本發(fā)明屬于灰鑄鐵鑄件工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及DISA線上生產(chǎn)灰鑄鐵輪轂類鑄件的澆冒口系統(tǒng)及其設計方法。該澆冒口系統(tǒng)及設計方法能夠大幅提高灰鑄鐵輪轂鑄件的工藝出品率，并能消除當前生產(chǎn)現(xiàn)場鑄造工藝所頻繁出現(xiàn)的鑄件缺陷。

背景技術(shù)：

用鑄造方法生產(chǎn)金屬構(gòu)件是最為常用的工業(yè)方法之一，其中鑄鐵鑄件占鑄件總產(chǎn)量的一半以上?，F(xiàn)代鑄造業(yè)普遍采用自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)鑄件，其中DISA生產(chǎn)線是用于大批量生產(chǎn)小型鑄鐵件的常用設備。DISA生產(chǎn)線采用壓縮空氣擠壓造型，砂型緊實度好，生產(chǎn)效率高，適于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中等復雜，精確度要求高的球鐵和灰鐵鑄件。

但是DISA線設備限定鑄造工藝只能垂直分型，且只有一個分型面，澆口位置固定在一個小范圍內(nèi)。DISA線設備的特點決定了其鑄造工藝的特殊性。DISA線鑄造工藝的特點是鑄件分層排布，為了保證鑄件質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性，要求充型時各層鑄件同時充滿；為了提高生產(chǎn)效率，要求澆注系統(tǒng)和冒口系統(tǒng)緊湊排列，所以鑄造廠往往把冒口與澆注系統(tǒng)融合在一起設計。

當前采用DISA線的鑄造企業(yè)一般是按照DISA公司給出的設計方法進行澆注系統(tǒng)設計，采用類似鑄鋼冒口設計經(jīng)驗方法(鑄鋼件的模數(shù)法)設計冒口，忽略石墨化膨脹，且占用澆注系統(tǒng)部分作為側(cè)冒口,設計非常粗糙，補縮效果差，缺乏嚴格的科學性，因此生產(chǎn)出的鑄件常常出現(xiàn)縮松缺陷；且現(xiàn)有工藝的澆注系統(tǒng)采用節(jié)流技術(shù)設計澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)尺寸偏大；工藝出品率很低，存在縮松缺陷。本發(fā)明所研究的輪轂類鑄件是工業(yè)上大量使用的一種灰鑄鐵鑄件，該灰鑄鐵輪轂鑄件屬于家電內(nèi)部的小型零件，為提高生產(chǎn)效率以及保證各批次規(guī)格均一，該灰鑄鐵輪轂鑄件采用DISA生產(chǎn)線生產(chǎn)。在通過現(xiàn)有的DISA線澆冒口系統(tǒng)進行生產(chǎn)時會存在工藝出品率偏低(51.8％)，且容易出現(xiàn)縮松缺陷，廢品率高達15.5％的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對DISA生產(chǎn)線上垂直分型的灰鑄鐵輪轂類鑄件現(xiàn)有工藝出品率低，鑄件中心有縮松的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種DISA線上生產(chǎn)灰鑄鐵輪轂類鑄件的澆冒口系統(tǒng)及其設計方法。該澆冒口系統(tǒng)針對該灰鑄鐵輪轂類鑄件而設計，冒口與澆注系統(tǒng)分離，每個鑄件配備單一冒口補縮，各鑄件上冒口形狀大小相同，便于實際操作，且適合DISA線自動規(guī)模生產(chǎn)，能消除當前的縮松缺陷，提高了該輪轂類鑄件的鑄造質(zhì)量，鑄造工藝出品率提高了18％-22％。該設計方法采用均衡凝固理論設計冒口，根據(jù)輪轂鑄件形狀及大小特征，設計新的型板布局，采用等壓等流量技術(shù)設計澆注系統(tǒng)，設計方法簡單可靠，設計好的澆冒口系統(tǒng)更適于實際應用。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種DISA線上生產(chǎn)灰鑄鐵輪轂類鑄件的澆冒口系統(tǒng)，包括冒口和澆注系統(tǒng)，所述澆注系統(tǒng)包括直澆道、內(nèi)澆道和橫澆道，橫澆道中垂線的兩側(cè)對稱設有兩個直澆道，每型八個鑄件，每個鑄件通過相應的內(nèi)澆道與直澆道相聯(lián)通，其特征在于八個鑄件按照上、中、下分三層布置，且以橫澆道中垂線為軸分為左右兩側(cè)，左側(cè)上層和中層各布置一個鑄件，下層布置兩個鑄件，右側(cè)上層布置兩個鑄件，中層和下層各布置一個鑄件，每個直澆道均為折線形狀，在直澆道的末端設置緩沖區(qū)域，內(nèi)澆道截面形狀為矩形，每層直澆道的截面積是位于該層及該層以下內(nèi)澆道總截面積的1.2倍，相應側(cè)的橫澆道的截面積是該側(cè)內(nèi)澆道總截面積的1.5倍，直澆道和橫澆道的形狀都為等腰梯形；所述冒口均單獨設置在每個鑄件的正頂端。

上述DISA線上生產(chǎn)灰鑄鐵輪轂類鑄件的澆冒口系統(tǒng)的設計方法，該方法根據(jù)均衡凝固理論設計冒口，并考慮灰鑄鐵石墨化膨脹影響，設計冒口形狀大小和放置位置；再依據(jù)“短、薄、寬”的原則以及冒口位置選取冒口頸尺寸；結(jié)合實際生產(chǎn)中一型八件的要求，根據(jù)等壓等流量工藝設計方法，計算澆注系統(tǒng)不同分層的實際壓頭大小，然后代入奧贊公式中分別得到上、中、下層內(nèi)澆道的截面積，橫澆道與直澆道的截面積由內(nèi)澆道的截面積按權(quán)利要求1中的倍數(shù)關(guān)系得出，最后經(jīng)過數(shù)值模擬優(yōu)化得到所述的澆冒口系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明突出的實質(zhì)性特點是：

1)采用均衡凝固理論，結(jié)合灰鐵鑄件數(shù)值模擬技術(shù)進行新的冒口設計，將原有融合側(cè)冒口改變?yōu)楠毩我幻翱冢?/p>

2)針對本申請中在DISA線上生產(chǎn)的輪轂類鑄件，僅采用均衡凝固理論無法完全同時兼顧補縮到鑄件中的兩處熱節(jié)，本申請通過提高灰鑄鐵中的石墨化膨脹因素實現(xiàn)自補縮，實現(xiàn)無縮松缺陷的目的；

3)根據(jù)輪轂鑄件形狀及大小特征，設計新的型板布局，采用等壓等流量技術(shù)，在各層內(nèi)澆道之間的直澆道中設置阻流截面，調(diào)節(jié)截面比，結(jié)合數(shù)值模擬流場技術(shù)得到優(yōu)化后的新澆注系統(tǒng)。

本發(fā)明的顯著進步是：

1)在消除原鑄造工藝縮松缺陷的情況下，冒口及澆注系統(tǒng)尺寸大為減少，使得工藝出品率由原來的51.8％提高到70.6％；2)原鑄造工藝將冒口和澆注系統(tǒng)合為一體進行設計計算，無法同時兼顧二者的技術(shù)要求，設計計算主要依賴經(jīng)驗，雖然經(jīng)過反復實驗調(diào)整，仍然無法消除鑄件中心的縮松缺陷，工藝出品率也很低；而本發(fā)明的澆冒口系統(tǒng)的設計計算方法明確、清晰、精確度高，且通過數(shù)值模擬技術(shù)進行評估和優(yōu)化，大大提高了設計的科學性和可靠性；3)澆注系統(tǒng)采用等壓等流量原理設計，冒口與澆注系統(tǒng)分離，工藝設計較為簡單，各冒口形狀結(jié)構(gòu)相同，便于實際操作，適合DISA自動規(guī)模生產(chǎn)，防止了各個鑄件質(zhì)量差異；4)根據(jù)本發(fā)明設計方法，重新排布了鑄件，提高了澆冒口系統(tǒng)中的空間利用率。

附圖說明

圖1本發(fā)明DISA線上生產(chǎn)灰鑄鐵輪轂類鑄件的澆冒口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明中DISA線上的工藝型板布局圖；

圖3現(xiàn)有技術(shù)中DISA線上的工藝型板布局圖；

圖4本發(fā)明方法對鑄件進行結(jié)構(gòu)分體劃分的分體示意圖；

圖5現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明數(shù)值模擬結(jié)果示意圖；其中圖5(a)現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)值模擬下的縮松缺陷圖；圖5(b)采用本發(fā)明澆冒口系統(tǒng)的數(shù)值模擬下的縮松缺陷圖；

圖中，1鑄件，2冒口，3直澆道，4內(nèi)澆道，5緩沖區(qū)域，6橫澆道。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖進一步敘述本發(fā)明，但并不以此作為對本申請權(quán)利要求保護范圍的限定。采用技術(shù)方案中的方法對圖1中的鑄件進行冒口和澆注系統(tǒng)設計，并用數(shù)值模擬軟件進行模擬。

本發(fā)明DISA線上生產(chǎn)灰鑄鐵輪轂類鑄件(簡稱鑄件)的澆冒口系統(tǒng)(簡稱澆冒口系統(tǒng)，參見圖1)，包括冒口和澆注系統(tǒng)，所述澆注系統(tǒng)包括直澆道3、內(nèi)澆道4和橫澆道6，橫澆道中垂線的兩側(cè)對稱設有兩個直澆道，每個鑄件通過相應的內(nèi)澆道與直澆道3相聯(lián)通，每型八個鑄件1，分為上、中、下三層，上層和下層各布置三個鑄件，中層布置兩個鑄件，且以橫澆道中垂線為軸左右對稱，中垂線位置的上層和下層分別布置一個鑄件，每個直澆道3均為折線形狀，在直澆道3的末端設置緩沖區(qū)域5，內(nèi)澆道截面積大小采用等壓等流量方法進行計算，截面形狀為矩形；其中每層直澆道的截面積是位于該層及該層以下內(nèi)澆道總截面積的1.2倍，相應側(cè)的橫澆道6的截面積是該側(cè)內(nèi)澆道總截面積的1.5倍(如本發(fā)明圖1中，左側(cè)上層直澆道截面積即為左側(cè)上、中、下層內(nèi)澆道截面積之和，其中上層和中層分別有一個內(nèi)澆道，下層有兩個內(nèi)澆道；左側(cè)橫澆道的截面積即為左側(cè)上、中、下層內(nèi)澆道截面積之和)；直澆道和橫澆道的形狀都為等腰梯形。

在每個鑄件的正頂端均設置有一個冒口2，利用均衡凝固理論設計冒口的大小，根據(jù)冒口模數(shù)大小選取冒口為圓柱形有冒口窩冒口，其中H/D＝1.1，對熱節(jié)部位進行分析以及結(jié)合DISA線特點確定冒口位置。

所述冒口為圓柱形有冒口窩的單一冒口。

本發(fā)明中所述截面均是指相應澆道的橫截面。

本發(fā)明澆冒口系統(tǒng)的設計方法是：根據(jù)均衡凝固理論設計冒口，并考慮灰鑄鐵石墨化膨脹影響，設計冒口形狀大小和放置位置，形狀大小部分通過計算鑄件模數(shù)，進而推導出冒口模數(shù)，再選取冒口尺寸和形狀，整個計算都采用均衡凝固計算公式；冒口位置選取首先將鑄件劃分為三個結(jié)構(gòu)分體，分別計算這三個結(jié)構(gòu)分體的模數(shù)和鑄件的收縮模數(shù)，分體模數(shù)比鑄件收縮模數(shù)大的部位為熱節(jié)，權(quán)衡考慮熱節(jié)分布以及DISA線垂直分型特征和操作的難易程度，最終確定將冒口位置安放在輪緣處，對于無法兼顧補縮的熱節(jié)通過提高石墨化膨脹實現(xiàn)自補縮，最后計算出冒口距離鑄件邊緣處的距離，依據(jù)“短、薄、寬”的原則以及冒口位置選取冒口頸尺寸；結(jié)合實際生產(chǎn)中一型八件的要求，設計出澆冒口系統(tǒng)和鑄件的型版布局，根據(jù)等壓等流量工藝設計方法，計算澆注系統(tǒng)不同分層的實際壓頭大小，然后代入奧贊公式中分別得到上、中、下層內(nèi)澆道的截面積，橫澆道與直澆道的截面積由內(nèi)澆道的截面積按上述的倍數(shù)關(guān)系(即每層直澆道的截面積是位于該層及該層以下內(nèi)澆道總截面積的1.2倍，相應側(cè)的橫澆道6的截面積是該側(cè)內(nèi)澆道總截面積的1.5倍；)得出，最后經(jīng)過數(shù)值模擬優(yōu)化得到所述的澆冒口系統(tǒng)。

具體步驟是：

第一步、鑄造設備

針對灰鑄鐵輪轂類鑄件自身特點及DISA線生產(chǎn)條件，選擇砂型鑄造，垂直分型，冒口和澆注系統(tǒng)均設置在分型面上；

第二步、冒口設計

1)對鑄件進行分析并劃分結(jié)構(gòu)體(如圖4)

根據(jù)鑄件特征，灰鑄鐵輪轂鑄件劃分為輪轂、輪輻、輪緣三個結(jié)構(gòu)分體(簡稱為分體)，分別標記為a、b和c，根據(jù)公式(1)分別計算三個結(jié)構(gòu)分體和鑄件的模數(shù)，

其中，V為鑄件或各分體體積，S為鑄件或各分體表面積，M_a、M_b、M_c、M分別為輪轂、輪輻、輪緣和鑄件的模數(shù)；

2)計算質(zhì)量周界商、灰鑄鐵件收縮時間分數(shù)、收縮模數(shù)因數(shù)

根據(jù)公式(2)計算鑄件質(zhì)量周界商，

其中m為鑄件質(zhì)量；

根據(jù)公式(3)計算灰鑄鐵收縮時間分數(shù)，

根據(jù)公式(4)計算收縮模數(shù)因數(shù)：

3)根據(jù)公式(5)計算冒口模數(shù)M_r，并確定出冒口形狀和尺寸

M_r＝f₁·f₂·f₃·M (5)，

其中，f₁為平衡因數(shù)，f₁≥1.2；f₃為壓力因數(shù)，f₃與鑄件的質(zhì)量周界商有關(guān)，具體數(shù)值根據(jù)步驟2)得到的質(zhì)量周界商Q_m查表獲得；取圓柱形有冒口窩冒口，其中冒口的H/D＝1.1。根據(jù)D＝6M_r算出D的大小，D為圓柱形冒口橫截面的直徑，H為冒口高度，至此冒口形狀和大小確定完成；

4)將步驟2)得到的收縮模數(shù)因數(shù)及步驟1)得到的鑄件模數(shù)帶入公式(6)，計算鑄件收縮模數(shù)

M_s＝f₂·M (6)；

5)確定冒口位置

由于該鑄件的生產(chǎn)方式用的DIAS線生產(chǎn)，唯一可以放冒口的地方就是在分型面上的鑄件頂端，所以該鑄件的冒口放在輪緣，鑄件的最上端，將鑄件高度h代入公式中，計算得到冒口距離鑄件邊緣的距離δ，進而確定冒口位置；

6)根據(jù)公式(7)計算冒口頸模數(shù)M_n，并確定冒口頸形狀和尺寸

M_n＝M·f_P·f₂·f₄ (7)

其中，f₄為冒口頸長度因數(shù)；f_P是流通效應因數(shù)，取值范圍為0.45～0.55；

冒口頸厚度為e＝(2～2.5)×M_n，冒口頸寬度為W≥5e，冒口頸長度為l＜＝3e；根據(jù)冒口頸“短、薄、寬”的原則，選取長方體冒口頸；

第三步、澆注系統(tǒng)設計

1)澆口杯設計

根據(jù)單個鑄件和冒口的質(zhì)量之和及工藝出品率的要求，選取相應的澆口杯，并采用自動造型；

2)澆道設計

采用強封閉式的澆注系統(tǒng)，等壓等流量工藝設計方法將整個澆注系統(tǒng)分為三層，根據(jù)公式(8)計算每層內(nèi)澆道的截面積

式中，i＝1,2,3，分別表示上層、中層、下層，(以下所有i均表示層數(shù))；m為流經(jīng)內(nèi)澆道截面積的金屬液質(zhì)量，本發(fā)明中即為一個冒口和一個鑄件所占金屬液的質(zhì)量之和；μ為流量系數(shù)；ρ為鑄件材料的密度；τ為金屬液流經(jīng)截面積的時間，根據(jù)鑄件凝固時間等因素確定；g為重力加速度；h_i為實際壓頭，即澆口杯頂點與內(nèi)澆道之間的高度，各層的實際壓頭根據(jù)公式(9)計算得到；

其中，ΔH_i為每一層的高度值，如圖1所示，ΔH₁＝H₁，為上層高度，ΔH₂＝H₂-H₁，為中層高度，ΔH₃＝H₃-H₂，為下層高度。根據(jù)不同層數(shù)選取不同參數(shù)值，μ為流量系數(shù)。本發(fā)明中μ_1直＝0.65，μ_2直＝0.63，μ_3直＝0.6分別為上、中、下三層直澆道的流量系數(shù)，三層內(nèi)澆道的流量系數(shù)均相等，即μ_1內(nèi)＝μ_2內(nèi)＝μ_3內(nèi)＝0.57。

k_i為各層有效截面積比例，根據(jù)公式(10)得到；

為使每個型腔同時充滿，澆口杯應足夠大，嚴格控制澆注時間，澆注速度與澆注時間的查經(jīng)驗表格得到。根據(jù)每層直澆道的截面積是位于該層及該層以下內(nèi)澆道總截面積的1.2倍，相應側(cè)的橫澆道6的截面積是該側(cè)內(nèi)澆道總截面積的1.5倍，計算得到直澆道和橫澆道的截面積；例如圖1中左邊有四條內(nèi)澆道，一條直澆道(上層直澆道的截面積等于上中下層內(nèi)澆道總截面積的1.2倍，中層直澆道的截面積等于中下層內(nèi)澆道總截面積的1.2倍，左側(cè)橫澆道截面積是左側(cè)所有內(nèi)澆道截面積之和的1.5倍，右側(cè)橫澆道截面積是右側(cè)所有內(nèi)澆道截面積之和的1.5倍)；

經(jīng)過調(diào)試最終確定內(nèi)澆道截面形狀為矩形，橫澆道截面形狀為等腰梯形，直澆道截面形狀為等腰梯形，至此完成澆注系統(tǒng)的設計。

實施例1

該灰鑄鐵輪轂鑄件基本參數(shù)：材質(zhì)：HT200，鑄件體積V_C＝137260.8492mm³，鑄件表面積S_C＝38019.3132mm²，鑄件密度ρ＝6.45×10^-6kg/mm³，鑄件質(zhì)量m＝ρ·V_c＝0.885kg，鑄件模數(shù)

第一步、鑄造設備

本實施例中選取的是小型灰鑄鐵輪轂類鑄件，并且生產(chǎn)線為DISA線，砂型鑄造，垂直分型，冒口和澆注系統(tǒng)均設置在分型面上；

第二步、冒口設計

1)對鑄件進行分析并劃分結(jié)構(gòu)體

將鑄件分為圖4中的a、b、c三個部分，分別叫輪轂、輪輻、輪緣。三個分體的模數(shù)分別為M_a＝0.46cm,M_b＝0.24cm,M_c＝0.38cm。

2)計算質(zhì)量周界商、灰鑄鐵件收縮時間分數(shù)、收縮模數(shù)因數(shù)

鑄件質(zhì)量周界商：

灰鑄鐵收縮時間分數(shù)：收縮模數(shù)因數(shù)：

3)計算冒口模數(shù)并確定出冒口形狀和尺寸

M_r＝f₁·f₂·f₃·M_c，則M_r＝0.36×1.3×0.83×1.3＝0.5cm，D＝6×M_r,取圓形有窩冒口H/D＝1.1，其尺寸為Φ30mm×33mm。

4)計算鑄件收縮模數(shù)

M_s＝M·f₂＝0.3cm

5)確定冒口位置

三個分體的模數(shù)分別為M_a＝0.46cm,M_b＝0.24cm,M_c＝0.38cm，顯然，a分體和c分體為熱節(jié)，因為a、c分體模數(shù)Ma、Mc均大于Ms。經(jīng)過計算分體輪緣的收縮模數(shù)為M_SC＝f₂·M_C＝0.32cm,由于M_SC大于M_b,所以輪輻不能作為補縮通道，即用一個冒口無法補縮到該件的兩個熱節(jié)，所以該處不改變鑄件模數(shù)，利用石墨化膨脹進行輪轂處自補縮。由于該鑄件的生產(chǎn)方式用的的DIAS線生產(chǎn)，DIAS線的生產(chǎn)冒口只能放置在分型面上，提高石墨化孕育，靠石墨化膨脹來消除縮松。結(jié)合DISA線的垂直分型特征，冒口放置在分型面上更利于操作從而實現(xiàn)批量生產(chǎn)，所以該鑄件的冒口放在輪緣，且位于鑄件的最上端。將鑄件高度h代入公式中，則

將冒口放置在鑄件的最上端，且離邊緣處的距離為δ＝4.1mm。

6)計算冒口頸模數(shù)并確定出冒口頸形狀和尺寸：

M_n＝M_C·f_p·f₂·f₄，其中，f₄為冒口頸長度因數(shù)，冒口頸長，f₄取值大，冒口頸短，f₄取值小。選取長方體冒口頸，根據(jù)冒口頸“短、薄、寬”的原則，一般冒口頸都比較短，查表可得f₄取值為0.8。f_P是流通效應因數(shù)，本實施例取f_P為0.5。

M_n＝0.36×0.5×0.83×0.8＝0.12cm，e＝(2～2.5)×M_n＝3mm，w≥5e＝15mm，l≤3e＝3mm，依照冒口頸“短、薄、寬”的原則以及冒口位置δ，取冒口頸尺寸為3mm×15mm×3mm。

第三步、澆注系統(tǒng)設計

1)澆口杯設計

每件鑄件加冒口重約1kg，每型8件，暫定工藝出品率為70％，采用自動造型，1號澆口杯。

2)澆道設計

采用強封閉式的澆注系統(tǒng)，取μ_1直＝0.65，μ_2直＝0.63，μ_3直＝0.6分別為三層直澆道的流量系數(shù)，三層內(nèi)澆道的流量系數(shù)為：μ_1內(nèi)＝μ_2內(nèi)＝μ_3內(nèi)＝0.57。第一層與第二層的幾何高度分別為H₁＝162mm,H₂＝271mm,H₃＝380mm。所以有效截面積比例k_i根據(jù)公式(10)分別為：

所以各層的實際壓頭

由奧贊公式可得各層內(nèi)澆道截面積，

上層內(nèi)澆道的截面積為：

中層內(nèi)澆道的截面積為：

下層內(nèi)澆道的截面積為：

計算各層直澆道截面積：

左側(cè)上層直澆道截面積為：

S_1左直＝(S_1內(nèi)+S_2內(nèi)+2×S_3內(nèi))×1.2＝(26+21+2×18)×1.2＝100mm²

右側(cè)上層直澆道截面積為：

S_1右直＝(2×S_1內(nèi)+S_2內(nèi)+S_3內(nèi))×1.2＝(2×26+21+18)×1.2＝109mm²

左側(cè)中層直澆道截面積為：

S_2左直＝(S_2內(nèi)+2×S_3內(nèi))×1.2＝(21+2×18)×1.2＝68mm²

右側(cè)中層直澆道截面積為：

S_2右直＝(S_2內(nèi)+S_3內(nèi))×1.2＝(21+18)×1.2＝47mm²

左側(cè)下層直澆道截面積為：

S_3左直＝(2×S_3內(nèi))×1.2＝(2×18)×1.2＝43mm²

右側(cè)下層直澆道截面積為：

S_3右直＝S_3內(nèi)×1.2＝18×1.2＝22mm²

計算左右兩側(cè)橫澆道的截面積

左側(cè)橫澆道的截面積：

S_左橫＝(S_1內(nèi)+S_2內(nèi)+2×S_3內(nèi))×1.5＝(26+21+2×18)×1.5＝125mm²

右側(cè)橫澆道的截面積：

S_右橫＝(2×S_1內(nèi)+S_2內(nèi)+S_3內(nèi))×1.5＝(2×26+21+18)×1.5＝140mm²

本實施例各澆道左右兩側(cè)每層的具體截面積見表1。

表1為各澆道各層截面形狀及尺寸

本實施例中型板布局方式為一型8件，根據(jù)鑄件、冒口輪廓尺寸及澆注系統(tǒng)尺寸，初步設計型板布局如圖1所示，直澆道具有明顯的曲折特點。對本實施例的澆冒口系統(tǒng)，用數(shù)值模擬軟件進行模擬，結(jié)果如圖5(a)所示，圖5(b)為原工藝下的縮松缺陷模擬圖，對比這兩個圖可知，在原工藝下容易產(chǎn)生縮松的部位在本實施例的澆冒口系統(tǒng)中完全消失了，說明本實施例獲得的鑄件無任何縮松缺陷產(chǎn)生，同時也保證了沒有縮孔現(xiàn)象。通過計算，鑄件的工藝生產(chǎn)率提高了21％。

對比例1：直澆道采用筆直向下，內(nèi)澆道沿水平方向，其他條件與本發(fā)明相同。較本發(fā)明中型版布局空間利用率低，一箱中鑄件數(shù)量減少，工藝出品率降低，在DISA線上的應用成本大大增高。

對比例2：采用圖3所示的澆冒口系統(tǒng)，澆道截面積較本發(fā)明大許多，澆注系統(tǒng)與冒口融合，其他條件與本發(fā)明相同，由于無法進行冒口澆注系統(tǒng)獨立計算，計算結(jié)果可靠性低，導致工藝出品率為51.6％，鑄件中心位置出現(xiàn)縮松。

對比例3：補縮冒口不采用均衡凝固方法計算，采用鑄鋼件收縮參數(shù)計算，無法實現(xiàn)單一冒口補縮，從而出現(xiàn)縮松，若采用雙冒口，即輪轂和輪緣處分別設立冒口，得到冒口偏大，導致越補越縮，且降低了工藝出品率，并且無法應用在DISA線上。

由以上實施例可知，對每個鑄件采取獨立補縮冒口進行補縮可大大提高鑄件質(zhì)量，DISA生產(chǎn)線的輪轂鑄件只能通過均衡凝固原理及利用石墨化自補縮設計冒口。采用冷冒口，圓柱形有冒口窩冒口，收集冷卻鐵水并補縮鑄件體收縮，最后計算所得結(jié)果需要校核。對本實施例鑄件而言，冒口大小控制在Φ30mm×33mm為宜，誤差均不超過1mm。冒口頸大小控制在3mm×15mm×3mm為宜，誤差均不超過1mm。過大會降低工藝出品率增加成本，過小會降低補縮效果降低鑄件質(zhì)量。

鑄件的排布方式盡量緊湊，節(jié)省空間，本發(fā)明一型8件的設計方式在保證鑄件質(zhì)量和工藝出品率的同時保持了DISA線上的生產(chǎn)效率，總體降低了生產(chǎn)成本。澆注系統(tǒng)采用等壓等流量工藝設計方法設計，冒口與澆注系統(tǒng)分離，工藝設計較為簡單，各小冒口相同便于實際操作，適合DISA自動規(guī)模生產(chǎn)，防止了各個鑄件質(zhì)量差異。原鑄造工藝將冒口和澆注系統(tǒng)合為一體進行設計計算，無法同時兼顧二者的技術(shù)要求，本發(fā)明鑄造工藝的冒口及澆注系統(tǒng)設計計算清晰、精確度高，且用數(shù)值模擬技術(shù)進行評估和優(yōu)化，大大提高了設計的科學性和可靠性。計算得到澆道截面積在具體實施例中，誤差控制在1mm²為宜。各澆道面積過大會造成充型順序混亂造成鑄件出現(xiàn)大量缺陷及降低工藝出品率。面積過小會造成充型速度過慢，出現(xiàn)澆不足及澆不滿現(xiàn)象。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。