1.7(b)气垫微震机构 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 11 页 图中各符号含义如图下： 进气行程； 膨胀行程； 排气行或惯性行程； S 总行程。 气垫 式 微震机构与 弹簧 式 微震机构示功图各自特点： 1. 阻力线的形状不同 砧坐式震击机构示功图上的阻力线时一条直线； 气垫式 微震机构的阻力线是一条 撞击能耗小的 指数曲线 ； 弹簧 式 微震机构 则是一 向下倾斜的斜直线 。 2. 排气（惯性）行程的长度不同 砧坐式震击机构的排气行程较长。气动威震机构因震铁的运动受到一个随行程增加而逐渐增大的弹簧反力或者气垫反力的作用，排气行程明显缩短。也就是说，微震机构具有较高的震击频率。 3. 阻力线的位置 砧坐式震击机构阻力线位置是固定不变的，仅与举升部分重量和摩擦阻力有关。微震机构阻力线的位置可在一定范围内变动，其起点的压力值不仅与举升部分重量和摩擦阻力有关，而且与间隙簧刚度 K，气垫缸初始压力 有关。 4. 不论是砧坐式示功图，还是微震机构示功图，各部分面积都满足下列关系： 右左 F )(21两种微震机构的震击原理是类似，不同在于缓冲结构上。因此只需从实用性角度加以对比选择。 弹簧机构的设计都在于弹簧的设计与校核，而气垫式震压机构的设计在于气垫与震击活塞和压实活塞的配合上，以及对气垫的材料设计。在这样看来两种的 设计都是在震击、压实的机构设计的基础上，气垫式震压造型机多了对于气垫的设计。气垫的设计主要用于震击时能够有足够强的举升力量，以及能够起到缓冲的作用，也消除了在压实的时候存在的震击余力，能够有有效的去除在震击时的噪音。 因此，本设计取气垫式微震压实机来设计。 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 12 页 2 震压造型机 计 目 的 铸造机械（造型机）的设计是以砂型铸造为对象，根据机器的工作原理和铸造机械的基本理论，进行运动和动力分析，和工作参数的制定，以及制作出相关图纸。这要求我们掌握广泛而坚实的理论基础知识，培养鲜明的工程观点和富于进取的创新精神，积累生 产和设计经验，提高分析问题和解决问题的能力。通过造型机的设计，可以使我们： 1. 掌握从生产实际和工艺要求出发，制定设计方案、选择工作参数、进行分析和计算的一般设计方法。 2. 学会运用已知的理论知识，研究和解决铸造机械中的有关问题。 3. 了解铸造机械设计特点和发展动态，未进行有关铸造机械的开发性研究和试验工作，打下一定的基础。 从我做毕业设计的角度来说，震压式造型已经是一门比较成熟的造型工艺，甚至现在都以不多见，通过对它的设计 ，既是对过去四年所学的巩固，需要综合应用到许多知识，也是对即将从事的设计工作的 一个很好的演练。 设计要达到的技术要求： 1. 使用性要求。设计的机器要求根据要求和制定的工作参数，完成一定的运动，承受一定的载荷，达到一定的工作目的。在实习用震压造型机的设计中，工序的衔接不做过多要求。 2. 可靠性要求。在预计的使用期限内机器不应破坏，不会因个别零件的损坏（可以及时更新）而影响整个机器的正常运转，也不会因振动而影响工作质量。这就要求机器的总体设计合理，设计的零件要有足够的强度、刚度和稳定性；对于易磨损的零件易于及时更换。 内外发展 从二十世纪二十年代到五十年代左右，气动震压是造型机 一直是铸造车间中最主要的造型设备，之后又出现了多触头高压造型机、射压造型机等现代化自动造型设备，特别是传统的砧座式震压机构被气动微震机构所取代，产生新型的气 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 13 页 动微震压实造型机，原有的震压式造型机就处于被淘汰的地位。 气动微震压实造型机的主要特点是压实的同时进行震击，因此可得到紧实度分布良好的砂型。另外气动微震压实造型机生产率高，振动较小，对基础要求低，噪音小等特点。从目前来看，国内外早己用气动微震压实造型机逐步代替震击式和震压式造型机。 此间，国外铸造设备在机械设计、材料选用、制造精度以及控制系统方面与过去相比 都有显著提高。由于吸取了组合机床设计的经验，使各类铸造设备在产品系列化、零部件通用化方面有了新的进展。这对于设计、制造和使用、维修都带来了很大的方便。比如，一条造型自动线可以按照使用工厂的具体要求，基本上由通用的部件组合为主、辅机并配成生产线。在控制系统中，普遍采用电气或电子控制，现在大部分都已采用电子计算机控制。我国的铸造机械水平总的来说还不高，与工业发达国家相比有明显的差距，主要表现在： 率低，能耗高，可靠性差。 计指 导思想 气动微震造型机的主要工作部分可分为震压机构和压头机构。各种震压机的压头机构大同小异，而震压机构则千差万别。压头的机构的设计可在弹簧式气动微震造型机的基础上模仿和改进。震压机构则要通过性能分析进行参数设计。震击机构就其本质来说，是一个将压缩空气能转化为机械能的换能机构，因此，对震击机构性能的研究及其合理设计就不能脱离开表征震击机构换能过程的示功图的讨论。因此整个机构的设计可以大致分为几个个部分： 1. 分析震击机构工作原理与示功图表示法。 2. 设计和演算气动微震机构造型机震击机构的计算公式。提出气动 微震机构设计的基本参数 1 及 2 值，规定了近似的示功图并按此示功图分析导出了各项参数的计算式。 3. 根据要求制定设计方案，选择工作参数，进行分析和计算 4. 机构的各种改进措施和环保措施。 5. 绘出主要部件的装配图。 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 14 页 动微震造型机计算公式 击机构设计的的基本参数式 气动微震造型机的震击机构是一个将压缩空气能转换为机械冲击能的换能机构。一台造型机的震击机构的紧实砂的效能，取决于下面两个方 面因素（这两个方面因素的数值的最佳取值也就规定了震击机构设计的基本参数 1 及 2 ），它们分别是： 震击机构的换能效率 高效率的震击机构应该是在单位时间力能够提供最多的机械冲击能的机构。为实现这一极值条件的基本参数 1 ，其取值为： 01201210 . 6 5 0 . 7 5 ( )( 2 1 )10 . 6 0 0 . 7 0 ( ) 自 由 震 击 状 态压 实 震 击 状 态式中： F 震击缸活塞面积（ 2； 2P 震击缸内最大工作气压（以绝对气压表示）值（ 2/； 0Q 压震状态时，震铁位置在撞击点上，震击弹簧（或气垫腔压力）对震铁的静支托力（即扣除了震铁重量后的弹簧反力）（ 2. 能有效的紧实型砂的机械冲击强度 震击机构时依靠震击活塞的机械碰撞来紧实型砂或抖动型砂的，故为了达到预期的紧实或抖动要求，震击机构应有适当的碰击强度，根 据碰撞原理，可引用基本参数 2 如下： 2012011 ( / ) (2 4 0 . 5 k g / ) (g c m k m k g 强 震 击 ） ；（ 2 ）（ 弱 震 击 ） 。式中： F 震击缸活塞面积（ 2； 0Q 震击活塞所承受的全部负重（ 1Q 震铁的重量（ A 单位震击活塞面积在每一工作循环中所能提供的机械冲击能 (2, 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 15 页 一般应由实测的示功图中分析求得。 参照有良好震击效能的震击机构示功图规律，取 21 P （按不形成严重气垫的要求）； 23 P （按 50 S 的取值求出）； （式中 R 系缸的摩擦阻力）。 按近似理想的示功图图形计算，可以得到以下分析式 12A a S P ； （ 2 ) 2202 211 ； （ 2 1 22222 22225 （ 2 当 e ,则 (2 式中： 进气行程（ 膨胀行程（ 惯性行程（ S= 总行程（ 2P 震击缸内最大工作气压（绝对气压）（ 2； 5P 震击缸内最小工作气压（绝对气压）（ 2； e =（ 震铁撞击的反跳系数（一般在设计时可取 e ，即 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 16 页 e= C 震铁弹簧的弹簧刚度（或气垫的相对刚度） （ kg/ 另外根据能量守恒原理，震铁的撞击速度 1v 为 (2 =(2=(2（ 2 于司气参数的取值式 司气参数的经验取值式有： S e （ 2； S i （ 2 ； 950 S （ 2 ； 根据能够获得近似的理想示功图的要求还可以列出计算司气参数的补充式子，这里不一一列出，只是给出其中的经验结论： 5322251220 6120252 815)1( (2122 )1( 23200 (2 250251235)(1()1(24000（ 2式中：两下标平均速度之比； 2； 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 17 页 2； 以上（ 2（ 2（ 2（ 2（ 2（ 2（ 2是获得有有近似理想示功图的震击机构的全部司气参数 震频率 n 的计算式 设：1 震铁全行程运动的平均速度； T 震铁的运动周期（秒）； n 压震频率（次 /分）； 所以： (22221122111 2121226 0 6 0 23 0 3 0 3 02(1 ) (1 )230(1 )v a S S g P （ 2 验公式 有效负重和举升重量 有效负荷中包括：砂箱 模板 型砂 辅助框（包括辅助框上的复位弹簧的恢复力）等的全部重量，即： 有效负重Q+模Q+框Q+辅Q+砂Q（ 2 举升重量 主要指工作台 ,活塞 ,导杆等有关部件的重量之和。可按经验公式估算 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 18 页 1K （ 2 摩擦阻力 R 的大小一般与机器的结构 ,加工精度 ,安装精度以及润滑等因素有关 ,有经验公式 R=Q+ （ 2 震击缸尺寸 根据震击活塞受力平衡可得 : 0 R)=( (厘米 ) (2K 为裕量系数 ,取值一般在 0p=52考虑到影响摩擦阻力 ,储备系数的因素很多 , 也可按震击缸气压没行计算 ,有如下经验公式 : 2 小造型机取较大值 ,大造型机取较小值 . 这里取 2 2 活塞长度主要从导向的角度来考虑，应使工作平稳而不至卡死，一般根据经验公式 (震铁重量 震铁重量是震强度的重要影响因素。达到同样的紧实效果重震击比轻震击所需时间要短得多，或者说同样的震击 时间重震要比轻震击紧实效果好得多 震铁的重量按下式计算： k( k 为震击强度系数 , 重震击： k ，适于高压造型机或大型造型机 中震击： k=般用于中大型，或以压实为主的高压造型机 轻震击： k 于中小型造型机，或高压造型机中 最轻震击 : K 里取 1K 为 800）摩擦阻力 摩擦阻力 R 的大小一般与机器的结构 ,加工精度 ,安装精度以及润滑等因素有关 ,有经验公式 R=Q+ =(80+60)） 根据震击活塞受力平衡可得 : 0 R)=( (厘米 ) K 为裕量系数 ,取值一般在 0p=52考虑到影响摩擦阻力 ,储备系数的因素很多 , 也可按震击缸气压没行计算 ,有如下经验公式 : 2 小造型机取较大值 ,大造型机取较小值 . 这里取 2( 2 砂Q 0kg 60=7kg 0 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 25 页 得 80 活塞长度主要从导向的角度来考虑，应使工作平稳而不至卡死，一般根据经验公式 (8044G 震铁重量是震强度的重要影响因素。达到同样的紧实效果重震击比轻震击所需时间要短得多，或者说同样的震击时间重震要比轻震击紧实效果好得多 震铁的重量按下式计算： k( k 为震击强度系数 , 重震击： k ，适于高压造型机或大型造型机 中震击： k=般用于中大型，或以压实为主的高压造型机 轻震击： k 于中小型造型机，或高压造型机中 最轻震击 : k于小型造型机和小型微震造型机 造型机比压大的取较小值 ,比压小的取较大值 . 在一般情况下 ,震铁越重 ,震击时给予工作台的撞击能就越大 ,所以要求震铁的重量不低于一个极限值 ,否则会出现紧实度不足或震击效率太低的现象。近年来有取用更大 趋势。 这里取 k=以 ( =28 一般所指的司气要素包括：进气行程胀行程性行程隙高度 它们直接影响紧实效果以及压缩空气的消耗量。 震击活塞的全行程 S 一般在 15 25间，根据资料推荐和 模拟测试表明，在这个范围内的全行程对于型砂的流动性、压实后砂型的紧实的均匀性都比较好，故我们根据一般资料推荐mm， 1.8)jS，0 ( 4全程 j p S S =20气垫柱塞直径据我们得出的经验数据和一40mm 8kg mm 0mm =20 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 26 页 些资料推荐的公式，一般取 0.8）适宜。式中： 垫柱塞的截面积； 击腔的截面积； 则 2 4（ 2 4 2 垫柱塞腔的高度据资料推荐： 1 式中： y 压 缩 比 ， 一 般 取 y= 则： 1 =160 48）名义震击力所谓名义震击力即在最大震击行程时气垫对震击活塞的反力，由于在压震时，工作台不动，仅震击活塞本身在气垫的作用下向上撞击产生微震，因此可列下式： 1z d d F u G 式 中： 垫压力（当震击活塞下行 20，气垫腔内的压力），这里取2 u阻力系数（包括摩擦系数在内）， 一般取 里取 u= 击活塞的重量， 一般取 0 . 1 5 0 . 2 5 ，这里取0入上式得： 1z d d F u G =50）进排气孔的确定 a) 进气孔的面积多数资料是比较一致的，我们经试验表明，进气孔面积一般取（ 故本机（ 。 28 5mm 00mm 0 中国矿业大学 2008 届毕业设计论文 第 27 页 本机选用的进气孔为 18 ，则进气孔的面积为 进气管道面积 12 13）机选用 1阀，故也选用 1面积为 b) 排气孔的面积气迅速，工作时震击活塞对震击缸的撞击速度就越大，震击效果也就越好，所以排气孔面积适当取大点，一般3 20 ，则8） 压实缸 的尺寸设计 压实缸的直径压则根据造型工艺要求的铸型硬度来选择（要注意压实时微震的作用，相当于提高比压 30 50% ） 。当比压选定后 ， 可按照下式计算压实缸的直径： 561 0 1 0y y b s y z T yF p p F Q Q G G 式中： 压实缸 截面积 2压实缸 的 比压 ，本机取 52力系数（包括摩擦系数），本机取 实缸的重量 垫的自重、摩擦力等一般忽略不计。 式中： 2 2561 0 1 044y sy b y z T p p Q Q G G 是接砂缸的直径 入数据得0 压实缸的高度 ，一般的经验公式的： 1.2）25 9）接砂缸的尺寸设计 接砂活塞在上升过程中要举起压实活塞、震铁、震击活塞、工作台、模板框、砂箱、余砂框的全部重量，要克服接进气孔为 18 排气孔 6 20 0cm 25 中国矿业大学 2008 届毕业设
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