盾構(gòu)式隧道掘進(jìn)機(jī)是目前世界上most為先進(jìn)的、挖掘效率most高的隧道挖掘設(shè)備。而“中心鑄件”是盾構(gòu)式隧道挖掘機(jī)上的關(guān)鍵部件，內(nèi)在質(zhì)量要求高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作難度大，我們通過合理的工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
1結(jié)構(gòu)簡介及鑄造工藝分析1.1中心鑄件簡介中心鑄件結(jié)構(gòu)如所示，四個(gè)支腳與上部法蘭僅靠四個(gè)斜的橢圓形支腿連接，其余地方為空位；四個(gè)支腳為雙層板狀結(jié)構(gòu)，其中三個(gè)支腳兩板之間靠“H”形連接，另一個(gè)靠“U”形連接。H、U形內(nèi)外為空檔位。鑄件材質(zhì)為GS-52，輪廓尺寸為1.2中心鑄件技術(shù)要求中心鑄件外表面要求100%MT檢驗(yàn)，符合GB9444-88丨丨級(jí)要求；產(chǎn)品聯(lián)接法蘭、四條支腿、四條支腿與上法蘭過渡聯(lián)接部位要求UT檢驗(yàn)，按GB7233-87標(biāo)準(zhǔn)中不低于丨丨級(jí)要求。
1.3鑄造工藝難度分析中心鑄件結(jié)構(gòu)圖低，但仍然太高，說明系統(tǒng)中仍然存在影響氣孔缺陷的重要因素。
�。�2在對(duì)4.3完成改進(jìn)后進(jìn)行工藝驗(yàn)證，氣孔缺陷率從40%降低到4%以下，解決氣孔缺陷取得明顯效果。
5結(jié)束語氣缸蓋的絕大多數(shù)氣孔類缺陷都與澆注系統(tǒng)及砂芯和型腔的排氣密切相關(guān)，良好的砂芯排氣對(duì)降低氣孔缺陷起著決定性作用。
從中心鑄件結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求來分析，鑄造生產(chǎn)的主要難度是內(nèi)在質(zhì)量的保證和爪位變形的預(yù)防。
結(jié)構(gòu)方面。這類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不歸比較復(fù)雜，空間空位多，立體感強(qiáng)。由于產(chǎn)品尺寸大，給底箱造型翻箱增加了很大的難度，如果不翻箱則很難保證砂模的緊實(shí)度（因?yàn)殍T件底面構(gòu)成是一個(gè)大平面，不翻箱不利于舂砂）；四個(gè)支腳與上部法蘭僅靠四個(gè)斜的橢圓形支腿連接，其余地方為空位，這種結(jié)構(gòu)很容易使鑄件發(fā)生變形，給鑄造工藝和熱處理增加了不少困難。如果鑄件一變形，后工序則要化大量的人力物力來校正處理，情況嚴(yán)重的就可能使鑄件產(chǎn)生報(bào)廢；四個(gè)支腳為雙層板狀結(jié)構(gòu)，其中三個(gè)支腳兩板之間靠“H”形連接，另一個(gè)靠“U”形連接�！癏”、“U”形內(nèi)外為空檔位，給工藝設(shè)計(jì)和造芯增加了難度，同樣也易使鑄件產(chǎn)生變形。鑄件熱節(jié)在四個(gè)支腿處，熱節(jié)圓直徑達(dá)到300mm，從鑄件模數(shù)和補(bǔ)縮量考慮，鑄件需設(shè)計(jì)的冒口較大，同時(shí)由于產(chǎn)品材質(zhì)為GS-52，冒口切割需鑄態(tài)帶溫?zé)岣�，給切割增加了一定的困難。
2工藝方案和主要工藝參數(shù)的確定2.1鑄造工藝方案經(jīng)過分析，制定了中心鑄件的工藝方案。四個(gè)支腳以下出實(shí)樣，支腳以上采用內(nèi)外組芯的方法來生產(chǎn)。為保證四個(gè)支腳在同水平面，避免高低有誤差，支腳之間的空位用實(shí)樣連成整體；為防止四個(gè)支腳變形，支腳間設(shè)有拉筋，同時(shí)支腳的分散小熱節(jié)設(shè)有外冷鐵。鑄造工藝如。
根據(jù)鑄造生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，鑄造收縮率取2%，按GB/T6414-1999鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量的規(guī)定，加工余量按CT14/級(jí)，但考慮到此類產(chǎn)品是組芯且不易抽砂的原因，加工余量放寬了一級(jí)，頂面為20mm，底面為16mm，法蘭內(nèi)側(cè)25mm.同時(shí)考慮到變形原因，支腳和上部法蘭內(nèi)側(cè)不加工的平面工藝給了5mm補(bǔ)正量。
3冒口設(shè)計(jì)3.1冒口位置的確定中心鑄件由于有四個(gè)支腳與上部法蘭連接，且熱節(jié)在支腳上，所以冒口位置設(shè)在支腳對(duì)應(yīng)部位的法蘭上，冒口數(shù)量初步也定為四個(gè)。
3.2冒口參數(shù)的計(jì)算采用模數(shù)法計(jì)算冒口尺寸。上部法蘭截面尺寸為：厚210mm，寬525mm；支腳截面尺寸為：厚300mm，寬700mm.按公式樣（1計(jì)算鑄件的幾何模數(shù)：M=ab/（1）以支腳的模數(shù)M2為鑄件的模數(shù)，考慮安全系數(shù)1.1~1.2，所以冒口的模數(shù)M.為115.5~126.因此初步選定冒口的尺寸為0750x800 3.3冒口補(bǔ)縮效率按初選的冒口尺寸和考慮澆注系統(tǒng)的重量，可算出冒口的總重為10300kg，鑄件的澆注重量為29800kg.冒口的補(bǔ)縮效率按14%，鑄件的體收縮按5%.由此可計(jì)算出冒口可提供的有效補(bǔ)縮量G1和鑄件凝固收縮所需的鋼液量G2如下：G1=10304xl4%=1443（kg）G2=29800x5%=1490（kg）由于GkG，即冒口所提供的鋼液量不能滿足鑄件凝固收縮所需的鋼液量，所以要調(diào)整冒口的尺寸，將冒口調(diào)整為0750x900（mm）。這時(shí)冒口的總重由于G0G2，即冒口所提供的鋼液量能滿足鑄件凝固收縮所需的鋼液量，所以調(diào)整后的冒口是安全的。
3.4冒口間的補(bǔ)縮距離由于冒口設(shè)有四個(gè)，冒口的中心距為1760mm，支腳高度約為900mm，經(jīng)計(jì)算冒口間的橫向距離為632mm，約等于三倍法蘭厚度，所以橫向距離是安全的；冒口的縱向距離（即支腳高度）為900mm，也是等于三倍支腳厚度，所以縱向距離也是安全的。
4澆注系統(tǒng)按我公司的生產(chǎn)條件和結(jié)合鑄件的澆注重量，我們采用兩煲三眼（一個(gè)雙眼煲和一個(gè)單眼煲）澆注，為確保鋼液能快速、平穩(wěn)地充型，澆注系統(tǒng)采用中國鑄造裝備與技術(shù)3/2013CFMT開放式的澆注系統(tǒng)。
4.1鋼液在型腔中上升速度的確定鋼液在型腔中上升速度是否合適是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的重要因素之在澆注過程中應(yīng)使鋼液快速、平穩(wěn)地充滿型腔，但是澆注速度過快，會(huì)產(chǎn)生渦流，卷入氣體，使鑄件產(chǎn)生氣孔，而且型芯會(huì)受到較大沖刷而破壞；如果上升速度過慢，型腔上部會(huì)因長時(shí)間受熱輻射而產(chǎn)生應(yīng)力至脫落，造成鑄件夾砂或結(jié)疤，同時(shí)也可能使鑄件產(chǎn)生粘砂。此外，還會(huì)使鑄件表面氧化使鑄件產(chǎn)生皺紋、隔層等缺陷。根據(jù)鑄件的主要壁厚大于40mm（上升速度應(yīng)在8mm/s~20mm/S，所以暫取中心鑄件的鋼液在型腔中的most小上升速4.2澆注時(shí)間的確定按公式（2計(jì)算澆注時(shí)間：N―同時(shí)澆注的澆煲數(shù)量（個(gè)；v包澆注速度，尷60包眼流速取90kg/s；n包孔數(shù)量，取3. =115（S所以經(jīng)計(jì)算澆注時(shí)間為115s. 4.3鋼液上升速度的驗(yàn)算按公式（3）計(jì)算澆注速度：略大于所確定的鋼液上升速度，說明我們確定的澆包眼是合理的。
4.4澆注系統(tǒng)各組元截面積的確定根據(jù)我們多年的鑄造經(jīng)驗(yàn)，為確保中心鑄件澆注過程達(dá)到快速、平穩(wěn)地充型，采用開放式澆注系統(tǒng)。直澆道選用080mm的耐火磚，橫澆道訥澆道采用060mm的耐火磚，并且一個(gè)直澆道管、兩道橫澆道訥澆道以達(dá)到開放的目的。
5CAE模擬我們對(duì)中心鑄件的鑄造工藝進(jìn)行了CAE模擬，從模擬結(jié)果可知，鑄件的most后凝固在冒口里，且冒口里的縮孔、縮松距離鑄件有一定的安全高度。
6結(jié)論按上述設(shè)定的工藝和工藝參數(shù)，我們生產(chǎn)了多件盾構(gòu)式隧道掘進(jìn)機(jī)的中心鑄件，產(chǎn)品交付給客戶后，經(jīng)過客戶的檢查和驗(yàn)收，都能滿足客戶的技術(shù)要求。并且經(jīng)過客戶的使用俄們公司從2006年就開始生產(chǎn)中心鑄件），至今也未收到有關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量投訴。
