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CN113239501B - 垂直浇注系统截面积计算模型获取方法及截面积获取方法 - Google Patents

垂直浇注系统截面积计算模型获取方法及截面积获取方法 Download PDF

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CN113239501B
CN113239501B CN202110786883.3A CN202110786883A CN113239501B CN 113239501 B CN113239501 B CN 113239501B CN 202110786883 A CN202110786883 A CN 202110786883A CN 113239501 B CN113239501 B CN 113239501B
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sectional area
gating system
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Kehua Holdings Co ltd
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Abstract

本发明属于铸铁浇注技术领域，具体涉及一种垂直浇注系统截面积计算模型、获取方法及系统，其中垂直浇注系统截面积获取方法包括：获取浇注系统的参数；根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及根据面积参数构建浇注系统的3D模型，实现了精确计算垂直浇注系统截面积，提高了出品率，以及提高了铸件表面质量。

Description

垂直浇注系统截面积计算模型获取方法及截面积获取方法
技术领域
本发明属于铸铁浇注技术领域，具体涉及一种垂直浇注系统截面积计算模型、获取方法及系统。
背景技术
按照DISA公司推荐的计算公式确定浇注系统的截面积，经过多次实践证明浇注时间过长，易出现断流，达不到设计预定的浇注速度；对于模板布置的二层或多层的工艺，需要多次调整，才能实现各层基本同时充型的目的。由于浇注系统设计不合理，导致浇出来的铸件表面质量差，容易出现渣孔、气孔等缺陷。
因此，基于上述技术问题需要设计一种新的垂直浇注系统截面积计算模型、获取方法及系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种垂直浇注系统截面积计算模型、获取方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种垂直浇注系统截面积计算模型获取方法，包括：获取浇注系统中所有铸件单元的入水面积S 总：
Figure 583228DEST_PATH_IMAGE001
；
获取浇注系统中单个铸件入水面积S 单：
Figure 253243DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，n为铸件单元数量；G为铸型中金属液总重量，单位为kg；T为浇注时间，单位为：s；
Figure 774355DEST_PATH_IMAGE003
为浇注系统中材料的密度；
Figure 945442DEST_PATH_IMAGE004
为铸件入口处金属液流动速度，单位为cm/s；
获取上、下层横浇道与直浇道搭接面积S 横上搭面积、S 横下搭面积：
Figure 337240DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 443736DEST_PATH_IMAGE006
其中，S 横上搭面积为上层横浇道与直浇道搭接面积；S 横下搭面积为下层横浇道与直浇道搭接面积；S 阻下为下层直浇道截面积；S 阻上为上层直浇道截面积；N 1为上层铸件单元数量；N 2为下层铸件单元数量；
Figure 937297DEST_PATH_IMAGE007
。
第二方面，本发明还提供一种采用上述垂直浇注系统截面积计算模型获取方法的垂直浇注系统截面积获取方法，包括：获取浇注系统的参数；根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及根据面积参数构建浇注系统的3D模型。
进一步，所述获取浇注系统的参数的方法包括：获取铸型中金属液总重量G，单位为：kg、铸件单元重量G1，单位为：kg、浇注时间T，单位为：s、摩擦系数u、上层横浇道距浇口杯距离H 1，单位为：cm、下层横浇道距浇口杯距离H 2，单位为：cm、铸件高度C，单位为：cm。
进一步，所述浇注时间T为：
Figure 397228DEST_PATH_IMAGE008
；
其中，V为浇注速度；t为直浇道充满时间。
进一步，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法包括：
获取浇注系统中所有铸件的入水面积S 总：
Figure 33746DEST_PATH_IMAGE009
；
其中，
Figure 435777DEST_PATH_IMAGE010
为铸件入口处金属液流动速度，单位为cm/s；
获取浇注系统中单个铸件入水面积S 单：
Figure 134743DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，n为铸件单元数量；
获取单个S 横：
Figure 788578DEST_PATH_IMAGE012
；
其中，
Figure 920349DEST_PATH_IMAGE013
为经验系数；
确定上层平均压力头h P上：
Figure 978435DEST_PATH_IMAGE014
；
确定下层平均压力头h P下：
Figure 820489DEST_PATH_IMAGE015
；
其中，P为内浇道以上型腔高度。
进一步，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法还包括：
获取下层直浇道截面积S 阻下：
Figure 137070DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，
Figure 357967DEST_PATH_IMAGE017
为水力学公式常数；
Figure 868845DEST_PATH_IMAGE018
为浇注系统中材料的密度；N 2为下层铸件单元数量；
获取上层直浇道截面积S 阻上：
Figure 932616DEST_PATH_IMAGE019
；
其中，N 1为上层铸件单元数量，
Figure 803620DEST_PATH_IMAGE020
。
进一步，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法还包括：
获取上、下层横浇道与直浇道搭接面积S 横上搭面积、S 横下搭面积：
Figure 128291DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure 918392DEST_PATH_IMAGE022
。
进一步，所述根据面积参数构建浇注系统的3D模型的方法包括：根据S 总、S 单、S 横、S 阻下、S 阻上、S 横上搭面积、S 横下搭面积和浇注系统的参数构建浇注系统的3D模型。
第三方面，本发明还提供一种采用上述垂直浇注系统截面积获取方法的垂直浇注系统截面积获取系统，包括：参数模块，获取浇注系统的参数；计算模块，根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及构建模块，根据面积参数构建浇注系统的3D模型。
本发明的有益效果是，本发明通过获取浇注系统的参数；根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及根据面积参数构建浇注系统的3D模型，实现了精确计算垂直浇注系统截面积，以及提高了铸件表面质量。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所涉及的垂直浇注系统截面积获取方法的流程图；
图2是本发明所涉及的垂直浇注系统的示意图；
图3是本发明所涉及的垂直浇注系统截面积获取系统的原理框图。
图中：
1为铸件高度C；
2为上层横浇道距浇口杯距离H 1；
3为下层横浇道距浇口杯距离H 2；
4为单个铸件的入水面积S 单；
5为单个横浇道截面积S 横；
6为下层直浇道截面积S 阻下；
7为上层直浇道截面积S 阻上；
8为下层横浇道与直浇道搭接面积S 横下搭面积；
9为上层横浇道与直浇道搭接面积S 横上搭面积。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例1提供了一种垂直浇注系统截面积计算模型，包括：
获取浇注系统中所有铸件单元的入水面积S 总：
Figure 344826DEST_PATH_IMAGE023
；
获取浇注系统中单个铸件入水面积S 单：
Figure 501744DEST_PATH_IMAGE024
；
其中，n为铸件单元数量；G为铸型中金属液总重量，单位为：kg；T为浇注时间，单位为：s；
Figure 697233DEST_PATH_IMAGE025
为浇注系统中材料的密度；
Figure 923815DEST_PATH_IMAGE026
为铸件入口处金属液流动速度，单位为cm/s，铸件入口处金属液流动速度选择60cm/s；
获取上、下层横浇道与直浇道搭接面积S 横上搭面积、S 横下搭面积：
Figure 555654DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 768460DEST_PATH_IMAGE028
；
其中，S 横上搭面积为上层横浇道与直浇道搭接面积；S 横下搭面积为下层横浇道与直浇道搭接面积；S 阻下为下层直浇道截面积；S 阻上为上层直浇道截面积；N 1为上层铸件单元数量；N 2为下层铸件单元数量；
Figure 208669DEST_PATH_IMAGE029
；实现了精确计算垂直浇注系统截面积，在后续根据垂直浇注系统截面积进行浇注时提高了铸件表面质量，并且随着浇注时间加长，也不会出现断流，一直维持预定的浇注速度，不会影响造型效率。
实施例2
图1是本发明所涉及的垂直浇注系统截面积获取方法的流程图。
如图1所示，在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种采用实施例1中垂直浇注系统截面积计算模型的垂直浇注系统截面积获取方法，包括：获取浇注系统的参数；根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及根据面积参数构建浇注系统的3D模型，实现了精确计算垂直浇注系统截面积，以及提高了铸件表面质量；随着浇注时间加长，也不会出现断流，一直维持预定的浇注速度，不会影响造型效率。
在本实施例中，垂直浇注系统截面积获取方法中，铸件入水线速度控制在0.6m/s以下；测量铸件型腔距离模型顶面的距离作为实际压力头，以直浇道截面积作为最小阻流。
图2是本发明所涉及的垂直浇注系统的示意图。
如图2所示，在本实施例中，所述获取浇注系统的参数的方法包括：获取铸型中金属液总重量G（单位为：kg）、铸件单元重量G1（单位为：kg）、浇注时间T（单位为：s）、摩擦系数u（u=0.3-0.35）、上层横浇道距浇口杯距离H 1（单位为：cm）、下层横浇道距浇口杯距离H 2（单位为：cm）、铸件高度C（单位为：cm）。
在本实施例中，所述浇注时间T为：
Figure 701092DEST_PATH_IMAGE030
；其中，V为浇注速度（单位为：kg/s），浇注速度为2-5kg/s，例如4kg/s；t为直浇道充满时间，可以为1-2秒，例如1 s。
在本实施例中，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法包括：
获取浇注系统中所有铸件的入水面积S 总（单位为：cm 2）：
Figure 102118DEST_PATH_IMAGE031
；
其中，
Figure 977670DEST_PATH_IMAGE032
为铸件入口处金属液流动速度，单位为cm/s；
获取浇注系统中单个铸件的入水面积S 单（单位为：cm 2）：
Figure 397019DEST_PATH_IMAGE033
；
其中，n为铸件单元数量，n为4；
获取单个横浇道截面积S 横（横浇道截面积，单位为cm 2）：
Figure 575190DEST_PATH_IMAGE034
；
其中，
Figure 322567DEST_PATH_IMAGE035
为经验系数，取值为1到1.2；
确定上层平均压力头h P上：
Figure 630838DEST_PATH_IMAGE036
；
确定下层平均压力头h P下：
Figure 655426DEST_PATH_IMAGE037
；
其中，P为内浇道以上型腔高度；顶注时P=0，中注时P=C/2，底注时P=C。
在本实施例中，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法还包括：
获取下层直浇道截面积S 阻下（下层直浇道截面积，单位为cm 2）：
Figure 519345DEST_PATH_IMAGE038
；
其中，
Figure 754018DEST_PATH_IMAGE039
为水力学公式常数，为22.6；
Figure 581159DEST_PATH_IMAGE040
为浇注系统中材料的密度，可以根据实际的材料改变，在本实施例中材料为灰铁，其密度为7.2g/cm 3；u可以推荐取0.3；因铸件为底注入水，
Figure 476565DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 121173DEST_PATH_IMAGE042
；N 2为下层铸件单元数量；
获取上层直浇道截面积S 阻上（上层直浇道截面积，单位为cm 2）：
Figure 718508DEST_PATH_IMAGE043
；
其中，N 1为上层铸件单元数量，
Figure 598608DEST_PATH_IMAGE044
。
在本实施例中，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法还包括：
获取上层横浇道与直浇道搭接面积S 横上搭面积、下层横浇道与直浇道搭接面积S 横下搭面积：
Figure 863367DEST_PATH_IMAGE045
；
Figure 944456DEST_PATH_IMAGE046
。
在本实施例中，所述根据面积参数构建浇注系统的3D模型的方法包括：根据S 总、S 单、S 横、S 阻下、S 阻上、S 横上搭面积、S 横下搭面积和浇注系统的参数构建浇注系统的3D模型（通过三维设计软件UG NX构建3D模型）；将3D模型导入铸造模拟软件MAGMA进行模拟可以达到上、下层同时充型的效果，浇出来的铸件表面质量提高。
具体的，对铸件单元重量估算，铸件单元的单重G1=5kg、浇注系统估算重量9kg，铸型中金属液总重量G=4×5+9=29kg；
浇注时间确定，
Figure 776889DEST_PATH_IMAGE047
，取6s；浇注速度V按4kg/s计算，直浇道充满时间t为1s；
单个铸件入水面积计算，
Figure 945833DEST_PATH_IMAGE048
；
Figure 924154DEST_PATH_IMAGE049
，可以取值2.8 cm 2；
单个横浇道截面积计算，S 横=1.2S 单=1.2*2.8=3.36cm 2，可以取3.4cm 2；
确定上层平均压力头h P上和确定下层平均压力头h P下：
根据铸件在模板摆布位置估算上层横浇道距浇口杯距离H 1（H 1为28 cm）、下层横浇道距浇口杯距离H 2（H 2为49 cm），铸件高度C为20cm；
h p上=H 1-C/2=28-10=18cm；
h p下=H 2-C/2=49-10=39cm；
上层铸件单元数量和下层铸件单元数量均为2，获取上、下层直浇道截面积S 阻上、S 阻下：
Figure 35198DEST_PATH_IMAGE050
，可以取值7cm 2；
Figure 607125DEST_PATH_IMAGE051
，可以取值2.8 cm 2；
上层铸件单元数量和下层铸件单元数量均为2，获取上、下层横浇道与直浇道搭接面积S 横上搭面积、S 横下搭面积：
Figure 969973DEST_PATH_IMAGE052
，可以取值2.3cm 2；
Figure 163319DEST_PATH_IMAGE053
，可以取值1.5cm 2；搭接面积按直浇道面积递增10%。
实施例3
图3是本发明所涉及的垂直浇注系统截面积获取系统的原理框图。
如图3所示，在实施例2的基础上，本实施例3还提供一种垂直浇注系统截面积获取系统，包括：参数模块，获取浇注系统的参数；计算模块，根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及构建模块，根据面积参数构建浇注系统的3D模型。
在本实施例中，参数模块获取浇注系统的参数，计算模块根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数，以及构建模块根据面积参数构建浇注系统的3D模型的方法在实施例2中已经详细描述，在本实施例中不再赘述。
综上所述，本发明通过获取浇注系统的参数；根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及根据面积参数构建浇注系统的3D模型，实现了精确计算垂直浇注系统截面积，以及提高了铸件表面质量。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种垂直浇注系统截面积计算模型获取方法，其特征在于，包括：获取浇注系统中所有铸件单元的入水面积S 总：
Figure 53896DEST_PATH_IMAGE001
；获取浇注系统中单个铸件入水面积S 单：
Figure 725180DEST_PATH_IMAGE002
；其中，n为铸件单元数量；G为铸型中金属液总重量，单位为：kg；T为浇注时间，单位为：s；
Figure 478372DEST_PATH_IMAGE003
为浇注系统中材料的密度；
Figure 484374DEST_PATH_IMAGE004
为铸件入口处金属液流动速度，单位为cm/s；获取下层直浇道截面积S 阻下：
Figure 578886DEST_PATH_IMAGE005
；其中，
Figure 494890DEST_PATH_IMAGE006
为水力学公式常数；N 2为下层铸件单元数量；G1为铸件单元重量，单位为：kg；u为摩擦系数；获取上层直浇道截面积S 阻上：
Figure 481300DEST_PATH_IMAGE007
；获取上、下层横浇道与直浇道搭接面积S 横上搭面积、S 横下搭面积：
Figure 725331DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 760283DEST_PATH_IMAGE009
；其中，S 横上搭面积为上层横浇道与直浇道搭接面积；S 横下搭面积为下层横浇道与直浇道搭接面积；S 阻下为下层直浇道截面积；S 阻上为上层直浇道截面积；N 1为上层铸件单元数量；N 2为下层铸件单元数量；
Figure 921006DEST_PATH_IMAGE010
。
2.一种采用如权利要求1所述垂直浇注系统截面积计算模型获取方法的垂直浇注系统截面积获取方法，其特征在于，包括：获取浇注系统的参数；根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及根据面积参数构建浇注系统的3D模型。
3.如权利要求2所述的垂直浇注系统截面积获取方法，其特征在于，所述获取浇注系统的参数的方法包括：获取铸型中金属液总重量G，单位为：kg、铸件单元重量G1，单位为：kg、浇注时间T，单位为：s、摩擦系数u、上层横浇道距浇口杯距离H 1，单位为：cm、下层横浇道距浇口杯距离H 2，单位为：cm、铸件高度C，单位为：cm。
4.如权利要求3所述的垂直浇注系统截面积获取方法，其特征在于，所述浇注时间T为：
Figure 750422DEST_PATH_IMAGE011
；其中，V为浇注速度，单位为：kg/s，浇注速度为2-5kg/s；t为直浇道充满时间，为1-2秒。
5.如权利要求4所述的垂直浇注系统截面积获取方法，其特征在于，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法包括：获取浇注系统中所有铸件单元的入水面积S 总：
Figure 980284DEST_PATH_IMAGE012
；其中，
Figure 818927DEST_PATH_IMAGE013
为铸件入口处金属液流动速度，单位为cm/s；获取浇注系统中单个铸件入水面积S 单：
Figure 506260DEST_PATH_IMAGE014
；其中，n为铸件单元数量；获取单个横浇道截面积S 横：
Figure 647522DEST_PATH_IMAGE015
；其中，
Figure 725200DEST_PATH_IMAGE016
为经验系数，取值为1到1.2；确定上层平均压力头h P上：
Figure 757747DEST_PATH_IMAGE017
；确定下层平均压力头h P下：
Figure 237270DEST_PATH_IMAGE018
；其中，P为内浇道以上型腔高度；H 1为上层横浇道距浇口杯距离，单位为：cm；H 2为下层横浇道距浇口杯距离，单位为：cm。
6.如权利要求5所述的垂直浇注系统截面积获取方法，其特征在于，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法还包括：获取下层直浇道截面积S 阻下：
Figure 50898DEST_PATH_IMAGE019
；其中，
Figure 943768DEST_PATH_IMAGE020
为水力学公式常数；
Figure 124213DEST_PATH_IMAGE021
为浇注系统中材料的密度；N 2为下层铸件单元数量；G1为铸件单元重量，单位为：kg；获取上层直浇道截面积S 阻上：
Figure 599188DEST_PATH_IMAGE022
；其中，N 1为上层铸件单元数量，
Figure 206887DEST_PATH_IMAGE023
。
7.如权利要求6所述的垂直浇注系统截面积获取方法，其特征在于，所述根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数的方法还包括：获取上、下层横浇道与直浇道搭接面积S 横上搭面积、S 横下搭面积：
Figure 383791DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure 102348DEST_PATH_IMAGE025
。
8.如权利要求7所述的垂直浇注系统截面积获取方法，其特征在于，所述根据面积参数构建浇注系统的3D模型的方法包括：根据S 总、S 单、S 横、S 阻下、S 阻上、S 横上搭面积、S 横下搭面积和浇注系统的参数构建浇注系统的3D模型。
9.一种采用如权利要求2所述垂直浇注系统截面积获取方法的垂直浇注系统截面积获取系统，其特征在于，包括：参数模块，获取浇注系统的参数；计算模块，根据参数和垂直浇注系统截面积计算模型获取浇注系统中所需的面积参数；以及构建模块，根据面积参数构建浇注系统的3D模型。
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