【畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)】材料成型與控制工程 渦輪減速器鑄造工藝設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目：渦輪減速器鑄造工藝設(shè)計(jì) 08材料成型與控制技術(shù)02班 目錄 1.序言…………………………………………………………1 2.摘要…………………………………………………………3 3.工藝設(shè)計(jì)過程………………………………………………4 3.1設(shè)計(jì)分析………………………………………………… 4 3.1.1零件名稱、材質(zhì)……………………………………… 4 3.1.2零件鑄造工藝性的分析……………………………… 4 3.1.3零件的使用條件及主要要求………………………… 5 3.2鑄件工藝方案

2、的確定與論證…………………………… 5 3.2.1鑄型、型芯種類的確定……………………………… 5 3.2.2沙箱中鑄件數(shù)量的確定……………………………… 5 3.2.3鑄件凝固順序、澆注、分型面的選擇……………… 5 3.2.4型芯數(shù)量及其分割面的確定………………………… 8 3.2.5主要工藝參數(shù)的確定………………………………… 9 3.2.5.1鑄件收縮率………………………………………… 9 3.2.5.2鑄件精度等級(jí)及尺寸、重量偏差………………… 10 3.2.5.3機(jī)械加工余量的確定……………………………… 10 3.2.6澆注系統(tǒng)的選取與計(jì)算……………………………

3、… 11 3.2.6.1澆注系統(tǒng)的類型、形式及開設(shè)部位……………… 11 3.2.6.2澆注系統(tǒng)的計(jì)算…………………………………… 13 3.2.7工藝出品率的計(jì)算…………………………………… 15 3.2.8砂箱尺寸的確定……………………………………… 15 3.3型、芯砂的選擇及配方………………………………… 16 3.3.1選擇型、芯砂的依據(jù)及配方………………………… 16 3.3.2芯骨的選擇…………………………………………… 18 3.4合金的熔煉和爐料配比………………………………… 19 3.5可能出現(xiàn)的鑄造缺陷及其預(yù)防措施…………………… 21 4.結(jié)束語……

4、………………………………………………… 22 5.參考文獻(xiàn)…………………………………………………… 23 序言 鑄造是世界上歷史最悠久的工藝之一。青銅冶煉技術(shù)的發(fā)明，是人類進(jìn)入了青銅器時(shí)代。伴隨著青銅冶煉技術(shù)的同時(shí)，出現(xiàn)了鑄造技術(shù)我國(guó)的鑄造技術(shù)已有近6000年悠久的歷史，是世界上較早掌握鑄造技術(shù)的文明古國(guó)之一， “八五”期間鑄造機(jī)械制造受到了原機(jī)電部高度重視，投入了建國(guó)以來最大的一次專項(xiàng)技改貸款和攻關(guān)費(fèi)用，扶持了鑄造機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)和發(fā)展?！按笮蛼佂枨謇頇C(jī)的制造”，“垂直分型無箱射造型機(jī)”，“水玻璃砂舊砂再生設(shè)備的研制”，“

5、金屬型鑄造設(shè)備”等等相繼被開發(fā)應(yīng)用?！熬盼濉逼陂g，鑄造機(jī)械行業(yè)承擔(dān)并樹立完成了“轎車鑄件毛坯精華高效造型與清理成套技術(shù)與裝備”的任務(wù)，“缸體高效連續(xù)拋丸清理線的開發(fā)與研制”也去的圓滿成功，1999年完成了國(guó)家攻關(guān)高水平的氣沖造型線項(xiàng)目的成功。 “十五”期間，鑄造機(jī)械行業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的年均增長(zhǎng)都在30%以上，高于機(jī)床工具行業(yè)平均增長(zhǎng)水平，特別是利潤(rùn)增長(zhǎng)更快，年均利潤(rùn)增長(zhǎng)高達(dá)46%，同時(shí)也保持較高的市場(chǎng)銷售水平。另外，樹脂砂鑄造成套設(shè)備，基本上可以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，改變了過去主要依賴進(jìn)口的局面，已經(jīng)能夠生產(chǎn)出較高水平的鑄造自動(dòng)生產(chǎn)線，達(dá)到可部分替代進(jìn)口的水平，部分的解決了轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等鑄

6、件毛坯也要進(jìn)口的情況，高水平自動(dòng)制芯機(jī)、自動(dòng)鑄件清理機(jī)、自動(dòng)砂處理機(jī)、大型自動(dòng)壓鑄機(jī)以及精密鑄造設(shè)備等鑄造機(jī)械，國(guó)內(nèi)基本上都能生產(chǎn)制造。應(yīng)當(dāng)說“十五”期間鑄造機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品水平有了很大提高，為中國(guó)鑄造機(jī)械行業(yè)今后的進(jìn)一步發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。“十一五”期間，鑄造業(yè)在巨大市場(chǎng)需求的刺激下，仍將繼續(xù)保持較高速度增長(zhǎng)，由于鑄造機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)水平仍然與市場(chǎng)需求差距較大，使行業(yè)的發(fā)展存在巨大的發(fā)展?jié)摿蛿U(kuò)展空間，為鑄造機(jī)械行業(yè)的快速增長(zhǎng)帶來機(jī)遇。 鑄造企業(yè)市場(chǎng)格局的調(diào)整要注意當(dāng)前國(guó)家政策層面的導(dǎo)向。未來兩年工程機(jī)械鑄件產(chǎn)品的需求量可能會(huì)有一個(gè)很大的增加，應(yīng)該引起國(guó)內(nèi)鑄造企業(yè)的注意。全球經(jīng)濟(jì)一體化的浪潮

7、對(duì)鑄造行業(yè)的影響巨大，鑄件商場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)手段越來越多。在越來越苛刻的對(duì)鑄件本身質(zhì)量的要求、價(jià)格和交付期限、相關(guān)服務(wù)的基礎(chǔ)上，采購商們普遍的提出了一些額外的附加 要求。體現(xiàn)在貿(mào)易技術(shù)壁壘方面，對(duì)于供應(yīng)商所采取的種種認(rèn)證、認(rèn)可方面的要求，已成為最常用的手段。我國(guó)鑄造行業(yè)處于成長(zhǎng)期，具有較好的發(fā)展前景。外國(guó)大型鑄造企業(yè)紛紛加大了在華投資的力度，通過直接投資和并購的方式增加在華投資，一方面提高了我國(guó)鑄造業(yè)的整體水平，另外一方面也增加了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)程度。同時(shí)黨的十七大提出的建設(shè)環(huán)境友好型企業(yè)的發(fā)展方向，對(duì)鑄造業(yè)來說也可謂任重道遠(yuǎn)。 我國(guó)鑄造工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、鑄件的產(chǎn)量、品種等已處于世界前列。今后應(yīng)繼續(xù)走

8、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔，可持續(xù)發(fā)展的道路，使我國(guó)由鑄造大國(guó)變?yōu)殍T造強(qiáng)國(guó)。 2、摘要 本次設(shè)計(jì)主要是箱體零件的鑄造工藝過程。選取了渦輪減速器為設(shè)計(jì)項(xiàng)目。了解零件的材料、工作條件，選取合適的鑄造工藝。其中，有渦輪減速器的零件圖、合箱圖以及其他設(shè)計(jì)圖。設(shè)計(jì)內(nèi)容為柱塞泵的鑄造生產(chǎn)過程，包括材料選取、鑄造的方法、造型、制芯、澆口的選擇及設(shè)計(jì)、沙箱的選擇及爐料的配方等。 3.工藝設(shè)計(jì)過程 3.1設(shè)計(jì)分析 3.1.1零件名稱、材質(zhì)： 零件名稱：渦輪減速器 材質(zhì) HT200 重量 103kg 產(chǎn)量 300-700 件/年

9、 3.1.2零件結(jié)構(gòu)鑄造工藝性的分析 配置型砂——造型——合型——澆注——冷卻——落砂——清理——熱處理——檢驗(yàn)——獲得鑄件 本件采用砂型鑄造，主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短 在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量做到結(jié)構(gòu)合理，使用性能易于保證，生產(chǎn)成本低。在設(shè)計(jì)鑄造工藝方案時(shí)，也應(yīng)對(duì)零件結(jié)構(gòu)的工藝性進(jìn)行認(rèn)真分析，使得設(shè)計(jì)的工藝方案能保證鑄件質(zhì)量，且工藝簡(jiǎn)便。 本零件的渦輪減速器是主體，其輪廓尺寸為660616400mm，重103kg，屬于中型鑄件。壁厚20-35mm，超過最小可鑄壁厚，故不易產(chǎn)生澆不足的現(xiàn)象，同時(shí)，該鑄件的壁厚均勻，不需要加冒

10、口。 3.1.3零件的使用條件及其主要要求 本件為渦輪減速器，渦輪減速器為圓柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，其工作時(shí)受壓力不大，但接觸表面的加工公差比較嚴(yán)格，不能出現(xiàn)縮孔、氣眼等缺陷。 3.2鑄造工藝方案的確定及論證 3.2.1鑄型，砂芯種類的確定 由于采用手工造型，考慮到鑄件本身體積不大，故鑄件采用濕型。 本件為渦輪減速器，渦輪減速器為圓柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，其工作時(shí)受壓力不大，但接觸表面的加工公差比較嚴(yán)格，不能出現(xiàn)縮孔、氣眼等缺陷本件內(nèi)腔形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，做整體砂芯即可。但由于整體砂芯如果產(chǎn)生的氣體不能順利

11、排除，容易使鑄件生成氣孔，固本件采取適當(dāng)?shù)呐艢獯胧┮员闩艢狻? 3.2.2沙箱中鑄件數(shù)量的確定 由于本件屬于中小型鑄件，小批量生產(chǎn)，故每箱中選擇放一個(gè)鑄件。 3.2.3鑄件凝固順序、澆注、分型面的選擇 凝固順序的選擇 由于同時(shí)凝固原則是采取工藝措施保證鑄件結(jié)構(gòu)各部分之間沒有溫差或溫差很小，使鑄件厚度不同的各部分同時(shí)凝固。采用同時(shí)凝固原則，鑄件不易產(chǎn)生熱裂，且應(yīng)力和變形小，從而節(jié)省金屬，簡(jiǎn)化工藝和減少工作量。本鑄件屬于非厚實(shí)的、壁厚均勻的鑄件，同時(shí)宜出現(xiàn)熱裂、變形等缺陷，故采用同時(shí)凝固的方式。 澆注、分型面的選擇 在砂型鑄造中，為完成造型、取模、設(shè)置澆口和安裝砂芯等需

12、要，砂型必須選擇有兩個(gè)或兩個(gè)以上的部分組合而成，砂型的分割或裝配面稱分型面。鑄型分型面，主要取決于鑄件的結(jié)構(gòu)。 通常應(yīng)根據(jù)下列原則選擇和確定分型面： （1）、分型面應(yīng)選在鑄件最大截面處，以保證順利拔出模樣而不損壞鑄型，這樣選擇分型面往往可減少活塊或砂芯，也可使砂箱不致過高，造型操作方便。 (2)、盡量將鑄件全部或大部分放在同一個(gè)半型中 分型面對(duì)鑄件的精度會(huì)有影響，除了合箱會(huì)引起偏差外，還會(huì)因合箱不嚴(yán)而產(chǎn)生披縫，造成垂直于鑄件分型方向上尺寸增加。如果能將鑄件全部或大部分置于同一砂箱內(nèi)，則可減少這類偏差。當(dāng)不能完全做到這一點(diǎn)時(shí)，應(yīng)盡量將鑄件的主要加工面和加工基準(zhǔn)面放于同一砂箱內(nèi)，以便保

13、證其精度。 （3）、盡量減少分型面的數(shù)量：分型面少，鑄件精度容易保證。機(jī)器造型的中小件，一般只許可一個(gè)分型面，凡不能出砂的部位均采用砂芯，而不允許用活塊或多分型面。 分型面的形狀可以是平面、折面、曲面等。 最簡(jiǎn)單的是平面，它加工方便，容易保證精度。但在大批量生產(chǎn)、機(jī)器造型的情況下，為減少分型面，往往又采用局部曲折分型時(shí)應(yīng)盡量采用規(guī)則曲面。在手工單件生產(chǎn)時(shí)，采用多分型面有時(shí)也是合理的。所以，分型面數(shù)目的多少，還應(yīng)考慮具體的生產(chǎn)條。 在輕合金鑄造中，常采用底注式澆注系統(tǒng)，一般難以將砂芯安放在同一半型中形成整個(gè)鑄件。為了保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量和尺寸精度要求，又能采用底注式澆注系統(tǒng)，往往增加一個(gè)

14、分型面，采用三箱鑄造結(jié)構(gòu)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、殼體和框架類鑄件生產(chǎn)中應(yīng)用較多。 （4）、考慮工藝特點(diǎn)，盡量使加工及操作工藝簡(jiǎn)單：砂型鑄造中，分型面一般都應(yīng)該選擇在鑄件澆注時(shí)的水平位置，避免垂直分型面。因?yàn)樗皆煨?，下芯和合箱后，在翻?dòng)鑄件進(jìn)行澆注，就可能引起起砂芯位置移動(dòng)，影響鑄件尺寸精度。 在手工造型時(shí)，因模樣和芯盒尺寸精度較低，在下芯合箱時(shí)需檢查型腔尺寸，調(diào)整砂芯位置，保證鑄件壁厚均勻，故在考慮分型面時(shí)，應(yīng)盡量將主要型腔和砂芯放在下半型。 金屬型鑄造生產(chǎn)中，選擇分型面應(yīng)保證金屬型能順利開型和取出鑄件，一般采用垂直或互相垂直的分型面，這樣有利于采用合理的教主系統(tǒng)、

15、安設(shè)冒口、排除型腔中的氣體。 3.2.4型芯數(shù)量及其分割面的確定 由于本件的結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，多為規(guī)則的幾何形狀，為了制芯和起型方便，本鑄件選用一個(gè)芯子“1#”。 本件芯子基本對(duì)稱，從合箱下芯各方面考慮，型芯的分型面選在中心線處。 3.2.5 主要工藝參數(shù)的確定 3.2.5.1 鑄造收縮率 鑄件從固相線溫度冷卻到室溫，各部分尺寸都要縮小，鑄件長(zhǎng)度縮小的百分率就稱為鑄造收縮率。為此必須將模樣及芯盒尺寸加大，這個(gè)加大值稱為鑄件收縮余量，其表達(dá)式為： K 式中：K為鑄

16、造收縮率（%）；為模樣（或芯盒）工作面尺寸；L件為鑄件圖所示尺寸。 影響鑄造收縮率的因素有：合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型種類、型、芯材料的退讓性以及澆冒口系統(tǒng)的布置和結(jié)構(gòu)形式等。要精確地確定其數(shù)值有一定的難度，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)或查相關(guān)資料來選取。 本件屬于中小型鑄件（大部分為筒形），查表得: 自由收縮率長(zhǎng)度方向：0.8-1.0 直徑方向：0.6-0.8 受阻收縮率長(zhǎng)度方向：0.6-0.8 直徑方向：0.5 3.2.5.2 鑄件精度等級(jí)及尺寸、重量偏差 精度等級(jí)：二級(jí) 尺寸偏差： 120-260 1.2 26

17、0-5001.5 500-8001.8 800-12002.1 重量偏差：公稱重=鑄件重量+加工余量重量 鑄件凈重為 103KG 加工余量根據(jù)本件情況為鑄件重量的5% 故：公稱重=103+1035%=108KG 鑄件的偏差重量查表得：5% 108（1+5%）=113.4KG 3.2.5.3 機(jī)械加工余量的確定 鑄件毛坯于切削加工前，在待加工面上必須留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?，才能使鑄件在機(jī)械加工之后獲得光潔的表面和精確的尺寸。 選擇加工余量應(yīng)適當(dāng)。加工余量過大則增加了機(jī)械加工工作量，浪費(fèi)金屬;而且會(huì)使鑄件加工后的表面

18、各種性能下降。加工余量也不能太小，因?yàn)槟壳靶蜕拌T造的鑄件尺寸精度較低，且鑄件有時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形和表面缺陷，這就要求靠增加加工余量來彌補(bǔ)；另外鑄件表面上常有粘砂層，過小的加工余量，就會(huì)不能完全去除表面的缺陷，甚至加工后還會(huì)露出鑄件黑皮，因達(dá)不到圖紙要求而報(bào)廢。 加工余量的大小與鑄造合金的種類、鑄造方法及生產(chǎn)批量的大小、鑄件尺寸的大小和加工精度的要求以及加工面在澆注時(shí)的位置得因素有關(guān) 底面 5.5mm 頂、側(cè)面 7.5mm 工藝補(bǔ)正量 工藝補(bǔ)正量是用于防止鑄件的局部位置，由于工藝因素，例如鑄造收縮率選用值與鑄件局部位置的收縮率不符，變形，有規(guī)律的操

19、作偏差等的影響而超差，在相應(yīng)部位的非加工面上增加的金屬層厚度。 補(bǔ)正面間距或至基準(zhǔn)面間距L：615-1000 工藝補(bǔ)正量 A取3.5-4.5 故A取4 3.2.6澆注系統(tǒng)的選取與計(jì)算 3.2.6.1澆注系統(tǒng)類型、形式及開設(shè)部位 澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的位置。鑄件澆注位置的選擇，決定于合金的種類、鑄件結(jié)構(gòu)以及輪廓尺寸、質(zhì)量要求以及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。澆注位置對(duì)鑄件的質(zhì)量、尺寸精度以及工藝難度有很大影響。選擇澆注位置時(shí)，以保證鑄件質(zhì)量為前提，同時(shí)盡量減化造型工藝和澆注工藝。選擇鑄件澆注位置的主要原則為： (1)鑄件上質(zhì)量要求高的部分以及重

20、要工作面、重要加工面、加工基準(zhǔn)面和大平面，應(yīng)盡量朝下或垂直安放。 鑄件在澆注時(shí)，朝下或垂直安放的部位質(zhì)量一般都比朝上安放的高。因?yàn)橄虏恳约皞?cè)面出現(xiàn)缺陷的可能性小。當(dāng)有多個(gè)重要加工面時(shí)，應(yīng)將較大朝下，而對(duì)朝上加工面則采取加大加工余量的辦法，以保證朝上的表面在加工后無氣無孔、夾砂、砂眼等缺陷，例如機(jī)床床身導(dǎo)軌采用朝下的澆注位置方案較合理。 （2）鑄件的厚大部位應(yīng)放在上部，盡量滿足鑄件自上而下的順序凝固。 鑄件厚大處易產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷，應(yīng)盡量將其放在上部或分型面附近，以便在上部設(shè)置冒口，促使鑄件自上而下地向冒口方向順序凝固。這一原則對(duì)體收縮較大的鑄鋼件和鋁、鎂合金鑄件尤為重要。 （3）應(yīng)保

21、證鑄件有良好的液態(tài)金屬導(dǎo)入位置保證鑄型充滿。 決定澆注位置時(shí)，應(yīng)考慮液態(tài)金屬的導(dǎo)入位置和導(dǎo)入方式。例如鋁、鎂合金鑄件經(jīng)常采用底注式或垂直縫隙式澆注系統(tǒng)、內(nèi)澆道均勻分布在鑄件四周和要求液體金屬平穩(wěn)地注入型腔等特點(diǎn)，將水平面較大的一面放在下部。對(duì)具有薄壁的鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在下半部或置于內(nèi)澆道以下，以免出現(xiàn)澆不到或冷隔等缺陷。 （4）應(yīng)盡量少用或不用砂芯：若需要使用砂芯時(shí)，應(yīng)保證其安放穩(wěn)固、通氣順利和檢查方便。 鑄造澆注位置的選擇，除了要考慮上述原則外，還應(yīng)盡量簡(jiǎn)化造型、造芯、合箱和澆冒口的切割等工藝，以減少模具制造工作量和合金液的消耗 封閉式澆注系統(tǒng)

22、各組元中截面積最小的是內(nèi)澆道，即內(nèi)澆道是該系統(tǒng)中的阻流截面，各組元截面積的大小關(guān)系是 S直>∑S橫>∑S內(nèi) 。這種澆注系統(tǒng)在開始澆注后很短時(shí)間，澆注系統(tǒng)就被迅速充滿，所以又稱充滿式澆注系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)金屬液充滿快，故有較好的擋渣能力，澆道中不易吸氣。由于∑S內(nèi)最小，故金屬液進(jìn)入型腔時(shí)的線速度大，易沖刷鑄型，易使金屬液產(chǎn)生噴濺、氧化和卷入氣體。所以本鑄件選用封閉式澆注系統(tǒng)。 本鑄件在底座部位開設(shè)兩個(gè)內(nèi)澆道和一個(gè)橫澆道，目的是為了讓金屬液充型時(shí)可以更加穩(wěn)定，減少金屬液的流動(dòng)時(shí)間，有利于鑄件凝固時(shí)的補(bǔ)縮。 3.2.6.2澆注系統(tǒng)計(jì)算 鑄件重量是103kg 根據(jù)澆

23、冒口重量占鑄件重量的比例可得G1=123Kg 鑄件平均壁厚〥按30mm K為一般鑄件 查表得2.0 其中H0為內(nèi)澆道以上的金屬液壓頭，即內(nèi)澆道至澆口杯的高度H0=48cm C為澆注時(shí)的鑄件高度 C=41cm U為與金屬液流動(dòng)阻力有關(guān)的流動(dòng)系數(shù) μ=0.505 求得S內(nèi)=4cm2 根據(jù)合金澆注系統(tǒng)組元之間比例關(guān)系 內(nèi)澆道 橫澆道 直澆道 澆口盆的設(shè)計(jì) 池形澆口杯效果較好，底部設(shè)置凸起有利于澆注操作，使金屬液的澆注速度達(dá)到適宜的大小后再流入直澆道。這樣澆口杯內(nèi)液體深度

24、大，可阻止垂直軸旋轉(zhuǎn)的水平旋渦的形成，從而有利于分離渣滓和氣泡 由于本件屬于中型鑄件，由于澆注時(shí)有水平渦流的產(chǎn)生，時(shí)距離渦流中心即直澆道中心越近的金屬液，其旋轉(zhuǎn)速度越快，壓力越低，甚至形成負(fù)壓，在渦流中心形成喇叭口的低壓空穴區(qū)，使附近的渣和氣被吸入直澆道中；當(dāng)澆口盆種的金屬液面低，流線趨向平坦，水平速度大，就容易產(chǎn)生水平渦流；因此，為避免水平渦流，應(yīng)采用澆包低位澆注大流充滿，并且使?jié)部诒幸好娓叨龋╤）與直澆道（d）保持一定的比值 由于盆形澆口盆擋渣效果好，所以采用盆形澆口盆。采用普通澆口盆即可，其底坎可促使液流在流向直澆道時(shí)產(chǎn)生垂直渦流，對(duì)熔渣產(chǎn)生一個(gè)附加的上浮力，避免其進(jìn)入直澆

25、道。 3.2.7工藝出品率的計(jì)算 工藝出品率=鑄件毛重/鑄件毛重+澆冒口重量X100% 按設(shè)計(jì)計(jì)算：工藝出品率為84% 3.2.8砂箱尺寸的確定 要確定砂箱尺寸首先要確定各方向的最小吃砂量，根據(jù)鑄件重量才能確定各方向的最小吃砂量，鑄件重量為103kg，鑄件上面最小吃砂量為b=125mm，下面最小吃砂量為c=150mm，無冒口、澆道的側(cè)面最小吃砂量為a=50mm，澆道（冒口）到鑄件的最小吃砂量為f=70mm，澆道（冒口）到砂箱壁的最小吃砂量為g=80mm。鑄件加上各方向的最小吃砂量就是砂箱的尺寸，上砂箱尺寸為1000900400mm，下砂箱尺寸為1000900300mm。 3

26、.3 型、芯砂的選擇及配方 3.3.1 選擇型、芯砂的依據(jù)及配方 高質(zhì)量型芯應(yīng)當(dāng)具有能鑄造出高質(zhì)量鑄件的各種性能。需根據(jù)合金鑄件的種類、鑄件大小、壁厚、澆注溫度、金屬液壓頭、砂型緊實(shí)方法，澆注系統(tǒng)的形狀、位置和出氣孔的情況對(duì)砂型性能提出不同要求。 為了制造出合格的砂型和砂芯，裝配和形成可靠的鑄型，型芯砂應(yīng)具有良好的工藝性能 濕度：為了得到所需要的濕態(tài)強(qiáng)度和韌性，粘土砂必須含有適量的水分 流動(dòng)性：流動(dòng)性好的砂型可形成緊實(shí)度均勻、無局部疏松、輪廓清晰、表面光潔的型腔，這有助于防止粘砂，獲得光潔的鑄件。 強(qiáng)度：型砂必須具備一定的強(qiáng)度

27、以承受各種外力的作用。如果強(qiáng)度不夠，在起模、挪動(dòng)砂型、下芯、合型等過程中，鑄型有可能破損塌落；澆注時(shí)可能承受不住金屬液的沖刷和沖擊，沖壞砂型而造成砂眼缺陷，或者造成脹砂、跑火等現(xiàn)象。但是強(qiáng)度也不宜過高，因?yàn)楦邚?qiáng)度的砂型需要加入更多的粘土，不但增加了不適宜的水分和降低透氣性，還會(huì)使鑄件的生產(chǎn)成本增加，而且給混砂、緊實(shí)砂型和落砂等工序帶來困難。 韌性：韌性差的砂型在起模時(shí)鑄型容易破損，增加粘土加入量可明顯的提高型砂的韌性。 耐火性：影響型砂耐火度的主要因素是原砂的化學(xué)成分和礦物質(zhì)組成。 透氣性：在液體金屬的熱作用下，鑄型產(chǎn)生大量氣體，如果砂型、砂芯不具備良好的

28、排氣能力，澆注過程中有可能發(fā)生嗆火，使鑄件產(chǎn)生氣孔、澆不到等缺陷。砂型的排氣能力，一面靠冒口和穿透或不穿透的排氣孔來提高；另一方面決定于型砂的透氣性。而透氣性的高低主要受沙粒的大小、粒度分布、粒型、含泥量、粘結(jié)劑種類、粘結(jié)劑加入量和混砂時(shí)粘結(jié)劑在沙粒上的分布狀況以及型砂緊實(shí)度的影響。 顯然，上述各性能，要求一種砂型全部滿足是很難達(dá)到的，在制定和控制型砂性能時(shí)，要更具鑄造實(shí)際生產(chǎn)中的特點(diǎn)和生產(chǎn)條件來具體確定，由此相應(yīng)確定原砂和粘土砂的種類及加入量、水分含量和附加物的加入量、型砂配置工藝和型砂緊實(shí)度。 砂芯由砂芯主體和芯頭兩部分組成。砂芯的主體用來形成鑄件的內(nèi)腔，芯頭起支撐、

29、固定和排氣作用。為了使砂芯排氣通暢，砂芯中應(yīng)開設(shè)排氣通道，為了提高砂芯表面的耐火度和降低表面粗糙度，防止鑄件產(chǎn)生粘砂現(xiàn)象，砂芯的表面常刷一層耐火涂料。 在澆注過程中，為使砂芯中的氣體能順利而迅速的從芯頭中排除，砂芯中必須留有通氣孔道。 芯砂就近選取砂粒度較粗（30/50）的蓋縣砂，以便使砂芯能承受起鐵水包圍時(shí)的強(qiáng)烈熱作用。 配方 新砂5---15 舊砂85---95 白泥4---10 焦炭粉(30/50)5---7 木屑2---4 水8---10 濕壓強(qiáng)度 0.4-0.6kg/cm 濕透氣性>100 干剪強(qiáng)度 0.8-1.2kg/cm

30、 說明：本芯采用干芯、粗砂的目的主要是為了增加透氣性、強(qiáng)度和減少發(fā)氣量。如有除砂困難，建議增加木屑比例至6---8。 新砂要求干凈，粘土砂應(yīng)用粉末或漿狀，回用砂要經(jīng)破碎篩選，冷卻后再用。 加料的順序是： 回用砂、新砂、粘土、煤粉、水混制好后進(jìn)行調(diào)勻處理，使粘土質(zhì)點(diǎn)有充分的時(shí)間吸水濕潤(rùn) 。 3.3.2芯骨的選擇 芯中放入芯骨不僅可以提高其整體強(qiáng)度和剛度，而且便于調(diào)運(yùn)和下芯。芯骨應(yīng)該根據(jù)砂芯的結(jié)構(gòu)形狀和工作條件設(shè)計(jì)制造，對(duì)芯骨的要求是：要有足夠的強(qiáng)度和剛度，避免妨礙鑄件的收縮；中、打砂芯的芯骨要設(shè)有調(diào)運(yùn)裝置。吊環(huán)位置應(yīng)在砂芯的重心上。為了不妨礙逐漸凝固時(shí)的收縮，芯骨

31、與砂芯工作表面之間應(yīng)有一定的距離，這段距離成為吃砂量。鑄鐵件芯骨的吃砂量一般為15-50mm。在芯鐵上纏有蠟線，在澆注時(shí)由于高溫，蠟線會(huì)融化，在提高砂芯的透氣性。 3.4 合金的熔煉和爐料配比 一、HT200 熔煉工藝 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1、化學(xué)成分 成分 C Si Mn P S 原鐵液 3.2-3.4 1.5-1.7 0.6-0.9 <0.07 <0.07 處理后鐵液3.2-3.4 1.8-2.1 0.6-0.9 <0.07 <0.07 2、 抗拉強(qiáng)度 ≥200 3、

32、 硬度 HBS 170-210 4、 A+B+C、D少量 5、 珠光體 ≥90% 6、 石墨長(zhǎng)度：6-25mm （100倍放大后） 二、配料 1、 配料計(jì)算：為保證性能，嚴(yán)謹(jǐn)使用球鐵回爐鐵。 項(xiàng)目含量 % C Si Mn 生鐵 30 4.4-1.32 1.1-0.33 0.2-0.06 HT回爐鐵 50 3.3-1.65 1.9-0.95 0.6-0.3 廢鋼 20 0.2-0.04 0.2-0.04 0.2-0.04

33、小計(jì) 100 3.01 1.32 0.4 2、爐內(nèi)調(diào)整：增C劑0.4% 75%Si鐵0.5% 654%錳鐵0.5% 吸收率80% 吸收率95% 吸收率95% 得0.32 得 0.37 得0.29 合計(jì)原鐵水分份;3.33 1.69 0.69 增C劑加入時(shí)機(jī)應(yīng)為加生鐵以前，加料順序?yàn)椋簭U鋼—增C劑—生鐵—回爐料 3、爐前處理： 3-5mm75%孕育硅鐵，0.3-0.4%以控制三角試塊白口，2-3mm為準(zhǔn)，調(diào)整孕育量的上下限。 三、爐前控制

34、： 1、溫度控制:不得大于1500℃應(yīng)在1470-1480℃； 2、取原鐵水樣一件/爐； 3、每包取三角試塊、觀察白口寬度2-3mm； 4、每包澆注Φ30試棒一組。 3.5可能出現(xiàn)的鑄造缺陷以及其預(yù)防措施 減少高溫下金屬對(duì)空氣的溶解吸收是減少空洞類缺陷的關(guān)鍵。熔金、澆鑄工作盡量在真空下進(jìn)行，不具備真空條件的可采用噴射惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，熔金表面適當(dāng)施加助焊劑隔絕空氣，最好使用石墨柑塌以減少金屬對(duì)空氣的吸收，盡可能減少對(duì)熔融金屬的攪動(dòng)也可以減少吸收空氣，這些都是減少空洞類缺陷發(fā)生可采用的方法。 碳當(dāng)量低回增加縮孔、縮松傾向；此外磷共晶會(huì)削弱凝固外殼強(qiáng)度，三元磷共晶減少石墨化膨

35、脹，因次含磷量高可顯著增大縮忪傾向;鉬增加碳化物穩(wěn)定性，尤其在髙磷條件下易形成碳化物——磷共晶復(fù)合物，更增加縮松、縮孔傾向；殘留鎂量過高，增大縮松、縮孔傾向，而適量殘留稀土量可減少縮松。因此應(yīng)提高鐵液碳當(dāng)量，降低磷含量，在保證球化條件下盡可能降低稀土鎂殘留量，并合理使用鉬。另外，提高鑄型剛度，提高鐵液碳當(dāng)量，適當(dāng)降低澆注溫度，采用薄而寬的內(nèi)澆道使其在二次膨脹前凝固封閉，以及利用石墨化膨脹補(bǔ)償鐵液液態(tài)收縮和凝固收縮，可以消除縮孔、縮松。 形成一次夾渣的重要原因是原鐵液硫量高，氧化嚴(yán)重。預(yù)防措施是降低原鐵液硫、氧含量，提高澆注溫度?？刂七m當(dāng)?shù)娜劢饻囟葷仓筮^早的炸洗會(huì)加劇內(nèi)應(yīng)力的作用，可

36、能造成裂隙，所以應(yīng)該控制炸洗的時(shí)機(jī)。 4. 結(jié)束語 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我更加熟悉了從理論到實(shí)踐的跨越。經(jīng)過為時(shí)八周的努力，在班導(dǎo)師和各位老師的耐心指導(dǎo)下，終于順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，從最初的選題，定題，工藝設(shè)計(jì)，查閱資料，使我把大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)有了更深一層的理解，并且懂得了實(shí)踐的重要性，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。 在此期間，我要感謝我的班導(dǎo)師馮英宇敎?zhǔn)冢杷杉?xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。他們諄諄的教導(dǎo)，沒有拘泥一格的思路賜與我無盡的啟迪，是我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這三年

37、中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們?nèi)陙淼男燎谠耘?。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。 在此我表示深深的感謝！ 5.參考文獻(xiàn) 《砂型鑄造工藝學(xué)》 林勃 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 《鑄造工藝及設(shè)備》 曹瑜強(qiáng) 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械制造基礎(chǔ)》 李淑清 主編 西南交通大學(xué)出版社 《鑄造工手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械制圖》　　 主編　韓桂新　　 機(jī)械工業(yè)出版社 《鑄造實(shí)用手冊(cè)》 主編 施延榮 東北工學(xué)院出版社 《鑄造工藝設(shè)計(jì)》 主編 李弘英 趙成志 機(jī)械工業(yè)出版社