樹脂砂芯熱芯盒模具設(shè)計(jì)

1、鑄鍛技術(shù)樹脂砂芯熱芯盒模具設(shè)計(jì)王明杰，范新鳳，范有發(fā)（福建工程學(xué)院機(jī)電及自動(dòng)化工程系，福建福州）摘要：分析了樹脂砂芯成形工藝特點(diǎn)，探討了集裝箱角鑄鋼件砂芯熱芯盒模具的加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及模具材料的選擇等方面的問題，指出熱芯盒模具的加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。保證加頂桿間隙排氣與排氣塞排熱功率符合要求的情況下，盡量采用多熱源均勻加熱的效果比較好。采用分型面排氣槽、氣相結(jié)合的排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠很好地滿足模具排氣需要。關(guān)鍵詞：樹脂砂芯；熱芯盒模具；設(shè)計(jì)中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文章編號：（），（，）：，：；砂芯主要用來成形鑄件的內(nèi)腔、孔洞和凹坑態(tài)金屬包圍，要承受液態(tài)金屬的高溫作

2、用和很大的壓力，工作條件很惡劣。同時(shí)由于砂芯位于鑄因此，件的內(nèi)部，排氣條件比較差，清砂比較困難。部分，在澆注和凝固過程中，它的大部分表面被液常使用油砂或者樹脂砂來制造砂芯。通常使用手工生產(chǎn)油砂砂芯，生產(chǎn)效率比較低，而且生產(chǎn)出來的砂芯必須經(jīng)過烘干硬化后才能使用。此法一般用于生產(chǎn)要求比較高的砂芯。樹脂砂芯可以用熱芯盒模具進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油砂砂芯，所以采用樹脂砂來制造砂芯比較普遍。型芯分析砂芯外形及尺寸如圖。該砂芯用于成形集圖砂芯尺寸簡圖以及生產(chǎn)批號。鑄件內(nèi)腔表面粗糙度要求不高，直接鑄出即可，一般不需要加工。裝箱角鑄鋼件的內(nèi)腔，要求鑄出生產(chǎn)廠家的代號收稿日期：基金項(xiàng)目：福建工程學(xué)科

3、研發(fā)展基金項(xiàng)目（）作者簡介：王明杰（），男，碩士，講師，主要從事工程材料與模具設(shè)計(jì)的教學(xué)與科研工作；電話：；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樹脂砂的充型原理與一般注塑模和壓鑄模的熱芯盒模具的成形原理充型原理不同。注塑模和壓鑄模的充型力是由機(jī)熱加工工藝年第卷第期：械直接作用在融膠或者金屬液上，在螺桿或者壓射沖頭作用下充滿型腔。樹脂砂是在型砂表面包覆一層酚醛樹脂。樹脂砂是在壓縮空氣的作用下吹入型腔，利用樹脂砂的慣性以及壓縮空氣的壓力來緊實(shí)樹脂砂。在一定溫度下，包覆在樹脂砂表面的樹脂開始固化。經(jīng)過一定時(shí)間，固化結(jié)束后，將砂芯推出，完成砂芯的生產(chǎn)。因此熱芯盒模具有其特殊的設(shè)計(jì)要求。是模具的“溫度滯后”效應(yīng)。由于模具本身限

4、制，不可能做到模具各個(gè)部位的溫度始終一致，距離電熱棒位置較遠(yuǎn)的部位容易出現(xiàn)“溫度滯后”效應(yīng)。通過提高模具溫度的方法雖然可以消除“溫度滯后”效應(yīng)，隨之而來的卻是模具容易過熱，導(dǎo)致樹脂被燒焦，砂芯質(zhì)量降低。合理地分布電熱棒，能夠減少“溫度滯后”效應(yīng)。排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)樹脂砂使用熱固性酚醛樹脂作為粘結(jié)劑，在熱芯盒模具對排氣系統(tǒng)要求比較高，排氣量遠(yuǎn)大于一般的注塑模和壓鑄模。熱芯盒模具排氣系統(tǒng)除了要排除型腔內(nèi)的空氣，防止出現(xiàn)“澆不滿”或“缺肉”現(xiàn)象，還要排除樹脂砂在充型和緊實(shí)過程中帶入的壓縮空氣。因此，熱芯盒模具除了使用分型面排氣槽排氣及推桿間隙排氣以外，還使用了排氣塞排氣的方式。由于樹脂砂顆粒度

5、比較大，因此分型面排氣槽厚度以及推桿間隙可以設(shè)置的比較大，只要比砂粒的直徑略小就可以了。但是在砂流的交匯處、砂流的拐彎處以及型腔內(nèi)部容易產(chǎn)生“窩氣”的部分還要設(shè)置排氣塞，利用排氣塞排氣。下加熱一定時(shí)間后，樹脂固化，將型砂粘結(jié)在一起。因此需要設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)。熱芯盒模具采用電熱棒加熱的形式。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：電熱棒功率的計(jì)算熱芯盒模具加熱系統(tǒng)主要用來加熱模具，使模具保持一定的溫度，同時(shí)也使樹脂砂溫度升高以及樹脂硬化。加熱計(jì)算公式如下：式中：為加熱功率，；為硬化樹脂砂所需要的熱量，一般為；為每小時(shí)加熱樹脂砂的總量，。砂芯每個(gè)質(zhì)量，每型個(gè)，每小時(shí)生產(chǎn)模具材料從經(jīng)濟(jì)性能和導(dǎo)熱方面來說，一般熱芯盒

6、模具使用灰鑄鐵材料（以上）。模胚可以采用鑄造的方法制作，然后再進(jìn)行機(jī)加工。模胚要求內(nèi)部不能有縮孔、夾砂、以及氣孔等缺陷。對于砂流直接沖刷的型芯可以采用鋼制造。型。×××電熱棒數(shù)量選擇電熱棒數(shù)量少，熱量比較集中，整個(gè)模具的溫度分布不均勻，導(dǎo)致不同部位樹脂砂不能同時(shí)固化。為了保證樹脂砂充分固化，往往需要較長的保溫時(shí)間。電熱棒數(shù)量多，模具的溫度比較均勻，但是推出機(jī)構(gòu)不好安排，容易出現(xiàn)推桿與加熱棒互相干涉。綜合考慮，每一個(gè)半模使用電熱棒鋼屬于高韌性熱作模具鋼，經(jīng)過熱處理后具有比較高的硬度和韌性。常用熱處理工藝：加熱到，油冷淬火，回火兩次。熱處理后的組織為回火索氏體回火托氏

7、體。模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)如圖。鑲塊用來成形砂芯上的生產(chǎn)廠家代號以及生產(chǎn)批號。模具工作過程。樹脂砂由模具射砂口射入型腔，充型結(jié)束后固化；固化一定時(shí)間，將模具倒轉(zhuǎn)，將尚未固化的樹脂砂倒出來，這樣在模具內(nèi)形成一個(gè)帶有空腔的砂芯殼型；開模，利用每個(gè)半型的推出機(jī)構(gòu)將砂芯推出；清理模具；合模。根，整個(gè)模具使用電熱棒根，總功率為。模具“溫度滯后”效應(yīng)樹脂砂固化過程中需要吸收較多的熱量，在生產(chǎn)完一型后，會出現(xiàn)型腔的一些部位溫度比較低，需要等一段時(shí)間，待型腔各個(gè)部位恢復(fù)到后，才能繼續(xù)生產(chǎn)下一個(gè)砂型的情況，這就熱加工工藝年第卷第期圖模具結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)套導(dǎo)柱止轉(zhuǎn)墊片；推桿；排氣塞；鑲塊緊固螺栓；動(dòng)模支腳；鑲塊；排氣道；排氣塞

8、；定模支腳；定模推桿固定板；定模推桿墊板；固定螺栓；射砂口；動(dòng)模推桿固定板；動(dòng)模推桿墊板；固定螺栓；模具起吊環(huán)安裝螺孔；復(fù)位桿；加熱棒；排氣槽；分型面排氣槽結(jié)論本文通過集裝箱角鑄鋼件砂芯熱芯盒模具設(shè)要求比較高的型芯部分可以使用鋼制作。該集裝箱角鑄鋼件砂芯熱芯盒模具目前已經(jīng)投入生產(chǎn)，效果良好。參考文獻(xiàn)：姜希尚鑄造手冊鑄造工藝北京：機(jī)械工業(yè)出版社，曹文龍鑄造工藝學(xué)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，王明杰，范新鳳，范有發(fā)大型熱芯盒模具排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)電加工與模具，（）：計(jì)，介紹了有關(guān)樹脂砂充型特點(diǎn)以及有關(guān)熱芯盒模具加熱系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些原理、計(jì)算方法以及熱芯盒模具材料選用的方法。在熱芯盒模具中，加熱系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。保證加熱功率符合要求的情況下，盡量