毕业设计任务书及说明书（论文）

毕业论文

毕业设计论文

设计（论文）题目： 轴承座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 15 日 指 导 教 师： 韩 小 峰 学 生 专 业： 材料成型及控制工程专业 班 级： 材料0404班 学 生 姓 名： 杨 坤 教 研室主任：

材 料 工 程 系

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.

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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 2007.4.28.－4.30 2007.5.8.－5.11 2007.5.14.－5.18 2007.5.21.－5.25 2007.5.28.－6.1 2007.6.4.－6.8 2007.6.11.－6.15

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计划完成内容 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。 实际完成情况 检查签名 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） 答辩提纲 毕业答辩 轴承座铸造工艺及工装设计

摘 要

本文主要介绍了造纸机械中的轴承座，其材质为QT400的铸造工艺过程。在这些过程中，对轴承座的铸造工艺设计：铸造用砂的选择，涂料的选配，浇冒系统的计算，工艺参数的选择；以及铸造工装设计：砂箱，芯盒，模板，模样等都做出了计算和说明，包括了铸造熔炼中的选炉，配料，脱硫过程也都进行了主要的详细分析。其中对树脂砂和涂料的工艺、性能、混制和配比做出了进一步的分析计算和详细陈述，以达到配置型砂无误的目的。最后，对操作过程中操作工应注意的操作方法和技术安全做出简单介绍。通过这次设计，对我们以后的工作打下了良好的基础。

关键词：树脂砂，球墨铸铁，轴承座，熔炼

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HOUSINGS CASTING PROCESS DESIGN

ABSTRACT

This paper introduces the papermaking machinery housings, QT400 material for the minting process. In these processes, the housings of the casting process design : sand casting choices, paint matching, the rigging system, the choice of process parameters; Foundry Equipment and Design : sand boxes, core boxes, templates, like so calculated and made a note, including the casting of electoral smelting furnace, batching, desulfurization process are the main detailed analysis. Which right and the sand resin coating technology, performance, mixing ratio of the system and to make a further analysis and detailed statement, Sand configuration to achieve the objective and truthful. Finally, the operation of the process operatives should pay attention to the methods of operation and technical security brief. Through this design, right after we work to lay a good foundation.

KEY WORDS : resin Sand，ductile Iron，housings，melting

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目 录

一、铸造工艺性分析 6 二、铸造用砂及辅助材料的选用 6

1、原砂 6 2、固化剂 6 3、添加剂 6 4、混合料配比 7 5、混制工艺 7 6、呋喃Ⅱ 型树脂砂性能 7 7、呋喃树脂砂的硬化原理 7

三、铸型涂料的使用 7

1、涂料的作用 7 2、涂料的组成 7 3、涂料的配制 8

四、球墨铸铁工艺性 8

1、球墨铸铁的组织和性能 8 2、球墨铸铁的牌号及应用 8 3、球化处理和孕育处理 9 4、球铁的热处理 10

五、铸造工艺设计 10

1、造型（芯）的方法和铸型的种类 10 2、铸件凝固原则、浇注位置和分型面的选择 10 3、型芯的结构设计 11 4、铸造工艺参数 11

（1）铸造收缩率 11 （2）机械加工余量 11 （3）起模斜度 11 （4）分型负数 11

5、合箱、浇注、落砂及清理工艺 11

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6、浇注系统的设计 12 7、熔炼工艺过程设计 14 （1）冲天炉的选择及其工艺参数 15 （2）冲天炉用焦碳 15 （3）配料计算 15 （4）脱硫处理 17

六、铸造工装设计 17

1、砂箱设计 17

（1）砂箱壁的断面 17 （2）砂箱箱带 18 （3）砂箱转角部分 18 （4）外壁加强肋 18

2、模板设计 19 3、模样设计 19 4、芯盒设计 20

致谢 21 参考文献 22

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一、 铸造工艺性分析

该铸件为造纸机械中的轴承座，主要是与轴承配合生产，要求有一定的机械强度，组织细密，晶粒细小，无气孔、缩松等缺陷。铸造工艺（造型、造芯、浇注、落砂、清理及其后处理等）是铸造生产的核心，是能否生产优质铸件的关键。

通过熟悉图纸可以看出，该铸件形状虽然简单，但其断面较厚（主要壁厚为50mm），又是球墨铸铁，技术要求较高。所以，在造型时，要避免产生缩孔、缩松、晶粒粗大、石墨漂浮、石墨球化不良等缺陷，必须采取相应的工艺措施。

二、 铸造用砂及辅助材料的选用

该铸件采用树脂砂造型，其相比于其他型砂有许多可取之处。如采用树脂砂造型，不需进行炉内烘干，可取消烘炉，提高工作效率降低了成本；硬化反应快；造型（芯）工艺过程简化，便于实现机械化和自动化；砂型硬化后，变形小、精度高，提高了铸件尺寸精度，加工余量也可减小。

根据砂型铸造工艺学的相关资料查得，该铸件采用树脂自硬砂铸造工艺生产，粘结剂为呋喃树脂Ⅱ型树脂。

呋喃Ⅱ型树脂砂原材料的选用： 1、原砂

原砂对树脂砂的性能、树脂用量以及铸件表面质量影响很大。对于该铸件，选取的具体指标为21（0.300，0.212，0.150筛）组的砂，要求原砂中含SiO2量要高，含泥量要低，酸耗值要低。 2、固化剂

目前国内采用的较多的固化剂有磷酸溶液、硫酸乙脂和有机苯磺酸溶液。磷酸溶液对用酚醛改性的树脂不能用；硫酸溶液催化作用过强。有机苯磺酸溶液适用于各种呋喃树脂。旧砂回用时，广泛采用有机磺酸。对甲苯磺酸以及水溶液（酸 :水=7 : 3）或酒精溶液（酸 : 酒精=6.5 : 3.5）的形式使用。树脂砂的固化速度与原砂质量、树脂的型号、固化剂的类别以及砂温、车间气温、湿度等有关，因此一般加入量占树脂重的30%~50%左右即可。在固化剂酸值一定的情况下固化剂加入量愈大，树脂砂的硬化速率就愈快，反之愈慢。在固化剂加入量一定的情况睛，所用固化剂酸值愈高，树脂砂硬化速率愈快，反之愈慢。树脂砂铸型的硬化速率过快或过慢，都会降低铸型硬化后的强度，因此必须合理控制树脂砂的硬化速度。

3、添加剂

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呋喃树脂砂中加入少量KH550硅烷作偶联剂，以提高树脂砂的强度。 4、混合料配比

呋喃树脂的加入量，一般占原砂重的1%~2%，固化剂的加入量占树脂重的30%左右，添加剂的加入量占树脂重的0.1%~0.3%，也可不用添加剂，根据需要自行调制。 5、混制工艺

树脂砂的混制最好采用连续式混砂机，是将原砂、固化剂、树脂一次加入快速混合而成，随混随用。

混制顺序：

原砂 + 固化剂和添加剂 + 树脂

（加入原砂和固化剂和添加剂混制3~5秒后，加入树脂混制5~8秒后出砂。） 6、呋喃Ⅱ型树脂砂性能

与传统的粘土砂生产铸件相比，用树脂砂生产的铸件具有表面粗糙度小，尺寸精度高，品质好的特点。由于此种树脂为“无氮树脂”，不易产生皮下气孔，而且含糠醇较多，耐高温性能较好，吸湿性小，砂型存放时间长，流动性好，抗金属渗透性良好等。 7、呋喃树脂砂的硬化原理

树脂在固化剂的催化作用下逐渐发生交联反应而自行硬化，固化剂的催化作用受温度的影响较大，温度升高催化作用加速，温度下降，催化作用减慢，因而呋喃树脂自硬砂在硬化过程中，硬化反应的速率与砂温有密切的关系，同时硬化反应速率对硬化后铸型的强度有着重要的影响。

三、铸型涂料的使用

在铸型上涂刷涂料是提高铸件表面质量最有效的办法，使用涂料后，可显著减少粘砂，省掉大部分清理工时，可使铸件成本大幅度下降。 1、涂料的作用

涂料的主要作用为降低铸件的表面粗糙度，还可防止铸件粘砂，也可起到加固铸型表面层的作用，减少冲砂等缺陷。有时涂料还可以造成铸件表面合金化、细化晶粒和改善并扩大金属型使用范围等。 2、涂料的组成

涂料通常是由耐火粉料、粘结剂、悬浮剂、载液和助剂组成的。耐火粉料是涂料的基础，它借助悬浮剂在载液内悬浮，并被均匀地涂敷于铸型或砂芯的工作表面上。载液挥发（或蒸发后），粘结剂使粉料干结成致密涂层，起到保护工作表面的作用。

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3、涂料的配制 （1）涂料的配方

因该铸件所选砂为呋喃树脂砂，常用对甲苯磺酸或硫酸乙脂作固化剂，受热时容易分解出SO2和SO3，它们若渗入金属液中容易形成有害的硫化物，所以，涂料中应该配入碱性物质，把它们吸收掉。 （2）涂料的选择

从涂料的配比和使用，以及使用后的处理方法来综合考虑，考虑铸件的类型属于中、大件，型砂受到铁液的烘烤时间较长，容易发生粘砂，因此对涂料的耐火度要求较高，考虑使用有机溶剂涂料中：英粉30%、三氧化二铝45%、石墨粉25％ 、乙醇含量一般在60~70%。并对涂料的饱蘸性，涂刷性，流淌性、渗透性、以及涂料的抗粘砂性、涂料的强度、还有涂料的抗裂纹性能进行具体的考察验证

四、球墨铸铁铸造工艺性能

球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，目前已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。基于以上所述，该铸件的铸型采用球墨铸铁来制。 1、球墨铸铁的组织和性能

球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，目前已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

球墨铸铁与灰口铸铁相比，C、Si含量较高，而Mn较低，对S、P的限制较严。其化学成分一般为：(3.5～3.8)%C，(2.0～3.0)%Si，（0.5～0.7）%Mn，<0.08%P，<0.02%S，（0.03～0.07）%Mg(此为无稀土元素时)，当有稀土元素存在时，则Mg可低些。 2、球墨铸铁的牌号及应用

球墨铸铁牌号由“QT”(“球铁”两字汉语拼音字首) 和两组数字组成，前一组数字表示最低抗拉强度，后一组数字表示最低伸长率。如QT500-07，表示抗拉强度最低值为500MPa，伸长率最低值为7%的球墨铸铁。球墨铸铁的牌号、性能和用途见表1—1所示：

表4—1 球墨铸铁的牌号、性能和用途

球墨铸铁的牌号、性能和用途

牌号

基体 机械性能 10

σb ?MPa QT400-18 QT450-10 铁素体 400 450 σ0.2 ? ? % ?MPa 250 310 18 10 HB 应 用 举 例 130~180 汽车、拖拉机的轮毂、驱动桥壳体、160~210 拨叉、阀体、阀盖、气缸、齿轮箱、飞轮壳、差速器壳 QT500-07 铁素体－ 球光体 500 600 3２0 370 ７ 3 170～230 内燃机油泵齿轮，机车车轴瓦机械座架、飞轮、电动机架 QT600-03 球光体 190～270 柴油机、汽油机曲轴、凸轮轴、气缸套、连杆、进排气阀座 QT700-02 QT800-02 球光体 700 800 420 480 2 2 225～305 曲轴、凸轮轴、缸体、缸套、轻负245～335 荷齿轮，部分磨床、铣床、车床的主轴 QT900-02 贝氏体或回火马氏体 900 600 2 280~360 犁铧、耙片、汽车上的转向节、传动轴、拖拉机减速齿轮、内燃机曲轴、凸轮轴 3、球化处理和孕育处理

球化处理和孕育处理是制造球墨铸铁的关键，必须严格控制。

球化剂：我国广泛采用的球化剂是稀土镁合金。镁是重要的球化元素，但它密度小（1.73g/cm3）、沸点低（1120℃），若直接加入铁液，镁将浮于液面并立即沸腾，这不仅使镁的吸收率降低，也不够安全。稀土元素包括铈（Ce）、镧（La）、镱（Yb）和钇（Y）等十七种元素。稀土的沸点高于铁水温度，故加入铁水中没有沸腾现象，同时，稀土有着强烈的脱硫、去气能力，还能细化组织、改善铸造性能。但稀土的球化作用较镁弱，单纯用稀土作球化剂时，石墨球不够圆整。稀土镁合金（其中镁、稀土含量均小于10%，其余为硅和铁）综合了稀土和镁的优点，而且结合了我国的资源特点，用它作球化剂作用平稳、节约镁的用量，还能改善球铁的质量。球化剂的加入量一般为铁水质量的1.0%~1.6%。

孕育剂：促进铸铁石墨化，防止球化元素造成的白口倾向，使石墨球圆整、细化，改善球铁的力学性能。常用的孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水质量的0.4%~1.0%。由于球化元素有较强的白口倾向，故球墨铸铁不适合铸造薄壁小件。

球化处理：以冲入法最为普遍。将球化剂放在铁液包的堤坝内，上面铺硅铁粉和稻草灰，以防球化剂上浮，并使其缓慢作用。开始时，先将铁液包容量2/3左右的铁液冲入包内，使球化剂与铁液充分反应。尔后，将孕育剂放在冲天炉出铁槽内，用剩余的1/3包铁

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液将其冲入包内，进行孕育。

球化处理后的铁液应及时浇注，以防孕育和球化作用的衰退 4、球铁的热处理

QT400-18为低牌号球铁，基体组织为铁素体。生产过程中，对铸件的组织进行金相检验，若存在自由渗碳体，则采用高温石墨化退火。若只有少量珠光体组织，则采用低温石墨化退火。

五、铸造工艺设计

1、造型（芯）的方法和铸型的种类

造型造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。该铸件无特殊技术要求，其材质为QT400－18，净重量为124.1Kg，其大概轮廓尺寸为419mm×514mm×295mm，属于中、大件范围，最小壁厚为44.45mm，超过了球墨铸铁可铸壁厚8~10mm的上限，因此不易产生浇不到的现象。

根据产品产量以及生产条件，决定采用手工造型，该逐渐内腔形状不复杂，尺寸不大，采用手工造芯的方法。

2、铸件凝固原则、浇注位置和分型面的选择

球墨铸铁的体收缩大，容易产生缩孔、缩松等缺陷，铸件本体断面又较厚，技术要求较高，加设冷铁和出气孔，以获得较密组织，因此采用。

轴承座的主体为盘类零件，浇注时轴线处于垂直位置，这样浇注时处于顶面位置的端面可能出现某些缺陷，要适当加大顶部加工余量，以保证铸件端面质量。

上下上下第一种方案第二种方案 12

图6-1 分型面的选择

分型面的选择如图6-1所示：

第一种方案：分型面把铸件一分为二，上下模样高度相同，起模较为方便，造型、合箱也不困难，主要加工面放在侧面，大端面朝下，砂芯安放牢固，下芯方便，此种方法可较大程度上避免了铸造中缺陷的产生。但缺点是合箱时芯子不易检查，容易碰坏芯子。 第二种方案：分型面在铸件的底部平面上分开，将模样全部位于下箱中，次种方法合箱方便，不会发生错箱，便于合型，还可降低上箱高度。但下芯困难，起模比第一种方案困难，并且主要面和大端面不在适当位置，容易出现大量铸造缺陷。 综合分析，采用第一种方案较为适宜。 3、型芯的结构设计

该铸件型腔形状简单，型芯的造型、烘干、下芯、合型、检验都不困难，采用分两半造芯，烘干后组装，这样易于保证铸件精度，而且芯盒数目也少，型芯的强度和刚度也较好。

4、铸造工艺参数 （1）铸造收缩率

查阅相关资料可得，球墨铸铁的自由收缩率为0.8%，受阻收缩率为0.6% （2）机械加工余量

查阅相关资料可得，底面取7mm，顶面和侧面去6mm （3）起模斜度

凹处内表面?=0.50 外表面??0.30 （4）分型负数

由于是树脂砂，合型时在分型面上要采取措施防止跑火，因此，再两办摸样上分别各留1.5mm的分型负数，以保证铸件精度。 5、合箱、浇注、落砂及清理工艺

合箱是将砂型、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，安装芯撑和冷铁，检查砂芯在型中的位置及铸件壁厚，清理好芯头出气孔及型中浮砂、杂物后才能合箱。该铸件合箱前，需要“验箱”及围好砂芯出气孔和下箱四周的“拦火面”。合好箱后，在铸型上面放好浇口，不允许跑火。最后放置压铁或采用锁箱装置将砂箱夹紧。

浇注是将处理包内已经球化处理和孕育处理的金属液接入浇包并注入铸型的过程。浇

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注前需要测定合金的成分以及温度，并静置5分钟左右。只有成分、温度全部合适的金属液才允许浇注。在一炉的浇注中，要根据铸铁牌号、铸件大小以及数量多少确定浇注顺序，把铁水损失减少到最低程度。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，当人工浇注不能保证速度时，应设置拔塞浇口杯或座包进行浇注。

落砂是待铸件凝固冷却到一定温度范围时，将铸件从铸型中取出的工序。由于落砂粉尘多，劳动条件差，因此，该铸件采用机械落砂。落砂温度通常决定铸件的大小、重量、复杂程度和合金类别。查铸造关于落砂的相关手册可得，该铸件的落砂温度可取300~400度，温度可借助于表面温度计和测温颜色笔测定。

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。清理是整个铸造生产过程中劳动最繁重、工作条件最差的工序。 6、浇注系统的设计 （1）计算铸件体积

V=3.14×209.52×171－3.14×1702×171＋514.2×56.45×295

=16611708.89×10?9=0.017Kg/m3 （2）计算铸件质量

G件=?V总=7.3×0.017×103=124.1Kg

（3）计算金属液总质量

G=1.3×G件=1.3×124.1=161.33Kg

（4）计算浇注时间

t=K3G?=1.6×3161.33?45=31s

（5）验算液面上升速度

c295V===9.5mm

st31 因此，液面上升速度满足于8~10mm

s（6）求流量系数?值 按表3—5查得：?=0.48 ①.浇注温度升高，?值+0.05； ②.有出气孔，?值+0.05；

③.有四个内浇道，阻力增大，?值－0.05；

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?=0.48+0.05+0.05－0.05=0.53

（7）计算平均压头H均

P225.962H均=H0－=30－=23.51cm

2?51.922C （8）计算内浇道截面积

?S内=

G0.31?tH均=

161.330.31?0.53?31?23.51=6.64cm2

（9）查《铸造工艺及装备》中图3—32选取图3—32a，求b值

(0.9b?1.0b)?0.5b664=

24求得b=18.7mm

（10）选取球墨铸铁浇道截面比例，查表3—8：

?S内：?S横：S直=1：1.2：1.4

所以，S直=9.3cm2 S横=8.0cm2

直浇道的截面图形为图10-1所示：

图10-1直浇道的截面图形

内浇道的截面图形为图10-2所示（4个）。

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图10-2 内浇道的截面图形

横浇道的截面图形为图10-3所示。

图10-3 横浇道的截面图形

（11）出气孔的设计

根据球墨铸铁的特性以及该铸件的尺寸，确定该铸件无需设置冒口，可以设置6个直径为30mm的出气孔。 （12）冷铁的设计

查资料得知：铸件壁的凸缘处的冷铁厚度为凸缘厚度的0.7~1倍，在一般壁上的冷铁一般取壁厚的0.5~0.7倍。

因此在齿轮铸件的外缘的侧壁上使用尺寸为130mm?85mm?60mm的石墨冷铁2件，防止出现缩孔、缩松。 7、熔炼工艺过程设计

熔炼采用冲天炉、中频电炉双联熔炼，它的优点是，可最大限度地利用冲天炉的熔化效率，再利用感应电炉的过热的优势。并可提高炉衬寿命（铁液可不用在冲天炉内过热），减少焦炭的加入量，增硫、增碳减少。有利于铁液质量的保证 。 （1）冲天炉的选择及其工艺参数

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根据生产中的需要以及设计原则，选用2T两排大间距冲天炉。

表5—1 冲天炉工艺参数

风口区炉膛内径/mm 融化带炉膛内径/mm 有效高度/mm 炉缸高度/mm 前炉与冲天炉中心距/mm 风口比（%） 内径/mm 有效容积/m2 （2）冲天炉用焦碳

焦碳是冲天炉熔炼的重要材料之一，焦碳的质量直接影响到铁水的质量，选用优质的焦碳是非常重要的，优质铸造焦碳的主要成分是：硫分≤0.6%，固定碳≥85%，灰分≤10%及合适的块度。 （3）配料计算

各种金属炉料的铸铁牌号为QT400—18，该铸件的主要壁厚为50mm，该铸件的化学成分（质量分数）要求如表5—2所示：

表5—2 QT400—18球墨铸铁的化学成分

元素种类 成分范围（%） 平均值（%） C 3.5~3.9 3.5 Si 2.5~3.0 2.5 S ≤0.02 0.02 P ≤0.07 0.07 Mn 0.3~0.6 0.3 500 600 4000 250 1200 3 700 1.5 各种金属炉料的化学成分（质量分数）如表5—3所示：

表5—3 各种金属炉料的化学成分

炉料种类 Q12原生铁 回炉铁 废钢 FeSi45 C（%） 3.8 3.5 0.4 － Si(%) 1.4 2.5 0.4 45 S(%) 0.02 0.02 0.04 － P(%) 0.05 0.07 0.04 － Mn(%) 0.2 0.3 0.35 － 各种元素变化率（质量分数）如表5—4所示：

表5—4 各种元素变化率

元素名称

C Si S 17

P Mn 增减率（%）

按公式 -20% -25% － +50% 计算过程：

用选择法进行配料，初步确定比例如下（铁料按100Kg计算）：Q12原生铁占53%（53Kg），回炉料占38%（38Kg），费钢占9%（9Kg）。

1）核算炉料中的含碳量。根据公式，炉料中要求的碳的质量分数为：

WC炉料=2×（WC铁液－1.8）%=2×（3.5－1.8）%=3.4%

按上述比例配料，核算炉料中的实际含碳量：

WC炉料=3.8×53%+3.5×38%+0.4×9%=3.38%

2） 核算结果与炉料中的要求的碳两基本想符，因此配料比例是合适的。 核算炉料中的含硅两。炉料中要求的硅量：

WSi炉料=

炉料中实际带入的硅量：

WSi铁液1??Si

=

2.5%=3.125%

1?20%WSi炉料/=1.4×53%+2.5×38%+0.4×9%=1.728%

炉料中尚缺的硅量：

WSi炉料－WSi炉料/=3.125%－1.728%=1.397%

补加的FeSi45为：

WFeSi45?1.397%×100%=3.104% 45%即每100Kg炉料中加3.104Kg硅铁。 3）核算炉料中的含锰量： 其炉料中要求的锰量：

WMn炉料=

炉料中实际带入的锰量：

WMn铁液1??Mn=

0.3%=0.4%

1?25%WMn炉料/=0.2×53%+0.3×38%+0.35×9%=0.2515%

炉料中尚缺的锰量：

WMn炉料－WMn炉料/=0.4%－0.2515%=0.1485%

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即每100Kg炉料中加0.1485Kg锰料。 4）核算磷、硫是否超出要求：

WP=0.05×53%+0.07×38%+0.04×9%=0.0567%＜0.07%

因此，磷符合要求。

WS=0.02×53%+0.02×38%+0.04×9%=0.0218%＞0.02%

因此，出炉后应该脱硫。 （4）脱硫处理

球铁铁水含硫量偏高回导致夹杂物多，球化衰退，金相组织与机械性能不合格，因此球铁生产中的脱硫处理非常重要。脱硫的条件要求：

1）适当提高脱硫渣的碱度与铁水温度，减少渣中的氧化亚铁的含量； 2）提高熔渣的流动性，加强脱硫剂与铁水的接触面，即使扒渣。

脱硫处理一般按照上述两条进行材料与方法选择，但必须注意熔化过程中FeO的含量＜5%，温度最好大于1450，脱硫剂加入量最好不大于1.5%

六、铸造工装设计

1、砂箱设计

砂箱材料选用HT150，每个砂箱确定放两个铸件。根据本铸件的轮廓尺寸，以及吃砂量、浇冒口的位置和透气性等方面的因素，确定选取的砂箱尺寸为1400mm×900mm×300mm.

（1）砂箱壁的断面

砂箱壁的断面形状和尺寸是决定砂箱强度和刚度的因素，它要根据砂箱的工作件内框尺寸、高度和材质等决定的。如图11-1所示：

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图11-1 砂箱壁的断面

（2）砂箱箱带

砂箱箱带不但能增加砂箱的强度和刚度，而切主要的作用是增加对型砂的承托力和粘附力，可以防止砂型的塌箱。如图11-2所示：

图11-2 砂箱箱带断面

（3）砂箱转角部分

砂箱的转角处是砂箱应力集中的地方，设计时应该采用圆弧过渡的方法来减小应力的集中。如图11-3所示：

图11-3 砂箱转角

（1） 砂箱外壁加强肋

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为了减小砂箱的厚度而不影响砂箱的强度和刚度，可在砂箱的外侧做出纵向和横向加强肋。设置加强肋时，不能妨碍砂箱的定位和紧固。如图11-4所示：

图11-4 砂箱外壁加强肋

2、模板设计

模板一般是由铸件模样、芯头模样和浇冒口系统模样与模底版通过螺钉、螺栓、定位销等装配而成，模底版材料选用木质材料，能够满足模板强度、耐磨等要求；并且价格便宜，成本低廉。模底版的平面尺寸是根据所选的造型机和已确定的砂箱尺寸而定。砂箱的长与宽为：A×B=1400mm×900mm，查《铸造工艺装备设计手册》选取该铸件的模板制造方法为：装配式模板，查出分型面出砂箱的凸缘宽度b为150mm，则

A0=A+b×2=（1400+150×2）mm=1700mm B0=B+b×2=（900+150×2）mm=1200mm

模底版的高度，根据使用条件和选用的造型机规格及模底版材料确定，对于铸铁材料，模底版的高度可取80~150mm，根据本铸件的特点，选用150mm的高度。

为了增强模底版的强度，设计了加强肋。 3、模样设计

由于木质模样轻便，加工性能良好，表面光洁，成本低廉，虽然耐磨性差一点，但仍可采用。因此，改铸件的模样材料决定选用木质材料，其加工性能好，强度亦能满足使用要求。

依据所示铸造工艺图，按照木质模样轮廓尺寸的计算公式，确定各个尺寸，即A模=（A件±A艺）（1+K），具体尺寸如模样工艺图。 4、芯盒设计

轴承座的砂芯为简单的圆柱体，尺寸不大，形状简单，手工造芯，所以芯盒材料选用

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木质材料，采用对开式芯盒，由内、外两层盒壁组成。为了增加芯盒的强度和操作方便，可将芯盒边缘适当加宽和加厚。具体见芯盒工艺图。

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致 谢

本次毕业设计是在指导老师韩小峰的耐心指导下和同学们的互相探讨下共同完成的，在这期间，我们翻阅了大量的相关资料，老师也为我们花费了大量的时间和精力，是我们对以前所学的知识进行了复习和巩固，也是对我门所学知识的一种综合应用，为我们以后走上工作岗位打下了良好的基础。在此，我感谢我的指导老师以及我的同学在这次设计中给了我极大的帮助。

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参考文献

[1] 陈开复.纸浆造纸机械与设备（下册）.北京：中国轻工业出版，2005.7. [2] 王晓江.铸造合金及其熔炼. 北京：机械工业出版社，2004.5.

[3] 陆文华、李隆盛主编.铸造合金及其熔炼. 北京：机械工业出版社，2004.6. [4] 曹瑜强.铸造工艺及装备. 北京：机械工业出版社，2005.8. [5] 王文清.李魁盛主编铸造工艺学 . 北京：机械工业出版社，1998.4. [6] 刘瑞玲.范金辉.铸造实用数据速查手册. 北京：机械工业出版社，2006.7. [7] 林勃.铸造工艺装备设计手册. 北京：机械工业出版社，1994.4.

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指导教师评语：

指导教师签名：

毕业设计（论文）成绩：

毕业设计（论文）表现成绩：

毕业设计（论文）答辩：

1. 答辩组成员签名：

2. 答 辩 日 期： 年 月 日

3．答 辩 评 语：

4． 答 辩 成 绩：

毕业设计（论文）总成绩：

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