GE機(jī)體外模制作及組裝創(chuàng)新研究

袁志剛　季平

摘要：GE機(jī)體是HXN5機(jī)車的柴油機(jī)機(jī)體，它形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作困難。針對(duì)這一問題，文章運(yùn)用新技術(shù)、新工藝、新方法對(duì)GE機(jī)體進(jìn)行制作。文章首先對(duì)制作工藝進(jìn)行分析，再對(duì)卡板、外膜等關(guān)鍵組件制作的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，再?gòu)耐饽そM裝和模型組裝細(xì)節(jié)進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹了GE機(jī)體外膜制作組裝流程，保證了柴油機(jī)機(jī)體的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：GE機(jī)體；外模；卡板組裝；模型組裝

中圖分類號(hào)：TG241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）10-0015-02

1 概述

GE機(jī)體是HXN5機(jī)車柴油機(jī)機(jī)體，是柴油機(jī)中單件重量最重、尺寸最大的鑄件。它形狀復(fù)雜，如圖1所示，技術(shù)要求高，采用樹脂砂造型，這對(duì)模型的表面質(zhì)量、尺寸和形狀精度都提出了較高的要求。因此，在模型制作的過程中運(yùn)用新技術(shù)、新工藝、新方法，各工序緊密協(xié)作，合理組織生產(chǎn)，確保模型制作一次成功，保證公司新產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)的圓滿完成。

2 工藝分析

通過對(duì)GE機(jī)體進(jìn)行工藝分析，根據(jù)鑄造工藝要求以及鑄件的外形和質(zhì)量要求，確定GE機(jī)體模型為上下分型，底箱為外模造型，上型采用組芯造型，砂型采用樹脂砂。全套模型共26付芯盒，打76只坭芯，7付大芯盒（后端芯、齒輪箱芯、前端缸徑芯、中間缸徑芯、中間缸徑芯、前端缸徑芯、前端芯）用翻箱機(jī)脫芯，芯盒框須采用金屬框。

底箱外模長(zhǎng)寬高為4485.4×1731×288mm。由于尺寸外模較大，必須采用鑲拼和分段的結(jié)構(gòu)形式安裝在底板上，這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是：方便制作，能很好地控制每一段外模的形狀和尺寸精度，減少模型制作過程中產(chǎn)生變形；能保證外模上所有芯頭位置的正確安裝和調(diào)整，保證砂芯落芯時(shí)能正確定位。底箱外模由以下幾部分組成：本體、前端芯頭、凸輪腔定位芯頭、后端芯頭、V型缸徑芯頭、凸輪腔芯頭和水腔芯頭。

3 底箱外模制作

先對(duì)圖紙進(jìn)行工藝分析，再進(jìn)行外模制作，外模制作包括：熟悉圖紙；制訂模型制作工藝；模樣放樣；卡樣板制作；備料、劃線、加工；修配組裝及檢查等整套過程。在GE機(jī)體模型制作過程中，嚴(yán)格遵循這個(gè)過程，確保模型制作一次成功。

3.1 模樣放樣

放樣是模型制作的前提。通過放樣熟悉圖紙，掌握產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)，對(duì)模型制作能合理的分型和科學(xué)的組合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和校正圖紙和工藝上的不足，避免實(shí)際制作時(shí)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，且在實(shí)際制作過程中，可以避免繁瑣的尺寸計(jì)算，所需尺寸可以在樣板上直接量取，也就是說放樣是模型制作的基準(zhǔn)。

為了對(duì)機(jī)體進(jìn)行放樣，利用計(jì)算機(jī)UG軟件對(duì)機(jī)體三維實(shí)體進(jìn)行分段，剖切各斷面形狀，借助計(jì)算機(jī)繪制和測(cè)量出所有需要的尺寸，通過分析，首先確定模型的最佳分型和結(jié)構(gòu)方案，然后考慮各部分的收縮率以及主要尺寸和關(guān)鍵尺寸的布置，并繪制出放樣時(shí)所需要的圖紙，再根據(jù)圖紙進(jìn)行模型放樣，在平面樣板上按1∶1的比例畫出機(jī)體模型各斷面形狀，這樣既方便了模型的制作，又避免了可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

3.2 卡板制作

在對(duì)圖紙進(jìn)行工藝分析和模樣放樣后，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，制作大小各種卡板約50塊。如圖2所示為機(jī)體外模外形卡板。這些卡板的制作，對(duì)GE機(jī)體模型的制作、檢查及以后的修理有著十分重要的作用，提高了模型制作的尺寸精度，保證了造型質(zhì)量。

3.3 外模制作

GE機(jī)體采用的是組芯造型工藝，底箱采用外模造型，由于外模較大，制作過程中如果分塊制作，尺寸難以控制、組裝困難，因此，對(duì)左右兩側(cè)模塊采用的是整體造型，這樣減少了因分段造型造成的累積誤差，從而保證了模型尺寸。制作過程中，為了保證外模的尺寸，對(duì)外模的用料進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選，采用優(yōu)質(zhì)的東北紅松（自然干燥一年以上），減少因氣候變化而造成的模型變形；同時(shí)對(duì)板材結(jié)構(gòu)嚴(yán)格要求，板寬不超過100mm，板厚不超過30mm，采用空殼與橫豎交叉結(jié)構(gòu)，這樣最大限度地控制了模型的變形。為了保證外模尺寸，保證缸徑孔及立板的位置，采用鐵卡板劃線，制作縱向卡板，它以前端定位孔為基準(zhǔn)、以后端定位孔為導(dǎo)向來控制有關(guān)的縱向尺寸。

外模由鑄件的外形加上各種芯頭組成，所以芯頭是外模上主要的零件之一，外模芯頭是砂芯的定位基準(zhǔn)，鑄件上的砂芯都是以芯頭來定位的，因此，芯頭形狀的準(zhǔn)確、尺寸精度的高低，將直接影響到鑄件的壁厚尺寸大小以及內(nèi)腔形狀的正確與否，此外，通過調(diào)整外模芯頭的間隙能控制砂芯之間的間隙。

GE機(jī)體底箱外模上很多芯頭，其中，以V型缸徑芯頭以及凸輪腔和水腔芯頭數(shù)量最多，有16只缸徑芯頭，其尺寸完全相同，16只凸輪腔芯頭，其尺寸完全相同，16只水腔芯頭，其尺寸完全相同，由于數(shù)量多且形狀不規(guī)則，又安裝在外模斜面上，圖3為V型缸徑芯頭，圖4為凸輪腔芯頭。

如果做木質(zhì)模型的話，一方面，材料消耗大，人工浪費(fèi)大，另一方面，不可能保證每只外模芯頭都能做到同一尺寸，沒有偏差，所以在制作過程中，采用新的工藝方法，即先做一只V型缸徑芯頭、一只凸輪腔芯頭、一只水腔芯頭，分別以它們?yōu)槟改?，用環(huán)氧樹脂翻出陰模，圖5為V型缸徑芯頭陰模。

待陰模硬化后取出，然后修正陰模，使陰模尺寸完全符合圖紙及工藝要求，再制作環(huán)氧樹脂塑料模。工藝過程為：先在塑料陰模表面涂上脫模劑，在環(huán)氧樹脂中加入固化劑和金剛粉，攪拌均勻后涂在陰模上，然后一層一層地貼上玻璃纖維布，使之厚度達(dá)到10mm以上，再用木板、鐵板封口，最后用玻璃壓在陰模上，硬化8小時(shí)后起模，形成塑料芯頭。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是能保證數(shù)量多且形狀復(fù)雜的芯頭形狀和尺寸完全一致，減少芯頭間隙，保證砂芯落芯時(shí)的精度，從而提高造型質(zhì)量和尺寸精度。

4 外模組裝

外模組裝包括兩部分：底板劃線和模型組裝。

4.1 底板劃線

底板長(zhǎng)寬為5280×2880，由于底板尺寸大，給劃線工作帶來很大的困難。

經(jīng)過分析，首先采用拉線吊線法來劃線。即用0.5mm鋼絲在底板上求出中心線，然后底板中心線及兩端定位銷孔，鉆組裝用定位銷孔，以定位銷孔為基準(zhǔn)劃出模型中心線；其次設(shè)計(jì)制作組裝樣板，圖6為劃線組裝卡板示意圖。將兩塊樣板分別套在定位銷上，校正位置后劃出外模的外形線和組裝線以及凸輪腔芯頭組裝線、模型分段拼裝線、中心線等。用拉線吊線法結(jié)合組裝樣板來劃線，可以大大提高劃線工作效率，解決受劃線工具限制的弊端，提高劃線的正確性。

4.2 模型組裝

利用組裝樣板及所劃出的中心線，將外模安裝到底板上，首先將凸輪腔芯頭、后端芯頭及本體校對(duì)位置正確后，用螺栓緊固，然后將16只V型缸徑芯頭和16只凸輪腔芯頭、25只水腔芯頭以及其他一些芯頭，分別固定在本體上，用總長(zhǎng)卡板來控制芯頭的位置和高度，最后裝上冷鐵定位塊以及外模上的其他所有零件，并做好標(biāo)識(shí)和網(wǎng)格，避免在造型和落芯過程中出錯(cuò)。

5 結(jié)語

GE機(jī)體的制作經(jīng)過造型、落芯、配模、澆注后，鑄件經(jīng)過劃線加工，產(chǎn)品已通過鑒定，沒有因模型質(zhì)量而造成報(bào)廢或返修。在模型的制作過程中應(yīng)用了新技術(shù)、新工藝、新方法，合理地組織了模型的制作，從而保證了GE機(jī)體模型的制作成功。

參考文獻(xiàn)

[1] 李新亞.鑄造手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2] 李魁盛，李國(guó)祿，李日.鑄件成型技術(shù)入門與精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：袁志剛（1973-），男，江蘇常州人，中國(guó)南車戚墅堰機(jī)車有限公司高級(jí)技師，研究方向：機(jī)車車輛設(shè)備。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）