CN102756106A

CN102756106A - 一种适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构及底盘

Info

Publication number: CN102756106A
Application number: CN2012102848675A
Authority: CN
Inventors: 杨为勤
Original assignee: WUHAN WUCHANG SHIPBUILDING METAL MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: WUHAN WUCHANG SHIPBUILDING METAL MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: CN102756106B

Abstract

本发明属于离心铸造技术领域，具体涉及一种适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构及底盘，包括底板、盖板和金属筒套，其底板有N个型号，每一种型号的底板对应一种型号盖板和一种型号金属筒套，三者外径相同；不同型号的底板的外径不同；压板有P个型号，每一型号压板对应1-2个相邻型号的盖板，当一个型号的环形压板对应2个相邻型号的盖板时，压板的环形外半径尺寸≥对应的较大型号盖板外半径尺寸30㎜，压板内半径尺寸≥对应的较小型号盖板浇注口台阶处外端尺寸30㎜。其有益效果是，形成系列底板、盖板、金属筒套，使底板、盖板重复使用率很高，使铸型的综合成本价格降低，同时减少了生产准备周期。

Description

一种适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构及底盘

技术领域

本发明属于离心铸造技术领域，具体涉及一种适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构及底盘。

背景技术

大中型立式离心铸造机使用范围很广，中型立式离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸为Ф400mm～Ф1000mm，大型立式离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸大于Ф1000mm，其配套的铸型组合方式有两种，一是由两部分组成，即将金属筒套与底板连为一体后和盖板组成，二是由三部分组成，即由底板、盖板和金属筒套组成。无论是哪一种组合方式的铸型，都只能适用于某一种铸件，重复使用性差，铸型的成本费用很高；专利申请号为201210256878.2的专利公开了一种立式离心机铸型的定位及锁紧结构，涉及一种新型的铸型结构，该铸型包括底板、盖板和金属筒套三个部分，离心机底盘上设置有与立式离心机主轴同心的圆形凹槽，铸型的底板置于立式离心机底盘的圆形凹槽内定位，离心机底盘上圆形凹槽的四周均布M个螺孔，M不少于3；在盖板上方还放置有压板，压板为圆环状，压板内圆直径大于盖板的浇口凸台外缘，压板外圆直径大于盖板的直径，压板边缘设置M个凸出部，每个凸出部上开有一个螺栓槽，用M个锁紧螺栓将对应的离心机底盘螺孔和压板螺栓槽锁紧;在底盘圆形凹槽内圆与底板外圆之间设置有热膨胀间隙;离心机底盘螺孔与底盘外圆之间留有一定的宽度，以防止在铸型高速旋转时，螺栓孔附近的底盘产生崩裂。在底板上平面上设置第一阶梯卡口，金属筒套下平面上设置第二阶梯卡口，第一阶梯卡口与第二阶梯卡口相互卡紧。同理在盖板下平面上设置第三阶梯卡口，金属筒套上平面上设置第四阶梯卡口，第三阶梯卡口与第四阶梯卡口相互卡紧。但该专利还是没能解决铸型重复使用性差，成本费用很高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以重复使用从而降低铸型成本的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构及底盘。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为:

一种适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构，包括底板、盖板和金属筒套，底板放入离心铸造机底盘的圆形凹槽内，离心铸造机底盘上圆形凹槽的四周均布M个螺孔，在盖板上方还放置有压板，压板边缘设置M个凸出部，每个凸出部上开有一个螺栓槽，用M个锁紧螺栓将对应的离心机底盘螺孔和压板螺栓槽锁紧,所述底板有N个型号，每一种型号的底板对应一种型号盖板和一种型号金属筒套，对应型号的底板、盖板和金属筒套的外径相同；不同型号的底板的外径不同；所述压板有P个型号，每一型号压板对应1-2个相邻型号的盖板.

当一个型号的所述环形压板对应2个相邻型号的盖板时，所述环形压板的环形外半径尺寸≥对应的较大型号盖板外半径尺寸30㎜，压板内半径尺寸≥对应的较小型号盖板浇注口台阶处外端尺寸30㎜。

所述两根相邻锁紧螺栓间的距离小于600mm。根据相邻锁紧螺栓间的距离可以确定不同型号压板使用的锁紧螺栓的数量。

在每一个型号所述底板上平面上设置第一阶梯卡口，所述对应金属筒套下平面上设置第二阶梯卡口，所述第一阶梯卡口与第二阶梯卡口相互卡紧；在每一个所述盖板下平面上设置第三阶梯卡口，所述对应金属筒套上平面上设置第四阶梯卡口，所述第三阶梯卡口与第四阶梯卡口相互卡紧，所述第一阶梯卡口与第二阶梯卡口离所述底板外圆距离大于25㎜，离金属筒套内圆距离大于30㎜，所述第三阶梯卡口与第四阶梯卡口离所述盖板外圆距离大于25㎜，离金属筒套内圆距离大于30㎜，每一个阶梯卡口的高度为3㎜～8㎜。

所述每一压板对所述对应盖板的覆盖面积比值≥60％。

当离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸为Ф400mm～Ф1000mm时，相邻型号底板外径尺寸差在100㎜～180㎜，当离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸大于Ф1000mm时，相邻型号底板外径尺寸差在180㎜～350㎜。

一种大中型立式离心铸造机的底盘，用于固定铸型底板，底盘上设置有N个圆形凹槽，每一个圆形凹槽可对应放入一种型号的所述铸型底板，相邻的圆形凹槽之间呈阶梯状，直径最小的圆形凹槽位于最底层，相邻圆形凹槽的高度差为7㎜～13㎜，底盘的每个圆形凹槽与对应型号的底板之间留有膨胀间隙。离心铸造机底盘上圆形凹槽的四周均布的螺孔也有P圈，每圈的螺栓固定螺孔均在相应的铸型之外。

当离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸为Ф400mm～Ф1000mm时，最外圈螺孔与底盘外圆之间的宽度为30㎜～50㎜，当离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸大于Ф1000mm时，最外圈螺孔与底盘外圆之间的宽度为35㎜～60㎜。

本发明的有益效果是：①通用化的系列底板、盖板，能适用于离心机适用范围内的所有的专用金属筒套，使底板、盖板重复使用率很高，从而大大降低了铸型的成本，同时减少了生产准备周期；②由于按通用化、系列化原则设计出来的底板、盖板，尺寸分档合理，只需根据不同尺寸的铸件对象，以合理和节约的原则来设计、制作专用金属筒套部分，从而也降低了专用金属筒套的成本；③每次生产完后的金属筒套，逐渐形成金属筒套系列，可供生产相近尺寸的铸件（即铸型代用）；④由于组成铸型的底板、盖板和金属筒套都置于一个通用化、系列化的体系中，用过了不再使用的专用金属筒套还能较方便地通过改制后再用于新铸件的生产（即铸型改制）；⑤采用这种通用化、系列化、组合化的技术，使铸型的综合成本价格比其他厂家降低40％以上，同时减少了生产准备周期。

附图说明

图1为本发明实施例的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构底盘、铸型装配结构图；

图2为本发明实施例的大中型立式离心铸造机的底盘结构图；

图3为本发明实施例的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构铸型底板结构图；

图4为本发明实施例的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构铸型盖板结构图；

图5为本发明实施例的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构铸型金属筒套结构图；

图6为本发明实施例的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构压板结构图；

图7为本发明实施例适用的于大中型立式离心铸造机的铸型结构锁紧螺栓形状示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

一种型号为J5520B的大型立式离心铸造机，主电动机功率为75kW，主轴最高转速为500rpm，能无极调速，该设备适用于单件小批量生产。该离心铸造机能生产的铸件尺寸范围：最大外径为Ф2000mm，最大高度为500mm，离心机底盘承载重量W（W_铸件+W_铸型）在10t以内。

如图1所示的铸型结构包括底板4、盖板1和金属筒套2三个部分，该铸型结构定位并锁紧在立式离心铸造机底盘5上。用压板6将铸型结构整体锁紧在离心铸造机底盘5上，从而压板6、锁紧螺栓3与离心铸造机底盘5一起能够形成一个顶盖笼栏式结构。离心铸造机底盘5外径为Ф2400mm，能生产的铸件的最大外径为Ф2000mm，离心铸造机主轴最高转速为500rpm，能生产的铸件的最小内径为Ф500mm，生产铸件外径尺寸范围确定为Ф800mm～Ф2000mm。底板4外径尺寸范围确定为Ф1030mm～Ф2200mm，底板4外圆的尺寸跨距为1170mm，故可将底板4分为5种型号，每种型号的外径尺寸分别为：Ⅰ型1130mm、Ⅱ型1330mm、Ⅲ型1570mm、Ⅳ型1860mm、Ⅴ型2200mm；相邻型号底板外径尺寸差值为：200mm、240mm、290mm、340mm，5个系列的底板从内向外呈由密到疏分布，这种协调一致的匹配设计能使铸型结构的费用较低。同样，与每种型号底板4相对应型号的盖板1和金属套筒2的外径完全一致。由于该铸型结构主要用于铜合金的离心铸造，以Ⅴ型底板4及其配套的Ⅴ型盖板1、Ⅴ型金属铜套2为例，如图3、图4和图5所示，在Ⅴ型底板4上设置第一阶梯卡口41，Ⅴ型金属筒套2上设置第二阶梯卡口21，装配后，第一阶梯卡口41与第二阶梯卡口21相互卡紧；在Ⅴ型盖板1设置第三阶梯卡口72，Ⅴ型金属筒套2上设置第四阶梯卡口22，装配后，第三阶梯卡口72与第四阶梯卡口22相互卡紧。第一阶梯卡口41与第二阶梯卡口21离Ⅴ型底板外圆距离为27.5mm，离金属筒套内圆距离为35mm，第三阶梯卡口72与第四阶梯卡口22离Ⅴ型盖板1外圆距离为27.5mm，离Ⅴ型金属筒套2内圆距离为35㎜，每一个阶梯卡口的高度为5㎜。如图5，金属筒套2的内径及高度尺寸则根据铸件工艺尺寸的要求来确定。这样，底板4、盖板1和金属筒套2便组成了适应于生产特定尺寸铸件的铸型结构。由于底板4外径尺寸按从内向外呈现由密到疏规律进行分布，各档铸型尺寸分布合理，不会出现铸型外径尺寸与铸件外径尺寸相差不合理的情况，即铸型壁厚过大造成浪费；铸型壁厚过小强度及热平衡难以保证，故按此原则来设计、制作的专用金属筒套2成本也较低。

5种系列化的通用底板、盖板，能适用于大型立式离心铸造机适用范围内的所有的专用金属筒套，使底板、盖板得以重复使用，不需要为每种铸件做专用底板和盖板。由于在立式铸型总质量中，底板与盖板的质量和占有相当大的份额，底板、盖板能够重复使用，从而大大降低了铸型的成本。又由于铸型外径的优化分档设计，使专用金属筒套的成本也有一定程度下降。采用这种通用化、系列化、组合化的技术，使铸型底板、盖板的成本价格比其他厂家降低40％以上，同时减少了生产准备周期。

如图2，立式离心铸造机底盘5外径为2400mm，材质为球墨铸铁QT500。立式离心铸造机底盘5采用五档阶梯状圆形凹槽的定位方式，与系列化的底板4的5种型号尺寸相匹配。并在离心铸造机底盘5上设置三圈用于安装锁紧螺栓3的螺孔。根据铸型结构底板4的5个型号，相应地将离心铸造机底盘5设计成有5个同心阶梯圆，每个相邻阶梯圆的高度差为10mm，一方面能使铸造机底盘的结构较为合理和紧凑；另一方面安全性较好，即便在浇注过程中底板发生破裂，具有这样高度差的阶梯圆形凹槽也能有一定的防护作用。铸型底板4的5个型号，其外径分别设计为Ф1130mm、Ф1330mm、Ф1570mm、Ф1880mm、Ф2200mm，我们考虑到铸型在浇注过程中热膨胀，故在离心铸造机底盘上的与离心铸造机主轴同心的阶梯状圆形凹槽的设计时要考虑热膨胀间隙δ值。随着圆形凹槽内径增大，膨胀间隙也要相应增大，热膨胀间隙δ值见表1，这样即能保证底板在浇注后高温状态下能从阶梯状圆形凹槽中顺利脱模，又能保证底板在常温状态下能准确嵌入定位，间隙小，不产生偏心。

表1底盘圆形凹槽直径上的膨胀间隙值δ

本实施例大型立式离心铸造机主要用于生产铜合金铸件，按表1的公式δ=（0.0017～0.0035）Φ_圆形凹槽可得出底盘圆形凹槽直径上的膨胀间隙δ值，见表2的离心铸造机底盘系列化圆形凹槽内径尺寸表。这里还要注意的是圆形凹槽内径按正公差设计，底板外径按负公差设计。离心铸造机底盘上圆形凹槽的四周均布的螺孔有3圈，最内圈分布圆为Φ1210mm，螺孔数量为8个；中圈分布圆为Φ1650mm，螺孔数量为12个；最外圈分布圆为Φ2280mm，螺孔数量为16个。

表2离心铸造机底盘系列化圆形凹槽内径尺寸表

立式离心铸造机底盘5外径为Φ2400mm，每个系列的锁紧螺栓3的固定螺孔均在相应的铸型之外，最外圈螺孔与底盘外圆之间必须留有足够的宽度，本实施例将最外圈螺孔的分布直径设计为Φ2280mm，分布着16个M42的螺孔，故螺孔与底盘外圆之间的宽度为39mm，能防止最外圈螺孔附近的底盘发生崩裂。

压板6是将金属筒套2、底板4、盖板1锁紧在离心铸造机底盘5上的重要部件，用韧性好的Q235钢板制作，考虑到安全及配重等原因，选取压板6厚度为40mm。将压板设计为3个型号，其尺寸从小到大分别记为A、B、C型，其中A型压板6有8个凸出部，最大外径尺寸为Ф1530mm，由8根锁紧螺栓3将Ⅰ型底板4、盖板1及金属筒套2锁紧；B型压板6有12个凸出部，最大外径尺寸为1970mm，由12根锁紧螺栓3将Ⅱ、Ⅲ型底板4、盖板1及金属筒套2锁紧；C型压板6有16个凸出部，最大外径尺寸为Ф2600mm，由16根锁紧螺栓3将Ⅳ、Ⅴ型底板4、盖板1及金属筒套2锁紧。如图6所示的压板6为C型压板，每个相邻锁紧螺栓3之间的间距为445㎜。其A、B、C型环形压板与各自对应的盖板的参数如表3所示。

表3三种型号压板对盖板的参数表

可见，三种型号压板尺寸均能满足：①压板的环形外半径尺寸≥对应的较大铸型盖板外半径尺寸30㎜；②压板内半径尺寸≥对应的较小铸型盖板浇口台阶外半径尺寸30㎜；③压板对盖板的覆盖面积比值（即压板与盖板的重叠面积与盖板面积的比值）≥60％。

如图7所示，由于该大型立式离心铸造机能生产最大高度为500mm的铸件，故锁紧螺栓3设计成3种系列长度规格，分别适合于高度为200㎜以内、200mm～350mm、350mm～500mm的铸件，锁紧螺栓3可在三种压板6上通用，锁紧螺栓3材质选用40Cr钢，调质处理。同时，与锁紧螺栓3配套使用的垫套也设计为系列垫套，其厚度为40mm、25mm、5mm，以方便操作。

本实施例提供的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构及底盘采用通用化的系列底板、盖板，能适用于离心机适用范围内的所有的专用金属筒套，使底板、盖板重复使用率很高，从而大大降低了铸型的成本，同时减少了生产准备周期；按通用化、系列化原则设计出来的底板、盖板，尺寸分档合理，只需根据不同尺寸的铸件对象来设计、制作专用金属筒套部分，从而也降低了专用金属筒套的成本；每次生产完后的金属筒套，逐渐形成金属筒套系列，可供生产相近尺寸的铸件；由于组成铸型的底板、盖板和金属筒套都置于一个通用化、系列化的体系中，用过了不再使用的专用金属筒套还能较方便地通过改制后再用于新铸件的生产；采用这种通用化、系列化、组合化的技术，使铸型的综合成本价格比其他厂家降低40％以上，同时减少了生产准备周期。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构，包括底板、盖板和金属筒套，所述底板放入离心铸造机底盘的圆形凹槽内，离心铸造机底盘上圆形凹槽的四周均布M个螺孔，在所述盖板上方还放置有环形压板，所述环形压板边缘设置M个凸出部，每个凸出部上开有一个螺栓槽，用M个锁紧螺栓将对应的离心机底盘螺孔和环形压板螺栓槽锁紧,其特征在于，所述底板有N个型号，每一种型号的底板对应一种型号盖板和一种型号金属筒套，对应型号的底板、盖板和金属筒套的外径相同；不同型号的底板的外径不同；所述环形压板有P个型号，每一型号环形压板对应1-2个相邻型号的盖板。

2.根据权利要求1所述的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构，其特征在于，当一个型号的环形压板对应2个相邻型号的盖板时，所述环形压板的环形外半径尺寸≥对应的较大型号盖板外半径尺寸30㎜，压板内半径尺寸≥对应的较小型号盖板浇注口台阶处外端尺寸30㎜。

3.根据权利要求1或2所述的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构，其特征在于，所述两根相邻锁紧螺栓间的距离小于600mm。

4.根据权利要求1或2所述的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构，其特征在于，在每一个型号所述底板上平面上设置第一阶梯卡口，所述对应金属筒套下平面上设置第二阶梯卡口，所述第一阶梯卡口与第二阶梯卡口相互卡紧；在每一个所述盖板下平面上设置第三阶梯卡口，所述对应金属筒套上平面上设置第四阶梯卡口，所述第三阶梯卡口与第四阶梯卡口相互卡紧，所述第一阶梯卡口与第二阶梯卡口离所述底板外圆距离大于25㎜，离金属筒套内圆距离大于30㎜，所述第三阶梯卡口与第四阶梯卡口离所述盖板外圆距离大于25㎜，离金属筒套内圆距离大于30㎜，每一个阶梯卡口的高度为3㎜～8㎜。

5.根据权利要求1或2所述的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构，其特征在于，所述每一环形压板对所述对应盖板的覆盖面积比值≥60％。

6.根据权利要求1或2所述的适用于大中型立式离心铸造机的铸型结构，其特征在于，当离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸为Ф400mm～Ф1000mm时，相邻型号底板外径尺寸差在100㎜～180㎜，当离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸大于Ф1000mm时，相邻型号底板外径尺寸差在180㎜～350㎜。

7.一种大中型立式离心铸造机的底盘，其特征在于，所述底盘上设置有N个圆形凹槽，每一个圆形凹槽可对应放入一种型号的铸型底板，相邻的圆形凹槽之间呈阶梯状，直径最小的圆形凹槽位于最底层，相邻圆形凹槽的高度差为7㎜～13㎜，底盘上的每个圆形凹槽与对应型号的底板之间设置有膨胀间隙，所述离心铸造机底盘上圆形凹槽的四周均布的螺孔有P圈，每圈的螺栓固定螺孔均在相应的铸型之外。

8.根据权利要求7所述的大中型立式离心铸造机的底盘，其特征在于，当离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸为Ф400mm～Ф1000mm时，最外圈螺孔与底盘外圆之间的宽度为30㎜～50㎜，当离心铸造机的可铸造铸件外径尺寸大于Ф1000mm时，最外圈螺孔与底盘外圆之间的宽度为35㎜～60㎜。