拖拉机输出轴壳体铸造工艺设计说明书

1、第一章 简 介1.1中国古代铸造技术发展中华文明大致经历了石器时代、铜器时代和铁器时代三个历史阶段，这三种材质的工具和技术的创造发明，随着人类的繁衍，不断推动人类文明向高级阶段发展，金属的应用使人类文明产生了根本性的飞跃，而铸造技术的运用和金属的发展紧密联系在一起。对古代很多务农的人来说，铸造技术是一门手艺。据历史考证，我国铸造技术开始于夏朝初期，迄今已有5000多年。到了晚商和西周初期，青铜的铸造技术得到了蓬勃发展，形成了灿烂的青铜文化，遗留到今天的有一批铸造工艺水平较高的铸造产品。中国古代的铸造方法有：石型即用石头或石膏制作铸型；泥型古称“陶范”；金属型古称“铁范”；失蜡型有出蜡法、走蜡法

2、、脱蜡法或刻蜡法；砂型这种方法是伴随泥型一起产生的。中国古代铸造中的精品有：沧州铁狮，司母戊方鼎，四羊方尊，曾侯乙尊盘，永乐大铜钟，大型铜编钟，铜车马仪仗队等。1.2中国铸造技术发展现状尽管近年来我国铸造行业取得迅速的发展,但仍然存在许多问题。第一,专业化程度不高,生产规模小 。我国每年每厂的平均生产量是815t,远远低于美国的4606t和日本的4878t。第二,技术含量及附加值低。我国高精度、高性能铸件比例比日本低约20个百分点。第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱。第四,管理水平不高,有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术,但却无法生产出高质量铸件,究其原因就是管理水平较低。第五,

3、材料损耗及能耗高污染严重。中国铸铁件能耗比美国、日本高70%120%。第六,研发投入低、企业技术自主创新体系尚未形成。1.3发达国家铸造技术发展现状发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。 在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺。 砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统, 制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺

4、。铸造生产全过程主动、从严执行技术标准，铸件废品率仅2%-5%；标准更新快（标龄4-5年）；普遍进行ISO9000、ISO14000等认证。 重视开发使用互联网技术，纷纷建立自己的主页、站点。铸造业的电子商务、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速发展。1.4我国铸造未来发展趋势自中国加入WTO以来,我国铸造行业面临机遇与挑战。其未来发展将集中在以下几方面。第一,鼓励企业重组发展专业化生产,包括铸件大型化和轻量化生产。第二,加大科技投入切实推动自主创新,实现铸件的精确化生产和数字化铸造。第三,培养专业人才加强职工技术培训。第四,大力降低能耗抓好环境保护,实现清洁化铸造。15灰铁250灰铸铁通常是指

5、断面呈灰黑色，其中的的碳主要以片状石墨形式存在的铸铁。灰铸铁力学性能的高低，是由其金相组织所决定的，灰铸铁的金属基体与碳钢的一般基体相比没有多大差别，但由于灰铸铁内的硅锰含量较高，它们能溶于铁素体中使铁素体得到强化。承受较大载荷和要求一定的气密性或耐蚀性等较重要铸件，如汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、气缸体、气缸套、活塞、齿轮箱、刹车轮、联轴器盘、中等压力阀体等第二章 铸造工艺方案的确定21支座的生产条件、结构及技术要求l 产品生产性质中小批量生产l 零件材质HT250l 零件的外型示意图如图2.1所示，输出轴壳体的零件图如图2.2所示，支座的外形轮廓尺寸为552×410×3

6、16mm，主要壁厚12mm，最大壁厚30mm，为一中小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。图2.1 输出轴壳体示意图 图2.2 输出轴壳体工艺图 22支座结构的铸造工艺性零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑如下几个方面：1. 铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。2. 铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角 铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。3. 铸

7、件内壁应薄于外壁 铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。4. 壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。 5. 利于补缩和实现顺序凝固。6. 防止铸件翘曲变形。7. 避免浇注位置上有水平的大平面结构。对于输出轴壳体的铸造工艺性审查、分析如下：输出轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最小壁厚查铸造工艺学表3-2-1得：最小允许壁厚为34 mm。而输出轴壳体的最小壁厚为10mm。符合要求。支座设计壁厚较为均匀，两壁相连初采用了加强肋，可以有效构成热节，不易产生热烈。2. 3造型，造芯方

8、法的选择1、铸造方法的选择输出轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm，铸件尺寸不太大，属于中小型零件 。零件形状比较复杂，壁厚比较均匀，故毛坯生产方法为砂型铸造，砂型类型为湿砂。2、造型、造芯方法的选择选择造型方法为手工造型，具体为两箱造型；造芯方法为冷芯盒造芯。2. 4浇注位置及分型面的确定1 铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。确定浇注位置应注意以下原则：（1.铸件的重要部分应尽量置于下部（2.重要加工面应朝下或直立状态（3.使铸件的答平面朝下，避

9、免夹砂结疤内缺陷（4.应保证铸件能充满（5.应有利于铸件的补缩(6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验考虑到砂芯安放固定与排气、起模、充型等，选择将浇注位置确定为输出轴壳体底部。见图4.12 分型面的确定分型面是指两半铸型相互接触的表面。分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。分型面确定为输出轴壳体底部，以便顺利起模、下芯、充型，及铸造出质量和强度高的铸件。 图2.12.5、砂箱中铸件数目的确定输出轴壳体的重量为77kg，"铸件质量"选择51-100kg，查得，"最小吃砂量"分别为"a=50mm，b=70mm，

10、c=90mm，d或e=70mm，f=40mm，g=50mm"，砂箱尺寸为915mm（砂箱尺寸=（A+B）/2， A、B分别为砂箱内框长宽及宽度）。铸件本身的尺寸为552×410×317mm，因此在"915mm"的砂箱中只能放置一个铸件。第三章 铸造工艺参数及砂芯设计3. 1 工艺设计参数确定铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。

11、工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低成本。铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。在两个允许极限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求。输出轴壳体为砂型铸造手工造型中小批量生产，由铸造工艺设计查表2-3得：输出轴壳体的尺寸公差为CT1315级，取CT13级。输出轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm，由铸造工艺设计查表2-1得：输出轴壳体尺寸公差数值为4-6mm。机械加工余量机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械

12、加工时又被切去的金属层厚度。输出轴壳体为砂型铸造手工造型中小批量生产，由铸造工艺设计查表2-10得：输出轴壳体的加工余量为H级。输出轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm，由铸造工艺设计查表2-8得：输出轴壳体加工余量数值为4-6mm，根据具体尺寸选取。（见图3.1.4及其局部发大图1,2,3图）3.1.3铸造收缩率铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：=（L1-L2）/L1*100铸造收缩率L1模样长度L2铸件长度输出轴壳体受阻收缩率由铸造工艺设计查表1-14得：受阻收缩率为0.8-1.0，自由收缩率为0.9-1.1%。起模斜度为

13、了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直于分型面的表面上应用。初步设计的起模斜度如下：输出轴壳体为一较复杂铸件，其本身就有斜度，部分铸孔需要起模斜度。120，h=50,=5°100，h=25，=7°90，h=12,=7°50，h=60,=7°46，h=49,=7° 局部放大图1 局部放大图2 局部发大图33.1.5最小铸出孔和槽零件上的孔、槽、台阶等，究竟是铸出来好还是靠机械加工出来好，这应该从品质及经济角度等方面考虑。一般来说，较大的孔、槽等应该铸出来，

14、以便节约金属和加工工时，同时还可以避免铸件局部过厚所造成热节，提高铸件质量。较小的孔、槽或则铸件壁很厚则不易铸出孔，直接依靠加工反而方便。根据输出轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm由铸造工艺设计查表2-15及2-16得：最小铸出孔约为30mm具体情况见铸件图3.1.6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。支座的冷却时间由铸造工艺设计查表1-15得：冷却时间为80100min。铸件重量公差铸件重量公差是以占铸件公称重量的百分比表示的铸件重量变动的允许范围。输出轴壳

15、体的公称重量约为77kg，尺寸公差为CT13级。由铸造工艺设计查表2-7得：输出轴壳体的重量公差为MT14级。工艺补正量在单件小批量生产中，由于选用的缩尺与铸件的实际收缩率不符，或由于铸件产生了变形等原因，使得加工后的铸件某些部分的壁厚小于图样要求尺寸，严重时会因强度太弱而报废。因此工艺需要在铸件相应的非加工壁厚上增加层厚度称为工艺补正量。但输出轴壳体在大批量生产前的小批量试产过程中将进行调整，所以设计中不考虑工艺补正量。分型负数干砂型、表面烘干型以及尺寸较大的湿砂型，分型面由于烘烤，修整等原因一般都不很平整，上下型接触面很不严。为了防止浇注时炮火，合箱前需要在分型面之间垫以石棉绳、泥条等，这

16、样在分型面处明显增加了铸件的尺寸。为了保证铸件尺寸精确，在拟定工艺时为抵掉铸件增加的尺寸而在模样上减去相应的尺寸称为分型负数。而输出轴壳体是湿型且是中小型铸件故不予考虑分型负数。反变形量铸造较大的平板类、床身类等铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样，使其于变形量抵消，这样在模样上做出的预变形量称为反变形量。而输出轴壳体没有较大平板且有肋及圆柱结构故基本不会产生挠曲变形，所以不用设置反变形量。3. 2砂芯设计砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外型不能出砂的部分。砂型局部要求特殊性能的部分有时也用砂芯

17、。3.2.1 砂型主体部位及心头斜度设计（1输出轴壳体中心部分对于输出轴壳体中心部分，其可以用一个整体砂芯来形成，因此为该中心部位单独设一个砂芯，以便下芯后检查并调整四周壁厚至均匀及方便。芯头设计：由课程设计资料得，芯头长度确定为l=60mm ，=7°，垂直芯头底面与芯座的间隙为S=2mm 。（2.两侧面肋及圆筒下部分对于两侧面肋及圆筒下部分，两边砂芯采用相同的垂直芯头来定位和固定。芯头设计：由课程设计资料得，芯头长度确定为l=35mm ，=7°，垂直芯头与芯座的间隙为S=2mm 。（3.输出轴壳体顶部拔不出部分芯头设计：由课程设计资料得，芯头长度确定为l=40mm ，=7

18、°，垂直芯头与芯座的间隙为S=2mm 。3.2.2压环、防压环和集砂槽芯头结构在湿型大批量生产中，为了加速下芯、合芯及保证铸件质量，在芯头的模样上常常做出压环、防压环和集砂槽。压环、防压环和集砂槽尺寸由铸造工艺设计查表1-38得：e=2mm f=3mm r=2mm3.2.3芯骨设计为了保证砂芯在制芯、搬运、配芯和浇注过程中不开裂、不变形、不被金属液冲击折断，生产中通常在砂芯中埋置芯骨，以提高其刚度和强度。因为砂芯尺寸为中小型，而且采用树脂砂，故砂芯强度较好，砂芯内不用放置芯骨。3.2.4砂芯的排气砂芯在浇注过程中，其粘结剂及砂芯中的有机物要燃烧（氧化反应）放出气体，砂芯中的残余水分受

19、热蒸发放出气体，如果这些气体排不出型外，则要引起铸件产生气孔。砂芯排气采用扎通气孔形式，通气孔大小及位置根据具体情况确定。3.2.5砂芯负数大型粘土砂芯在春砂过程中砂芯向四周涨开，刷涂料以及在烘干过程中发生的变形，使砂芯四周尺寸增大。为了保证铸件尺寸准确，将芯盒的长、宽尺寸减去一定量，这个被减去的量叫做砂芯负数。因为砂芯负数只用于大型粘土砂芯，本设计中的砂芯为小型砂芯不设计砂芯负数。第四章浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计4.1浇注系统的设计浇注系统是铸型中引导液体金属进入型腔的通道，它由浇口杯，直浇道，横浇道和内浇道组成。选择浇注系统类型浇注系统分为封闭式浇注系统，开放式浇注系统，半封闭式浇

20、注系统和封闭-开放式浇注系统。因为封闭式浇注系统控流截面积在内浇道，浇注开始后，金属液容易充满浇注系统，呈有压流动状态。挡渣能力强，但充型速度快，冲刷力大，易产生喷溅，金属液易氧化。适用于湿型铸件中小件。而输出轴壳体就是采用湿型的铸件小件，所以选择封闭式浇注系统。确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向输出轴壳体为较复杂的壳体铸件，每个铸件上需要两个内浇道。为了方便造型，内浇道开设在分型面上。因为铸件采用铸件全部位于上箱的方式进行铸造，这样铸件充型平稳，可避免金属液发生喷溅、氧化及由此形成的铸件缺陷 。浇注系统的一般设计内容有:浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道。浇注系统截面积的大小对铸件质量

21、也有很大影响。截面积太小，浇注时间长，可能产生浇不足、冷隔、砂眼等缺陷；截面积过大，浇注速度快，又可能引起冲砂，带入熔渣和气体，使铸件产生渣孔、气孔等缺陷。为了使金属液以适宜的速度充填铸型，就必须合理确定浇注系统的面积。（1）浇注系统类型的选择根据零件的结构选择封闭式（底注入式）浇注系统较好，因为封闭式浇注系统有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。（2）浇注系统的设计与计算按照铸件的基本尺寸（包括加工余量在内）计算出铸件的体积和铸件的质量。此铸件为85kg，金属液总质量G为铸件的1.25倍，则金属液总质量为：G = 85 kg×1.25= 106.25kg 根

22、据公式：式中 t-浇注时间G-浇注重量,此时G=106.25kgS-系数查课程设计资料得，S = 0.7代入GL和S相应数值计算可得浇注时间:t = 7.22s平均静压头Hp的确定：选择=0.50，此数据由课程设计资料查得。选择浇注方式为底部注入式，运用平均静压力头高度计算公式：Hp= H0-C/2 其中： H0-浇口杯顶面到分型面的距离；C-铸件在铸型中的总高度。Hp=H0-C/2=500-316/2=500-158=342mm。 运用灰铸铁件浇注系统内浇道的最小横截面积计算公式：代入G、Hp、t相应数值计算，得内浇道的最小控流截面积为5.39。取F内=6cm²对于封闭式浇注系统，

23、中、小型铸铁件（砂型）直浇道截面积为内浇道截面积的1.15倍，横浇道截面积为内浇道截面积的1.1倍，即F直=1.15×6=6.9cm²,F横=1.1×6=6.6cm²。查表得各浇道的具体尺寸：取两个F内=3cm²，a =28mm，b=24mm，c=12mmF直=7.1cm2，直径d=30mmF横=7cm²，a =28mm，b=18mm，c=30mm（3）计算直浇道锥度及长度直浇道的功用是从浇口杯引导金属液向下，进入横浇道、内浇道或直接进入型腔。并提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能克服各种流动阻力充型。由于设计直浇口有一个，由于取

24、S直=7.1cm²直浇道形状取圆形截面形状如图5.4图4.4 直浇道截面示意图 圆形断面大小由铸造实用手册查表1.4-75得：D=30mm 为了使直浇道充满直浇道做成上大下小的圆锥形，（通常锥度取1/50）。因此直浇道上端是直径约为：D1=30+（1/50）*400=38mm（4）浇口窝的设计浇口窝对于来自直浇道的金属有缓冲作用，能缩短直横浇道拐弯处的紊流区，改善横浇道内的压力分布，并能浮出金属液中的气泡。浇口窝直径为直浇道上端宽度B的2.5倍，因此D=2.2*18=45mm浇口窝高度等于横浇道高度，因此h=30mm浇口窝底部放置耐火砖防止充型。（5）浇口杯的设计浇口杯是用来承接来自

25、浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注，并可以减轻金属液对型腔的冲击，还可分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔。浇口杯选用普通漏斗形浇口杯，其断面形状如图5.5所示图4.5 浇口杯截面示意图 浇口杯断面大小由铸造实用手册查表1.4-89得及结合具体情况：D1=70mm, D2=66mm, H=58mm4.2冒口及冷铁的设计由于该铸件是中小型件，材料为灰铸铁（HT250），铸件壁厚较为均匀，且无厚大壁，固不易产生裂纹缩松等缺陷。而且设置冷铁会增加生产工序，使成本增大。因此，在铸造时不需要冒口和冷铁，石墨化膨胀前的液态收缩由浇注系统补给。为了防止铸件浇不足和产生气孔缺陷，须设计出气孔，以排除型内的

26、气体。4.3出气孔的设计出气孔用于排出型腔内的气体，改善金属液充填能力、排除先冲到型腔中的过冷金属液与浮渣，还可作为观察金属液充满型腔的标志。出气孔设置位置详见工艺图。防止出气孔过大导致铸件形成热节，以至产生缩孔，出气孔根部直径，不应大于设置处铸件壁厚的0.5倍。即出气孔直径应小于15mm(0.5*30mm)和小于13mm（0.5*26mm）。防止出气孔过小导致型内气压过份增大，出气孔根部总截面接应大于内浇口总截面积6cm²。因此设计出气孔根部直径为两个为12mm，另外四个为12mm，一箱1件共6个出气孔。为方便取模采用上小下大的锥形，斜度为起模斜度=1°出气孔总截面积为3

27、.14*（1.2/2）²*6=6.78cm²第五章铸造工艺装备设计铸造工艺装备是造型、造芯及合箱过程中所使用的模具和装置的总称。5.1模样的设计模样材料的选用模样是造型工艺过程必须的工艺装备，用来形成铸型的型腔，因此直接关系着铸件的形状和尺寸精确度。支座为大批量生产，所以用金属模样，该金属模样的材料选用如下：模样：铝合金（质轻、不生锈，加工性能好，加工后表面光滑，并有一定的耐磨性，但耐磨性较差）出气针、气孔针：45号钢金属模样尺寸的确定模样尺寸铸件尺寸（1K），（模样尺寸精确到小数点后两位） 注：K 铸件线收缩率输出轴壳体的收缩率按K=0.9%壁厚与加强筋的设计模样壁厚由公

28、式6-1计算的得：模样壁厚（1+0.0008L）=6×（1+0.0008×481）=8.31系数，铸铝模样为6，铸铁和铸铜为5.L模样平均轮廓尺寸，L=(A+B)/2由于其模样较高为190，所以扩大模型壁厚取=12mm。有表6-3查的A=552mm，B=410，A/B=1.35。安A/B=1.25计算a=140mm，b=175mm。由表6-4查的，模样壁厚为12mm时，肋厚度10mm，铸造圆角半径为6，斜度1°如下图所示：金属模样的技术要求模样的尺寸精度、表面光洁度是影响铸件质量的一个重要因素，因此对其表面光洁度和尺寸偏差应严格控制。由查表6-7得：模样表面的粗糙

29、度为3.2，模样与模板接触面的粗糙度为6.3 。金属模样的生产方法为增加材料浇注后的致密度，现将材料制作成与该模样形状类似的腔体，然后进行热处理，以增加其硬度，增加抗磨损能力，然后在用机器按模样的尺寸加工成模样的形状。5.2模板的设计模板也称型板，是由摸底板和模样、浇冒口系统及定位销等装配而成。模底板用来连接与支承模样、浇冒系统、定位销等。本设计采用单面模底板，其工作面是平面。模底板材料的选用对模底板材料的要求是有足够的强度，有良好的耐磨性，抗震耐压，铸造和加工性。根据模样的结构及生产要求，选用铸造铝合金作为模底板的材料。模底板尺寸确定模底板长砂箱长2×砂箱分型面出边缘厚度 1030

30、2×50=1130 mm模底板宽砂箱宽2×砂箱分型面出边缘厚度 8252×50925 mm由查表6-23得：模底板的壁厚为16-20mm取为18mm。摸底板加强肋间距查铸造工艺设计简明手册表6-24选铸铁K=350mm，K1=300mm。模底板与砂箱的定位模底板与砂箱之间采用定位销与销套定位。5.3芯盒的设计芯盒的类型和材质采用冷芯盒，芯盒材料为铝合金。芯盒的结构设计芯盒的壁厚由铸造工艺设计简明手册查表6-45得：取t=14mm芯盒具体尺寸见芯盒图5.4砂箱的设计砂箱的设计内容有：选择类型和材质，确定砂箱尺寸。结构设计，定位及紧固等。砂箱的材质及尺寸输出轴壳体零件

31、机械造型用砂箱可选用的材料牌号由铸造工艺课程设计手册查得有：HT15-33,HT20-40,QT45-5,QT60-2,QT40-10,ZG15ZG45。选择HT200为砂箱材料，需进行人工时效或退火处理。根据通用砂箱的规格尺寸选砂箱的尺寸：上箱为1030*825*500mm 下箱为1030*865*200mm砂箱型壁尺寸及圆角尺寸普通机械造型砂箱常用向下扩大的倾斜壁，底部设突缘，防止塌箱，保证刚性，便于落砂，箱壁上流出气孔。由铸造工艺设计简明手册表6-86查得： 上砂箱壁厚及尺寸 下砂箱尺寸及尺寸砂箱过渡圆角示意图如图5.2。其中R=20 mm,R1=40 mm图5.2 砂箱过渡圆角示意图

32、砂箱排气孔尺寸由铸造工艺设计简明手册表6-89查得：C1=60 mm,d1=16mm，d=28mmC2=50 mm，d2=16mm，d=30mm上箱通气孔共4排，下箱通气孔共2排第六章 灰铸铁的配料及熔炼计算6.1 熔炼对保证铸件质量的重要性    熔炼铁液是生产铸铁件的重要环节。铸件质量包括内在质量、外观质量以及是否形成缺陷等，这些都与铁液方面因素有直接的关系。如铁液的流动性、薄壁和结构复杂铸件的成型性以及冷隔缺陷等受铁液温度的影响，而熔炼的铁液化学成分是否符合要求，则对铸件的机械性能有直接的影响。铁液中的气体和非金属夹杂物含量不仅影响铸铁的强度和铸件的致密度，

33、而且还与铸件形成气孔、裂纹等缺陷有关。随着机械制造科学的发展，对铸铁提出薄壁、高强度的要求，铸件的最小壁厚由过去46mm减小至23mm，这要求相应提高铁液浇注温度。铁液温度还对铸铁件的内在质量有重要的影响，如灰铸铁件的质量指标（GZ），即与铁液温度有显明的关系。在球墨铸铁生产方面，熔炼出铁液的温度及原始含硫量成为球化及孕育处理有否成功的先决条件。6.2 对铁液质量的基本要求 1出炉温度    不同牌号灰铸铁件的浇注温度范围大致为1330-14100C。在一般情况下，铁液的出炉温度至少比浇注温度提高500C，故根据铸铁牌号（自HT100至HT350）和铸件结构条件的

34、具体情况，铁液出炉温度应不低于1380-14600C。当需要浇注特薄（2-4mm）铸件时，出炉温度还应提高20-300C。为了满足浇注铸件的需要，不同牌号可锻铸铁的出炉温度应不低于1460-14800C。对球墨铸铁及其它变质处理的铸铁，在其球化一孕育处理过程中铁液的温度会有显著的下降，为了补偿铁液的温度损失，需相应提高铁液的出炉温度。 2化学成分    熔炼得到的铁液化学成分需要满足铸件的规格要求。    用冲天炉熔炼时，配料计算是保证铁水化学成分合乎要求的首要环节。即根据铁水化学成分的要求，考虑冲天炉在熔炼过程中元素的变化和炉料的实

35、际情况，计算出各种金属炉料的配合比例。    各种牌号铸铁要求的化学成分随铸件壁厚和铸造方法而异。例如，HT20-40铸铁的化学成分范围为：C3.3-3.5%、Si1.5-2.0%、Mn0.5-0.8%、S<0.12%、P<0.25%。用于配置HT20-40的金属料平均成分如表2。表2 配置HT20-40的金属料平均成分炉料名称化学成分 %CSiMnPSZ15生铁4.191.560.760.040.036回炉料3.281.880.660.070.098废钢0.150.350.500.050.05所用铁合金为含硅45%硅铁，含锰75%的锰铁。 

36、   熔炼过程中元素的变化为：Si 15%、Mn 20%、S +50%。    其配料计算如下：   （1）计算炉料中各元素的变化      a) 炉料含碳量:  C铁水% = 1.8% + 0.5 C炉料%       已知铁水所需的平均含碳量为3.4%，按上式算得 C炉料%=3.2%；      b) 炉料含硅量: 已知铁水所需的平均含硅量1.

37、75%，硅的熔炼烧损为15%，则               Si炉料=1.75/（1-0.15）=2.06%；      c) 炉料含锰量  已知Mn铁水=0.65%，熔炼烧损20%，故Mn炉料=0.65/（1-0.20）=0.81%；      d) 炉料含硫量  已知S铁水=0.12%，增硫50%，则：S炉料=0.12/（1+0.5）=0.0

38、8%；      e) 炉料含磷量  磷在熔炼过程中变化不大，P炉料=P铁水<0.25%      综合上列计算结果，所需配置的炉料平均化学成分为：             C炉料3.2%、Si炉料2.06%、Mn炉料0.81%、S炉料<0.08%、P炉料<0.25%   （2）初步确定炉料配比  &

39、#160;   a) 回炉料的配比:主要取决于废品率和成品率，它随具体生产情况而变化。此处取20%。      b) 新生铁和废钢配比:设新生铁为%，则废钢为80%-%。按炉料所需含碳量为3.2%，新生铁、废钢、      回炉料的含碳量各为4.19%、0.15%、3.28%，可列出下式：          4.19+0.15（80-）+3.28´20=3.2

40、0;100      得出=60.0%。故铁料配比为：Z15生铁60%、废钢20%、回炉料20%。   （3）然后按上述配比及各种炉料的成分，计算配合后的炉料成分如表3。          表3 炉料成分炉料名称配比%C%Si%Mn%S%P%成分数量成分数量成分数量成分数量成分数量Z15生铁604.192.511.560.940.760.460.0360.0220.040.024回炉料203.280.661.880.380.6

41、60.130.0980.0200.070.014废钢200.150.030.350.070.500.100.0500.0100.050.010合计1003.201.390.690.0520.048要求成分3.202.060.81<0.08<0.25差额0.000.670.12合格合格   （4）计算铁合金加入量    a) 硅铁加入量  今缺硅量0.67%，亦即每100公斤炉料需加硅0.67公斤。所用硅铁含硅量为45%，故每100公斤炉料需加硅铁量为0.67/0.45=1.5公斤   

42、0;b) 锰铁加入量  同上法计算，每100公斤炉料需加入含锰75%的锰铁为：0.12/0.75=0.16公斤。   （5）制定配料单根据配比和层铁量，确定每批炉料中各种炉料的重量，写出配料单。设已知层铁500公斤，可算得每批铁料的组成为：生铁 ：500´60%=300公斤、废钢：500´20%=100公斤、回炉料：500´20%=100公斤、45%硅铁：500´1.5%=7.5公斤、75%锰铁：500´0.16%=0.8公斤。3有害成分    铸铁熔炼过程中，必须将有害的元

43、素成分（磷、硫以及其它干扰铸铁正常结晶和组织控制的微量元素等），控制在限量以下。    1）脱硫  冲天炉熔炼中铁液中硫的来源，一是炉料中固有的硫，二是从焦碳中吸收的硫。酸性冲天炉不具有脱硫能力，碱性冲天炉能在一定程度上起到脱硫的作用。    炉渣碱度在一定范围内提高时，有利于降低铁液含硫量；温度提高时，铁液在熔炼过程中增硫量减少；炉气氧化性强时，渣中FeO含量增高，不利于脱硫反应的进行。适当提高焦铁比，减小送风强度，有利于脱硫。但当生产球墨铸铁件时，除了用热风冲天炉进行炉内脱硫外，还常采用炉外脱硫的措施。炉外脱硫的基本要点

44、是尽量扩大脱硫剂与铁液之间的接触面积，以加强脱硫效果。常用方法有：利用电石脱硫的摇动包脱硫法、喷射脱硫法、机械脱硫法、机械搅拌脱硫法和多空塞脱硫法等。    2）脱磷  磷对铸铁的机械性能，特别是对球墨铸铁和可锻铸铁的韧性有害，因此要严格控制铸铁的含磷量。冲天炉熔炼的脱磷能力很弱。因此对铁液的含磷量只能通过配料来控制。应采用一定比例的低磷生铁和废钢进行配料。 4铁液纯净，含有的渣、气体、夹杂物量少。    为了将冲天炉熔炼中形成的夹杂物从铁液中去除，常在熔炼过程中按照炉料重量，加入一定量的石灰石CaCO3 作为溶剂。石灰石在

45、高温下分解，与泥沙、灰分等化合形成低熔点的复杂化合物熔渣。熔渣易于与铁液分离便于去除。当熔渣粘度高时，可加入一些萤石（CaF2），以降低炉渣熔点。第七章 砂型铸造设备选用7.1 造型工部设备选用工艺分析确定采用砂箱内尺寸为450×350×100/200mm的微振压实造型线生产支座。选择这种造型线组织造型生产，在技术上是先进的，经济上是合理的。选用半自动气动微震压实造型机（型号 ZB148B）进行造型。7.2 制芯工部设备选用为了提供造型用的强度高、尺寸精确的砂芯，采用热芯盒射砂生产树脂砂芯，此零件的砂芯属于小砂芯，根据所需型芯形状及生产效率，选用2ZZ8612热芯盒射芯机。7.3 溶化工部设备选用根据车间的生产纲领、设备资源情况、投资