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)劉1(1)

1、®6"”理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：劉江澤學(xué)號(hào)：08L0608122專業(yè)：材料成型及控制工程題目：小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：賈麗敏（講師）評(píng)閱教師：2012年6月河北科技大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓名劉江澤學(xué)號(hào)08L0608122成績(jī)專業(yè)材料成型及控制工程題目小型臥式滾筒式離心鑄造機(jī)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)指導(dǎo)教師：£尹月_日評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)?cè)u(píng)閱教師：彳尹月一日答辯小組評(píng)語(yǔ)及成績(jī)答辯小組組長(zhǎng)：4P一月_日答辯委員會(huì)意見(jiàn)答辯委員會(huì)主任：4P月一_日畢業(yè)設(shè)計(jì)中文摘要本文對(duì)滾筒形狀離心鑄件進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)。首先完成離心鑄造工藝設(shè)計(jì)，對(duì)于生產(chǎn)條件的確定以

2、及離心機(jī)的選擇并對(duì)離心鑄造的澆注溫度、速度、時(shí)間和鑄型轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行確定。根據(jù)零件設(shè)計(jì)出襯套、擋板和后蓋，畫(huà)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。然后根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算出最小軸徑，進(jìn)而設(shè)計(jì)出整體的軸，并對(duì)軸進(jìn)行了校核。利用CAD繪制出小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)的整體圖形以及零件圖。關(guān)鍵詞：臥式，離心鑄造，滾筒，CAD畢業(yè)設(shè)計(jì)外文摘要TitleDesignofhorizontalcenterfugalcastingmachinewithsmalldrumshapedAbstractThedrumshapecentrifugalcastingf

3、oundryprocessdesign.Firsttocompletethedesignofcentrifugalcastingprocesstodeterminetherotationtimeoftheproductionconditionstodeterminethecentrifugeselectionandcentrifugalcastingpouringtemperature,speed,time,andcast.Bushings,bezelandbackcover,accordingtothepartdesigntodrawthepartsdiagram,andassembledi

4、ntotheoveralldiemap.Gravitycoefficientwascalculatedasthecastingspeedaccordingtotheformulatocalculatetorqueselectthecouplingsandclutches.Accordingtospeedtocalculatetheminimumshaftdiameterandthendesignthewholeaxisandtheaxiswascalibrated.UseofCADdrawingoverallgraphicsandpartsdiagramofasmalldrumhorizont

5、alcentrifugalcastingmachine.KeyWordsHorizontalCentrifugalcastingRollerCAD1 緒論11.1 鑄造簡(jiǎn)介11.2 離心鑄造簡(jiǎn)介11.3 45鋼簡(jiǎn)介31.4 離心鑄管機(jī)的設(shè)計(jì)原則41.5 本課題研究的對(duì)象42 離心鑄造工藝52.1 生產(chǎn)條件的確定52.2 金屬模涂料62.3 澆注溫度82.4 澆注速度82.5 澆注系統(tǒng)82.6 鑄型轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間93離心鑄管缺陷分析及預(yù)防103 合金鋼管缺陷分析103 缺陷預(yù)防措施104模具設(shè)計(jì)121.1.2 模具的結(jié)構(gòu)121.2.2 模具參數(shù)的計(jì)算121.3.2 鑄型轉(zhuǎn)速的計(jì)算141.1.5 零件的

6、選擇17(1) 聯(lián)軸器的選擇175.2離合器的選擇錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽軸承的選擇20軸的設(shè)計(jì)2222軸長(zhǎng)的確定軸的校核23鍵與銷的選取和校核25結(jié)論27致謝22參考文獻(xiàn)22緒論鑄造簡(jiǎn)介鑄造的定義鑄造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。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。鑄造的發(fā)展中國(guó)早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面

7、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。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(kāi)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。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(kāi)始有了大的發(fā)展。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

8、的物質(zhì)條件。鑄造的分類鑄造種類很多，按造型方法習(xí)慣上分為：(1)普通砂型鑄造，包括濕砂型、干砂型和化學(xué)硬化砂型3類。(2)特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂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。離心鑄造簡(jiǎn)介2離心鑄造的發(fā)展概況1809年，英國(guó)人埃爾恰爾特申請(qǐng)了有關(guān)臥式離心鑄造和立式離心鑄造的第一個(gè)專利。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。1857年德國(guó)人漢內(nèi)貝士麥

9、提出用立式離心鑄造生產(chǎn)輪圈。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)。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。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(kāi)始用于大量生產(chǎn)。1950年在瑞典開(kāi)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。50年代美國(guó)離心鑄管公司建立了樹(shù)脂砂型離心鑄管法。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。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)合冶金軋輾的工藝。離心鑄造的定義及原理3離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型里

10、，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)。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)。離心鑄造的分類按照鑄型的旋轉(zhuǎn)軸方向不同，常見(jiàn)的離心鑄造機(jī)分為臥式、立式2種。(1)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)用大口徑銅輾筒，各種碳鋼、合金鋼管以及要求內(nèi)

11、外層有不同成分的雙層材質(zhì)鋼軋輾。(2)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。離心鑄造的特點(diǎn)離心鑄造的特點(diǎn)是金屬液在離心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。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。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

12、時(shí)，可以省去型芯。止匕外，離心鑄造不需要澆注系統(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。離心鑄造的應(yīng)用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輾，加熱爐底耐熱鋼輾道、無(wú)縫鋼管毛坯，剎車鼓、活塞環(huán)毛坯、銅合金渦輪毛坯等。45鋼簡(jiǎn)介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?；瘜W(xué)成分C含量是0.

13、42%0.50%,Si含量為0.17%0.37%,Mn含量0.50%0.80%,Cr含量00.25%Ni含量00.30%Cu含量00.25%密度是7.85g/cm3。處理方法(1)熱處理推薦熱處理溫度：正火850C,淬火840C,回火600Co(1)45號(hào)鋼淬火后沒(méi)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。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。可用調(diào)質(zhì)+表面淬火來(lái)提高零件表

14、面硬度。(2)滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，具耐磨性比調(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(HRC5862),芯部硬度低，耐沖擊。如果用45號(hào)鋼滲碳，淬火后芯部會(huì)出現(xiàn)硬脆的馬氏體，失去滲碳處理的優(yōu)點(diǎn)?，F(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(jiàn)。0.35%從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)實(shí)例，只在教科書(shū)里有介紹?？梢圆捎谜{(diào)質(zhì)+高頻表面淬火的工藝，耐磨性較滲碳略差。45鋼應(yīng)用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

15、得較高的強(qiáng)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。離心鑄管機(jī)的設(shè)計(jì)原則設(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50(1)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)部組織，根據(jù)不同規(guī)格的鑄管確定不同的轉(zhuǎn)速。(2)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。(3)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。(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冷卻水量

16、。本課題研究的對(duì)象根據(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。.=150|h=250mm圖1-3管類零件2離心鑄造工藝生產(chǎn)條件的確定離心鑄造的設(shè)備包括熔煉設(shè)備、傳動(dòng)設(shè)備和模具。熔煉爐的選擇熔煉爐的選擇如表2-1。表2-1熔煉設(shè)備一覽6名稱功率（KW）T1電弧爐1000.5臥式2中頻爐2500.25立式3焦炭增竭爐2.20.3立式根據(jù)模具的尺寸選擇1號(hào)電弧爐。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。爐前準(zhǔn)備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

17、爐料預(yù)熱到400c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。石墨地竭應(yīng)預(yù)熱到200-300C時(shí)再放入爐膛，防止地竭爆炸和掉層。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50X50mm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

18、造。離心機(jī)的選擇如表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)。表2-2離心機(jī)選擇表序號(hào)最大規(guī)格（mm）功率（KW）最大車速（轉(zhuǎn)/分）形式130040041150臥式三級(jí)260080010900臥式二級(jí)370020020800立式二級(jí)4110060040700立式二級(jí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速的確定離心機(jī)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

19、鑄件的直徑是指內(nèi)孔而不是外圓，見(jiàn)表2-3所示。表2-3離心機(jī)轉(zhuǎn)速表直徑(mm)r/min5010080013001002009501100臥式200400750950400600600750600800600700立式8001100500600零件內(nèi)徑是130mm,選取轉(zhuǎn)速9501100r/min。金屬模涂料噴刷涂料的目的保護(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。對(duì)涂料的要求有足夠的耐熱性，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。涂料各成分的性能涂料口是由耐火粉、粘

20、結(jié)劑、稀釋劑、特殊附加劑等多種成分組成的混合液體。(1)耐火粉對(duì)廢鐵合金常用的有白堊粉、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、銘鐵礦粉、耐火磚粉、耐火粘土、石墨粉等。(2)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。(3)稀釋劑除銅合金外一般都用水稀釋。(4)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%的亞硫酸鋼。鑄造鎂合金時(shí)，為防止金屬氧化一般加硼酸。涂料配比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。表2-

21、4鑄鋼件金屬型鑄造用涂料配比（wt%）1石灰粉871.41.5g/cm3,耐火粘土8屬型之前用毛筆刷涂肥皂液1-2糖漿1-3水其余2機(jī)油100金屬型預(yù)熱后用棉布擦涂（小鋼件）3硅石粉100大型鑄鋼件用（配比中后三項(xiàng)是另加的，白泥4濕碾12h,含水量28%33%）糖漿2重油0.20.34一份（體積）汽油三份（體積）5脫水焦油100涂料配制工藝（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。（2）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。涂料噴涂工藝噴刷涂料前應(yīng)仔細(xì)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

22、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。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100c250c。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：0.5mm1mm,鑄件厚大部分：0.05mm0.2mm,鑄件薄壁部分：0.2mm0.5mm。澆注溫度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5C10CO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，鑄件內(nèi)部產(chǎn)生夾層、壁厚不均、內(nèi)圓堆積金

23、屬等缺陷。45鋼的熔化溫度1460C-1467C,出鋼溫度1560c-1580C,澆注溫度1500c1550C。澆注速度離心機(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。由零件參數(shù)得質(zhì)量為n（r2-r。2）=4.4kg。根據(jù)表2-5,選取包孔直徑30mm,澆注時(shí)間0.5so表2-5鋼液澆注重量速度平均值澆注重量速度30103520包孔直徑：mm,澆注重量速4027度：kg/s45425055澆注系統(tǒng)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)能使金屬液順利流入型

24、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。離心鑄造的澆口沒(méi)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1/31/2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1/31/2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

25、次設(shè)計(jì)選擇伸進(jìn)金屬模1/3處。選擇管式澆注杯。鑄型轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間當(dāng)金屬液注入金屬模后，要有足夠的時(shí)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。3離心鑄管缺陷分析及預(yù)防合金鋼管缺陷分析離心鑄造合金鋼管常出現(xiàn)的缺陷網(wǎng)有：充型不完整，表面氣孔，鋼管表層夾砂，裂紋，試壓滲漏，夾渣與渣痕，表面局部針刺。(1)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

26、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)。(2)表面氣孔。在鋼管表面局部存在氣孔，直徑為0.2mm2mm,深0.5mm2mm,氣孔分布的密度約為212個(gè)/cm3。呈現(xiàn)出很均勻的一片片的氣孔。(3)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(jiàn)存在其中的薄涂料層即夾砂。夾砂部位經(jīng)過(guò)1mm2mm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。這種缺陷多出現(xiàn)于掛涂料的鋼管。(4)裂紋。鋼管裂紋有縱裂和橫裂。縱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)

27、較大時(shí)出現(xiàn)，生產(chǎn)中縱裂紋出現(xiàn)不多。實(shí)際中橫裂紋較多見(jiàn)，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(kāi)了。(5)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，造成報(bào)廢。(6)夾渣與渣痕。夾渣，有時(shí)管子表面并未見(jiàn)有夾渣，經(jīng)試壓發(fā)現(xiàn)局部小面積滲漏，經(jīng)剖被檢驗(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。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。渣物的密度比鋼液小時(shí)在離心力作用下浮到內(nèi)表面，但由于謂物本身的重力使其沉入鋼液一定深度，從而形成渣痕。(7)

28、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0.5mm1mm,高為2mm3mm,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。缺陷預(yù)防措施(1)充型不完整。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。(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)合金層逸出，就存留于鋼管表層形成氣孔

29、。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?？朔饪兹毕莸幕就緩绞菧p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5cmm3g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)到一定程度的脫水，以減少發(fā)氣量。(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)

30、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。止匕外，涂料在入型前應(yīng)充分?jǐn)嚢?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。(4)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

31、皮縫。(5)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。如：生產(chǎn)直徑為100mm，壁厚56mm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。(6)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

32、采用封閉式澆注系統(tǒng)很必要。(7)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。4模具設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)模具必須以零件的大小作為標(biāo)準(zhǔn)，零件圖為圖1-3鑄件外徑小于200mm,模具組裝圖9如圖4-1所示1.后蓋2.擋板3.襯套4.銷子圖4-1模具組裝圖1415模具參數(shù)的計(jì)算襯套設(shè)計(jì)襯套的作用就是為了方便零件脫模，在襯套表

33、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800-100OC,模具材料為特種合金K3、K5、K17或者K19。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。表4-1收縮率選擇表mmmm)1003<1504或?qū)嶒?yàn)后確定<2005>200D為襯套外徑150+20+4=174mm零件外徑150mm,收縮量取4mmd為外徑+收縮量=150+4=154mmd1=d+10mm=164mmd=鑄件內(nèi)徑-收縮率鑄件外徑R=150mm；壁厚10mm；內(nèi)徑R=150-20=13

34、0mm；d=130-4=126mm殼體厚度=襯套厚度x0.8=8mm后蓋的設(shè)計(jì)后蓋直徑d1=d1=164mm厚度n=20mm。如圖4-2所示。圖4-2后蓋擋板的設(shè)計(jì)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。圖4-3擋板擋板外徑D=d1=164mm擋板內(nèi)徑d=126mmb=20mm鑄型轉(zhuǎn)速的計(jì)算實(shí)際生產(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,股鑄型轉(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。（1）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。r0(r/min)(4-1)式中n鑄型轉(zhuǎn)速（r/min）；g鑄件合

35、金重度（N/m3）；ro鑄件內(nèi)半徑（m）；b康斯坦丁諾夫公式修正系數(shù)，b=0.81.5,具體取值可以參考表4-2選取表4-2康斯坦丁諾夫公式修正系數(shù)值離心鑄造類銅合金臥式型離心銅曰金立式鑄鐵鑄鋼鋁曰金離心1.21.41.01.51.21.51.01.30.91.1此式只試用于鑄件外半徑對(duì)鑄件內(nèi)半徑的比值-E1.15時(shí)的離心鑄造r0（2）凱門(mén)公式計(jì)算鑄型轉(zhuǎn)速（西方國(guó)家廣泛采用）如式4-2。(4-2)c，,、n=j=(r/min).r0式中c系數(shù)，具體參考值見(jiàn)表4-3;r0鑄件內(nèi)半徑（mm）。鑄件合金合金密度（g/cm3）產(chǎn)品名稱離心鑄造方式c鑄鐵7.2鋼管、漲圈臥式900012500缸套臥式10

36、75013650鑄鋼7.85臥式1000011000黃銅8.20圓劃、臥式13500鉛青銅8.8990-200軸承臥式95009.510.5臥式85009500巴氏合金7.37.5軸瓦臥式70009000鋁合金2.653.10臥式1300017500青銅8.4立式17000此式也只適用于鑄件外半徑對(duì)鑄件內(nèi)半徑的比值-E1.15時(shí)的離心鑄造r0（3）重力系數(shù)公式（西方國(guó)家廣泛采用）如式4-3。Gn=29.9,（r/min）（4-3）式中G重力系數(shù)，具體數(shù)值參考表4-4;ro鑄件內(nèi)半徑（m）。表4-4不同合金離心'鑄造時(shí)的G值7合金G銅合金40110鑄鐵45110鑄鋼40-75鋁合金901

37、55（4）砂型離心鑄造公式，如式4-4。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)算鑄型轉(zhuǎn)速的的公式n=42.3P"(r/min)(4-4).r(R659=950r/min。0.065-r02)式中P砂型能承受的最大離心壓力(MPa),對(duì)于砂型，P<0.0030.004MPa對(duì)于砂芯組合的離心砂型，P<0.0040.006MPa對(duì)于陶瓷型，P<0.0060.008MPag液態(tài)金屬重度(N/m3);R、r0鑄件的外半徑和內(nèi)半徑(mm)。在本次設(shè)計(jì)中R=150mm,R=130m

38、m,且=150=1.154>1.15,由上述4個(gè)公式得R130r0=65mm=0.065m,n=299G=29.9,r0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5零件的選擇聯(lián)軸器的選擇聯(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。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、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。確定聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)

39、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，一Tca=KaTT=9550(5-1)n式中T-聯(lián)軸器所需傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，N.mTca-聯(lián)軸器所需傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.mKa-工作情況系數(shù)，小型機(jī)械故選=1.3確定聯(lián)軸器的型號(hào)及尺寸根據(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)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。Tca<Tnwmax式中T-所選聯(lián)軸器型號(hào)的許用轉(zhuǎn)矩，N.m；n-為聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速，r/min；nmax-所選聯(lián)軸器允許的最高轉(zhuǎn)速，r/min。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)

40、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。名義轉(zhuǎn)矩T=9550P=40.64N.mn計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT=1.3X40.64=54.46N.m選用固定式凸緣式聯(lián)軸器，GY25'62如圖5-1,5-2所示。Ji2844許用扭矩112N.m許用轉(zhuǎn)速9500r/min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)軸器材料選取碳鋼Q235。圖5-1聯(lián)軸器正視圖1415離合器的選擇離合器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

41、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，操作方便省力。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。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。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

42、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。牙嵌離合器的常用材料為低碳合金鋼（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。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。軸的轉(zhuǎn)速是n=950r/min離合器的名義轉(zhuǎn)速計(jì)算公式，T=9550R/n式中p-電動(dòng)機(jī)功率，kW;n-計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min；片由電動(dòng)機(jī)至離合

43、器的軸的傳動(dòng)效率，取0.97;綜上所述得，名義轉(zhuǎn)矩T=40.640.97=39.42N.m,計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=39.421.3=51.25N.m。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。軸承的選擇滾動(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

44、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。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。深溝球軸承13是滾動(dòng)軸承中最為普通的一種類型。基本型的深溝球軸承由一個(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，

45、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)最普遍，應(yīng)用最廣泛的一類軸承。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。本次設(shè)計(jì)選擇單列深溝球軸承，代號(hào)是61807,規(guī)格為35x42x7。6軸的設(shè)計(jì)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(méi)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)

46、考慮三點(diǎn)。1）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、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。2）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。3）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)。6.1軸長(zhǎng)的確定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。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)

47、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(jiàn)的是45鋼。本次選擇軸的材料也是45鋼。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。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。零件在軸上的定位和裝配方案確定后，軸的形狀使大體確定。各軸段說(shuō)需的直徑在軸上的載荷大小有關(guān)。先確定軸的最小直徑10,如式6-1。dmin=C；盧（6-1）,ndmin=C.£=1123/2=18.08mm,此軸段

48、有鍵槽增大3%,dmin=18.62mm,n950式中P是離心機(jī)功率，為4KW;n是鑄型轉(zhuǎn)速，為950r/min；C是計(jì)算常數(shù)，見(jiàn)表6-1,取112。表6-1軸常用材料的C值Q235、20354540Cr、35SiMnC16014813512511811210710298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

49、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。圖6-1軸尺寸圖14156.2軸的校核對(duì)于一般用途的軸，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(méi)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。安全系數(shù)的約束條件12,如式6-2o(6-2)S.ss一Sca2.2ss.對(duì)一般轉(zhuǎn)軸，彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化，故仃m=M/W,om=0當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)或載

50、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3=4=M/(2W)。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a=T/(2WT)；若軸經(jīng)常正反轉(zhuǎn),則應(yīng)按對(duì)稱循環(huán)處理，即7=T/WT,d=0。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。(6-3)So=二S：.,&_a.S00S0.S0二、-maxS0=max式中So-靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù);S°bSo丁只考慮彎矩和

51、扭矩時(shí)的靜強(qiáng)度安全系數(shù);So靜強(qiáng)度許用安全系數(shù);色、/材料抗彎、抗扭屈服極限;仃max、7max尖峰載荷所產(chǎn)生的彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。如式6-4。二max40.641033W0.1d0.1283一二18.5MPa(6-4)20.2d3=4.6MPa3140st三二a/m275,0=4.62.2518.50.200.9250.83alm140.=11.6-1829.20.19.20.9250.89(1)仃4,J分別為材料在彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的對(duì)稱循環(huán)疲勞極限，查手冊(cè)分別取275,S許用安全系數(shù)，一般取1.52.5;(3)有效應(yīng)力集中系數(shù)，查手冊(cè)取k/2.52,k=1.82;(4)絕對(duì)尺寸系數(shù)，按d=25,查

52、手冊(cè)取*=0.83,%=0.89;UL(5)表面質(zhì)量系數(shù)，按車光，查手冊(cè)取P=0.925。安全系數(shù)如式6-5得(6-5)SS-S0=/6-"64.3.1.52.5.S2;S20.4.6211.62故該軸的強(qiáng)度符合要求。6.3銷與鍵的選取和校核銷的選取銷現(xiàn)主要用于聯(lián)接和定位。常用的銷有圓柱銷、圓錐銷和開(kāi)口銷。圓柱銷、圓錐銷可起定位和聯(lián)接作用。開(kāi)口銷常與帶孔螺栓和六角開(kāi)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。本次設(shè)計(jì)選擇圓錐銷A5M20。a取0.63,如表6-2所示。表6-2圓錐銷d56810a:0.630.811.2L范圍18-6022-902212026160鍵的

53、選取鍵阿聯(lián)接就是用鍵把軸和軸上的零件聯(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。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。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。在該裝置中有四處鍵聯(lián)接分別是：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。1)電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器的聯(lián)接，此處軸直徑25mm,所以Xh選才18M7,L取32。2)聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，此處軸直徑28mm,所以bh選才？8父7,L取20。3)軸與離合器的聯(lián)接，此處軸直徑28mm,所以取bh選才？8父7,L取18。4)離合器與模具的聯(lián)接，此處軸直徑28mm,所以取b><h選才18M7,L取28。鍵的校核平鍵聯(lián)接可能的失效形式有：1）在靜聯(lián)接的情況下，較弱零件的工作面可能被壓潰；2）在動(dòng)聯(lián)接的情況下，出現(xiàn)過(guò)度磨損；3）鍵被剪斷。實(shí)際上，平鍵聯(lián)接最易發(fā)生的