鐵鍋鑄造模成型刀的設(shè)計制作研究（制造業(yè)自動化1010）

1、鐵鍋鑄造模成型刀的設(shè)計制作研究楊劍（四川綿陽宏江實業(yè)有限公司，四川綿陽621000）摘 要： 詳細(xì)闡述了鑄造鐵鍋凹凸模成型刀的設(shè)計制作方法，著重描述了成型刀設(shè)計制作的主要流 程，指出了老式手工制刀所存在的問題，在深入實踐的基礎(chǔ)上提出了切實可行的鑄鍋模具成型刀的設(shè)計制 作途徑，為鑄鍋行業(yè)多品種進行半白動化生產(chǎn)改造和提高生產(chǎn)效率奠定了慕礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：鑄造鐵鍋成型刀設(shè)計制作引言在鑄鍋行業(yè)生產(chǎn)中，成型刀的設(shè)計制作是鑄鐵鍋 產(chǎn)品的關(guān)鍵步驟。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同類型的鑄鐵鍋 共有8大類，181系列,1491種規(guī)格。每種規(guī)格的 鑄鍋產(chǎn)品都需要一把和應(yīng)的成型刀來完成鑄造鐵鍋 的凹凸模成型。目前，大多廠家采用手工制

2、作或修復(fù) 成型刀，效率偏低且產(chǎn)品一致性較差，是制約鑄鍋行 業(yè)提高生產(chǎn)效率和降低成本重要環(huán)節(jié)乙一。成型刀的 手工制作和修復(fù)造成產(chǎn)品壁厚均勻性難以控制，嚴(yán)重 影響了產(chǎn)品品質(zhì)。采用手工制作成型刀致使產(chǎn)品壁厚 不均勻不對避免，而該問題則可以通過線切割機械加 工工藝來解決。原鑄鍋成型刀的設(shè)計采用人工計算修正方法，對 產(chǎn)品各參數(shù)的計算量大，而且復(fù)雜繁瑣誤差大，效率 極低。如果采用三維實體軟件進行變更參數(shù)設(shè)計，可 以很快獲得合理的相關(guān)參數(shù)，設(shè)計效率得到大為提 高，而且減小了大量的設(shè)計核算工作量，且對減小產(chǎn) 品總重量控制誤差起到了積極作用。在深入實踐研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機三維實體 軟件設(shè)計，采用機械加工制作

3、成型刀，實現(xiàn)鑄鐵鍋產(chǎn) 品生產(chǎn)獲得成功。通過該方法設(shè)計制造的成型刀對確 保產(chǎn)品質(zhì)量，捉高牛產(chǎn)效率，起到了積極作用，為鑄 鍋行業(yè)的白動化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。木文以產(chǎn)品鑄鐵鍋 kg640-205,重量4kg為例詳盡介紹該方法。1、kg640-205鑄鐵鍋壁厚設(shè)計1. 1 kg640-205平均壁厚確定鑄鐵鍋kg640-205參數(shù)（見圖1）,玄徑d二 深度h=0. 32d205mm （徑深系數(shù)k二0.32），重量 g二4kg。采用solidworks三維實體軟件進行設(shè)計獲得 平均壁厚b。圖1鑄鐵鍋kg640-205參數(shù)示意圖由設(shè)計過程基準(zhǔn)草圖（見圖2）可知，平均壁厚 b二321. 4-320=1. 4mm

4、,重量g二4. 00639kg。oukn qcii mh a m .3 iskvti 綁& *匕辺歟36電q乜藥is* 一 20鈿 丸張、0ihu4 矗0 上vui«suo:打際m麵 40：w-0.q 戊力bl如 翹400639無-ria-cz啊晌b q品(0,0)圖2鑄鍋kg640-205平均壁厚初步設(shè)計在初步設(shè)計過程中，取定質(zhì)量特性密度為4q7. 8kg/cm3,川質(zhì)量特性測量設(shè)計實體重量。改變基準(zhǔn) 草圖外側(cè)半徑，選取最接近要求重量的外側(cè)半徑（r321.4mm）作為最終取定外側(cè)半徑值。1. 2 kg640-205最終壁厚確定根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鑄詼鍋qb/t3648-1999gb

5、技 術(shù)要求壁厚應(yīng)做到身薄底厚，對稱部位療薄均勻，誤 差不超過平均壁厚的1/3。為保證深度和重量達到要 求的，將外側(cè)半徑圓心橫、縱坐標(biāo)（x,y）值減小，使 圓心點位置左向下偏移，以滿足身薄底厚的要求。外側(cè)半徑圓心坐標(biāo)值的減小我們?nèi)≈礱 x二kb, a y=0. 5kb,故偏移后的坐標(biāo)為（x- a x, y- a y ） o在 本設(shè)計中：a x=kb=o. 32x1.4=0. 448mma y=0. 5kb=0. 5 x0. 32 x 1. 4=0. 224mm 故外側(cè)半徑圓心位置為（-0. 448, -0.224） o此時可以測得口沿厚度為1. 14mm,底厚為1.67mm, 完全滿足身薄底厚的

6、技術(shù)要求?？谘貙挾热〕尚秃?度的2倍,即1. 14x2=2. 28mm,并采用圓弧r5與外壁 過渡（見圖3）。圖4鑄鍋kg640-205閘水口的確定閘水口主要功能是將鍋體多余鐵水排出并平齊截 斷，并有利于成品口邊打磨毛刺。2、成型刀設(shè)計及加工制作在上述參數(shù)確定后，下移外線（即凹模成型線） 60mm,選取成型刀厚度8mm,寬度40mmx65mm。確定 成型刀冋轉(zhuǎn)柱直徑20儷，兩端20mm成錐柱利于裝夾 （見圖5） o打印電）廈制© 幡出坐標(biāo)系（5）：所選項目（d：0赳的實體冷部件musb口角鬲金示輸出坐標(biāo)號 »<*的性型）卜8“20購勻<!實體関：八 輸出坐標(biāo)系一

7、歛認(rèn)s® «0.01克應(yīng)方亳米質(zhì)® - 4059.27 克y圖3鑄鍋kg640-205外側(cè)壁圓心位置及重量圖5鑄鍋kg640-205成烈刀jijsolidworks三維實體軟件進行質(zhì)童特性測 量可以得到其理論重量為4.05927kg,其謀差小于 1.5%,在允許重量誤差范圍，如此形成了身薄底厚 均勻變化的鍋體。1.3 kg640-205閘水口的確定在口沿外側(cè)拐點作兩條56 °和60 °外側(cè)線形成閘水 口，上平移口沿平線5mm、10mm,過交點n作60"外側(cè) 線平行線獲得閘水容積空間（見圖4） o具體結(jié)構(gòu)要求:成型刀片過立柱屮心線，并不

8、得有 翹曲形變。采用刀片跟立柱焊接方式形成成型刀毛 坯，然后經(jīng)校止，回火去應(yīng)力，最后磨刀片兩平面獲 得成型刀坯件。再以立柱中心線為基準(zhǔn)定位找正，經(jīng) 線切割加工出成型刀，達到各參數(shù)要求。在成型刀使用前，需要修磨刃口，以保證車制凹 凸模的尺寸。修磨刃口要求以刀片厚度中心線為基準(zhǔn) 向兩側(cè)倒介形成刃口，不得破壞線切割厚度屮心線尺 寸參數(shù)。3. 成型刀使用結(jié)果驗證通過對鐵鍋鑄造模具成型刀的分析和研究，建模 數(shù)學(xué)計算，進行三維優(yōu)化設(shè)計，加工制作成型刀后進 行生產(chǎn)使用，試制出鐵鍋經(jīng)檢測（見下表）:身薄底厚差（mm）(kg)打磨毛刺難易程度圓度(mm)理論設(shè)計0. 534.05927易wo. 03試制檢測0.

9、474.03較易0.02誤濰0. 06-7. 2%00.01鍋體實際重量4. 03kg,對比標(biāo)準(zhǔn)重量4煙 增重7. 5 %o,在允許重量誤差范圍內(nèi)。根據(jù)鑄造原理分析，該 壁療差和總重量的減小系鑄造縮水所致，所以在實際 生產(chǎn)小嚴(yán)格控制鑄鐵的材質(zhì)成分至關(guān)重要，這也為我 們設(shè)計鍋體重量以及壁厚差提供了依據(jù)。4、結(jié)束語通過鐵鍋鑄造模具成型刀的各參數(shù)采用機械設(shè) 計solidworks三維實體軟件進行產(chǎn)品設(shè)計，控制產(chǎn) 品壁厚和重量等相關(guān)參數(shù)，模擬產(chǎn)品實體設(shè)計，立觀 且效率大大提高。通過薄竝細(xì)長件加工工藝的控制， 采用線切割加工成型刀，不僅解決了產(chǎn)品璉厚不均勻 的問題，而且縮短了成型刀的加工周期，為提高生產(chǎn) 效率確保產(chǎn)品質(zhì)量提供了有力的支撐。本文在深入實 踐研究的基礎(chǔ)上以產(chǎn)品鐵鍋kg640-205,重量4kg為 例介紹了實現(xiàn)成型刀計算機軟件設(shè)計和機械加工制 作，確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，給出了可行性方 案。經(jīng)實踐驗證完全滿足生產(chǎn)實際需要，為鐵鍋鑄造 行業(yè)半口動化牛產(chǎn)改善手工制作成型刀