涡轮连体排气歧管砂芯的模具及其砂芯的制造工艺的制作方法

汽油机缸体砂芯热芯盒模具设计　

王红艳　（柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州５４５００５）　

摘要：介绍了汽油机缸体用热芯盒模具中的射砂机构、排气机构、顶芯机构和定位机构，分析　

了各种结构的利弊，并提出了相应的优化形式。　

关键词：热芯盒；模具设计；优化　

中图分类号：ＴＧ２４２．７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７３—３３２０（２０１２）０３—００２９—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｈｏｔ－ｂｏｘ　Ｍｏｌｄ　ｆｏｒ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｂｌｏｃｋ　Ｓａｎｄ　Ｃｏｒｅ　

Ｗａｎｇ　Ｈｏｎｇｙａｎ　（Ｌｉｕｚｈｏｕ　Ｗｕｌｉｎ　Ｌｉｕｊｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉｕｚｈｏｕ　５４５００５，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓａｎｄ　ｓｈｏｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅｘｈａｕｓｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｕｓｈ　ｃｏｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｈｏｔ—　ｂｏｘ　ｍｏｌｄ　ｆｏｒ　ｅｎｇｉｎｅ　ｂｌｏｃｋ　ｗｅｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｆｏｒｍｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｏｔ－ｂｏｘ；ｍｏｌｄ　ｄｅｓｉｇｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　

模具作为铸造生产中非常重要的一环，直接　

与铸件的尺寸精度和表面质量相关。本公司为专　

业的微车发动机制造厂家，以ＬＪ４６５Ｑ系列为主　

导产品，其５０％的缸体曲轴箱毛坯由铸造车间生　

产。而一个完整的曲轴箱需要一整套泥芯成型，　

包括曲轴箱缸筒芯、端面芯、侧面芯以及油道芯　

和水套芯，所有的泥芯均通过覆膜砂热芯盒制芯　

得到。热芯盒模具结构合理与否将直接影响泥芯　

的质量，进而影响曲轴箱铸件的质量。通过数年　

5.砂芯的设计

5.1砂芯的概念

砂芯的用是形成铸件的内腔、孔以及铸件外形不易出砂的部位。砂芯设计要包括确定砂芯的形状和个数。为了减少制造工时，降低铸件成本和提高其尺寸精度，对于不太复杂的铸件，应尽量减少砂芯数量。由于此次设计的钩型连杆有三个圆柱孔，此次设计有3个圆柱形砂芯，由于尺寸因素，有两个砂芯的尺寸相同，分别用来形成零件上的内孔。根据零件结构特征和分型面的设计原则，本次设计的砂芯采用水平放置的方式。如图5.1所示。

图5.1砂芯形状及放置方式

5.2芯头设计

芯头是指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。芯头的作用是：定位和固定砂芯，使砂芯在铸型中能够准确的位置。并且能够承受砂芯本身重力及浇铸时液体金属对砂芯的浮力。因此，芯头应足够大才不致破坏，才能保证砂芯能起到相应的功效。浇铸后砂芯收缩产生的气体，都应能通过芯头排至铸型以外。在设计芯头时，除了要满足上面的要求，但是，为了启芯方便，所以应保证适当斜度。定位的可靠性，是保证在浇铸过程中砂芯位置不能变动。根据砂芯在铸型中安放的位置，可分为垂直芯头、水平芯头两类。本次设计中，采用的是水平芯头。

芯头它由芯头长度、斜度、间隙、压环、防压环和集砂槽等结构组成。各部分具体位置如图5.2所示。

图5.2 芯头的组成

1)芯头长度

指的是砂芯伸入铸型部分的长度，对于直径小于150mm和长度小于1m的中、小型砂芯，水平芯头长度一般在20-100mm之间。在图中用l表示。

2）斜度

为了避免合箱时和砂芯相碰，在端面上要留有一定的斜度,上箱斜度比下箱的斜度大在图中标示为S。

3）芯头间隙

为了下箱方便，通常在芯头和芯座之间留有一定的间隙。间隙的大小取决于砂芯的大小和精度及芯座本身的精度。

4)压环

在上模样芯头上车削一道半圆凹沟（r=1.5-6mm）造型后在上芯座上凸其一环型砂，合箱后它能把砂芯压紧，避免液体金属沿间隙钻入芯头，堵塞通气道。

5）防压环

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第 1 页 共 4 页 基于CREO 铸钢排气歧管模具设计 -加工工艺

1 引言

33排气歧管，材料为奥氏体耐热铸钢；奥氏体耐热铸钢具有钢液流淌性差，凝固收缩大．浇注温度高等特点，外表缺陷、热裂、缩孔倾向大，铸造工艺冗杂：2021年接到客户订单．公司成立攻关小组，致力于奥氏体耐热铸钢排气管铸造工艺讨论。这也是国内奥氏体耐热铸钢在发动机排气歧管上的首次应用，通过该项目的讨论胜利填补了国内空白。

2 模型设计

运用CREO软件进行参数化设计，通过CREO软件的拉伸、曲线、混合、扫描、修剪、曲面、融合、倒圆角、拔模、阵列等功能按键和键盘的结合运用。参数化设计出铸钢排气管的初始模型，特殊要留意的是，各管道的夹角及互相结合部位不能出现尖角，肯定要圆滑过渡，圆角尽可能大(它取决于铸钢材料的铁液流淌性及外表张力特性)，用于削减铸件的开裂倾向。然后通过特征参数的变更，获得想要的最终33排气歧管图形，如图l所示。

图1 33排气歧管图形

3 砂芯设计

砂芯是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂型局部要求特殊样子的部分，有时也用砂芯。对砂芯的要求：砂芯的样子、尺寸以及在砂型中的位置应符合铸件要求；具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能准时排出型外，铸件收缩时阻力小和简单清砂；要操作方便、便于制造和获得。依据铸件结构设计出如图2所示的芯盒。在芯盒的设计时，给出合理的芯头长度，以便有足够空间用于设置防压环和压环(防压环：下芯、合箱时，它可防止此处砂型被压塌，因此可防止掉砂缺陷；压环(压紧环)：幸免液体金属沿间隙钻入芯头，堵塞通气道)，芯盒、防压环及压环如图2所示。要特殊留意的是，由于耐热铸钢的熔炼温度高于其它常规材料的熔炼温度，浇注时的温度也高于其它常规材料，因此砂芯的强度及高温强度要到达肯定要求，要接受高强度覆膜砂，且发气量要小。即覆膜砂发气量≤12ml／g，灼烧碱量≤3．0％，熔点96 ～110 ，(热态抗拉强度：1．5～2．4MPa，常温抗拉强度：3．6～5．0MPa，热态抗弯强度≥3．6MPa，常温抗弯强度≥8．0MPa)。 本文格式为Word版，下载可任意编辑，页眉双击删除即可。

铸造 砂芯

铸造砂芯是铸造过程中的一项关键技术，它在铸件中起到支撑、定位、冷却等重要作用。本文将从砂芯的定义、制备方法以及应用领域等方面进行阐述。

一、砂芯的定义

砂芯是指将砂料与粘结剂混合后制成的空心砂块，它通常用于铸造过程中形成铸件内部的空腔或复杂形状。砂芯的形状和尺寸可以根据铸件的要求进行设计和制备。

二、砂芯的制备方法

1.湿型砂芯制备方法

湿型砂芯是使用含水的砂料和粘结剂混合制备的。首先将砂料经过筛分、清洗等处理，然后与粘结剂混合搅拌，形成湿性砂料。接下来，将湿性砂料填充到砂芯模具中，并通过振动、压实等工艺手段使其成型。最后，经过干燥处理，砂芯变得坚硬可用于铸造。

2.干型砂芯制备方法

干型砂芯是使用无水的砂料和粘结剂混合制备的。首先将砂料加热至一定温度，以去除其中的水分。然后将无水砂料与粘结剂混合均匀，形成干性砂料。接下来，将干性砂料填充到砂芯模具中，并通过振动、压实等工艺手段使其成型。最后，经过加热处理，粘结剂固化，砂芯变得坚硬可用于铸造。

三、砂芯的应用领域

砂芯广泛应用于铸造工艺中，特别适用于需要形成内部空腔或复杂形状的铸件。以下是一些常见的应用领域：

1.汽车发动机缸体和缸盖的铸造：砂芯用于形成汽缸体和缸盖内部的冷却通道。

2.工程机械零部件的铸造：砂芯用于形成液压缸、油管等内部结构。

3.锅炉管道的铸造：砂芯用于形成锅炉管道内部的空腔。

4.航空航天零部件的铸造：砂芯用于形成涡轮叶片、火箭喷嘴等复杂形状。

四、砂芯的优势和发展趋势

砂芯作为铸造过程中的重要组成部分，具有以下优势：

1.灵活性高：砂芯可以根据铸件的要求进行设计和制备，形状和尺寸多样化。

2.成本低：相比于其他制芯方法，砂芯的制备成本较低。

3.应用广泛：砂芯适用于各个行业的铸造工艺，具有广泛的应用前景。

随着科技的发展，砂芯制备技术也在不断进步，出现了一些新的制备方法和材料，如3D打印砂芯技术、陶瓷砂芯等。这些新技术和材料的出现，使得砂芯制备更加精确、高效，同时也拓宽了砂芯的应用领域。