1、無 錫 職 業 技 術 學 院畢業設計（論文）說明書 側蓋的鑄造工藝設計摘要本次論文主要內容為側箱蓋的鑄造工藝分析。根據零件具體的結構特點使用特性實際生產批量等來進行鑄造工藝分析，確定其具體的鑄造方法，所選材質，澆注系統，分型面，砂箱中鑄件數量及排列，等其他工藝參數。并確定了砂心的使用，澆注位置，冒口設計，及后續的鑄件質量控制及檢驗的具體要求。關鍵詞：澆注系統設計，冒口計算，缺陷分析1.引言GXY-2型鉆機作為我國目前發展前景較為廣闊的一種地質探鉆的現代化機器，其主要是是通過人力或機械動力來驅動的，從而達到垂直，水平或傾斜牽引重物。因此，對鉆機的強度和扭轉強度要求很高，其裝配和拆卸也要根據其結

2、構特點做到切實可行。GXY-2號鉆機必須回轉鉆進方法，又根據鉆進工作的需要，一部鉆機主要包括2個獨立的工作端點：其一為回轉給進（即鉆進）部分；另一為升降鉆具部分。一部鉆機除了必不可少的機架（座）外，就整體而論，是由一動力機械通過一個傳動系統而分別驅動的兩個工作端點。所以其中的升降鉆具（即絞車）部分，一臺GXY-2鉆機他主要的工作參數技術參數有： 鉆進深度：300600米 ，鉆桿直徑：42毫米;50毫米 鉆孔傾角：360，鉆機外廊尺寸：(長寬高)21609501800毫米 鉆機重量：(不包括動力機)1000千克，回轉器：配電動機Y180L-22-4，轉速1470轉/分。 正轉低速：70;121;

3、190;263轉/分，高速：329;570;899;1241轉/分 反轉低速：55轉/分，高速：257轉/分，立軸行程：600毫米立軸額定起拔力：72千牛，立軸額定加壓力：54千牛立軸內徑：68毫米，立軸最大扭矩：2760牛米一臺造價良好的鉆機，通常有如下主要性能：布局合理、結構緊湊、操作靈活、堅固耐用、可拆性好、便于搬遷、修理方便。另外GXY-2型鉆機可用于固體礦床勘探、工程地質及地下水勘探，淺層石油、天然氣勘探，堤壩灌注、坑道通風、排水鉆探。等。而GXY-2鉆機能迎來快速發展的前進期，主要是由于其適用廣泛，性能靈活。GXY-2鉆機主要有點有：具有油壓給進機構，提高鉆進效率，減輕工人勞動強度

4、。鉆機配有上球卡式夾持機構并帶有六方主動鉆桿，可實行不停機倒桿，工作效率高，安全可靠。配有孔底壓力表指示壓力，便于掌握孔內情況。手柄集中，操作方便。鉆機結構緊湊，體積小，重量輕，便于解體及搬運，適用于平原和山區工作。隨著國家的發展，地質勘探成為國家經濟發展以及科學研究的重要支柱。它與國家的建設以及人民的生活有著密切的關系，所以這種趨勢必須充分考慮鉆機的施工效率，以縮短施工周期，減少現場勞動的投入，節省施工成本。該GXY-2鉆機用了勘探技術，則提高施工卷揚機吊車定位精度尤為重要。根據調查顯示，國內外研究鉆機的工作狀況存在以下現狀：1.沒有定位系統。 2.采用旋轉編碼器或光電編碼器等編碼器對卷揚機

5、卷筒轉動進行檢測，實現對吊車的定位，由于吊繩的伸縮，吊繩與卷輪間的打滑系數，吊車的載重量及吊繩纏繞使卷筒上的吊繩環繞不斷變化，導致定位精度誤差大。 3.在龍門架或中架上安裝接近開關，光電開關，微動開關等位置開關進行定位。 4.卷揚機以及鉆機的操作人品在施工時，直接對強電進行操作，嚴重威脅人員的“生命安全”。所以作為現代化技術發展，新心的工化產業對鉆機提出了更為先進的要求。具體為更為簡便的操作過程。逐步實現自動化半自動化的過度，明顯節約勞動力，為生產發展帶來更多便利。在保證作業安全的同時，要求其拆裝靈活，便于搬運及聯動裝置的簡便化啟動。下圖為GXY-2型鉆機。 圖1：GXY-2鉆機而本次我們論及

6、的側箱蓋則是GXY-2鉆機上的一個相對重要零部件。側箱蓋作為鉆機上一典型的零部件，是屬于復雜而薄壁的箱體類零件。作用在鉆機上有著，密封，承壓，轉軸,防塵等的作用。而隨著現代鑄造工藝，科學技術等的進一步發展，人們賦予不同類型的箱蓋以不同的價值及作用，具體情況視不同零件而言。而GXY-2鉆機上的側箱蓋主要由肋板，定位銷，墊圈，通油孔，凹槽等組成。每部分及各部分之間都有著密不可分的作用。就機械技術發展至今，側箱蓋的鑄造工藝，生產發展，作用意義，延伸至今，也有著越來越復雜，越來越新穎化發展。側箱蓋的作用，隨著GXY-2鉆機而而延伸其生產條件及使用意義。2.側箱蓋的工藝性分析2.1側箱蓋的結構零件圖 2

7、.2生產條件及結構工藝性側箱蓋在工作時，要承受壓力，并保護主體，隔接外界。且側箱蓋從尺寸結構，生產特點來看，屬于中小型零件，結構較為復雜，由諸多的銷，孔及密封固定用的肋板組成。所以采用小批量生產。從側箱蓋結構主體上看，其工藝性體現在側箱蓋的結構應符合鑄造工藝性能要求，易于保證鑄件品質，簡化其鑄造生產過程及成本要求。因此，在分析側箱蓋的工藝性能時，應考慮如下幾個要求：（1） 側箱蓋應有適合的壁厚，為了避免澆不到，冷隔等鑄造缺陷，鑄件不宜選太薄。 （2）側箱蓋鑄件結構不應造成嚴重的收縮阻礙。注意壁薄過度和圓角，鑄件薄厚壁的相接拐彎等厚度的壁與壁的各種交接，都應采取逐漸過度和轉變的形式，并應使用較大

8、的圓角相接。避免因應力集中導致的裂紋缺陷。（3）鑄件內壁應薄于外壁，鑄件的內壁及肋板等因散熱條件較差，應薄于外壁。以使內外壁能夠均勻的冷卻，防止裂紋裂變及減輕內應力。（4）壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節等缺陷。（5）利于補縮和實現順序凝固。（6）應防止鑄件鑄造過程中曲翹變形。（7）應避免在澆注位置上有水平面等大的平面。3.側箱蓋的材質選擇鑄件都是由液態合金在鑄型中冷卻凝固而成。（即使金屬焊接時，焊縫中也要發生結晶凝固過程）。因此，鑄造合金（包括鑄鐵，鑄鋼和鑄造非鐵合金）的液態結構，物理特性，結晶凝固特點以及鑄造合金在鑄造過程中所表現出來的鑄造性能對鑄件的質量產生極為重要的影響。是我們

9、制定合理得鑄造工藝，獲得健全鑄件的重要依據。因此，對于側箱蓋鑄造工藝要依據其生產特點及技術要求來合理選擇鑄造材質。3.1灰鑄鐵的金相組織及其牌號，性能特點3.11灰鑄鐵的金相組織（1）石墨的形狀灰鑄鐵是一種斷面呈灰色，碳主要以片狀石墨形式出現的鑄鐵。其金相組織主要由片狀石墨，金屬基體和晶界共晶物等組成。此外，還包含少量的夾雜物，如硫化物，碳化物，氧化物等。國家標準把灰鑄鐵的石墨形態分為六種如表1所示表1 六種分布形式的片狀石墨名稱代號特征形成條件對灰鑄鐵力學性能影響細片狀A均勻無方向性在近共晶的亞共晶成分，砂型鑄造，冷卻速度不大A形是灰鑄鐵中常見的一種，且使灰鑄鐵具有較好的力學性能菊花狀B片狀

10、與點狀石墨聚集成菊花狀分布，無方向在近共晶的亞共晶成分，冷卻速度較A形大，成核條件較A形差其力學性能較A型差塊片狀C相當于A形石墨中分布有粗大晶塊，且無方向性多出現在具有過共晶成分的鑄鐵中，特別是鑄件厚大，冷卻速度較慢時易出現由于石墨粗大，其力學性能較差枝晶點狀D晶間石墨無方向多出現在冷卻速度較大碳硅量低的亞共晶灰鑄鐵中常出現在碳量較高低的高牌號中，薄壁鑄件中，性能較E形石墨好枝晶狀E短小的片狀石墨晶間石墨有方向性多出現在遠離共晶點的亞共晶成分中，但冷卻速度較D形小由于晶間石墨分布有方向性，因此其力學性能較差星狀F粗大的星狀和短片狀石墨混合分布，經常出現在過共晶成份的高碳鑄鐵中，冷卻速度較大使

11、鑄件的力學性能降低（多出現在活塞環鑄件中）（2）金屬基體及其性能1)按其組織特征，鑄態或經熱處理后的灰鑄鐵基體，可分為鐵素體，片狀珠光體，粒狀珠光體，托氏體，粒狀貝氏體，針狀貝氏體，馬氏體等。鐵素體基體本身質軟，強度和硬度較低，塑性高。但是在鐵素體基體的灰鑄鐵中，由于片狀石墨的存在，使鐵素體基體的力學性能任然較低。 2）鐵素體基體和珠光體混合基體 珠光體本身強度硬度較高，而塑性較鐵素體為低。在混合基體的鐵素體中，隨著珠光體的比例的提高，其綜合力學性能在提高。而對于珠光體基體而言，在實際生產中要求強度較高，耐磨性能好的鑄鐵，都希望獲得全部的珠光體基體。而珠光體的數量愈多，細化程度對其性能影響較大

12、。其中一點，在相同條件下，珠光體量愈多，其強度硬度值愈高。同時，細化程度愈高，其強度，硬度也越高，耐磨性能越好。 3）在鑄鐵中也會存在自由的碳化物等一些夾雜物，而碳化物是碳與一種或多種元素間形成的化合物。因碳化物的出現，不僅降低其力學性能，而且也使切削加工性能惡化。因此，一般鑄件中不允許有自由碳化物存在。對于灰鑄鐵中常存在的磷共晶，因其本身硬而脆，故會降低鑄鐵的沖擊韌性，增加其脆性。因此。應盡量防止磷共晶的出現，特別是三元磷共晶的出現，提高促進石墨化元素C，Si等的含量和降低冷卻速度。3.1.2灰鑄鐵的性能特點灰鑄鐵的性能特點主要體現在三大方面，力學性能，使用性能及工藝性能。（1）力學性能灰鑄

13、鐵的力學性能有兩大指標，強度和硬度。其中抗拉強度是評價灰鑄鐵的主要力學性能指標，灰鑄鐵的抗拉強度較低，一般為100250Mpa，僅有碳鋼的1/31/2，但比白口鑄鐵稍高，若經孕育處理可使其抗拉強度達到400Mpa。灰鑄鐵抗彎強度通常在300500Mpa之間。灰鑄鐵的抗壓強度值較高，為6001000Mpa，約為其抗拉強度的34倍。在硬度上，灰鑄鐵的硬度值在基體和石墨兩者之間，受石墨的影響而主要取決與基體。一般灰鑄鐵的布氏硬度在170300HBS就能滿足生產中的要求。塑性和韌性方面，灰鑄鐵的伸長率僅為0.3%0.8%，沖擊韌度約25J/，它們的值均很低，故灰鑄鐵屬于脆性材料。（2）使用性能 1）減

14、震性能 在灰鑄鐵中存在大量的片狀石墨，割裂基體，加速振動的衰減，并將其轉化為熱能而消失，所以灰鑄鐵具有良好的減震性能，且片狀石墨越粗大，數量越多，對基體的破壞越強烈，減震性能越好。 2）耐磨性能 在灰鑄鐵 承受磨損時，基體中的石油被磨損消耗形成微小的溝槽，可存儲潤滑油，且石墨是一種良好的潤滑劑，所以灰鑄鐵具有良好的耐磨性（在潤滑條件下） 3）缺口敏感性 灰鑄鐵由于內部片狀石墨的存在，實際上相當于有許多缺口，在有缺口時，對其性能的影響不大，其缺口敏感系數為1.所以灰鑄鐵具有對缺口的敏感性小的特點。但隨著石墨的細化和形狀的改善，灰鑄鐵對缺口的敏感箱會提高。（3）工藝性能 1）鑄造性能 液體金屬能否

15、很好的充滿型腔的各個部分，在凝固時是否容易產生缺陷，冷卻后能否得到完整光潔的鑄件，各部分性能是否均勻受制于金屬的鑄造性能。灰鑄鐵在過熱度相同的情況下，澆注溫度一定時，具有良好的流動性與收縮性，因此，灰鑄鐵比起其他鑄造合金，具有良好的鑄造性能。 2）切削加工性能 灰鑄鐵中存在著一定數量的片狀石墨，在切削加工時具有良好的潤滑和斷削條件，且切削性能本身受基體和組織的影響較大，因此，灰鑄鐵具有良好的切削加工性能。而當組織中有自由滲碳體存在，則切削加工性能惡化。 3）焊接性能灰鑄鐵屬于脆性材料，焊接時容易產生裂紋，因此，灰鑄鐵焊接性能較差。一般不對灰鑄鐵進行焊接，若鑄件需要局部焊接時，則采用一些特殊焊接

16、方法，如預熱焊，電弧焊等。3.1.3灰鑄鐵的牌號及技術要求 （1）灰鑄鐵的牌號 根據國家標準（GB9439-88），我國灰鑄鐵牌號按單鑄直徑30mm試棒的抗拉強度分為六個牌號。如表2所示：表2 按單鑄式柈性能分類牌號抗拉強度牌號抗拉強度HT100100HT250250HT150150HT300300HT200200HT350350注：表中HT分別代表灰鐵兩個字的漢語拼音第一個字母大寫，數字代表該牌號灰鑄鐵的最低抗拉強度值。 （2）灰鑄鐵的硬度等級 按國家規定灰鑄鐵可以在雙方同意的時候，按鑄件上規定的布氏硬度來分類和驗收（見表3）國標同時規定硬度值也可按雙方協商規定，但其波動范圍必須在25HBS

17、以內。表3 灰鑄鐵的硬度等級硬度分級鑄件上的硬度范圍HBS硬度分級鑄件上的硬度范圍HBSH145H175H195170150200170220H215H235H2551902402102602302803.1.4影響鑄鐵組織和性能的主要因素鑄鐵的化學成分，鑄件冷卻速度，以及液態金屬的成核能力，金屬中的氣體等，對鑄鐵的石墨化影響較大。（1）鑄鐵的化學成分對鑄鐵組織和性能的影響在鑄鐵組織中，除含有CSiMnSP等五大元素外，為滿足性能需求，還添加其他合金元素。在鑄鐵中各主要元素對其石墨化程度的影響是選定和控制鑄鐵化學成分的一個重要依據，在實際生產中，各元素對石墨化的影響是比較復雜的，除了本身含量外

18、，還和其它元素的存在有關。如B、Zr、Ti、Ce、Mg等在含量較多時表現出阻礙石墨化，但當其含量較少的時候又有促進石墨化的作用。（2） 化學成分對金屬基體的影響化學成分對金屬基體組織的影響主要表現在鐵素體和珠光體的相對數量和珠光體的分散度的變化上。凡是促進共析轉變時石墨化的元素都能使基體組織中的鐵素體數量增加，珠光體減少；反之，凡是阻礙共析石墨化的元素都會使基體組織中的珠光體數量增加，鐵素體量減少。大多數合金都使連續冷卻下的珠光體組織過冷度增大，細化珠光體。（3） 碳當量和共晶度碳當量的高低及共晶度的大小，可作為判斷鑄鐵的結晶過程依據，同時，間接看出鑄鐵的鑄造性能及石墨化能力。碳當量越高，鑄鐵

19、中硅和碳量高，促進石墨化程度。共晶度越高，石墨化能力越好。畢業設計論文代做平臺 580畢業設計網 是專業代做團隊 也有大量畢業設計成品提供參考 QQ 3139476774 QQ3449649974（4）五大元素對灰鑄鐵組織和性能的影響 1）碳：碳在鑄鐵中是促進石墨化元素。增加含碳量，可以提高鐵液的實際結晶溫度。當含碳量增多時容易提高石墨化程度，基體中的珠光體量減少，鐵素體量增多，力學性能降低，所以為了提高鑄鐵的強度，使組織的石墨細化，數量減少，珠光體增多，需要降低含碳量。 2）硅：強烈促進石墨化的元素。增加含硅量可使鑄鐵的石墨化程度提高，基體組織中鐵素體增加而珠光體減少。但硅量易使石墨粗大，力

20、學性能降低。如果含硅量過低，則易出現麻口或白口組織。 3）錳：阻礙石墨化的元素。錳和硫發生反應，形成硫化錳，可減弱硫的有害作用。同時，使珠光體數量增多、珠光體細化。 4）硫：阻礙石墨化的元素。在鑄鐵中硫常以以的形式存在，降低碳在鑄鐵中的溶解度。當碳以三元共晶體或富鐵硫化物的形態村在時，阻礙鐵、碳原子的擴散，則有力阻礙石墨化的進行，從而降低鑄鐵的力學性能。 5） 磷：可完全溶于鐵液，并隨著鐵液中含碳量的增加而降低。磷亦可降低液相線溫度，提高流動性，有利于獲得健全鑄件；也可以提高鑄鐵的耐磨性。3.2球墨鑄鐵的金相組織及其牌號，性能特點3.2.1 球墨鑄鐵的金相組織特點 (1) 石墨的形態 球狀石墨

21、外貌接近球形，內部呈放射狀，有明顯偏光效應。且球狀石墨是由很多角錐體枝晶組成的多晶體，各枝晶的基面垂直于球徑。石墨的形態對球墨鑄鐵的力學性能影響很大，在球墨鑄鐵中允許出現的石墨形態有球狀及少量的非球狀石墨，如團狀，團絮狀，蠕蟲狀等。國家標準規定GB9441-88球墨鑄鐵金相檢驗標準將球化分為六級，如表4所示。表4 石墨的球化等級球化分級說 明球化率1級石墨呈球狀，少量團狀，允許極少量團絮狀952級石墨大部分呈球狀，余為團狀和極少量團絮狀90953級石墨大部分呈團狀和球狀，余為團絮狀，允許極少量蠕蟲狀80904級石墨大部分呈團絮狀和團狀，余為球狀和少量蠕蟲狀70805級石墨呈分散分布的蠕蟲狀，球

22、狀，團狀，團絮狀60706級石墨呈聚集分布的蠕蟲狀，片狀，球狀及團絮狀(2) 金屬基體及其性能球墨鑄鐵的金屬基體主要分為鐵素體基體，珠光體基體，貝氏體基體，馬氏體及回火組織，磷共晶和滲碳體等。基體中鐵素體含量的高低直接影響到球墨鑄鐵的塑性高低，鐵素體多以分散分布塊狀及網狀形式存在。基體中珠光體數量增多，鐵素體量減少，可以使球墨鑄鐵的強度提高而伸長率下降。基體中的貝氏體則具有強度和硬度高、塑性及韌性好的綜合力學性能。馬氏體強度硬度高、，耐磨性能好，但塑性、韌性差。為了保持高的硬度和強度，同時又不至于太脆，可將馬氏體經低溫、中溫和高溫回火，分別得到回火馬氏體、回火托氏體和回火索氏體。磷共晶在球墨鑄

23、鐵中的危害遠比灰鑄鐵中大，它使鑄鐵的硬度提高，而塑性和韌性大幅度降低。因此在球墨鑄鐵中應降低磷共晶體的數量。滲碳體在球墨鑄鐵中常呈針狀、條狀或以萊氏體存在，易使球墨鑄鐵變脆，因此生產中應盡量避免其出現。3.2.2球墨鑄鐵的性能特點畢業設計論文代做平臺 580畢業設計網 是專業代做團隊 也有大量畢業設計成品提供參考 QQ 3139476774 QQ3449649974球墨鑄鐵的性能特點主要表現在三個方面，力學性能，使用性能及工藝性能。（1）力學性能 為進一步了解球墨鑄鐵的力學性能特點，將球墨鑄鐵和其他鋼材的性能列于表5中，其中，球墨鑄鐵的力學性能較灰鑄鐵及孕育鑄鐵為優，同時也高于同基體的可鍛鑄鐵

24、。表5 球墨鑄鐵和其他鋼鐵材料的性能比較材料名稱抗拉強度屈服強度抗彎強度伸長率（%）硬度HBS沖擊韌性鑄態鐵素體球鐵45065082216019050150鑄態珠光體球鐵600800420530242172691535退火25鑄鋼430490210290181919724850110孕育鑄鐵3005400.517023035 1） 靜載荷性能（包括強度，硬度，塑性和彈性模量等）球墨鑄鐵的強度和塑性隨基體而不同，下貝氏體或回火馬氏體球墨鑄鐵的強度最高，其次是上貝氏體，索氏體，珠光體基體的球墨鑄鐵，隨鐵素體量的增多，強度下降而伸長率提高，因此鐵素體球墨鑄鐵強度最低。球墨鑄鐵的靜載荷性能的一個突出特

25、點是屈服點高，超過正火45鋼，比強度也高于鋼。屈服點是防止零件產生過量塑性變形時選取許用應力的設計依據，而屈服比則進一步反應材料強度的利用系數，因此，球墨鑄鐵可以代替鋼制造靜態承力大、材料強度要求較高的零件。球墨鑄鐵的硬度比同基體的鋼和灰鑄鐵高，所以耐磨性能好。球墨鑄鐵的彈性模量在159000172000Mpa，而且隨球化率的降低而降低。 2）動載荷性能 珠光體球墨鑄鐵的一次性沖擊韌度比45鋼低。因此，一些要求承受巨大沖擊載荷的零件，珠光體球墨鑄鐵的應用就受到了限制。很多零件如曲軸在工作時承受小能量沖擊載荷。珠光體球墨球鑄鐵的小能量沖擊載荷優于45正火鋼。鐵素體球墨鑄鐵在各種多次沖擊試驗中韌度

26、優于鐵素體可鍛鑄鐵。同時，珠光體球墨鑄鐵的小能量沖擊韌度優于鐵素體球墨鑄鐵。但常規一次沖擊韌度則恰好相反。圖2為珠光體球墨鑄鐵和45正火鋼的A-N曲線。圖2珠光體球墨鑄鐵和45正火鋼的A-N曲線同時，在敏感性方面，球墨鑄鐵對缺口的敏感性比鋼小，在用光滑試樣試驗時，球墨鑄鐵的彎曲疲勞強度比鋼低，但用帶孔肩的試樣試驗時比鋼高。故珠光體球墨鑄鐵適合于制造各種動力機的曲軸、凸輪軸等軸類零件。如表6所示畢業設計論文代做平臺 580畢業設計網 是專業代做團隊 也有大量畢業設計成品提供參考 QQ 3139476774 QQ3449649974表6 珠光體球墨鑄鐵與45鋼式樣彎曲疲勞強度比較材料彎曲疲勞強度/

27、Mpa光滑式樣光滑帶孔式樣帶肩式樣帶孔帶肩式樣珠光體球墨鑄鐵255205175155正火45鋼305225195150 3） 低化學性能及高溫性能 球墨鑄鐵的常溫力學性能隨溫度的升高而下降，伸長率則恰好相反。珠光體球墨鑄鐵的持久強度高于鐵素體球墨鑄鐵，在650C珠光體呈粒狀后，二者持久強度差別減少。因此，高溫時應優先選用珠光體球鐵。鐵素體球鐵的高溫性能與25鋼相近，持久承載溫度可達450C。同時在低溫下球墨鑄鐵所承受的沖擊載荷的零件不宜選用珠光體球墨鑄鐵材料，因為珠光體球墨鑄鐵隨溫度的下降，其略有提高，而伸長率降低。它的脆性轉變溫度接近室溫。而鐵素體球墨鑄鐵的脆性轉變溫度要遠遠低于珠光體球墨鑄

28、鐵。所以，在低溫下承受沖擊載荷的零件，多選用鐵素體球墨鑄鐵。值得提出的是，鐵素體球墨鑄鐵工作范圍可延伸到-40度左右，其選材性較為廣泛。而采用高鎳奧氏體球墨鑄鐵，則適用于低于-40度至-253度范圍之間。畢業設計論文代做平臺 580畢業設計網 是專業代做團隊 也有大量畢業設計成品提供參考 QQ 3139476774 QQ3449649974（2）工藝性能 在鑄造性能方面，球墨鑄鐵流動性能要優于較高級牌號的灰鑄鐵。但低于相同碳當量的灰鑄鐵。添加稀土可改善其流動性。與灰鑄鐵相比，球墨鑄鐵的過冷度大，共晶凝固時間長，在一定時間內凝固層增長時間較慢。球墨鑄鐵件易產生縮松和尺寸增大，應采用剛性大的鑄件。

29、球墨鑄鐵的自由線收縮及其與灰鑄鐵，鑄鋼件的比較見表7所示.同時，球墨鑄鐵鑄造應力為灰鑄鐵的23倍。與鑄鋼相近。因此球墨鑄鐵有冷冽傾向。提高碳硅含量，降低含磷量可減少冷冽傾向。 1）在切削性能方面，球墨鑄鐵含有較多石墨，起潤滑作用，切削速度較高，珠光體增多則切削性能下降。貝氏體球墨鑄鐵切削性能較差，適當增大刀具后角或使用切削液，可預防切削溫度高而導致的加工惡化。在焊補性能方面，焊縫極近縫區，當鎂和稀土含量較高時，形成內應力和裂紋。反之不足時，則其力學性能降低。國標GB10044-88規定了，球墨鑄鐵補焊用焊條及氣焊絲。（3）使用性能 耐磨性能 球墨鑄鐵是良好的耐磨和減磨材料，耐磨性能優于同樣基體

30、的灰鑄鐵、碳鋼甚至低合金鋼。如貝氏體球墨鑄鐵，即有很高的強度、抗疲勞性能和硬度，又有良好的沖擊性能，可用于制造承受變動載荷耐磨性要求較高的零件；而含鉬下貝氏體球墨鑄鐵可代替18CrMnTi鋼制造傳動用齒輪等。耐蝕性能 球墨鑄鐵的耐蝕性能優于鋼，與灰鑄鐵和可鍛鑄鐵相近。耐熱性能 由于石墨球不像片狀石墨那樣互相聯在一起，因此球墨鑄鐵的抗氧化和抗生長性能優于灰鑄鐵和可鍛鑄鐵，而鐵素體基體又優于珠光體的。表7 球墨鑄鐵的線收縮及其與灰鑄鐵，鑄鋼的比較合金種類自由收縮率（）收縮前膨脹珠光體前收縮共析膨脹珠光體后收縮總收縮受阻率（） 灰鑄鐵00.300.40.10.940.10.71.30.31.0球墨鑄

31、鐵0.40.940.30.600.030.141.00.61.20.71.0未孕育球墨鑄鐵00.70.100.921.01.62.31.51.8硬鋼01.1.0600.010.91.02.032.41.82.0 3.2.3球墨鑄鐵的牌號及技術要求 （1）球墨鑄鐵的牌號 球墨鑄鐵的牌號應符合GB5612-85鑄鐵牌號表示方法的規定分為單鑄和附鑄試塊兩類，單鑄試塊的力學性能分為八個牌號，見表8表9表8球墨鑄鐵牌號及力學性能（單鑄試塊）牌號抗拉強度屈服強度伸長率（%）備注硬度/HBS主要金相組織QT400-1840025018130180鐵素體QT400-1540025015130180鐵素體QT4

32、50-1045031010160210鐵素體表9 球墨鑄鐵力學性能（附鑄試塊）牌號鑄件壁厚/mm抗拉強度屈服強度伸長率（%）備注最小值硬度/HBS主要金相組織QT400-18A306039025018130180鐵素體6020037024012QT400-15A306039025015130180鐵素體60200370240123.2.4影響球墨鑄鐵組織和性能的主要因素（1） 化學成分對鑄鐵組織和性能的影響 1）碳和硅。因石墨在球墨鑄鐵中呈球狀，對基體割裂作用相對較小，而石墨數量對性能影響相對較小，故在球墨鑄鐵中，碳硅選擇主要考慮保證球化，改善鑄造性能消除鑄造缺陷。 2）碳量。若碳高，析出的石

33、墨增多，球圓度好，同時碳高石墨化膨脹大，在鑄型剛度較高前提下，可減輕縮孔縮松，得到致密鑄件。但碳量則易產生漂浮。 3）硅量。提高球墨鑄鐵的含硅量，可使鑄態鐵素體量增加，珠光體量減少，但過高會使鑄件脆性增加。因此，在滿足石墨化要求前提下，盡量降低終硅量。 4）其他合金元素。錳：阻礙石墨化元素，細化珠光體，但在球墨鑄鐵中易產生偏析，降低塑性脆性。故錳量應合理控制。磷：阻礙石墨化元素，易發生偏析降低塑性。但一定量磷可提高硬度改善鑄造性能。（2）冷卻速度對球鐵組織性能的影響提高冷卻速度，可改變球鐵的鑄態組織，在析出石墨的冷卻范圍內，隨冷卻速度變化，石墨析出大小，數量，分布及珠光體數量分布都會發生變化。

34、 1）鑄件壁厚對冷卻速度影響。鑄件壁越厚，冷卻速度越慢，組織越粗大，其性能越低。過大增加壁厚，會使冷卻速度降低，晶粒粗大，力學性能降低。 2）澆注溫度對球鐵組織性能影響。高溫澆注有利于促進石墨化及石墨粗化作用。（3） 其他因素對球鐵組織材料性能的影響 1）鐵液的過熱和高溫靜置。所有促使增大過冷度而形成晶間石墨的元素，都使臨界過熱溫度向低方向移動。因此，提高出鐵溫度，利于提高球鐵性能。但過度過熱可導致力學性能降低，則將其在低溫下靜置一段時間，有利于性能提高。 2）爐料影響。球鐵組織及性能差異與爐料之間存在遺傳性，生產中，可通過提高鐵液溫度，使用兩種生鐵等來降低遺傳性。3.3側箱蓋的最終材料選擇

35、考慮到側箱蓋的工作環境及使用性能，鑄造特點。故選擇QT400,可較好地滿足其力學性能及其技術要求。4 側箱蓋的造型材料及其特點4.1造型材料及其分類 （1）鑄造是指熔煉金屬，制造鑄型，并將熔煉金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀，尺寸和性能金屬零件毛柸的成型方法。一般情況下把鑄造方法分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類，在鑄造生產中，因其以生產率高，成本低，靈活性大，適應面廣，且生產及技術條件成熟的砂型鑄造應用最為廣泛。而砂型鑄造按其形成條件不同可分為濕型鑄造，干型鑄造，和表面干型鑄造三種。特種鑄造按其形成條件不同，也可分為，熔模鑄造，金屬型鑄造，離心鑄造，壓力鑄造等。如按鑄造合金不同，則可分為鑄鐵，

36、鑄鋼，非鐵合金鑄造等。目前，特種鑄造則是運用于砂型鑄造無法達到的性能要求場合，如尺寸精度， 表面質量內部質量等現代化工業的性能要求。4.2側箱蓋的造型材料選擇（1）側箱蓋造型材料 參考側箱蓋零件圖，可了解其結構復雜，由肋板，柱體，以及諸多的定位銷，孔等組成，其在鑄造工藝方面要求較高。考慮到生產實際，及造型要求。最終選擇樹脂砂型鑄造材料，采取自硬堿性樹脂砂為配方的方法。 （2）樹脂砂型鑄造 樹脂砂是以樹脂為粘結型砂，屬于特殊的砂型鑄造一種特殊造型砂。作為鑄造型芯粘結劑的樹脂，品種不斷增多，質量不斷改善，可滿足各種鑄造合金要求。由于采用樹脂砂，相繼出現了許多造型，芯的工藝。目前，采用樹脂砂以成為大

37、量生產優質鑄件的基本條件之一。（具體常用的樹脂砂分類及其特性，見表10）畢業設計論文代做平臺 580畢業設計網 是專業代做團隊 也有大量畢業設計成品提供參考 QQ 3139476774 QQ3449649974采用樹脂砂型與其他型砂相比，其主要優點是1)鑄件表面質量好，尺寸精度高，不需要烘干縮短了生產周期。2)樹脂砂型強度高，透氣性好，鑄件缺陷少，廢品率低。流動性好，易緊實。3)樹脂潰散性好，容易落砂，清理，大大減輕勞動強度。4)能明顯提高車間的單位面積產量，降低車間里空氣中的粉塵含量。5)型芯砂能常溫自硬成型，節能材料改善工人的作業條件。表10 自硬樹脂砂的配方，優缺點及適用范圍樹脂種類配方

38、優缺點適用范圍粘結劑固化劑吹喃樹脂自硬砂吹喃樹脂加入量為原0.91.2%對甲苯磺酸加入量為3050%穩定性好，強度高，硬透性好，生產率高，但濕性較大，硬化速度慢。單件小批量生產中，大型鑄鐵件，鑄鋼件及非鐵合金鑄件堿性酚醛樹脂自硬砂堿性酚醛樹脂加入量為原1.52.0%甘油醋酸酯加入量為3040%潰散性好，有一定熱塑性，抗吸濕性好，但生產率低，導熱率較差鑄鋼，特別是不銹鋼件球墨鑄鐵件，及非鐵合金件胺固化酚尿炳自硬砂總加入量為原砂重量的1.5%有機胺加入量為總重量的0.70.8%流動性好，硬化速度快，硬透性能好，落砂性能好，但耐高溫性能差，價格較高，容易粘黏。易出現氣孔由于硬化速度較快，生產率高，用

39、于小批量生產小型鑄鋼件及其他復雜鑄鐵件5造型工藝方案的確定5.1 澆注位置的確定（1） 型芯鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置，澆注位置是根據鑄件的結構特點，尺寸，重量，技術要求，鑄造合金特性，鑄造方法以及生產車間的條件決定的。正確的澆注位置應能保證會獲得健全的鑄件，并使造型，制芯和清理方便。對于具體鑄件，往往不能滿足表中所列的全部原則，這就需要在編制工藝時，根據實際情況找出主要矛盾，在解決主要矛盾時兼顧其他次要矛盾，尤其是大批量生產中，往往要先進行工藝測試，然后確定工藝方案。（2） 澆注位置選擇原則 1） 鑄件的重要加工面，主要工作面，和受力面應盡量放在底部或側面。以防止這些表面

40、上產生砂眼，氣孔和夾渣等鑄造缺陷。 2）鑄件的澆注位置應有利于所確定的凝固順序，對于體收縮較大的合金，澆注位置應盡量滿足順序凝固的原則。鑄件厚實部分一般應置于澆注位置上方，以利于設置冒口的補縮。 3）鑄件的澆注位置應有利于砂芯的定位和穩固支撐，使其排氣通暢，盡量避免吊芯，懸臂吊芯等缺陷錯誤。 4） 鑄件上的大平面應置于下部或傾斜放置，用以防止夾砂等缺陷。有必要時，為了方便造型，采用橫做立澆，平坐斜澆等類似方法。 5）鑄件的薄壁部分，應置于澆注位置的下部或側面，以防止叫澆不到，冷隔等鑄造缺陷。 6）在大批量生產中，應使鑄件的毛刺，飛邊易于清理。 7）要避免厚實鑄件的冒口下面的主要工作面產生偏析。

41、（3） 側箱蓋的實際澆注位置 結合實際操作，及澆注位置的選擇原則，最終側箱蓋的澆注位置如下圖3所示。 下上 圖2 側箱蓋澆注位置5.2 分型面的確定 （1） 結合實際操作，鑄造分型面是指鑄型組員間的結合面。合理地選擇分型面，對于簡化鑄造工藝，提高生產率，降低成本，提高鑄件質量等都有著直接關系。分型面的選擇應該盡量與澆注位置相易致。盡量使兩者聯系起來，并保證鑄件鑄造質量。 （2） 分型面的確定原則 1) 盡可能將鑄件的全部或大部分放在同一箱內，以減少因錯型造成的尺寸偏差。 2) 盡可能把鑄件的加工定位面和主要加工面放在同一箱內，以減少加工定位的尺寸偏差 3)盡可能減少分型面的數量，在機械造型中，

42、一般采用一個分型面。 4) 盡可能在機械造型中，選擇分型面時，應盡量避免使用活塊，必要時用砂芯代替活塊。 5) 應盡量減少砂芯的數量。 6) 應盡量使分型面為平面，必要時，也可不做成平面。 7) 應為方便起模，分型面應選在鑄件的最大截面處，對于較高的鑄件，盡量不使鑄件在一箱內過高。 8) 應在考慮造型，澆注，制芯的基礎上，分型面的選擇還應有利于清理。 9) 應在選擇分型面時應考慮到造型方法，高壓造型與震擊造型及射壓造型相比，砂型緊實度較高，狹小吊砂處理易壞造型，故在高壓造型中應避免狹小吊砂。如采用水平分型面和垂直分型面時，應采用不同分型面。5.3砂箱中鑄件數量及排列的確定（1） 砂箱中鑄件數量

43、的確定原則 砂箱中的鑄件數量一般要根據工藝要求及生產條件來確定，其中要合理的考慮吃砂量和澆注系統的布置。綜合考慮鑄件澆注系統設計，選擇造型箱體等的因素影響。（2） 吃砂量的確定 ，模樣與砂箱壁，箱頂和箱帶之間的距離稱為吃砂量。吃砂量值對鑄件鑄造性能影響較大，吃砂量太小，砂型緊實困難，易引起漲砂，包砂，跑火等缺陷。吃砂量太大，增加生產成本等問題。所以，在設計吃砂量時因綜合具體因素考慮。表11為吃砂量綜合數值表11 吃砂量的綜合數值選擇模樣平均輪廊尺寸ab和cd滑脫砂箱400200305030504070一箱中模樣高度的一半40070050707090一箱中模樣高度的0.51.5倍70110007

44、11009112010012000101150121150同時結合其鑄件重量，確定其吃砂量，最后參照側箱蓋的尺寸，金屬液重量，結合澆注實際，差表得其側面最小吃砂量為70mm.高度方向吃砂量在90mm左右。底面吃砂量在100mm左右。（3）鑄件在砂箱中的排列 一箱中生產多件同種鑄件時，最好對稱排列，有利于金屬液作用于上砂型的抬力均勻。同時也有利于澆注系統的安排。由于側箱蓋在整體結構上是屬于薄壁類且結構較為復雜的零件（多由孔，槽，定位銷鍵組成，特別在鑄造方面上）故采用一箱兩件式。5.4其他工藝參數的確定（1） 加工余量 機械加工余量適用于整個毛柸零件，且該值應根據最終機械加工后成品鑄件的最大輪廓尺

45、寸和相應的尺寸范圍選取。那么結合側箱蓋的零件圖及最大尺寸范圍170240mm。查表13鑄造手冊圖表可得機械加工余量為1.53mm。且側箱蓋為球墨鑄鐵件，其加工等級為F，H。機械加工余量見表12所示畢業設計論文代做平臺 580畢業設計網 是專業代做團隊 也有大量畢業設計成品提供參考 QQ 3139476774 QQ3449649974（2）鑄件收縮率 鑄件收縮率是指鑄件從線收縮開始溫度冷卻到室溫時的相對線收縮量。鑄造收縮率用模樣與鑄件的長度差占鑄件長度的百分數表示： 式中 ： 鑄造收縮 率（%） 模樣長度（） 查鑄造手冊表得球墨鑄鐵件線收縮率，阻礙收縮率在0.81.2%之間。自由收縮率在1.01

46、.3%。 表12 要求鑄件機械加工余量 （） 最大尺寸 要求的機械加工余量等級大于至ABCDEFGHJK - 400.10.10.20.30.40.50.50.711.440 630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422，845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.81.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.557101410001600

47、0.711.422.845.581116（2） 起模斜度 鑄件本身沒有足夠的結構斜度，應該在鑄造工藝設計時給出鑄件的拔模斜度，以保證鑄型、砂芯的起模。一般芯盒起模斜度為11.5；外型芯頭座拔斜度35，工作面拔模斜度1.5。由于側箱蓋的造型選材為自硬樹脂砂，則查表得起模斜度在045130之間（3） 最小鑄出孔和槽 觀察側箱蓋零件上有很多孔、槽和肋板，一般應盡可能在鑄造時鑄出。這樣可以節約金屬，減少機加工工作量、降低成本，又可以使鑄件壁厚比較均勻，減少形成縮孔、縮松等鑄造缺陷的傾向。由于側箱蓋最大孔深100mm，孔壁的厚度則25mm，所以查表得側箱蓋的最小鑄出孔和槽的尺寸為60mm。（4） 反變形

48、量 反變形量在基體為正方形的缸箱類鑄件上使用比較多，由于箱蓋蓋類鑄件壁厚不均勻，長度越大，高度越小，各部分凝固、冷卻速度不同，引起收縮不一致，鑄件產生翹曲變形。所以有一定的反變形量，側箱蓋的壁厚25mm，查表的反變形量為1.5mm。（5） 鑄件在砂型內的冷卻時間 鑄件在砂型內的冷卻時間短，容易產生變形，裂紋等缺陷。為使鑄件在出型時有足夠的強度和韌性，鑄件在砂型內應有足夠的冷卻時間。（6） 鑄件重量公差 鑄件重量公差是以占鑄件公稱重量的百分比表示的鑄件重量變動的允許范圍。 側箱蓋的公稱重量約為17kg，尺寸公差為CT10級。6 砂芯設計6.1 砂芯設置原則（1）由于側箱蓋造型結構復雜其內腔、孔、

49、槽不能直接出砂，這些部位需要由砂芯形成。（2） 砂芯設置的基本原則 盡量減少砂芯數量，復雜砂芯可分塊制造，選擇合適的砂芯形狀，便于下芯合型。沿高度方向的分層砂芯，被分開的砂芯有良好的定位條件。（3） 砂芯分類原則 側箱蓋砂芯主要按部位來區分，每個部位由一個砂芯形成，按組芯順序給每個砂芯定編號。般分為底盤芯、下主體芯、上主體芯、進氣道芯、排氣道芯、蓋盤芯，部分機型鑄頂桿室，設為頂桿室芯。結合側箱蓋主要結構孔的成型面，根據砂芯設置基本原則，可采取主放三個砂芯6.2砂芯尺寸計算6.2.1 芯頭設計（1）砂芯主要靠芯頭固定在砂型上。對于垂直芯頭為了保證其軸線垂直、牢固地固定在砂型上，必須有足夠的芯頭尺

50、寸。 根據實際設計量取計算砂芯高度： L=82mm 砂芯直徑： （A+B）/2=(80+64)/2=72mm（2）芯頭間隙 為了組芯和下芯的方便，芯頭應有一定的斜度，芯頭與芯頭座之間有一定的間隙。對于側箱蓋而言，查表確定其垂直芯頭間隙為1.5mm。下芯頭高度為40mm，上芯頭高度為25mm，垂直芯頭的斜度a，其中上芯頭斜度為10，下芯頭為5芯頭間隙如圖3所示 圖3 垂直砂芯的芯頭與間隙 畢業設計論文代做平臺 580畢業設計網 是專業代做團隊 也有大量畢業設計成品提供參考 QQ 3139476774 QQ34496499746.3 砂芯的定位結構 側箱蓋因其結構尺寸，最終選擇放入三條垂直砂芯，由

51、于砂芯數大于二，故要進行砂芯的定位，且要求定位準確，不允許沿芯頭軸向移動或繞芯頭軸線轉動。對于形狀不對稱的砂芯，為了定位準確，需要做出定位芯頭。 圖4 定位芯頭結構圖7 澆注系統的設計 澆注系統是砂型中引導液態金屬進入型腔的通道。成功的澆注工藝取決于金屬本身的特性，鑄型的性質和澆注系統的結構。合理的澆注系統設計，應根據鑄件的結構特點，技術條件，合金種類，選擇澆注系統結構類型。確定引入位置，計算截面尺寸。7.1 澆注系統設計遵循原則（1）引導金屬液平穩，連續地充型，避免由于湍流過度強烈而引起的夾卷空氣，產生金屬氧化物夾雜和沖刷型芯。（2）沖型過程中流動的方向和速度合理控制，保證鑄件輪廓清晰，完整

52、。（3）在合理的時間內充滿型腔，避免形成夾雜，冷隔，皺皮等缺陷。（4）調節鑄型內的溫度分布，有利于強化鑄件補縮，減少鑄造應力，防止鑄件變形，裂紋等缺陷。（5）具有擋渣，溢渣能力，凈化金屬液。（6）澆注系統結構應當簡單，可靠，減少金屬液消耗，便于清理。7.2 澆注系統組成及類型特點7.2.1 澆注系統的組成 具有鑄件系統由以下4部分組成（單元）構成：外交口（澆口盆，澆口杯），直角道，橫澆道，內澆道。其結構見圖5 圖5澆注系統 1-澆口杯 2-直澆道 3-橫澆道 4-內澆道 1）澆口杯的作用：承接來自澆包的金屬液，并將其導入直澆道。兼有擋渣和排氣的功能。2）直澆道主要作用：將金屬液引入橫澆道，并提供足夠的壓頭，保證鑄型充滿并將實現一定的補縮功能