《铸造工艺及设计》-第 ５ 章　铸造工艺设计实例

５.１转台零件图及整体工艺方案转台零件图如图５－１所示。５.１.１铸件基本结构参数及技术要求（１）铸件材质：ＺＧ２００－４００。（２）壁厚：最小壁厚３０ｍｍ，最大壁厚１６９ｍｍ。（３）结构：轮盘类，毛坯轮廓尺寸为ϕ１６００ｍｍ×５４０ｍｍ。（４）质量：１１６５ｋｇ，估计浇注铁液总质量２２００ｋｇ。（５）铸件精度：铸件具有表面粗糙度、同轴度、垂直度等要求。下一页返回５.１转台零件图及整体工艺方案５.１.２整体铸造工艺方案的确定此为轮盘类铸件，筒体不同直径部分有同轴度要求，筒体和底盘之间具有垂直度要求。为了保证轮盘的整体形状精度要求以及底盘和筒体之间的位置精度，采用除底盘底面的凸台外其余绝大部分铸件处于下型内，以保证铸件的形状和位置精度要求；筒体根部的底盘壁厚较大，为铸件的热节所在，需设置冒口进行补缩，底盘凸台上设置冒口，底盘凸台和冒口位于上型内；铸件为大型铸件，浇注的金属液量较多，为避免冲砂问题，需采用耐火材料管作为浇道；为防止内浇口局部金属液过热，采用多个内浇口分散注入的双阶梯式浇注系统。此转台零件的初步铸造工艺方案基本确定，如图５－２所示。上一页返回５.２浇注系统计算５.２.１确定浇注时间（１）计算铸钢件的浇注时间。浇铸时间的计算公式为（２）验算钢液在铸型内的上升速度。下一页返回５.２浇注系统计算５.２.２确定漏包浇注的包孔直径及各组元截面积１.确定包孔直位此铸件的质量小于３０ｔ，所以浇包的包孔数量确定为１个，计算包孔的截面积Ｓ孔：２.确定浇注系统各组元的截面比例及截面积浇注系统采用耐火材料管，可采用Ｓ孔∶Ｓ直∶Ｓ横∶Ｓ内＝１∶２∶２∶２的比例，则Ｓ直＝Ｓ横＝Ｓ内＝４８ｃｍ２上一页下一页返回５.２浇注系统计算５.２.３冒口的设计计算１.冒口模数的计算此零件的筒体根部为热节，按照法兰体计算热节模数，则ａ＝１００ｍｍ，ｂ＝５３６ｍｍ，ｃ＝１７０ｍｍ，其模数Ｍ件为根据铸件的形状，选用腰圆形冒口，查铸造有关手册，冒口的尺寸为ａ＝２３０ｍｍ，ｂ＝３４５ｍｍ，ｈ＝４３７ｍｍ。腰圆形冒口的截面形状如图５－３所示。２.冒口补缩能力的校核和冒口数量确定上一页下一页返回５.２浇注系统计算１）确定铸件的体收缩率εＶ为了提高冒口的补缩效率，采用保温冒口，根据表４－２４，取补缩效率η＝３０％。此铸件材质为ＺＧ２００－４００，浇注温度为１５６０℃，合金元素的含量为ｗ（Ｃ）＝０.２０％，ｗ（Ｓｉ）＝０.３５％，ｗ（Ｍｎ）＝１.４０％根据其成分查表４－２３，碳钢液的体收缩εＣ＝３.９％，计算总的体收缩率εＶ：εＶ＝３.９＋０.３５×１.０３＋１.４×０.０５８５＝４.３４％２）校核冒口的补缩能力上一页下一页返回５.２浇注系统计算冒口的体积Ｖ冒：Ｖ冒＝３.１４×１１.５２×４３.７＋（３４.５－２３.０）×２３.０×４３.７＝２９７０５.７３（ｃｍ３）冒口所能补缩的铸件体积Ｖ件：Ｖ件＝Ｖ冒（η－εＶ）／εＶ＝２９７０５.７３×（３０－４.３４）／４.３４＝１７５６３３.４２（ｃｍ３）３）确定所需冒口数量铸件需补缩的体积Ｖ：Ｖ＝（３.１４×１０５２／４－６９２）（５３６－３６７）＝６５８０２２.６３（ｃｍ３）需要的冒口数ｎ：上一页返回５.３铸造工艺参数和砂箱的确定５.３.１铸造工艺参数（１）铸造收缩率：铸件的上部有冒口，中间有型芯，收缩为受阻收缩，根据有关手册，线收缩率定为２.０％。（２）机械加工余量：根据铸件尺寸和精度等级，加工余量取５ｍｍ，侧面取３.５ｍｍ。（３）起模斜度：根据模样高度和手工造型方法，起模斜度取２０′。５.３.２砂箱尺寸的确定根据铸件模样高度，吃砂量确定为６０ｍｍ高度。根据模样尺寸和吃砂量，上砂箱尺寸为２０００ｍｍ×２０００ｍｍ×５００ｍｍ，下砂箱尺寸为２０００ｍｍ×２０００ｍｍ×６００ｍｍ。下一页返回５.３铸造工艺参数和砂箱的确定５.３.３铸造工艺图通过以上设计计算，铸造工艺方案已全部确定，图５－４所示为转台铸造工艺图。在铸造工艺图中，浇注系统全部用耐火材料管黏结组装而成，在造型时与模样组合，起模时并不随模样起出，而是留在砂型中直接成为浇注系统管道，所以用细线画出。上一页返回５.４铸造工艺模拟使用ＰｒｏＣＡＳＴ模拟软件对转台铸造工艺设计方案进行模拟，以优化工艺数据。５.４.１铸造工艺方案的三维图形建立及网格刨分图５－５所示为转台的铸造工艺方案三维造型，图５－６所示为三维网格的刨分。５.４.２充型过程模拟图５－７所示为金属液充型过程的模拟，从图中可以看出，充型过程流动平稳。下一页返回５.４铸造工艺模拟５.４.３凝固过程模拟图５－８所示为凝固过程模拟，从图中可以看出，最后凝固的部位在冒口中，所以铸件冒口补缩良好。５.４.４铸件生产由以上ＰｒｏＣＡＳＴ软件模拟结果可知，铸造工艺方案设计正确。按照设计的工艺方案组织试生产。图５－９所示为转台模样。图５－１０所示为生产的铸件。上一页返回图５－１转台零件图返回图５－２转台零件的初步铸造工艺方案返回图５－３腰