微車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔砂芯制芯工藝分析

趙關(guān)生

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西 柳州 545005）

在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄造生產(chǎn)中，造型、制芯費(fèi)用占鑄件生產(chǎn)總成本的1/2 左右，金屬熔煉占成本1/4，其余1/4 的成本，要花費(fèi)在鑄件清理及其后處理工序上。其中，清理工序成本的70%與造型、制芯有著密切的關(guān)系。由此可見(jiàn)，制芯工藝的合理性，直接影響到鑄件的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

熱芯盒覆膜砂制芯工藝，是目前五菱柳機(jī)動(dòng)力公司鑄造車(chē)間的主要制芯工藝。由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造難度大，具有復(fù)雜的內(nèi)腔和外形結(jié)構(gòu)。隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的尺寸精度和力學(xué)性能要求越來(lái)越高，再加上熱芯盒砂芯變形大等特點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)，要充分考慮各種因素，合理制定制芯工藝，才能把誤差降到合理的范圍內(nèi)。

目前，五菱柳機(jī)黑色金屬鑄造主要生產(chǎn)LJ462Q和LJ465Q 曲軸箱、276Q 機(jī)體以及上汽通用五菱B系列缸體等鑄件，產(chǎn)能約為1.5 萬(wàn)t/a，內(nèi)外廢控制在3%左右，在國(guó)內(nèi)位居前列。

筆者根據(jù)近年來(lái)的研究與探索的心得，針對(duì)本公司發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的特點(diǎn)，對(duì)缸孔芯的制芯工藝做如下的分析與探討。

1 制芯工藝選擇

在微車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄造行業(yè)中，壁薄的型內(nèi)砂芯，主要使用熱芯盒工藝制作。由于五菱柳機(jī)公司鑄造的缸體凈質(zhì)量在30 kg 左右，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜且壁薄。根據(jù)多年生產(chǎn)實(shí)踐，采用酚醛樹(shù)脂覆膜砂熱芯盒工藝制作分體缸孔芯，砂芯制出、修整好后，用熱熔膠水粘接，然后再經(jīng)烘干爐烘干（烘干溫度170～180 ℃,烘干時(shí)間40～60 min），出爐后，砂芯等待澆注時(shí)間不超過(guò)24 h，尤其在濕度較大的春夏時(shí)期，還要采取薄膜覆蓋存儲(chǔ)，避免砂芯吸潮而增加發(fā)氣量。

2 開(kāi)模方向的確定

對(duì)于熱芯盒的設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在本體結(jié)構(gòu)、開(kāi)模方向的合理性以及適宜大小尺寸等方面。對(duì)于缸體缸孔芯熱芯盒設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的合理性直接影響芯盒的壽命及成本，分型面和開(kāi)模方向，對(duì)產(chǎn)品的精度起著決定性作用，芯盒大小，主要是保證適宜的蓄熱能力以及熱量的均勻性，同時(shí)合理的尺寸，還可以減少砂芯的變形量。

目前國(guó)內(nèi)大多廠家，在設(shè)計(jì)缸體缸孔砂芯芯盒時(shí)，通常采用垂直分型的頂芯機(jī)構(gòu)，如圖1 所示。該結(jié)構(gòu)的芯盒在使用過(guò)程中易錯(cuò)模，抽芯結(jié)構(gòu)可靠性差，安裝調(diào)試及維修都不方便。

圖1 垂直分型的頂芯機(jī)構(gòu)

為優(yōu)化芯盒結(jié)構(gòu)，針對(duì)本公司產(chǎn)品缸體的特點(diǎn)，優(yōu)先采用水平分型、側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的芯盒，設(shè)計(jì)如圖2所示的熱芯盒。

圖2 水平分型、側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的芯盒

其主要參數(shù)為：長(zhǎng)×寬×高為1 000 mm ×700 mm×490 mm。由圖2 可見(jiàn)，該結(jié)構(gòu)在合模過(guò)程中，利用芯盒自身重量在導(dǎo)向銷的引導(dǎo)下，可以平穩(wěn)合型，不依賴設(shè)備。至于側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，由于砂芯壁厚均勻性要求比砂芯錯(cuò)模量要求小得多，因此，即使模具在使用過(guò)程中，側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)有一定的磨損，也不影響整個(gè)砂芯的品質(zhì)，整個(gè)結(jié)構(gòu)可以很好地保證砂芯尺寸精度。

3 射砂方向選擇及射砂筒的設(shè)計(jì)

熱芯盒射砂方向，有頂面射砂和側(cè)面射砂兩種方式。頂面射砂較為常見(jiàn)，考慮到射砂筒布局、方便開(kāi)模，以及砂芯成型面，把射砂方式定為側(cè)射，如圖3所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖3 側(cè)面射砂方式

綜上所述，不同的設(shè)計(jì)理念對(duì)砂芯的精度影響極大，同時(shí)也影響芯盒的壽命及制芯成本。鑒于本公司發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的結(jié)構(gòu)，筆者認(rèn)為，缸體缸孔芯盒的設(shè)計(jì)應(yīng)該采用水平分型的方式制芯，以便芯盒在安裝、使用及維護(hù)維修等過(guò)程中更為簡(jiǎn)便，最重要的是，可以提高砂芯的尺寸精度，延長(zhǎng)芯盒使用壽命，降低砂芯制作成本。

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