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柴油机缸盖缸体铸造工艺设计.ppt

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2、有不当之处,请联系本人或网站删除。,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

3、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

4、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

5、的起模。一般芯盒起模斜度为11.5;外型芯头座拔斜度35,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

6、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

7、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。,类型,比例关系,封闭式,F,直,F,横,F,内,开放式,F,直,F,横,F

8、横,F,内,半开发半封闭式,F,直,F,内,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,2gH,p,),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;,H,p,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

9、道截面积:F,横,=(24)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

10、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,排气孔根部总截面积要比内浇道总截面积大,1.5,倍以上,以保证型腔内气体顺畅排出,浇注过程铁水流动平稳。,排气孔尺寸:,圆形排气孔尺寸底部尺寸不宜过大,一般等于铸件该处壁厚的,1/2,3/4,,排气孔尺寸尽量取大值。,排气孔直径大于,20mm,时,可设计成片状排气通道。,谢谢!,

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