柴油机缸盖、缸体铸造工艺设计.ppt

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 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 Hp 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