【《灰铁机床底座铸造工艺浇注系统的设计分析案例》2000字】

目录 11.1浇注系统类型的选择 11.2浇注时间的确定 21.3阻流面面积的计算 21.4各浇道面积的确定 31.5浇口杯的设计 4对于本此铸造工艺设计来说，浇注系统是灰铸铁铁液导入型腔的通道，经过浇口杯、直浇道、横浇道、和内浇道4个部分流入型腔。浇注系统设计的合理性对铸件质量影响较大，由于浇注系统设计不当时，铸件容易成为报废品。所以在完成底座铸造设计时应该根据底座的结构、及灰铸铁种类、技术要求等合理地设计浇注系统。主要遵守以下原则：1）灰铸铁铁液的流动方向和速度要平稳且合理，能够连续地充满型腔；2）铁液充满型腔的时间也要控制，以避免最后底座形成夹砂、冷隔等缺陷，保证底座轮廓清晰、完整；3）温度分布要合适，有利于底座铸件之后的补缩和铸造应力的减少，防止底座铸件出现裂纹的缺陷；4）浇注系统应有净化灰铸铁铁液的能力；5）浇注系统应该结构较简单，减少灰铸铁铁液的消耗，而且要容易清理。1.1浇注系统类型的选择浇注系统的分类方式基本为两种：封闭式浇注系统和开放式浇注系统。本次铸造主要选择开放式浇注系统。又因为本次铸造的铸件高度较大，内部结构也非常复杂，所以本次也可采用底注式浇注系统使得灰铸铁铁液能够平稳地流入型腔。因此在这里主要介绍开放式和底注式浇注系统地内容及特点。其中，开放式浇注系统，顾名思义，铁液在浇注系统中处于无压力流动状态，特点就是充型比较平稳，对型腔冲击力较小，而且灰铸铁铁液本身的流动性也较好，可以避免开放式不易充满浇注系统的缺点，所以选择开放式浇注系统是比较合理的选择。对于底注式浇注系统来说，在充型时，内浇道处在被灰铸铁铁液淹没的状态，所以充型会比较平稳，可以避免灰铸铁铁液在浇注过程在发生飞溅、氧化及由此形成的铸造缺陷；而且铁液充满了横浇道，所以有利于阻挡渣滓的进入，型腔内空气也容易排出。缺点是本次铸件底座高度较高，所以浇注时铁液液面在上升过程中容易结皮，形成浇不到，冷隔等缺陷。考虑到本次铸件高度较大，内腔复杂，型芯较多，所以采用底注式浇注系统使金属液浇注平稳也可行。1.2浇注时间的确定浇注时间对铸件质量有很大影响，所以要选择合适，结合机床底座结构特点和铸造工艺过程及要求，根据浇注时间的公式如下 τ=G+G——铸件或浇注金属质量（kg）；σ——铸件最小壁厚；计算得浇注时间τ=72.1s1.3阻流面面积的计算铸件分型面设计在铸件底部，采用半封闭式浇注系统，浇口比选择ΣF直:ΣF横:ΣF内=1.1:1.4:1，金属液从底部水平进入型腔。在这里采用大孔出流的计算方法。 A=Gρ hp= k1=μ1其中：𝜏——浇注时间(s)；G——铸件或浇注金属质量（kg）；ρ——金属液密度（kg/cm3μ3g——重力加速度（981cm/s2hpA——内浇道截面积（cm2计算得A=321.4各浇道面积的确定（1）内浇道的确定内浇道是将灰铸铁铁液稳定地导入型腔，控制充型速度和方向的设计，如图4-1所示。调节铸件各部位的温差和凝固顺序，对铸件质量有较大影响。本次方案中ΣF内=32cm2，且共开设4个内浇道，故F内=8cm图4-1内浇道示意图a=52mm，b=48mm，h=15mm，R=3mm（2）横浇道的确定横浇道的作用是向内浇道分配流入铁液，贮存开始时的含有杂质的灰铸铁铁液，如图4-2所示。横浇道应保证铁液中夹杂物到达第一个内浇道时浮到横浇道顶部，且应设计一段横浇道延长段来贮存初流液体，防止金属液的回流。本次方案中ΣF横=41.8cm2，且共开设1条横浇道，故F横=41.8cm图4-2横浇道示意图a=52mm，b=66mm，h=75mm，R=5mm3）直浇道的确定直浇道是为了引导浇口杯中的铁液，使其向下流动，然后进入横浇道、内浇道，或者直接导入型腔，如图4-3所示。直浇道多为圆形断面，在手工造型和一般机器造型中，直浇道通常取斜度为2%~4%的上大下小的锥形圆棒。本次方案中ΣF直=38.4cm2图4-3直浇道示意图D=70mm直浇道窝的设计当灰铸铁铁液流入铸型中时，会对直浇道底部产生强烈的冲击作用，从而产生涡流或高度紊流区，引起冲砂，渣孔和氧化夹杂物等铸造缺陷。设置直浇道窝则是为了改善金属液的流动情况。浇口窝一般可以做成半球形或圆锥台。浇口窝直径为直浇道下端直径的1.5~2.0倍，高度为横浇道直径的两倍。1.5浇口杯的设计浇口杯主要是承接浇包的灰铸铁铁液，防止铁液飞溅和溢出，便于浇注；并且可以减轻液流对型腔的冲击，分离渣滓和气泡，阻止渣滓或气泡进入型腔，增加充型的压力头。浇口杯分为漏斗形和池型两类，池型浇口杯内液体深度大，结合本次底座铸件的结构特点，浇口杯可有效地阻止水平漩涡的产生，形成垂直旋涡，有助于分离熔渣和气泡。本次工艺采用采用池型浇口杯（如图4-4），根据手册[2]：