铸造毕业论文—铸造工艺设计及生产.doc

学 号 020623090151 毕业论文 论文题目：铸造工艺设计及生产 学生姓名：张岗亮 专业班级：材料成型与控制技术专业材料 081 班 院 系：材料工程系 指导教师：李华芳 张银海 2012 年 6 月 17 日 河北机电职业技术学院 毕业论文目录 目 录摘 要 . 1ABSTRACT. 2引 言 . 31 零件材料性能分析 . 42 零件结构的铸造工艺性分析 . 53 铸造工艺方案的确定. 7 3.1 分型的分析与选择 . 7 3.2 造型（芯）方法的选择 . 7 3.3 铸型种类的选择 . 8 3.4 浇注位置的确定. 94 铸造工艺参数的选择. 10 4.1 铸件线收缩率 . 10 4.2 机械加工余量 . 10 4.3 起模斜度的选取. 105 冒口的设计 . 11 5.1 热节分析 . 11 5.2 冒口的设计 . 126 浇注系统的设计 . 13 6.1 浇包的选择 . 13 6.2 浇注系统的设计. 13 6.3 工艺出品率的验算 . 147 铸造工艺装备设计 . 15 7.1 模板的设计 . 15 7.2 芯盒的设计. 16结 论 . 17 河北机电职业技术学院 毕业论文目录致 谢 . 18参考文献 . 19 河北机电职业技术学院 毕业论文摘要 摘 要 铸造工艺设计是根据铸件要求、生产批量和生产条件，以及对铸件的结构分析，确定工艺方案、工艺参数和工艺规程，设计工艺装备的全过程。对零件结构的铸造工艺性进行分析，明确零件的结构特点，提出改进措施或预防缺陷的措施。主要包括确定铸件的浇注位置和分型面，画出标有机械加工余量和拔模斜度的铸件图，并在铸件图上标出型芯的形状、大小，分型分模面，完成模样工艺图。其次确定造型、造芯工艺方案，确定浇冒口系统和冷铁等的大小、形状和位置，以及浇注温度、浇注时间等。确定各型、芯的制造材料和方法。设计或选用专用的或标准的铸造装备，如砂箱、冒口模、外冷铁、刮板架等。关键词: 铸件结构；工艺方案；工艺参数；工艺规程；浇注系统 1 河北机电职业技术学院 毕业论文摘要 ABSTRACT Casting process design requirements and production according to castingproduction conditions and batch and structure analysis of castings sure processprogram process parameters and technical process the whole process of designprocess equipment. The casting technology for parts structure is analyzed and thecharacteristic of structure the clear parts some improvement measures or preventdefects measures. Include determining the pouring position and casting partingsurface painted with mechanical machining allowance and mold pulling out in the tiltof the casting chart and in casting figure airstrip cores of shape size classificationcomplete parting surface like process diagram. Secondly sure modelling made todetermine the core technology solutions pour riser system and cold iron etc sizeshape and position and pouring temperature injection time and so on. Sure each coremanufacturing materials and methods. Design or choose special or standard castingequipment such as sand box riser mold the cold iron scraper frame etc.Keywords: casting structurecraft project process parameters process planninggating system 2 河北机电职业技术学院 毕业论文 引 言 毕业论文是在修完所有的课程之后，我们走向社会的一次比较全面的毕业设计。本次论文的课题是 12M的渣灌的设计，是对所学的知识和实习期间的一个总结。 此次设计中，主要用到铸造工艺、铸造成型等方面的知识。铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点，技术要求，生产批量和生产条件等确定铸造工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。主要是从铸件的造工艺性的改进，铸造，造型，造芯方法的选择，铸造方案的确定，浇注系统和冒口的设计，直至铸件清理方法等完成本次的论文的设计。另外，由于现代科学技术的发展， 拓展了铸造技术的应用，同时也提高了对金属铸件的要求。不仅要求铸件具有高的力学性能，尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐热，耐蚀，耐磨等，同时还要求生产周期短，成本低。所以在设计过程中追求一最少的策划你根本和消耗生产出质量良好，有一定竞争力的品牌。 通过本次毕业设计，使我懂得如何查阅相关资料以及怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后更好的从事钢铁打下了良好的基础。 本次毕业设计中得到了广大老师和同学的帮助，在此我一一表示诚挚的感谢！由于本人缺乏实践经验，水平有限，且时间又仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学指正批评。 3 河北机电职业技术学院 毕业论文 1 零件材料性能分析 渣灌原材料为 ZG310-570。由铸造合金及其熔炼表 6-1 及铸造实用数据速查手册表 4-6 可知在 800-820退火后的其力学性能如下： 屈服强度s310MPa； 抗拉强度b570MPa； 伸长率15； 断面收缩率21； 3 冲击韧性 Akv15J，ak20J/cm ；硬度 156-217HBW。 由铸造合金及其熔炼表 6-2 可知 ZG310-570 化学成分的上限值（）如下： C0.50； Si0.60； Mn0.90； S0.01； P0.01； Ni0.30； Cr0.35； Cu0.3； Mo0.2； V0.05。 ZG310-570 为中碳钢。 零件对材料性能的要求：渣罐属于生产易耗品，用于盛放转炉生产所排高温钢渣。 渣灌的主要技术要求是对强度和韧性的要求此外对于渣罐防止粘渣、 粘钢的方面对其表面光洁度也有较高的要求渣灌的尺寸都比较大， 属于长久性构件，必须具有足够长的使用寿命因此渣灌应该也具备一定的耐磨性。 4 河北机电职业技术学院 毕业论文 2 零件结构的铸造工艺性分析 由零件图图 1， 图 2，图 3 分析零件结构的铸造工艺性。 图 1 零件主视图 零件重要的部分是零件两端端把，由零件结构分析，渣灌是用来盛放转炉生产所排的高温钢渣。由于该部分直接承受外部载荷，并且对这部分有工艺要求，所以对于端把周围的部分要求很高.在设计铸造工艺时，应重点分析考虑?铸件壁厚比较大，最小壁厚处是零件的靠近端把的底端。其尺寸超过了ZG310-570 铸件的最小壁厚，浇注成型没有问题。而最大热节处在零件的端把以及周围部位，通过安放冷铁进行补缩的。最终有利于补缩和实现顺序凝固。 图2 零件左视图 5 河北机电职业技术学院 毕业论文 零件多枝杈结构，铸件成型时的收缩会受到一定的阻碍，枝端结构的形位很容易受到影响。而这是零件结构的最大忌讳，将会直接影响零件的性能，决定着铸件的质量。由于零件的结构性能需要，改进零件结构的操作性不是很大，采用工艺手段避免是主要的方法。 如果在不影响零件性能的前提下，可以对零件的结构做出相应的改进。在顶部的相应的木模的放置位置一定要准确，考虑到对其的对称性喝外观的美观性，对造型的要求较高，在顶部要将每一个槽的尺寸尽量挖的相同，且挖的深度要进行相互比较，保证相差不大。顶部平面的平整度要保证，与最顶层的铸件的盖子的平整度相同，在盖子上扎六个对称的透气孔，减小浇注时内部气压，保证钢水的良好充型和枝杈结构的形状和尺寸。 图3 零件俯视图 6 河北机电职业技术学院 毕业论文 3 铸造工艺方案的确定3.1 分型的分析与选择 分型面一般在确实浇注位置后在选择。生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。分型面的优劣，很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。选择分型面时，应该注意以下原则： 1.使铸件全部或者大部置于同一半型内 2.尽量减少分型面的数目 3.型面应尽量选择平面 4.于下芯、合箱和检查型腔尺寸 5.使砂箱过高 6.里的分型面的选择不应该削弱铸件结构强度 7.意减轻铸件清理和机械加工量 铸件的分型面的选择，要考虑到分型面的选择原则和铸件生产要求和实际的生产条件等等，结合我们属于手工造型和铸件的第一层、第二层和第四层需要安放筋板和冷铁两个主要方面，我们分型面选择三个，分别在第一层、第二层和第四层。3.2 造型（芯）方法的选择1.箱造型的具体要求如下：1）模型在砂箱中的位置要放的适当，避免箱带阻碍冒口及浇口开设，见表 1 表1 砂箱与模型距离 高度 1 米以下 11.6 米 1.8 米以上类别 模型至箱底距离 100 130 150 模型至箱边距离 50 100 120 水口至箱边距离 50 80 100 冒口至箱带距离 冒口200 以下者20mm，冒口250 以上者50mm2）按工艺图规定放置外冷铁，两冷铁之间距离不小于 80 ，外冷铁表面不允许有铁锈和油污。3）模型太重时，在上箱箱带上放一铁棍，用铁丝将木型背紧，以免翻箱时模型脱落。4）在模型变化复杂处及浇冒口处，先将新砂填入，插钉子或放铁钩并用手将砂塞紧，然后进行主体造型。5）在砂箱四角与型板之间垫适当高度的砂型以免砂型烘干后下沉影响合箱6）背砂填放厚度，用风冲紧实时，每层厚 150250（指松散状态）7）撞砂注意事项先撞砂箱四角和靠箱帮助处后撞中心，撞砂时不得撞到模型上（避免撞跑或移动木型活块及浇口、冷铁）撞砂时砂型各部分紧实度要均匀，保温冒口根部不得接 7 河北机电职业技术学院 毕业论文触铸件，按规定留有一定吃砂量8）修好下箱分型面；放正上箱模箱，同时放上浇口和冒口然后再撒分型砂，放下箱锥，吹扫净模型表面分型砂。9）上箱撞紧刮平，取出浇口，扎出气孔，开箱取模修型10）应在砂箱四壁打箱号，（旧号抹去）箱号必须清楚，便于合箱。2.箱制芯的具体要求如下：1）检查芯盒定位销是否精确、牢固，芯盒活块及互换部分是否有明显标记。2）组装芯盒，注意尺寸准确，卡紧、牢固防止撞芯过程中变形、胀芯。3）选择尺寸合适的芯铁，大芯的芯铁必须有足够的强度和刚度。4）在制作前，应将芯盒内擦干净，有时可涂油类或其他脱模剂。芯铁应不影响收缩，容易清理，并保证砂芯起吊平稳。5）制造砂芯时，芯盒的活动部分不能有移位错位的现象。6）砂芯按工艺规定安放冷铁，开设拉筋。7）在芯盒的突出部分应下铁钩子或钉子，然后装砂，用手塞紧再行制作。8）小型砂芯须安设草绳，通气道或扎通气孔，大中型砂芯，一般应作成中空或内填炉渣干砂、焦炭等，填充物和表面的距离随芯大小而定，一般为 40200mm。9）大砂芯撑托处要预置耐火砖或铁板等物并应与内部芯铁直接接触。10）大砂芯与小砂芯连接，互相间出气孔必须连通。11）厚大铸件的砂芯按工艺要求采用特种芯砂。12）大圆芯用铁管作芯铁时，铁管上必须有孔，在铁管外缠草绳，草绳层数按工艺要求，然后制造。13）串皮芯子，需用蜡线或小草绳做出气孔，主孔和支孔必须连通。14）圆芯或形状复杂的砂芯，须先在托芯板上铺上一层旧砂，再放砂芯，以增加砂芯与托芯板的接触面。3.3 铸型种类的选择 由于渣灌材料为 ZG310-570，而铸钢件很少采用湿型，高锰钢除外。因为1540-1610浇注钢?Fe 首先被氧化，H2O 被还原为 H。H 在液态钢中的溶解量大，而在固态钢中量小，几乎为 0，易产生皮下气孔。铸钢多采用漏包底注式，浇注系统为开放式，金属液快速充型，对砂芯砂型的冲刷较大。于是要求砂芯和砂型必须具备很高的强度才不至于产生冲砂，夹砂等缺陷，保证铸件的质量。其中水玻璃自硬砂的主要技术指标及选用： 对于水玻璃生产的技术要求： 水玻璃模数：夏天（5-10 月）水玻璃高模数 M2.35-2.55，水玻璃低模 M 2-2.35冬天（11-4 月）水玻璃高模 M2.55-2.75，水玻璃低模2.35-2.5；水玻璃浓度 42-48Be，操作时可按温度气温和湿度进行调节。 流砂方式：直接采用搅拌机流砂 砂型芯的性能要求：二十四小时后抗压强度0.9MPa， 水分：夏天 4.7-6.3 ，冬天 4.5-6 8 河北机电职业技术学院 毕业论文3.4 浇注位置的确定 零件结构的独特性使得铸件的造型方案没有多的选择。分型面的确定，不可能采用倾斜浇注，浇注位置没有多的选择方案。分型面选择确定浇注位置。合箱，浇注，冷却位置一致。 9 河北机电职业技术学院 毕业论文 4 铸造工艺参数的选择4.1 铸件线收缩率 铸件为中型铸件，有很多枝端，下芯数目较多，收缩受阻。参考铸造手册表 1-1 常用铸造合金的铸造收缩率，铸造手册表 3-37 砂型铸造普通合金铸件的铸造收缩率。取铸件铸造线收缩率1.8。4.2 机械加工余量 ，选 由铸造手册表 1-2，选取铸件的机械加工余量等级为 H（手工造型）取尺寸公差为 CT14 级 由铸造工艺学表 3-3-3 选取铸件的加工余量为 14-21mm（结合渣灌为双面加工，结合渣灌的基本尺寸）4.3 起模斜度的选取 由铸造手册表 1-6 自硬砂造型模样外表面的起模斜度（JB/T5105-1991）可知手工造型，模样采用木模样，测量面高度 H 上172.5mm，H 下212.5mm。取模样斜度035a2.6mm。 10 河北机电职业技术学院 毕业论文 5 冒口的设计5.1 热节分析 钢渣水淬是目前国内炼钢厂广泛应用的炼钢作业后处理工艺。生产中高温下的钢渣排放到渣灌中，由电动平车运输到水淬现场，通过支臂部位实施渣罐倾渣水淬。水淬渣罐是该工艺核心部件，渣罐铸造质量好坏不仅影响水淬效果，而且关系到水淬安全。铸造生产渣罐时，支臂和支轴部位对强度和尺寸精度要求严格，是影响渣罐质量的关键因素。5.1.1 支臂 渣罐倾渣工作时，25t 的渣罐自身重量和 40 几吨的钢渣重量的负荷全部由支臂来承担，因此