v型缸體體鑄造工藝設(shè)計(jì)

v型缸體體鑄造工藝設(shè)計(jì)

0鑄造工藝設(shè)計(jì)2009年，喜馬成功收購(gòu)了法國(guó)博多安公司。該公司有兩輛v型挖掘機(jī)，主要用于游泳艇、高速船和其他交通工具。為扭轉(zhuǎn)市場(chǎng)頹勢(shì),主要零部件按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化、降低制造成本。鑄造廠首次生產(chǎn)V型氣缸體,鑄造工藝的設(shè)計(jì)是氣缸體國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵。該V型氣缸體輪廓尺寸1470×840×610(mm),毛坯質(zhì)量860kg。在國(guó)外供應(yīng)商鑄造廠的生產(chǎn)工序全部采用手工工藝,生產(chǎn)效率較低;尤其是大缸芯制芯及組芯,無法滿足國(guó)產(chǎn)化的批量生產(chǎn)需求。在鑄造廠不增加專用設(shè)備和場(chǎng)地的條件下開發(fā)適合濰柴鑄造廠的生產(chǎn)工藝,該工藝需用滿足小批量生產(chǎn)需求,同時(shí)毛坯尺寸準(zhǔn)確、生產(chǎn)成本低。1fa2004鑄造工藝根據(jù)V型氣缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(毛坯形狀見圖1),確定了基本的鑄造工藝設(shè)計(jì)方案。(1)造型采用堿性樹脂砂工藝,長(zhǎng)度方向縮尺1.1,寬度方向1.0。內(nèi)腔全部使用冷芯,縮尺1.0;(2)大缸芯和前后端芯在FA100射芯機(jī)上制芯。大缸芯制芯由于使用了大量的活塊,在無專用設(shè)備的條件下需要進(jìn)行復(fù)雜的工裝設(shè)計(jì);(3)使用杜倫斯特種涂料,可在一定程度上防止砂芯的燒結(jié),提高鑄件內(nèi)腔表面的清潔度;(4)主體芯包括前后端和中間大缸芯共8顆砂芯,為提高毛坯的尺寸精度,使用胎具整體組芯,使用下芯夾具整體下芯。組芯胎具和下芯夾具的使用提高了生產(chǎn)效率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度;(5)澆注系統(tǒng)采用底注方式,澆注質(zhì)量為1020kg,CAE模擬的澆注時(shí)間為45s;澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證鐵液充填平穩(wěn),砂芯的氣體充分排出型腔;(6)氣缸體的底平面設(shè)計(jì)14根冒口棒,保證澆注過程中型腔的排氣和冷鐵液充分溢出。工藝設(shè)計(jì)見圖2。2理化性能檢測(cè)按上述方案實(shí)施的工藝開發(fā)非常順利,第一輪工藝驗(yàn)證生產(chǎn)的毛坯,經(jīng)劃線解剖和理化性能檢測(cè),滿足產(chǎn)品形狀和性能要求。工藝開發(fā)過程中突出的創(chuàng)新點(diǎn)是大缸芯的制芯工藝、主體芯的整體組芯和下芯工藝,本文做詳細(xì)介紹。2.1大缸芯模具的開模與定位為保證功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和壁厚的均勻性,該V型氣缸體大缸芯的內(nèi)腔設(shè)計(jì)出現(xiàn)了10處阻礙制芯開模的結(jié)構(gòu),見圖3。按照常規(guī)設(shè)計(jì),芯盒內(nèi)存在大量活塊,大缸芯的制芯需要使用傳統(tǒng)的手工芯盒自硬砂制芯,無法在制芯機(jī)上生產(chǎn)。為了提高制芯質(zhì)量,保證尺寸精度和內(nèi)腔的表面質(zhì)量,大缸芯的制芯采用了射芯機(jī)射砂固化、地面開模取芯的半手工方式。該制芯工藝不需要專用設(shè)備的投資,同時(shí)保證制芯質(zhì)量,生產(chǎn)效率也比純手工方式有一定程度的提高。制芯工藝過程。射砂吹胺后,芯盒主體部分隨工作臺(tái)開出。使用電葫蘆將芯盒主體部分吊出,大缸芯芯盒體如圖4所示。吊出芯盒放置在大缸芯盒開模胎具上(圖5),開模后,使用大缸芯專用吊具將砂芯與活塊一起吊出,然后依次將活塊取出。取出后的活塊放置芯盒體內(nèi),重新組裝合模。將芯盒主體部分吊至射芯機(jī)工作臺(tái)上開進(jìn),合模射砂吹胺,進(jìn)入下一循環(huán)。大缸芯模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):(1)芯盒體兩側(cè)安裝手輪便于操作,頂桿孔用HT250材料鑲襯套,以免磨損,當(dāng)頂芯絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)開模時(shí),側(cè)芯盒、開模胎具滑動(dòng)板也同步滑動(dòng),保持砂芯開模平穩(wěn)。開模后有限位銷,保持芯盒體與開模胎具的相對(duì)位置固定便于取芯;(2)開模胎具下部滑動(dòng)板使用方形滾珠直線導(dǎo)軌定位滑動(dòng),并安裝耐磨條,芯盒合模定位使用了定位銷和套,鎖緊螺栓鎖緊。制芯工藝的優(yōu)點(diǎn):(1)芯盒定位銷、套孔的中心距尺寸及公差要求控制準(zhǔn)確,保證了模具型腔的尺寸準(zhǔn)確,滿足氣缸體鑄件毛坯的尺寸要求;(2)采用機(jī)器制芯,合模緊密,制出的砂芯光潔,砂芯緊實(shí)度好,披縫少,制芯時(shí)間短;(3)模具開、合靈活,取芯方便,提高效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。芯盒體與開模胎具固定側(cè)鎖緊后,擰動(dòng)兩頭的頂芯螺桿手輪,兩側(cè)芯盒自動(dòng)脫開,用手拉至指定位置,鎖上限位銷。整個(gè)開模過程快捷而省力;(4)模具結(jié)構(gòu)緊湊,定位準(zhǔn)確,使用壽命增長(zhǎng)。使用了耐磨條、導(dǎo)向鍵、方形滾珠直線導(dǎo)軌等部件,左右側(cè)芯盒與開模胎具的活動(dòng)都用導(dǎo)軌進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng),避免碰撞,延長(zhǎng)了模具的使用壽命。2.2整體組芯下芯同行業(yè)大型柴油機(jī)氣缸體鑄造的生產(chǎn),毛坯尺寸長(zhǎng)度方向多超過1500mm,普遍采用手工單顆砂芯下芯的組合工藝,即在砂型中按一定的順序單顆下芯。濰柴160、170等系列大型柴油機(jī)氣缸體組芯都采用手工下芯組芯工藝。傳統(tǒng)的手工單顆下芯組芯工藝存在以下問題:(1)勞動(dòng)強(qiáng)度大,主要靠人工搬運(yùn)或借助于簡(jiǎn)易的輔助吊具下芯;(2)生產(chǎn)效率低,需要依靠樣板檢查,人工調(diào)整,耗費(fèi)大量工時(shí);(3)鑄造缺陷多,單顆下芯、人工調(diào)整砂芯位置等因素產(chǎn)生很多鑄造問題,如擠掉砂、壁厚不均、加工缺料等缺陷;(4)尺寸精度低,單顆下芯存在定位不準(zhǔn)、積累誤差等缺點(diǎn),鑄件毛坯尺寸精度不高。濰柴氣缸體毛坯生產(chǎn)的的整體組芯工藝只應(yīng)用在P6/P7P10/P12等中小型氣缸體組芯上,該工藝具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度高等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是生產(chǎn)專業(yè)化程度高,需要配備專用流水線和大量的工藝裝備。對(duì)于法國(guó)博杜安系列產(chǎn)品的大型氣缸體鑄件,采用整體組芯下芯工藝是個(gè)嘗試。該工藝的實(shí)施,使大型氣缸體鑄件毛坯的尺寸精度提升到一個(gè)新的水平。組芯胎具結(jié)構(gòu)特點(diǎn):(1)組芯胎具長(zhǎng)度方向采用直線軸承,每顆砂芯對(duì)應(yīng)一個(gè)支撐機(jī)構(gòu)。其中一端砂芯支撐機(jī)構(gòu)固定,其余為活動(dòng)。單個(gè)砂芯支撐機(jī)構(gòu)設(shè)有預(yù)定位結(jié)構(gòu)并帶有鎖緊裝置,見圖6;(2)該組芯胎具使用耐磨滑塊滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、限位塊固定,可降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高組芯效率;同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)零間隙組芯,從根本上保證了鑄件毛坯的壁厚尺寸精度。組芯下芯過程:(1)組芯過程:把端芯放置在固定在一端的砂芯支撐機(jī)構(gòu)上,見圖7。把1顆大缸芯放置到剛放好端芯位置的鄰近的支撐機(jī)構(gòu)上,滑動(dòng)支撐機(jī)構(gòu),靠緊端芯后使用鎖緊裝置將該支撐機(jī)構(gòu)鎖緊(定位的過程)。按照上述步驟,依次組裝其它砂芯至完成,見圖8;(2)使用三根螺栓將大缸芯與前后端芯鎖緊,形成主體芯組。使用專用下芯夾具將整體芯組從組芯胎具上吊起放入砂型中,見圖9。整體組芯下芯工藝的優(yōu)點(diǎn):(1)結(jié)合了流水線整體組芯和地面零活的手工工藝,是針對(duì)大型柴油機(jī)氣缸體生產(chǎn)的一種新型工藝;(2)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了生產(chǎn)效率;(3)鑄件毛坯尺寸準(zhǔn)確,克服了傳統(tǒng)組芯工藝產(chǎn)生的諸多鑄造缺陷問題。3大型農(nóng)村生產(chǎn)企業(yè)v型機(jī)升級(jí)料經(jīng)過工藝方案的實(shí)施、工藝驗(yàn)證和完善,V型柴油機(jī)氣缸體的鑄件生產(chǎn)通過柴油機(jī)的疲勞和耐久試驗(yàn),毛坯尺寸和表面質(zhì)量較國(guó)外供應(yīng)商的該產(chǎn)品毛坯有較大的提高,同時(shí)鑄件成本較國(guó)外供應(yīng)商大幅度下降。目前該產(chǎn)品毛坯已批量供應(yīng)法國(guó)博杜安公司。(1)V型氣缸體毛坯在濰柴鑄造廠生產(chǎn)是首次嘗試,該工藝為以后V型機(jī)新產(chǎn)品氣缸體的工藝開發(fā)提供了工藝借鑒。(2)采用機(jī)器制芯、絲杠半自動(dòng)開模