大型鑄鋼件造型用冶金附具的優(yōu)化設(shè)計(jì)

王小博

（西安雙特智能傳動(dòng)有限公司，陜西,西安 710011）

眾所周知，地坑造型的砂型鑄造生產(chǎn)是以冶金輔具為前提的，如造型工序用的底板、砂箱、擋梁、壓鐵、水口流等。冶金輔具在生產(chǎn)中是否方便實(shí)用直接關(guān)系到鑄件的生產(chǎn)周期及原材料用量。而冶金輔具的設(shè)計(jì)應(yīng)以造型生產(chǎn)工藝形式、流程為依據(jù)。我公司新建鑄鋼車間采用有機(jī)酯水玻璃自硬砂為主、堿酚醛樹(shù)脂自硬砂相輔的造型工藝，為使新建車間鑄鋼件生產(chǎn)工作能順利開(kāi)展，對(duì)大型鑄鋼件造型用冶金輔具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 大型造型用砂箱的設(shè)計(jì)

砂箱是砂型鑄造生產(chǎn)鑄件必不可少的輔具。一般小型砂箱的設(shè)計(jì)參數(shù)，在各種鑄造專業(yè)資料、標(biāo)準(zhǔn)、書(shū)籍中都可查到，大多可滿足設(shè)計(jì)要求。但大型砂箱的設(shè)計(jì)參數(shù)，目前還未有參考資料可查。各鑄造廠多為根據(jù)自己的生產(chǎn)情況自行設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方法對(duì)設(shè)計(jì)者積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)要求很高。對(duì)生產(chǎn)最大單重約220 t鑄鋼件，需要投入的砂箱尺寸大、規(guī)格多。所以，大型砂箱的設(shè)計(jì)工作顯得非常重要。

根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn)，參考同類企業(yè)砂箱形式，設(shè)計(jì)了鑄造用大型砂箱的結(jié)構(gòu)形式。主要尺寸范圍從5 000×5 000（mm）～6 000×6 000（mm）方箱；8 000×4 000（mm）～10 500×5 500（mm）長(zhǎng)方箱。以下以8 000×4 000×550（mm）砂箱作介紹。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.

1.1 主要結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

主要結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2.

圖1 砂箱立體圖

圖2 砂箱主要優(yōu)化設(shè)計(jì)形式圖

1.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

砂箱主要壁厚：60mm，箱壁加強(qiáng)筋間距：660mm；厚度：45mm～50mm；砂箱法蘭寬度：大于200mm，并設(shè)計(jì)了螺栓緊固耳，箱角圓角：R150 mm～360 mm；箱檔厚：40 mm～50 mm；箱筋間距：500 mm；吊把間距：4 000 mm；與砂箱連接的吊把直徑：φ200 mm.

1.3 重要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）本砂箱主要優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)部分是砂箱吊把。吊把設(shè)計(jì)是砂箱設(shè)計(jì)的核心部分，一般小型砂箱吊把與箱壁連接處用較大的圓角過(guò)渡，造成該處熱節(jié)很大，鑄造時(shí)往往補(bǔ)縮不好，易形成內(nèi)部縮孔、縮松。使用時(shí)經(jīng)常發(fā)生斷裂情況。為了改進(jìn)這種情況，本設(shè)計(jì)采用了小圓角、米字加強(qiáng)筋、空心結(jié)構(gòu)。這樣，對(duì)大型砂箱無(wú)需把吊把直徑設(shè)計(jì)的很粗，就可保證吊把的強(qiáng)度。

2）砂箱高度方向的連接是造型操作必要的問(wèn)題。設(shè)計(jì)一種合理、方便使用的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)保證造型生產(chǎn)的質(zhì)量、效率、安全等都起到至關(guān)重要的作用。經(jīng)多方比較，采用了螺栓連接結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)易操作，可方便的使用與高度不同的鑄件造型要求，并可使大型砂型的翻轉(zhuǎn)難題得以解決。

以上砂箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)滿足了大型鑄鋼件造型操作的需求，得到了生產(chǎn)車間及造型操作人員的肯定。并且，此種設(shè)計(jì)得到了推廣。目前，使用情況很好。

2 造型地坑用擋梁的設(shè)計(jì)

新建的造型地坑共有7個(gè)，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。各坑雖尺寸不同，為了滿足地坑造型的需要，均在地坑的側(cè)壁設(shè)置了斷面為200 mm×80 mm、高度與側(cè)壁同高的插槽，用來(lái)插進(jìn)擋梁，其作用同砂箱的一個(gè)側(cè)壁。而擋梁的作用除滿足將大地坑分割為造型時(shí)需要的小地坑外，其另一個(gè)重要功能就是能抵抗鑄件澆注時(shí)鋼水形成的非常大的動(dòng)、靜壓力。同時(shí)應(yīng)滿足擋梁本身鑄造時(shí)結(jié)構(gòu)的要求及使用時(shí)方便、合理等。

2.1 設(shè)計(jì)形式

主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并參考其他兄弟單位的輔具現(xiàn)場(chǎng)使用情況設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)樣式見(jiàn)圖3、圖4.

2.2 擋梁的主要功能及作用

在地坑造型時(shí)，可將大坑隔離為需要的小坑，替代砂箱的功能。減少砂箱的使用量。也可在造型時(shí)埋在砂型中，減少型砂的使用量。需要時(shí)，還可當(dāng)壓鐵使用。使用非常方便、功能靈活。是大型鑄鋼件造型生產(chǎn)不可缺少的輔具。

圖3 擋梁形式一

圖4 擋梁形式二

2.3 設(shè)計(jì)重點(diǎn)

1）長(zhǎng)度尺寸及插頭形狀尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)已制作好的地坑插槽實(shí)際尺寸進(jìn)行實(shí)測(cè)，并應(yīng)留出適當(dāng)?shù)呐浜涎b配間隙；

2）結(jié)構(gòu)及壁厚應(yīng)能滿足抵抗造型及澆注時(shí)鋼水產(chǎn)生的巨大靜、動(dòng)壓力，不變形、不彎曲，更不可折斷；

3）吊把的設(shè)計(jì)除滿足擋梁本身重量的起吊外，還要滿足鑄件打箱，拆除擋梁起吊時(shí)，砂型對(duì)擋梁產(chǎn)生的各種阻礙作用力，并能方便的抽出擋梁。

以上擋梁的設(shè)計(jì)滿足了大型鑄鋼件造型操作的需求，得到了生產(chǎn)車間及造型操作人員的肯定。目前，使用情況很好。

3 結(jié) 語(yǔ)

大型鑄鋼件生產(chǎn)用冶金輔具的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為公司新建車間的鑄鋼件試生產(chǎn)做了較充分的技術(shù)準(zhǔn)備。大多數(shù)投入制作并使用后，取到較理想的效果，得到了生產(chǎn)車間及操作者的肯定,并節(jié)省了項(xiàng)目投建資金及生產(chǎn)成本。