小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專 業(yè)： 材料成型及控制工程 </p><p>　　題 目： 小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)的設(shè)計(jì) </p><p>　　

2、指導(dǎo)教師： ） </p><p>　　評(píng)閱教師： </p><p><b>　　2012年 6 月</b></p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 文 摘 要</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文

3、摘 要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 鑄造簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2 離心鑄造簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.3 45鋼簡(jiǎn)介3</p><p&

4、gt;　　1.4 離心鑄管機(jī)的設(shè)計(jì)原則4</p><p>　　1.5 本課題研究的對(duì)象4</p><p>　　2 離心鑄造工藝5</p><p>　　2.1 生產(chǎn)條件的確定5</p><p>　　2.2 金屬模涂料6</p><p>　　2.3 澆注溫度8</p><p>

5、;　　2.4 澆注速度8</p><p>　　2.5 澆注系統(tǒng)8</p><p>　　2.6 鑄型轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間9</p><p>　　3 離心鑄管缺陷分析及預(yù)防10</p><p>　　3.1 合金鋼管缺陷分析10</p><p>　　3.2 缺陷預(yù)防措施10</p><p>

6、;　　4 模具設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 模具的結(jié)構(gòu)12</p><p>　　4.2 模具參數(shù)的計(jì)算12</p><p>　　4.3 鑄型轉(zhuǎn)速的計(jì)算14</p><p>　　5 零件的選擇17</p><p>　　5.1 聯(lián)軸器的選擇17</p><p>　　5

7、.2 離合器的選擇19</p><p>　　5.3 軸承的選擇20</p><p>　　6 軸的設(shè)計(jì)22</p><p>　　6.1 軸長(zhǎng)的確定22</p><p>　　6.2 軸的校核23</p><p>　　6.3 鍵與銷的選取和校核25</p><p><b&

8、gt;　　結(jié)論27</b></p><p><b>　　致謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 鑄造簡(jiǎn)介</b></p

9、><p>　　1.1.1 鑄造的定義</p><p>　　鑄造[1]是熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。</p><p>　　鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。鑄造毛坯因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的降低了成本

10、并在一定程度上減少了制作時(shí)間。鑄造是現(xiàn)代裝置制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。</p><p>　　1.1.2 鑄造的發(fā)展</p><p>　　中國(guó)早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具，藝術(shù)色彩濃厚。那時(shí)的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的，受陶器的影響很大。中國(guó)約在公元前1700～前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。</p><p>

11、　　中國(guó)在公元前513年，鑄出了世界上最早的鑄鐵件。歐洲在公元八世紀(jì)前后也開始生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn)，擴(kuò)大了鑄件的應(yīng)用范圍。</p><p>　　18世紀(jì)的工業(yè)革命以后，蒸汽機(jī)、紡織機(jī)和鐵路等工業(yè)興起，鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時(shí)期，鑄造技術(shù)開始有了大的發(fā)展。</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步 ，要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好，同時(shí)仍具有良

12、好的機(jī)械加工性能；另一個(gè)原因是機(jī)械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。</p><p>　　1.1.3 鑄造的分類</p><p>　　鑄造種類很多，按造型方法習(xí)慣上分為：</p><p>　　普通砂型鑄造，包括濕砂型、干砂型和化學(xué)硬化砂型3類。</p><p>　　特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂

13、石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、泥型鑄造、鑄造車間殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等）兩類。</p><p>　　1.2 離心鑄造簡(jiǎn)介</p><p>　　1.2.1 離心鑄造的發(fā)展概況</p><p>　　1809年，英國(guó)人埃爾恰爾特申請(qǐng)了有關(guān)臥式離心鑄造

14、和立式離心鑄造的第一個(gè)專利。</p><p>　　1849年，英國(guó)人安德魯·遜克制作出第一臺(tái)離心鑄管機(jī)，而后生產(chǎn)了長(zhǎng)達(dá)3.6m、直徑為75mm的離心鑄鐵管。</p><p>　　1857年德國(guó)人漢內(nèi)·貝士麥提出用立式離心鑄造生產(chǎn)輪圈。</p><p>　　1862年英國(guó)人惠爾利和鮑韋爾制作出了鑄造輪圈的立式離心鑄造機(jī)。</p>&l

15、t;p>　　1910年德國(guó)人奧托·勃里代發(fā)明用移動(dòng)澆注槽生產(chǎn)金屬型離心鑄管的方法。</p><p>　　1914年巴西人代拉夫得和阿倫斯研究水冷型離心鑄管法成功。1917年美國(guó)人莫爾創(chuàng)造了砂型離心鑄管法，1920年開始用于大量生產(chǎn)。</p><p>　　1950年在瑞典開始用涂料金屬型離心鑄造法生產(chǎn)主要用于下水道的小口徑鐵管。</p><p>　　5

16、0年代美國(guó)離心鑄管公司建立了樹脂砂型離心鑄管法。</p><p>　　30年代以后離心鑄造法逐步推廣應(yīng)用于生產(chǎn)汽缸套、炮身、鼓輪等鑄件。</p><p>　　在20世紀(jì)40年代出現(xiàn)了用離心鑄造法生產(chǎn)雙金屬?gòu)?fù)合冶金軋輥的工藝。</p><p>　　1.2.2 離心鑄造的定義及原理[3]</p><p>　　離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型里，

17、在離心力的作用下充型并凝固成鑄件的一種鑄造方法。離心鑄造用的機(jī)器稱為離心鑄造機(jī)。</p><p>　　根據(jù)力學(xué)中的慣性，處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的金屬液質(zhì)點(diǎn)相應(yīng)的產(chǎn)生了離心力，所以金屬液在離心力的作用下凝固成形是離心鑄造的一大特點(diǎn)。</p><p>　　1.2.3 離心鑄造的分類</p><p>　　按照鑄型的旋轉(zhuǎn)軸方向不同，常見的離心鑄造機(jī)分為臥式、立式2種。</p

18、><p>　?。?） 臥式離心鑄造，鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于水平狀態(tài)或與水平線夾角很小(小于4°)時(shí)離心鑄造成為臥式離心鑄造。如圖1-1為一種臥式離心鑄造。臥式離心鑄造機(jī)主要用于澆注各種管狀鑄件，如灰鑄鐵球墨鑄鐵的水管和煤氣管等等，管徑最小75毫米，最大可達(dá)3000毫米。此外可以澆注造紙機(jī)用大口徑銅輥筒，各種碳鋼、合金鋼管以及要求內(nèi)外層有不同成分的雙層材質(zhì)鋼軋輥。</p><p>　　（2

19、） 立式離心鑄造，鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于垂直狀態(tài)時(shí)的離心鑄造。如圖1-2為一種立式離心鑄造。立式離心鑄造機(jī)則主要用以生產(chǎn)各種環(huán)形鑄件和較小的非圓形鑄件。</p><p>　　圖1-1臥式離心鑄造 圖1-2 立式離心鑄造</p><p>　　1.2.4 離心鑄造的特點(diǎn)</p><p>　　離心鑄造的特點(diǎn)是金屬液在離心力的作用下充

20、型和凝固，金屬補(bǔ)縮效果好，鑄件外層組織致密，非金屬夾雜物少，機(jī)械性能好。離心鑄造不用造型、制芯，節(jié)省了相關(guān)材料及設(shè)備投入。鑄造空心鑄件不需澆冒口，金屬利用率可大大提高。因此對(duì)某些特定形狀的鑄件來(lái)說(shuō)，離心鑄造是一種節(jié)省材料、節(jié)省能耗、高效益的工藝，但須特別注意采取有效的安全措施。</p><p>　　離心鑄造可以獲得無(wú)縮孔、氣孔、夾渣的鑄件，而且組織細(xì)密、機(jī)械性能好。當(dāng)鑄造圓形中空零件時(shí)，可以省去型芯。此外，離心鑄

21、造不需要澆注系統(tǒng)，減少了金屬的消耗。但離心鑄造鑄出的筒形零件內(nèi)孔自由表面粗糙、尺寸誤差大、質(zhì)量差，有較多氣孔、夾渣，因此需增加加工余量，而且不適宜澆注容易產(chǎn)生比重偏析的合金及鋁鎂等合金。</p><p>　　1.2.5 離心鑄造的應(yīng)用</p><p>　　離心鑄造主要用于大批生產(chǎn)鐵管、銅套、發(fā)動(dòng)機(jī)缸套、雙金屬鋼背銅套、造紙機(jī)滾筒。生產(chǎn)效益顯著的有雙金屬鑄鐵軋輥，加熱爐底耐熱鋼輥道、無(wú)縫鋼

22、管毛坯，剎車鼓、活塞環(huán)毛坯、銅合金渦輪毛坯等。</p><p>　　1.3 45鋼簡(jiǎn)介</p><p>　　45號(hào)鋼[4]，是GB中的叫法，國(guó)內(nèi)常叫45號(hào)鋼，也有叫做“油鋼”。45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工，模具中常用來(lái)做模板、梢子、導(dǎo)柱等，但須熱處理。</p><p>　　1.3.1 化學(xué)成分</p><p>　　C含量

23、是0.42%~0.50%，Si含量為0.17%~0.37%，Mn含量0.50%~0.80%，Cr含量≤0.25%，Ni含量≤0.30%，Cu含量≤0.25%。密度是7.85g/cm3。</p><p>　　1.3.2 處理方法</p><p><b>　　（1） 熱處理</b></p><p>　　推薦熱處理溫度：正火850℃，淬火840℃，

24、回火600℃。（1）45號(hào)鋼淬火后沒有回火之前，硬度大于HRC55（最高可達(dá)HRC62）為合格。 實(shí)際應(yīng)用的最高硬度為HRC55（高頻淬火HRC58）。（2）45號(hào)鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。</p><p>　　調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火來(lái)提高零件表面硬度。</p&

25、gt;<p><b>　　（2） 滲碳處理</b></p><p>　　一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì)+表面淬火高。其表面含碳量0.8%~1.2%，芯部一般在0.1%~0.25%（特殊情況下采用0.35%）。經(jīng)熱處理后，表面可以獲得很高的硬度（HRC58~62），芯部硬度低，耐沖擊。 </p><p>　　如果用45號(hào)鋼滲碳，淬火

26、后芯部會(huì)出現(xiàn)硬脆的馬氏體，失去滲碳處理的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在采用滲碳工藝的材料，含碳量都不高，到0.30%芯部強(qiáng)度已經(jīng)可以達(dá)到很高，應(yīng)用上不多見。0.35%從來(lái)沒見過(guò)實(shí)例，只在教科書里有介紹。可以采用調(diào)質(zhì)+高頻表面淬火的工藝，耐磨性較滲碳略差。</p><p>　　1.3.3 45鋼應(yīng)用</p><p>　　45鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過(guò)正火后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)

27、度和韌性等綜合機(jī)械性能。45鋼廣泛用于機(jī)械制造，如管、模板、連桿、螺栓、齒輪及軸類等。</p><p>　　1.4 離心鑄管機(jī)的設(shè)計(jì)原則</p><p>　　設(shè)計(jì)離心鑄管機(jī)時(shí)需要確定幾項(xiàng)參數(shù)：澆注時(shí)管模的轉(zhuǎn)速，澆注速度，澆注時(shí)間等，并遵循以下四個(gè)原則[5]。</p><p>　?。?） 離心鑄管模的轉(zhuǎn)速應(yīng)保證液態(tài)金屬進(jìn)入管模后立刻成圓筒形，并能得到良好的鑄管內(nèi)部組

28、織，根據(jù)不同規(guī)格的鑄管確定不同的轉(zhuǎn)速。</p><p>　?。?） 離心機(jī)的下行速度應(yīng)均勻，保證鑄管壁厚均勻，不同規(guī)格的鑄管下行速度不同。</p><p>　?。?） 澆注不同規(guī)格的鑄管時(shí)，配用不同容量的扇形包。一套扇形包的傾動(dòng)機(jī)構(gòu)在一種傾倒速度的條件下，可以傾倒出不同重量的鐵水量。</p><p>　　（4） 管模的冷卻水量采用閉環(huán)控制，根據(jù)水的出口和入口溫度控制

29、冷卻水量。</p><p>　　1.5 本課題研究的對(duì)象</p><p>　　根據(jù)零件圖（如圖1-3所示）設(shè)計(jì)小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)，零件材料為45號(hào)鋼，零件壁厚10mm。</p><p><b>　　圖1-3 管類零件</b></p><p><b>　　2 離心鑄造工藝</b></p

30、><p>　　2.1 生產(chǎn)條件的確定</p><p>　　離心鑄造的設(shè)備包括熔煉設(shè)備、傳動(dòng)設(shè)備和模具。</p><p>　　2.1.1 熔煉爐的選擇</p><p>　　熔煉爐的選擇如表2-1。</p><p>　　表2-1 熔煉設(shè)備一覽[6]</p><p>　　根據(jù)模具的尺寸選擇1號(hào)電弧爐。

31、利用電弧熱效應(yīng)熔煉金屬和其他物料的電爐叫電弧爐，電弧爐用于熔煉普通鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼及各種合金鋼、不銹鋼。</p><p>　　2.1.2 爐前準(zhǔn)備</p><p>　　凡是要加入到爐中去的各種原材料都要必須除銹、去油、徹底烘干。投爐前應(yīng)盡可能的把爐料預(yù)熱到400℃左右。各種輔料包括覆蓋劑、清渣劑、除氣劑都必須在投爐前烘烤，對(duì)一些氯化物，還必須高溫脫水處理后方能使用，嚴(yán)禁冷料使用。凡是與金屬

32、液直接接觸的各類工具，包括澆包、澆口槽、鐘罩、攪攔棒、耙子等都必須刷好涂料徹底烘干后待用。石墨坩堝應(yīng)預(yù)熱到200-300℃時(shí)再放入爐膛，防止坩堝爆炸和掉層。</p><p>　　檢查鋼液質(zhì)量好壞、能否離心鑄造，檢查的方法是在耐火磚上鑿一個(gè)直徑50×50mm的凹坑，把熔煉好的金屬液注入，待凝固后看其表面。表面凹陷為合格，若是表面平整或者凸起，證明銅液中含有氣體或者氣體含量嚴(yán)重，此時(shí)必須進(jìn)行第二次排氣和精煉

33、處理，之后再檢查一次，要是第二次檢查還不合格，這爐鋼液就不能進(jìn)行離心鑄造。</p><p>　　2.1.3 離心機(jī)的選擇</p><p>　　如表2-2所示，根據(jù)零件尺寸選擇1號(hào)臥式三級(jí)離心機(jī)。</p><p>　　表2-2 離心機(jī)選擇表</p><p>　　2.1.4 離心機(jī)轉(zhuǎn)速的確定</p><p>　　離心機(jī)

34、轉(zhuǎn)速直接影響鑄件質(zhì)量，轉(zhuǎn)速過(guò)低使鑄件內(nèi)圓產(chǎn)生金屬堆積，合金液中的氧化夾雜物不易離出，鑄件產(chǎn)生類渣；轉(zhuǎn)速過(guò)高鑄件容易產(chǎn)生偏析，尤其是鑄件壁厚較大，結(jié)晶溫度范圍較寬的合金和合金中成分比重相差較大的元素。如錫、鉛等。通常我們用 如下經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)確定。鑄件的直徑小，需要的離心力大，速度靠上限取，反之取較小的轉(zhuǎn)速。此處鑄件的直徑是指內(nèi)孔而不是外圓，見表2-3所示。</p><p>　　表2-3離心機(jī)轉(zhuǎn)速表</p>

35、<p>　　零件內(nèi)徑是130mm，選取轉(zhuǎn)速950~1100r/min。</p><p>　　2.2 金屬模涂料</p><p>　　2.2.1 噴刷涂料的目的</p><p>　　保護(hù)金屬型，提高冒口補(bǔ)縮能力，利于金屬液流動(dòng)改善充型條件，一定的排氣作用，使鑄件表面光滑利于脫型，涂料層可減少或避免鑄鐵件產(chǎn)生百口。</p><p&g

36、t;　　2.2.2 對(duì)涂料的要求</p><p>　　有足夠的耐熱性，必要的化學(xué)穩(wěn)定性，有一定的導(dǎo)熱性，能牢固的附著在金屬性表面而且自身有一定的強(qiáng)度。</p><p>　　2.2.3 涂料各成分的性能</p><p>　　涂料[7]是由耐火粉、粘結(jié)劑、稀釋劑、特殊附加劑等多種成分組成的混合液體。</p><p>　?。?） 耐火粉對(duì)廢鐵合

37、金常用的有白堊粉、滑石粉、二氧化鈦、氧化鎂、石墨粉等；對(duì)銅合金鑄件常用的有石墨粉、石棉粉、耐火粘土、滑石粉等；對(duì)黑色金屬鑄件常用的有硅石粉、鎂砂粉、鉻鐵礦粉、耐火磚粉、耐火粘土、石墨粉等。</p><p>　?。?） 粘結(jié)劑對(duì)非鐵合金主要用玻璃水；對(duì)鑄鋼件一般用粘土、水泥、糖漿、油類等等。</p><p>　?。?） 稀釋劑除銅合金外一般都用水稀釋。</p><p>

38、;　?。?） 特殊附加劑為提高非鐵合金鑄件所用涂料塑性，在其成分中加入2%~3%的亞硫酸鋇。鑄造鎂合金時(shí)，為防止金屬氧化一般加硼酸。</p><p>　　2.2.4 涂料配比</p><p>　　涂料的成分由很多種，鑄件材料不同，選擇的涂料也不一樣。表2-4列舉了鑄鋼件的涂料多種配比。</p><p>　　表2-4 鑄鋼件金屬型鑄造用涂料配比（wt%）</p

39、><p>　　2.2.5 涂料配制工藝</p><p>　　（1）原材料準(zhǔn)備，涂料中的各種耐火粉在配制前都應(yīng)進(jìn)行干燥，然后進(jìn)行過(guò)篩。</p><p>　?。?）涂料配制，鑄鐵件、鑄鋼件用涂料的配置方法，先將耐火粉混勻，然后兌入液體材料。</p><p>　　2.2.6 涂料噴涂工藝</p><p>　　噴刷涂料前應(yīng)仔細(xì)

40、清理金屬型工作面及通氣孔，去除舊的涂料層、及粘附的金屬毛刺等。新投入運(yùn)用的金屬型，可用稀硫酸洗滌或輕度吹砂處理來(lái)改善型面對(duì)涂料的粘附力。</p><p>　　清理好的金屬型一般都需要進(jìn)行預(yù)熱，鑄鋼件預(yù)熱溫度在100℃~250℃。</p><p>　　噴刷涂料時(shí)應(yīng)注意金屬型不同部位要求的涂料層厚度。如非鐵合金，澆冒口部分：0.5mm~1mm，鑄件厚大部分：0.05mm~0.2mm，鑄件薄壁部

41、分：0.2mm~0.5mm。</p><p><b>　　2.3 澆注溫度</b></p><p>　　澆注溫度是保證合格鑄件的主要參數(shù)之一。本次設(shè)計(jì)為管狀零件，金屬液充型時(shí)遇到阻力較小，又有離心壓力或離心力加強(qiáng)金屬液的充型性，故離心鑄造是的澆注溫度可比重力澆注低5℃~10℃。澆注溫度過(guò)高鑄件外圓容易產(chǎn)生氣孔，澆口部位將產(chǎn)生縮孔。澆注溫度過(guò)低鑄件外圓產(chǎn)生冷隔、皺皮，

42、鑄件內(nèi)部產(chǎn)生夾層、壁厚不均、內(nèi)圓堆積金屬等缺陷。45鋼的熔化溫度1460℃~1467℃，出鋼溫度1560℃~1580℃，澆注溫度1500℃~1550℃。</p><p><b>　　2.4 澆注速度</b></p><p>　　離心機(jī)因采用金屬型模具，冷卻速度較快，采用快速澆注能獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。由零件</p><p>　　參數(shù)得質(zhì)量為kg。根據(jù)

43、表2-5，選取包孔直徑30mm，澆注時(shí)間0.5s。</p><p>　　表2-5鋼液澆注重量速度平均值</p><p><b>　　2.5 澆注系統(tǒng)</b></p><p>　　離心鑄造澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求：（1）澆注長(zhǎng)度長(zhǎng)、直徑大的鑄件時(shí)，澆注系統(tǒng)應(yīng)使金屬液能較快的均勻的鋪在鑄型內(nèi)表上。（2）盡可能減少金屬液飛濺。（3）鑄型內(nèi)的澆道應(yīng)能使

44、金屬液順利流入型腔。（4）澆注終了，澆杯和澆注槽內(nèi)應(yīng)不留金屬和熔渣，如果有熔渣也應(yīng)該易于清理。</p><p>　　離心鑄造的澆口沒有手工鑄造的要求嚴(yán)格，但澆口位置不當(dāng)也會(huì)使鑄件產(chǎn)生缺陷，突出的缺陷有，縱向壁厚不均，澆口近的地方過(guò)厚，遠(yuǎn)離澆口的地方很薄，鑄件兩頭產(chǎn)生氧化夾雜物，特別是臥式離心機(jī)。因此對(duì)直徑小而長(zhǎng)的鑄件，盡量將澆口伸進(jìn)金屬模1/3~1/2處較為理想；直徑大而短的鑄件，澆口伸進(jìn)金屬模的深度約1/3~1

45、/2處即可。澆口的深度確定之后，還必須調(diào)整澆口方向，澆口方向不能朝上順著離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，也不能直頂著離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。合適的澆口方向始終與離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向形成一個(gè)15°左右的夾角，最大不得超過(guò)30°，能有效地保證鑄件質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)選擇伸進(jìn)金屬模1/3處。選擇管式澆注杯。</p><p>　　2.6 鑄型轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間</p><p>　　當(dāng)金屬液注入金屬模后，要有足夠的時(shí)

46、間使液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，整個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程是在離心機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)行的，不可以停機(jī)。若是過(guò)早停機(jī)，鑄件將會(huì)產(chǎn)生凸瘤和不圓現(xiàn)象。最簡(jiǎn)單的辦法是觀察鑄件顏色，呈暗紅色時(shí)停機(jī)、取件。一般轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間取10s。</p><p>　　3 離心鑄管缺陷分析及預(yù)防</p><p>　　3.1 合金鋼管缺陷分析</p><p>　　離心鑄造合金鋼管常出現(xiàn)的缺陷[8]有：充型不完整，表面

47、氣孔，鋼管表層夾砂，裂紋，試壓滲漏，夾渣與渣痕，表面局部針刺。</p><p>　?。?） 充型不完整。在離心鑄造鋼管中充型不完整常有兩種情況：一種是外型缺澆，管子未達(dá)到足夠的長(zhǎng)度； 另一種是管子壁厚不均，在管子澆注的彼端壁較薄。此缺陷常發(fā)生于壁厚在8mm以下的薄壁鋼管中，特別是長(zhǎng)徑比大的管子（L/D＞15，L管長(zhǎng)；D管徑）。</p><p>　?。?） 表面氣孔。在鋼管表面局部存在氣孔，

48、直徑為0.2mm~2 mm，深0.5mm~2mm，氣孔分布的密度約為2~12個(gè)/ cm³ 。呈現(xiàn)出很均勻的一片片的氣孔。</p><p>　?。?） 鋼管表層夾砂。在鋼管表面局部出現(xiàn)粗糙麻面并稍有凸起，粗糙麻面有清晰的周邊輪廓。嚴(yán)重時(shí)成為環(huán)帶狀?yuàn)A砂。當(dāng)去掉粗糙的鋼表層后可見存在其中的薄涂料層即夾砂。夾砂部位經(jīng)過(guò)1mm~2mm的加工即可去除。但它嚴(yán)重影響鑄皮質(zhì)量，如是非加工的鋼管就很可能報(bào)廢。這種缺陷多出

49、現(xiàn)于掛涂料的鋼管。</p><p>　?。?） 裂紋。鋼管裂紋有縱裂和橫裂?？v裂紋主要是由于合金在凝固時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高，往往伴隨離心機(jī)振動(dòng)較大時(shí)出現(xiàn)，生產(chǎn)中縱裂紋出現(xiàn)不多。</p><p>　　實(shí)際中橫裂紋較多見，裂紋多靠管子一端，裂紋有時(shí)穿透管壁，嚴(yán)重者管子一出型就斷開了。</p><p>　?。?） 試壓滲漏。鋼管在試壓時(shí)，在表面出現(xiàn)大面積滲漏，呈現(xiàn)一片片泅水現(xiàn)象，造

50、成報(bào)廢。</p><p>　　（6） 夾渣與渣痕。</p><p>　　夾渣，有時(shí)管子表面并未見有夾渣，經(jīng)試壓發(fā)現(xiàn)局部小面積滲漏，經(jīng)剖破檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在漏水處管壁中存在夾渣，某廠生產(chǎn)鎂罐筒曾出現(xiàn)過(guò)此現(xiàn)象。</p><p>　　渣痕，有時(shí)在鋼管的內(nèi)表面存在小凹陷，大小、深淺不等。在薄壁鋼管中凹陷處使壁厚減薄較多。由于鋼管內(nèi)表面存留較大塊浮渣，待其脫落后便顯出凹陷，所以是渣痕

51、。渣物的密度比鋼液小時(shí)在離心力作用下浮到內(nèi)表面，但由于渣物本身的重力使其沉入鋼液一定深度，從而形成渣痕。</p><p>　　（7） 表面局部針刺。在靠近鋼管的一端有時(shí)會(huì)出現(xiàn)針刺。針刺的直徑為0.5mm~1 mm，高為2mm~3mm，每平方厘米內(nèi)1根左右。這種現(xiàn)象常發(fā)生在涂料層較厚的情況下。</p><p>　　3.2 缺陷預(yù)防措施</p><p>　?。?） 充

52、型不完整。在離心澆注時(shí)影響充型的因素主要有：澆注溫度、鑄型轉(zhuǎn)速、澆注速度和鑄型溫度等。在鑄型溫度和澆注速度一定的情況下，提高澆注溫度，可增加鋼液的流動(dòng)性；增加鑄型轉(zhuǎn)速，可提高離心壓力使鋼液較好地布滿鑄型。</p><p>　　（2） 表面氣孔。這種氣孔是由于涂料產(chǎn)生的侵入性氣孔。鋼液澆注后，涂料層在高溫作用下發(fā)生氣化，當(dāng)氣體形成較大壓力時(shí)就會(huì)進(jìn)人鋼管表層，這時(shí)合金已處于或接近半凝固狀態(tài)，很快凝固成型，氣體不能穿過(guò)

53、合金層逸出，就存留于鋼管表層形成氣孔。由于鋼液溫度高，涂料激發(fā)出的氣體較多，涂料層容氣量有限，而且鑄型無(wú)排氣孔，所以離心鋼管易產(chǎn)生氣孔。</p><p>　　克服氣孔缺陷的基本途徑是減少涂料的發(fā)氣量。有效的辦法是將耐火骨料經(jīng)高溫焙燒使其脫掉結(jié)晶水，試驗(yàn)表明當(dāng)涂料發(fā)氣量小于5cmm³/ g時(shí)，在正常離心鑄造工藝條件下鋼管不會(huì)出現(xiàn)氣孔。粘結(jié)劑和懸浮劑應(yīng)盡量少加，鑄型上完涂料后要充分干燥，使粘結(jié)劑達(dá)到一定程度

54、的脫水，以減少發(fā)氣量。</p><p>　　（3） 鑄管表層夾砂。夾砂主要是由于涂料層組成不均，存在分層現(xiàn)象，當(dāng)有裂紋或澆注時(shí)發(fā)生裂紋，鋼液鉆入將表層涂料夾在中間所致。分層現(xiàn)象的形成主要是由于掛涂料時(shí)，涂料在型內(nèi)混合時(shí)間不夠，未達(dá)到均勻而粘稠的程度，便加速涂掛，致使密度較小的粘結(jié)劑多浮向內(nèi)表層，而形成中間低強(qiáng)度層的分層現(xiàn)象。為減少分層現(xiàn)象，要注意涂料在型內(nèi)的混合，嚴(yán)格控制加速涂掛時(shí)間。此外，涂料在入型前應(yīng)充分?jǐn)嚢?/p>

55、(特別是耐火骨料密度差較大) ；涂料時(shí)要嚴(yán)格控制型溫； 鑄型較長(zhǎng)時(shí)涂料導(dǎo)入要均勻。在鑄型干燥時(shí)應(yīng)緩慢加熱以防止涂料層裂紋。</p><p>　?。?） 裂紋。這是一種熱裂紋。當(dāng)鋼管兩端出現(xiàn)飛刺或喇叭頭時(shí)，合金凝固后收縮受到阻礙，而且高合金鋼收縮率又較大，故造成裂紋。從工藝上看主要在于涂料厚度的均勻性，涂料在鑄型縱向要分布均勻。掛涂料時(shí)端蓋處不得有涂料漿漏出，避免產(chǎn)生飛刺。掛涂料時(shí)用木端蓋(掛完更換)可防漏料，最好

56、掛完涂料后再將端蓋與鑄型接觸處進(jìn)行密封。噴涂料時(shí)涂料厚度要均勻，端部不得有皮縫。</p><p>　?。?） 試壓滲漏。這種滲漏主要是由于管壁存在縮松所致。產(chǎn)生縮松的原因在于離心澆注時(shí)管壁未形成從外向內(nèi)順序凝固。這種缺陷多出于掛涂料法生產(chǎn)的薄壁鋼管上。</p><p>　　如: 生產(chǎn)直徑為100mm，壁厚5~6mm的耐熱鋼輻射管。鑄型掛3mm厚的耐火涂料，鑄出鋼管表面質(zhì)量良好，經(jīng)試壓出現(xiàn)大

57、面積滲漏，檢驗(yàn)鋼管壁截面發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重縮松。原因是涂料太厚，冷卻強(qiáng)度不夠，鋼液層未實(shí)現(xiàn)順序凝固，而是體凝固所致。將涂料改為1.5mm厚，滲漏克服。從這點(diǎn)看噴涂料比掛涂料好。</p><p>　?。?） 夾渣與渣痕。存在夾渣主要是由于澆注溫度低，除渣不凈，或澆注轉(zhuǎn)速不夠，致使渣物未能及時(shí)浮動(dòng)到內(nèi)表面。渣物密度愈大沉入鋼液愈深，體積愈大其渣痕也愈大。所以除凈渣物和采用封閉式澆注系統(tǒng)很必要。</p><p

58、>　?。?） 表面局部針刺。據(jù)工藝分析，是由于鑄型預(yù)熱溫度不均勻所致。例如，靠近干燥爐里端鑄型溫度偏高，掛涂料時(shí)該處涂料硬化快，其內(nèi)部迅速產(chǎn)生蒸氣不能順利排出，而形成集中氣流奪路外逸，造成涂料層穿孔，在此過(guò)程中涂料層不斷硬化使孔洞保留下來(lái)，澆注后鋼管表面就形成針刺。針刺需打磨清理增加勞務(wù)。使鑄型預(yù)熱溫度均勻，涂料時(shí)型溫不得過(guò)高，可消除表面針刺。</p><p><b>　　4 模具設(shè)計(jì)</

59、b></p><p>　　4.1 模具的結(jié)構(gòu)</p><p>　　模具必須以零件的大小作為標(biāo)準(zhǔn)，零件圖為圖1-3。</p><p>　　鑄件外徑小于200mm，模具組裝圖[9]如圖4-1所示。</p><p>　　1.后蓋 2.擋板 3.襯套 4.銷子 </p><p>　　圖4-1

60、模具組裝圖[14][15]</p><p>　　4.2 模具參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　4.2.1 襯套設(shè)計(jì)</p><p>　　襯套的作用就是為了方便零件脫模，在襯套表面，涂由一層隔熱物資，作用是使零件不與襯套粘結(jié)在一起，并且防止襯套受熱變形。零件材料是45鋼，模具工作溫度800~1000℃，模具材料為特種合金K3、K5、K17或者K19。</p&g

61、t;<p>　　由于零件在從液體凝固成液體過(guò)程中，會(huì)發(fā)生收縮。故在設(shè)計(jì)襯套的過(guò)程要充分考慮到零件的收縮率，如表4-1。</p><p>　　表4-1 收縮率選擇表</p><p>　　D為襯套外徑150+20+4=174mm</p><p>　　零件外徑150mm，收縮量取4mm</p><p>　　d為外徑+收縮量=150+4

62、=154mm</p><p>　　d1=d+10mm=164mm</p><p>　　d、=鑄件內(nèi)徑-收縮率</p><p>　　鑄件外徑R=150mm；壁厚10mm；內(nèi)徑R、=150-20=130mm；d、=130-4=126mm</p><p>　　殼體厚度=襯套厚度0.8=8mm</p><p>　　4.2.2

63、 后蓋的設(shè)計(jì)</p><p>　　后蓋直徑d1、=d1=164mm 厚度n=20mm。如圖4-2所示。</p><p><b>　　圖4-2后蓋</b></p><p>　　4.2.3 擋板的設(shè)計(jì)</p><p>　　擋板的作用就是防止襯套在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中由于離心力的作用脫離模具。如圖4-3所示。</p>

64、<p><b>　　圖4-3擋板</b></p><p>　　擋板外徑D、=d1=164mm</p><p>　　擋板內(nèi)徑d、=126mm</p><p><b>　　b=20mm </b></p><p>　　4.3 鑄型轉(zhuǎn)速的計(jì)算</p><p>　　實(shí)際生

65、產(chǎn)中，常用一些經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算鑄型的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)實(shí)踐情況進(jìn)行適當(dāng)修正，一般鑄型轉(zhuǎn)速在<15%的偏差時(shí)，不會(huì)對(duì)澆注過(guò)程和鑄件質(zhì)量產(chǎn)生顯著的影響。</p><p>　?。?） 康斯坦丁諾夫公式計(jì)算鑄型轉(zhuǎn)速（我國(guó)廣泛采用）如式4-1。</p><p>　　(r/min) （4-1）</p><p>　　式中n——鑄型轉(zhuǎn)速（r

66、/min）；</p><p>　　g ——鑄件合金重度（N/m3）；</p><p>　　r0 ——鑄件內(nèi)半徑（m）；</p><p>　　b——康斯坦丁諾夫公式修正系數(shù)，b =0.8~1.5，具體取值可以參考表4-2選取。</p><p>　　表4-2康斯坦丁諾夫公式修正系數(shù)值</p><p>　　此式只試用于鑄件外

67、半徑對(duì)鑄件內(nèi)半徑的比值時(shí)的離心鑄造。</p><p>　?。?） 凱門公式計(jì)算鑄型轉(zhuǎn)速（西方國(guó)家廣泛采用）如式4-2。</p><p>　?。╮/min） （4-2）</p><p>　　式中c——系數(shù)，具體參考值見表4-3；</p><p>　　r0 ——鑄件內(nèi)半徑（mm）。</p>

68、<p>　　表4-3各種鑄件離心鑄造時(shí)c值</p><p>　　此式也只適用于鑄件外半徑對(duì)鑄件內(nèi)半徑的比值時(shí)的離心鑄造。</p><p>　?。?）重力系數(shù)公式（西方國(guó)家廣泛采用）如式4-3。</p><p>　　（r/min） （4-3）</p><p>　　式中G——重力系數(shù)，具體數(shù)

69、值參考表4-4；</p><p>　　r0——鑄件內(nèi)半徑（m）。</p><p>　　表4-4不同合金離心鑄造時(shí)的G值[7]</p><p>　　（4）砂型離心鑄造公式，如式4-4。</p><p>　　為降低鑄件外表面粗糙度，防止砂型被合金液壓壞，有時(shí)需要控制金屬液作用在砂型表面上的離心壓力值，故提出了根據(jù)砂型可能承受的最大離心壓力值計(jì)算鑄

70、型轉(zhuǎn)速的的公式</p><p>　?。╮/min） （4-4）</p><p>　　式中P——砂型能承受的最大離心壓力（MPa），對(duì)于砂型，P≤0.003~0.004MPa；對(duì)于砂芯組合的離心砂型，P≤0.004~0.006MPa；對(duì)于陶瓷型，P≤0.006~0.008MPa；</p><p>　　g ——液態(tài)金屬重度（N/m

71、9;）；</p><p>　　R、r0 ——鑄件的外半徑和內(nèi)半徑（mm）。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中R=150mm，=130mm，，由上述4個(gè)公式得知，選取第3個(gè)，重力系數(shù)公式。零件為鑄鋼件由表4.4得G值取65，內(nèi)半徑r0=65mm=0.065m，。</p><p><b>　　5 零件的選擇</b></p><

72、p>　　5.1 聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　聯(lián)軸器[10]是用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。</p><p>　　對(duì)于已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的聯(lián)軸器，選擇合適類型后，可按轉(zhuǎn)矩

73、、軸直徑和轉(zhuǎn)速等確定聯(lián)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　5.1.1 確定聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p>　　運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可能出現(xiàn)動(dòng)載荷及過(guò)載荷等現(xiàn)象，所以，應(yīng)取軸上的最大的最大轉(zhuǎn)速作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。如最大轉(zhuǎn)矩不能精確求得時(shí)，可按式5-1計(jì)算。</p><p>　　Tca=KaT （5-1） </p&g

74、t;<p>　　式中 T-聯(lián)軸器所需傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，N.m</p><p>　　Tca-聯(lián)軸器所需傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.m</p><p>　　Ka-工作情況系數(shù)，小型機(jī)械故選=1.3</p><p>　　5.1.2 確定聯(lián)軸器的型號(hào)及尺寸</p><p>　　根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸直徑和轉(zhuǎn)速等，由下面的條件，從有關(guān)手冊(cè)中選取聯(lián)軸器的

75、型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p><b>　　Tca≤[T]</b></p><p><b>　　n≤nmax </b></p><p>　　式中 [T]-所選聯(lián)軸器型號(hào)的許用轉(zhuǎn)矩，N.m；</p><p>　　n-為聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　nmax-

76、所選聯(lián)軸器允許的最高轉(zhuǎn)速，r/min。</p><p>　　多數(shù)情況下，每一型號(hào)聯(lián)軸器適用的軸的直徑均由 一個(gè)范圍。標(biāo)準(zhǔn)中已給出軸直徑的最大與最小值，或者給出適用轉(zhuǎn)矩范圍。</p><p>　　名義轉(zhuǎn)矩 T=9550=40.64N.m</p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca=KAT=1.3×40.64=54.46N.m</p><p>

77、;　　選用固定式凸緣式聯(lián)軸器， 如圖5-1，5-2所示。</p><p>　　許用扭矩 112N.m</p><p>　　許用轉(zhuǎn)速 9500 r/min</p><p>　　凸緣式聯(lián)軸器特點(diǎn)特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，可傳遞較大轉(zhuǎn)矩。不允許兩軸有相對(duì)位移，無(wú)緩沖。凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵或碳鋼，重載時(shí)或圓周速度大于30米/秒時(shí)應(yīng)用鑄鋼或鍛鋼。在本次設(shè)計(jì)中聯(lián)軸器材料選取

78、碳鋼Q235。</p><p>　　圖5-1聯(lián)軸器正視圖[14][15]</p><p>　　圖5-2聯(lián)軸器左視圖</p><p>　　5.2 離合器的選擇</p><p>　　離合器[11]在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)分離或結(jié)合。對(duì)離合器的要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底，調(diào)節(jié)和處理方便，外廓尺寸大小，質(zhì)量小，耐磨性好和有足夠的散熱能力，

79、操作方便省力。</p><p>　　按操作的方式，離合器可分為外力操縱式離合器和自動(dòng)離合器。外力操縱式離合器和自動(dòng)離合器。外力操縱式離合器有機(jī)械操縱式、電磁操縱式、液壓操縱式和氣動(dòng)操縱式等；自動(dòng)離合器能夠自動(dòng)進(jìn)行接合或分離，不需忍來(lái)操縱。例如，離心離合器，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，兩軸能自動(dòng)接合或分離；安全離合器，當(dāng)轉(zhuǎn)矩超過(guò)允許值時(shí)，兩軸即自動(dòng)分離；定向離合器，只允許單項(xiàng)傳動(dòng)，反轉(zhuǎn)時(shí)即自動(dòng)分離等等。</p>

80、<p>　　大多數(shù)離合器已標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，設(shè)計(jì)時(shí)，只需參考有關(guān)手冊(cè)對(duì)其進(jìn)行類比設(shè)計(jì)或選擇即可。</p><p>　　選擇離合器時(shí)，首先根據(jù)機(jī)器的工作特點(diǎn)和使用條件，結(jié)合各種離合器的性能特點(diǎn)，確定離合器的類型；類型確定后 ，可根據(jù)被聯(lián)接的 兩軸的直徑、計(jì)算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從有關(guān)手冊(cè)中查出適當(dāng)?shù)男吞?hào)；必要時(shí)，可對(duì)其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行承載能力校核。</p><p>　　牙嵌離合器的常用材料為

81、低碳合金鋼（如20Cr、20MnB），經(jīng)滲碳淬火處理后使牙面硬度達(dá)到HRC56-62。有時(shí)也采用中低合金鋼（40Cr、45Mn），經(jīng)表面淬火等處理后硬度達(dá)到HRC48-52。本次設(shè)計(jì)離合器的材料選用20Cr。</p><p>　　本裝置采用的是螺紋連接，因此絕對(duì)不允許模具反轉(zhuǎn)，所以選擇定向離合器。</p><p>　　軸的轉(zhuǎn)速是n=950r/min</p><p>

82、　　離合器的名義轉(zhuǎn)速計(jì)算公式，T=9550Pη/n</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　p-電動(dòng)機(jī)功率，kW；</p><p>　　n-計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　η-由電動(dòng)機(jī)至離合器的軸的傳動(dòng)效率，取0.97；</p><p><b>　　綜上

83、所述得，</b></p><p>　　名義轉(zhuǎn)矩T=40.640.97=39.42 N.m，</p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=39.421.3=51.25N.m。</p><p>　　根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸徑和轉(zhuǎn)速，從設(shè)計(jì)手冊(cè)中選取離合器的具體型號(hào)，其參數(shù)為：額定轉(zhuǎn)矩175N.m；軸徑28mm；牙數(shù)3；牙寬度10mm；牙高度10mm；牙在中徑處高度4mm；半

84、離合器長(zhǎng)度38mm、50mm；操作環(huán)槽寬度20mm；操作環(huán)外徑44mm；離合器外徑55mm。如圖5-3，5-4所示。</p><p>　　圖5-3離合器正視圖[14][15]</p><p>　　圖5-4離合器左視圖</p><p>　　5.3 軸承的選擇</p><p>　　滾動(dòng)軸承是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而減少摩

85、擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成，內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布，防止?jié)L動(dòng)體脫落，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤(rùn)滑作用。</p><p>　　滾動(dòng)軸承的作用，支承轉(zhuǎn)動(dòng)的軸及軸上零件，并保持軸的正常工作位置

86、和旋轉(zhuǎn)精度。滾動(dòng)軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動(dòng)性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動(dòng)軸承比較，滾動(dòng)軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時(shí)壽命低，聲響較大。</p><p>　　深溝球軸承[13]是滾動(dòng)軸承中最為普通的一種類型?；拘偷纳顪锨蜉S承由一個(gè)外圈，一個(gè)內(nèi)圈、一組鋼球和一組保持架構(gòu)成。 深溝球軸承類型有單列和雙列兩種，單列深溝球軸承類型代號(hào)為6，雙列深溝球軸承代號(hào)為4。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，是生產(chǎn)最普

87、遍，應(yīng)用最廣泛的一類軸承。</p><p>　　深溝球軸承的工作原理，深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。當(dāng)其僅承受徑向載荷時(shí)，接觸角為零。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向游隙時(shí)，具有角接觸軸承的性能，可承受較大的軸向載荷 ，深溝球軸承的摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選擇單列深溝球軸承，代號(hào)是61807，規(guī)格為。</p><

88、;p><b>　　6 軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要確定軸的合理外形，包括各段軸長(zhǎng)、直徑及其他細(xì)節(jié)尺寸在內(nèi)的全部結(jié)構(gòu)尺寸，軸的結(jié)構(gòu)受多方面因素的影響，沒有一個(gè)確定形式，而是隨著工作條件與要求的不同而不同。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮三點(diǎn)。</p><p>　　滿足使用要求。軸上零件在軸上有可靠的軸向固定和周向固定。軸向固定，應(yīng)用廣泛的有軸肩、軸環(huán)、套筒

89、、軸端擋圈及圓螺母。周向固定，軸上零件周向固定的常用方法有：鍵、花鍵聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接、銷聯(lián)接、過(guò)盈聯(lián)接等。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)工藝性。進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能使軸的形狀簡(jiǎn)單，并且具有良好的可加工性和裝配工藝性能。</p><p>　　提高軸的疲勞強(qiáng)度。軸一般在變應(yīng)力下工作，多數(shù)因疲勞而失效。因此應(yīng)設(shè)法提高軸的疲勞強(qiáng)度。常采取的措施有：改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)外形，改善軸的表面狀態(tài)。<

90、/p><p>　　6.1 軸長(zhǎng)的確定</p><p>　　軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，由的則直接用圓鋼。</p><p>　　由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是 45鋼。本次選擇軸的材料也是45鋼。</p><p&g

91、t;　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前提，它決定這軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和祥和關(guān)系。本此離心機(jī)設(shè)計(jì)的裝配方案是：半聯(lián)軸器、軸承、半離合器依次從軸的右端向左安裝。</p><p>　　零件在軸上的定位和裝配方案確定后，軸的形狀便大體確定。各軸段說(shuō)需的直徑在軸上的載荷大

92、小有關(guān)。</p><p>　　先確定軸的最小直徑[10]，如式6-1。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　mm，此軸段有鍵槽增大3%，=18.62mm</p><p>　　式中P是離心機(jī)功率，為4KW；</p><p>　　n是鑄型轉(zhuǎn)速，為950r/min；<

93、;/p><p>　　C是計(jì)算常數(shù)，見表6-1，取112。</p><p>　　表6-1軸常用材料的C值</p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，選擇輸出軸的直徑為25mm，半聯(lián)軸器與從動(dòng)軸直徑28mm，此處設(shè)置一軸肩用來(lái)固定半聯(lián)軸器和便于軸承拆卸此段軸承，軸肩不能過(guò)高，取2.5mm，此段軸長(zhǎng)15mm。軸承處

94、直徑35mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半離合器左端面間的距離為30mm，軸承蓋的寬度為20mm，所以此段軸長(zhǎng)為50mm，離合器處直徑為28mm，軸尺寸如圖6-1所示。</p><p>　　圖6-1軸尺寸圖[14][15]</p><p><b>　　6.2 軸的校核</b></p><p>　　對(duì)于一般

95、用途的軸，按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸的強(qiáng)度或直徑已足夠精確。但由于上述計(jì)算中沒有考慮應(yīng)力集中、軸徑尺寸和表面品質(zhì)等因素對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響，因此對(duì)于重要的軸，還需要進(jìn)行軸危險(xiǎn)截面處的疲勞安全系數(shù)的精確計(jì)算，評(píng)定軸的安全裕度。本次設(shè)計(jì)軸的材料為45鋼。即建立軸的危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)的約束條件。</p><p>　　安全系數(shù)的約束條件[12]，如式6-2。</p><p><b>　　（6-2）

96、</b></p><p>　　對(duì)一般轉(zhuǎn)軸，彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化，故當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)或載荷隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，考慮到載荷波動(dòng)的實(shí)際情況，彎曲應(yīng)力可作為脈動(dòng)循環(huán)變化考慮，即。但多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)矩變化的規(guī)律往往難于確定。一般而言，對(duì)單方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，常規(guī)之為按脈動(dòng)循環(huán)變化，即；若軸經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，則應(yīng)按對(duì)稱循環(huán)處理，即。</p><p>　　對(duì)于應(yīng)力循環(huán)嚴(yán)重不對(duì)稱或短時(shí)過(guò)載嚴(yán)重的軸，在尖峰載荷作用

97、下，可能產(chǎn)生塑性變形，為了防止在疲勞破壞前發(fā)生大的塑性變形，還應(yīng)按尖峰載荷校核的靜強(qiáng)度安全系數(shù)，其強(qiáng)度條件，如式6-3。</p><p><b>　　（6-3）</b></p><p>　　式中-靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)；</p><p>　　、-只考慮彎矩和扭矩時(shí)的靜強(qiáng)度安全系數(shù)；</p><p>　　靜強(qiáng)度許用安全系數(shù)；&

98、lt;/p><p>　　、材料抗彎、抗扭屈服極限；</p><p>　　、尖峰載荷所產(chǎn)生的彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。如式6-4。</p><p>　　MPa （6-4）</p><p><b>　　MPa</b></p><p>　?。?），分別為材料在彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的對(duì)稱循環(huán)

99、疲勞極限，查手冊(cè)分別取275，140。</p><p>　?。?）許用安全系數(shù)，一般取1.5~2.5；</p><p>　?。?）有效應(yīng)力集中系數(shù)，查手冊(cè)取，；</p><p>　?。?）絕對(duì)尺寸系數(shù)，按d=25，查手冊(cè)取，；</p><p>　?。?）表面質(zhì)量系數(shù)，按車光，查手冊(cè)取。</p><p>　　安全系數(shù)如式

100、6-5得</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　故該軸的強(qiáng)度符合要求。</p><p>　　6.3 銷與鍵的選取和校核</p><p>　　6.3.1 銷的選取</p><p>　　銷[10]主要用于聯(lián)接和定位。常用的銷有圓柱銷、圓錐銷和開口銷。圓柱銷、圓錐銷可起

101、定位和聯(lián)接作用。開口銷常與帶孔螺栓和六角開槽螺母配對(duì)使用，把銷插入螺栓的孔與螺母的槽中，以防螺母松脫。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選擇圓錐銷 A。a取0.63，如表6-2所示。</p><p><b>　　表6-2 圓錐銷</b></p><p>　　6.3.2 鍵的選取</p><p>　　鍵[10]聯(lián)接就是用鍵把

102、軸和軸上的零件聯(lián)接起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)形式。由于這種聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、斜鍵等設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)各類鍵的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行選擇。</p><p>　　由于在離心機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，所用的鍵都是靜聯(lián)接，要傳遞的轉(zhuǎn)矩也不是很大，故選擇普通平鍵。</p><p>　　在該裝置中有四處鍵聯(lián)接分

103、別是：電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器聯(lián)接，聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，軸與離合器的聯(lián)接，離合器與模具的聯(lián)接。查手冊(cè)選取鍵。</p><p>　　1）電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器的聯(lián)接，此處軸直徑25mm，所以bh選擇87，L取32。</p><p>　　2）聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，此處軸直徑28mm，所以bh選擇87，L取20。</p><p>　　3）軸與離合器的聯(lián)接，此處軸直徑28mm，所以取bh選擇87，

104、L取18。</p><p>　　4）離合器與模具的聯(lián)接，此處軸直徑28mm，所以取bh選擇87，L取28。</p><p>　　6.3.3 鍵的校核</p><p>　　平鍵聯(lián)接可能的失效形式有：</p><p>　　1）在靜聯(lián)接的情況下，較弱零件的工作面可能被壓潰；</p><p>　　2）在動(dòng)聯(lián)接的情況下，出現(xiàn)過(guò)

105、度磨損；</p><p><b>　　3）鍵被剪斷。</b></p><p>　　實(shí)際上，平鍵聯(lián)接最易發(fā)生的失效形式通常是壓潰和磨損，一般不會(huì)發(fā)生鍵被剪斷的現(xiàn)象。因此，平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度一般只需進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算，但對(duì)重要的場(chǎng)合，也要驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度。</p><p>　　軸與聯(lián)軸器的材料為45鋼，查手冊(cè)得σp=110Mpa</p>

106、<p>　　根據(jù)鍵的校核公式[11]，如式6-6得：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　故滿足擠壓要求。附離心機(jī)整體圖如圖6-2所示。</p><p>　　圖6-2 離心機(jī)整體圖</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><

107、;p>　　本課題主要介紹小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)的設(shè)計(jì)，通過(guò)此次設(shè)計(jì)我掌握了更多的離心鑄造的相關(guān)知識(shí)，基本掌握了整個(gè)工藝流程，這對(duì)我以后的工作有著重要而深遠(yuǎn)的意義，通過(guò)此次設(shè)計(jì)所得到結(jié)論如下：</p><p>　?。?） 首先在接到零件后對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)性分析；其次，在設(shè)計(jì)鑄造工藝之前要了解零件的生產(chǎn)批量，生產(chǎn)要求，對(duì)于有疑惑的要及時(shí)與廠家溝通，并將問(wèn)題解決；然后，對(duì)鑄件進(jìn)行工藝分析并進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定離心鑄造工

108、藝方案，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、模具等工藝設(shè)計(jì)。</p><p>　　（2） 對(duì)于滾筒離心機(jī)來(lái)說(shuō)，根據(jù)零件設(shè)計(jì)出襯套、擋板和后蓋，畫出其零件圖，并組裝成整體模具圖。利用重力系數(shù)公式計(jì)算鑄型轉(zhuǎn)速，再根據(jù)公式計(jì)算轉(zhuǎn)矩，選擇聯(lián)軸器和離合器。掌握了通用機(jī)械零件的工作原理、特點(diǎn)、維護(hù)和設(shè)計(jì)計(jì)算的基本知識(shí)，并初步具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的能力</p><p>　　（3） 了解到離心鑄造的特點(diǎn)是金屬液在離心

109、力的作用下充型和凝固，金屬補(bǔ)縮效果好，鑄件外層組織致密，非金屬夾雜物少，機(jī)械性能好。離心鑄造不用造型、制芯，節(jié)省了相關(guān)材料及設(shè)備投入。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學(xué)的四年學(xué)習(xí)以畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成畫上一個(gè)句號(hào)，在這里我首先要感謝我的指導(dǎo)老師**，她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，視野廣闊，為我營(yíng)造了一種良好的學(xué)術(shù)氛圍。置身其間，耳濡目染，使我不

110、僅接受了全新的思想觀念，樹立了明確的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法。其嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力，與無(wú)微不至、感人至深的人文關(guān)懷，令人如沐春風(fēng)，倍感溫馨。正是由于她在百忙之中多次審閱全文，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型。</p><p>　　在我們寫畢業(yè)論文的初期，她就嚴(yán)格要求我們的每一個(gè)步驟。在我們寫開題報(bào)告和外文

111、翻譯時(shí)，賈老師一遍一遍不辭辛苦地幫我們修改開題報(bào)告和外文翻譯，嚴(yán)格要求每一位同學(xué)，讓每位同學(xué)都不能掉隊(duì)。在準(zhǔn)備畢業(yè)論文時(shí)，賈老師還給每位同學(xué)修改畢業(yè)論文提綱，給我們指明了前進(jìn)的方向。在寫畢業(yè)論文時(shí)老師還一章一章不厭其煩地審閱每一章所寫的內(nèi)容，并第一時(shí)間答復(fù)給我們。賈老師，您為我們付出了太多，在此我要對(duì)您說(shuō)一聲：“老師，您辛苦了！”。</p><p>　　此外，我也要感謝**老師，等各位老師對(duì)我的辛勤教育，在您們的

112、幫助下學(xué)到了許多鑄造方面相關(guān)的知識(shí)，我順利地完成了四年的大學(xué)學(xué)業(yè)。同時(shí)我還要感謝我的同組同學(xué)，在他的幫助下我才能夠順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著作者。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　1 邊秀房，邢建東

113、，李衛(wèi).鑄造，2000（2）：2~3</p><p>　　2 林伯年.離心鑄造發(fā)展概況.鑄造論文集（3）.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，1963</p><p>　　3 張伯明.離心鑄造.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　4 簡(jiǎn)光沂.中外鋼號(hào)便查手冊(cè).中國(guó)電力出版社，2008.3</p><p>　　5 宋慶奎，吳國(guó)軍，楊春旭.大

114、型離心鑄管機(jī)的設(shè)計(jì).一重技術(shù)，1998.7（77）：19~20</p><p>　　6 王樹勛，蘇樹姍.模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè).廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003.6</p><p>　　7 姜不居.鑄造手冊(cè)（第六卷）特種鑄造.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.2</p><p>　　8 伶銘鐸.離心鑄造合金鋼管缺陷分析.特種鑄造及有色合金，1996（1）：4

115、2~43</p><p>　　9 黃毅宏，李明輝.模具制造工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6</p><p>　　10 范順成.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.5</p><p>　　11 楊明忠，朱家誠(chéng).機(jī)械設(shè)計(jì).武漢武漢理工大學(xué)出版社，2001.10</p><p>　　12 劉鴻文，材料力學(xué).北京：高等教育出