鑄件模數(shù)計算課件

關(guān)于鑄件模數(shù)計算第1頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三一、模數(shù)的概念

1.模數(shù)的定義鑄件的凝固時間，取決于其體積與表面積的比，這一比值稱為“凝固模數(shù)”，簡稱“模數(shù)”。用公式表示：M=V/AM：模數(shù)，cmV：鑄件體積，cm3A：鑄件散熱面積，cm2第2頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三2.模數(shù)的意義各種形狀、重量、用途不同的鑄件，不論鑄件的形狀如何，只要模數(shù)相等，其凝固時間就相等或相近。模數(shù)小的鑄件凝固時間短，模數(shù)大的鑄件凝固時間長。鑄件中縮孔縮松的位置在鑄件最后凝固的部位，鑄件各個部位的凝固時間取決于該處的模數(shù)。第3頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三二、模數(shù)的計算1.簡單立體的模數(shù)計算平板：長桿：鑄件結(jié)構(gòu)有的簡單，有的復(fù)雜。復(fù)雜鑄件總是有簡單的幾何體與其交節(jié)點構(gòu)成。所以，只要掌握簡單幾何體和其交節(jié)點的模數(shù)計算方法，對任何復(fù)雜鑄件均可應(yīng)用模數(shù)法計算出冒口尺寸。V=1cm2Xδ，A=2cm2V=aXbX1cm3，A=2(aX1+bX1)cm2第4頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三立方體及其內(nèi)切圓柱體，或內(nèi)切球體：第5頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三長方體：圓柱體：當(dāng)h≥2.5b時，就成為圓桿：第6頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三環(huán)形體和空心圓柱體：當(dāng)b<5a時，將其視為展開的長桿體：當(dāng)b≥5a時，將其視為展開的板：第7頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三2.接頭部分的模數(shù)計算桿（環(huán)形體）——板（大法蘭）連接：設(shè)Dm=na，則V=Dmabπ=a2bnπA=2a2nπ+aπ(n+1)(b-c)+aπ(n-1)b=aπ(2an-2bn-cn-c)第8頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三桿——板連接的L形接頭：桿——板連接的L形接頭：當(dāng)Dm∞

，環(huán)形體變?yōu)闂U，則第9頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三板上凸起：特殊情況：n=1,桿——板連接：特殊情況：第10頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三T形、十字形及L形板接頭：T形板接頭十字形板接頭L形板接頭當(dāng)a=b時，則有M≈r第11頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三T形、十字形及L形板接頭——模數(shù)求解方法用“一倍厚度法”求熱節(jié)模數(shù)。如圖所示，溫度測定試驗表明，離熱節(jié)處一倍壁厚以外的溫度，基本與壁體的溫度相同。板件相交，可按照長桿計算模數(shù)：斷面積散熱面周長當(dāng)a=b時，則有M≈rT形板接頭第12頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三十字形板接頭斷面積散熱面周長當(dāng)a=b時，則有M≈r第13頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三L形板接頭第14頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三十字形、T形及L形桿的復(fù)合體：十字形桿接頭T字形桿接頭L字形桿接頭這三種桿接頭的模數(shù)均為：M=（1～1.125）M主式中：M主為模數(shù)最大的一根桿的模數(shù)，當(dāng)兩桿模數(shù)相等，且寬度等于厚度2倍的桿狀復(fù)合體的模數(shù)最大，它等于桿狀體模數(shù)的1.125倍。a≤5b，a1≤5b1第15頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三十字形、T形及L形桿的復(fù)合體——模數(shù)計算方法：十字形桿復(fù)合體可按照長桿計算模數(shù)：斷面積散熱面周長第16頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三當(dāng)a=a1，b=b1，a=2b時，一根桿的模數(shù)為：第17頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三T形桿復(fù)合體斷面積散熱面周長L形桿復(fù)合體第18頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三T形、十字形及L形桿接頭：T形桿接頭當(dāng)b=b1=a時，則M=1.066M桿當(dāng)b=b1，a=2b時，則M=1.091M桿當(dāng)b=b1，a=3b時，則M=1.103M桿當(dāng)b=b1，a=4b時，則M=1.111M桿當(dāng)0.5b1≤b≤1.236b1，則M=（1～1.111）M主第19頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三十字形桿接頭當(dāng)b=b1=a時，則M=1.111M桿當(dāng)b=b1，a=2b時，則M=1.154M桿當(dāng)b=b1，a=3b時，則M=1.176M桿當(dāng)b=b1，a=4b時，則M=1.191M桿當(dāng)0.5b1≤b≤2b1，則M=（1～1.191）M主第20頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三L形桿接頭第21頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三T形、十字形及L形桿接頭——模數(shù)計算方法用一倍厚度法，求體積和散熱面積桿接頭體積桿接頭散熱面積T形桿接頭第22頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三十字形桿接頭桿接頭體積桿接頭散熱面積第23頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三

三、各種熱節(jié)點的模數(shù)計算方法：

1）測定熱節(jié)點中心和平板中心的凝固時間設(shè)鑄件平板厚度為T，凝固時間為τ，熱節(jié)點中心處凝固時間為τj，則熱節(jié)點模數(shù)可依Chvorinov公式算出：在擬訂工藝之前，要進行澆注試驗測定其凝固時間，故應(yīng)用較少。第24頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三

2）熱節(jié)園當(dāng)量板（或桿）法①板件相交a.用1:1比例繪出相交節(jié)點的圖形。b.板壁相交處圓角半徑取壁厚的1/3已足夠，即r=a/3或r=b/3c.考慮砂尖角對凝固時間的影響時，作圖時讓熱節(jié)圓的圓周線通過r的中心，量出熱節(jié)圓半徑R把熱節(jié)部位看作熱節(jié)園直徑為厚度的板或桿。熱節(jié)點模數(shù)：第25頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三②桿件相交a.用1:1比例繪出相交節(jié)點的圖形。b.板壁相交處圓角半徑取壁厚的1/3已足夠，即r=a/3或r=b/3c.考慮砂尖角對凝固時間的影響時，作圖時讓熱節(jié)圓的圓周線通過r的中心，量出熱節(jié)圓半徑Drd.將熱節(jié)處看作厚度為Dr的桿件熱節(jié)點模數(shù)：第26頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三③管與法蘭相交a.用1:1比例繪出相交節(jié)點的圖形。b.板壁相交處圓角半徑取壁厚的1/3已足夠，即r=a/3或r=b/3c.考慮砂尖角對凝固時間的影響時，作圖時讓熱節(jié)圓的圓周線通過r的中心，量出熱節(jié)圓半徑Drd.將法蘭看作厚度為Dr的角形桿，用扣除非散熱面法計算熱節(jié)模數(shù)：第27頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三3）用“一倍厚度法”求熱節(jié)模數(shù)第28頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三

對齒輪輪緣和輻板間形成的T形熱節(jié)所進行的分析計算表明：一般情況下，一倍厚度法所得模數(shù)值稍大，熱節(jié)圓當(dāng)量桿法所得模數(shù)次之，用扣除散熱面積法所得模數(shù)略小，總的來說，用上述不同方法計算出的模數(shù)值相近，皆能滿足工藝設(shè)計的精度要求。第29頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三四、圓筒類鑄件有效壁厚的修正砂芯直徑d，cm5δ4δ3δ2δ1．5δδδ/2系數(shù)，k1．281．331．41．51．571．671．8當(dāng)砂芯直徑d小于鑄件外徑D的27%時，一般將筒形體看作實心圓柱體來計算模數(shù)第30頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三五、舉例：求缸體模數(shù)缸底：直徑Ф400mm，側(cè)面為非冷面，可視為140mm厚的板件，M=14/2=7cm帽狀部分：看作板件，厚100mm，M=5cm缸體主壁：看作厚120mm的板，M=6cm上部平板部分：看作厚80mm板件，M=4cmФ220mm孔的四周部分:看作厚80mm的板件，M=4cm熱節(jié)：缸體主壁與斜壁相交處，熱節(jié)圓Ф180mm，看作180mm厚的當(dāng)量板，M=18/2=9cm第31頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第32頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三第33頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三例二：閥體鑄鋼件Φ269mm法蘭視作桿-板連接的L型接頭，考慮砂尖的影響，桿的截面尺寸取為：7.4X（5X1.2)，非冷卻面C=2.6cm，則：Φ244mm法蘭視作桿-板連接的L型接頭，考慮砂尖的影響，桿的截面尺寸取為：8.2X（5.2X1.2)，非冷卻面C=2cm，則：14mm殼壁視作板，M=1.4/2=0.7Φ28視作板連接，考慮砂尖影響M=（2.8X1.25）/2=1.75Φ27視作板連接，考慮砂尖的影響，M=(2.7X1.25)/2=1.7殼壁與外肋連接處，畫出圓Φ20mm，M=2/2=1閥座部分視作桿-板連接，第34頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三例三：鍋爐閥體φ324mm法蘭，視作桿-板連接：3閥座視作桿-板連接，考慮砂芯的影響，86/50=1.72，所以，查表取k=1.55，取桿的截面尺寸5X(5X1.55)=5X7.8，看成方桿，非散熱面c=2X2，則:4視作桿-板連接，考慮砂尖熱影響2.4X1.25=3cm，桿截面長(20-12.2)/2+2=5.9非散熱面c=2X2cmφ364mm法蘭桿板連接，考慮砂尖，桿的截面尺寸為：10.7X（6.2X1.2），非散熱面C=3.2cm，則：5視作板接頭，考慮砂尖影響，熱節(jié)圓直徑3X1.2=3.6cm，M=3.6/2=1.8Φ50視作板上凸起，第35頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三六、模數(shù)的應(yīng)用1.非補縮通道平板的邊緣在X＜2.5a范圍內(nèi)，模數(shù)很小，只有x≥2.5a時，模數(shù)才等于平板的模數(shù)。因此，在平板的邊緣X＜2.5a范圍內(nèi)，不能作為補縮通道。方桿和圓桿的端頭圓桿方桿第36頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三在x＜1.25a范圍內(nèi)，端頭具有很小的模數(shù)，當(dāng)X＞1.9a時端面激冷效應(yīng)消失，在x＜1.9a范圍不能作為補縮通道矩形桿端頭橫截面2:1的端頭橫截面3:1的端頭第37頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三2.補縮通道均勻截面的板或桿在邊緣激冷效應(yīng)消失的部分可以作為補縮通道邊長為E的立方體和H=D的圓柱體軸線部位可作為補縮通道構(gòu)成接頭的板或桿，比較其模數(shù)，最大的板、桿或接頭，可以作為補縮通道板上凸起，凸起處的模數(shù)當(dāng)d>2c時，M>c/2，此時，凸起比板凝固時間長，可作為補縮通道當(dāng)d<2c時，M<c/2,此時，凸起凝固時間比板短，板可作為補縮通道第38頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三將③視作有梯形截面的桿，將②視作板，則：3.應(yīng)用舉例例一補縮通道計算凸①視作桿，則：第39頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三例二補縮工藝計算將①視作板接頭，作圓r=45mm，則M=4.5cm將②視作板接頭，作圓r=40mm，則M=2cmm將③④⑥視為50mm板，M=2.5cm將⑤視作桿，計算得M=2.7將⑦視作桿，計算得M=2.8將⑧視作桿，計算得M=1.97將⑩視作38mm厚的板，則M=1.9cm將⑨視作36mm的板，則M=1.8cm第40頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三措施比較模數(shù)可知，補縮通道在①②⑤⑦等部位，但都被凝固較早的部分隔開，這些部位易產(chǎn)生縮松或縮孔。分析1.在上部位①設(shè)置頂冒口，下部位①設(shè)置冷鐵，使其模數(shù)縮小到M=0.9X4=3.62.在部位⑦設(shè)置側(cè)冒口4.在部位⑤設(shè)置冷鐵，使其模數(shù)縮小到M=0.9X2.5=2.253.在部位