迷宫圈铸造工艺设计

1、毕业论文毕业设计论文设计（论文）题目：迷宫圈铸造工艺及工装设计下 达 日 期： 2007 年 4 月 28 日开 始 日 期： 2007 年 4 月 28 日完 成 日 期： 2007 年 6 月 8 日指 导 教 师： 韩 小 峰 学 生 专 业： 材料成型与控制技术 班 级： 材料0402班 学 生 姓 名： 刘 雄 飞 教 研室主任： 材 料 工 程 系附件二陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 一、 设计（论文）内容及要求：（一）设计（论文）内容1. 撰写铸造技术发展现状的研究文章；2. 维美德西安造纸机械有限公司实习；3. 编制铸件（附零件图）铸造工艺规程，绘制铸造工艺图，填写

2、铸造工艺过程卡片；4. 绘制铸件图和铸型装配图；5. 设计铸造工艺装备，绘制模样、模板、砂箱和芯盒等设计图；6. 撰写设计说明书（论文）。（二）要求1通过企业实习，熟悉铸造工艺过程，结合生产实际完成本次设计任务；2. 工程图用AutoCAD软件绘制并打印；3. 说明书（论文）按照学院统一格式，使用word文档并打印。4. 提交资料包括：（1）毕业设计任务书；（2）铸造技术发展现状的研究文章；（3）“四图一卡”，即绘制铸造工艺图；铸件图；铸型装配图；模样、模板、砂箱和芯盒等铸造工装图；（4）设计说明书（论文）。所有提交的资料包括打印文件和电子文件。二、 技术指标：1生产类型：大批大量生产2生产及

3、质量要求：满足产品图纸的各项技术要求；工艺出品率较高，废品率5以下；生产效率高；对工人技术水平要求较低，操作简便。3.生产工艺要求：树脂砂型铸造；机械化造型；所用工装自行设计；冲天炉及中频感应电炉熔炼；生产的原材料均经过检验，符合材料质量保证单要求。4.技术水平要求：尽量采用先进技术，创新项目应符合国家环保及安全生产要求。三、 主要参考资料：1 曹瑜强铸造工艺及设备北京：机械工业出版社，2005年7月.2 刘喜俊铸造工艺学北京：机械工业出版社，1999年10月.3 丁根宝铸造生产基础北京：机械工业出版社，1994年10月.4 王晓江铸造合金及其熔炼北京：机械工业出版社，1999年7月.5 中国

4、机械工程学会铸造分会编铸造手册北京：机械工业出版社，2003年10月.陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 进 程 计 划 表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查签名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明确毕业设计任务，准备毕业设计辅助资料。查阅资料，撰写“铸造技术发展现状”文章。维美德西安造纸机械有限公司毕业实习。编制铸造工艺规程。绘制铸造工艺图，填写铸造工艺卡。设计铸造工艺装备（模样、模板、芯盒、砂箱）撰写设计说明书（论文）答辩提

5、纲毕业答辩 摘 要本文是迷宫圈铸造工艺流程，该铸件是西安维美德生产造纸机上一个附属部件，要求有一定的机械强度，没有特殊的技术要求，根据迷宫圈的产量和生产条件，选用呋喃树脂自硬砂造型、造芯，其工艺流程包括：铸造工艺设计、金属熔炼、工装设计。先分析零件结构的铸造工艺性，工艺方案的确定，选用合适的工艺参数，浇注系统，冒口，出气孔等。工装设计根据零件图设计模样、模板、芯盒、砂箱。该铸件要求QT45010（单铸试块），确定球墨铸铁的化学成分，并根据成分确定所需原材料的比例，选用冲天炉和工频感应电炉熔炼和调试成分，球化孕育处理，并用光谱分析仪全程监控。关键词：工艺设计，工装设计，金属熔炼，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 录毕业设计任务书中文摘要英文摘要符号说明一、造型、造芯方法 71、铸件材质 7 2、铸件轮廓尺寸 73、生产方式及条件 7二、铸件凝固原则、浇注位置和分型面的选择 71、顺序凝固 72、分型面、浇注位置确定 8三、主要工艺参数 81、铸件尺寸公差 82、铸件收

10、缩率 83、起模斜度和铸造圆角 84、加工余量 85、工艺补正量 86、最小铸出孔和槽 8四、浇注系统设计 81、浇注系统类型 82、浇注系统引入位置的确定 83、浇注系统结构尺寸的设计 9五、冒口设计 101、冒口尺寸的确定 102、冒口颈尺寸的确定 10六、出气片设计 101、出气片的作用 102、出气片的尺寸 10七、熔炼 101、铸件名称 102、铸件特点 103、化学成分确定 104、采用熔炼炉类型 115、配料 116、球化孕育处理 117、检验 12八、砂型及砂芯的烘干 121、铸型表面刷涂料烘干 122、涂料的成分 12九、合箱、浇注、落砂及清理工艺 121、合箱 122、浇注

11、 133、落砂 134、清理 13十、工装设计1、砂箱 132、芯盒 143、模样 144、模板 14参考文献 18致谢 19教师评语与成绩 20符号说明符号名称单位CT尺寸公差L长度S垂直芯头与芯座的侧间隙垂直芯头的斜度铸件平均壁厚产品的铸件尺寸模样的工作尺寸零件铸造工艺附加尺寸c铸件最高到最低点距离H金属液平均静压头cmG型内金属液总重量t时间sK浇注时间系数液面上升速度铸造的线收缩率流量系数内浇道总截面积cm横浇道总截面积直浇道截面积 一、造型、造芯方法1、铸件材质该铸件材质为QT45010，净重514,单件小批量生产。2、铸件轮廓尺寸该件是西安维美德生产的造纸机上一个附属部件，要求有一

12、定的机械强度，工作条件较好，没有特殊技术要求。其轮廓尺寸为810×810×112,考虑到该铸件材质为QT45010，可能会产生缩松或缩孔缺陷，需设冒口补缩。3、生产方式及条件根据迷宫圈的产量以及工厂的生产条件，选用呋喃树脂自硬砂，手工造型.造芯。粘结剂：呋喃树脂 加入量为原砂重量0.91.2；固化剂：对甲苯磺酸 加入量为树脂重量3050。树脂砂与其它型砂相比，具有以下优点：（1）铸件尺寸精度高，表面质量好。（2）不用烘干，缩短了生成周期，节省了能源。（3）树脂砂流动性好，易紧实、溃散性好易清理，大大减轻了劳动强度，并便于实现机械化生产。（4）树脂砂强度高，透气性好、铸件缺陷

13、少，废品率低。（5）造型效率高，设备种类少.占地面积小，旧砂可以再生回用。树脂砂存在以下几点不足：（1）对原砂要求较高，如原砂粒度、粒形、二氧化硅含量及碱性化合物等都能对树脂砂性能产生较大影响。（2）环境温度、湿度对树脂砂硬化速度及硬化强度影响较大（3）与无机粘结剂相比，树脂砂的发气量较大。（4）硬化时间较长，造型模具需要量增多。（5）树脂与催化剂有刺激气味，要求车间内通风良好。（6）树脂的成本较高。表11 呋喃树脂砂用硅砂的技术指标粒度二氧化硅含量角形系数四筛含量含泥量(水)3070目90%1.3%96%0.3%铸造用硅砂 ZGS9642Q30 配砂时，砂温控制在1530，树脂砂冲型后，表面

14、固化7分钟左右，40分钟后可以起模。二、铸件凝固原则、浇注位置和分型面的选择1、凝固原则该铸件壁厚虽较为均匀，但存在热节、热节部位需设冒口补缩，采用顺序凝固原则。根据铸件形状，其浇注位置如图所示，其优点可使主要加工面放在侧面，并使热节部位朝上，易放置冒口，并使砂芯安放牢固，下芯方便。2、分型面、浇注位置的确定分型面有三种方案可供选择：第I种方案：分型面在铸件顶部的平面处分开，造型合箱后不用翻箱，和浇注位置统一，使铸件大部分处于下箱，下芯方便，易于检查砂芯位置，合箱方便，能减少铸件飞边毛刺。这种方案的缺点是下模样较高，给起模操作带来一定的困难。 第II种方案：分型面把铸件一分为二，上下模样 高度

15、相近，起模较为方便，造型、合箱也不用翻箱，下芯容易，缺点是芯子上半部在上箱，合箱前不易检查，合箱时易碰坏砂型。第III种方案：直接在上面采用曲面分型，很明显，这种方案减少了分模，对保证铸件质量和尺寸精度是有利的，但需要增设专用工装。综合分析，采用第一种方案较为适宜，这样分型面和浇注位置一致，在靠近热节处通过冒口颈向铸件引入铁液，使铸件下半部及壁厚较薄部分先注入铁液，使热节部分最后充满，从铸件总体冷却情况来看，基本上实现了顺序凝固的设计意图。 图21 浇注位置及分型面三、主要工艺参数1、 铸件尺寸公差该铸件尺寸公差为CT11CT13。2、铸件收缩率迷宫圈的线收缩率在各方向基本相同，取0.8%。3

16、、起模斜度和铸造圆角为了保证铸件的尺寸精度，减小两侧面机械加工余量。一般起模斜度为300，铸造圆角取R3R5。4、 加工余量迷宫圈顶面加工余量为8，侧面和底面为7。5、 工艺补正量由于模样、芯盒在制造过程中有尺寸偏差，分别留出工艺补正量5，以防止这些局部壁薄处引起铸造缺陷。6、 最小铸出孔和槽迷宫圈上18M16-6H，1818，6的孔不铸出。四、浇注系统设计1、迷宫圈选用分型面（中间）注入式浇注系统。2、浇注系统引入位置的确定内浇道应尽量开设在分型面上，便于造型操作，该铸件要求顺序凝固，有冒口补缩，将冒口设在铸件与内浇道之间，使金属液经冒口引入型腔，以提高冒口的补缩效果。3、浇注系统结构尺寸的

17、设计（1）浇注时间t=k= （41）t浇注时间（S） 浇入型内的金属液总重量() 铸件的平均壁厚() k系数（对球墨铸铁取1.0）（2）验算液面上升速度21v= （42）C铸件最低点到最高点的距离，按浇注时的位置确定()。t计算的浇注时间（S）。（3）求流量系数值按表35查得=0.48，再按表36修正：浇注温度升高，值+0.05有出气片，值+0.05有两个内浇道，阻力增大，值0.05，因此=0.480.050.050.05=0.53（4）确定平均压头（）中间注入式 （43）（5）求内浇道总截面积 （44）内浇道截面积 型内金属液的总重量（）流量系数 t浇注时间（S）作用与内浇道的金属液平均压头

18、（cm）.（6）求单个内浇道形状尺寸按图332选取332a扁平梯形，求b值 （45） （7）浇注系统其他各组元的截面积 图41内浇道截面4个 该铸件材质为球墨铸铁，由表38可知封闭式浇注系统各组元截面积:=1:1.2:1.4 （47）= =34.3。 图42 双向横浇道截面 查表3241铸造工艺手册横浇道尺寸为：40×30×45.五、冒口设计球墨铸铁在凝固过程中虽然有高的石墨化膨胀量，但是由于其凝固特性和较大的膨胀压力值，因此具有较大的缩孔和缩松倾向，球墨铸铁一糊状方式凝固，补缩困难，按照顺序凝固的原则使缩孔和缩松移至冒口内，依靠冒口的金属液柱重力补偿凝固收缩，冒口和冒口颈

19、迟于铸件凝固，该铸件选用明冒口鸭嘴冒口。1、 冒口尺寸的确定 （51） T铸件断面厚度2、冒口颈尺寸的确定 （52） 六、出气片设计1、出气片的作用（1）排出砂型中型腔、砂芯以及由金属液析出的各种气体。（2）减小充型时型腔内气体压力，改善金属液充型能力。（3）便于观察金属充填型腔的状态及充满程度。（4）排出先行充填型腔的低温金属液和浮渣。2、出气片的尺寸根据该铸件的形状尺寸，选用10×100出气片4个。七、熔炼 在造纸机械设备中，铸铁件约占造纸机机械重量70左右，其铸件特点是，重量重至20t，轻至几百克；厚至200，薄至6；长至6000，短至几十毫米。从铸件结构分析，多是圆筒形、圆柱

20、形、支架形、轮形形状，简单占多数，也有一部分结构复杂易弯曲，从铸件受力分析，一部分铸件是受蒸汽压力作用，如烘缸；一部分铸件是受重载荷作用，如磨木机；一部分铸件是受腐蚀作用，如真空洗渣机。 1、铸件名称：迷宫圈（QT45010）2、铸件特点：轮廓尺寸810×810×112，为多层圆形结构，净重514，两端面和内孔加工，采用干型铸造，铸件进行自然时效，表面无铸造缺陷，不准许焊补。3、化学成分确定采用高碳、低硅、低锰、低硫磷（即一高全低），强化孕育。表71 化学成分质量分数（）CSIMnPSMgRE3.43.62.62.90.40.60.050.060.030.060.030.0

21、554、采用熔炼炉类型：两排大间距曲线炉膛冷风冲天炉，熔化率5t/h，炉内碳烧损7，硅烧损15，锰烧损20。 5、配料表72 迷宫圈铸铁件配料单铸铁牌号适用铸件类别炉前控制参考数（读数或碳当量）球墨铸铁QT45010迷宫圈品名规格配料比例化学成分CSIMnMgRE规格成分3.62.90.60.0450.04炉中增减71520配料成分生铁Q13603604.21.180.58回炉铁HT150402403.51.70.8金属料合计1006003.641.180.54硅铁75SI0.95.40.56锰铁孕育硅铁75SI10.52稀土镁合金Mg8.41.60.53配得成分3.642.790.546、球

22、化孕育处理 球墨铸铁进行球化孕育处理的目的是通过向具有碳当量在工晶成分附近的球墨铸铁原铁液中加入一定数量的球化剂和孕育剂，引起强烈脱氧和去硫，促使石墨成为球状，并细化球状石墨和改善球状石墨的分布,因而可获得较高的强度和冲击韧性等。球化剂的加入量应当保证石墨完全球化，在无稀土的情况下,保证石墨完全球化的残余镁量大致为0.030.08；在有稀土的情况下,残余镁量也大致为0.030.08；残余稀土量为0.0150.05。孕育剂的加入量应当保证消除球化元素所造成的白口倾向,想获得铁素体球墨铸铁,其孕育增硅量应大于0.6。孕育处理方法炉前孕育二次孕育浇口杯孕育漏斗包外孕育硅铁棒瞬时浇包孕育加入量0.51

23、.6出铁槽0.31.0铁液表面0.20.40.10.150.10.150.10.13表73 球化孕育时硅铁(硅75)孕育的加入量球化孕育处理的操作要点：（1）铁液处理温度应在14001430之间。（2）球化剂和孕育剂的粒度,应随铁液量的多少而改变,稀土硅铁镁合金的粒度大致525,铁液量500以上取1025。（3）球化剂和孕育剂应预热。（4）采用冲入法球化孕育处理时，首先应在包内放好球化剂,并在其上覆盖硅铁粉和铁板(或草灰)，加入3523的铁液,待球化剂反应趋于平稳时，补加其余铁液,并在出铁槽里均匀地加入孕育剂,出完铁后要充分搅拌铁液,加脱硫剂和草灰,搅拌扒渣23次，而后取样检验,用覆盖剂或草灰

24、保温。7、检验炉前,用稀土镁合金和75硅铁进行球化孕育处理,用三角试片观察球化孕育特征。化学成分检测结果：C Si Mn P S Mg RE 3.61 2.82 0.58 0.073 0.032 0.058 0.049机械性能(铸态),抗拉强度610MPa,延伸率6。八、砂型及砂芯的烘干1、铸型表面刷涂料烘干 砂型及砂芯经过烘干，可以增加其强度及透气性，减少浇注过程中的发气量，保证铸件质量。迷宫圈铸型采用表面干型，铸型表面刷涂料烘干（涂料刷两遍）。2、涂料成分涂料：氧化铝、石墨、锆英粉。溶剂：乙醇（6070）。九、合箱、浇注、落砂及清理工艺1、合箱（mold assembling）合箱是将砂型

25、、砂芯等组装成一个完整铸型的过程，是完成铸型的最后一道工序操作。合箱时，要对铸型、砂芯质量进行检验，然后下芯，安装芯撑，检查砂芯在型中位置及铸件壁厚，清理好芯头出气孔及型中浮砂、杂物后才能合箱。合好箱后，还要在铸型上面放好浇、冒口箱，不允许跑火。最后放置压铁或采用专门的锁箱装置（箱卡或螺栓等）将砂箱夹紧。2、浇注（pouring）浇注是将炉内熔好的金属液接入浇包并注入铸型的过程。该铸件是小批量生产，所以用人工浇包，浇注前需要测定合金的成分及温度，只有成分、温度合格的金属液才允许浇注。在浇注中要严格按照规定的浇注时间进行浇注，不允许人工断流或小流浇注。3、落砂（knockout）落砂是待铸件凝固

26、冷却到一定温度范围时，将铸件从铸型中取出的工序。落砂的方法分为手工落砂和机械落砂两种。由于落砂分尘多，劳动条件差，凡是有条件的工厂均应尽量采用机械落砂。落砂温度通常决定于铸件的大小、重量、复杂程度和合金类别。一般铸钢和铸铁铸件的落砂温度可取400500，壁厚均匀的简单件可为600，薄壁复杂的中、大件则取200300。4、清理（cleaning）清理是指落砂后从铸件上清除型芯、表面粘砂、浇冒口和飞边毛刺等过程。十、工装设计1、砂箱该铸件选用整铸式灰铸铁砂箱，其特点：应用范围广，材料成本低，制造方便，强度、刚度好。图101 吃砂量表101 按铸件重量确定吃砂量 （单位：）铸件重量/abcdf50110001501509090120根据吃砂量，查表499通用砂箱 铸件轮廓尺寸选取砂箱内框尺寸为：1100×1000×300。查表4100简易砂箱壁截面尺寸 砂箱壁厚取30。铸造手册铸造工艺52、芯盒芯盒是制芯过程中所必要的工艺装备，正确的选择和设计芯盒是保证铸件质量，提高生产率、降低成本、减轻劳动强度的重要环节。迷宫圈选用木质芯盒，特点：重量轻、制造周期短、易于加工、成本低