迷宮圈鑄造工藝設計

1、畢業(yè)論文畢業(yè)設計論文設計（論文）題目：迷宮圈鑄造工藝及工裝設計下 達 日 期： 2007 年 4 月 28 日開 始 日 期： 2007 年 4 月 28 日完 成 日 期： 2007 年 6 月 8 日指 導 教 師： 韓 小 峰 學 生 專 業(yè)： 材料成型與控制技術 班 級： 材料0402班 學 生 姓 名： 劉 雄 飛 教 研室主任： 材 料 工 程 系附件二陜西工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書 一、 設計（論文）內容及要求：（一）設計（論文）內容1. 撰寫鑄造技術發(fā)展現狀的研究文章；2. 維美德西安造紙機械有限公司實習；3. 編制鑄件（附零件圖）鑄造工藝規(guī)程，繪制鑄造工藝圖，填寫

2、鑄造工藝過程卡片；4. 繪制鑄件圖和鑄型裝配圖；5. 設計鑄造工藝裝備，繪制模樣、模板、砂箱和芯盒等設計圖；6. 撰寫設計說明書（論文）。（二）要求1通過企業(yè)實習，熟悉鑄造工藝過程，結合生產實際完成本次設計任務；2. 工程圖用AutoCAD軟件繪制并打??；3. 說明書（論文）按照學院統(tǒng)一格式，使用word文檔并打印。4. 提交資料包括：（1）畢業(yè)設計任務書；（2）鑄造技術發(fā)展現狀的研究文章；（3）“四圖一卡”，即繪制鑄造工藝圖；鑄件圖；鑄型裝配圖；模樣、模板、砂箱和芯盒等鑄造工裝圖；（4）設計說明書（論文）。所有提交的資料包括打印文件和電子文件。二、 技術指標：1生產類型：大批大量生產2生產及

3、質量要求：滿足產品圖紙的各項技術要求；工藝出品率較高，廢品率5以下；生產效率高；對工人技術水平要求較低，操作簡便。3.生產工藝要求：樹脂砂型鑄造；機械化造型；所用工裝自行設計；沖天爐及中頻感應電爐熔煉；生產的原材料均經過檢驗，符合材料質量保證單要求。4.技術水平要求：盡量采用先進技術，創(chuàng)新項目應符合國家環(huán)保及安全生產要求。三、 主要參考資料：1 曹瑜強鑄造工藝及設備北京：機械工業(yè)出版社，2005年7月.2 劉喜俊鑄造工藝學北京：機械工業(yè)出版社，1999年10月.3 丁根寶鑄造生產基礎北京：機械工業(yè)出版社，1994年10月.4 王曉江鑄造合金及其熔煉北京：機械工業(yè)出版社，1999年7月.5 中國

4、機械工程學會鑄造分會編鑄造手冊北京：機械工業(yè)出版社，2003年10月.陜西工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書 進 程 計 劃 表序號起止日期計劃完成內容實際完成情況檢查簽名2007.4.28.4.302007.5.8.5.112007.5.14.5.182007.5.21.5.252007.5.28.6.12007.6.4.6.82007.6.11.6.15明確畢業(yè)設計任務，準備畢業(yè)設計輔助資料。查閱資料，撰寫“鑄造技術發(fā)展現狀”文章。維美德西安造紙機械有限公司畢業(yè)實習。編制鑄造工藝規(guī)程。繪制鑄造工藝圖，填寫鑄造工藝卡。設計鑄造工藝裝備（模樣、模板、芯盒、砂箱）撰寫設計說明書（論文）答辯提

5、綱畢業(yè)答辯 摘 要本文是迷宮圈鑄造工藝流程，該鑄件是西安維美德生產造紙機上一個附屬部件，要求有一定的機械強度，沒有特殊的技術要求，根據迷宮圈的產量和生產條件，選用呋喃樹脂自硬砂造型、造芯，其工藝流程包括：鑄造工藝設計、金屬熔煉、工裝設計。先分析零件結構的鑄造工藝性，工藝方案的確定，選用合適的工藝參數，澆注系統(tǒng)，冒口，出氣孔等。工裝設計根據零件圖設計模樣、模板、芯盒、砂箱。該鑄件要求QT45010（單鑄試塊），確定球墨鑄鐵的化學成分，并根據成分確定所需原材料的比例，選用沖天爐和工頻感應電爐熔煉和調試成分，球化孕育處理，并用光譜分析儀全程監(jiān)控。關鍵詞：工藝設計，工裝設計，金屬熔煉，球化孕育ABST

6、RACTThis is the maze circle casting process, the casting is Xianyi virtues of the production on one paper machine parts subsidiary, require a certain degree of mechanical strength, no special technical requirements, according to the maze circle yield and production conditions, Selection of furan res

7、in-bonded sand styling and batteries, its process including : Casting Process Design, metal smelting, Tooling design. Analyze the components of Foundry Technology, the identification process, choosing the suitable parameters, pouring system, riser, out stomata. Tooling design components based on des

8、igns likenesses template-box, the sand box. The casting requirements QT450-10 (single-cast block), ductile iron determine the chemical composition, According components and raw materials required to determine the proportion and use Cupola-frequency induction furnace melting and debugging components,

9、 Inoculation of the ball, and with monitor and control the spectrometer.KEY WORDS: process design, engineering and assembly design, metal smelting, the ball incubation.目 錄畢業(yè)設計任務書中文摘要英文摘要符號說明一、造型、造芯方法 71、鑄件材質 7 2、鑄件輪廓尺寸 73、生產方式及條件 7二、鑄件凝固原則、澆注位置和分型面的選擇 71、順序凝固 72、分型面、澆注位置確定 8三、主要工藝參數 81、鑄件尺寸公差 82、鑄件收

10、縮率 83、起模斜度和鑄造圓角 84、加工余量 85、工藝補正量 86、最小鑄出孔和槽 8四、澆注系統(tǒng)設計 81、澆注系統(tǒng)類型 82、澆注系統(tǒng)引入位置的確定 83、澆注系統(tǒng)結構尺寸的設計 9五、冒口設計 101、冒口尺寸的確定 102、冒口頸尺寸的確定 10六、出氣片設計 101、出氣片的作用 102、出氣片的尺寸 10七、熔煉 101、鑄件名稱 102、鑄件特點 103、化學成分確定 104、采用熔煉爐類型 115、配料 116、球化孕育處理 117、檢驗 12八、砂型及砂芯的烘干 121、鑄型表面刷涂料烘干 122、涂料的成分 12九、合箱、澆注、落砂及清理工藝 121、合箱 122、澆注

11、 133、落砂 134、清理 13十、工裝設計1、砂箱 132、芯盒 143、模樣 144、模板 14參考文獻 18致謝 19教師評語與成績 20符號說明符號名稱單位CT尺寸公差L長度S垂直芯頭與芯座的側間隙垂直芯頭的斜度鑄件平均壁厚產品的鑄件尺寸模樣的工作尺寸零件鑄造工藝附加尺寸c鑄件最高到最低點距離H金屬液平均靜壓頭cmG型內金屬液總重量t時間sK澆注時間系數液面上升速度鑄造的線收縮率流量系數內澆道總截面積cm橫澆道總截面積直澆道截面積 一、造型、造芯方法1、鑄件材質該鑄件材質為QT45010，凈重514,單件小批量生產。2、鑄件輪廓尺寸該件是西安維美德生產的造紙機上一個附屬部件，要求有一

12、定的機械強度，工作條件較好，沒有特殊技術要求。其輪廓尺寸為810×810×112,考慮到該鑄件材質為QT45010，可能會產生縮松或縮孔缺陷，需設冒口補縮。3、生產方式及條件根據迷宮圈的產量以及工廠的生產條件，選用呋喃樹脂自硬砂，手工造型.造芯。粘結劑：呋喃樹脂 加入量為原砂重量0.91.2；固化劑：對甲苯磺酸 加入量為樹脂重量3050。樹脂砂與其它型砂相比，具有以下優(yōu)點：（1）鑄件尺寸精度高，表面質量好。（2）不用烘干，縮短了生成周期，節(jié)省了能源。（3）樹脂砂流動性好，易緊實、潰散性好易清理，大大減輕了勞動強度，并便于實現機械化生產。（4）樹脂砂強度高，透氣性好、鑄件缺陷

13、少，廢品率低。（5）造型效率高，設備種類少.占地面積小，舊砂可以再生回用。樹脂砂存在以下幾點不足：（1）對原砂要求較高，如原砂粒度、粒形、二氧化硅含量及堿性化合物等都能對樹脂砂性能產生較大影響。（2）環(huán)境溫度、濕度對樹脂砂硬化速度及硬化強度影響較大（3）與無機粘結劑相比，樹脂砂的發(fā)氣量較大。（4）硬化時間較長，造型模具需要量增多。（5）樹脂與催化劑有刺激氣味，要求車間內通風良好。（6）樹脂的成本較高。表11 呋喃樹脂砂用硅砂的技術指標粒度二氧化硅含量角形系數四篩含量含泥量(水)3070目90%1.3%96%0.3%鑄造用硅砂 ZGS9642Q30 配砂時，砂溫控制在1530，樹脂砂沖型后，表面

14、固化7分鐘左右，40分鐘后可以起模。二、鑄件凝固原則、澆注位置和分型面的選擇1、凝固原則該鑄件壁厚雖較為均勻，但存在熱節(jié)、熱節(jié)部位需設冒口補縮，采用順序凝固原則。根據鑄件形狀，其澆注位置如圖所示，其優(yōu)點可使主要加工面放在側面，并使熱節(jié)部位朝上，易放置冒口，并使砂芯安放牢固，下芯方便。2、分型面、澆注位置的確定分型面有三種方案可供選擇：第I種方案：分型面在鑄件頂部的平面處分開，造型合箱后不用翻箱，和澆注位置統(tǒng)一，使鑄件大部分處于下箱，下芯方便，易于檢查砂芯位置，合箱方便，能減少鑄件飛邊毛刺。這種方案的缺點是下模樣較高，給起模操作帶來一定的困難。 第II種方案：分型面把鑄件一分為二，上下模樣 高度

15、相近，起模較為方便，造型、合箱也不用翻箱，下芯容易，缺點是芯子上半部在上箱，合箱前不易檢查，合箱時易碰壞砂型。第III種方案：直接在上面采用曲面分型，很明顯，這種方案減少了分模，對保證鑄件質量和尺寸精度是有利的，但需要增設專用工裝。綜合分析，采用第一種方案較為適宜，這樣分型面和澆注位置一致，在靠近熱節(jié)處通過冒口頸向鑄件引入鐵液，使鑄件下半部及壁厚較薄部分先注入鐵液，使熱節(jié)部分最后充滿，從鑄件總體冷卻情況來看，基本上實現了順序凝固的設計意圖。 圖21 澆注位置及分型面三、主要工藝參數1、 鑄件尺寸公差該鑄件尺寸公差為CT11CT13。2、鑄件收縮率迷宮圈的線收縮率在各方向基本相同，取0.8%。3

16、、起模斜度和鑄造圓角為了保證鑄件的尺寸精度，減小兩側面機械加工余量。一般起模斜度為300，鑄造圓角取R3R5。4、 加工余量迷宮圈頂面加工余量為8，側面和底面為7。5、 工藝補正量由于模樣、芯盒在制造過程中有尺寸偏差，分別留出工藝補正量5，以防止這些局部壁薄處引起鑄造缺陷。6、 最小鑄出孔和槽迷宮圈上18M16-6H，1818，6的孔不鑄出。四、澆注系統(tǒng)設計1、迷宮圈選用分型面（中間）注入式澆注系統(tǒng)。2、澆注系統(tǒng)引入位置的確定內澆道應盡量開設在分型面上，便于造型操作，該鑄件要求順序凝固，有冒口補縮，將冒口設在鑄件與內澆道之間，使金屬液經冒口引入型腔，以提高冒口的補縮效果。3、澆注系統(tǒng)結構尺寸的

17、設計（1）澆注時間t=k= （41）t澆注時間（S） 澆入型內的金屬液總重量() 鑄件的平均壁厚() k系數（對球墨鑄鐵取1.0）（2）驗算液面上升速度21v= （42）C鑄件最低點到最高點的距離，按澆注時的位置確定()。t計算的澆注時間（S）。（3）求流量系數值按表35查得=0.48，再按表36修正：澆注溫度升高，值+0.05有出氣片，值+0.05有兩個內澆道，阻力增大，值0.05，因此=0.480.050.050.05=0.53（4）確定平均壓頭（）中間注入式 （43）（5）求內澆道總截面積 （44）內澆道截面積 型內金屬液的總重量（）流量系數 t澆注時間（S）作用與內澆道的金屬液平均壓頭

18、（cm）.（6）求單個內澆道形狀尺寸按圖332選取332a扁平梯形，求b值 （45） （7）澆注系統(tǒng)其他各組元的截面積 圖41內澆道截面4個 該鑄件材質為球墨鑄鐵，由表38可知封閉式澆注系統(tǒng)各組元截面積:=1:1.2:1.4 （47）= =34.3。 圖42 雙向橫澆道截面 查表3241鑄造工藝手冊橫澆道尺寸為：40×30×45.五、冒口設計球墨鑄鐵在凝固過程中雖然有高的石墨化膨脹量，但是由于其凝固特性和較大的膨脹壓力值，因此具有較大的縮孔和縮松傾向，球墨鑄鐵一糊狀方式凝固，補縮困難，按照順序凝固的原則使縮孔和縮松移至冒口內，依靠冒口的金屬液柱重力補償凝固收縮，冒口和冒口頸

19、遲于鑄件凝固，該鑄件選用明冒口鴨嘴冒口。1、 冒口尺寸的確定 （51） T鑄件斷面厚度2、冒口頸尺寸的確定 （52） 六、出氣片設計1、出氣片的作用（1）排出砂型中型腔、砂芯以及由金屬液析出的各種氣體。（2）減小充型時型腔內氣體壓力，改善金屬液充型能力。（3）便于觀察金屬充填型腔的狀態(tài)及充滿程度。（4）排出先行充填型腔的低溫金屬液和浮渣。2、出氣片的尺寸根據該鑄件的形狀尺寸，選用10×100出氣片4個。七、熔煉 在造紙機械設備中，鑄鐵件約占造紙機機械重量70左右，其鑄件特點是，重量重至20t，輕至幾百克；厚至200，薄至6；長至6000，短至幾十毫米。從鑄件結構分析，多是圓筒形、圓柱

20、形、支架形、輪形形狀，簡單占多數，也有一部分結構復雜易彎曲，從鑄件受力分析，一部分鑄件是受蒸汽壓力作用，如烘缸；一部分鑄件是受重載荷作用，如磨木機；一部分鑄件是受腐蝕作用，如真空洗渣機。 1、鑄件名稱：迷宮圈（QT45010）2、鑄件特點：輪廓尺寸810×810×112，為多層圓形結構，凈重514，兩端面和內孔加工，采用干型鑄造，鑄件進行自然時效，表面無鑄造缺陷，不準許焊補。3、化學成分確定采用高碳、低硅、低錳、低硫磷（即一高全低），強化孕育。表71 化學成分質量分數（）CSIMnPSMgRE3.43.62.62.90.40.60.050.060.030.060.030.0

21、554、采用熔煉爐類型：兩排大間距曲線爐膛冷風沖天爐，熔化率5t/h，爐內碳燒損7，硅燒損15，錳燒損20。 5、配料表72 迷宮圈鑄鐵件配料單鑄鐵牌號適用鑄件類別爐前控制參考數（讀數或碳當量）球墨鑄鐵QT45010迷宮圈品名規(guī)格配料比例化學成分CSIMnMgRE規(guī)格成分3.62.90.60.0450.04爐中增減71520配料成分生鐵Q13603604.21.180.58回爐鐵HT150402403.51.70.8金屬料合計1006003.641.180.54硅鐵75SI0.95.40.56錳鐵孕育硅鐵75SI10.52稀土鎂合金Mg8.41.60.53配得成分3.642.790.546、球

22、化孕育處理 球墨鑄鐵進行球化孕育處理的目的是通過向具有碳當量在工晶成分附近的球墨鑄鐵原鐵液中加入一定數量的球化劑和孕育劑，引起強烈脫氧和去硫，促使石墨成為球狀，并細化球狀石墨和改善球狀石墨的分布,因而可獲得較高的強度和沖擊韌性等。球化劑的加入量應當保證石墨完全球化，在無稀土的情況下,保證石墨完全球化的殘余鎂量大致為0.030.08；在有稀土的情況下,殘余鎂量也大致為0.030.08；殘余稀土量為0.0150.05。孕育劑的加入量應當保證消除球化元素所造成的白口傾向,想獲得鐵素體球墨鑄鐵,其孕育增硅量應大于0.6。孕育處理方法爐前孕育二次孕育澆口杯孕育漏斗包外孕育硅鐵棒瞬時澆包孕育加入量0.51

23、.6出鐵槽0.31.0鐵液表面0.20.40.10.150.10.150.10.13表73 球化孕育時硅鐵(硅75)孕育的加入量球化孕育處理的操作要點：（1）鐵液處理溫度應在14001430之間。（2）球化劑和孕育劑的粒度,應隨鐵液量的多少而改變,稀土硅鐵鎂合金的粒度大致525,鐵液量500以上取1025。（3）球化劑和孕育劑應預熱。（4）采用沖入法球化孕育處理時，首先應在包內放好球化劑,并在其上覆蓋硅鐵粉和鐵板(或草灰)，加入3523的鐵液,待球化劑反應趨于平穩(wěn)時，補加其余鐵液,并在出鐵槽里均勻地加入孕育劑,出完鐵后要充分攪拌鐵液,加脫硫劑和草灰,攪拌扒渣23次，而后取樣檢驗,用覆蓋劑或草灰

24、保溫。7、檢驗爐前,用稀土鎂合金和75硅鐵進行球化孕育處理,用三角試片觀察球化孕育特征?；瘜W成分檢測結果：C Si Mn P S Mg RE 3.61 2.82 0.58 0.073 0.032 0.058 0.049機械性能(鑄態(tài)),抗拉強度610MPa,延伸率6。八、砂型及砂芯的烘干1、鑄型表面刷涂料烘干 砂型及砂芯經過烘干，可以增加其強度及透氣性，減少澆注過程中的發(fā)氣量，保證鑄件質量。迷宮圈鑄型采用表面干型，鑄型表面刷涂料烘干（涂料刷兩遍）。2、涂料成分涂料：氧化鋁、石墨、鋯英粉。溶劑：乙醇（6070）。九、合箱、澆注、落砂及清理工藝1、合箱（mold assembling）合箱是將砂型

25、、砂芯等組裝成一個完整鑄型的過程，是完成鑄型的最后一道工序操作。合箱時，要對鑄型、砂芯質量進行檢驗，然后下芯，安裝芯撐，檢查砂芯在型中位置及鑄件壁厚，清理好芯頭出氣孔及型中浮砂、雜物后才能合箱。合好箱后，還要在鑄型上面放好澆、冒口箱，不允許跑火。最后放置壓鐵或采用專門的鎖箱裝置（箱卡或螺栓等）將砂箱夾緊。2、澆注（pouring）澆注是將爐內熔好的金屬液接入澆包并注入鑄型的過程。該鑄件是小批量生產，所以用人工澆包，澆注前需要測定合金的成分及溫度，只有成分、溫度合格的金屬液才允許澆注。在澆注中要嚴格按照規(guī)定的澆注時間進行澆注，不允許人工斷流或小流澆注。3、落砂（knockout）落砂是待鑄件凝固

26、冷卻到一定溫度范圍時，將鑄件從鑄型中取出的工序。落砂的方法分為手工落砂和機械落砂兩種。由于落砂分塵多，勞動條件差，凡是有條件的工廠均應盡量采用機械落砂。落砂溫度通常決定于鑄件的大小、重量、復雜程度和合金類別。一般鑄鋼和鑄鐵鑄件的落砂溫度可取400500，壁厚均勻的簡單件可為600，薄壁復雜的中、大件則取200300。4、清理（cleaning）清理是指落砂后從鑄件上清除型芯、表面粘砂、澆冒口和飛邊毛刺等過程。十、工裝設計1、砂箱該鑄件選用整鑄式灰鑄鐵砂箱，其特點：應用范圍廣，材料成本低，制造方便，強度、剛度好。圖101 吃砂量表101 按鑄件重量確定吃砂量 （單位：）鑄件重量/abcdf50110001501509090120根據吃砂量，查表499通用砂箱 鑄件輪廓尺寸選取砂箱內框尺寸為：1100×1000×300。查表4100簡易砂箱壁截面尺寸 砂箱壁厚取30。鑄造手冊鑄造工藝52、芯盒芯盒是制芯過程中所必要的工藝裝備，正確的選擇和設計芯盒是保證鑄件質量，提高生產率、降低成本、減輕勞動強度的重要環(huán)節(jié)。迷宮圈選用木質芯盒，特點：重量輕、制造周期短、易于加工、成本低