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產(chǎn)品精度面要求

發(fā)布日期:2021-04-27 內容來(lái)源于:http://www.wigglebuttindustries.com/

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礦物鑄件產(chǎn)品結構設計


礦物鑄件產(chǎn)品設計

礦物鑄件的主體壁厚以及加強筋厚度一般來(lái)說(shuō)至少是礦石直徑的5倍。通常情況下礦石的最大直徑為16mm,因此礦物鑄件的主體壁厚至少應該有80mm。由于礦物鑄件澆鑄后的殘余應力很小,不同的壁厚以及突然從厚變薄的過(guò)渡區域都是可以實(shí)現的,但大面積的薄壁同局部精度要求高的厚壁過(guò)渡易出現變形現角。通過(guò)選擇合適的截面積,可考慮差值很大的抗拉和抗壓屈服強度,同樣也可以得到優(yōu)異的結構剛性。

具有承重結構,如龍門(mén),立柱壁厚的設計至關(guān)重要,結構設計不合理,自重及負載掛重均可能出現結構偏弱變形的現象,設計時(shí)須重點(diǎn)考量。

  非承重結構部分可以采用較薄的壁厚,這種情況下可以采用較小直徑的礦石。澆鑄流程是多次完成的,第一次的澆鑄也稱(chēng)為預澆鑄,需要適用較小直徑的礦石混合物。

  盡管和天然石料及鑄造金屬相比,礦物鑄造技術(shù)在下列方面具有明顯的設計優(yōu)勢:可以一次澆鑄成型完整的復雜結構,而用天然花崗石時(shí)通常需要裝配、拼接或粘接等;緊固件、管路、線(xiàn)纜、孔腔可以預埋到結構中,嵌件材料包括金屬、石材、陶瓷、塑料等。和所有的金屬和非金屬材料一樣,要實(shí)現產(chǎn)品的設計功能,不僅要懂得機械設計原理和技巧,還需要了解材料的物理、化學(xué)、機械等特性指標。懂得機械設計的專(zhuān)業(yè)人才很多,但同時(shí)兼具機械設計和熟悉礦物鑄件材質(zhì)性能特性的人不多。

    國內很多嘗試使用礦物鑄件技術(shù)失敗的案例,一方面可能是由于某些礦物鑄件生產(chǎn)廠(chǎng)家并未完全掌握這一技術(shù),所生產(chǎn)的產(chǎn)品并為滿(mǎn)足DIN標對礦物鑄件技術(shù)指標的定義,另一方面則是客戶(hù)的結構設計工程師并不了解礦物鑄件材料的特性,而礦物鑄造的技術(shù)人員不了解結構設計,造成所設計的產(chǎn)品在結構上存在缺陷,某些部位的設計過(guò)于薄弱;或者設計時(shí)沒(méi)有考慮礦物鑄件的特性,造成礦物鑄件生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法完整的實(shí)現結構特點(diǎn)?;蛘呙つ考庸?,造成經(jīng)濟上不合理。

   針對礦物鑄件是否耐濕熱得環(huán)境,過(guò)高的溫度及濕熱的環(huán)境對產(chǎn)品也將產(chǎn)生一定的影響,高溫高濕易導致礦物鑄件蠕變的發(fā)生,高精度設備放置在恒溫的環(huán)境將變得更為理想,而針對普通的外部環(huán)境,產(chǎn)品設計就顯得尤為重要。 

有限元法分析

    使用FEM(有限元法)可以對零件結構以及機床整體結構的各種性能進(jìn)的計算。通過(guò)計算床身或部件的形變,得到其最優(yōu)力學(xué)結構設計。當然使用有限元法同樣可以精準分析動(dòng)態(tài)變化和動(dòng)態(tài)性能。。


產(chǎn)品脫模

與鑄鐵脫模相似,礦物鑄件的脫模也需要設計脫模斜度,斜度理想在3度左右,沒(méi)有特殊要求的情況下,斜度可以適當做大,便于脫模,過(guò)高深度最小可至1度。


澆鑄過(guò)程排氣

    在攪拌礦物材料的過(guò)程中,空氣會(huì )進(jìn)礦石樹(shù)脂混合物中,然后在澆鑄過(guò)程中,這些空氣可能會(huì )滯留在模具和混合物內部。為了確保鑄件內部不會(huì )出現塑孔,所以在灌澆礦物材料之后,還需要震動(dòng)模具一段時(shí)間,直至不再有氣泡冒出。如上所述,在模具設計中就必須考慮如何排氣。就需要設計合理的模具以及預埋件,使其既不妨礙礦物鑄件材料的流動(dòng)和注入,也不會(huì )影響空氣的排出。在澆鑄過(guò)程中,礦物材料慢慢上升,在與模具內側水平接觸的表面上,最容易出現氣泡。這樣的接觸面要盡可能避免,或者采用相對的傾斜面,使得空氣能夠被擠出。

 


結構負載

在設計礦物鑄件時(shí)必須注意材料性能的特殊性,例如礦物鑄件可承受的壓力遠要比拉力高。

在設計錨固預埋件時(shí),要注意預埋件與鑄件外壁保持足夠的距離,以免受力后鑄件破損。離外沿最小安全距離設計時(shí)依承重要求進(jìn)行考量。

在鑄件中預埋螺紋孔鑲件時(shí),要確保鑄件材料能夠承受實(shí)際作用在螺紋孔上的法向載荷。如果鑲件存在受力被拔出的風(fēng)險,需要選擇合適的金屬螺紋孔鑲件,并且將其設置在合適的位置。

在礦物鑄件的突臺凹面等外形之間的過(guò)渡區域需要采用圓角或是倒角,這樣可以明顯減弱切口效應,優(yōu)化力線(xiàn)通量。

在礦物鑄件裝卸運輸的過(guò)程中,同樣也必須采用合理的措施。針對在安全裝卸必須使用吊車(chē)的大型礦物鑄件,必須在鑄件中設置吊裝夾具。為了防止使用叉車(chē)裝卸運輸對礦物鑄件的損壞,可以在鑄件底部加設軌道鋼條

鑄造模具

    礦物鑄件的模具是由鑄鐵模,鋼模,木模、鋁等這些材料的組合制成。選擇合適的形式的材料的主要標準是:

    生產(chǎn)鑄件的估計數量;產(chǎn)品精度和表面質(zhì)量;尺寸、重量;成本和時(shí)間。

鑄模的設計、鑄模的計算和鑄模的構建都可與部件的生產(chǎn)平行進(jìn)行。必須考慮鑄模的設計標準,以確保高尺寸精度和高靜、動(dòng)態(tài)剛性:

·  鑄模的主要功能表面的設計對于保證準確性至關(guān)重要。

·  鑄模大多由板材制成?;編缀涡螤钍菑暮?jiǎn)單的元素設計的。

 

零組件,鑲件預埋

 

帶螺紋的鑲件、鋼板、運輸錨、線(xiàn)纜和線(xiàn)槽以及和中空元件可以直接鑄造在礦物鑄造組件之中,因為它是一個(gè)冷鑄造工藝。

為了確保隨后最佳工作狀態(tài),所有的機械部件必須牢固固定,因為隨后它們的位置不能再予以糾正,如果緊固件尚未充分固定,才能更改它們的位置。必須確保在設計組件時(shí)以及在構建模具時(shí)(尤為重要),鑲件不妨礙材料的流動(dòng)或鑄模排出氣體。

如果螺紋孔太靠近邊緣,或者如果礦物鑄件帶有配合孔的孔方案,特殊鑄件要鑄造在其中。這些特殊的鑄件(鑄模、板材)用六角螺絲錨定到礦物鑄件上。 

產(chǎn)品精度面要求 

一套優(yōu)質(zhì)模具可以使礦物鑄件初坯的最高精度達到約+/- 0.1 mm/m。當然在各個(gè)部件之間有許多公差配合,要求的精度須更高,如裝配固定直線(xiàn)導軌的滑槽和裝配基面。要達到此類(lèi)平面的公差要求,則必須集成一種叫功能性表面的特殊基面。目前主要采用四種工藝來(lái)生產(chǎn)此類(lèi)平面,具體說(shuō)明如下:

·    礦物鑄件切削加工 - 在此工藝中,初坯在澆鑄時(shí)留有一定的過(guò)盈量,最后通過(guò)磨削或銑削達到所需精度

·   礦物鑄件切削加工- 在此工藝中,金屬零件,如鋼條或鑄鐵,將會(huì )集成預埋到礦物鑄件中,在固化完全后對其金屬面進(jìn)行切削加工

·   復印工藝 - 在該工藝中,礦物鑄件初坯將留有2mm的余量,在脫模后,通過(guò)高精度工裝固定后,進(jìn)行第二次澆鑄,不過(guò)對應精度要求高,及量大的情形下,復印工藝顯得不太合適。

·   精密零件再澆鑄 - 在初坯脫模后,使用高精度工裝模具精準定位,精密零件二次澆鑄植入礦物鑄件.


裝卸與運輸

裝卸過(guò)程設計合理的位置,避免破損產(chǎn)品邊角,運輸過(guò)程中,礦物鑄件必須被安全固定。運輸裝卸應使用吊車(chē)、叉車(chē)和卡車(chē)。另外還需要安裝合適的吊裝夾具和鋼條。

設備定位安裝

原則上安裝礦物鑄件的方法與鑄鋼/鑄鐵類(lèi)似。專(zhuān)用基礎地基對于大型機械設備尤其重要,它采用特殊的適應性土建構造,其自重大約是機床設備重量的70-90%,通過(guò)提高慣性質(zhì)量,保證了整個(gè)系統的抗震剛性,使得設備可以平穩運行,從而滿(mǎn)足對加工精度的要求。

尤其在加工特大型工件,或加工力很大,以及受沖擊型載荷的情況下,必然會(huì )出現機床設備局部下陷,使得尺寸精度不能在整個(gè)加工范圍內滿(mǎn)足常規要求。這種情況下針對性的基礎地基設計變得尤其重要。




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