鑄件模數(shù)計算

關于鑄件模數(shù)計算第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月一、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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二、模數(shù)的計算1.簡單立體的模數(shù)計算平板：長桿：鑄件結構有的簡單，有的復雜。復雜鑄件總是有簡單的幾何體與其交節(jié)點構成。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，對任何復雜鑄件均可應用模數(shù)法計算出冒口尺寸。V=1cm2Xδ，A=2cm2V=aXbX1cm3，A=2(aX1+bX1)cm2第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月立方體及其內(nèi)切圓柱體，或內(nèi)切球體：第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月長方體：圓柱體：當h≥2.5b時，就成為圓桿：第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)形體和空心圓柱體：當b<5a時，將其視為展開的長桿體：當b≥5a時，將其視為展開的板：第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.接頭部分的模數(shù)計算桿（環(huán)形體）——板（大法蘭）連接：設Dm=na，則V=Dmabπ=a2bnπA=2a2nπ+aπ(n+1)(b-c)+aπ(n-1)b=aπ(2an-2bn-cn-c)第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月桿——板連接的L形接頭：桿——板連接的L形接頭：當Dm∞

，環(huán)形體變?yōu)闂U，則第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月板上凸起：特殊情況：n=1,桿——板連接：特殊情況：第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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a=b時，則有M≈r第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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a=b時，則有M≈rT形板接頭第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十字形板接頭斷面積散熱面周長當a=b時，則有M≈r第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月L形板接頭第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十字形、T形及L形桿的復合體：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)，當兩桿模數(shù)相等，且寬度等于厚度2倍的桿狀復合體的模數(shù)最大，它等于桿狀體模數(shù)的1.125倍。a≤5b，a1≤5b1第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十字形、T形及L形桿的復合體——模數(shù)計算方法：十字形桿復合體可按照長桿計算模數(shù)：斷面積散熱面周長第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月當a=a1，b=b1，a=2b時，一根桿的模數(shù)為：第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月T形桿復合體斷面積散熱面周長L形桿復合體第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月T形、十字形及L形桿接頭：T形桿接頭當b=b1=a時，則M=1.066M桿當b=b1，a=2b時，則M=1.091M桿當b=b1，a=3b時，則M=1.103M桿當b=b1，a=4b時，則M=1.111M桿當0.5b1≤b≤1.236b1，則M=（1～1.111）M主第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十字形桿接頭當b=b1=a時，則M=1.111M桿當b=b1，a=2b時，則M=1.154M桿當b=b1，a=3b時，則M=1.176M桿當b=b1，a=4b時，則M=1.191M桿當0.5b1≤b≤2b1，則M=（1～1.191）M主第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月L形桿接頭第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月十字形桿接頭桿接頭體積桿接頭散熱面積第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，故應用較少。第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

2）熱節(jié)園當量板（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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3）用“一倍厚度法”求熱節(jié)模數(shù)第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，皆能滿足工藝設計的精度要求。第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月五、舉例：求缸體模數(shù)缸底：直徑Ф400mm，側面為非冷面，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厚的當量板，M=18/2=9cm第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月例二：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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月例三：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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月六、模數(shù)的應用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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月在x＜1.25a范圍內(nèi)，端頭具有很小的模數(shù)，當X＞1.9a時端面激冷效應消失，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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.補縮通道均勻截面的板或桿在邊緣激冷效應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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月將③視作有梯形截面的桿，將②視作板，則：3.應用舉例例一補縮通道計算凸①視作桿，則：第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月措施比較模數(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設置頂冒口，下部位①設置冷鐵，使其模數(shù)縮小到M=0.9X4=3.62.在部位⑦設置側冒口4.在部位⑤設置冷鐵，使其模數(shù)縮小到M=0.9X2.5=2.253.