DISA线上生产灰铸铁轮毂类铸件的浇冒口系统及其设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106392013A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201611125864.1(22)申请日2016.12.09(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#(72)发明人李日包羽冲刘林骈松张照张清贞(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210代理人李济群付长杰(51)Int.Cl.B22C9/08(2006.01)B22C9/22(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称DISA线上生产灰铸铁轮毂类铸件的浇冒口系统及其设计方法(57)摘要DISA线上生产灰铸铁轮毂类铸件的浇冒口系统及其设计方法，包括冒口和浇注系统，所述浇注系统包括直浇道、内浇道和横浇道，横浇道中垂线的两侧对称设有两个直浇道，每型八个铸件，每个铸件通过相应的内浇道与直浇道相联通，其特征在于八个铸件按照上、中、下分三层布置，且以横浇道中垂线为轴分为左右两侧，左侧上层和中层各布置一个铸件，下层布置两个铸件，右侧上层布置两个铸件，中层和下层各布置一个铸件，每个直浇道均为折线形状，在直浇道的末端设置缓冲区域，内浇道截面形状为矩形，每层直浇道的截面积是位于该层及该层以下内浇道总截面积的1.2倍，相应侧的横浇道的截面积是该侧内浇道总截面积的1.5倍，直浇道和横浇道的形状都为等腰梯形。CN106392013ACN106392013A权利要求书1/3页1.一种DISA线上生产灰铸铁轮毂类铸件的浇冒口系统，包括冒口和浇注系统，所述浇注系统包括直浇道、内浇道和横浇道，横浇道中垂线的两侧对称设有两个直浇道，每型八个铸件，每个铸件通过相应的内浇道与直浇道相联通，其特征在于八个铸件按照上、中、下分三层布置，且以横浇道中垂线为轴分为左右两侧，左侧上层和中层各布置一个铸件，下层布置两个铸件，右侧上层布置两个铸件，中层和下层各布置一个铸件，每个直浇道均为折线形状，在直浇道的末端设置缓冲区域，内浇道截面形状为矩形，每层直浇道的截面积是位于该层及该层以下内浇道总截面积的1.2倍，相应侧的横浇道的截面积是该侧内浇道总截面积的1.5倍，直浇道和横浇道的形状都为等腰梯形；所述冒口均单独设置在每个铸件的正顶端。2.根据权利要求1所述的DISA线上生产灰铸铁轮毂类铸件的浇冒口系统，其特征在于所述冒口为圆柱形有冒口窝的单一冒口。3.一种权利要求1所述DISA线上生产灰铸铁轮毂类铸件的浇冒口系统的设计方法，其特征在于该方法根据均衡凝固理论设计冒口，并考虑灰铸铁石墨化膨胀影响，设计冒口形状大小和放置位置；再依据“短、薄、宽”的原则以及冒口位置选取冒口颈尺寸；结合实际生产中一型八件的要求，根据等压等流量工艺设计方法，计算浇注系统不同分层的实际压头大小，然后代入奥赞公式中分别得到上、中、下层内浇道的截面积，横浇道与直浇道的截面积由内浇道的截面积按权利要求1中的倍数关系得出，最后经过数值模拟优化得到所述的浇冒口系统。4.根据权利要求3所述的设计方法，该方法的具体步骤是：第一步、铸造设备针对灰铸铁轮毂类铸件自身特点及DISA线生产条件，选择砂型铸造，垂直分型，冒口和浇注系统均设置在分型面上；第二步、冒口设计1)对铸件进行分析并划分结构体根据铸件特征，灰铸铁轮毂铸件划分为轮毂、轮辐、轮缘三个结构分体，分别标记为a、b和c，根据公式(1)分别计算三个结构分体和铸件的模数，其中，V为铸件或各分体体积，S为铸件或各分体表面积，Ma、Mb、Mc、M分别为轮毂、轮辐、轮缘和铸件的模数；2)计算质量周界商、灰铸铁件收缩时间分数、收缩模数因数根据公式(2)计算铸件质量周界商，其中m为铸件质量；根据公式(3)计算灰铸铁收缩时间分数，根据公式(4)计算收缩模数因数：2CN106392013A权利要求书2/3页3)根据公式(5)计算冒口模数Mr，并确定出冒口形状和尺寸Mr＝f1·f2·f3·M(5)，其中，f1为平衡因数，f1≥1.2；f3为压力因数，f3与铸件的质量周界商有关，具体数值根据步骤2)得到的质量周界商Qm查表获得；取圆柱形有冒口窝冒口，取冒口的H/D＝1.1，确定出冒口形状和大小；4)将步骤2)得到的收缩模数因数及步骤1)得到的铸件模数带入公式(6)，计算铸件收缩模数Ms＝f2·M(6)；5)确定冒口位置该铸件采用DIAS线生产，冒口需放在轮缘上，且位于铸件的上端，将铸件高度h代入公式中，计算得到冒口距离铸件边缘的距离δ，进而确定冒口位置；6)根据公式(7)计算冒口颈模数Mn，并确定冒口颈形状和尺寸Mn＝M·fP·f2·f4(7)其中，f4为冒口颈长度因数；fP是流通效应因数，取值范围为0.45～0.55；冒口颈厚度为e＝(2～2.5