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1、柴油機缸蓋、缸體鑄造工藝設計內容簡介一、鑄造工藝方案的確定;二、工藝參數設定;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容:砂箱中鑄件數量及排列、澆注位置、分型面選定。1、砂箱中鑄件數量及排列 砂箱中鑄件數量一般是根據工藝要求和生產條件來決定,根據單件鑄件尺寸和砂箱內框尺寸(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、缸蓋類砂箱側面最小吃砂量約70左右,頂底面吃砂量(側澆)110mm左右。2、澆注位置確
2、定 澆注位置是根據鑄件結構特點、尺寸、重量、技術要求、鑄造合金特性、鑄造方法以及生產車間條件決定的。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、工藝參數設定 工藝參數設定包含: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)性質時的溫度)
3、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、缸蓋鑄件結構復雜且壁厚不均勻,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構斜度,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
4、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,反而會使鑄件產生粘砂、斷芯。鑄造廠鑄件目前在生產機型其孔徑小于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,鑄件產生翹曲變形。6、工藝補正量7、分型(盒)負數工藝補正量是用以防止鑄件局部
5、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,減去的數值稱為分型負數。同理,在芯盒模具的分盒面減去的數值稱為分盒負數。三、砂芯設計氣缸蓋和缸體內腔、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
6、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、內澆道結構尺寸設計 內澆道的作用是控制金屬液充填鑄型的速度和方向,調節(jié)鑄型各部分的溫度和鑄件的凝固順序。設計內澆道時應力求流量分布均
7、勻,充型平穩(wěn),無噴射和飛濺現象發(fā)生。F F內內mg/(t2gH2gHp p ) )mm鑄件總質量;鑄件總質量;gg重力加速度;重力加速度;流量系數,可取流量系數,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結直澆道與內澆道的中間組元,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,在直澆道轉入橫澆道位置通常是
8、一個急轉彎,鐵水流容易出現紊流和沖擊現象,會把氣體卷入鑄型,沖擊產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,排出含雜質較多了冷鐵水,又可防止氣孔產生。6、明排氣孔根部總截面積最小應等于內澆道總截面積,若條件允許,排氣孔根部總截面積要比內澆道總截面積大1.5倍以上,以保證型腔內氣體順暢排出,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!