1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。一箱兩件氣缸體的鑄造工藝研究-一箱兩件氣缸體的鑄造工藝研究發(fā)表日期：2008年2月27日【編輯錄入：HYPERLINK/User.asp?user=cuiqingcuiqing】【摘要】簡(jiǎn)述了YC4108氣缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及在相似生產(chǎn)條件下的國(guó)內(nèi)工廠在1200800350300砂箱內(nèi)一箱一件的鑄造工藝方案；評(píng)述了在作者所在工廠該氣缸體在1200800300300砂箱內(nèi)一箱兩件鑄造工藝方案成功的一些鑄造工藝要點(diǎn)j簡(jiǎn)單介紹了后者比前者所獲得的良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。【關(guān)鍵詞】氣缸體；一箱一件；一箱兩件；鑄造工藝前

2、言YC4108氣缸體是我廠2005年開發(fā)的一個(gè)新產(chǎn)品，即將成為我廠的主導(dǎo)產(chǎn)品之一，其毛坯件屬于民用機(jī)械產(chǎn)品中最為復(fù)雜的薄壁鑄鐵件的典型代表。眾所周知，車用發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體類復(fù)雜薄壁鑄鐵件的鑄造難度大，在一箱一件的生產(chǎn)方式下，國(guó)內(nèi)眾多工廠的鑄造廢品率均較高；在一箱兩件的生產(chǎn)方式下，鑄造難度系數(shù)更加復(fù)雜。因而，在國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)這類復(fù)雜薄壁鑄鐵件的廠家采用一箱兩件鑄造工藝的較為少見；介紹其成功的鑄造工藝的資料尤其鮮見。鑒于此，筆者對(duì)我廠YC4108氣缸體在xSWZl280B砂型鑄造線上成功試生產(chǎn)的鑄造工藝作以簡(jiǎn)要總結(jié)，供同行參考。l氣缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及一箱兩件方案的確立YC4108氣缸體鑄件的輪廓尺寸為575

3、387328mm，主要壁厚為5mm，材質(zhì)為HT250，重量125kg，屬于較為典型的四缸濕式水道氣缸體，如圖1所示。圖lYC4108氣缸體一箱兩件鑄造工藝簡(jiǎn)圖HYPERLINK/attachments/forumid_27/20071028_127bb213b4ef400c00f3bO2YTWn5r1pa.jpg.thumb.jpgo點(diǎn)擊圖片查看上一圖或下一圖圖1所示的4108氣缸體在華南某大型車用發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠也有生產(chǎn)(以下簡(jiǎn)稱M廠)，其鑄造生產(chǎn)線與我廠相同，且在我廠xSWZl280B鑄造線砂箱尺寸(內(nèi)腔尺寸)1200800300300mm的基礎(chǔ)上，在上二十世紀(jì)中期就投資百萬(wàn)余元將其上箱尺寸從

4、300mm加高到350mm。在此條件下，數(shù)年前，M廠仍將該氣缸體確定為一箱一件的砂型鑄造生產(chǎn)工藝方案，由此可見該氣缸體鑄造難度之一斑。我廠在開發(fā)該鑄件時(shí)，綜合分析了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合我廠ZJ4100氣缸體一箱兩件的成功鑄造經(jīng)驗(yàn)，大膽地采用了一箱兩件的鑄造工藝方案。4108氣缸體在我廠1200800300300mm內(nèi)腔尺寸的砂箱中的較小吃砂量(最小處為45mm)及較小砂鐵比等不利工藝參數(shù)的條件下，經(jīng)過(guò)試生產(chǎn)獲得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，其成功的鑄造工藝要點(diǎn)大致有以下一些方面。2砂芯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在該氣缸體鑄造工藝上，砂芯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)在砂芯加大芯頭結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用及砂芯芯頭定位結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)

5、方面。21加大芯頭在該氣缸體的鑄造工藝設(shè)計(jì)中，廣泛應(yīng)用了我廠創(chuàng)新的鑄件加大芯頭工藝技術(shù)，其典型代表曲軸箱砂芯的加大芯頭結(jié)構(gòu)如圖3所示。HYPERLINK/attachments/forumid_27/20071028_b23ebb5beacb011ceed0LVX98L7ied1f.jpg.thumb.jpgo點(diǎn)擊圖片查看上一圖或下一圖1飛邊冒口2頂蓋砂芯(小芯頭結(jié)構(gòu))圖2曲軸箱砂芯傳統(tǒng)小芯頭結(jié)構(gòu)示意圖HYPERLINK/uploadfile/gethttppic/2008-2/20082271030388181.jpgo點(diǎn)擊圖片查看上一圖或下一圖1壓邊冒口2加大芯頭圖3曲軸箱砂芯的加大芯頭結(jié)

6、構(gòu)示意圖圖3所示的加大芯頭結(jié)構(gòu)，與圖2所示的砂芯芯頭沿鑄件內(nèi)腔輪廓延伸的傳統(tǒng)小芯頭結(jié)構(gòu)(35)相比，其主要良性工藝要點(diǎn)有：其一，盡可能地減免了砂芯壓垮砂型的客觀不利因素，還可不再設(shè)置或很少設(shè)置防壓環(huán)類增加鑄造飛刺的不良工藝結(jié)構(gòu)；其二，極利于鑄件型腔排氣；其三，有利于澆注系統(tǒng)，尤其是冒口系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。22砂芯定位結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)整個(gè)氣缸體砂芯定位結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，既有砂芯與砂型的定位結(jié)構(gòu)，又有砂芯與砂芯間的定位結(jié)構(gòu)。同時(shí)還包括砂芯在重要工裝組芯平臺(tái)(亦稱組芯夾具)上的定位結(jié)構(gòu)。砂芯與砂型定位結(jié)構(gòu)的合理確定技巧為：首先應(yīng)將整個(gè)氣缸體的主體砂芯在組合平臺(tái)上組合為一個(gè)“整體”，在這個(gè)“整體砂芯”的三維立

7、體的各維上簡(jiǎn)化選擇一至二個(gè)定位面即可。切忌過(guò)多的定位面相互干涉。砂芯與砂芯的定位結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則為：除前述的加大芯頭結(jié)構(gòu)要點(diǎn)須應(yīng)用外，還應(yīng)注意定位面應(yīng)優(yōu)先選用平面定位結(jié)構(gòu)，盡可能避免曲面定位結(jié)構(gòu)；以及芯頭定位結(jié)構(gòu)在三維立體上，各維方向上也各用一個(gè)定位面即可。砂芯在組芯平臺(tái)上定位結(jié)構(gòu)的合理確定技巧為：選用大尺寸的定位塊及相應(yīng)的砂芯結(jié)構(gòu)，亦應(yīng)在三維立體上各有一至二個(gè)定位面即可。在此方面，國(guó)內(nèi)外尚有為數(shù)眾多的工廠存在較大的不足。3澆注系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)該氣缸體鑄造工藝的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，主要有以下幾個(gè)方面：應(yīng)用了我廠創(chuàng)新的鑄件有效澆注時(shí)間計(jì)算公式和澆注系統(tǒng)最小截面積的計(jì)算公式，合理確定澆注系統(tǒng)各主要截面比

8、等。31鑄件有效澆注時(shí)間的合理確定采用公式合理確定了該氣缸體的有效澆注時(shí)間為2024s。32鑄件澆注系統(tǒng)最小截面積的合理確定采用公式，合理確定了該氣缸體鑄件澆注系統(tǒng)最小截面積F阻為24.91233澆注系統(tǒng)各主元截面比的合理確定該氣缸體澆注系統(tǒng)各主元截面比的合理確定，是用內(nèi)腔尺寸1200800 x300300砂箱鑄造一箱兩件成功與否的關(guān)鍵工藝要素之一，即關(guān)系到在這樣小的砂鐵比和吃砂量的狀況下，是否產(chǎn)生脹砂類鑄造缺陷的關(guān)鍵要素。我們對(duì)該氣缸體澆注系統(tǒng)各主元的截面比確定為：F直：F橫：F阻：F內(nèi)為12：2：1：l。生產(chǎn)實(shí)踐表明，我廠在內(nèi)腔尺寸1200800300300的砂箱內(nèi)鑄造4108氣缸體一箱兩

9、件獲得了良好的工藝效果，基本上克服了脹砂(箱)缺陷。其澆注系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的合理工藝要點(diǎn)。4冒口系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)該氣缸體冒口系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)主要是廣泛地推廣應(yīng)用了壓邊冒口和縮頸冒口，以及合理確定冒口系統(tǒng)最小總排氣面積。41壓邊冒口的合理應(yīng)用壓邊冒口的形式早已有之，而如我廠將其較早地廣泛用于氣缸體類鑄件上則仍較為鮮見。而在4108氣缸體的頂蓋面上，將壓邊冒口設(shè)置在隨鑄件垂直方向的曲面上則又是我廠的創(chuàng)新應(yīng)用。我廠在該氣缸體單個(gè)鑄件上壓邊冒口的應(yīng)用數(shù)量為6個(gè)。42縮頸冒口的合理應(yīng)用同壓邊冒口一樣，縮頸冒口也早以有之，將其應(yīng)用在鑄造流水線上(氣缸體類鑄件)上至今也較為鮮見。而在4108氣缸體上將縮

10、頸冒口應(yīng)用于凸輪室砂芯的出砂孔處，亦是行業(yè)首創(chuàng)。我廠在該氣缸體單個(gè)鑄件上縮頸冒口的應(yīng)用數(shù)量為3個(gè)。43冒口系統(tǒng)最小排氣面積F排的確定在我廠xSWZ1280B這類中壓微震造型方式下，氣缸體鑄件冒口系統(tǒng)最小總排氣面積F排13F阻較為適宜。由于在該氣缸體上廣泛合理地選用了大量的壓邊冒口和縮頸冒口，使該氣缸體冒口系統(tǒng)的最小總排氣面積達(dá)到了F捧14F阻。在該氣缸體的F捧14F阻的良好工藝狀態(tài)下，我廠在該氣缸體單個(gè)鑄件上的總明冒口數(shù)量?jī)H為9個(gè)，出氣針數(shù)僅1個(gè)；而M廠在該氣缸上的明冒口數(shù)量(主要為飛邊冒口和砂芯排氣冒口)多達(dá)14個(gè)，出氣針多達(dá)9個(gè)。由此不難看出：我廠該氣缸體的上砂型總共少了13個(gè)明冒口棒(洞

11、)類工藝結(jié)構(gòu)，從而可較好地改善上砂型的緊實(shí)(砂)效果及鑄件的上表面質(zhì)量，以及減少冒口清理工作量等。不僅如此，由于前述的我廠在4108氣缸體主要工藝方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，基本上克服了氣缸體類鑄件在其它廠普遍存在的氣孔類缺陷。5其它重要工藝要點(diǎn)51型砂性能的合理確定該氣缸體在內(nèi)腔尺寸1200800300300的砂箱內(nèi)一箱兩件的鑄造方案確立時(shí)，因其吃砂量小、砂鐵比小等客觀不足，預(yù)計(jì)最大的工藝難點(diǎn)是造型后垮箱現(xiàn)象及澆注時(shí)脹箱(脹砂)缺陷的產(chǎn)生。在試生產(chǎn)該產(chǎn)品的第一爐次，出現(xiàn)了脹砂缺陷，而未出現(xiàn)垮箱現(xiàn)象；然而在第二、第三爐次出現(xiàn)了垮箱現(xiàn)象。于是我廠采取了提高型砂濕強(qiáng)度等工藝措施，基本克服了垮箱現(xiàn)象的產(chǎn)生。型砂

12、的濕壓強(qiáng)度達(dá)到018MPa以上時(shí)，便可較好地滿足一箱兩件生產(chǎn)的要求。52壓鐵的合理應(yīng)用在試生產(chǎn)該產(chǎn)品的第一爐次出現(xiàn)脹砂缺陷后，我們?cè)诘诙渭耙院缶侠淼貞?yīng)用了壓鐵工藝：將200250kg重的成形壓鐵直接壓在砂型上，便基本克服了該鑄件的脹砂缺陷。在1200800300300的砂箱內(nèi)鑄造4108氣缸體，其壓鐵的合理應(yīng)用亦是關(guān)系到是否能成功地進(jìn)行一箱兩件生產(chǎn)的一個(gè)重要工藝措施。M廠在歷史、技術(shù)人員數(shù)量、設(shè)備等多種客觀方面均強(qiáng)于我廠的情況下，只選用了一箱一件的生產(chǎn)方案，在很大程度上，未能較好應(yīng)用壓鐵工藝是其重要原因之一。6結(jié)語(yǔ)我廠在該氣缸體一箱兩件的鑄造工藝方案上已取得了較大的成功。但是，在試制過(guò)程中，也出現(xiàn)了模具方面的一些不足之處，