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1、 學(xué) 號(hào)020623090151 畢業(yè)論文 論文題目：鑄造工藝設(shè)計(jì)及生產(chǎn) 學(xué)生姓名：張崗亮 專業(yè)班級(jí)：材料成型與控制技術(shù)專業(yè)材料081班 院 系：材料工程系 指導(dǎo)教師：李華芳 張銀海 2012年6月17日 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院　　畢業(yè)論文目錄 目　　錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 引 言 3 1 零件材料性能分析 4 2 零件結(jié)構(gòu)的鑄

2、造工藝性分析 5 3 鑄造工藝方案的確定 7 3.1 分型的分析與選擇 7 3.2造型（芯）方法的選擇 7 3.3 鑄型種類的選擇 8 3.4 澆注位置的確定 9 4 鑄造工藝參數(shù)的選擇 10 4.1 鑄件線收縮率 10 4.2 機(jī)械加工余量 10 4.3 起模斜度的選取 10 5 冒口的設(shè)計(jì) 11 5.1 熱節(jié)分析 11 5.2 冒口的設(shè)計(jì) 12 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 6.1 澆包的選擇 13 6.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 6.3 工藝出品率的驗(yàn)算 14 7 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì) 15 7.1 模板的設(shè)計(jì) 15 7.2 芯盒的

3、設(shè)計(jì) 16 結(jié) 論 17 致 謝 18 參考文獻(xiàn) 19 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院　　畢業(yè)論文摘要 摘 要 鑄造工藝設(shè)計(jì)是根據(jù)鑄件要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件，以及對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)分析，確定工藝方案、工藝參數(shù)和工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)工藝裝備的全過(guò)程。對(duì)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性進(jìn)行分析，明確零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出改進(jìn)措施或預(yù)防缺陷的措施。主要包括確定鑄件的澆注位置和分型面，畫出標(biāo)有機(jī)械加工余量和拔模斜度的鑄件圖，并在鑄件圖上標(biāo)出型芯的形狀、大小，分型分模面，完成模樣工藝圖。其次確定造型、造芯工藝方案，確定澆冒口系統(tǒng)和冷鐵等的大小、形狀和位置，以及澆注溫度、澆注時(shí)間等。確定各型、芯的制造材料和方法。設(shè)計(jì)

4、或選用專用的或標(biāo)準(zhǔn)的鑄造裝備，如砂箱、冒口模、外冷鐵、刮板架等。 關(guān)鍵詞: 鑄件結(jié)構(gòu)；工藝方案；工藝參數(shù)；工藝規(guī)程；澆注系統(tǒng) ABSTRACT Casting process design requirements and production according to casting production conditions, and batch and structure analysis of castings, sure process program, process parameters

5、 and technical process, the whole process of design process equipment. The casting technology for parts structure is analyzed, and the characteristic of structure, the clear parts some improvement measures or prevent defects measures. Include determining the pouring position and casting parting surf

6、ace, painted with mechanical machining allowance and mold pulling out in the tilt of the casting chart and in casting figure airstrip cores of shape, size, classification, complete parting surface like process diagram. Secondly sure modelling, made to determine the core technology solutions, pour ri

7、ser system and cold iron, etc, size, shape and position, and pouring temperature, injection time and so on. Sure each, core manufacturing materials and methods. Design or choose special or standard casting equipment, such as sand box, riser mold, the cold iron, scraper frame etc.

8、 Keywords: casting structure,craft project, process parameters ,process planning, gating system 20 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院　　畢業(yè)論文 引 言 畢業(yè)論文是在修完所有的課程之后，我們走向社會(huì)的一次比較全面的畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次論文的課題是12M3的渣灌的設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)的知識(shí)和實(shí)習(xí)期間的一個(gè)總結(jié)。 此次設(shè)計(jì)中，主要用到鑄造工藝、鑄造成型等方面的知識(shí)。鑄造工藝設(shè)計(jì)就是根據(jù)鑄造零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，技術(shù)要求，生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等確定鑄造工藝方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，

9、編制工藝卡等技術(shù)文件的過(guò)程。主要是從鑄件的造工藝性的改進(jìn)，鑄造，造型，造芯方法的選擇，鑄造方案的確定，澆注系統(tǒng)和冒口的設(shè)計(jì)，直至鑄件清理方法等完成本次的論文的設(shè)計(jì)。另外，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 拓展了鑄造技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)也提高了對(duì)金屬鑄件的要求。不僅要求鑄件具有高的力學(xué)性能，尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐熱，耐蝕，耐磨等，同時(shí)還要求生產(chǎn)周期短，成本低。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中追求一最少的策劃你根本和消耗生產(chǎn)出質(zhì)量良好，有一定競(jìng)爭(zhēng)力的品牌。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我懂得如何查閱相關(guān)資料以及怎樣解決在實(shí)際工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題，這為我們以后更好的從事鋼鐵打下了良好的基礎(chǔ)。

10、 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到了廣大老師和同學(xué)的幫助，在此我一一表示誠(chéng)摯的感謝！由于本人缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水平有限，且時(shí)間又倉(cāng)促。設(shè)計(jì)過(guò)程中難免有錯(cuò)誤和欠妥之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)指正批評(píng)。 1 零件材料性能分析 渣灌原材料為ZG310-570。由《鑄造合金及其熔煉》表6-1及《鑄造實(shí)用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)》表4-6可知在800-820℃退火后的其力學(xué)性能如下： 屈服強(qiáng)度σs≥310MPa； 抗拉強(qiáng)度σb≥570MPa； 伸長(zhǎng)率δ≥15%； 斷面收縮率Φ≥21%； 沖擊韌性Akv≥15J，ak≥20J/cm3；硬度156-217HBW

11、。 由《鑄造合金及其熔煉》表6-2 可知ZG310-570化學(xué)成分的上限值（%）如下： C≤0.50； Si≤0.60； Mn≤0.90； S≤0.01； P≤0.01； Ni≤0.30； Cr≤0.35； Cu≤0.3； Mo≤0.2； V≤0.05。 ZG310-570為中碳鋼。 零件對(duì)材料性能的要求：渣罐屬于生產(chǎn)易耗品，用于盛放轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)所排高溫鋼渣。渣灌的主要技術(shù)要求是對(duì)強(qiáng)度和韌性的要求;此外對(duì)于渣罐防止粘渣、粘鋼的方面,對(duì)其表面光潔度也有較高的要求;渣灌的尺寸都比較大，屬于長(zhǎng)久性構(gòu)件，必須具有足夠長(zhǎng)的使用壽命,因此渣灌應(yīng)該也具備一定

12、的耐磨性。 2 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析 由零件圖圖1， 圖2，圖3分析零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性。 圖1 零件主視圖 零件重要的部分是零件兩端端把，由零件結(jié)構(gòu)分析，渣灌是用來(lái)盛放轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)所排的高溫鋼渣。由于該部分直接承受外部載荷，并且對(duì)這部分有工藝要求，所以對(duì)于端把周圍的部分要求很高.在設(shè)計(jì)鑄造工藝時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)分析考慮。 鑄件壁厚比較大，最小壁厚處是零件的靠近端把的底端。其尺寸超過(guò)了ZG310-570鑄件的最小壁厚，澆注成型沒(méi)有問(wèn)題。而最大熱節(jié)處在零件的端把以及周圍部位，通過(guò)安放冷鐵進(jìn)行補(bǔ)

13、縮的。最終有利于補(bǔ)縮和實(shí)現(xiàn)順序凝固。 圖2 零件左視圖 零件多枝杈結(jié)構(gòu)，鑄件成型時(shí)的收縮會(huì)受到一定的阻礙，枝端結(jié)構(gòu)的形位很容易受到影響。而這是零件結(jié)構(gòu)的最大忌諱，將會(huì)直接影響零件的性能，決定著鑄件的質(zhì)量。由于零件的結(jié)構(gòu)性能需要，改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)的操作性不是很大，采用工藝手段避免是主要的方法。 如果在不影響零件性能的前提下，可以對(duì)零件的結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的改進(jìn)。在頂部的相應(yīng)的木模的放置位置一定要準(zhǔn)確，考慮到對(duì)其的對(duì)稱性喝外觀的美觀性，對(duì)造型的要求較高，在頂部要將每一個(gè)槽的尺寸盡量挖的相同，且挖的深度要進(jìn)行相互比較，保證相差不大。頂部平面的平整度要保證，與最頂層的鑄

14、件的蓋子的平整度相同，在蓋子上扎六個(gè)對(duì)稱的透氣孔，減小澆注時(shí)內(nèi)部氣壓，保證鋼水的良好充型和枝杈結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸。 圖3 零件俯視圖 3 鑄造工藝方案的確定 3.1 分型的分析與選擇 分型面一般在確實(shí)澆注位置后在選擇。生產(chǎn)中，澆注位置和分型面有時(shí)是同時(shí)確定的。分型面的優(yōu)劣，很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn)率。選擇分型面時(shí)，應(yīng)該注意以下原則： 1.使鑄件全部或者大部置于同一半型內(nèi) 2.盡量減少分型面的數(shù)目 3.型面應(yīng)盡量選擇平面 4.于下芯、合箱和檢查型腔尺寸 5.使砂箱過(guò)高 6.里的分型面的選擇不應(yīng)該削弱鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

15、 7.意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量 鑄件的分型面的選擇，要考慮到分型面的選擇原則和鑄件生產(chǎn)要求和實(shí)際的生產(chǎn)條件等等，結(jié)合我們屬于手工造型和鑄件的第一層、第二層和第四層需要安放筋板和冷鐵兩個(gè)主要方面，我們分型面選擇三個(gè)，分別在第一層、第二層和第四層。 3.2造型（芯）方法的選擇 1.箱造型的具體要求如下： 1）模型在砂箱中的位置要放的適當(dāng)，避免箱帶阻礙冒口及澆口開設(shè)，見(jiàn)表1 表1 砂箱與模型 距離 高度 類別 1米以下 1—1.6米 1.8米以上 模型至箱底距離 ≥100 ≥130 ≥150 模型至箱邊距離 ≥

16、50 ≥100 ≥120 水口至箱邊距離 ≥50 ≥80 ≥100 冒口至箱帶距離 冒口Φ200以下者≥20mm，冒口Φ250以上者≥50mm 2）按工藝圖規(guī)定放置外冷鐵，兩冷鐵之間距離不小于80㎜，外冷鐵表面不允許有鐵銹和油污。 3）模型太重時(shí)，在上箱箱帶上放一鐵棍，用鐵絲將木型背緊，以免翻箱時(shí)模型脫落。 4）在模型變化復(fù)雜處及澆冒口處，先將新砂填入，插釘子或放鐵鉤并用手將砂塞緊，然后進(jìn)行主體造型。 5）在砂箱四角與型板之間墊適當(dāng)高度的砂型以免砂型烘干后下沉影響合箱 6）背砂填放厚度，用風(fēng)沖緊實(shí)時(shí)，每層厚150—250（指松散狀態(tài)） 7）撞砂注意事項(xiàng) 先撞砂

17、箱四角和靠箱幫助處后撞中心，撞砂時(shí)不得撞到模型上（避免撞跑或移動(dòng)木型活塊及澆口、冷鐵）撞砂時(shí)砂型各部分緊實(shí)度要均勻，保溫冒口根部不得接觸鑄件，按規(guī)定留有一定吃砂量 8）修好下箱分型面；放正上箱模箱，同時(shí)放上澆口和冒口然后再撒分型砂，放下箱錐，吹掃凈模型表面分型砂。 9）上箱撞緊刮平，取出澆口，扎出氣孔，開箱取模修型 10）應(yīng)在砂箱四壁打箱號(hào)，（舊號(hào)抹去）箱號(hào)必須清楚，便于合箱。 2.箱制芯的具體要求如下： 1）檢查芯盒定位銷是否精確、牢固，芯盒活塊及互換部分是否有明顯標(biāo)記。 2）組裝芯盒，注意尺寸準(zhǔn)確，卡緊、牢固防止撞芯過(guò)程中變形、脹芯。 3）選擇尺寸合適的芯鐵，大芯的芯鐵必須有

18、足夠的強(qiáng)度和剛度。 4）在制作前，應(yīng)將芯盒內(nèi)擦干凈，有時(shí)可涂油類或其他脫模劑。芯鐵應(yīng)不影響收縮，容易清理，并保證砂芯起吊平穩(wěn)。 5）制造砂芯時(shí)，芯盒的活動(dòng)部分不能有移位錯(cuò)位的現(xiàn)象。 6）砂芯按工藝規(guī)定安放冷鐵，開設(shè)拉筋。 7）在芯盒的突出部分應(yīng)下鐵鉤子或釘子，然后裝砂，用手塞緊再行制作。 8）小型砂芯須安設(shè)草繩，通氣道或扎通氣孔，大中型砂芯，一般應(yīng)作成中空或內(nèi)填爐渣干砂、焦炭等，填充物和表面的距離隨芯大小而定，一般為40—200mm。 9）大砂芯撐托處要預(yù)置耐火磚或鐵板等物并應(yīng)與內(nèi)部芯鐵直接接觸。 10）大砂芯與小砂芯連接，互相間出氣孔必須連通。 11）厚大鑄件的砂芯按工藝要求

19、采用特種芯砂。 12）大圓芯用鐵管作芯鐵時(shí)，鐵管上必須有孔，在鐵管外纏草繩，草繩層數(shù)按工藝要求，然后制造。 13）串皮芯子，需用蠟線或小草繩做出氣孔，主孔和支孔必須連通。 14）圓芯或形狀復(fù)雜的砂芯，須先在托芯板上鋪上一層舊砂，再放砂芯，以增加砂芯與托芯板的接觸面。 3.3 鑄型種類的選擇 由于渣灌材料為ZG310-570，而鑄鋼件很少采用濕型，高錳鋼除外。因?yàn)?540-1610℃澆注鋼水時(shí)Fe首先被氧化，H2O被還原為H。H在液態(tài)鋼中的溶解量大，而在固態(tài)鋼中量小，幾乎為0，易產(chǎn)生皮下氣孔。鑄鋼多采用漏包底注式，澆注系統(tǒng)為開放式，金屬液快速充型，對(duì)砂芯砂型的沖刷較大。于是要求砂芯和砂

20、型必須具備很高的強(qiáng)度才不至于產(chǎn)生沖砂，夾砂等缺陷，保證鑄件的質(zhì)量。其中水玻璃自硬砂的主要技術(shù)指標(biāo)及選用： 對(duì)于水玻璃生產(chǎn)的技術(shù)要求： 水玻璃模數(shù)：夏天（5-10月）水玻璃高模數(shù)M=2.35-2.55，水玻璃低模M =2-2.35;冬天（11-4月）水玻璃高模M=2.55-2.75，水玻璃低模=2.35-2.5；水玻璃濃度42-48°Be，操作時(shí)可按溫度氣溫和濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 流砂方式：直接采用攪拌機(jī)流砂 砂型芯的性能要求：二十四小時(shí)后抗壓強(qiáng)度≥0.9MPa，水分：夏天4.7-6.3℅ ，冬天4.5-6℅

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26、 3.4 澆注位置的確定 零件結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性使得鑄件的造型方案沒(méi)有多的選擇。分型面的確定，不可能采用傾斜澆注，澆注位置沒(méi)有多的選擇方案。分型面選擇確定澆注位置。合箱，澆注，冷卻位置一致。 4 鑄造工藝參數(shù)的選擇 4.1 鑄件線收縮率 鑄件為中型鑄件，有很多枝端，下

27、芯數(shù)目較多，收縮受阻。參考《鑄造手冊(cè)》表1-1常用鑄造合金的鑄造收縮率，《鑄造手冊(cè)》表3-37砂型鑄造普通合金鑄件的鑄造收縮率。 取鑄件鑄造線收縮率ε=1.8%。 4.2 機(jī)械加工余量 由《鑄造手冊(cè)》表1-2，選取鑄件的機(jī)械加工余量等級(jí)為H（手工造型），選取尺寸公差為CT14級(jí) 由《鑄造工藝學(xué)》表3-3-3選取鑄件的加工余量為14-21mm（結(jié)合渣灌為雙面加工，結(jié)合渣灌的基本尺寸） 4.3 起模斜度的選取 由《鑄造手冊(cè)》表1-6自硬砂造型模樣外表面的起模斜度（JB/T5105-1991）可知手工造型，模樣采用木模樣，測(cè)量面高度H上=172.5mm，H下=212.5mm。取 模

28、樣斜度α=0°35`,a=2.6mm。 5 冒口的設(shè)計(jì) 5.1 熱節(jié)分析 　鋼渣水淬是目前國(guó)內(nèi)煉鋼廠廣泛應(yīng)用的煉鋼作業(yè)后處理工藝。生產(chǎn)中高溫下的鋼渣排放到渣灌中，由電動(dòng)平車運(yùn)輸?shù)剿悻F(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)支臂部位實(shí)施渣罐傾渣水淬。水淬渣罐是該工藝核心部件，渣罐鑄造質(zhì)量好壞不僅影響水淬效果，而且關(guān)系到水淬安全。鑄造生產(chǎn)渣罐時(shí)，支臂和支軸部位對(duì)強(qiáng)度和尺寸精度要求嚴(yán)格，是影響渣罐質(zhì)量的關(guān)鍵因素。 5.1.1 支臂　　渣罐傾渣工作時(shí)，25t的渣罐自身重量和40幾噸的鋼渣重量的負(fù)荷全部由支臂來(lái)承擔(dān)，因此對(duì)支臂包括連接支臂與罐體的筋板的強(qiáng)度要求很高。以前渣罐支臂部位的設(shè)計(jì)都存在一個(gè)共同特點(diǎn)，即支臂

29、部位的厚度與罐體和筋板的厚度相差很大，其形狀、尺寸如圖4所示。 圖4 原設(shè)計(jì)渣罐支臂與支軸部位示意圖 　　從圖4看出，兩條支臂對(duì)于整個(gè)渣罐形成了兩個(gè)大的熱節(jié)。經(jīng)計(jì)算各個(gè)部位模數(shù)為:罐體部位（M罐）3.5cm；筋板部位（M筋）7.0cm，支臂部位（M臂）3.5cm。 　　可以看出，鑄造時(shí)無(wú)論罐嘴向上或者向下，支臂部分只能通過(guò)筋板和罐體去補(bǔ)縮，而罐體和筋板的模數(shù)卻恰恰是支臂部分的一半，凝固時(shí)間（Z）與模數(shù)存在如下關(guān)系: Z1/Z2=M12/M22 支臂部位的凝固時(shí)間為罐體部位凝固時(shí)間的4倍，凝固速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于渣灌本體和筋板，從順序凝固的角度講，讓罐體通過(guò)筋板去補(bǔ)縮支臂是完全不可能的。目

30、前，我們解決這個(gè)問(wèn)題的方法是在支臂部位加設(shè)冷鐵。　經(jīng)過(guò)計(jì)算，冷鐵可以通過(guò)降低熱節(jié)模數(shù)，達(dá)到融化掉內(nèi)冷鐵的同時(shí)改變凝固順序的目的。 5.1.2 支軸 　　渣罐體上的支軸，是渣罐使用過(guò)程中的另一重要部位，其中并列的兩個(gè)支軸在渣罐車行走的過(guò)程中承擔(dān)了罐體和鋼渣的全部重量。支軸的中心距和4個(gè)支軸的水平度要求特別高，一般圖面要求在5mm以內(nèi)。如果中心距超差，渣灌就會(huì)落不到渣灌車上。如果4個(gè)支軸不在一條水平線上，行走過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)有一支軸不接觸地面的情況。與支臂相比，支軸成為更大的熱節(jié)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)軸頭的準(zhǔn)確定位和解決鑄造的熱節(jié)問(wèn)題，采取了如下措施：整個(gè)支軸做活塊處理，支軸部分制作鍛件，與罐體結(jié)合的錐體部

31、分則采用聚乙烯為基體的塑料泡沫，軸頭作為預(yù)埋件在聚氯乙烯發(fā)泡后結(jié)合在整個(gè)支軸的內(nèi)部，在軸頭上事先鉆出螺紋孔，與罐體模型結(jié)合在一起，造型結(jié)束以后，取出螺栓。為進(jìn)一步將軸頭定位，在砂箱箱幫上用螺栓將軸頭固定，然后用煤氣將泡末燃燒干凈，用壓縮空氣吹凈殘?jiān)眯究◤膬?nèi)部頂牢支軸。支軸部位定位見(jiàn)圖5 圖5 支軸部位定位 　　從圖5中可以看出，作為鍛件的支軸，在鑄造過(guò)程中，恰好形成了支軸部位的冷鐵，使集中在支軸部位的熱節(jié)迅速減小，而且鍛軸是經(jīng)過(guò)加工的，尺寸很準(zhǔn)，軸頭固定后，保證了軸頭之間的中心距相等的水平高度。實(shí)踐證明，采取以上措施以后，鑄造渣罐的支軸部位中心距和水平偏差都控制在了3mm以內(nèi)，滿足

32、了圖面要求。 5.2 冒口的設(shè)計(jì) 在渣罐底部圓弧中心與六個(gè)腳要設(shè)置冒口，底部圓弧中心上部設(shè)置一個(gè)保溫明冒口，尺寸Φ600mm×600mm（足夠大的名冒口作用有利于補(bǔ)縮，便于排氣，保證浮砂和渣子上?。?。根據(jù)模數(shù)法，該渣罐鑄件底部圓弧面熱節(jié)模數(shù)按園板計(jì)算，根據(jù)M底=T底/2（a底）5T底）式中底部圓弧面截面的長(zhǎng)度a底=2158mm=215.8cm，底部圓弧面厚度 T底=135mm=13.5cm，則a底/ T底=16>5故鑄件底部圓弧面熱節(jié)模數(shù)M底=T底/2=8cm.該鑄件底部圓弧面選取Φ600mm×600mm保溫明冒口模數(shù)M底冒=v/A=3.14×(600/2)2×600/[2×3.14×(

33、600/2)2+2×3.14×(600/2)×600] =10cm。ZG310-570按碳鋼有關(guān)公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)M底冒≥M底時(shí)，就可實(shí)現(xiàn)冒口對(duì)鑄件最后凝固部位的補(bǔ)縮，M底冒/M底=10/8=1.25≥1.2，冒口符合要求。同時(shí)冒口必須具有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件被補(bǔ)縮的部分的體積收縮，補(bǔ)縮熱節(jié)部位質(zhì)量G質(zhì)=3.14×2158×2158×130×7.85×106=14923kg，冒口質(zhì)量G質(zhì)冒=3.14×（600/2）2×600×7.85×106=1331kg冒口能補(bǔ)縮最大熱節(jié)質(zhì)量G底最大=【（η-ε）/ε】×G質(zhì)，式中保溫冒口補(bǔ)縮效率η=25%，鋼的凝固收縮率ε=4.5%，則G底最大=【（25-

34、4.5）/4.5】×1331=6064kg，故G底最大>G底，因此底部圓弧面冒口補(bǔ)縮需要鋼液量也是足夠的。 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.1 澆包的選擇 我們采用的是電弧爐煉鋼，由兩臺(tái)10t電弧爐，鑄件毛坯包括冒口總重大概為25t，兩爐澆注一件，采用階梯注式漏包（采用Φ80mm塞頭注口）澆注鋼液，澆注溫度1580oC，鑄件本體實(shí)際澆注時(shí)間約為3分鐘，整個(gè)鑄件包括冒口的實(shí)際澆注時(shí)間約為10分鐘。澆注時(shí)待明冒口中鋼液上來(lái)三分之一高度后及時(shí)加保溫劑，澆滿后停留5-10秒再點(diǎn)澆至滿為止，然后完成澆鋼。采用點(diǎn)冒口補(bǔ)縮，這樣補(bǔ)縮效果好，且保證鑄件質(zhì)量。 6.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是鑄

35、型中液態(tài)金屬流入型腔的通道之總稱，它是由澆口杯（外澆口）、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等部分組成 1.系統(tǒng)的基本要求： 1）所確定的內(nèi)澆道的位置，方向和個(gè)數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補(bǔ)縮方法。 2）規(guī)定的澆注時(shí)間內(nèi)充滿型腔。 3）提供必要的充型壓力頭，保證鑄件輪廓、棱角清晰。 4）使金屬液流動(dòng)平穩(wěn)，避免嚴(yán)重紊流。防止卷入、吸收氣體和使金屬過(guò)度氧化。 5）具有良好的阻渣能力。 6）金屬液進(jìn)入型腔時(shí)線速度不可過(guò)高，避免飛濺、沖刷型壁或砂芯。 7）保證型內(nèi)金屬液面有足夠的上升速度，以免形成夾砂結(jié)疤、皺皮、冷隔等缺陷。 8）不破壞冷鐵和芯撐的作用。 9）澆注系統(tǒng)的金屬消耗小，并容易

36、清理。 10）減小砂型體積，造型簡(jiǎn)單，模樣制造容易。 2.本鑄件的澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 鑄鋼件用漏包澆注，采用開放式澆注系統(tǒng)，以包孔截面積為基準(zhǔn)，各組元截面積比如下： S包:S直:S橫:S內(nèi)=1:(1.8～2.0): (1.8～2.0): (2.0～2.5) 取 S包:S直:S橫:S內(nèi)=1:1.8: 2.0:2.5 S包=π(70/2)2=π302=3846.5 mm3 S直=6923.7 mm3 ，S橫=7693 mm3 ，S內(nèi)=9616.25 mm3 設(shè)一個(gè)直澆道，D直=80mm， r直=40mm。 設(shè)一個(gè)單向橫澆道D橫=80mm， r橫 =40 mm。 設(shè)四個(gè)相同

37、的內(nèi)澆道D內(nèi)=2=55.33mm，圓整為D內(nèi)=55mm，r內(nèi)=27.5mm。 取直澆道窩高94mm，直澆道高250×8=2000mm。 澆口杯為70°，高為100mm。 橫澆道長(zhǎng)為1300mm，內(nèi)澆道高250×3=750mm。 內(nèi)澆道共有兩層，第一層為底返內(nèi)澆道，采用的Φ80mm耐火管四道均布，另一層內(nèi)澆道在中間箱高度2/3處。位置如圖6所示。 圖6 澆注位置結(jié)構(gòu) 6.3 工藝出品率的驗(yàn)算 計(jì)算澆注系統(tǒng)體積V澆： V直=πr直2h=π×402×2000=10048000 mm3 V橫=πr橫2h=π×402×1300=6531200 mm3 V內(nèi)=

38、4πr內(nèi)2h=4×π×27.52×60=569910 mm3 圖7澆口杯示意圖 由圖7計(jì)算澆口杯體積 V杯=1/3×π×1172×167-1/3×π×472×67 =2392745.94-154909.807 =2237836.1 mm3 V澆=V直+V橫+V內(nèi)+V杯=19386946.1 mm3 澆注金屬液總體積 V液=Vm+V型+V澆=425357142.9 mm3 澆注金屬液總質(zhì)量 m液=V液ρ0=425357142.9×7.0=2977472000×10-3g=29775Kg 工藝出品率=m鑄/m液×100%=88.0%，出品率比較理想。 澆注時(shí)間τ

39、= m液/q =29775/120=248s 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 7 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì) 7.1 模板的設(shè)計(jì) 由于是手工多箱造型，而且零件的支端較多，根據(jù)零件形狀和尺寸的要求，采用添加相應(yīng)的模板造型。模樣是用木材、金屬或其他材料制成，用來(lái)形成鑄型型腔的工藝裝備。在模樣上填砂并緊實(shí)，起模后形成鑄型的型腔，澆入金屬液后即形成鑄件。為了保證鑄件質(zhì)量，模樣必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，表面要光滑、尺寸要精確。同時(shí)還要使用方便、制造簡(jiǎn)單，成本低廉。為了方便操作，模樣的原材料選用木質(zhì)材料。在造型過(guò)程中，準(zhǔn)備好木模，在放好砂箱和端把（耳子）的同時(shí)，根據(jù)需要安放好木模，對(duì)其要求是位置

40、要擺放準(zhǔn)確。造型完成后，放置大概24小時(shí)后起模。澆注系統(tǒng)則是先用耐火磚預(yù)埋成型。 ．7.2 砂箱的設(shè)計(jì) 砂箱是鑄造生產(chǎn)中必備的工藝裝備。砂箱的結(jié)構(gòu)和尺寸是否合理，對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)鑄件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大的影響。 1.箱的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足下列要求： 1） 砂箱內(nèi)腔尺寸應(yīng)保證合理的吃砂量，箱帶不應(yīng)妨礙澆冒口的設(shè)置和阻礙鑄件的收縮，箱壁不能妨礙砂型排氣等。 2） 砂箱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。 3） 箱壁和箱帶既要有利于粘附型砂，又要有利于落砂和脫出鑄件。 4） 砂箱的定位裝置要準(zhǔn)確，鎖緊裝置要簡(jiǎn)便，起吊裝置要安全。 5） 在滿足工藝要求的前提下，砂箱的結(jié)構(gòu)要便于加工

41、制造。 6） 砂箱的材料要價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，堅(jiān)固耐用。 7） 砂箱規(guī)格盡可能標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、以減少砂箱數(shù)目，便于制造、使用、管理和降低成本。 常用的砂箱底座結(jié)構(gòu)，如圖8 圖8 砂箱座 2.砂箱的結(jié)構(gòu) 構(gòu)成鑄型的一部分，容納和支承砂型的剛性框叫做砂箱。它包括內(nèi)腔的尺寸、箱壁、箱帶、箱肋和出氣孔等。還應(yīng)包含有砂箱的定位、鎖緊和吊軸裝置。在此只作簡(jiǎn)要說(shuō)明。根據(jù)本鑄件的要求，現(xiàn)使用的砂箱如圖： 圖9 砂箱外形 7.2 芯盒的設(shè)計(jì) 在鑄造生產(chǎn)中，除了少數(shù)簡(jiǎn)單的鑄件，不需要砂芯形成鑄件的內(nèi)腔或孔洞形狀外，大部分都由砂芯構(gòu)成鑄件的內(nèi)腔。芯盒是制造砂芯用

42、的模具，其質(zhì)量的好壞直接影響到砂芯的質(zhì)量和造芯的效率。 設(shè)計(jì)芯盒時(shí)應(yīng)以鑄造工藝方案、生產(chǎn)批量和設(shè)備條件為依據(jù)，確定其結(jié)構(gòu)形式和尺寸。 整個(gè)芯盒結(jié)構(gòu)可分為主體結(jié)構(gòu)和外圍結(jié)構(gòu)兩部分。主體結(jié)構(gòu)包括盒體的壁厚、肋、邊緣、鑲塊和活塊等。對(duì)這些結(jié)構(gòu)的要求是：有足夠的強(qiáng)度強(qiáng)度和剛度，合理的尺寸精度和表面粗糙度。外圍結(jié)構(gòu)主要包括芯盒的定位、緊固裝置、把手和吊軸，以及芯盒在造型機(jī)工作臺(tái)上的固定裝置等。對(duì)這些結(jié)構(gòu)的基本要求是：尺寸準(zhǔn)確，性能穩(wěn)定，使用輕巧方便。 根據(jù)本鑄件的要求所使用的芯盒如圖10： 圖10 芯盒 結(jié) 論 渣灌鑄造工藝方案采用多箱手工造型，造型與制芯分開制作，

43、主要進(jìn)行兩大工序的生產(chǎn)。砂型（芯）均采用水玻璃自硬砂。鑄件毛重23820Kg。 在渣罐底部圓弧中心與六個(gè)腳要設(shè)置冒口，底部圓弧中心上部設(shè)置一個(gè)保溫明冒口，冒口質(zhì)量1331kg，保溫冒口補(bǔ)縮效率η=25%，鋼的凝固收縮率ε=4.5%， 選用包孔直徑Ф=70mm，平均澆注速度q=120Kg/s，澆包容量m=15t，包孔數(shù)n=2的澆包。采用漏包底注式澆注系統(tǒng)，設(shè)一個(gè)Φ80mm，高2000mm的直澆道；一個(gè)Φ80mm，長(zhǎng)1300mm的單向橫澆道；四個(gè)Φ80mm，高750mm的內(nèi)澆道和一個(gè)夾角為70。，高100mm的澆口杯。 澆注金屬液總體積為425357142.9 mm3，總質(zhì)量為29775Kg

44、。澆注時(shí)間約248s，鑄件工藝出品率為88.0%。 鑄件的實(shí)際圖樣如圖11所示 圖11 鑄件實(shí)樣 致 謝 本論文是在指導(dǎo)老師黃麗穎、王存海的悉心指導(dǎo)下完成的。黃麗穎、王存海老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度給我樹立了榜樣，使我受益匪淺。在此特向指導(dǎo)老師的關(guān)心和幫助表示最誠(chéng)摯的敬意和衷心的感謝。 在論文寫作過(guò)程中，武鋼重工集團(tuán)機(jī)制分公司為我的課題研究提供了良好的條件，使我順利完成了論文工作，在此向他們致以誠(chéng)摯的謝意。 向論文完成過(guò)程中給予我支持的老師和同學(xué)們表示謝意。 參考文獻(xiàn)

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