一种立式离心铸造机铸型的定位及锁紧结构

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一种立式离心铸造机铸型的定位及锁紧结构\n技术领域\n[0001] 本发明属于离心铸造技术领域，具体涉及一种立式离心铸造机铸型的嵌入定位及锁紧结构。\n背景技术\n[0002] 在使用立式离心机进行离心铸造前，需要将设计好的铸型定位安装到立式离心机底盘上并将铸型与离心机底盘锁紧，铸型的组合方式有两种，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。\n传统方法设计的铸型与离心机底盘之间的定位方法有两种，一种是铸型放置在离心机底盘上，以离心机底盘外圆为基准，使铸型外圆到底盘外圆的距离相等进行初步校中、然后精确校中定位，定位操作较为麻烦，劳动强度较高，但这是通常做法；另一种是离心机主轴与铸型底板的中心孔连接，定位准确，但由于底板与主轴采用键或销进行连接，拆装甚为不便，故较少使用。这两种定位方法的不足之处是要么定位不够方便，要么拆装甚为困难。\n[0003] 传统方法设计的铸型锁紧结构，都是采用分段锁紧，即分底层和上层两段锁紧。底层锁紧是离心机与铸型底板间的锁紧，其锁紧方式有两种：①离心机底盘上设置有8个相邻间夹角为45°的径向T型槽，依靠8个T型槽中的T型槽用螺栓将校中定位后铸型底板固定后锁紧，这种锁紧方式较为常用，但锁紧的操作较为麻烦，生产效率较低。②离心机主轴与铸型底板的中心孔连接，由于拆装甚为不便，故较少使用。上层锁紧是盖板与金属筒套间的锁紧，一般采用螺钉或斜碶将盖板与金属筒套进行锁紧。传统锁紧方式的不足之处为，除了安全罩及立式离心机四周的防护墙外，铸型的上方及外侧无其他防护装置。\n[0004] 传统方法设计的铸型组合，铸型的各组成部分之间必定有锁紧装置（螺栓、螺钉、销子或斜碶等）将其连成一体。这种铸型组合的不足之处为，一是不论是底层锁紧还是上层锁紧，锁紧装置都与铸型直接接触，由于高温合金液的作用，锁紧装置的工作温度一般在\n400℃～500℃，锁紧装置的力学性能受到很大影响；二是由于铸型本身空间位置的限制，设计锁紧装置（螺栓、螺钉、销子或斜碶等）的数量及尺寸时都会受到制约。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种使铸型的定位和拆装都十分便捷、并使立式离心铸造的安全性大为提高的立式离心铸造机铸型的定位及锁紧结构。\n[0006] 为解决上述技术问题，采取如下的技术方案：\n[0007] 一种立式离心机铸型的定位及锁紧结构，将立式离心机铸型定位并锁紧在立式离心机底盘上，铸型包括底板、盖板和金属筒套三个部分，三个组成部分之间不具有锁紧功能，所述离心机底盘上设置有与立式离心机主轴同心的圆形凹槽，所述铸型的底板置于立式离心机底盘的圆形凹槽内，定位和拆装都十分方便。离心机底盘上圆形凹槽的四周均布M个螺孔，M不少于3，对于大中型铸型，M一般在六个以上；在所述盖板上方还放置有压板，所述压板为圆环状，所述压板内圆直径大于所述盖板的浇口凸台外缘，所述压板外圆直径大于所述盖板的直径，所述压板边缘设置M个凸出部，每个所述凸出部上开有一个螺栓槽，用M个锁紧螺栓将对应的所述离心机底盘螺孔和所述压板螺栓槽锁紧。压板是锁紧装置中的重要部件，用韧性较好的钢板制作，并具有一定的厚度，其意义在于：一是发生顶喷时能抵御高温合金液的冲刷；二是具有较大的蓄热能力使压板的温度较低，从而使与其连接的锁紧螺栓的温度更低；三是具有较大的质量配重来抵消部分合金液对盖板的抬力。由于锁紧螺栓不与铸型直接接触，而是位于铸型之外，避免了螺栓在高温工作环境下所导致的强度失效。本发明中，压板、锁紧螺栓与离心机底盘一起形成一个顶盖笼栏式的锁紧结构，从而在铸型外增加了一道坚固的防护装置，能有效地避免铸型碎片及高温金属液产生的顶喷，大大提高了立式离心铸造的安全性。铸型由三部分组合，底板、盖板和金属筒套可以采用各自最适宜的材质，以提高安全性、尺寸稳定性或降低成本，如底板、盖板可采用不易变形的球墨铸铁制作，浇注大型离心铸钢件时，金属筒套可采用高温力学性能好的铬钼铸钢制作。\n[0008] 在所述底盘圆形凹槽内圆与所述底板外圆之间设置有热膨胀间隙，一是能保证底板足够的定位精度，二是便于底板的拆装。\n[0009] 所述离心机底盘的材质采用塑性金属材料。\n[0010] 所述离心机底盘螺孔与底盘外圆之间留有空隙。以防止在铸型高速旋转时，螺栓孔附近的底盘产生崩裂。\n[0011] 在所述底板上平面上设置第一阶梯卡口，所述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。同理在所述盖板下平面上设置第三阶梯卡口，所述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。\n[0012] 所述底板上平面中部设有至少一个分流包，以助合金液快速分流。\n[0013] 所述底板下平面中间设置凹槽，减小底板与底盘的接触面积，从而减小底板因反复受热变形而产生的不平度。\n[0014] 本发明的有益效果，一是对底板采用圆形凹槽定位方式，使底板定位准确且拆装便捷；二是铸型由底板、盖板和金属筒套三部分组合的结构和在铸型之外的螺栓锁紧方式，避免了螺栓在高温工作环境下所导致的强度失效；三是对铸型采用锁紧方式，压板、螺栓与底盘一起形成顶盖笼栏式结构，从而在铸型外增加了一道坚固的防护装置，能有效地避免铸型碎片及金属液的顶喷，使安全性大为提高。\n附图说明\n[0015] 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。\n[0016] 图1为本发明实施例立式离心机铸型的定位及锁紧结构示意图；\n[0017] 图2为本发明实施例立式离心机铸型的定位及锁紧结构的立式机离心机底盘结构简图；\n[0018] 图3为本发明实施例立式离心机铸型的定位及锁紧结构的铸型底板结构简图；\n[0019] 图4为本发明实施例立式离心机铸型的定位及锁紧结构的铸型盖板结构简图；\n[0020] 图5为本发明实施例立式离心机铸型的定位及锁紧结构的铸型金属筒套结构简图；\n[0021] 图6为本发明实施例立式离心机铸型的定位及锁紧结构的压板结构简图；\n[0022] 图7为本发明实施例立式离心机铸型的定位及锁紧结构的锁紧螺栓结构简图。\n具体实施方式\n[0023] 本发明实施例涉及的一种J5520B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，该设备适宜于单件小批量生产。该离心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=W铸件+W铸型）在\n10t以内。设备整机（包括底盘）安装在地平面以下的钢筋混凝土地坑之内，铸型则在地平面以上的钢筋混凝土防护墙内，上面安装钢板防护系统。钢板防护系统为大小两块防护罩，大防护罩为固定式结构，主要用于安装设备使用，小防护罩主要用于铸型的吊离及取件、浇注时使用。\n[0024] 如图1所示，铸型包括底板4、盖板7（材质均为球墨铸铁QT450-10）和金属筒套2（材质为铸钢ZG230-450）三个部分，该铸型定位并锁紧在立式离心机底盘5上，盖板7上还设置有压板6。如图2所示，离心机底盘5外径为2400mm，材质为球墨铸铁QT500，离心机底盘5上设置有与离心机主轴同心的圆形凹槽51，圆形凹槽内径为2206mm，由于该离心机用于铜合金离心铸件的生产，底盘圆形凹槽的内径与底板之间设置有热膨胀间隙6mm(单边\n3mm)，底板4的外径为Φ2200mm。离心机底盘5上圆形凹槽51的四周均布16个螺孔52，离心机底盘螺孔52与底盘5外圆之间留有空隙。如图6和图4所示，压板6为圆环状，压板6内圆直径大于盖板7的浇口凸台外缘71，压板6外圆直径大于盖板7的直径，压板6边缘设置16个凸出部61，每个凸出部61上开有螺栓槽62，用16个锁紧螺栓3将对应的离心机底盘螺孔52和压板螺栓槽62锁紧。\n[0025] 用压板将铸型锁紧在离心机底盘上，从而压板6、锁紧螺栓3与离心机底盘5一起能够形成一个顶盖笼栏式结构，在设备防护罩内增加了一套防护设施，即便在铸件浇注过程中铸型发生碎裂的情况，顶盖式花形压板能避免铸型碎片及金属液产生顶喷；笼栏式锁紧螺栓也使铸型碎片横飞所产生的危害程度大为降低；加上立式离心机的安全罩及立式离心机四周的钢筋混凝土防护墙使安全隐患降到最低程度。\n[0026] 如图4所示，盖板的外径为Φ2200mm，与底板外径相同；如图5所示，金属筒套外径也设计成与底板，盖板相同的尺寸为Φ2200mm，金属筒套的内径尺寸则根据铸件的工艺要求来确定。\n[0027] 如图3、图4和图5所示，在底板4上设置第一阶梯卡口41，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；在盖板设置第三阶梯卡口72，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\n22相互卡紧。\n[0028] 如图3，底板4中部设有一个分流包42，以助合金液快速分流；底板4底部中间设置凹槽43，减小底板与底盘的接触面积，从而减小底板因反复受热变形而产生的不平度。\n[0029] 如图6，压板6是将金属筒套2、底板4、盖板7锁紧在离心机底盘5上的重要部件，用韧性好的Q235钢板制作，厚度为40mm。压板6在铸型上方形成一道坚固的屏障，即便在铸件浇注过程中铸型发生碎裂，顶盖式压板能够有效地压制铸型碎片及高温金属液产生的顶喷。如图7，锁紧螺杆3材质选用40Cr钢，调质处理，底盘上共装有16根锁紧螺杆，锁紧螺杆的最小端为M36㎜螺纹，与底盘连接处的最大端为M42㎜螺纹，与传统的铸型锁紧方式相比，在数量及强度上大大优于传统的铸型本身上面的螺钉或销子，采用在铸型之外的螺栓锁紧方式还避免了螺栓的高温工作环境。\n[0030] 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。