柴油机缸盖缸体铸造工艺设计

柴油机缸盖、缸体铸造工艺设计内容简介一、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11.5；外型芯头座拔斜度35，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。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 F内内mg/(t2gH2gHp p ) )mm铸件总质量；铸件总质量；gg重力加速度；重力加速度；流量系数，可取流量系数，可取0.48；金属液密度；金属液密度；t t充填全部型腔时的时间；充填全部型腔时的时间；H Hp p金属液静压头。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=（24）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1/23/4，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！