EXCEL 在铸件热节圆直径计算中的应用

谭鹏龙

（沈阳强强重工有限公司，辽宁 沈阳 110142）

1 铸件的冒口设计

EXCEL 是Office 软件家族中常见的一员，具有相当强大的数据分析及数据处理的能力，被广泛应用于财务、统计等工作领域。铸造工艺设计是一项相对复杂的工作，其中包含很多需要进行计算的环节，例如：铸造配料、冒口设计、浇注系统设计等。传统的工艺设计中，很多计算完全是依靠人工进行的，不仅效率不高，而且还比较容易出错。

铸造工艺设计中有一个很重要的环节，就是冒口设计，直接决定了铸件的内在质量。常用的冒口计算方式主要有以下几种：比例法、模数法、补缩液量法、三次方程法。在铸钢件生产中，比例法计算冒口的应用是比较广泛的。由此产生如下问题：一般情况下，铸件的热节圆都需要按1∶1 的比例生图，再加上加工余量，然后在厚大部位画内切圆，再从图纸上测量出尺寸，这种方法比较麻烦，但结果较为准确。还有一种情况，就是根据几何关系推导出公式。常见的几种热节形状如图1—图5 所示。

1.1 “T”型截面（见图1）

对于T 型热节，存在以下关系：

则：（a+R-r）2+（b/2+R）2=（R+r）2

展开解得：

当R=a+b/4 时

1.2 环状“T”型截面（见图2）

图1 “T”型截面

图2 环状“T”型截面

1.3 “十”字型截面（见图3）

图3 “L”型截面

1.4 “L”型截面（见图4）

图4 “L”型截面

图5 “L”型热节圆示意图

注：此种情况热节圆经过圆角的圆心。

2 EXCEL 计算表格的建立

现以“T”型截面热节圆计算为例，介绍如何在EXCEL 中完成公式的编制。

1）新建一个空白的EXCEL 表格。

2 按照以图6 合并表格，输入文字以及插入图片等。

图6 EXCEL 表格的合并图

3） 以此图片为例，a、b、R后面的表格是空白表格，不包含公式，只用于输入数据。d后面的表格需要输入公式用于计算。

a数值所处的单元格为B20，b数值所处的单元格为B21，d数值所处的单元格为D20。

4）在D20 单元格中输入以下公式：

5）启用单元格锁定功能，仅保留a、b、R后面单元格为非锁定状态，然后将保护工作表功能启用，防止误操作将输入到单元格中的公式修改，导致计算功能失效。其余各种截面的热节圆计算也按此种方式建立公式。

3 计算结果校核

按照上图中的数据1∶1 生图，绘制图中尺寸的“T”型截面，画出截面的内切圆，与表格计算的结果进行对比，如图7 所示。

图7 T 型热节圆示意图（mm）

4 计算效率对比

按照以往的情况，需要按图纸1:1 生图，添加加工余量，再画内切圆，需要花费很长时间。如果直接应用公式进行计算，需要代入数据，计算过程也很繁琐。而利用EXCEL 进行热节圆计算，输入公式后可以借助计算机高效的计算能力，立即得出热节圆直径，用于后续的冒口设计，大大缩短工艺准备时间。

5 结论

1）公式法计算的结果与作图法得出的热节圆直径是相同的。

2）“L”型热节在很多资料中都没有提及，以往的经验是按照“T”型热节的情况计算，并相应减少部分尺寸，但没有一个标准。作者通过几何关系进行了推导并提供了计算公式，经过作图校验，计算的结果与生图的结果是相符的。

3） 借助EXCEL 的数据处理能力能很大程度减少铸造工艺设计中的计算量，提高工作效率。