畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書及說明書資料

1、畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計論文設(shè)計（論文）題目：齒箱箱蓋鑄造工藝及工裝設(shè)計下 達(dá) 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(dǎo) 教 師： 韓 小 峰 學(xué) 生 專 業(yè)： 材料成型與控制技術(shù) 班 級： 材料0402 學(xué) 生 姓 名： 石 力 教 研室主任： 材 料 工 程 系陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書一、 設(shè)計（論文）內(nèi)容及要求：（一）設(shè)計（論文）內(nèi)容1. 撰寫鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的研究文章；2. 維美德西安造紙機(jī)械有限公司實(shí)習(xí)；3. 編制鑄件（附零件圖）鑄造工藝規(guī)程，繪制鑄造工藝圖，填寫鑄造工藝過程

2、卡片；4. 繪制鑄件圖和鑄型裝配圖；5. 設(shè)計鑄造工藝裝備，繪制模樣、模板、砂箱和芯盒等設(shè)計圖；6. 撰寫設(shè)計說明書（論文）。（二）要求1通過企業(yè)實(shí)習(xí)，熟悉鑄造工藝過程，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際完成本次設(shè)計任務(wù)；2. 工程圖用AutoCAD軟件繪制并打??；3. 說明書（論文）按照學(xué)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(shè)計任務(wù)書；（2）鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)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(shè)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(shù)指標(biāo)：1生產(chǎn)類型：大批大量生產(chǎn)2生產(chǎn)及質(zhì)量要求：滿

3、足產(chǎn)品圖紙的各項技術(shù)要求；工藝出品率較高，廢品率5以下；生產(chǎn)效率高；對工人技術(shù)水平要求較低，操作簡便。3.生產(chǎn)工藝要求：樹脂砂型鑄造；機(jī)械化造型；所用工裝自行設(shè)計；沖天爐及中頻感應(yīng)電爐熔煉；生產(chǎn)的原材料均經(jīng)過檢驗(yàn)，符合材料質(zhì)量保證單要求。4.技術(shù)水平要求：盡量采用先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)新項目應(yīng)符合國家環(huán)保及安全生產(chǎn)要求。三、 主要參考資料：1 曹瑜強(qiáng)鑄造工藝及設(shè)備北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年7月.2 劉喜俊鑄造工藝學(xué)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999年10月.3 丁根寶鑄造生產(chǎn)基礎(chǔ)北京：機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社，1999年7月.5 中國機(jī)械工程學(xué)會

4、鑄造分會編鑄造手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年10月.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書進(jìn) 程 計 劃 表序號起止日期計劃完成內(nèi)容實(shí)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(shè)計任務(wù)，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計輔助資料。查閱資料，撰寫“鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀”文章。維美德西安造紙機(jī)械有限公司畢業(yè)實(shí)習(xí)。編制鑄造工藝規(guī)程。繪制鑄造工藝圖，填寫鑄造工藝卡。設(shè)計鑄造工藝裝備（模樣、模板、芯盒、砂箱）撰寫設(shè)計說明書（論文）答辯提綱畢業(yè)答辯齒箱

5、箱蓋鑄造工藝及工裝設(shè)計摘要本文是造紙機(jī)械齒箱箱蓋完整制造過程的設(shè)計方案，本產(chǎn)品為呋喃自硬樹脂砂鑄造，整個過程主要由鑄型制備、金屬熔煉、落砂清理等三個相對獨(dú)立的大部組成。其中鑄型制備包括鑄造工藝方案的設(shè)計和鑄造工藝裝備的設(shè)計。基本的工藝方案為手工樹脂砂造型?；焐?、落砂、清理、原砂再生，完全采用機(jī)械設(shè)備完成。模樣，模底版，芯盒等造型工裝采用木材制作，能降低成本，減少工裝準(zhǔn)備時間。由于產(chǎn)品的尺寸較大，手工造型砂箱不能滿足要求，故砂箱的設(shè)計參考半機(jī)械化造型灰鐵整鑄式砂箱的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。澆冒口系統(tǒng)設(shè)計參考粘土砂干型設(shè)計方案，根據(jù)情況對數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)修改。型、芯砂均采用一級D型呋喃樹脂，根據(jù)季節(jié)及氣溫的變化配合

6、不同牌號的磺酸固化劑使用。熔煉采用沖天爐、中頻爐聯(lián)煉，原料由沖天爐熔化，通過中頻爐調(diào)整鐵液成分，這樣既保證澆注的金屬液質(zhì)量，同時降低了單純使用中頻爐熔化原料的高成本。本產(chǎn)品搬運(yùn)不便，澆冒口系統(tǒng)的去除由手工氧乙炔氣割完成。表面清理為提高清理效率及質(zhì)量，采用自動噴丸機(jī)完成。本設(shè)計方案中的工藝裝備盡可能采用了標(biāo)準(zhǔn)裝備或使用廣泛、成本低廉的裝備，以降低生產(chǎn)成本和人員成本，提高方案的可執(zhí)行性和實(shí)用價值。關(guān)鍵詞：工藝方案，工藝裝備，樹脂砂，球墨鑄鐵CASTING DESIGN OF GEARBOX COVERABSTRACTThis is the papermaking machinery gear bo

7、x cover integrity of the manufacturing process design, the product of furan resin from the hard sand casting, The whole process from the main cast preparation, metal smelting, loading sand cleared three relatively independent of the composition of the majority. Preparation of which include mold cast

8、ing process for the design and foundry process equipment design. The basic process for the program manual modeling resin sand. Blender, loading sand, cleaned, renewable raw sand, mechanical equipment fully completed. Unfortunately, the automatic mode，the core modeling tool boxes used timber producti

9、on, lower the cost and reduce the preparation time for tooling. Due to the size of a larger product, crafted modeling sandbox not meet the requirements, Therefore, the sand box reference design modeling and semi-mechanization gray iron casting sand box design standards. Feeder system design dry sand

10、 clay reference design program, according to the data of the appropriate changes. Type, core sand adopt a D-furan resin, according to the season and temperature changes with different brands of acid curing agents. Melting cupola furnace smelting furnaces if raw materials from the cupola melting, ele

11、ctric furnace iron liquid ingredients adjustment, This will ensure that the liquid metal casting quality, while reducing the use of pure electric furnace melting the high cost of raw materials. This product handling inconvenience, pouring riser system from manual removal of oxygen-acetylene gas cutt

12、ing completed. Surface cleaning to improve cleaning efficiency and quality, the introduction of automatic shot to complete. The design of process equipment as possible adoption of the standard equipment or the use of a wide range of low-cost equipment, to lower the cost of production and personnel c

13、osts, improve the enforceability of the program and practical value.KEY WORDS：process, equipment, resin sand, ductile iron 目 錄畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中文摘要英文摘要符號說明 1緒論 2一、鑄造工藝設(shè)計 31、造型方法的分類及特點(diǎn) 32、鑄造工藝方案的確定 33、工藝參數(shù) 44、砂芯設(shè)計 55、澆注系統(tǒng)設(shè)計 66、冒口及出氣孔設(shè)計 87、冷鐵設(shè)計 9二、鑄造工藝裝備 91、模樣 92、模板 103、芯盒 104、砂箱 11三、造型材料 111、型砂芯砂 112、砂型的混合及回收

14、123、涂料 13四、金屬熔煉 141、材料性能 142、化學(xué)成分 153、球化及孕育處理 154、熱處理 16五、落砂清理及檢驗(yàn) 161、落砂 162、清理 173、檢驗(yàn) 18參考文獻(xiàn) 19附錄 20致謝 22教師評語與成績 23符號說明符號名稱單位符號名稱單位CT尺寸公差mm內(nèi)澆道阻元截面積cmMT重量公差橫澆道阻元截面積E加工余量等級直澆道阻元截面積F出氣孔澆道阻元截面積G明冒口澆道阻元截面積H內(nèi)澆道截面積L長度橫澆道截面積D直徑直澆道截面積h芯頭高度t時間秒a芯頭斜度G型內(nèi)金屬液總重kgs芯頭間隙液面上升速度 平均壁厚保險壓力角°C鑄件最高到最低點(diǎn)距離w質(zhì)量分?jǐn)?shù)%最遠(yuǎn)點(diǎn)到直澆

15、道中心距cmk澆注時間系數(shù)H金屬液最小靜壓頭流量系數(shù)H金屬液平均靜壓頭HBS布氏硬度450時1緒論本次設(shè)計的產(chǎn)品為造紙機(jī)械齒箱箱蓋。本產(chǎn)品外型尺寸較大，達(dá)1162MM。為圓形臺階狀結(jié)構(gòu)，中間有孔洞。產(chǎn)品的工作狀態(tài)一直保持受力旋轉(zhuǎn)，工作環(huán)境較為潮濕，所以要求產(chǎn)品有良好的耐腐蝕、耐磨性，并擁有較高的強(qiáng)度和剛度，故采用球墨鑄鐵生產(chǎn)。球墨鑄鐵擁有眾多牌號，其中QT400-15的各項性能比較符合本產(chǎn)品的性能需求。 鑄鐵材料焊接性能很差，只能進(jìn)行補(bǔ)焊。所以本產(chǎn)只能使用鑄造方法加工出?？紤]到產(chǎn)品的外型尺寸和生產(chǎn)成本等因素，使用砂型鑄造加工出毛胚，后經(jīng)機(jī)械加工生產(chǎn)出最終產(chǎn)品是較為經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方案。 粘土砂鑄造屬

16、于傳統(tǒng)鑄造工藝，在我國有著幾千年的歷史，近年來生產(chǎn)技術(shù)也有了很大的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化，自動化生產(chǎn)。大大降低了鑄造生產(chǎn)的工作強(qiáng)度，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。但不能忽略的是粘土砂在生產(chǎn)過程中，型芯砂中添加的石墨、鋸末會產(chǎn)生大量粉塵，使得鑄造生產(chǎn)的工作環(huán)境非常惡劣，工人易發(fā)生塵肺病等職業(yè)病，并且對環(huán)境造成很大污染，不符合當(dāng)今社會的環(huán)保要求。相對而言，樹脂砂鑄造就沒有這么大的環(huán)境危害。樹脂砂是以樹脂為粘接劑配制的型芯砂。采用樹脂作為鑄造型芯砂粘接劑是鑄造工藝上的一次大變革。這種方法問世以來，既引起了鑄造界的重視，發(fā)展很快。作為鑄造型芯砂粘接劑的樹脂，品種不斷增多，質(zhì)量不斷改善，可以滿足各種鑄造合

17、金的要求。由于采用了樹脂砂，相繼出現(xiàn)了許多造型造芯的新工藝，如：殼型（芯）、熱芯盒、冷芯盒、自硬砂芯等。目前，采用樹脂砂已經(jīng)成為大量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的基本條件之一。單件及批量生產(chǎn)的砂型鑄造車間，用樹脂砂制造砂芯幾砂型已經(jīng)是普遍的工藝方法，近年來發(fā)展由為迅猛。樹脂砂與粘土砂相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：鑄件表面質(zhì)量好，尺寸精度高；不需要烘干，縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)省了能源；樹脂砂型芯的強(qiáng)度高，透氣性好，鑄件缺陷少，廢品率低；樹脂砂流動性好，易緊實(shí)；潰散性好，容易落砂、清理，大大減輕了勞動強(qiáng)度。樹脂砂種類較多，以呋喃樹脂砂應(yīng)用最為廣泛，故本次設(shè)計就采用呋喃樹脂砂設(shè)計生產(chǎn)。2一、鑄造工藝設(shè)計1、造型方法的分類及特點(diǎn)(

18、1)按鑄型種類分類 砂型鑄造按種類分，有干型、濕型、水玻璃砂型、樹脂砂型、表面烘干型（表干型）、雙快水泥砂型、石灰石砂型。 本次設(shè)計使用的為呋喃樹脂砂型，屬于樹脂砂型，其主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高，可自硬，精度高。鑄件容易清理。生產(chǎn)效率高。其多用于大、中型鋼、鐵、鋁銅鑄件單件或批量生產(chǎn)。(2)按模樣材料分類 造型方法模樣材料分類，一般分為金屬模樣造型、塑料模樣造型、木模樣造型。金屬模樣使用壽命長，表面光滑易起模，造型方便，鑄件尺寸精度高。常用于大量、成批生產(chǎn)的大、中、小件的生產(chǎn)；塑料模樣較輕，造型方便，因?yàn)橛写嘈孕拚环奖?，鑄件尺寸精度較高，使用壽命也較長；木模樣生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，成本較低，但容易受潮，尺

19、寸精度不高。考慮到生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期的原因，本次設(shè)計使用木模樣造型。(3)按砂型緊實(shí)方式分類 緊實(shí)方式大的分類可分為手工造型和機(jī)械造型?？紤]到本次設(shè)計選用樹脂砂造型，而樹脂砂有起模時間的限制，到目前還沒有成熟的造型機(jī)械，故只能采用手工造型。手工造型還分為砂箱造型、脫箱造型、刮板造型、組芯造型、地坑造型五類。砂箱造型是在砂箱內(nèi)造型，操作方便，勞動量較小。常用于大、中、小鑄件，大量成批和單件生產(chǎn)?？紤]到產(chǎn)品的生產(chǎn)要方便，所以采用砂箱造型。2、鑄造工藝方案的確定(1)澆注位置及分型面的確定3圖 1-1這樣選擇澆注位置有利于厚大部位設(shè)置冒口補(bǔ)縮，澆注完成后能很方便的去除澆口、飛邊、毛刺，同時有利于澆注

20、系統(tǒng)的模樣制作。 這樣設(shè)置分型面可以減少合箱時發(fā)生的尺寸偏差，方便砂芯的擺放和定位，同時降低模樣制作時的難度。(2)吃砂量的確定樹脂砂型的吃砂量比普通砂型小，模樣與砂箱壁距離可取2050mm，上、下面距離取50100mm。 但是考慮到鑄件的外型尺寸，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)砂箱，提高工裝的通用程度和安放芯頭的距離等因素，參考粘土干型的吃砂量最終將吃砂量定為：模樣與砂箱壁距離c=109mm，上面距離a=200mm，下面距離b=122.5mm。圖 1-23、工藝參數(shù)(1)鑄件尺寸公差本鑄件基本尺寸約750mm，根據(jù)鑄造手冊查得：尺寸公差等級為CT11CT13。選擇CT11，7mm。4(2)鑄件重量公差 本鑄件

21、重量約794kg，根據(jù)鑄造手冊查得：重量公差等級為MT11MT13。選擇MT12，10%。(3)機(jī)械加工余量 本鑄件尺寸公差等級為CT11，根據(jù)鑄造手冊查得：加工余量公差等級為E、F、G、H。選擇H。(4)鑄造收縮率 本產(chǎn)品采用的材料為QT400-15，屬于鐵素體球墨鑄鐵，根據(jù)鑄造手冊查得：阻礙收縮率為0.6%1.2%，自由收縮率0.8%1.2%。綜合考慮收縮為0.8%較為合適。(5)起模斜度 本產(chǎn)品的外型較為復(fù)雜，每個面上的高度不易測量，但大致都在40100mm的范圍以內(nèi)，根據(jù)鑄造手冊查得：起模斜度為055(6)最小鑄出孔 本產(chǎn)品擁有的孔20個，M20的孔3個，M12的孔6個，鑄件壁厚501

22、00mm。根據(jù)鑄造手冊查得：最小鑄出孔為40mm。故本產(chǎn)品上的孔為不鑄出的孔。4、砂芯設(shè)計(1)砂芯的分類及制造方法 砂芯的分類方法有很多，但基本上和型砂類似，本產(chǎn)品的兩個砂芯和型砂采用同樣的配方和制造方法，所以按粘接劑分類為樹脂砂芯，按造芯工藝分類為自硬砂芯。由于使用樹脂砂，所以采用手工芯盒造型。(2)芯頭的尺寸和間隙 本產(chǎn)品使用的兩個砂芯均為垂直砂芯，故芯頭為垂直芯頭。砂芯1 長L=239mm，直徑D=320mm，根據(jù)鑄造手冊查得：芯頭高h(yuǎn)=4060mm，選擇h=50mm。芯頭斜度a=4mm。參考干型芯頭間隙S=2.5mm,考慮到樹脂砂應(yīng)比干型小50%，所以芯頭間隙S=1.25mm,S/2

23、=0.63mm。樹脂砂分型負(fù)數(shù)一般為2mm。5砂芯 2 長L=112.5mm，平均尺寸（A+B）/2=187.5mm，根據(jù)鑄造手冊查得：芯頭高h(yuǎn)=2530mm，選擇30mm，考慮到平均尺寸大于長度，芯頭高增加10mm，故h=40mm。芯頭斜度a=3.5mm。參考干型芯頭間隙S=1.5mm,考慮到樹脂砂應(yīng)比干型小50%,所以芯頭間隙S=0.75mm,S/2=0.35mm。樹脂砂分型負(fù)數(shù)一般為2mm。5、澆注系統(tǒng)設(shè)計(1)型內(nèi)金屬總重 本產(chǎn)品重量G=794kg,在成批生產(chǎn)鑄件時，一般澆冒口重量占15%-20%，本產(chǎn)品重量較大，澆冒口大約占15%左右。故行內(nèi)金屬總重約913kg。(2)澆注時間 根據(jù)

24、公式： t = k (1-1) = 85 mm G= 913 kg k = 0.7 t = 0.7 X t 30 s(3)液面上升速度 根據(jù)公式： = (1-2) C = 239 mm t = 30 s = 8 mm 基本符合液面最小上升速度。(4)校核最小壓頭 根據(jù)公式： (1-3)6 = 132.3 cm = 15° °35.4 cm 最小壓頭符合要求。(5)澆注系統(tǒng)各部分尺寸 根據(jù)公式： （1-4） G= 913 kg = 0.75 t = 30s H = 38cm cm 干型內(nèi)澆道橫截面面積為22.3 cm，根據(jù)鑄造手冊查得： ： =1：1.2：1.4 （1-5）

25、根據(jù)1-5式可確定 cm cm 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)樹脂砂的澆道比干型的澆道要大10%左右，所以最終澆道橫截面面積為： cm cm cm。根據(jù)橫截面面積澆注系統(tǒng)各部尺寸見圖。 cab圖1-37(6)澆口杯尺寸 澆口杯寬度至少要比金屬液流直徑大一倍；其頂部寬度要比直澆道直徑大一倍；沿澆注方向的長度要兩倍與寬度；而深度可等于寬度；澆口杯中容納的金屬液量應(yīng)該比直澆道的容量大。其各部尺寸如圖。 圖 1-46、冒口及出氣孔設(shè)計(1)冒口設(shè)計 設(shè)置冒口是為了補(bǔ)給鑄件金屬的液態(tài)體收縮，當(dāng)液態(tài)收縮終止或共晶膨脹開始時，冒口頸既行凍結(jié)，利用鑄件全部共晶膨脹壓力補(bǔ)償鑄件的二次收縮以消除鑄件縮松。其各部尺寸如圖。圖 1-5

26、8(2)出氣孔設(shè)計 出氣孔主要作用是排出型內(nèi)氣體，其一般設(shè)置在鑄件澆注位置的最高點(diǎn)，出氣孔的設(shè)置位置應(yīng)不破壞鑄件的補(bǔ)縮條件，本產(chǎn)品在造型時在不同位置共設(shè)8個的出氣孔。7、冷鐵設(shè)計 厚大件球墨鑄鐵的凝固時間長，常會降低石墨球化率，或者導(dǎo)致石墨畸變、石墨漂浮、石墨粗大等缺陷，故采用冷鐵縮短其凝固時間。本產(chǎn)品采用石墨冷鐵，石墨冷鐵較鑄鐵冷鐵的蓄熱量高，不生銹，壽命長。其尺寸約為壁厚的60%。長為160mm，寬為100mm，高60mm。二、鑄造工藝裝備、模樣(1)模樣的分類及適用范圍模樣按材質(zhì)分類可分為：木模樣、鋁合金模樣、銅合金模樣、鑄鐵模樣、塑料模樣、菱苦土模樣、泡沫塑料模樣、組合模樣。木模樣質(zhì)輕

27、、易加工、價廉，但強(qiáng)度較低、尺寸精度不高?？捎糜谏a(chǎn)各種模樣?？紤]到生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期的原因，本次設(shè)計使用木模樣造型。(2)木模樣選材 能夠用于制作木模樣的木材種類很多，常見的就有紅松、云杉、臭冷杉、落葉松、馬尾松、衫木、柏松、紫椴、山楊、白樺等幾十種。其中以紅松的使用最為廣泛，性價最好。所以本產(chǎn)品的木模選用東北產(chǎn)紅松。模樣在做作完成后表面刷銀粉、清漆，以保護(hù)模樣受潮磨損。92、模板(1)模板的構(gòu)成 模板一般是由模底板和模樣、澆冒口系統(tǒng)及定位銷等裝配而成，但也有整鑄的。通常模底版的工作面形成鑄件的分型面；模樣及澆冒口系統(tǒng)形成鑄件的外輪廓及澆冒口系統(tǒng)型腔。本產(chǎn)品的模板采用分開制作，最后組裝的方式

28、制造。(2)模板的選材因?yàn)楸井a(chǎn)品為手工造型，壓力、沖擊力較小，所以以木制材料為主。模底版采用人造層板制作，受力較大的部分使用19層板；受力較小的部分采用11層板。澆注系統(tǒng)采用紅松制作。冒口和出氣孔不在模板上做出，使用分離結(jié)構(gòu)，這樣能提高冒口和出氣孔模型的通用程度，從而降低生產(chǎn)成本。3、芯盒(1)芯盒材料種類 鑄造生產(chǎn)中芯盒的種類繁多。按材料分類可分為：金屬芯盒、木制芯盒、塑料芯盒和金木結(jié)構(gòu)芯盒。木制芯盒重量輕，制造周期短，易于加工、成本低，但是其強(qiáng)度和硬度低，易受潮變形。 由于本產(chǎn)品為手工造芯，其壓力、沖擊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)器造型，并且芯砂屬于自硬砂，芯盒不需要加溫，在加上造價低廉，故采用紅松木制芯

29、盒。(2)芯盒結(jié)構(gòu)種類芯盒按結(jié)構(gòu)還可以分為：敞開整體式芯盒、垂直對開式芯盒、水平對開式芯盒、敞開脫落式芯盒、多向開盒式芯盒。本產(chǎn)品的兩個砂芯都屬于結(jié)構(gòu)比較簡單的砂芯，采用垂直對開式芯盒即可滿足要求。這種結(jié)構(gòu)的芯盒有左右兩片組成，左右芯盒設(shè)有定位，加緊裝置，芯盒的分盒面垂直于填砂面，而砂芯支撐面和填砂面為同一平面。104、砂箱(1)砂箱的基本結(jié)構(gòu) 本產(chǎn)品為手工造型，但由于重量巨大，必須由吊運(yùn)身被完成搬運(yùn)、反轉(zhuǎn)、起模，所以在設(shè)計時參考半機(jī)械化造型砂箱設(shè)計。砂箱由箱壁、箱帶、加強(qiáng)肋、調(diào)運(yùn)結(jié)構(gòu)、緊固定位幾部分組成的。上下砂箱的內(nèi)壁尺寸參考吃砂量選用標(biāo)準(zhǔn)砂箱，上箱內(nèi)壁尺寸為1400X1400X200 m

30、m，下箱尺寸為1400X1400X350 mm，壁厚為25mm，為整體鑄造式，材料選用應(yīng)用最廣，價格低廉，強(qiáng)度和剛度都很好的灰鑄鐵生產(chǎn)。(2)砂箱毛胚尺寸偏差 上下箱內(nèi)壁尺寸均為1400X1400 mm，根據(jù)鑄造手冊查得：分箱處箱口平面的平行度偏差須 < 6 mm,砂箱內(nèi)框尺寸偏差寬度為 mm，長度為 mm因?yàn)楸井a(chǎn)品砂箱為正方形，故上下砂箱內(nèi)框尺寸偏差統(tǒng)一為 mm。三、造型材料、型砂芯砂(1)原砂的選用 原砂含量要高，w() 90% 。酸耗值應(yīng)該盡可能低，一般小于等于5mL 。含泥量越小越好，一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2%，顆粒表面應(yīng)該干凈、不受污染，以保證砂粒與樹脂之間有較高的附著力，所以應(yīng)

31、該采用擦洗砂。原砂采用4070目為好，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.2% 。原砂的角型因數(shù)要小，要求不能超過1.3。硅砂的灼燒減量質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過0.5%。11(2)樹脂的選用 本產(chǎn)品為球墨鑄鐵件，故選用含氮量質(zhì)量分?jǐn)?shù) %的一級D型（低氮）呋喃自硬樹脂。其性能指標(biāo)為：黏度 ；游離醛質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.3%；比強(qiáng)度 ；水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)%；密度為；pH值為6.58.0；糠醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%。(3)固化劑的選用 磺酸固化劑是由甲苯、二甲苯經(jīng)過磺化制成的磺酸鹽溶液。它是一種通用固化劑?？筛鶕?jù)對固化時間的不同要求和季節(jié)變化可從下面的表 3-1中選擇不同的牌號。表3-1國產(chǎn)磺酸固化劑 指標(biāo)型號密度粘度總酸度（質(zhì)量分?jǐn)?shù) %）游

32、離酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù) %）適用范圍GS 0310-30春 秋GS 0410-30夏GS 08170-200冬GS 0960-80冬2、砂型的混合及回收(1)砂型的混合 混合砂型設(shè)計采用國內(nèi)使用比較普遍的S206間歇式混砂機(jī)。其性能指標(biāo)為：每次混砂100kg，混砂時間20s，混砂周期55-65s，生產(chǎn)率6T/h。12圖 3-1 S206間歇式混砂機(jī)(2)砂型的回收 回收舊砂設(shè)計采用國產(chǎn)S524型樹脂砂再生成套設(shè)備。其性能指標(biāo)為：生產(chǎn)能力5T/h,除塵風(fēng)量20000-24000m/h。圖 3-2 國產(chǎn)S524型樹脂砂再生成套設(shè)備3、涂料(1)涂料的分類 涂料一般可分為水基涂料、有機(jī)溶劑涂料、特種涂料三類

33、。有機(jī)溶劑涂料在涂敷后經(jīng)13點(diǎn)燃即可固化，和自硬樹脂砂配合使用，可不需烘干，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源，減少烘干設(shè)備投資。(2)涂料的配比 根據(jù)鑄造查得：選用配比為 無定形石墨粉：酚醛樹脂：烏洛托品：乙醇 =100：4-5：0.8-1.0：適量 配置涂料。涂料的涂刷在砂型表面硬化后進(jìn)行，每個砂型表面涂刷2次。四、金屬熔煉1、材料性能(1)力學(xué)性能 本產(chǎn)品選用QT400-15，基體組織為鐵素體，其硬度為149-187 HBS，抗拉強(qiáng)度較其他基體組織的球墨鑄鐵低，但塑性較高。(2)物理性能 球墨鑄鐵的密度與鋼材相比，要降低8%-12%，其熔化潛熱與普通灰鑄鐵相當(dāng)一般在209-230J/g。(3)工藝性

34、能 球墨鑄鐵的流動性能優(yōu)于高牌號灰鑄鐵，但低于相同碳當(dāng)量的灰鑄鐵，添加稀土可改善流動性。與灰鑄鐵相比球墨鑄鐵過冷度大，共晶凝固時間長，共晶團(tuán)數(shù)量是灰鑄鐵的50-200倍。其不能焊接，只能補(bǔ)焊。(4)使用性能 球墨鑄鐵耐熱、耐腐蝕性較好，在大氣中的耐腐蝕性要優(yōu)于鋼材，與灰鑄鐵、可鍛鑄鐵相似。而且球墨鑄鐵還是很好的耐磨和減磨材料，其耐磨性優(yōu)于相同基體的灰鑄鐵、碳鋼和低合金鋼。142、化學(xué)成分(1)基本元素 球墨鑄鐵基本的化學(xué)為碳、硅、錳、磷、硫。碳對球墨鑄鐵的鑄造性能、球化效果和力學(xué)性能都有很大的影響。硅對于球墨鑄鐵的影響表現(xiàn)在對其基體組織和力學(xué)性能的影響。球墨鑄鐵中的錳含量的多少對球墨鑄鐵的影響

35、方面和硅相似，也是影響基體組織和力學(xué)性能。磷硫在球墨鑄鐵中都是有害元素，磷可以降低鐵碳合金的共晶含碳量。而硫會嚴(yán)重影響球化效果，是一種反球化元素。(2)合金元素球墨鑄鐵中合金元素主要包括銅、鉬、鎳、鉻、釩。這些元素的含量在球墨鑄鐵中非常低，但是能顯著提高球墨鑄鐵的各項性能指標(biāo)。所以他們屬于有益的元素。在可以根據(jù)使用的要求來合理調(diào)整合金元素在球墨鑄鐵的含量，就能達(dá)到更好的使用效果。3、球化及孕育處理(1)球化孕育處理的作用及特點(diǎn)球墨鑄鐵進(jìn)行球化孕育處理的目的是通過向具有碳當(dāng)量在工晶成分附近的球墨鑄鐵原鐵液中加入一定數(shù)量的球化劑和孕育劑,引起強(qiáng)烈脫氧和去硫,促使石墨成為球狀,并細(xì)化球狀石墨和改善球

36、狀石墨的分布,因而可獲得較高的強(qiáng)度和沖擊韌性等。球化劑的加入量應(yīng)當(dāng)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0.03%-0.08%；在有稀土的情況下,殘余鎂量也大致為0.03%-0.08%；殘余稀土量為0.015%-0.05%。孕育劑的加入量應(yīng)當(dāng)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(yīng)大于0.6%。球化孕育時硅鐵(硅75)孕育的加入量為1.2%。(2)球化孕育處理操作要點(diǎn)鐵液處理溫度應(yīng)在1400-1430C之間。球化劑和孕育劑的粒度,應(yīng)隨鐵液量的多少而改變,稀土硅鐵鎂合金的粒度大致155-25mm,鐵液量500kg以上取10-25kg。球

37、化劑和孕育劑應(yīng)預(yù)熱。采用沖入法球化孕育處理時,首先應(yīng)在包內(nèi)放好球化劑,并在其上覆蓋硅鐵粉和鐵板(或草灰),加入35-23的鐵液,待球化劑反應(yīng)趨于平穩(wěn)時,補(bǔ)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?jǐn)嚢梃F液,加脫硫劑和草灰,攪拌扒渣2-3次,而后取樣檢驗(yàn),用覆蓋劑或草灰保溫。4、熱處理本產(chǎn)品的外型尺寸、壁厚較大，形狀也比較復(fù)雜，內(nèi)部易出現(xiàn)應(yīng)力集中，所以熱處理以進(jìn)行去應(yīng)力退火為主。設(shè)備設(shè)計使用30T燃輕柴油鑄件熱處理爐。退火工藝為： 200C 以下裝爐，升溫速度75C/h,加溫到58020C保溫5h,隨爐冷卻到200C 以下出爐，冷卻速度50C/h。五、落砂清理及檢驗(yàn)、落砂本產(chǎn)品在鑄

38、造完成后設(shè)計使用81500型滾筒落砂機(jī)落砂，其性能參數(shù)為：滾筒內(nèi)徑mm（大端） mm（小端），生產(chǎn)率 5-6T/h（鑄件） 25-30T/h(型砂),轉(zhuǎn)數(shù)6r/min,功率 55kW（主機(jī)） 17kW（通風(fēng)機(jī)），外形尺寸12630X4200X3500，重量30T。16圖 5-1 81500型滾筒落砂機(jī)2、清理(1)去除澆冒口 本產(chǎn)品尺寸較大，反復(fù)搬運(yùn)不方便，所以適宜采用能方便移動的設(shè)備來進(jìn)行去除澆冒口系統(tǒng)，氧-乙炔氣割是比較合適的方案。氧-乙炔在去除澆冒口系統(tǒng)時，根據(jù)本產(chǎn)品澆冒口系統(tǒng)的直徑，應(yīng)在根部留2-5mm的余量。(2)表面清理 鑄件在經(jīng)過落砂和去除澆冒口系統(tǒng)后，表面還是比較粗糙的，一些死

39、角還會有少量的砂子留在里面，還不能達(dá)到毛胚或零件的使用要求，所以還需要進(jìn)一步清理?，F(xiàn)在應(yīng)用較為普遍的表面清理就是噴丸清理。由于本產(chǎn)品的外型尺寸較大，設(shè)計使用選用Q265A噴丸清理室。17其性能指標(biāo)為：轉(zhuǎn)臺直徑2000mm，載重量 5T，生產(chǎn)效率2000kg/h，噴丸量1000-1500X2kg/h，鑄件外形尺寸1800X1500X1500 mm，功率5.4kW，重量10.6T，外形尺寸6.2 M。3、檢驗(yàn)(1)化學(xué)成分對比表 5-1原鐵液化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）元素CSiMnSP含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）3.73.91.61.80.50.07<0.08表5-2處理后的鐵液化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）元素

40、CSiMnSPMgRe含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）3.63.82.83.00.5<0.02<0.081.040.061.030.05鑄件要求QT400-15（鑄態(tài)），抗拉強(qiáng)度400MPa,延伸率10%(2)檢測標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分：C 3.72% ,Si 3.00%,Mm 0.36,P 0.066%,S 0.034%。Mg微量,Re微量。機(jī)械性能(鑄態(tài)):抗拉強(qiáng)度 511MPa,延伸率12%。金相組織:鐵素體>85%。18參考文獻(xiàn)1 曹瑜強(qiáng)鑄造工藝及設(shè)備北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年7月.2 劉喜俊鑄造工藝學(xué)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999年10月.3 丁根寶鑄造生產(chǎn)基礎(chǔ)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

41、1994年10月.4 王曉江鑄造合金及其熔煉北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999年7月.5 中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會編鑄造手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年10月.19附錄t = k (1-1) 式中 t -澆注時間（s）G-澆入型內(nèi)的金屬液總重量（kg） -鑄件的平均壁厚（mm）k-系數(shù)（參考表 附-1）表 附-1 鑄鐵件k值的選擇鑄件種類或工藝要求大型復(fù)雜鑄件、高應(yīng)力及大型球墨鑄鐵件防止侵入氣孔和嗆火一般鑄件厚壁小件、球墨鑄鐵小件防止縮孔縮松K值0.71.01.01.31.72.03.04.0 = (1-2)式中 -液面上升速度（mm）（上升速度是否符合要求可參考表 附-2）C-鑄件最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的距離，按澆注時的位置