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1、河南科技大學畢業(yè)設計（論文）開題報告
（學生填表）
學院： 材料科學與工程學院 2015年3月30日
課題名稱
磨機端蓋鑄造工藝設計
學生姓名
專業(yè)班級
鑄造111
課題類型
設計
指導教師
職稱
講師
課題來源
科研
1. 設計（或研究）的依據與意義
本次設計的鑄件為濕式棒磨機出料端蓋，鑄件材料為ZG270-500碳鋼，要求輥體組織致密，表面光潔，中空軸軸頸面上氣孔不超過5個，氣孔尺寸小于3mm3mm，鑄件允許焊補。本鑄件外形尺寸大小為Φ3970mm1435mm，主要壁厚110mm，最大壁厚158mm
2、，鑄件壁厚尺寸變化較大，在下部小法蘭軸頸處和上部喇叭口軸頸處易出現縮孔、縮松缺陷，嚴重影響產品質量。
考慮到鑄件外形尺寸較大，本鑄件采用地坑造型。地坑造型主要適用于單件或小批量生產的大中型鑄件，可以不受工裝設備的限制，生產較為靈活，成本較低。但是操作煩瑣，容易出現問題，產品質量難以保證，不便于標準化，所以不適用于大批量生產。
對于磨機端蓋的生產，我國大部分廠家仍是應用傳統(tǒng)的CO2硬化水玻璃砂工藝。水玻璃砂硬化快，簡化造型和制芯工藝，縮短生產周期；鑄造缺陷少，提高了鑄件質量。但是水玻璃砂也存在許多問題，用于厚大鑄鋼件粘砂比較嚴重；CO2水玻璃砂硬化后放置一段時間，在型（芯）表面會出現一層白霜
3、，澆注時易產生沖砂缺陷；澆注后CO2水玻璃砂具有較大的殘留強度，潰散性差；CO2水玻璃砂具有吸濕性，在我國南方的梅雨季節(jié)嚴重影響正常的生產；水玻璃砂舊砂再生和回用性困難。所以以上缺點嚴重阻礙了水玻璃砂的廣泛應用。
樹脂砂由于能獲得高質量鑄件，近年來在國內得到大幅度的推廣和應用。樹脂砂潰散性較好，容易出砂；硬化速度快，利于提高型芯質量；使用時間范圍大，利于生產安排；樹脂砂回用性好，舊砂回用率達到90%以上。但是樹脂砂對原砂要求較高，在生產過程中有刺激性氣味，且現場控制不當容易產生諸多問題。
通過以上比較，本鑄件決定采用樹脂砂。嚴格控制工藝，獲得尺寸精度高，表面質量好，輪廓清晰的鑄件。
2.
4、 國內外同類設計（或同類研究）的概況綜述
1984年齊齊哈爾第一機床廠與哈爾濱科技大學、沈陽重型機器廠合作，澆制了小到幾斤大到十幾噸的樣塊及模塊進行探索性實驗，并實驗了厚大斷面球鐵件的凝固特性和控制冷卻方法，采取鑄件大平面朝下，多箱組合造型，雙層澆注的鑄造工藝，生產出了符合要求的球鐵端蓋。
2002年河南科技大學材料科學與工程學院的王愛琴等和中信重型機械公司的岳宗格等針對大型球磨機端蓋尺寸較大，壁厚較薄，鑄件易形成顯微縮松的問題，通過計算機凝固過程模擬，在內圓設置整圈補貼，在小頭端法蘭底面及外側面、大端法蘭外錐面外圈凸帶處設置整圈掛砂冷鐵，鑄件上部設置4個保溫冒口，采用階梯式澆注系統(tǒng)。解決
5、了鑄件常見的縮孔、縮松問題，生產出了結構完整、無缺陷的鑄件。
2009年河南理工大學材料科學與工程學院王錦永等優(yōu)化了焦作礦山機械廠常年生產的輪廓尺寸為Φ38801760mm的球磨機端蓋鑄造工藝。首先通過采用傳統(tǒng)的鑄造工藝設計方法確定出基本的鑄造工藝，再通過華鑄軟件對鑄件的凝固過程進行模擬，預測了縮松、縮孔產生的部位和大小并分析原因，加厚了端蓋下端小法蘭處冷鐵的厚度，并在上端喇叭口厚大部位增加了了冷鐵。實現了鑄件自下而上的順序凝固，獲得了合格的鑄件。
2010年中國有色（沈陽）冶金機械有限公司的劉學、南國峰針對用傳統(tǒng)工藝生產的鑄鋼端蓋，鑄件的質量很不穩(wěn)定，常存在鑄件軸頭拋光面存在砂眼和氣孔缺
6、陷，有的端蓋軸頭拋光面部位探傷存在超標的縮松缺陷以及端盤根部圓角部位產生周向裂紋，磁粉探傷不合格。為解決以上三個常見問題，改進了鑄造工藝：（1）將澆注系統(tǒng)改為上下兩層側切式內澆道，使鋼液充型過程中產生快速的旋轉，加速鋼液內的渣、砂和氣體的上浮排出。（2）取消內澆道處的砂脖，以減少鋼液充型過程中在內澆道處產生涮砂，減少砂眼的產生。（3）在鑄件軸頭內徑下端設置一圈或兩圈外冷鐵，加速鋼液份凝固速度，以提高軸頸拋光面部位的內在質量，并可減小補貼的厚度。（4）在鑄件下法蘭的背面放置厚100mm左右的石灰石砂，減少下法蘭與上部端盤之間的收縮阻力，即減少了上部端盤根部圓角部位的收縮應力，以避免裂紋的產生。經
7、過以上工藝改進，基本消除了軸頸拋光面部位的砂眼和氣孔缺陷，偶爾內澆道處出現微小裂紋，經粗加工也容易修復，鑄件的內在質量得到保證。經超聲波探傷全部合格，端盤根部圓角部位的裂紋基本消除，使鑄件的質量上了一個新臺階。
通過以上研究案例可以看出對于大型端蓋的鑄造工藝可以不斷優(yōu)化，找到節(jié)約金屬，方便造型，鑄件質量穩(wěn)定的最佳方案。關鍵是采取合適的措施使鑄件實現自下而上的順序凝固，解決端蓋下端小法蘭和上部大法蘭軸頸處的縮松、縮孔問題。
3. 課題設計（或研究）的內容
（1）根據端蓋的材料以及結構特點進行合適的工藝設計；
（2）砂型以及砂芯的結構設計，鑄造工藝設計；
（3）采用鑄造模擬軟件進
8、行鑄件凝固過程的模擬；
（4）繪制鑄造工藝圖、模樣圖、裝配圖。
4. 設計（或研究）方法
（1）根據端蓋的材料以及結構特點查尋相關文獻；
（2）根據鑄件特點及相關鑄造工藝手冊進行鑄造工藝設計；
（3）采用鑄造模擬軟件模擬鑄件凝固過程；
（4）根據模擬結果，更改鑄造工藝，直至模擬出合格鑄件。
5. 實施計劃
3.25—4.12查閱文獻，撰寫開題報告，外文翻譯；
4.13—5.3鑄件工藝設計，工藝圖的繪制以及砂型、砂型的設計；
5.4—5.25數值模擬、整理結果，撰寫說明書；
指導教師意見
指導教師簽字： 年 月 日
教研室意見
教研室主任簽字： 年 月 日
磨機端蓋鑄造工藝設計開題報告
