侧箱盖铸造工艺设计

1、无 锡 职 业 技 术 学 院毕业设计（论文）说明书 侧盖的铸造工艺设计摘要本次论文主要内容为侧箱盖的铸造工艺分析。根据零件具体的结构特点使用特性实际生产批量等来进行铸造工艺分析，确定其具体的铸造方法，所选材质，浇注系统，分型面，砂箱中铸件数量及排列，等其他工艺参数。并确定了砂心的使用，浇注位置，冒口设计，及后续的铸件质量控制及检验的具体要求。关键词：浇注系统设计，冒口计算，缺陷分析1.引言GXY-2型钻机作为我国目前发展前景较为广阔的一种地质探钻的现代化机器，其主要是是通过人力或机械动力来驱动的，从而达到垂直，水平或倾斜牵引重物。因此，对钻机的强度和扭转强度要求很高，其装配和拆卸也要根据其结

2、构特点做到切实可行。GXY-2号钻机必须回转钻进方法，又根据钻进工作的需要，一部钻机主要包括2个独立的工作端点：其一为回转给进（即钻进）部分；另一为升降钻具部分。一部钻机除了必不可少的机架（座）外，就整体而论，是由一动力机械通过一个传动系统而分别驱动的两个工作端点。所以其中的升降钻具（即绞车）部分，一台GXY-2钻机他主要的工作参数技术参数有： 钻进深度：300600米 ，钻杆直径：42毫米;50毫米 钻孔倾角：360°，钻机外廊尺寸：(长×宽×高)2160×950×1800毫米 钻机重量：(不包括动力机)1000千克，回转器：配电动机Y180

3、L-22-4，转速1470转/分。 正转低速：70;121;190;263转/分，高速：329;570;899;1241转/分 反转低速：55转/分，高速：257转/分，立轴行程：600毫米立轴额定起拔力：72千牛，立轴额定加压力：54千牛立轴内径：68毫米，立轴最大扭矩：2760牛·米一台造价良好的钻机，通常有如下主要性能：布局合理、结构紧凑、操作灵活、坚固耐用、可拆性好、便于搬迁、修理方便。另外GXY-2型钻机可用于固体矿床勘探、工程地质及地下水勘探，浅层石油、天然气勘探，堤坝灌注、坑道通风、排水钻探。等。而GXY-2钻机能迎来快速发展的前进期，主要是由于其适用广泛，性能灵活。G

4、XY-2钻机主要有点有：具有油压给进机构，提高钻进效率，减轻工人劳动强度。钻机配有上球卡式夹持机构并带有六方主动钻杆，可实行不停机倒杆，工作效率高，安全可靠。配有孔底压力表指示压力，便于掌握孔内情况。手柄集中，操作方便。钻机结构紧凑，体积小，重量轻，便于解体及搬运，适用于平原和山区工作。随着国家的发展，地质勘探成为国家经济发展以及科学研究的重要支柱。它与国家的建设以及人民的生活有着密切的关系，所以这种趋势必须充分考虑钻机的施工效率，以缩短施工周期，减少现场劳动的投入，节省施工成本。该GXY-2钻机用了勘探技术，则提高施工卷扬机吊车定位精度尤为重要。根据调查显示，国内外研究钻机的工作状况存在以下

5、现状：1.没有定位系统。 2.采用旋转编码器或光电编码器等编码器对卷扬机卷筒转动进行检测，实现对吊车的定位，由于吊绳的伸缩，吊绳与卷轮间的打滑系数，吊车的载重量及吊绳缠绕使卷筒上的吊绳环绕不断变化，导致定位精度误差大。 3.在龙门架或中架上安装接近开关，光电开关，微动开关等位置开关进行定位。 4.卷扬机以及钻机的操作人品在施工时，直接对强电进行操作，严重威胁人员的“生命安全”。所以作为现代化技术发展，新心的工化产业对钻机提出了更为先进的要求。具体为更为简便的操作过程。逐步实现自动化半自动化的过度，明显节约劳动力，为生产发展带来更多便利。在保证作业安全的同时，要求其拆装灵活，便于搬运及联动装置的

6、简便化启动。下图为GXY-2型钻机。 图1：GXY-2钻机而本次我们论及的侧箱盖则是GXY-2钻机上的一个相对重要零部件。侧箱盖作为钻机上一典型的零部件，是属于复杂而薄壁的箱体类零件。作用在钻机上有着，密封，承压，转轴,防尘等的作用。而随着现代铸造工艺，科学技术等的进一步发展，人们赋予不同类型的箱盖以不同的价值及作用，具体情况视不同零件而言。而GXY-2钻机上的侧箱盖主要由肋板，定位销，垫圈，通油孔，凹槽等组成。每部分及各部分之间都有着密不可分的作用。就机械技术发展至今，侧箱盖的铸造工艺，生产发展，作用意义，延伸至今，也有着越来越复杂，越来越新颖化发展。侧箱盖的作用，随着GXY-2钻机而而延伸

7、其生产条件及使用意义。2.侧箱盖的工艺性分析2.1侧箱盖的结构零件图 2.2生产条件及结构工艺性侧箱盖在工作时，要承受压力，并保护主体，隔接外界。且侧箱盖从尺寸结构，生产特点来看，属于中小型零件，结构较为复杂，由诸多的销，孔及密封固定用的肋板组成。所以采用小批量生产。从侧箱盖结构主体上看，其工艺性体现在侧箱盖的结构应符合铸造工艺性能要求，易于保证铸件品质，简化其铸造生产过程及成本要求。因此，在分析侧箱盖的工艺性能时，应考虑如下几个要求：（1） 侧箱盖应有适合的壁厚，为了避免浇不到，冷隔等铸造缺陷，铸件不宜选太薄。 （2）侧箱盖铸件结构不应造成严重的收缩阻碍。注意壁薄过度和圆角，铸件薄厚壁的相接

8、拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过度和转变的形式，并应使用较大的圆角相接。避免因应力集中导致的裂纹缺陷。（3）铸件内壁应薄于外壁，铸件的内壁及肋板等因散热条件较差，应薄于外壁。以使内外壁能够均匀的冷却，防止裂纹裂变及减轻内应力。（4）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节等缺陷。（5）利于补缩和实现顺序凝固。（6）应防止铸件铸造过程中曲翘变形。（7）应避免在浇注位置上有水平面等大的平面。3.侧箱盖的材质选择铸件都是由液态合金在铸型中冷却凝固而成。（即使金属焊接时，焊缝中也要发生结晶凝固过程）。因此，铸造合金（包括铸铁，铸钢和铸造非铁合金）的液态结构，物理特性，结晶凝固特点以及铸造合

9、金在铸造过程中所表现出来的铸造性能对铸件的质量产生极为重要的影响。是我们制定合理得铸造工艺，获得健全铸件的重要依据。因此，对于侧箱盖铸造工艺要依据其生产特点及技术要求来合理选择铸造材质。3.1灰铸铁的金相组织及其牌号，性能特点3.11灰铸铁的金相组织（1）石墨的形状灰铸铁是一种断面呈灰色，碳主要以片状石墨形式出现的铸铁。其金相组织主要由片状石墨，金属基体和晶界共晶物等组成。此外，还包含少量的夹杂物，如硫化物，碳化物，氧化物等。国家标准把灰铸铁的石墨形态分为六种如表1所示表1 六种分布形式的片状石墨名称代号特征形成条件对灰铸铁力学性能影响细片状A均匀无方向性在近共晶的亚共晶成分，砂型铸造，冷却速

10、度不大A形是灰铸铁中常见的一种，且使灰铸铁具有较好的力学性能菊花状B片状与点状石墨聚集成菊花状分布，无方向在近共晶的亚共晶成分，冷却速度较A形大，成核条件较A形差其力学性能较A型差块片状C相当于A形石墨中分布有粗大晶块，且无方向性多出现在具有过共晶成分的铸铁中，特别是铸件厚大，冷却速度较慢时易出现由于石墨粗大，其力学性能较差枝晶点状D晶间石墨无方向多出现在冷却速度较大碳硅量低的亚共晶灰铸铁中常出现在碳量较高低的高牌号中，薄壁铸件中，性能较E形石墨好枝晶状E短小的片状石墨晶间石墨有方向性多出现在远离共晶点的亚共晶成分中，但冷却速度较D形小由于晶间石墨分布有方向性，因此其力学性能较差星状F粗大的星

11、状和短片状石墨混合分布，经常出现在过共晶成份的高碳铸铁中，冷却速度较大使铸件的力学性能降低（多出现在活塞环铸件中）（2）金属基体及其性能1)按其组织特征，铸态或经热处理后的灰铸铁基体，可分为铁素体，片状珠光体，粒状珠光体，托氏体，粒状贝氏体，针状贝氏体，马氏体等。铁素体基体本身质软，强度和硬度较低，塑性高。但是在铁素体基体的灰铸铁中，由于片状石墨的存在，使铁素体基体的力学性能任然较低。 2）铁素体基体和珠光体混合基体 珠光体本身强度硬度较高，而塑性较铁素体为低。在混合基体的铁素体中，随着珠光体的比例的提高，其综合力学性能在提高。而对于珠光体基体而言，在实际生产中要求强度较高，耐磨性能好的铸铁，

12、都希望获得全部的珠光体基体。而珠光体的数量愈多，细化程度对其性能影响较大。其中一点，在相同条件下，珠光体量愈多，其强度硬度值愈高。同时，细化程度愈高，其强度，硬度也越高，耐磨性能越好。 3）在铸铁中也会存在自由的碳化物等一些夹杂物，而碳化物是碳与一种或多种元素间形成的化合物。因碳化物的出现，不仅降低其力学性能，而且也使切削加工性能恶化。因此，一般铸件中不允许有自由碳化物存在。对于灰铸铁中常存在的磷共晶，因其本身硬而脆，故会降低铸铁的冲击韧性，增加其脆性。因此。应尽量防止磷共晶的出现，特别是三元磷共晶的出现，提高促进石墨化元素C，Si等的含量和降低冷却速度。3.1.2灰铸铁的性能特点灰铸铁的性能

13、特点主要体现在三大方面，力学性能，使用性能及工艺性能。（1）力学性能灰铸铁的力学性能有两大指标，强度和硬度。其中抗拉强度是评价灰铸铁的主要力学性能指标，灰铸铁的抗拉强度较低，一般为100250Mpa，仅有碳钢的1/31/2，但比白口铸铁稍高，若经孕育处理可使其抗拉强度达到400Mpa。灰铸铁抗弯强度通常在300500Mpa之间。灰铸铁的抗压强度值较高，为6001000Mpa，约为其抗拉强度的34倍。在硬度上，灰铸铁的硬度值在基体和石墨两者之间，受石墨的影响而主要取决与基体。一般灰铸铁的布氏硬度在170300HBS就能满足生产中的要求。塑性和韧性方面，灰铸铁的伸长率仅为0.3%0.8%，冲击韧度

14、约25J/，它们的值均很低，故灰铸铁属于脆性材料。（2）使用性能 1）减震性能 在灰铸铁中存在大量的片状石墨，割裂基体，加速振动的衰减，并将其转化为热能而消失，所以灰铸铁具有良好的减震性能，且片状石墨越粗大，数量越多，对基体的破坏越强烈，减震性能越好。 2）耐磨性能 在灰铸铁 承受磨损时，基体中的石油被磨损消耗形成微小的沟槽，可存储润滑油，且石墨是一种良好的润滑剂，所以灰铸铁具有良好的耐磨性（在润滑条件下） 3）缺口敏感性 灰铸铁由于内部片状石墨的存在，实际上相当于有许多缺口，在有缺口时，对其性能的影响不大，其缺口敏感系数为1.所以灰铸铁具有对缺口的敏感性小的特点。但随着石墨的细化和形状的改善

15、，灰铸铁对缺口的敏感箱会提高。（3）工艺性能 1）铸造性能 液体金属能否很好的充满型腔的各个部分，在凝固时是否容易产生缺陷，冷却后能否得到完整光洁的铸件，各部分性能是否均匀受制于金属的铸造性能。灰铸铁在过热度相同的情况下，浇注温度一定时，具有良好的流动性与收缩性，因此，灰铸铁比起其他铸造合金，具有良好的铸造性能。 2）切削加工性能 灰铸铁中存在着一定数量的片状石墨，在切削加工时具有良好的润滑和断削条件，且切削性能本身受基体和组织的影响较大，因此，灰铸铁具有良好的切削加工性能。而当组织中有自由渗碳体存在，则切削加工性能恶化。 3）焊接性能灰铸铁属于脆性材料，焊接时容易产生裂纹，因此，灰铸铁焊接性

16、能较差。一般不对灰铸铁进行焊接，若铸件需要局部焊接时，则采用一些特殊焊接方法，如预热焊，电弧焊等。3.1.3灰铸铁的牌号及技术要求 （1）灰铸铁的牌号 根据国家标准（GB9439-88），我国灰铸铁牌号按单铸直径30mm试棒的抗拉强度分为六个牌号。如表2所示：表2 按单铸式柈性能分类牌号抗拉强度牌号抗拉强度HT100100HT250250HT150150HT300300HT200200HT350350注：表中HT分别代表灰铁两个字的汉语拼音第一个字母大写，数字代表该牌号灰铸铁的最低抗拉强度值。 （2）灰铸铁的硬度等级 按国家规定灰铸铁可以在双方同意的时候，按铸件上规定的布氏硬度来分类和验收（见

17、表3）国标同时规定硬度值也可按双方协商规定，但其波动范围必须在±25HBS以内。表3 灰铸铁的硬度等级硬度分级铸件上的硬度范围HBS硬度分级铸件上的硬度范围HBSH145H175H195170150200170220H215H235H2551902402102602302803.1.4影响铸铁组织和性能的主要因素铸铁的化学成分，铸件冷却速度，以及液态金属的成核能力，金属中的气体等，对铸铁的石墨化影响较大。（1）铸铁的化学成分对铸铁组织和性能的影响在铸铁组织中，除含有CSiMnSP等五大元素外，为满足性能需求，还添加其他合金元素。在铸铁中各主要元素对其石墨化程度的影响是选定和控制铸铁化

18、学成分的一个重要依据，在实际生产中，各元素对石墨化的影响是比较复杂的，除了本身含量外，还和其它元素的存在有关。如B、Zr、Ti、Ce、Mg等在含量较多时表现出阻碍石墨化，但当其含量较少的时候又有促进石墨化的作用。（2） 化学成分对金属基体的影响化学成分对金属基体组织的影响主要表现在铁素体和珠光体的相对数量和珠光体的分散度的变化上。凡是促进共析转变时石墨化的元素都能使基体组织中的铁素体数量增加，珠光体减少；反之，凡是阻碍共析石墨化的元素都会使基体组织中的珠光体数量增加，铁素体量减少。大多数合金都使连续冷却下的珠光体组织过冷度增大，细化珠光体。（3） 碳当量和共晶度碳当量的高低及共晶度的大小，可作

19、为判断铸铁的结晶过程依据，同时，间接看出铸铁的铸造性能及石墨化能力。碳当量越高，铸铁中硅和碳量高，促进石墨化程度。共晶度越高，石墨化能力越好。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974（4）五大元素对灰铸铁组织和性能的影响 1）碳：碳在铸铁中是促进石墨化元素。增加含碳量，可以提高铁液的实际结晶温度。当含碳量增多时容易提高石墨化程度，基体中的珠光体量减少，铁素体量增多，力学性能降低，所以为了提高铸铁的强度，使组织的石墨细化，数量减少，珠光体增多，需要降低含碳量。 2）硅：强烈促进石墨化的元素。增加含硅

20、量可使铸铁的石墨化程度提高，基体组织中铁素体增加而珠光体减少。但硅量易使石墨粗大，力学性能降低。如果含硅量过低，则易出现麻口或白口组织。 3）锰：阻碍石墨化的元素。锰和硫发生反应，形成硫化锰，可减弱硫的有害作用。同时，使珠光体数量增多、珠光体细化。 4）硫：阻碍石墨化的元素。在铸铁中硫常以以的形式存在，降低碳在铸铁中的溶解度。当碳以三元共晶体或富铁硫化物的形态村在时，阻碍铁、碳原子的扩散，则有力阻碍石墨化的进行，从而降低铸铁的力学性能。 5） 磷：可完全溶于铁液，并随着铁液中含碳量的增加而降低。磷亦可降低液相线温度，提高流动性，有利于获得健全铸件；也可以提高铸铁的耐磨性。3.2球墨铸铁的金相组

21、织及其牌号，性能特点3.2.1 球墨铸铁的金相组织特点 (1) 石墨的形态 球状石墨外貌接近球形，内部呈放射状，有明显偏光效应。且球状石墨是由很多角锥体枝晶组成的多晶体，各枝晶的基面垂直于球径。石墨的形态对球墨铸铁的力学性能影响很大，在球墨铸铁中允许出现的石墨形态有球状及少量的非球状石墨，如团状，团絮状，蠕虫状等。国家标准规定GB9441-88球墨铸铁金相检验标准将球化分为六级，如表4所示。表4 石墨的球化等级球化分级说 明球化率1级石墨呈球状，少量团状，允许极少量团絮状952级石墨大部分呈球状，余为团状和极少量团絮状90953级石墨大部分呈团状和球状，余为团絮状，允许极少量蠕虫状80904级

22、石墨大部分呈团絮状和团状，余为球状和少量蠕虫状70805级石墨呈分散分布的蠕虫状，球状，团状，团絮状60706级石墨呈聚集分布的蠕虫状，片状，球状及团絮状(2) 金属基体及其性能球墨铸铁的金属基体主要分为铁素体基体，珠光体基体，贝氏体基体，马氏体及回火组织，磷共晶和渗碳体等。基体中铁素体含量的高低直接影响到球墨铸铁的塑性高低，铁素体多以分散分布块状及网状形式存在。基体中珠光体数量增多，铁素体量减少，可以使球墨铸铁的强度提高而伸长率下降。基体中的贝氏体则具有强度和硬度高、塑性及韧性好的综合力学性能。马氏体强度硬度高、，耐磨性能好，但塑性、韧性差。为了保持高的硬度和强度，同时又不至于太脆，可将马氏

23、体经低温、中温和高温回火，分别得到回火马氏体、回火托氏体和回火索氏体。磷共晶在球墨铸铁中的危害远比灰铸铁中大，它使铸铁的硬度提高，而塑性和韧性大幅度降低。因此在球墨铸铁中应降低磷共晶体的数量。渗碳体在球墨铸铁中常呈针状、条状或以莱氏体存在，易使球墨铸铁变脆，因此生产中应尽量避免其出现。3.2.2球墨铸铁的性能特点毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974球墨铸铁的性能特点主要表现在三个方面，力学性能，使用性能及工艺性能。（1）力学性能 为进一步了解球墨铸铁的力学性能特点，将球墨铸铁和其他钢材的性能列

24、于表5中，其中，球墨铸铁的力学性能较灰铸铁及孕育铸铁为优，同时也高于同基体的可锻铸铁。表5 球墨铸铁和其他钢铁材料的性能比较材料名称抗拉强度屈服强度抗弯强度伸长率（%）硬度HBS冲击韧性铸态铁素体球铁45065082216019050150铸态珠光体球铁600800420530242172691535退火25铸钢430490210290181919724850110孕育铸铁3005400.517023035 1） 静载荷性能（包括强度，硬度，塑性和弹性模量等）球墨铸铁的强度和塑性随基体而不同，下贝氏体或回火马氏体球墨铸铁的强度最高，其次是上贝氏体，索氏体，珠光体基体的球墨铸铁，随铁素体量的增多

25、，强度下降而伸长率提高，因此铁素体球墨铸铁强度最低。球墨铸铁的静载荷性能的一个突出特点是屈服点高，超过正火45钢，比强度也高于钢。屈服点是防止零件产生过量塑性变形时选取许用应力的设计依据，而屈服比则进一步反应材料强度的利用系数，因此，球墨铸铁可以代替钢制造静态承力大、材料强度要求较高的零件。球墨铸铁的硬度比同基体的钢和灰铸铁高，所以耐磨性能好。球墨铸铁的弹性模量在159000172000Mpa，而且随球化率的降低而降低。 2）动载荷性能 珠光体球墨铸铁的一次性冲击韧度比45钢低。因此，一些要求承受巨大冲击载荷的零件，珠光体球墨铸铁的应用就受到了限制。很多零件如曲轴在工作时承受小能量冲击载荷。珠

26、光体球墨球铸铁的小能量冲击载荷优于45正火钢。铁素体球墨铸铁在各种多次冲击试验中韧度优于铁素体可锻铸铁。同时，珠光体球墨铸铁的小能量冲击韧度优于铁素体球墨铸铁。但常规一次冲击韧度则恰好相反。图2为珠光体球墨铸铁和45正火钢的A-N曲线。图2珠光体球墨铸铁和45正火钢的A-N曲线同时，在敏感性方面，球墨铸铁对缺口的敏感性比钢小，在用光滑试样试验时，球墨铸铁的弯曲疲劳强度比钢低，但用带孔肩的试样试验时比钢高。故珠光体球墨铸铁适合于制造各种动力机的曲轴、凸轮轴等轴类零件。如表6所示毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3

27、449649974表6 珠光体球墨铸铁与45钢式样弯曲疲劳强度比较材料弯曲疲劳强度/Mpa光滑式样光滑带孔式样带肩式样带孔带肩式样珠光体球墨铸铁255205175155正火45钢305225195150 3） 低化学性能及高温性能 球墨铸铁的常温力学性能随温度的升高而下降，伸长率则恰好相反。珠光体球墨铸铁的持久强度高于铁素体球墨铸铁，在650°C珠光体呈粒状后，二者持久强度差别减少。因此，高温时应优先选用珠光体球铁。铁素体球铁的高温性能与25钢相近，持久承载温度可达450°C。同时在低温下球墨铸铁所承受的冲击载荷的零件不宜选用珠光体球墨铸铁材料，因为珠光体球墨铸铁随温度的下

28、降，其略有提高，而伸长率降低。它的脆性转变温度接近室温。而铁素体球墨铸铁的脆性转变温度要远远低于珠光体球墨铸铁。所以，在低温下承受冲击载荷的零件，多选用铁素体球墨铸铁。值得提出的是，铁素体球墨铸铁工作范围可延伸到-40度左右，其选材性较为广泛。而采用高镍奥氏体球墨铸铁，则适用于低于-40度至-253度范围之间。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974（2）工艺性能 在铸造性能方面，球墨铸铁流动性能要优于较高级牌号的灰铸铁。但低于相同碳当量的灰铸铁。添加稀土可改善其流动性。与灰铸铁相比，球墨铸铁的过

29、冷度大，共晶凝固时间长，在一定时间内凝固层增长时间较慢。球墨铸铁件易产生缩松和尺寸增大，应采用刚性大的铸件。球墨铸铁的自由线收缩及其与灰铸铁，铸钢件的比较见表7所示.同时，球墨铸铁铸造应力为灰铸铁的23倍。与铸钢相近。因此球墨铸铁有冷冽倾向。提高碳硅含量，降低含磷量可减少冷冽倾向。 1）在切削性能方面，球墨铸铁含有较多石墨，起润滑作用，切削速度较高，珠光体增多则切削性能下降。贝氏体球墨铸铁切削性能较差，适当增大刀具后角或使用切削液，可预防切削温度高而导致的加工恶化。在焊补性能方面，焊缝极近缝区，当镁和稀土含量较高时，形成内应力和裂纹。反之不足时，则其力学性能降低。国标GB10044-88规定了

30、，球墨铸铁补焊用焊条及气焊丝。（3）使用性能 耐磨性能 球墨铸铁是良好的耐磨和减磨材料，耐磨性能优于同样基体的灰铸铁、碳钢甚至低合金钢。如贝氏体球墨铸铁，即有很高的强度、抗疲劳性能和硬度，又有良好的冲击性能，可用于制造承受变动载荷耐磨性要求较高的零件；而含钼下贝氏体球墨铸铁可代替18CrMnTi钢制造传动用齿轮等。耐蚀性能 球墨铸铁的耐蚀性能优于钢，与灰铸铁和可锻铸铁相近。耐热性能 由于石墨球不像片状石墨那样互相联在一起，因此球墨铸铁的抗氧化和抗生长性能优于灰铸铁和可锻铸铁，而铁素体基体又优于珠光体的。表7 球墨铸铁的线收缩及其与灰铸铁，铸钢的比较合金种类自由收缩率（）收缩前膨胀珠光体前收缩共

31、析膨胀珠光体后收缩总收缩受阻率（） 灰铸铁00.300.40.10.940.10.71.30.31.0球墨铸铁0.40.940.30.600.030.141.00.61.20.71.0未孕育球墨铸铁00.70.100.921.01.62.31.51.8硬钢01.1.0600.010.91.02.032.41.82.0 3.2.3球墨铸铁的牌号及技术要求 （1）球墨铸铁的牌号 球墨铸铁的牌号应符合GB5612-85铸铁牌号表示方法的规定分为单铸和附铸试块两类，单铸试块的力学性能分为八个牌号，见表8表9表8球墨铸铁牌号及力学性能（单铸试块）牌号抗拉强度屈服强度伸长率（%）备注硬度/HBS主要金相组

32、织QT400-1840025018130180铁素体QT400-1540025015130180铁素体QT450-1045031010160210铁素体表9 球墨铸铁力学性能（附铸试块）牌号铸件壁厚/mm抗拉强度屈服强度伸长率（%）备注最小值硬度/HBS主要金相组织QT400-18A306039025018130180铁素体6020037024012QT400-15A306039025015130180铁素体60200370240123.2.4影响球墨铸铁组织和性能的主要因素（1） 化学成分对铸铁组织和性能的影响 1）碳和硅。因石墨在球墨铸铁中呈球状，对基体割裂作用相对较小，而石墨数量对性能影

33、响相对较小，故在球墨铸铁中，碳硅选择主要考虑保证球化，改善铸造性能消除铸造缺陷。 2）碳量。若碳高，析出的石墨增多，球圆度好，同时碳高石墨化膨胀大，在铸型刚度较高前提下，可减轻缩孔缩松，得到致密铸件。但碳量则易产生漂浮。 3）硅量。提高球墨铸铁的含硅量，可使铸态铁素体量增加，珠光体量减少，但过高会使铸件脆性增加。因此，在满足石墨化要求前提下，尽量降低终硅量。 4）其他合金元素。锰：阻碍石墨化元素，细化珠光体，但在球墨铸铁中易产生偏析，降低塑性脆性。故锰量应合理控制。磷：阻碍石墨化元素，易发生偏析降低塑性。但一定量磷可提高硬度改善铸造性能。（2）冷却速度对球铁组织性能的影响提高冷却速度，可改变球

34、铁的铸态组织，在析出石墨的冷却范围内，随冷却速度变化，石墨析出大小，数量，分布及珠光体数量分布都会发生变化。 1）铸件壁厚对冷却速度影响。铸件壁越厚，冷却速度越慢，组织越粗大，其性能越低。过大增加壁厚，会使冷却速度降低，晶粒粗大，力学性能降低。 2）浇注温度对球铁组织性能影响。高温浇注有利于促进石墨化及石墨粗化作用。（3） 其他因素对球铁组织材料性能的影响 1）铁液的过热和高温静置。所有促使增大过冷度而形成晶间石墨的元素，都使临界过热温度向低方向移动。因此，提高出铁温度，利于提高球铁性能。但过度过热可导致力学性能降低，则将其在低温下静置一段时间，有利于性能提高。 2）炉料影响。球铁组织及性能差

35、异与炉料之间存在遗传性，生产中，可通过提高铁液温度，使用两种生铁等来降低遗传性。3.3侧箱盖的最终材料选择 考虑到侧箱盖的工作环境及使用性能，铸造特点。故选择QT400,可较好地满足其力学性能及其技术要求。4 侧箱盖的造型材料及其特点4.1造型材料及其分类 （1）铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔炼金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状，尺寸和性能金属零件毛柸的成型方法。一般情况下把铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两大类，在铸造生产中，因其以生产率高，成本低，灵活性大，适应面广，且生产及技术条件成熟的砂型铸造应用最为广泛。而砂型铸造按其形成条件不同可分为湿型铸造，干型铸造，和表面干型铸造三种。特种

36、铸造按其形成条件不同，也可分为，熔模铸造，金属型铸造，离心铸造，压力铸造等。如按铸造合金不同，则可分为铸铁，铸钢，非铁合金铸造等。目前，特种铸造则是运用于砂型铸造无法达到的性能要求场合，如尺寸精度， 表面质量内部质量等现代化工业的性能要求。4.2侧箱盖的造型材料选择（1）侧箱盖造型材料 参考侧箱盖零件图，可了解其结构复杂，由肋板，柱体，以及诸多的定位销，孔等组成，其在铸造工艺方面要求较高。考虑到生产实际，及造型要求。最终选择树脂砂型铸造材料，采取自硬碱性树脂砂为配方的方法。 （2）树脂砂型铸造 树脂砂是以树脂为粘结型砂，属于特殊的砂型铸造一种特殊造型砂。作为铸造型芯粘结剂的树脂，品种不断增多，

37、质量不断改善，可满足各种铸造合金要求。由于采用树脂砂，相继出现了许多造型，芯的工艺。目前，采用树脂砂以成为大量生产优质铸件的基本条件之一。（具体常用的树脂砂分类及其特性，见表10）毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974采用树脂砂型与其他型砂相比，其主要优点是1)铸件表面质量好，尺寸精度高，不需要烘干缩短了生产周期。2)树脂砂型强度高，透气性好，铸件缺陷少，废品率低。流动性好，易紧实。3)树脂溃散性好，容易落砂，清理，大大减轻劳动强度。4)能明显提高车间的单位面积产量，降低车间里空气中的粉尘含量。

38、5)型芯砂能常温自硬成型，节能材料改善工人的作业条件。表10 自硬树脂砂的配方，优缺点及适用范围树脂种类配方优缺点适用范围粘结剂固化剂吹喃树脂自硬砂吹喃树脂加入量为原0.91.2%对甲苯磺酸加入量为3050%稳定性好，强度高，硬透性好，生产率高，但湿性较大，硬化速度慢。单件小批量生产中，大型铸铁件，铸钢件及非铁合金铸件碱性酚醛树脂自硬砂碱性酚醛树脂加入量为原1.52.0%甘油醋酸酯加入量为3040%溃散性好，有一定热塑性，抗吸湿性好，但生产率低，导热率较差铸钢，特别是不锈钢件球墨铸铁件，及非铁合金件胺固化酚尿炳自硬砂总加入量为原砂重量的1.5%有机胺加入量为总重量的0.70.8%流动性好，硬化

39、速度快，硬透性能好，落砂性能好，但耐高温性能差，价格较高，容易粘黏。易出现气孔由于硬化速度较快，生产率高，用于小批量生产小型铸钢件及其他复杂铸铁件5造型工艺方案的确定5.1 浇注位置的确定（1） 型芯铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置，浇注位置是根据铸件的结构特点，尺寸，重量，技术要求，铸造合金特性，铸造方法以及生产车间的条件决定的。正确的浇注位置应能保证会获得健全的铸件，并使造型，制芯和清理方便。对于具体铸件，往往不能满足表中所列的全部原则，这就需要在编制工艺时，根据实际情况找出主要矛盾，在解决主要矛盾时兼顾其他次要矛盾，尤其是大批量生产中，往往要先进行工艺测试，然后确定工艺方案

40、。（2） 浇注位置选择原则 1） 铸件的重要加工面，主要工作面，和受力面应尽量放在底部或侧面。以防止这些表面上产生砂眼，气孔和夹渣等铸造缺陷。 2）铸件的浇注位置应有利于所确定的凝固顺序，对于体收缩较大的合金，浇注位置应尽量满足顺序凝固的原则。铸件厚实部分一般应置于浇注位置上方，以利于设置冒口的补缩。 3）铸件的浇注位置应有利于砂芯的定位和稳固支撑，使其排气通畅，尽量避免吊芯，悬臂吊芯等缺陷错误。 4） 铸件上的大平面应置于下部或倾斜放置，用以防止夹砂等缺陷。有必要时，为了方便造型，采用横做立浇，平坐斜浇等类似方法。 5）铸件的薄壁部分，应置于浇注位置的下部或侧面，以防止叫浇不到，冷隔等铸造缺

41、陷。 6）在大批量生产中，应使铸件的毛刺，飞边易于清理。 7）要避免厚实铸件的冒口下面的主要工作面产生偏析。（3） 侧箱盖的实际浇注位置 结合实际操作，及浇注位置的选择原则，最终侧箱盖的浇注位置如下图3所示。 下上 图2 侧箱盖浇注位置5.2 分型面的确定 （1） 结合实际操作，铸造分型面是指铸型组员间的结合面。合理地选择分型面，对于简化铸造工艺，提高生产率，降低成本，提高铸件质量等都有着直接关系。分型面的选择应该尽量与浇注位置相易致。尽量使两者联系起来，并保证铸件铸造质量。 （2） 分型面的确定原则 1) 尽可能将铸件的全部或大部分放在同一箱内，以减少因错型造成的尺寸偏差。 2) 尽可能把铸

42、件的加工定位面和主要加工面放在同一箱内，以减少加工定位的尺寸偏差 3)尽可能减少分型面的数量，在机械造型中，一般采用一个分型面。 4) 尽可能在机械造型中，选择分型面时，应尽量避免使用活块，必要时用砂芯代替活块。 5) 应尽量减少砂芯的数量。 6) 应尽量使分型面为平面，必要时，也可不做成平面。 7) 应为方便起模，分型面应选在铸件的最大截面处，对于较高的铸件，尽量不使铸件在一箱内过高。 8) 应在考虑造型，浇注，制芯的基础上，分型面的选择还应有利于清理。 9) 应在选择分型面时应考虑到造型方法，高压造型与震击造型及射压造型相比，砂型紧实度较高，狭小吊砂处理易坏造型，故在高压造型中应避免狭小吊

43、砂。如采用水平分型面和垂直分型面时，应采用不同分型面。5.3砂箱中铸件数量及排列的确定（1） 砂箱中铸件数量的确定原则 砂箱中的铸件数量一般要根据工艺要求及生产条件来确定，其中要合理的考虑吃砂量和浇注系统的布置。综合考虑铸件浇注系统设计，选择造型箱体等的因素影响。（2） 吃砂量的确定 ，模样与砂箱壁，箱顶和箱带之间的距离称为吃砂量。吃砂量值对铸件铸造性能影响较大，吃砂量太小，砂型紧实困难，易引起涨砂，包砂，跑火等缺陷。吃砂量太大，增加生产成本等问题。所以，在设计吃砂量时因综合具体因素考虑。表11为吃砂量综合数值表11 吃砂量的综合数值选择模样平均轮廊尺寸ab和cd滑脱砂箱40020030503

44、0504070一箱中模样高度的一半40070050707090一箱中模样高度的0.51.5倍7011000711009112010012000101150121150同时结合其铸件重量，确定其吃砂量，最后参照侧箱盖的尺寸，金属液重量，结合浇注实际，差表得其侧面最小吃砂量为70mm.高度方向吃砂量在90mm左右。底面吃砂量在100mm左右。（3）铸件在砂箱中的排列 一箱中生产多件同种铸件时，最好对称排列，有利于金属液作用于上砂型的抬力均匀。同时也有利于浇注系统的安排。由于侧箱盖在整体结构上是属于薄壁类且结构较为复杂的零件（多由孔，槽，定位销键组成，特别在铸造方面上）故采用一箱两件式。5.4其他工

45、艺参数的确定（1） 加工余量 机械加工余量适用于整个毛柸零件，且该值应根据最终机械加工后成品铸件的最大轮廓尺寸和相应的尺寸范围选取。那么结合侧箱盖的零件图及最大尺寸范围170240mm。查表13铸造手册图表可得机械加工余量为1.53mm。且侧箱盖为球墨铸铁件，其加工等级为F，H。机械加工余量见表12所示毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974（2）铸件收缩率 铸件收缩率是指铸件从线收缩开始温度冷却到室温时的相对线收缩量。铸造收缩率用模样与铸件的长度差占铸件长度的百分数表示： 式中 ： 铸造收缩 率

46、（%） 模样长度（） 查铸造手册表得球墨铸铁件线收缩率，阻碍收缩率在0.81.2%之间。自由收缩率在1.01.3%。 表12 要求铸件机械加工余量 （） 最大尺寸 要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK - 400.10.10.20.30.40.50.50.711.440 630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422，845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.8

47、1.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116（2） 起模斜度 铸件本身没有足够的结构斜度，应该在铸造工艺设计时给出铸件的拔模斜度，以保证铸型、砂芯的起模。一般芯盒起模斜度为11.5°；外型芯头座拔斜度35°，工作面拔模斜度1.5°。由于侧箱盖的造型选材为自硬树脂砂，则查表得起模斜度在0°451°30之间（3） 最小铸出孔和槽 观察侧箱盖零件上有很多孔、槽和肋板，一般应尽可能在铸造时铸出。这样可以节约金属，减少机加工工作量、降低成本，又可以使铸

48、件壁厚比较均匀，减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。由于侧箱盖最大孔深100mm，孔壁的厚度则25mm，所以查表得侧箱盖的最小铸出孔和槽的尺寸为60mm。（4） 反变形量 反变形量在基体为正方形的缸箱类铸件上使用比较多，由于箱盖盖类铸件壁厚不均匀，长度越大，高度越小，各部分凝固、冷却速度不同，引起收缩不一致，铸件产生翘曲变形。所以有一定的反变形量，侧箱盖的壁厚25mm，查表的反变形量为1.5mm。（5） 铸件在砂型内的冷却时间 铸件在砂型内的冷却时间短，容易产生变形，裂纹等缺陷。为使铸件在出型时有足够的强度和韧性，铸件在砂型内应有足够的冷却时间。（6） 铸件重量公差 铸件重量公差是以占铸件公称

49、重量的百分比表示的铸件重量变动的允许范围。 侧箱盖的公称重量约为17kg，尺寸公差为CT10级。6 砂芯设计6.1 砂芯设置原则（1）由于侧箱盖造型结构复杂其内腔、孔、槽不能直接出砂，这些部位需要由砂芯形成。（2） 砂芯设置的基本原则 尽量减少砂芯数量，复杂砂芯可分块制造，选择合适的砂芯形状，便于下芯合型。沿高度方向的分层砂芯，被分开的砂芯有良好的定位条件。（3） 砂芯分类原则 侧箱盖砂芯主要按部位来区分，每个部位由一个砂芯形成，按组芯顺序给每个砂芯定编号。般分为底盘芯、下主体芯、上主体芯、进气道芯、排气道芯、盖盘芯，部分机型铸顶杆室，设为顶杆室芯。结合侧箱盖主要结构孔的成型面，根据砂芯设置基

50、本原则，可采取主放三个砂芯6.2砂芯尺寸计算6.2.1 芯头设计（1）砂芯主要靠芯头固定在砂型上。对于垂直芯头为了保证其轴线垂直、牢固地固定在砂型上，必须有足够的芯头尺寸。 根据实际设计量取计算砂芯高度： L=82mm 砂芯直径： （A+B）/2=(80+64)/2=72mm（2）芯头间隙 为了组芯和下芯的方便，芯头应有一定的斜度，芯头与芯头座之间有一定的间隙。对于侧箱盖而言，查表确定其垂直芯头间隙为1.5mm。下芯头高度为40mm，上芯头高度为25mm，垂直芯头的斜度a，其中上芯头斜度为10°，下芯头为5°芯头间隙如图3所示 图3 垂直砂芯的芯头与间隙 毕业设计论文代做平

51、台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ34496499746.3 砂芯的定位结构 侧箱盖因其结构尺寸，最终选择放入三条垂直砂芯，由于砂芯数大于二，故要进行砂芯的定位，且要求定位准确，不允许沿芯头轴向移动或绕芯头轴线转动。对于形状不对称的砂芯，为了定位准确，需要做出定位芯头。 图4 定位芯头结构图7 浇注系统的设计 浇注系统是砂型中引导液态金属进入型腔的通道。成功的浇注工艺取决于金属本身的特性，铸型的性质和浇注系统的结构。合理的浇注系统设计，应根据铸件的结构特点，技术条件，合金种类，选择浇注系统结构类型。确定引入位置，计算截面尺寸。7

52、.1 浇注系统设计遵循原则（1）引导金属液平稳，连续地充型，避免由于湍流过度强烈而引起的夹卷空气，产生金属氧化物夹杂和冲刷型芯。（2）冲型过程中流动的方向和速度合理控制，保证铸件轮廓清晰，完整。（3）在合理的时间内充满型腔，避免形成夹杂，冷隔，皱皮等缺陷。（4）调节铸型内的温度分布，有利于强化铸件补缩，减少铸造应力，防止铸件变形，裂纹等缺陷。（5）具有挡渣，溢渣能力，净化金属液。（6）浇注系统结构应当简单，可靠，减少金属液消耗，便于清理。7.2 浇注系统组成及类型特点7.2.1 浇注系统的组成 具有铸件系统由以下4部分组成（单元）构成：外交口（浇口盆，浇口杯），直角道，横浇道，内浇道。其结构见图5 图5浇注系统 1-浇口杯 2-直浇道 3-横浇道 4-內浇道 1）浇口杯的作用：承接来自浇包的金属液，并将其导入直浇道。兼有挡渣和排气的功能。2）直浇道主要作用：将金属液引入横浇道，并提供足够的压头，保证铸型充满并将实现一定的补缩功能。