柴油機缸蓋缸體鑄造工藝設計

柴油機缸蓋、缸體鑄造工藝設計內(nèi)容簡介一、鑄造工藝方案的確定；二、工藝參數(shù)設定；三、砂芯設計；四、澆注系統(tǒng)設計；五、排氣系統(tǒng)設計。一、鑄造工藝方案確定一、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?shù)酌娉陨傲浚▊?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、技術要求、鑄造合金特性、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)設定 工藝參數(shù)設定包含：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）負數(shù)等。1、加工余量為了獲得光滑的表面，鑄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要求中用文字描述；采用非標準加工余量時，應在工藝圖上所需部位直接標出。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。4、最小鑄出孔和槽 缸蓋、缸體零件上有很多孔、槽和臺階，一般應盡可能在鑄造時鑄出。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，在鑄件上相應部位增加金屬層厚度。 造型起模后鑄型變形引起分型面凹凸不平，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高度，減去的數(shù)值稱為分型負數(shù)。同理，在芯盒模具的分盒面減去的數(shù)值稱為分盒負數(shù)。三、砂芯設計氣缸蓋和缸體內(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面芯。各柴油機廠家砂芯分類對比氣缸體砂芯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。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。2、內(nèi)澆道結(jié)構(gòu)尺寸設計 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。設計內(nèi)澆道時應力求流量分布均勻，充型平穩(wěn)，無噴射和飛濺現(xiàn)象發(fā)生。F F內(nèi)內(nèi)mg/(t2gH2gHp p ) )mm鑄件總質(zhì)量；鑄件總質(zhì)量；gg重力加速度；重力加速度；流量系數(shù)，可取流量系數(shù)，可取0.48；金屬液密度；金屬液密度；t t充填全部型腔時的時間；充填全部型腔時的時間；H Hp p金屬液靜壓頭。金屬液靜壓頭。3、橫澆道設計橫澆道是聯(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=（24）F內(nèi)3、直澆道設計直澆道是鐵水進入橫澆道的入口，在直澆道轉(zhuǎn)入橫澆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。排氣孔設置原則：1、出氣孔一般設置在鑄件的最高部位，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、通常不宜設置排氣孔在鑄件熱節(jié)和厚壁處，以免出氣孔冷卻快導致鑄件在該處產(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1/23/4，排氣孔尺寸盡量取大值。排氣孔直徑大于20mm時，可設計成片狀排氣通道。謝謝！