铸件模数计算优秀课件.ppt

铸造模数计算1一、模数的概念一、模数的概念 1. 模数的定义模数的定义铸件的凝固时间，取决于其体积与表面积的比，这一比值称为“凝固模数”，简称“模数”用公式表示： M=V/A M：模数，cm V：铸件体积， cm3 A：铸件散热面积， cm222. 模数的意义模数的意义n各种形状、重量、用途不同的铸件，不论铸件的形状如何，只要模数相等，其凝固时间就相等或相近n模数小的铸件凝固时间短，模数大的铸件凝固时间长n铸件中缩孔缩松的位置在铸件最后凝固的部位，铸件各个部位的凝固时间取决于该处的模数3二、模数的计算二、模数的计算1. 简单立体的模数计算简单立体的模数计算平板：平板：长杆：长杆：铸件结构有的简单，有的复杂复杂铸件总是有简单的几何体与其交节点构成铸件结构有的简单，有的复杂复杂铸件总是有简单的几何体与其交节点构成所以，只要掌握简单几何体和其交节点的模数计算方法，对任何复杂铸件均可所以，只要掌握简单几何体和其交节点的模数计算方法，对任何复杂铸件均可应用模数法计算出冒口尺寸应用模数法计算出冒口尺寸V=1cm2Xδ，A=2cm2V=aXbX1cm3，A=2(aX1+bX1)cm24立方体及其内切圆柱体，立方体及其内切圆柱体，或内切球体：或内切球体：5长方体长方体：：圆柱体圆柱体：：当h≥2.5b时，就成为圆杆：6环形体和空环形体和空心圆柱体心圆柱体：：当b<5a时，将其视为展开的长杆体：当b≥5a时，将其视为展开的板：72. 接头部分的模数计算接头部分的模数计算杆（环形体）杆（环形体）——板（大法兰）连接板（大法兰）连接：：设Dm=na，则 V=Dmabπ=a2bnπA=2a2nπ+aπ (n+1)(b-c)+aπ(n-1)b=aπ (2an-2bn-cn-c)8杆杆——板连接的板连接的L形接头形接头：：杆杆——板连接的板连接的L形接头形接头：：当Dm ∞ ，环形体变为杆，则9板上凸起板上凸起：：特殊情况：n=1,杆杆——板连接板连接：：特殊情况：10T形、十字形及形、十字形及L形板接头形板接头：：uT形板接头形板接头u十字形板接头十字形板接头uL形板接头形板接头当当a=b时，则有时，则有M≈r11T形、十字形及形、十字形及L形板接头形板接头——模数求解方法模数求解方法用用“一倍厚度法一倍厚度法”求热节模数。

如图所示，温度测定试验表明，离热节求热节模数如图所示，温度测定试验表明，离热节处一倍壁厚以外的温度，基本与壁体的温度相同处一倍壁厚以外的温度，基本与壁体的温度相同板件相交，可按照长杆计算模数：板件相交，可按照长杆计算模数：断面积散热面周长当当a=b时，则有时，则有M≈ruT形板接头形板接头12u十字形板接头十字形板接头断面积散热面周长当当a=b时，则有时，则有M≈r13uL形板接头形板接头14十字形、十字形、 T形及形及L形杆的复合体形杆的复合体：：u十字形杆接头十字形杆接头uT字形杆接头字形杆接头uL字形杆接头字形杆接头这三种杆接头的模数均为这三种杆接头的模数均为：M=（1～1.125）M主式中：M主为模数最大的一根杆的模数，当两杆模数相等，且宽度等于厚度2倍的杆状复合体的模数最大，它等于杆状体模数的1.125倍a≤5b，，a1≤5b115十字形、十字形、 T形及形及L形杆的复合体形杆的复合体——模数计算方法模数计算方法：：u十字形杆复合体十字形杆复合体可按照长杆计算模数：可按照长杆计算模数：断面积散热面周长16当a=a1，b=b1，a=2b时，一根杆的模数为：17uT形杆复合体形杆复合体断面积散热面周长uL形杆复合体形杆复合体18T形、十字形及形、十字形及L形杆接头形杆接头：：uT形杆接头形杆接头当b=b1=a时，则M=1.066M杆当b=b1，a=2b时，则M=1.091M杆当b=b1，a=3b时，则M=1.103M杆当b=b1，a=4b时，则M=1.111M杆当0.5b1≤b≤1.236b1，则M=（1～1.111）M主19u十字形杆接头十字形杆接头当b=b1=a时，则M=1.111M杆当b=b1，a=2b时，则M=1.154M杆当b=b1，a=3b时，则M=1.176M杆当b=b1，a=4b时，则M=1.191M杆当0.5b1≤b≤2b1，则M=（1～1.191）M主20uL形杆接头形杆接头21T形、十字形及形、十字形及L形杆接头形杆接头——模数计算方法模数计算方法用一倍厚度法，求体积和散热面积用一倍厚度法，求体积和散热面积杆接头体积杆接头散热面积uT形杆接头形杆接头22u十字形杆接头十字形杆接头杆接头体积杆接头散热面积23 三、三、各种热节点的模数计算方法各种热节点的模数计算方法：： 1 1）测定热节点中心和平板中心的凝固时间）测定热节点中心和平板中心的凝固时间设铸件平板厚度为设铸件平板厚度为T T，凝固时间为，凝固时间为ττ，热节点中心处凝固时，热节点中心处凝固时间为间为ττj j，，则热节点模数可依则热节点模数可依ChvorinovChvorinov公式算出：公式算出：在拟订工艺之前，要进行浇注试验测定其凝固时间，故应用较少。

在拟订工艺之前，要进行浇注试验测定其凝固时间，故应用较少24 2）热节园当量板（或杆）法）热节园当量板（或杆）法①①板件相交板件相交a.用1:1比例绘出相交节点的图形b.板壁相交处圆角半径板壁相交处圆角半径取壁厚的1/3已足够，即r=a/3或r=b/3c.考虑砂尖角对凝固时间的影响时，作图时让热节圆的圆周线热节圆的圆周线通过r的中心，量出热节圆半径R把热节部位看作热节园直径为厚度的板或杆热节点模数：热节点模数：25②②杆件相交杆件相交a.用1:1比例绘出相交节点的图形b.板壁相交处圆角半径取壁厚的1/3已足够，即r=a/3或r=b/3c.考虑砂尖角对凝固时间的影响时，作图时让热节圆的圆周线通过r的中心，量出热节圆半径Dr d.将热节处看作厚度为Dr的杆件热节点模数：热节点模数：26③③管与法兰相交管与法兰相交a.用1:1比例绘出相交节点的图形b.板壁相交处圆角半径取壁厚的1/3已足够，即r=a/3或r=b/3c.考虑砂尖角对凝固时间的影响时，作图时让热节圆的圆周线通过r的中心，量出热节圆半径Drd.将法兰看作厚度为Dr的角形杆，用扣除非散热面法用扣除非散热面法计算热节模数：计算热节模数：273）用）用“一倍厚度法一倍厚度法”求热节模数求热节模数28 对齿轮轮缘和辐板间形成的对齿轮轮缘和辐板间形成的T形热节所进形热节所进行的分析计算表明：行的分析计算表明： 一般情况下，一倍厚度法所得模数值稍一般情况下，一倍厚度法所得模数值稍大，热节圆当量杆法所得模数次之，用扣除大，热节圆当量杆法所得模数次之，用扣除散热面积法所得模数略小，总的来说，用上散热面积法所得模数略小，总的来说，用上述不同方法计算出的模数值相近，皆能满足述不同方法计算出的模数值相近，皆能满足工艺设计的精度要求。

工艺设计的精度要求29四、圆筒类铸件有效壁厚的修正四、圆筒类铸件有效壁厚的修正四、圆筒类铸件有效壁厚的修正四、圆筒类铸件有效壁厚的修正砂芯直径砂芯直径砂芯直径砂芯直径d d，，，，cmcm5 5δδδδ4δ4δ4δ4δ3 3δδδδ2δ2δ2δ2δ1 1 1 1．．．．5δ5δ5δ5δδδδδδ/2δ/2δ/2δ/2系数，系数，系数，系数，k k1 1．．．．28281 1．．．．33331 1．．．．4 41 1．．．．5 51 1．．．．57571 1．．．．67671 1．．．．8 8当砂芯直径当砂芯直径d小于铸件外小于铸件外径径D的的27%时，一般将筒时，一般将筒形体看作实心圆柱体来计形体看作实心圆柱体来计算模数算模数30五、举例：求缸体模数五、举例：求缸体模数缸底：直径缸底：直径ФФ400mm400mm，侧面，侧面为非冷面，可视为为非冷面，可视为140mm140mm厚厚的板件，的板件，M=14/2=7cmM=14/2=7cm帽状部分：看作板帽状部分：看作板件，厚件，厚100mm，，M=5cm缸体主壁：看作厚缸体主壁：看作厚120mm的板，的板，M=6cm上部平板部分：上部平板部分：看作厚看作厚80mm板件，板件，M=4cmФФ220mm220mm孔的孔的四周部分四周部分: :看看作厚作厚80mm80mm的板的板件，件，M=4cmM=4cm热节：缸体热节：缸体主壁与斜壁主壁与斜壁相交处，热相交处，热节圆节圆ФФ180mm180mm，看作，看作180mm180mm厚的当量板，厚的当量板，M=18/2=9cmM=18/2=9cm313233例二：阀体铸钢件例二：阀体铸钢件Φ269mm法兰视作杆-板连接的L型接头，考虑砂尖的影响，杆的截面尺寸取为：7.4X（5X1.2)，非冷却面C=2.6cm，则：Φ244mm法兰视作杆-板连接的L型接头，考虑砂尖的影响，杆的截面尺寸取为：8.2X（5.2X1.2)，非冷却面C=2cm，则：14mm壳壁视作板，M=1.4/2=0.7Φ28视作板连接，考虑砂尖影响M=（2.8X1.25）/2=1.75Φ27视作板连接，考虑砂尖的影响，M=(2.7X1.25)/2=1.7壳壁与外肋连接处，画出圆Φ20mm， M=2/2=1阀座部分视作杆-板连接，34例三：锅炉阀体例三：锅炉阀体φ324mm法兰，视作杆-板连接：3阀座视作杆-板连接，考虑砂芯的影响，86/50=1.72，所以，查表取k=1.55，取杆的截面尺寸5X(5X1.55)=5X7.8，看成方杆，非散热面c=2X2，则:4视作杆-板连接，考虑砂尖热影响2.4X1.25=3cm，杆截面长(20-12.2)/2+2=5.9非散热面c=2X2cmφ364mm法兰杆板连接，考虑砂尖，杆的截面尺寸为：10.7X（6.2X1.2），非散热面C=3.2cm，则：5视作板接头，考虑砂尖影响，热节圆直径3X1.2=3.6cm，M=3.6/2=1.8Φ50视作板上凸起，35六、模数的应用六、模数的应用1.非补缩通道非补缩通道u平板的边缘平板的边缘在X＜2.5a范围内，模数很小，只有x≥2.5a时，模数才等于平板的模数。

因此，在平板的边缘X ＜2.5a范围内，不能作为补缩通道u方杆和圆杆的端头方杆和圆杆的端头圆杆圆杆方杆方杆36在x＜1.25a范围内，端头具有很小的模数，当X＞1.9a时端面激冷效应消失，在x＜1.9a范围不能作为补缩通道u矩形杆端头矩形杆端头横截面横截面2:1的端头的端头横截面横截面3:1的端头的端头372. 补缩通道补缩通道u均匀截面的板或杆在边缘激冷效应消失的部分可以作为补缩通道u边长为E的立方体和H=D的圆柱体轴线部位可作为补缩通道u构成接头的板或杆，比较其模数，最大的板、杆或接头，可以作为补缩通道u板上凸起，凸起处的模数 当d>2c时，M>c/2，此时，凸起比板凝固时间长，可作为补缩通道 当d<2c时，M

分析1. 在上部位①设置顶冒口，下部位①设置冷铁，使其模数缩小到M=0.9X4=3.62. 在部位⑦设置侧冒口4. 在部位⑤设置冷铁，使其模数缩小到M=0.9X2.5=2.253. 在部位⑤设置冷铁，使其模数缩小到M=0.9X2.5=2.255. 部位⑧无法设置冒口和冷铁，增加⑩的厚度，使其成为补缩通道将⑩的模数增大到1.1倍⑧的模数，M⑩=1.1M⑧=2.2cmM⑩=x/2=2.2, 所以X=4.4cm6. 部位④为均匀壁厚，可以作为补缩通道考虑曲面部位凝固时间较长可在上方设置顶冒口，已保证铸件的致密性41例三例三 补缩工艺计算补缩工艺计算42 （（4）模数法设计冒口的步骤）模数法设计冒口的步骤 1）把铸件划分为几个补缩区，计算各区的铸件模数把铸件划分为几个补缩区，计算各区的铸件模数 2）计算冒口和冒口颈的模数；）计算冒口和冒口颈的模数； 3）确定冒口形状和尺寸（尽量采用标准系列冒口尺寸））确定冒口形状和尺寸（尽量采用标准系列冒口尺寸） 4）检查顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通）检查顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通道是否畅通。

道是否畅通 5）校核模数的计算校核模数的计算。