畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及說(shuō)明書(shū)(論文)

1、畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)（論文）題目： 軸承座鑄造工藝及工裝設(shè)計(jì)下 達(dá) 日 期： 2007 年 4 月 28 日開(kāi) 始 日 期： 2007 年 4 月 28 日完 成 日 期： 2007 年 6 月 15 日指 導(dǎo) 教 師： 韓 小 峰 學(xué) 生 專(zhuān) 業(yè)： 材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè) 班 級(jí)： 材料0404班 學(xué) 生 姓 名： 楊 坤 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(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 一、 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求：（一）設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容1. 撰寫(xiě)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(xiě)鑄

2、造工藝過(guò)程卡片；4. 繪制鑄件圖和鑄型裝配圖；5. 設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備，繪制模樣、模板、砂箱和芯盒等設(shè)計(jì)圖；6. 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）。（二）要求1通過(guò)企業(yè)實(shí)習(xí)，熟悉鑄造工藝過(guò)程，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)；2. 工程圖用AutoCAD軟件繪制并打??；3. 說(shuō)明書(shū)（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(jì)任務(wù)書(shū)；（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(jì)說(shuō)明書(shū)（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(lèi)型：大批大量生產(chǎn)2生產(chǎn)及質(zhì)

3、量要求：滿(mǎn)足產(chǎn)品圖紙的各項(xiàng)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(duì)工人技術(shù)水平要求較低，操作簡(jiǎn)便。3.生產(chǎn)工藝要求：樹(shù)脂砂型鑄造；機(jī)械化造型；所用工裝自行設(shè)計(jì)；沖天爐及中頻感應(yīng)電爐熔煉；生產(chǎn)的原材料均經(jīng)過(guò)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(xiàng)目應(yīng)符合國(guó)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(guó)機(jī)

4、械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì)編鑄造手冊(cè)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(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 進(jìn) 程 計(jì) 劃 表序號(hào)起止日期計(jì)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(jì)任務(wù)，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助資料。查閱資料，撰寫(xiě)“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(xiě)鑄造工藝卡。設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備（模樣、模板、芯盒、砂箱）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）答辯提綱

5、畢業(yè)答辯 軸承座鑄造工藝及工裝設(shè)計(jì)摘 要本文主要介紹了造紙機(jī)械中的軸承座，其材質(zhì)為QT400的鑄造工藝過(guò)程。在這些過(guò)程中，對(duì)軸承座的鑄造工藝設(shè)計(jì)：鑄造用砂的選擇，涂料的選配，澆冒系統(tǒng)的計(jì)算，工藝參數(shù)的選擇；以及鑄造工裝設(shè)計(jì)：砂箱，芯盒，模板，模樣等都做出了計(jì)算和說(shuō)明，包括了鑄造熔煉中的選爐，配料，脫硫過(guò)程也都進(jìn)行了主要的詳細(xì)分析。其中對(duì)樹(shù)脂砂和涂料的工藝、性能、混制和配比做出了進(jìn)一步的分析計(jì)算和詳細(xì)陳述，以達(dá)到配置型砂無(wú)誤的目的。最后，對(duì)操作過(guò)程中操作工應(yīng)注意的操作方法和技術(shù)安全做出簡(jiǎn)單介紹。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，對(duì)我們以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：樹(shù)脂砂，球墨鑄鐵，軸承座，熔煉HOUSINGS

6、 CASTING PROCESS DESIGNABSTRACTThis paper introduces the papermaking machinery housings, QT400 material for the minting process. In these processes, the housings of the casting process design : sand casting choices, paint matching, the rigging system, the choice of process parameters; Foundry Equipm

7、ent and Design : sand boxes, core boxes, templates, like so calculated and made a note, including the casting of electoral smelting furnace, batching, desulfurization process are the main detailed analysis. Which right and the sand resin coating technology, performance, mixing ratio of the system an

8、d to make a further analysis and detailed statement, Sand configuration to achieve the objective and truthful. Finally, the operation of the process operatives should pay attention to the methods of operation and technical security brief. Through this design, right after we work to lay a good founda

9、tion.KEY WORDS : resin Sand，ductile Iron，housings，melting目 錄一、鑄造工藝性分析 6二、鑄造用砂及輔助材料的選用 61、原砂 62、固化劑 63、添加劑 64、混合料配比 75、混制工藝 76、呋喃 型樹(shù)脂砂性能 77、呋喃樹(shù)脂砂的硬化原理 7三、鑄型涂料的使用 71、涂料的作用 72、涂料的組成 73、涂料的配制 8四、球墨鑄鐵工藝性 81、球墨鑄鐵的組織和性能 82、球墨鑄鐵的牌號(hào)及應(yīng)用 83、球化處理和孕育處理 94、球鐵的熱處理 10五、鑄造工藝設(shè)計(jì) 101、造型（芯）的方法和鑄型的種類(lèi) 102、鑄件凝固原則、澆注位置和分型面的

10、選擇 103、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 114、鑄造工藝參數(shù) 11（1）鑄造收縮率 11（2）機(jī)械加工余量 11（3）起模斜度 11（4）分型負(fù)數(shù) 115、合箱、澆注、落砂及清理工藝 116、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 127、熔煉工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 14（1）沖天爐的選擇及其工藝參數(shù) 15（2）沖天爐用焦碳 15（3）配料計(jì)算 15（4）脫硫處理 17六、鑄造工裝設(shè)計(jì) 171、砂箱設(shè)計(jì) 17（1）砂箱壁的斷面 17（2）砂箱箱帶 18（3）砂箱轉(zhuǎn)角部分 18（4）外壁加強(qiáng)肋 182、模板設(shè)計(jì) 193、模樣設(shè)計(jì) 194、芯盒設(shè)計(jì) 20致謝 21參考文獻(xiàn) 22一、 鑄造工藝性分析 該鑄件為造紙機(jī)械中的軸承座，主要是與軸承配

11、合生產(chǎn)，要求有一定的機(jī)械強(qiáng)度，組織細(xì)密，晶粒細(xì)小，無(wú)氣孔、縮松等缺陷。鑄造工藝（造型、造芯、澆注、落砂、清理及其后處理等）是鑄造生產(chǎn)的核心，是能否生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的關(guān)鍵。通過(guò)熟悉圖紙可以看出，該鑄件形狀雖然簡(jiǎn)單，但其斷面較厚（主要壁厚為50mm），又是球墨鑄鐵，技術(shù)要求較高。所以，在造型時(shí)，要避免產(chǎn)生縮孔、縮松、晶粒粗大、石墨漂浮、石墨球化不良等缺陷，必須采取相應(yīng)的工藝措施。二、 鑄造用砂及輔助材料的選用 該鑄件采用樹(shù)脂砂造型，其相比于其他型砂有許多可取之處。如采用樹(shù)脂砂造型，不需進(jìn)行爐內(nèi)烘干，可取消烘爐，提高工作效率降低了成本；硬化反應(yīng)快；造型（芯）工藝過(guò)程簡(jiǎn)化，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；砂型硬化

12、后，變形小、精度高，提高了鑄件尺寸精度，加工余量也可減小。 根據(jù)砂型鑄造工藝學(xué)的相關(guān)資料查得，該鑄件采用樹(shù)脂自硬砂鑄造工藝生產(chǎn)，粘結(jié)劑為呋喃樹(shù)脂型樹(shù)脂。呋喃型樹(shù)脂砂原材料的選用：1、原砂 原砂對(duì)樹(shù)脂砂的性能、樹(shù)脂用量以及鑄件表面質(zhì)量影響很大。對(duì)于該鑄件，選取的具體指標(biāo)為21（0.300，0.212，0.150篩）組的砂，要求原砂中含SiO2量要高，含泥量要低，酸耗值要低。 2、固化劑 目前國(guó)內(nèi)采用的較多的固化劑有磷酸溶液、硫酸乙脂和有機(jī)苯磺酸溶液。磷酸溶液對(duì)用酚醛改性的樹(shù)脂不能用；硫酸溶液催化作用過(guò)強(qiáng)。有機(jī)苯磺酸溶液適用于各種呋喃樹(shù)脂。舊砂回用時(shí)，廣泛采用有機(jī)磺酸。對(duì)甲苯磺酸以及水溶液（酸 :

13、水=7 : 3）或酒精溶液（酸 : 酒精=6.5 : 3.5）的形式使用。樹(shù)脂砂的固化速度與原砂質(zhì)量、樹(shù)脂的型號(hào)、固化劑的類(lèi)別以及砂溫、車(chē)間氣溫、濕度等有關(guān)，因此一般加入量占樹(shù)脂重的30%50%左右即可。在固化劑酸值一定的情況下固化劑加入量愈大，樹(shù)脂砂的硬化速率就愈快，反之愈慢。在固化劑加入量一定的情況睛，所用固化劑酸值愈高，樹(shù)脂砂硬化速率愈快，反之愈慢。樹(shù)脂砂鑄型的硬化速率過(guò)快或過(guò)慢，都會(huì)降低鑄型硬化后的強(qiáng)度，因此必須合理控制樹(shù)脂砂的硬化速度。 3、添加劑 呋喃樹(shù)脂砂中加入少量KH550硅烷作偶聯(lián)劑，以提高樹(shù)脂砂的強(qiáng)度。4、混合料配比 呋喃樹(shù)脂的加入量，一般占原砂重的1%2%，固化劑的加入量

14、占樹(shù)脂重的30%左右，添加劑的加入量占樹(shù)脂重的0.1%0.3%，也可不用添加劑，根據(jù)需要自行調(diào)制。5、混制工藝樹(shù)脂砂的混制最好采用連續(xù)式混砂機(jī)，是將原砂、固化劑、樹(shù)脂一次加入快速混合而成，隨混隨用?；熘祈樞颍涸?+ 固化劑和添加劑 + 樹(shù)脂（加入原砂和固化劑和添加劑混制35秒后，加入樹(shù)脂混制58秒后出砂。）6、呋喃型樹(shù)脂砂性能與傳統(tǒng)的粘土砂生產(chǎn)鑄件相比，用樹(shù)脂砂生產(chǎn)的鑄件具有表面粗糙度小，尺寸精度高，品質(zhì)好的特點(diǎn)。由于此種樹(shù)脂為“無(wú)氮樹(shù)脂”，不易產(chǎn)生皮下氣孔，而且含糠醇較多，耐高溫性能較好，吸濕性小，砂型存放時(shí)間長(zhǎng)，流動(dòng)性好，抗金屬滲透性良好等。7、呋喃樹(shù)脂砂的硬化原理樹(shù)脂在固化劑的催化作用

15、下逐漸發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而自行硬化，固化劑的催化作用受溫度的影響較大，溫度升高催化作用加速，溫度下降，催化作用減慢，因而呋喃樹(shù)脂自硬砂在硬化過(guò)程中，硬化反應(yīng)的速率與砂溫有密切的關(guān)系，同時(shí)硬化反應(yīng)速率對(duì)硬化后鑄型的強(qiáng)度有著重要的影響。三、鑄型涂料的使用在鑄型上涂刷涂料是提高鑄件表面質(zhì)量最有效的辦法，使用涂料后，可顯著減少粘砂，省掉大部分清理工時(shí)，可使鑄件成本大幅度下降。1、涂料的作用涂料的主要作用為降低鑄件的表面粗糙度，還可防止鑄件粘砂，也可起到加固鑄型表面層的作用，減少?zèng)_砂等缺陷。有時(shí)涂料還可以造成鑄件表面合金化、細(xì)化晶粒和改善并擴(kuò)大金屬型使用范圍等。2、涂料的組成涂料通常是由耐火粉料、粘結(jié)劑、懸浮

16、劑、載液和助劑組成的。耐火粉料是涂料的基礎(chǔ)，它借助懸浮劑在載液內(nèi)懸浮，并被均勻地涂敷于鑄型或砂芯的工作表面上。載液揮發(fā)（或蒸發(fā)后），粘結(jié)劑使粉料干結(jié)成致密涂層，起到保護(hù)工作表面的作用。3、涂料的配制 （1）涂料的配方因該鑄件所選砂為呋喃樹(shù)脂砂，常用對(duì)甲苯磺酸或硫酸乙脂作固化劑，受熱時(shí)容易分解出SO和SO，它們?nèi)魸B入金屬液中容易形成有害的硫化物，所以，涂料中應(yīng)該配入堿性物質(zhì)，把它們吸收掉。（2）涂料的選擇從涂料的配比和使用，以及使用后的處理方法來(lái)綜合考慮，考慮鑄件的類(lèi)型屬于中、大件，型砂受到鐵液的烘烤時(shí)間較長(zhǎng)，容易發(fā)生粘砂，因此對(duì)涂料的耐火度要求較高，考慮使用有機(jī)溶劑涂料中：英粉30%、三氧化二

17、鋁45%、石墨粉25 、乙醇含量一般在6070%。并對(duì)涂料的飽蘸性，涂刷性，流淌性、滲透性、以及涂料的抗粘砂性、涂料的強(qiáng)度、還有涂料的抗裂紋性能進(jìn)行具體的考察驗(yàn)證四、球墨鑄鐵鑄造工藝性能球墨鑄鐵是一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，目前已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。基于以上所述，該鑄件的鑄型采用球墨鑄鐵來(lái)制。1、球墨鑄鐵的組織和性能    球墨鑄鐵是一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，目前已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。  &#

18、160; 球墨鑄鐵是通過(guò)球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。球墨鑄鐵與灰口鑄鐵相比，C、Si含量較高，而Mn較低，對(duì)S、P的限制較嚴(yán)。其化學(xué)成分一般為：(3.53.8)%C，(2.03.0)%Si，（0.50.7）%Mn，<0.08%P，<0.02%S，（0.030.07）%Mg(此為無(wú)稀土元素時(shí))，當(dāng)有稀土元素存在時(shí)，則Mg可低些。2、球墨鑄鐵的牌號(hào)及應(yīng)用球墨鑄鐵牌號(hào)由“QT”(“球鐵”兩字漢語(yǔ)拼音字首) 和兩組數(shù)字組成，前一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，后一組數(shù)字表示最低伸長(zhǎng)率。如QT500-07，表示抗拉強(qiáng)度最低

19、值為500MPa，伸長(zhǎng)率最低值為7%的球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的牌號(hào)、性能和用途見(jiàn)表11所示：表41 球墨鑄鐵的牌號(hào)、性能和用途球墨鑄鐵的牌號(hào)、性能和用途牌號(hào)基體機(jī)械性能b /MPa0.2 /MPa / %HB應(yīng) 用 舉 例QT400-18鐵素體40025018130180汽車(chē)、拖拉機(jī)的輪轂、驅(qū)動(dòng)橋殼體、撥叉、閥體、閥蓋、氣缸、齒輪箱、飛輪殼、差速器殼QT450-1045031010160210QT500-07鐵素體球光體50030170230內(nèi)燃機(jī)油泵齒輪，機(jī)車(chē)車(chē)軸瓦機(jī)械座架、飛輪、電動(dòng)機(jī)架QT600-03球光體6003703190270柴油機(jī)、汽油機(jī)曲軸、凸輪軸、氣缸套、連桿、進(jìn)排氣閥座QT70

20、0-02球光體7004202225305曲軸、凸輪軸、缸體、缸套、輕負(fù)荷齒輪，部分磨床、銑床、車(chē)床的主軸QT800-028004802245335QT900-02貝氏體或回火馬氏體9006002280360犁鏵、耙片、汽車(chē)上的轉(zhuǎn)向節(jié)、傳動(dòng)軸、拖拉機(jī)減速齒輪、內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸3、球化處理和孕育處理  球化處理和孕育處理是制造球墨鑄鐵的關(guān)鍵，必須嚴(yán)格控制。球化劑：我國(guó)廣泛采用的球化劑是稀土鎂合金。鎂是重要的球化元素，但它密度小（1.73g/cm3）、沸點(diǎn)低（1120），若直接加入鐵液，鎂將浮于液面并立即沸騰，這不僅使鎂的吸收率降低，也不夠安全。稀土元素包括鈰（Ce）、鑭（La

21、）、鐿（Yb）和釔（Y）等十七種元素。稀土的沸點(diǎn)高于鐵水溫度，故加入鐵水中沒(méi)有沸騰現(xiàn)象，同時(shí)，稀土有著強(qiáng)烈的脫硫、去氣能力，還能細(xì)化組織、改善鑄造性能。但稀土的球化作用較鎂弱，單純用稀土作球化劑時(shí)，石墨球不夠圓整。稀土鎂合金（其中鎂、稀土含量均小于10%，其余為硅和鐵）綜合了稀土和鎂的優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)合了我國(guó)的資源特點(diǎn)，用它作球化劑作用平穩(wěn)、節(jié)約鎂的用量，還能改善球鐵的質(zhì)量。球化劑的加入量一般為鐵水質(zhì)量的1.0%1.6%。孕育劑：促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化元素造成的白口傾向，使石墨球圓整、細(xì)化，改善球鐵的力學(xué)性能。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水質(zhì)量的0.4%1.0%。由于球化元素有較強(qiáng)

22、的白口傾向，故球墨鑄鐵不適合鑄造薄壁小件。球化處理：以沖入法最為普遍。將球化劑放在鐵液包的堤壩內(nèi)，上面鋪硅鐵粉和稻草灰，以防球化劑上浮，并使其緩慢作用。開(kāi)始時(shí)，先將鐵液包容量2/3左右的鐵液沖入包內(nèi)，使球化劑與鐵液充分反應(yīng)。爾后，將孕育劑放在沖天爐出鐵槽內(nèi)，用剩余的1/3包鐵液將其沖入包內(nèi)，進(jìn)行孕育。球化處理后的鐵液應(yīng)及時(shí)澆注，以防孕育和球化作用的衰退4、球鐵的熱處理QT400-18為低牌號(hào)球鐵，基體組織為鐵素體。生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)鑄件的組織進(jìn)行金相檢驗(yàn)，若存在自由滲碳體，則采用高溫石墨化退火。若只有少量珠光體組織，則采用低溫石墨化退火。五、鑄造工藝設(shè)計(jì)1、造型（芯）的方法和鑄型的種類(lèi) 造型造芯是

23、根據(jù)鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效果，主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車(chē)間里，造型造芯都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動(dòng)化。該鑄件無(wú)特殊技術(shù)要求，其材質(zhì)為QT40018，凈重量為124.1Kg，其大概輪廓尺寸為419mm×514mm×295mm，屬于中、大件范圍，最小壁厚為44.45mm，超過(guò)了球墨鑄鐵可鑄壁厚810mm的上限，因此不易產(chǎn)生澆不到的現(xiàn)象。 根據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)量以及生產(chǎn)條件，決定采用手工造型，該逐漸內(nèi)腔形狀不復(fù)雜，尺寸不大，采用手工造芯的方法。2、鑄件凝固原則、澆注位置和分型面的選擇 球墨鑄鐵的體收縮大，容易產(chǎn)生

24、縮孔、縮松等缺陷，鑄件本體斷面又較厚，技術(shù)要求較高，加設(shè)冷鐵和出氣孔，以獲得較密組織，因此采用。 軸承座的主體為盤(pán)類(lèi)零件，澆注時(shí)軸線處于垂直位置，這樣澆注時(shí)處于頂面位置的端面可能出現(xiàn)某些缺陷，要適當(dāng)加大頂部加工余量，以保證鑄件端面質(zhì)量。圖6-1 分型面的選擇分型面的選擇如圖6-1所示： 第一種方案：分型面把鑄件一分為二，上下模樣高度相同，起模較為方便，造型、合箱也不困難，主要加工面放在側(cè)面，大端面朝下，砂芯安放牢固，下芯方便，此種方法可較大程度上避免了鑄造中缺陷的產(chǎn)生。但缺點(diǎn)是合箱時(shí)芯子不易檢查，容易碰壞芯子。 第二種方案：分型面在鑄件的底部平面上分開(kāi)，將模樣全部位于下箱中，次種方法合箱方便，

25、不會(huì)發(fā)生錯(cuò)箱，便于合型，還可降低上箱高度。但下芯困難，起模比第一種方案困難，并且主要面和大端面不在適當(dāng)位置，容易出現(xiàn)大量鑄造缺陷。 綜合分析，采用第一種方案較為適宜。3、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該鑄件型腔形狀簡(jiǎn)單，型芯的造型、烘干、下芯、合型、檢驗(yàn)都不困難，采用分兩半造芯，烘干后組裝，這樣易于保證鑄件精度，而且芯盒數(shù)目也少，型芯的強(qiáng)度和剛度也較好。4、鑄造工藝參數(shù)（1）鑄造收縮率查閱相關(guān)資料可得，球墨鑄鐵的自由收縮率為0.8%，受阻收縮率為0.6%（2）機(jī)械加工余量查閱相關(guān)資料可得，底面取7mm，頂面和側(cè)面去6mm （3）起模斜度 凹處內(nèi)表面= 外表面（4）分型負(fù)數(shù)由于是樹(shù)脂砂，合型時(shí)在分型面上要采取

26、措施防止跑火，因此，再兩辦摸樣上分別各留1.5mm的分型負(fù)數(shù)，以保證鑄件精度。5、合箱、澆注、落砂及清理工藝合箱是將砂型、砂芯等組裝成一個(gè)完整鑄型的過(guò)程，是完成鑄型的最后一道工序操作。合箱時(shí)，要對(duì)鑄型、砂芯質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，然后下芯，安裝芯撐和冷鐵，檢查砂芯在型中的位置及鑄件壁厚，清理好芯頭出氣孔及型中浮砂、雜物后才能合箱。該鑄件合箱前，需要“驗(yàn)箱”及圍好砂芯出氣孔和下箱四周的“攔火面”。合好箱后，在鑄型上面放好澆口，不允許跑火。最后放置壓鐵或采用鎖箱裝置將砂箱夾緊。澆注是將處理包內(nèi)已經(jīng)球化處理和孕育處理的金屬液接入澆包并注入鑄型的過(guò)程。澆注前需要測(cè)定合金的成分以及溫度，并靜置5分鐘左右。只有成分

27、、溫度全部合適的金屬液才允許澆注。在一爐的澆注中，要根據(jù)鑄鐵牌號(hào)、鑄件大小以及數(shù)量多少確定澆注順序，把鐵水損失減少到最低程度。在澆注中要嚴(yán)格按照規(guī)定的澆注時(shí)間進(jìn)行澆注，不允許人工斷流或小流澆注，當(dāng)人工澆注不能保證速度時(shí)，應(yīng)設(shè)置拔塞澆口杯或座包進(jìn)行澆注。落砂是待鑄件凝固冷卻到一定溫度范圍時(shí)，將鑄件從鑄型中取出的工序。由于落砂粉塵多，勞動(dòng)條件差，因此，該鑄件采用機(jī)械落砂。落砂溫度通常決定鑄件的大小、重量、復(fù)雜程度和合金類(lèi)別。查鑄造關(guān)于落砂的相關(guān)手冊(cè)可得，該鑄件的落砂溫度可取300400度，溫度可借助于表面溫度計(jì)和測(cè)溫顏色筆測(cè)定。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(guò)程。清理

28、是整個(gè)鑄造生產(chǎn)過(guò)程中勞動(dòng)最繁重、工作條件最差的工序。6、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1）計(jì)算鑄件體積V=3.14×209.5×1713.14×170×171514.2×56.45×295 =16611708.89×10=0.017Kg/m （2）計(jì)算鑄件質(zhì)量G=V=7.3×0.017×10=124.1Kg （3）計(jì)算金屬液總質(zhì)量G=1.3×G=1.3×124.1=161.33Kg（4）計(jì)算澆注時(shí)間t=K=1.6×=31s（5）驗(yàn)算液面上升速度V=9.5 因此，液面上升速度滿(mǎn)足于810（

29、6）求流量系數(shù)值 按表35查得：=0.48.澆注溫度升高，值+0.05；.有出氣孔，值+0.05；.有四個(gè)內(nèi)澆道，阻力增大，值0.05；=0.48+0.05+0.050.05=0.53（7）計(jì)算平均壓頭HH=H=30=23.51cm （8）計(jì)算內(nèi)澆道截面積=6.64cm（9）查鑄造工藝及裝備中圖332選取圖332a，求b值=求得b=18.7mm （10）選取球墨鑄鐵澆道截面比例，查表38：S=1：1.2：1.4所以，S=9.3cm S=8.0cm直澆道的截面圖形為圖10-1所示：圖10-1直澆道的截面圖形 內(nèi)澆道的截面圖形為圖10-2所示（4個(gè)）。圖10-2 內(nèi)澆道的截面圖形 橫澆道的截面圖形

30、為圖10-3所示。圖10-3 橫澆道的截面圖形 （11）出氣孔的設(shè)計(jì)根據(jù)球墨鑄鐵的特性以及該鑄件的尺寸，確定該鑄件無(wú)需設(shè)置冒口，可以設(shè)置6個(gè)直徑為30mm的出氣孔。 （12）冷鐵的設(shè)計(jì)查資料得知：鑄件壁的凸緣處的冷鐵厚度為凸緣厚度的0.71倍，在一般壁上的冷鐵一般取壁厚的0.50.7倍。因此在齒輪鑄件的外緣的側(cè)壁上使用尺寸為130mm85mm60mm的石墨冷鐵2件，防止出現(xiàn)縮孔、縮松。7、熔煉工藝過(guò)程設(shè)計(jì)熔煉采用沖天爐、中頻電爐雙聯(lián)熔煉，它的優(yōu)點(diǎn)是，可最大限度地利用沖天爐的熔化效率，再利用感應(yīng)電爐的過(guò)熱的優(yōu)勢(shì)。并可提高爐襯壽命（鐵液可不用在沖天爐內(nèi)過(guò)熱），減少焦炭的加入量，增硫、增碳減少。有利

31、于鐵液質(zhì)量的保證 。（1）沖天爐的選擇及其工藝參數(shù)根據(jù)生產(chǎn)中的需要以及設(shè)計(jì)原則，選用2T兩排大間距沖天爐。表51 沖天爐工藝參數(shù)風(fēng)口區(qū)爐膛內(nèi)徑/mm500融化帶爐膛內(nèi)徑/mm600有效高度/mm4000爐缸高度/mm250前爐與沖天爐中心距/mm1200風(fēng)口比（%）3內(nèi)徑/mm700有效容積/m1.5（2）沖天爐用焦碳焦碳是沖天爐熔煉的重要材料之一，焦碳的質(zhì)量直接影響到鐵水的質(zhì)量，選用優(yōu)質(zhì)的焦碳是非常重要的，優(yōu)質(zhì)鑄造焦碳的主要成分是：硫分0.6%，固定碳85%，灰分10%及合適的塊度。（3）配料計(jì)算各種金屬爐料的鑄鐵牌號(hào)為QT40018，該鑄件的主要壁厚為50mm，該鑄件的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

32、要求如表52所示：表52 QT40018球墨鑄鐵的化學(xué)成分元素種類(lèi) C Si S P Mn成分范圍（%）3.53.9 2.53.0 0.02 0.070.30.6平均值（%） 3.5 2.5 0.02 0.07 0.3各種金屬爐料的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）如表53所示：表53 各種金屬爐料的化學(xué)成分爐料種類(lèi)C（%）Si(%)S(%)P(%)Mn(%)Q12原生鐵回爐鐵廢鋼FeSi453.83.50.41.42.50.4450.020.020.040.050.070.040.20.30.35各種元素變化率（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）如表54所示：表54 各種元素變化率元素名稱(chēng)CSiSPMn增減率（%）按公式-20%

33、-25%+50%計(jì)算過(guò)程：用選擇法進(jìn)行配料，初步確定比例如下（鐵料按100Kg計(jì)算）：Q12原生鐵占53%（53Kg），回爐料占38%（38Kg），費(fèi)鋼占9%（9Kg）。1）核算爐料中的含碳量。根據(jù)公式，爐料中要求的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：=2×（1.8）%=2×（3.51.8）%=3.4% 按上述比例配料，核算爐料中的實(shí)際含碳量：=3.8×53%+3.5×38%+0.4×9%=3.38% 2） 核算結(jié)果與爐料中的要求的碳兩基本想符，因此配料比例是合適的。核算爐料中的含硅兩。爐料中要求的硅量：=3.125%爐料中實(shí)際帶入的硅量：=1.4×53

34、%+2.5×38%+0.4×9%=1.728%爐料中尚缺的硅量：=3.125%1.728%=1.397%補(bǔ)加的FeSi45為：×100%=3.104%即每100Kg爐料中加3.104Kg硅鐵。3）核算爐料中的含錳量： 其爐料中要求的錳量：=0.4%爐料中實(shí)際帶入的錳量：=0.2×53%+0.3×38%+0.35×9%=0.2515%爐料中尚缺的錳量：=0.4%0.2515%=0.1485%即每100Kg爐料中加0.1485Kg錳料。4）核算磷、硫是否超出要求：=0.05×53%+0.07×38%+0.04×

35、;9%=0.0567%0.07% 因此，磷符合要求。=0.02×53%+0.02×38%+0.04×9%=0.0218%0.02% 因此，出爐后應(yīng)該脫硫。（4）脫硫處理球鐵鐵水含硫量偏高回導(dǎo)致夾雜物多，球化衰退，金相組織與機(jī)械性能不合格，因此球鐵生產(chǎn)中的脫硫處理非常重要。脫硫的條件要求：1）適當(dāng)提高脫硫渣的堿度與鐵水溫度，減少渣中的氧化亞鐵的含量；2）提高熔渣的流動(dòng)性，加強(qiáng)脫硫劑與鐵水的接觸面，即使扒渣。脫硫處理一般按照上述兩條進(jìn)行材料與方法選擇，但必須注意熔化過(guò)程中FeO的含量5%，溫度最好大于1450，脫硫劑加入量最好不大于1.5%六、鑄造工裝設(shè)計(jì)1、砂箱設(shè)計(jì)

36、砂箱材料選用HT150，每個(gè)砂箱確定放兩個(gè)鑄件。根據(jù)本鑄件的輪廓尺寸，以及吃砂量、澆冒口的位置和透氣性等方面的因素，確定選取的砂箱尺寸為1400mm×900mm×300mm.（1）砂箱壁的斷面砂箱壁的斷面形狀和尺寸是決定砂箱強(qiáng)度和剛度的因素，它要根據(jù)砂箱的工作件內(nèi)框尺寸、高度和材質(zhì)等決定的。如圖11-1所示：圖11-1 砂箱壁的斷面 （2）砂箱箱帶砂箱箱帶不但能增加砂箱的強(qiáng)度和剛度，而切主要的作用是增加對(duì)型砂的承托力和粘附力，可以防止砂型的塌箱。如圖11-2所示：圖11-2 砂箱箱帶斷面（3）砂箱轉(zhuǎn)角部分砂箱的轉(zhuǎn)角處是砂箱應(yīng)力集中的地方，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采用圓弧過(guò)渡的方法來(lái)減小應(yīng)力的集中。如圖11-3所示：圖11-3 砂箱轉(zhuǎn)角（1） 砂箱外壁加強(qiáng)肋為了減小砂箱的厚度而不影響砂箱的強(qiáng)度和剛度，可在砂箱的外側(cè)做出縱向和橫向加強(qiáng)肋。設(shè)置加強(qiáng)肋時(shí)