柴油機缸蓋、缸體鑄造工藝設(shè)計

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1、編 制 ： 黃 孫 姜 2011.2.24 內(nèi) 容 簡 介一 、 鑄 造 工 藝 方 案 的 確 定 ；二 、 工 藝 參 數(shù) 設(shè) 定 ；三 、 砂 芯 設(shè) 計 ；四 、 澆 注 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ；五 、 排 氣 系 統(tǒng) 設(shè) 計 。 一 、 鑄 造 工 藝 方 案 確 定鑄 造 工 藝 方 案 確 定 主 要 包 含 三 方 面 內(nèi) 容 ： 砂 箱 中 鑄 件 數(shù) 量 及 排 列 、 澆注 位 置 、 分 型 面 選 定 。1、 砂 箱 中 鑄 件 數(shù) 量 及 排 列 砂 箱 中 鑄 件 數(shù) 量 一 般 是 根 據(jù) 工 藝 要 求 和 生 產(chǎn) 條 件 來 決 定 ， 根 據(jù) 單 件 鑄 件 尺

2、 寸 和 砂箱 內(nèi) 框 尺 寸 （ 長 寬 高 ） 大 小 來 定 ， 同 時 要 考 慮 合 理 的 吃 砂 量 、 砂 鐵 比 。目 前 鑄 造 廠 各 機 型 吃 砂 量 ：A、 氣 缸 體 類 砂 箱 側(cè) 面 最 小 吃 砂 量 在80mm上 下 浮 動 ， 高 度 方 向 最 小 吃 砂 量120mm。B、 缸 蓋 類 砂 箱 側(cè) 面 最 小 吃 砂 量 約 70左 右 ， 頂 底 面 吃 砂 量 （ 側(cè) 澆 ） 110mm左 右 。 2、 澆 注 位 置 確 定 澆 注 位 置 是 根 據(jù) 鑄 件 結(jié) 構(gòu) 特 點 、 尺 寸 、 重 量 、 技 術(shù) 要 求 、 鑄 造合 金 特 性

3、 、 鑄 造 方 法 以 及 生 產(chǎn) 車 間 條 件 決 定 的 。 3、 分 型 面 選 定 缸 蓋 類 大 部 分 是 用 砂 芯 包 圍 而 成 ， 其 分 型 面 基 本 選 在 內(nèi) 腔 水 道 悶 頭 孔 中 心 線 位 置 ；缸 體 類 分 型 面 選 在 缸 孔 中 心 線 平 面 上 。 二 、 工 藝 參 數(shù) 設(shè) 定 工 藝 參 數(shù) 設(shè) 定 包 含 ： 加 工 余 量 、 鑄 件 收 縮 率 、 拔 模 斜 度 、 最 小 鑄 出 孔 、 反 變 形量 、 工 藝 補 正 量 、 分 型 （ 盒 ） 負(fù) 數(shù) 等 。1、 加 工 余 量為 了 獲 得 光 滑 的 表 面 ， 鑄

4、 件 表 面 需 要 進 行 機 加 工 。 鑄 件 的 加 工 余 量 一 般 是 在工 藝 圖 或 技 術(shù) 要 求 中 用 文 字 描 述 ； 采 用 非 標(biāo) 準(zhǔn) 加 工 余 量 時 ， 應(yīng) 在 工 藝 圖 上 所需 部 位 直 接 標(biāo) 出 。 2、 鑄 件 收 縮 率 鑄 件 收 縮 率 是 指 鑄 件 從 收 縮 開 始 溫 度 （ 液 相 中 析 出 枝 晶 搭 成 的 骨 架 開 始 有 固 態(tài) 性質(zhì) 時 的 溫 度 ） 冷 卻 到 室 溫 時 相 對 體 積 收 縮 量 ， 通 常 以 模 樣 與 鑄 件 長 度 差 值 比 表 示 。 氣 缸 體 、 缸 蓋 鑄 件 結(jié) 構(gòu) 復(fù)

5、 雜 且 壁 厚 不 均 勻 ， 其 各 部 位 冷 卻 速 度 不 同 ， 互 相 制 約 ， 各個 方 向 的 收 縮 率 也 不 一 樣 ， 砂 芯 越 多 ， 鑄 件 收 縮 阻 力 就 越 大 ， 收 縮 率 就 越 小 。 氣 缸 體 類 長 向 缸 孔 段 鑄 造 收 縮 率按 1%計 算 ， 曲 軸 箱 段 鑄 造 收 縮 率 按0.6 %計 算 ， 前 后 端 插 片 長 向 收 鑄 造縮 率 缸 頂 1%過 渡 到 機 腳 的 0.6%； 外型 長 向 鑄 造 收 縮 率 1%， 其 余 方 向 鑄造 收 縮 率 0.8 %缸 蓋 類 進 氣 道 圓 芯 頭 座 長 向 鑄

6、 造收 縮 率 按 1%計 算 ， 其 余 鑄 造 收 縮率 按 0.8 計 算 氣 缸 體 收 縮 率 示 意 圖 3、 拔 模 斜 度 鑄 件 本 身 沒 有 足 夠 的 結(jié) 構(gòu)斜 度 ， 應(yīng) 該 在 鑄 造 工 藝 設(shè) 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 1 1.5 ； 外 型 芯頭 座 拔 斜 度 3 5 ， 工 作 面 拔模 斜 度 1.5 。4、 最 小 鑄 出 孔 和 槽 缸 蓋 、 缸 體 零 件 上 有 很 多 孔 、 槽 和 臺 階 ， 一 般 應(yīng) 盡 可 能 在 鑄 造 時 鑄 出

7、。 這 樣 可以 節(jié) 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 。 但 是 ， 當(dāng) 鑄 件 上 的 孔 、 槽 尺 寸 太 小 ， 金 屬 壓 力 較大 時 ， 反 而 會 使 鑄 件 產(chǎn) 生 粘 砂 、 斷 芯 。 鑄 造 廠 鑄 件 目 前 在 生 產(chǎn) 機 型 其 孔 徑 小 于15mm時 ， 一 般 不 鑄 出 。 5、 反 變 形 量 反 變 形 量 在 長 條 形 的 缸 蓋 類 鑄 件 上 使 用 比較 多 ， 由 于 缸 蓋 類 鑄

8、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(chǎn) 生 翹 曲 變 形 。 6、 工 藝 補 正 量7、 分 型 （ 盒 ） 負(fù) 數(shù)工 藝 補 正 量 是 用 以 防 止 鑄 件 局 部尺 寸 由 于 各 種 工 藝 因 素 （ 例 如 鑄件 收 縮 率 選 用 值 和 實 際 值 不 符 、鑄 件 變 形 、 有 規(guī) 律 的 操 作 偏 差 等 ）的 影 響 而 超 差 ， 在 鑄 件 上 相 應(yīng) 部位 增 加 金 屬 層 厚 度 。 造 型 起 模 后 鑄 型 變 形 引 起 分 型

9、面 凹 凸 不 平 ， 合 型 時 就 增 加 了 型腔 的 高 度 ， 鑄 件 尺 寸 增 大 。 為 保證 鑄 件 尺 寸 符 合 圖 樣 要 求 ， 在 模樣 上 必 須 減 去 相 應(yīng) 高 度 ， 減 去 的 數(shù) 值 稱 為 分 型 負(fù) 數(shù) 。 同 理 ， 在 芯盒 模 具 的 分 盒 面 減 去 的 數(shù) 值 稱 為分 盒 負(fù) 數(shù) 。 三 、 砂 芯 設(shè) 計氣 缸 蓋 和 缸 體 內(nèi) 腔 、 孔 、 槽 因 不 能 直 接 出 砂 ， 這 些 部 位 需 要 由 砂 芯 形 成 。1、 砂 芯 分 類 原 則 氣 缸 蓋 、 缸 體 砂 芯 主 要 按 部 位 來 區(qū) 分 ， 每 個

10、部 位 由 一 個 砂 芯 形 成 ， 按 組 芯 順 序給 每 個 砂 芯 定 編 號 。氣 缸 蓋 砂 芯 一 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(shè) 為 頂 桿 室 芯 。 氣 缸 體 砂 芯 一 般 分 為 底 盤 芯 （ 有 些 機 型 沒 有 ） 、 水 道 芯 、 頂 桿 室 芯 、 主 體 芯 、插 片 芯 ， 干 濕 機 體 還 有 水 套 芯 和 基 準(zhǔn) 面 芯 。 各 柴 油 機 廠 家 砂 芯 分 類 對 比 氣 缸 體 砂 芯 2、 芯 頭 間 隙

11、為 了 組 芯 和 下 芯 的 方 便 ， 芯 頭 應(yīng) 有 一 定 的 斜 度 ， 芯 頭 與 芯 頭 座 之 間 有 一 定 的 間 隙 。砂 芯 定 位 凖 頭 單 邊 間 隙 冷 芯 為 0.1mm， 熱 芯 的 稍 大 些 ； 砂 芯 組 與 外 型 間 隙 約 2mm。 四 、 澆 注 系 統(tǒng) 設(shè) 計澆 注 系 統(tǒng) 就 是 把 金 屬 液 引 入 型 腔 的 通 道 。根 據(jù) 澆 注 系 統(tǒng) 各 單 元 截 面 比 例 關(guān) 系 ， 可 分 為 封 閉 式 、 開 放 式 、 半 封 閉 半 開 放 式 、 半開 發(fā) 半 封 閉 式 。 類 型 比 例 關(guān) 系封 閉 式 F 直 F橫

12、F內(nèi)開 放 式 F直 F橫 F橫 F內(nèi)半 開 發(fā) 半 封 閉 式 F直 F內(nèi) 2、 內(nèi) 澆 道 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 設(shè) 計 內(nèi) 澆 道 的 作 用 是 控 制 金 屬 液 充 填 鑄 型 的 速 度 和 方 向 ， 調(diào) 節(jié) 鑄 型 各 部 分 的 溫 度 和鑄 件 的 凝 固 順 序 。 設(shè) 計 內(nèi) 澆 道 時 應(yīng) 力 求 流 量 分 布 均 勻 ， 充 型 平 穩(wěn) ， 無 噴 射 和 飛 濺現(xiàn) 象 發(fā) 生 。F內(nèi) mg/(t 2gHp )m鑄 件 總 質(zhì) 量 ；g重 力 加 速 度 ；流 量 系 數(shù) ， 可 取 0.48；金 屬 液 密 度 ；t充 填 全 部 型 腔 時 的 時 間 ；H p金

13、 屬 液 靜 壓 頭 。 3、 橫 澆 道 設(shè) 計橫 澆 道 是 聯(lián) 結(jié) 直 澆 道 與 內(nèi) 澆 道 的 中 間 組 元 ， 它 的 主 要 作 用 是 使 金 屬 液 能 均 勻 而 足 夠的 平 穩(wěn) 地 流 入 內(nèi) 澆 口 ， 同 時 還 要 有 利 于 渣 及 非 金 屬 雜 物 上 浮 并 滯 留 在 其 頂 部 ， 不 隨液 流 進 入 型 腔 ， 因 此 有 些 廠 家 還 把 橫 澆 道 稱 為 撇 渣 道 。橫 澆 道 截 面 積 ： F橫 =（ 2 4） F內(nèi) 3、 直 澆 道 設(shè) 計直 澆 道 是 鐵 水 進 入 橫 澆 道 的 入 口 ， 在 直 澆 道 轉(zhuǎn) 入 橫 澆

14、道 位 置 通 常 是 一 個 急 轉(zhuǎn) 彎 ， 鐵水 流 容 易 出 現(xiàn) 紊 流 和 沖 擊 現(xiàn) 象 ， 會 把 氣 體 卷 入 鑄 型 ， 沖 擊 產(chǎn) 生 的 散 砂 也 會 進 入 型 腔 ，因 此 ， 通 常 在 直 澆 道 底 部 設(shè) 一 個 倒 錐 形 的 凹 窩 ， 稱 為 直 澆 道 窩 。 柴 油 機 常 見 的 幾 種 澆 注 系 統(tǒng) 五 、 排 氣 系 統(tǒng) 設(shè) 計排 氣 系 統(tǒng) 是 型 腔 出 氣 口 、 砂 型 和 砂 芯 排 氣 通 道 ， 分 為 明 、 暗 兩 種 。排 氣 孔 設(shè) 置 原 則 ：1、 出 氣 孔 一 般 設(shè) 置 在 鑄 件 的 最 高 部 位 ，

15、金 屬 液 最后 到 達 的 部 位 ， 砂 芯 發(fā) 氣 和 蓄 氣 較 多 的 部 位 ， 型 腔內(nèi) 氣 體 難 以 排 出 的 “ 死 角 ” 處 。2、 通 常 不 宜 設(shè) 置 排 氣 孔 在 鑄 件 熱 節(jié) 和 厚 壁 處 ， 以免 出 氣 孔 冷 卻 快 導(dǎo) 致 鑄 件 在 該 處 產(chǎn) 生 收 縮 缺 陷 ， 如確 實 需 要 ， 可 采 用 引 出 式 排 氣 孔 。3、 排 氣 槽 盡 量 不 與 型 腔 直 通 ， 可 采 用 折 線 方 式 排氣 ， 以 防 止 散 砂 掉 入 型 腔 形 成 砂 眼 。4、 為 防 止 鐵 液 堵 死 排 氣 通 道 ， 可 在 芯 頭 處

16、 用 封 箱泥 條 封 住 。 5、 鐵 水 最 后 到 達 的 地 方 往 往 容 易 形 成 氣 孔 ， 可 以設(shè) 置 溢 流 槽 ， 排 出 含 雜 質(zhì) 較 多 了 冷 鐵 水 ， 又 可 防 止氣 孔 產(chǎn) 生 。6、 明 排 氣 孔 根 部 總 截 面 積 最 小 應(yīng) 等 于 內(nèi) 澆 道 總 截面 積 ， 若 條 件 允 許 ， 排 氣 孔 根 部 總 截 面 積 要 比 內(nèi) 澆道 總 截 面 積 大 1.5倍 以 上 ， 以 保 證 型 腔 內(nèi) 氣 體 順 暢排 出 ， 澆 注 過 程 鐵 水 流 動 平 穩(wěn) 。 排 氣 孔 尺 寸 ：圓 形 排 氣 孔 尺 寸 底 部 尺 寸 不 宜 過 大 ， 一 般 等 于 鑄 件 該 處 壁 厚 的 1/2 3/4， 排 氣孔 尺 寸 盡 量 取 大 值 。排 氣 孔 直 徑 大 于 20mm時 ， 可 設(shè) 計 成 片 狀 排 氣 通 道 。 謝 謝 ！