柴油机缸盖、缸体铸造工艺设计

编 制 ： 黄 孙 姜 2011.2.24 内 容 简 介一 、 铸 造 工 艺 方 案 的 确 定 ；二 、 工 艺 参 数 设 定 ；三 、 砂 芯 设 计 ；四 、 浇 注 系 统 设 计 ；五 、 排 气 系 统 设 计 。 一 、 铸 造 工 艺 方 案 确 定铸 造 工 艺 方 案 确 定 主 要 包 含 三 方 面 内 容 ： 砂 箱 中 铸 件 数 量 及 排 列 、 浇注 位 置 、 分 型 面 选 定 。1、 砂 箱 中 铸 件 数 量 及 排 列 砂 箱 中 铸 件 数 量 一 般 是 根 据 工 艺 要 求 和 生 产 条 件 来 决 定 ， 根 据 单 件 铸 件 尺 寸 和 砂箱 内 框 尺 寸 （ 长 宽 高 ） 大 小 来 定 ， 同 时 要 考 虑 合 理 的 吃 砂 量 、 砂 铁 比 。目 前 铸 造 厂 各 机 型 吃 砂 量 ：A、 气 缸 体 类 砂 箱 侧 面 最 小 吃 砂 量 在80mm上 下 浮 动 ， 高 度 方 向 最 小 吃 砂 量120mm。B、 缸 盖 类 砂 箱 侧 面 最 小 吃 砂 量 约 70左 右 ， 顶 底 面 吃 砂 量 （ 侧 浇 ） 110mm左 右 。 2、 浇 注 位 置 确 定 浇 注 位 置 是 根 据 铸 件 结 构 特 点 、 尺 寸 、 重 量 、 技 术 要 求 、 铸 造合 金 特 性 、 铸 造 方 法 以 及 生 产 车 间 条 件 决 定 的 。 3、 分 型 面 选 定 缸 盖 类 大 部 分 是 用 砂 芯 包 围 而 成 ， 其 分 型 面 基 本 选 在 内 腔 水 道 闷 头 孔 中 心 线 位 置 ；缸 体 类 分 型 面 选 在 缸 孔 中 心 线 平 面 上 。 二 、 工 艺 参 数 设 定 工 艺 参 数 设 定 包 含 ： 加 工 余 量 、 铸 件 收 缩 率 、 拔 模 斜 度 、 最 小 铸 出 孔 、 反 变 形量 、 工 艺 补 正 量 、 分 型 （ 盒 ） 负 数 等 。1、 加 工 余 量为 了 获 得 光 滑 的 表 面 ， 铸 件 表 面 需 要 进 行 机 加 工 。 铸 件 的 加 工 余 量 一 般 是 在工 艺 图 或 技 术 要 求 中 用 文 字 描 述 ； 采 用 非 标 准 加 工 余 量 时 ， 应 在 工 艺 图 上 所需 部 位 直 接 标 出 。 2、 铸 件 收 缩 率 铸 件 收 缩 率 是 指 铸 件 从 收 缩 开 始 温 度 （ 液 相 中 析 出 枝 晶 搭 成 的 骨 架 开 始 有 固 态 性质 时 的 温 度 ） 冷 却 到 室 温 时 相 对 体 积 收 缩 量 ， 通 常 以 模 样 与 铸 件 长 度 差 值 比 表 示 。 气 缸 体 、 缸 盖 铸 件 结 构 复 杂 且 壁 厚 不 均 匀 ， 其 各 部 位 冷 却 速 度 不 同 ， 互 相 制 约 ， 各个 方 向 的 收 缩 率 也 不 一 样 ， 砂 芯 越 多 ， 铸 件 收 缩 阻 力 就 越 大 ， 收 缩 率 就 越 小 。 气 缸 体 类 长 向 缸 孔 段 铸 造 收 缩 率按 1%计 算 ， 曲 轴 箱 段 铸 造 收 缩 率 按0.6 %计 算 ， 前 后 端 插 片 长 向 收 铸 造缩 率 缸 顶 1%过 渡 到 机 脚 的 0.6%； 外型 长 向 铸 造 收 缩 率 1%， 其 余 方 向 铸造 收 缩 率 0.8 %缸 盖 类 进 气 道 圆 芯 头 座 长 向 铸 造收 缩 率 按 1%计 算 ， 其 余 铸 造 收 缩率 按 0.8 计 算 气 缸 体 收 缩 率 示 意 图 3、 拔 模 斜 度 铸 件 本 身 没 有 足 够 的 结 构斜 度 ， 应 该 在 铸 造 工 艺 设 计 时给 出 铸 件 的 拔 模 斜 度 ， 以 保 证铸 型 、 砂 芯 的 起 模 。 一 般 芯 盒起 模 斜 度 为 1 1.5 ； 外 型 芯头 座 拔 斜 度 3 5 ， 工 作 面 拔模 斜 度 1.5 。4、 最 小 铸 出 孔 和 槽 缸 盖 、 缸 体 零 件 上 有 很 多 孔 、 槽 和 台 阶 ， 一 般 应 尽 可 能 在 铸 造 时 铸 出 。 这 样 可以 节 约 金 属 ， 减 少 机 加 工 工 作 量 、 降 低 成 本 ， 又 可 以 使 铸 件 壁 厚 比 较 均 匀 ， 减 少 形成 缩 孔 、 缩 松 等 铸 造 缺 陷 的 倾 向 。 但 是 ， 当 铸 件 上 的 孔 、 槽 尺 寸 太 小 ， 金 属 压 力 较大 时 ， 反 而 会 使 铸 件 产 生 粘 砂 、 断 芯 。 铸 造 厂 铸 件 目 前 在 生 产 机 型 其 孔 径 小 于15mm时 ， 一 般 不 铸 出 。 5、 反 变 形 量 反 变 形 量 在 长 条 形 的 缸 盖 类 铸 件 上 使 用 比较 多 ， 由 于 缸 盖 类 铸 件 壁 厚 不 均 匀 ， 长 度 越大 ， 高 度 越 小 ， 各 部 分 凝 固 、 冷 却 速 度 不 同 ，引 起 收 缩 不 一 致 ， 铸 件 产 生 翘 曲 变 形 。 6、 工 艺 补 正 量7、 分 型 （ 盒 ） 负 数工 艺 补 正 量 是 用 以 防 止 铸 件 局 部尺 寸 由 于 各 种 工 艺 因 素 （ 例 如 铸件 收 缩 率 选 用 值 和 实 际 值 不 符 、铸 件 变 形 、 有 规 律 的 操 作 偏 差 等 ）的 影 响 而 超 差 ， 在 铸 件 上 相 应 部位 增 加 金 属 层 厚 度 。 造 型 起 模 后 铸 型 变 形 引 起 分 型面 凹 凸 不 平 ， 合 型 时 就 增 加 了 型腔 的 高 度 ， 铸 件 尺 寸 增 大 。 为 保证 铸 件 尺 寸 符 合 图 样 要 求 ， 在 模样 上 必 须 减 去 相 应 高 度 ， 减 去 的 数 值 称 为 分 型 负 数 。 同 理 ， 在 芯盒 模 具 的 分 盒 面 减 去 的 数 值 称 为分 盒 负 数 。 三 、 砂 芯 设 计气 缸 盖 和 缸 体 内 腔 、 孔 、 槽 因 不 能 直 接 出 砂 ， 这 些 部 位 需 要 由 砂 芯 形 成 。1、 砂 芯 分 类 原 则 气 缸 盖 、 缸 体 砂 芯 主 要 按 部 位 来 区 分 ， 每 个 部 位 由 一 个 砂 芯 形 成 ， 按 组 芯 顺 序给 每 个 砂 芯 定 编 号 。气 缸 盖 砂 芯 一 般 分 为 底 盘 芯 、 下 主 体 芯 、 上 主 体 芯 、 进 气 道 芯 、 排 气 道 芯 、 盖盘 芯 ， 部 分 机 型 铸 顶 杆 室 ， 设 为 顶 杆 室 芯 。 气 缸 体 砂 芯 一 般 分 为 底 盘 芯 （ 有 些 机 型 没 有 ） 、 水 道 芯 、 顶 杆 室 芯 、 主 体 芯 、插 片 芯 ， 干 湿 机 体 还 有 水 套 芯 和 基 准 面 芯 。 各 柴 油 机 厂 家 砂 芯 分 类 对 比 气 缸 体 砂 芯 2、 芯 头 间 隙为 了 组 芯 和 下 芯 的 方 便 ， 芯 头 应 有 一 定 的 斜 度 ， 芯 头 与 芯 头 座 之 间 有 一 定 的 间 隙 。砂 芯 定 位 凖 头 单 边 间 隙 冷 芯 为 0.1mm， 热 芯 的 稍 大 些 ； 砂 芯 组 与 外 型 间 隙 约 2mm。 四 、 浇 注 系 统 设 计浇 注 系 统 就 是 把 金 属 液 引 入 型 腔 的 通 道 。根 据 浇 注 系 统 各 单 元 截 面 比 例 关 系 ， 可 分 为 封 闭 式 、 开 放 式 、 半 封 闭 半 开 放 式 、 半开 发 半 封 闭 式 。 类 型 比 例 关 系封 闭 式 F 直 F横 F内开 放 式 F直 F横 F横 F内半 开 发 半 封 闭 式 F直 F内 2、 内 浇 道 结 构 尺 寸 设 计 内 浇 道 的 作 用 是 控 制 金 属 液 充 填 铸 型 的 速 度 和 方 向 ， 调 节 铸 型 各 部 分 的 温 度 和铸 件 的 凝 固 顺 序 。 设 计 内 浇 道 时 应 力 求 流 量 分 布 均 匀 ， 充 型 平 稳 ， 无 喷 射 和 飞 溅现 象 发 生 。F内 mg/(t 2gHp )m铸 件 总 质 量 ；g重 力 加 速 度 ；流 量 系 数 ， 可 取 0.48；金 属 液 密 度 ；t充 填 全 部 型 腔 时 的 时 间 ；H p金 属 液 静 压 头 。 3、 横 浇 道 设 计横 浇 道 是 联 结 直 浇 道 与 内 浇 道 的 中 间 组 元 ， 它 的 主 要 作 用 是 使 金 属 液 能 均 匀 而 足 够的 平 稳 地 流 入 内 浇 口 ， 同 时 还 要 有 利 于 渣 及 非 金 属 杂 物 上 浮 并 滞 留 在 其 顶 部 ， 不 随液 流 进 入 型 腔 ， 因 此 有 些 厂 家 还 把 横 浇 道 称 为 撇 渣 道 。横 浇 道 截 面 积 ： F横 =（ 2 4） F内 3、 直 浇 道 设 计直 浇 道 是 铁 水 进 入 横 浇 道 的 入 口 ， 在 直 浇 道 转 入 横 浇 道 位 置 通 常 是 一 个 急 转 弯 ， 铁水 流 容 易 出 现 紊 流 和 冲 击 现 象 ， 会 把 气 体 卷 入 铸 型 ， 冲 击 产 生 的 散 砂 也 会 进 入 型 腔 ，因 此 ， 通 常 在 直 浇 道 底 部 设 一 个 倒 锥 形 的 凹 窝 ， 称 为 直 浇 道 窝 。 柴 油 机 常 见 的 几 种 浇 注 系 统 五 、 排 气 系 统 设 计排 气 系 统 是 型 腔 出 气 口 、 砂 型 和 砂 芯 排 气 通 道 ， 分 为 明 、 暗 两 种 。排 气 孔 设 置 原 则 ：1、 出 气 孔 一 般 设 置 在 铸 件 的 最 高 部 位 ， 金 属 液 最后 到 达 的 部 位 ， 砂 芯 发 气 和 蓄 气 较 多 的 部 位 ， 型 腔内 气 体 难 以 排 出 的 “ 死 角 ” 处 。2、 通 常 不 宜 设 置 排 气 孔 在 铸 件 热 节 和 厚 壁 处 ， 以免 出 气 孔 冷 却 快 导 致 铸 件 在 该 处 产 生 收 缩 缺 陷 ， 如确 实 需 要 ， 可 采 用 引 出 式 排 气 孔 。3、 排 气 槽 尽 量 不 与 型 腔 直 通 ， 可 采 用 折 线 方 式 排气 ， 以 防 止 散 砂 掉 入 型 腔 形 成 砂 眼 。4、 为 防 止 铁 液 堵 死 排 气 通 道 ， 可 在 芯 头 处 用 封 箱泥 条 封 住 。 5、 铁 水 最 后 到 达 的 地 方 往 往 容 易 形 成 气 孔 ， 可 以设 置 溢 流 槽 ， 排 出 含 杂 质 较 多 了 冷 铁 水 ， 又 可 防 止气 孔 产 生 。6、 明 排 气 孔 根 部 总 截 面 积 最 小 应 等 于 内 浇 道 总 截面 积 ， 若 条 件 允 许 ， 排 气 孔 根 部 总 截 面 积 要 比 内 浇道 总 截 面 积 大 1.5倍 以 上 ， 以 保 证 型 腔 内 气 体 顺 畅排 出 ， 浇 注 过 程 铁 水 流 动 平 稳 。 排 气 孔 尺 寸 ：圆 形 排 气 孔 尺 寸 底 部 尺 寸 不 宜 过 大 ， 一 般 等 于 铸 件 该 处 壁 厚 的 1/2 3/4， 排 气孔 尺 寸 尽 量 取 大 值 。排 气 孔 直 径 大 于 20mm时 ， 可 设 计 成 片 状 排 气 通 道 。 谢 谢 ！