毕业设计（论文）-消失模铸造工艺与模具制造的关系.doc

消失模铸造工艺与模具制造的关系 目 录 摘 要.3 关键词.3 ABSTRACT.4 KEY WORDS.4 前 言.5 1.1. 绪绪 论论.6 1.1 本文研究的主要内容和意义 .6 1.2 消失模铸造工艺的简介以及发展趋势.6 1.2.1 消失模铸造工艺的简介.6 1.2.2 消失模铸造工艺流程.7 1.2.3 消失模铸造工艺的特点与优势.10 1.2.4 国外消失模铸造工艺的发展历程.11 1.2.5 国内消失模铸造工艺的发展历程.12 1.2.6 消失模铸造行业的行业动态以及发展趋势.13 2 2. . 本文论文来源及意义本文论文来源及意义.15 2.1 课题来源与意义.15 2.2 消失模铸造工艺与模具制造的流程.15 3 3. . 消失模铸造工艺与模具制造案例分析消失模铸造工艺与模具制造案例分析.17 3.1 重型发动机脉冲式排气管案例分析.17 3.2 拖拉机后桥壳案例分析.19 3.3 犁田机驱动轴壳体案例分析.23 毕业设计总结毕业设计总结.25 致致 谢谢.26 参考文献参考文献.27 消失模铸造工艺与模具制造的关系 摘摘 要要 消失模铸造（又称实型铸造）是铸造工艺中兴起的一种精确成型铸造方式， 是目前铸造行业中应用较为成功的方法之一。经过半个多世纪的探索和研究， 该技术已经发展的比较成熟，从最初的单纯制作金属雕像等工艺品，到如今已 被成功的应用到工业生产中，足见其适应性和适用性。同时，消失模铸造工艺 是一门很严谨的学科，它所涉猎的知识范围甚是广泛，例如：力学结构、传热 学、流体力学等，每个环节、步骤的工艺设计都对模具的设计与制造产生重要 的影响，很鲜明的阐述了消失模铸造工艺设计在模具制造中的核心位置。放眼 国内消失模铸造行业，虽然各个铸造企业追求的目标与偏重点不同，但以工艺 为核心的思想，仍是行业之魂，它影响着模具制造的未来。 本文主要介绍消失模铸造工艺对模具设计及制造的影响，同时也剖析了国 内消失模模具制造业的现状和行业的浮躁，通过以下案例的分析与讲解，总结 除了工艺与铸造模具之间的关系，同时还引出了消失模铸造行业前进的方向。 关键词关键词：消失模铸造工艺;消失模铸造模具;方向 Abstract Lost Foam Casting（LFC）which is named Full-Mould Casting is a kind of accurate shaping rising in casting technology ,and also a successful way of applied to casting field at present . After more than half a century of exploration and research, the technology has developed more mature, from the initial pure metal sculpture arts and crafts, such as, until now has been successfully applied to industrial production, it serves to show its applicability and suitability. At the same time, the Lost Foam Casting process is a very rigorous discipline, it involved in the scope of knowledge is very wide, such as: mechanical structure, heat transfer, fluid mechanics, etc., each link and the steps of process design have important impact on mould design and manufacture, is in Lost Foam Casting process design in mold manufacturing in the core position. In domestic epc industry, although the foundry enterprises pursue the goal and the partial focus is different, but with technology as the core idea, still is the soul of a business, it affects the mould manufacturing in the future . Lost foam casting process were introduced in this paper influence on mold design and manufacturing, and also analyzes the status quo of domestic epc mold manufacturing and industry blundering, through the analysis and interpretation of the following case, summed up in addition to the relationship between the process and casting mould, and also leads the direction of the Lost Foam Casting industry forward . Key words : Lost foam casting process ;Lost foam casting mold; Direction 前前 言言 消失模铸造行业在国内已经发展了几十年了，面对目前国内消失模铸造行业的发展形势， 忧喜参半，随着科技的发展，消失模铸造企业更多的注重技术与人才的培养，引进先进的 生产设备，追求高效的生产，但是少部分企业因为种种因素，在消失模铸造行业中，过于 注重经济发展，忽略技术与生产力的重要性，盲目生产，不计成效，对整个行业的发展带 来了不少阻力。随着国家经济的转型，企业更多的是注重技术与生产能力，与时俱进，推 动科技与技术的前进，才能更好的服务于社会，造福于人类。 1 1 绪绪 论论 1.11.1 本文研究的主要内容和意义本文研究的主要内容和意义 本课题主要研究的方向是消失模铸造工艺与模具制造之间的关系，探索与 讨论出两者之间，到底谁会更多的主导与决定一件铸件的生产，在符合工艺与 使用性能的条件下。因此，本人在毕业设计阶段主要是通过对铸件模具设计与 制造的案例分析来展开工作的。 通过消失模铸造工艺生产的铸件，我们在生产前，首先就要考虑其材质， 方便后面工艺的指定，其次要对铸件的设计图进行准确、精密的计算与设计， 对于不合理的设计要进行改良，同时要考虑铸件的使用性、实效性，最后制定 出一个最合理的生产工艺。本文，我主要是通过对各个案例进行深度剖析，最 后得出结论。 1.21.2 消失模铸造工艺的简介以及发展趋势消失模铸造工艺的简介以及发展趋势 1.2.11.2.1 消失模铸造工艺的简介消失模铸造工艺的简介 消失模铸造工艺（Lost Foam Casting Process）又称为实型铸造工艺（Full- Mould Casting Process） 。消失模铸造技术是将与铸件尺寸形状相同的发泡塑料 模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂层并烘干后，埋在干石英砂中振动造型， 在一定条件下浇注液体金属，使模型气化并占据模型位置，凝固冷却后形成所 需铸件的方法。与传统的铸造技术相比，消失模铸造技术具有独特的优势，因 此被国内外铸造界誉为“二十一世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命” ， 铸造业需要可持续发展，需要绿色，而消失模恰好就是这种先进的铸造方式。 1.2.21.2.2 消失模铸造工艺流程消失模铸造工艺流程 原始泡塑珠 粒 发泡成型组合成模型 粗 泡塑板材制作模型 浇铸冷却清理 消失模铸造工艺流程简介消失模铸造工艺流程简介 ( (1 1) ) 泡泡塑塑珠珠粒粒的的选选用用： 消失模铸造专用的泡沫珠粒有三种。 可发性聚苯乙烯树脂珠粒（简称 EPS）； 可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒（简称STMMA）； 可发性聚甲基丙烯酸甲脂树脂珠粒 （简称 EPMMA）。 常用可发性聚苯乙烯树脂珠粒（ EPS），用于铸造有色金属、灰铁及一 般钢铸。 珠粒特点：半透明珠粒，预发泡倍数4060，粒径为 0.180.80 亳米 （6 种尺寸）， 一般选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9 1/10。 ( (2 2) ) 模模型型制制作作： 有两种情况： 由泡塑珠粒制作： 预发泡熟化发泡成型冷却出模 预发泡 EPS 珠粒在加入模具前，要先进行予发泡，以使珠粒膨胀到一定尺寸。 模 型 涂 层 铸件 预发泡过程决定了模型的密度、尺寸稳定性及精度，是关键环节之一。适用 于 EPS 珠粒予发泡的方法有三种：热水予发泡、蒸汽予发泡和真空予发泡。 真空予发泡的珠粒发泡率高，珠粒干燥，应用较多。 熟化 经予发泡的 EPS 珠粒放置在干燥、通风的料仓中一定时间。以便使珠粒 泡孔内外界压力平衡，使珠粒具有弹性和再膨胀能力，除去珠粒表面的水分。 熟化时间在 848 小时。 发泡成型 将预发泡且熟化的 EPS 珠粒填充到金属模具的型腔内，加热，使珠粒再 次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型。 出模前必须进行冷却，使模型降温至软化温度以下，模型硬化定形后，才能 出模。出模后还应有模型干燥及尺寸稳定的时间。设备有蒸缸及自动成形的 成型机两种。 由泡塑板材制作：泡塑板材 电阻丝切割 粘结模型 对简单模型，可利用电阻丝切割装置，将泡塑板材切割成所需的模型。 对复杂模型，首先用电阻丝切割装置，将模型分割成几个部分，然后进 行粘，使之成为整体模型。 ( (3 3) ) 组组合合成成模模型型簇簇： 是将自行加工好（或外购）的泡塑模型与浇冒口模型组合粘结在一起， 形成模型簇，这种组合有时在涂料前进行，有时在涂层制备后埋箱造型时进 行。是消失模（实型）铸造不可缺少的一道工序。 目前使用的粘结材料：橡胶乳液、树脂溶剂和热熔胶及胶带纸。 (4) 模模型型涂涂层层： 实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的涂料，形成铸型内壳。其 涂层的作用是为了提高 EPS 模型的强度和刚度，提高模型表面抗型砂冲刷能 力，防止加砂过程中模型表面破损及振动造型及负压定型时模型的变形，确 保铸件的尺寸精度。 外购的消失模铸造专用涂料 ,在涂料搅拌机内加水搅拌 ,使其得到合适 的粘度。搅拌后的涂料放入容器内 ,用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。 一般涂两遍，使涂层厚度为 0.5 2mm。据铸件合金种类、结构形状及尺寸 大小不同选定。涂层在 4050下烘干。 ( (5 5) ) 振振动动造造型型： 我们介绍常用的一种造型方法（两种方法之一）。 其工序包括如下工序：砂床制备 放置 EPS 模型填砂密封 定型 砂床制备 将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧。底部放入一定厚度的底砂 （一般砂床厚度在 50100mm 以上），振动紧实。 型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂。黑色金属温度高，可 选用较粗的砂，铝合金采用较细砂子。型砂经处理后要反复使用。 砂箱为单面开口、设有抽气室或抽气管、起吊或行走机构的砂箱。 放置 EPS 模型 振实后，其上据工艺要求放置 EPS 模型组，并培砂固定。 填砂 加入干砂（几种加砂方法），同时施以振动（ X、Y、Z 三个方向）， 时间一般为 3060 秒，使型砂充满模型的各个部位，且使型砂的堆积密度增 加。 密封定型 砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压 力与铸型内压力之差将砂粒 “粘结”在一起，维持铸型浇注过程不崩散，称 之为“负压定型。较为常用。 ( (6 6) ) 浇浇注注 EPS 模型一般 80左右软化， 420480时分解。分解产物有气体、液 体及固体三部分。热分解温度不同，三者含量不同。 实型铸造浇注时，在液体金属的热作用下， EPS 模型发生热解气化， 产生大量气体，不断通过涂层型砂，向外排放，在铸型、模型及金属间隙内 形成一定气压，液体金属不断地占据EPS 模型位置，向前推进，发生液体 金属与 EPS 模型的置换过程。置换的最终结果是形成铸件。 浇注操作过程采用慢 快慢。并保持连续浇注，防止浇注过程断 流。浇后铸型真空维持 35 分钟后停泵。浇注温度比砂型铸造的温度高 3050。 ( (7 7) ) 冷冷却却清清理理 冷却后，实型铸造落砂最为简单，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中 吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。分离出的干砂处理后重复使用。 1.2.31.2.3 消失模铸造工艺的特点与优势消失模铸造工艺的特点与优势 消失模铸造工艺与传统砂型铸造工艺的比较 （1）铸件尺寸形状精确，重复性好，表面光洁度高，具有精密铸造的特点； （2）取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷和废 品； （3）不合箱、不取模，可以取消拔模斜度，大大简化了造型工艺，消除了 因取模。合箱引起的铸造缺陷和废品； （4）采用无粘结剂、无水分、无任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、 添加物和粘结剂引起的各种铸造缺陷和废品； （5）大大简化了砂处理系统，型砂可全部重复使用，取消了型砂制备工部 和废砂处理工部； （6）落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度, 铸件无飞边毛 刺，使清理打磨工作量减少 50%以上； （7）可在理想位置设置合理形状的浇冒口，不受分型、取模等传统因素的 制约，减少了铸件的内部缺陷； （8）负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密 度； （9）组合浇注，一箱多件，大大提高了铸件的工艺出品率和生产效率； （10）易于实现机械化自动流水线生产，生产线弹性大，可在一条生产线上 实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产； （11）使用的金属模具寿命可达 10 万次以上，降低了模具的维护费用； （12）减少了粉尘、烟尘和噪音污染，大大改善了铸造工人的劳动环境，降 低了劳动强度，以男工为主的行业可以变成以女工为主的行业； （13）简化了艺操作，对工人的技术熟练程度要求大大降低； （14）零件的形状不受传统的铸造工艺的限制，解放了机械设计工作者，使 其根据零件的使用性能，可以自由地设计最理想的铸件形状； （15）减轻铸件重量,降低了生产成本； 消失模铸造工艺的劣势: （1）模具的设计制造周期较长、成本较高。 （2）由于金属液充填前沿存在着比普通铸造法更复杂的物理化学变化，包 括金属液与涂层、干砂、气化模与铸型间的传热、传质和动量传递作 用，如果基础工作做的不扎实，对消失模铸造充型凝固原理掌握不够， 容易产生气孔、增碳、皱皮等缺陷。 1.2.41.2.4 国外消失模铸造工艺的发展历程国外消失模铸造工艺的发展历程 1956 年美国人 H.F.SHROYER 开始了将聚苯乙烯泡沫塑料用于铸造的试验， 并获得成功,引起了人们极大的兴趣，1958 年以专利的形式公布于众，当时称 之为“无型腔铸造” 。起初，该法只是用来制造金属雕像等艺术品铸件，以后经 过多次的实践和探索，1961 年，德国亚琛大学教授维英特教授预见到该新工艺 的发展前景，从美国引进专利，与哈特孟等合作研究，消失模铸造法才开始被 开发，并在工业上得到应用。 1964 年美国的 T.R.SMITH 发表了使用无粘结剂 干砂造型生产消失模铸件的专利。到了 1967 年,采用普通粘土砂和自硬砂的消 失模铸造法获得了成功,并在许多国家得到了应用,生产了成千上万吨铸件,但无 粘结剂干砂实型铸造却没得到发展,仍处于探索阶段。在整个六十年代直至七十 年代,消失模铸造法仅限于单件小批生产,典型产品是汽车模具、机器底座、艺 术品等。1968 年，德国人 E.KRYZMOWSKI 在砂箱内抽成负压进行浇注,获得 了专利权，即现在的消失模铸造。八十年代以前，由于专利的约束，生产中使 用无粘结剂干砂消失模铸造也受到限制；铸造界与其他产业部门协调不够；由 于工艺不当、型砂和涂料不合适以及模型质量不高所导致的实型铸件外观及内 在质量不够好，造成了一部分人的等待、观望甚至怀疑的态度，使得消失模铸 造法发展缓慢。1980 年该项目的专利失效以后，西方一些国家及日本陆续展开 了研究工作。由于相应专利技术失效，再加上经过几年努力，发泡聚苯乙烯原 料珠粒有了很大进步、模型组合粘结剂质量改善、高质量涂料被研制成功等工 艺技术的进步，消失模铸造法得意迅速发展，并很快在生产上得到应用。 1.2.51.2.5 国内消失模铸造工艺的发展历程国内消失模铸造工艺的发展历程 在消失模铸造引入工业生产以前，我国绝大部分铸造厂采用传统的砂型铸 造，劳动强度大，工人易得矽肺病(环境污染严重)，废晶率高；其产品完全靠 生产面积扩展：产品质量好坏很大程度依赖操作工人的技术水平，生产效率不 高。在 1965 年 10 月，原第一机械工业部机械科学研究院和上海机械制造工艺 研究所额开始了对实型铸造的研究工作。经过多次试验，取得初步成功，并与 当年成功浇注了我国第一个消失模铸钢件（11t） 。20 世纪 60 年代中期，全国 多地单位从事消失模铸造的研究。由于当时各项生产条件和工业发展环境的限 制，与同期着手这项工作研究的日本、原苏联等国相比，我们在研究的深度、 生产规模和应用范围等方面，都有较大的差距，但我国的消失模铸造还是露出 了可喜的发展苗头。 在上个世纪九十年代，消失模铸造技术在国内的使用迎来了第一次高峰， 众多铸造企业引进消失模铸造生产设备与技术，致力于消失模铸造工艺的学习 与研究中，但是在生产制造中还是遭遇不少的困难和挑战，在消失模铸造工艺 带来的巨大市场和经济效益下，众多生产商还是愿意继续走下去。在消失模铸 造技术公开化的前提下，我国在消失模铸造生产方面基本上都是引进欧美区域 的设备，首先，他们的技术相对我国要先进，研究的时间和突破程度更大些， 其次，在生产设备上，他们的设备与技术更新较快，但又符合时下的生产需求， 最后，经济方面比较划算。我国在引进先进生产设备的同时，技术方面并没有 与此同步增长，在工艺的改进与创新方面，做的不够出色，在生产中还是遭遇 到不同程度的困扰。所以面对这些问题，对于有生产实力和经济实力的企业， 愿意花费一些开支在技术方面，着重培养专业、高技术的人才，引领企业在消 失模铸造方面的发展，其他的中小型企业，就只能靠自己在实际生产中去摸索， 参加学术的技术交流，去获取、积累经验，从而灵活的运用于生产中。在国家 进行全面的经济发展后，吸引了很多了外资企业的入驻，其中不乏消失模铸造 行业的，他们在中国进行消失模铸造工艺的生产，带了先进了技术，也为国内 培养了不少优秀的技术人员，为此行业的发展，注入了不少的活力。 虽然我国的消失模铸造技术在近年来有了很大的进展，但还是落后于发达 国家。由于国内消失模厂家对于消失模铸造存在一种急功近利的思想，只想生 产，不重视基础理论的研究和工艺的改进以及创新，不能推动整个行业的前进， 受困于技术，最终只会停滞不前，让整个行业进入一潭死水的状态。 1.2.61.2.6 消失模铸造行业的行业动态以及发展趋势消失模铸造行业的行业动态以及发展趋势 消失模铸造工艺从研发成功至今已经迈过了五十余载，上个世纪六十年代 中后期，我国也开始了消失模铸造工艺的研究，随着工艺不断的改进和创新， 它已经发展成了一种比较成熟的铸造工艺，能够满足大多工业生产的需求，但 是随着科技与技术不断的发展与更新，根据目前行业状况，要想更好的推动与 发展消失模铸造工艺，把握机遇，乃至引领时代的步伐，我们必须不断地发掘 消失模铸造工艺的潜在能量，释放出内在价值，才能更好的服务于行业，贡献 于社会，造福于人类。 自从上世纪九十年代以来，中国的消失模铸造犹如雨后春笋，各地的国营 铸造企业和民营铸造企业，纷纷盯上了消失模铸造工艺，使其展现出蓬勃的生 机，众多铸造厂家纷纷学习和致力于消失模铸造这一块，随着这股热情过后， 在这方面的投入与收益却呈现两极分化的情况，一部分具有生产技术和实力的 铸造厂家继续驰骋在这块肥沃的土地上，能够很好的跟上消失模铸造工艺技术 与设备更新的步伐，运用先进的设备与最适宜的生产工艺，生产出高品质的铸 件产品，紧紧跟着时代前进的步伐。另一部分铸造厂家逐渐退出消失模铸造行 业，究其原因，可以从以下几个方面进行概括：首先，部分厂家对引进消失模 铸造不够慎重,盲目的跟风，缺少专业人才，缺乏对消失模铸造的深入了解，缺 少完整的可行性分析报告，就盲目立项，大批量的而进行生产，导致亏损比较 严重，不得不重新审视企业选择消失模铸造工艺的初衷与企业的实际情况；其 次，部分铸造厂所购进的设备和模具自身就不能满足其产品工艺和性能的要求， 国产的消失模铸造设备相比国外的设备，可能在很多方面不是很让人满意，但 是能够从国外引进的设备，要么就是别人已经淘汰或者是不满足别人生产需求 的设备，结合产品工艺，生产出的铸件无法满足客户的需求；最后，就是只顾 追求利益的最大化，图纸与多个模具厂家进行联系，选择报价最低的模具厂家， 铸造厂家和模具厂家均未对产品进行潜在的工艺失效分析，盲目投入，导致产 品稳定性差、生产成本高、合格率低。 经过近一二十年的尝试，中国消失模铸造工艺与铸造模具的结合还是不错 的，但是其中暴露的各种问题也是给我们规范行业发展一个警钟，要想更好的 推动消失模铸造工艺与铸造模具在国内的发展，必须要行业内部一起努力，共 同探索，不能单一作战，从思想下手，完善生产设备，极高工作人员的技术素 养，解决了外在一切因素，主抓生产思想，完善生产工艺，那样还会担心制造 不出优质高质的铸件产品吗？ 我国消失模铸造行业与铸造模具行业探索的这几十年，充分证实了一个道 理：做技术一定要脚踏实地、严谨认真。从事消失模铸造工艺的工作人员，首 先要做好的就是对产品进行可靠地工艺分析，根据工艺原理，结合生产环境与 使用环境，设计出一套甚至是几套比较完善的方案，在进行实际生产，通过一 系列的工序，一步步的跟进以及及时的改进和完善，最终才能生产出高品质铸 件产品。 2 2 本文论文来源及意义本文论文来源及意义 2.12.1 课题来源与意义课题来源与意义 从上个世纪五十年代后期开始，消失模铸造工艺已经成功问世了接近六十 余载，在消失模铸造工艺试验成功的初期，人们一直在对消失模铸造工艺进行 一些工艺的研究与探索，其旨在于探索消失模铸造工艺中还不为人知的秘密， 人们进行了各种尝试与试验，力图改变以及优化其性能，改变各类金属成分、 调试不同成分的涂料、试用各类型的干砂等，但是在专利技术的束缚下，消失 模铸造工艺发展的脚步相当的缓慢，随着技术的公开，更多的铸造领域专家投 身到消失模铸造工艺的研究与探索之中，在二十世纪八十年代，消失模铸造工 艺的发展速度简直就是惊人，随着技术的成熟，相应的生产设备成套的生产， 更多的厂家愿意引进这样的生产技术与设备，它的先进性与实用性不言而喻， 铸造行业乐意使用的很重要一部分因素。但是随着在生产实际中的运用，还是 有一些问题出现的，这里面最重要的就是如何摆正“消失模铸造工艺与铸造模 具的关系” ，只有正确的看待两者的关系，更好的协调其次序，才能更好的服务 于消失模铸造的生产中。 此次的的论文课题，本人到河南省郑州万达刘氏模具公司进行了参观与学 习，虽然学习的时间比较短暂，但是还是利用有限的时间从接触图纸、三维设 计、模具生产、加工，以及最后的试模等环节进行了追踪，其中一些相关问题 也咨询了公司里面的相关技术人员和公司老板。通过这次的学习经历，不仅让 自己知道工艺与模具之间的关系工艺决定模具，模具服务于工艺，同时也 悟出了不少人生哲理。工艺与模具的完美的结合能够更好的实际生产中的不少 问题，能够将很多消失模铸造中的遇到的问题简化，更加合理的进行生产，提 高生产效率，控制生产成本。 2.22.2 消失模铸造工艺与模具制造的流程消失模铸造工艺与模具制造的流程 消失模铸造工艺与模具制造过程中，进行时效分析是整个生产设计流程中 最重要的，当然任何一个环节都需要迈出第一步，这其中的第一步就需要有一 个合理的生产流程，严格按照生产要就执行，不管是生产成本还是生产效率都 能够得到合理的保证。如下所示，这就是一个完整的生产流程工序图 图 2-1 消失模铸造工艺与模具制造工序流程 3 3 消失模铸造工艺与模具制造案例分析消失模铸造工艺与模具制造案例分析 在上一章的中，我们已经介绍了“消失模铸造工艺与模具制造之间的关系” ， 明确的指出了“消失模铸造工艺决定模具，模具服务于消失模铸造工艺”这层 联系，为了更好的表达出这层含义，在此章中，我们将通过以下数个案例，从 不同的方面对此进行讲解和分析，同时我们也引用普通工艺生产出来的产品进 行比较，与之形成鲜明的对比。 3.13.1 重型发动机脉冲式排气管案例分析重型发动机脉冲式排气管案例分析 重型发动机脉冲式排气管，从外观和结构上面进行分析，此铸件体型较长 且壁薄（如图 4-1 所示） ，所以消失模白模极易产生变型，铸件产品在粘结缝部 位也会由于粘接是存在缝隙而导致渗漏，同时也很难保证支管之间的尺寸精度， 最终会导致支管与发动机无法精密配合，造成排气不畅、噪音较大等缺陷，且 铸件工艺要求支管与主管法兰面必须保证一定的垂直度，显然普通的消失模铸 造模具很难满足其工艺要求。 图 3.1-1 产品三维实体图 我们首先进行了“潜在工艺失效分析” ，对所有可能存在的问题都进行了详 细的分析，如上文所述，通过一系列的分析和研究，基于其铸件本身的结构及 使用工艺要求，我们设计出自带浇注系统和自定位的模具（如图 4.1-2（a）(b)所 示） 。在此模具中将浇道与白模连成一体，一同做出白模模样（如图 4.1-3 所示） ，其主浇道起到防止变形和保证各支管的尺寸精度的作用，同时由于各支管得 到了内浇道的支撑必然保证了支管法兰面与主管法兰面之间的垂直度。而且我 们在分型截面上做出交叉子母扣，使其能够嵌合均匀一致，这样也避免了由于 管壁较薄产生的变型，同时也起到了防渗漏的作用。与此同时，由于此铸件体 型较长，我们巧妙地将其组合在一起，然后同时浇注生产，保证了其精密度。 (a) (b) 图 3.1-2 （a） （b）模具上下模片 图 3.1-3 发泡成型的白模模样以及模样的分片 浇注系统和白模模样一同做出，主要避免了“浇注系统与白模模样粘接所 造成铸件内部加涂料片的缺陷” ，减少了人工作业，降低了铸件生产成本。 如图 3.1-4 所示，该件做“潜在的工艺失效分析”时总结出最大的两 个问题就是铸件壁厚 4.5mm，这个壁厚很薄，易产生变型和分型缝渗漏。如下 图所示，由于模具开发制造时，未考虑变型和分型缝渗漏的问题，故按此图制 出的模具进行浇铸生产，最终导致成品率较低。 图 3.1-4 常见的排气管模具设计 3.23.2 拖拉机后桥壳案例分析拖拉机后桥壳案例分析 对拖拉机后桥壳进行产品工艺分析（产品如图 3.2-1 所示） ，从其使用性可 知属于盛油件，对密封性要求极为严格。对于盛油件使用消失模铸造工艺应尽 量避免分片成型，因为分片在粘合处由于粘接的紧密程度不够，较容易出现渗 油的问题，根据其工艺性要求，我们设计出图 3.2-2 所示的模具，将桥壳内部 的成型面设计成六个活块(如图 3.2-3（a） （b）)，虽然加大了模具的制造难度， 但这样白模可整体成型，保证了铸件不会因分型出现渗油现象。 图 3.2-1 产品白模 图 3.2-2 基于工艺的模具 (a) (b) 图 3.2-3（a） （b）模具活块 图 3.2-4 浇注系统的设计 图 3.2-5 模具及白模 为了避免铸件渗漏，我们采取底注式浇注系统（如图 3.2-4 所示） ，由于底 注式浇道容易造成铸件上表面的缩松、夹渣等问题，我们增加了浇口杯根部与 白模最高面的压头差（一般对于底注式浇道，浇口杯根部与白模最高面的压头 差不宜小于 260mm） ，这样也就确保了整个铸件不会出现渗油现象。(补充：如 果技术与生产经验允许，浇注系统可以设计成一模四腔，这样可以提高生产效 率。) 对图 3.2-5 所示的模具设计进行分析，可知它存在两个致命问题，其一： 由于白模分片成型，在其分型处铸件极易出现渗漏问题；其二：浇注系统的设 计不合理，虽然设计的是阶梯式浇铸系统，但两个内浇道距离相隔太近未能起 到相应作用，两内浇道同时进水，容易产生缩孔、重皮、夹渣等问题。虽然此 方案模具简单，无活块，铁水利用率高，如果运用于实际生产中，最终会导致 成品率偏低。 图 3.2-6 常见白模模样设计及浇注系统的设计 3.33.3 犁田机驱动轴壳体案例分析犁田机驱动轴壳体案例分析 对铸件工艺要求进行分析可知（如图 3.3-1） ， 保证其对称性是非常重要的。由于铸件较大且结 构不够紧凑，模片易变形，不采取相应的措施很 难确保两模片的对称性；如分开分别浇铸，铸件 的冷却速度不均等因素影响，必然造成几何尺寸的偏差，影响装配和产品外观。 图 3.3-1 犁田机驱动轴壳白模模样 图 3.3-2 模具实物 图 3.3-3 (a)(b) 白模与浇注系统 基于以上的工艺分析，我们设计出的模具(如图 3.3-2，3.3-3 (a)(b)所示)，在 对称面上做突出该平面的交叉扣（如图 3.3-4 所示） ，使两模片能够对称嵌合， 这样就可保证两模片的对称性。同时将壳体铸造转变为箱体铸造，在浇铸时由 于铸件同时进水，应力相