1、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì)第十一屆消失模與V法鑄造學(xué)術(shù)年會(huì)論文集消失模鑄造工藝與模具制造的關(guān)系劉中興(河南鄭州，萬(wàn)達(dá)劉氏模具有限公司)摘要：本文主要介紹消失模鑄造工藝對(duì)模具設(shè)計(jì)及制造的影響，同時(shí)也剖析了國(guó)內(nèi)消失模模具制造業(yè)的現(xiàn)狀和行業(yè)的浮躁，通過對(duì)案例的分析與講解，得出的不僅是工藝與模具之間的關(guān)系，而且還引出了消失模鑄造模具行業(yè)前進(jìn)的方向。關(guān)鍵詞：消失模鑄造工藝 消失模模具 案例 方向 引言消失模鑄造（又稱實(shí)型鑄造）是將與鑄件尺寸形狀相同的泡沫模型粘接結(jié)成模型簇，刷耐火涂料并烘干后，埋在干砂中振動(dòng)造型，在真空負(fù)壓下澆鑄，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新興鑄造方法，是目前鑄

2、造行業(yè)中最為“綠色環(huán)?！钡蔫T造工藝，也是二十一世紀(jì)鑄造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外的消失模鑄造工藝發(fā)展的步伐稍微領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)，但并不意味著國(guó)內(nèi)消失模鑄造的水平不夠。放眼國(guó)內(nèi)消失模鑄造行業(yè)，無論鑄造企業(yè)的設(shè)備先進(jìn)與否、企業(yè)文化是否相同，但以工藝為核心的思想，仍是行業(yè)之魂，它影響著消失模鑄造業(yè)與模具制造業(yè)的未來。1. 消失模鑄造工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)消失模鑄造工藝從研發(fā)成功至今已經(jīng)邁過了五十余載，上個(gè)世紀(jì)六十年代中后期，我國(guó)也開始了消失模鑄造工藝的研究，隨著工藝不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新，它已經(jīng)發(fā)展成了一種比較成熟的鑄造工藝，能夠滿足大多工業(yè)生產(chǎn)的需求，但是隨著科技與技術(shù)不斷的發(fā)展與更新，根據(jù)目前行業(yè)狀況，要想更好的推動(dòng)與發(fā)展

3、消失模鑄造工藝，把握機(jī)遇，乃至引領(lǐng)時(shí)代的步伐，我們必須不斷地發(fā)掘消失模鑄造工藝的潛在能量，釋放出內(nèi)在價(jià)值，才能更好的服務(wù)于行業(yè)，貢獻(xiàn)于社會(huì)，造福于人類。2. 國(guó)內(nèi)消失模鑄造行業(yè)及模具行業(yè)現(xiàn)狀自從上世紀(jì)九十年代以來，中國(guó)的消失模鑄造猶如雨后春筍，展現(xiàn)出蓬勃的生機(jī)，眾多鑄造廠家紛紛學(xué)習(xí)和致力于消失模鑄造這一塊，隨著這股熱情過后，一部分具有生產(chǎn)技術(shù)和實(shí)力的鑄造廠家繼續(xù)馳騁在這塊肥沃的土地上，另一部分鑄造廠家逐漸退出消失模鑄造行業(yè)，究其原因，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行概括：首先，引進(jìn)消失模鑄造不夠慎重,缺少專業(yè)人才，缺乏對(duì)消失模鑄造的深入了解，缺少完整的可行性分析報(bào)告，就盲目立項(xiàng)；其次，部分鑄造廠所購(gòu)進(jìn)的

4、設(shè)備和模具自身就不能滿足其產(chǎn)品工藝和性能的要求；最后，就是只顧追求利益的最大化，發(fā)圖紙與多個(gè)模具廠家進(jìn)行聯(lián)系，選擇報(bào)價(jià)最低的模具廠家，鑄造廠家和模具廠家均未對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行潛在的工藝失效分析，盲目投入，導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定性差、生產(chǎn)成本高、合格率低。以上各方面充分證實(shí)了一個(gè)道理：做技術(shù)一定要腳踏實(shí)地、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真。從事消失模鑄造工藝的工作人員，首先要做好的就是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠地工藝分析，才能生產(chǎn)出高品質(zhì)鑄件產(chǎn)品。3.消失模鑄造模具開發(fā)與制造案例分析3.1 重型發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖式排氣管案例分析 此鑄件體型較長(zhǎng)且壁薄（如圖3.1-1所示），所以消失模白模極易產(chǎn)生變型和鑄件產(chǎn)品在粘結(jié)縫部位的滲漏，很難保證支管之間的尺寸精度，

5、最終會(huì)導(dǎo)致支管與發(fā)動(dòng)機(jī)無法精密配合，造成排氣不暢、噪音較大等缺陷，且鑄件工藝要求支管與主管法蘭面必須保證一定的垂直度，顯然普通的消失模鑄造模具很難滿足其工藝要求。圖3.1-1 產(chǎn)品三維實(shí)體圖基于其鑄件本身的結(jié)構(gòu)及使用工藝要求，我們?cè)O(shè)計(jì)出自帶澆注系統(tǒng)和自定位的模具（如圖3.1-2所示）。在此模具中將澆道與白模連成一體，一同做出白模模樣（如圖3.1-3所示），其主澆道起到防止變形和保證各支管的尺寸精度的作用，同時(shí)由于各支管得到了內(nèi)澆道的支撐必然保證了支管法蘭面與主管法蘭面之間的垂直度。而且我們?cè)诜中徒孛嫔献龀鼋徊孀幽缚?，使其能夠嵌合均勻一致，這樣也避免了由于管壁較薄產(chǎn)生的變型，同時(shí)也起到了防滲漏的

6、作用。圖3.1-2 上模片的模具及白模 下模片的模具及白模圖 3.1-3 發(fā)泡成型的白模模樣以及模樣的分片澆注系統(tǒng)和白模模樣一同做出，主要避免了“澆注系統(tǒng)與白模模樣粘接所造成鑄件內(nèi)部加涂料片的缺陷”，減少了人工作業(yè)，降低了鑄件生產(chǎn)成本。如圖3.1-4所示，該件做“潛在的工藝失效分析”總結(jié)出最大的兩個(gè)問題就是鑄件壁厚4.5mm，易產(chǎn)生變型和分型縫滲漏。如下圖所示，由于模具開發(fā)制造時(shí)，未考慮變型和分型縫滲漏的問題，故按此圖制出的模具進(jìn)行澆鑄生產(chǎn)，最終導(dǎo)致成品率較低。 3.1-4 常見的排氣管模具設(shè)計(jì)3.2 拖拉機(jī)后橋殼案例分析對(duì)鑄件進(jìn)行產(chǎn)品工藝分析（產(chǎn)品如圖3.2-1所示），從其使用性可知屬于盛油

7、件，對(duì)密封性要求極為嚴(yán)格。對(duì)于盛油件使用消失模鑄造工藝應(yīng)盡量避免分片成型，因?yàn)榉制谡澈咸庉^容易出現(xiàn)滲油的問題，根據(jù)其工藝性要求，我們?cè)O(shè)計(jì)出圖3.2-2所示的模具，將橋殼內(nèi)部的成型面設(shè)計(jì)成六個(gè)活塊，雖然加大了模具的制造難度，但這樣白模可整體成型，保證了鑄件不會(huì)因分型出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。圖 3.2-1 產(chǎn)品白模 圖 3.2-2 基于工藝的模具 圖 3.2-3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖 3.2-4 模具及白模 為了避免鑄件滲漏，我們采取底注式澆注系統(tǒng)（如圖3.2-3所示），由于底注式澆道容易造成鑄件上表面的縮松、夾渣等問題，我們?cè)黾恿藵部诒颗c白模最高面的壓頭差（一般對(duì)于底注式澆道，澆口杯根部與白模最高面的

8、壓頭差不宜小于260mm），這樣也就確保了整個(gè)鑄件不會(huì)出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。圖 3.2-5 常見白模模樣設(shè)計(jì)及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 對(duì)圖3.2-5所示的模具設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，可知它存在兩個(gè)致命問題，其一：由于白模分片成型，在其分型處鑄件極易出現(xiàn)滲漏問題；其二：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不合理，雖然設(shè)計(jì)的是階梯式澆鑄系統(tǒng)，但兩個(gè)內(nèi)澆道距離相隔太近未能起到相應(yīng)作用，兩內(nèi)澆道同時(shí)進(jìn)水，容易產(chǎn)生縮孔、重皮、夾渣等問題。雖然此方案模具簡(jiǎn)單，無活塊，鐵水利用率高，如果運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中，最終會(huì)導(dǎo)致成品率偏低。3.3犁田機(jī)驅(qū)動(dòng)軸殼體案例分析對(duì)鑄件工藝要求進(jìn)行分析可知（如圖3.3-1），保證其對(duì)稱性是非常重要的。由于鑄件較大且結(jié)構(gòu)不夠緊湊，

9、模片易變形，不采取相應(yīng)的措施很難確保兩模片的對(duì)稱性；如分開分別澆鑄，鑄件的冷卻速度不均等因素影響，必然造成幾何尺寸的偏差，影響裝配和產(chǎn)品外觀。 圖3.3-1 犁田機(jī)驅(qū)動(dòng)軸殼白模模樣 圖3.3-2 模具實(shí)物圖3.3-3 白模與澆注系統(tǒng)基于以上的工藝分析，我們?cè)O(shè)計(jì)出的模具(如圖3.3-2，3.3-3所示)，在對(duì)稱面上做突出該平面的交叉扣（如圖3.3-4所示），使兩模片能夠?qū)ΨQ嵌合，這樣就可保證兩模片的對(duì)稱性。同時(shí)將殼體鑄造轉(zhuǎn)變?yōu)橄潴w鑄造，在澆鑄時(shí)由于鑄件同時(shí)進(jìn)水，應(yīng)力相互牽制，大大減少了變形，符合產(chǎn)品的使用要求。 圖3.3-4 兩片白模模樣以及平面的交叉扣3.4 小型鑄件在消失模鑄造中巧妙高效地運(yùn)

10、用案例分析消失模鑄造在行業(yè)中有句行話叫“不怕復(fù)雜怕簡(jiǎn)單”，對(duì)于一些簡(jiǎn)單小型鑄件，消失?？偸呛茈y高效地生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。但萬(wàn)事無絕對(duì)，以下將介紹小型鑄件在消失模鑄造中成功運(yùn)用的案例：彎弓的模具設(shè)計(jì)對(duì)彎弓的結(jié)構(gòu)分析可知（如圖3.4-1），由于白模模樣是具有較高的塑性，且此鑄件無自身的牽制，因此確保彎弓的角度對(duì)消失模白模模樣來說是極其困難的，并且鑄造廠家對(duì)此鑄件的質(zhì)量要求很高。 圖 3.4-1 毛坯（上一）成品（下二） 圖 3.4-2 模具及白模 設(shè)計(jì)出如圖3.4-2所示的模具，內(nèi)澆道設(shè)在加工部位，模具自帶內(nèi)澆道，通過彎弓組裝架（如圖3.4-4所示）將白模模樣完全固定，又解決了彎弓角度變形的問題。澆注系統(tǒng)如圖3.4-3所示，同時(shí)通過白模的巧妙排列，大大增加了一箱鑄件的數(shù)量，在內(nèi)澆道上我們?cè)O(shè)計(jì)了V型槽，利于鑄件清理，澆口無需打磨，提高了效率也降低了生產(chǎn)成本。圖 3.4-3 澆注系統(tǒng)及白模模簇圖 3.4-4 彎弓組裝架 所以消失模在小型簡(jiǎn)單球鐵件中的應(yīng)用，也是很成功的，關(guān)鍵取決于模具的巧妙設(shè)計(jì)以及模簇的緊密排列。以下為小型鑄件在消失模鑄造中巧妙運(yùn)用的實(shí)例 通過對(duì)以上案例的分析，我們可以看出，忽略消失模鑄造工藝的模具設(shè)計(jì)很難滿足產(chǎn)品本身或鑄造廠家的要求，例如：案例1如果不考慮產(chǎn)品的自身結(jié)構(gòu)和使用工藝，最終的產(chǎn)品很