機體曲軸箱芯冷芯盒固化時間的優(yōu)化工藝措施

趙懷明，姚積敏

（1.中國重汽（香港）有限公司濟南鑄鍛中心，山東濟南 250200；2.寧波全力機械模具有限公司，浙江寧波 315700）

這十年來我國汽車業(yè)快速發(fā)展，重型汽車的發(fā)展和質(zhì)量提升標志著中國商用汽車行業(yè)的設(shè)計標準要求和制造水平在提高。機體鑄件是重型汽車發(fā)動機的主要部件之一，現(xiàn)年產(chǎn)量10 萬～30 萬臺以上，這就要求模具的結(jié)構(gòu)和制芯速度能適應(yīng)發(fā)動機鑄造企業(yè)進行自動化大批量生產(chǎn)鑄件的技術(shù)要求。為此我們對曲軸箱冷芯盒模具進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。采用增加側(cè)模背面引入到型腔底部同步進行三乙胺吹胺固化的方法，經(jīng)調(diào)試驗證，效果良好。

1 冷芯盒模具通用結(jié)構(gòu)工藝分析

1.1 模具選用材料

垂直制芯的冷芯機制芯的芯盒模具年產(chǎn)量在5 萬件以下通常用HT250 或3Cr2Mo(P20)材料制作，5 萬件以上選用國產(chǎn)4Cr5MoSiV1（H13）材料或進口材料。

1.2 垂直射砂曲軸箱冷芯盒模具的結(jié)構(gòu)特點

冷芯機制芯中心的芯盒模具一般1 模出3 芯或4 芯，通常分為上芯盒、下芯盒、固定側(cè)模、翻轉(zhuǎn)側(cè)模、側(cè)模頂芯機構(gòu)、射砂板、吹氣上頂板等（見圖1、圖2）。

圖1 曲軸箱冷芯盒模具剖示圖

垂直射砂曲軸箱冷芯盒模具通用結(jié)構(gòu)有以下特點：

冷芯盒模具垂直射砂比水平射砂制出的砂芯更光潔，在澆鑄產(chǎn)品時鑄件更容易清理。模具壽命長，排氣塞清理簡便。但是由于三乙胺氣體從頂部單面往下進氣，砂芯特別長進而固化時間就長，無法跟上靜壓造型線每小時70 箱的生產(chǎn)節(jié)拍，制約了產(chǎn)量的提高。

表1 模具主要部件材料選用

圖2 曲軸箱冷芯盒模具側(cè)視圖

2 冷芯盒模具側(cè)模輔助進氣固化工藝分析

2.1 模具主要部件材料選用

模具主要部件材料選用如表1 所示。

2.2 冷芯盒模具側(cè)模輔助進氣固化的結(jié)構(gòu)特點

曲軸箱冷芯盒模具為四開模設(shè)計，有下芯盒、固定側(cè)芯盒、翻轉(zhuǎn)側(cè)芯盒、上芯盒、射砂板、吹氣上頂板等組成（見圖3）。

（1）固定側(cè)芯盒有固定側(cè)模框、固定側(cè)模塊、固定側(cè)頂芯板、頂芯桿、回位桿、導(dǎo)向桿、直線軸承等組成（見圖4），固定側(cè)模塊型腔背面加工出從上到下的三乙胺進氣通道，此通道不能與頂芯桿孔及其余設(shè)置的排氣塞孔相通，以免三乙胺氣體不能輸送到指定位置，此通道設(shè)置在模塊與側(cè)模塊結(jié)合面處需要密封，制作密封槽（見圖5）。

（2）翻轉(zhuǎn)側(cè)芯盒結(jié)構(gòu)與固定側(cè)芯盒機構(gòu)相同。

圖3 曲軸箱冷芯盒模具總成圖

圖4 曲軸箱冷芯盒固定側(cè)芯盒

（3）曲軸箱冷芯盒模具在制芯時先合模再進行射砂，射砂后射砂工位退出，吹氣工位進入，三乙胺進氣分三路，主型腔一路為主進氣位置，另兩路輔助進氣在主型腔的兩側(cè)，從頂部進氣，通過通道三乙胺輸送到砂芯的下半部分進氣口和底部的進氣口，實現(xiàn)砂芯較深長部分也能快速固化，縮短固化時間，提高生產(chǎn)效益（見圖5、6）。

圖6 曲軸箱冷芯盒翻轉(zhuǎn)側(cè)芯盒

2.3 冷芯盒模具側(cè)模輔助進氣固化的優(yōu)點

（1）固化時間能夠控制在30 秒內(nèi)，砂芯飽滿，特別在北方地區(qū)的冬天效果更明顯。

（2）模具材料4Cr5MoSiV1（H13）進行熱處理至38～42HRC,使用壽命在30 萬次以上，排氣塞清理周期增長。

（3）常規(guī)的模具進行長時間吹胺造成部分三乙胺氣體浪費，并污染壞境。本結(jié)構(gòu)制出的砂芯質(zhì)量更佳，砂芯完整性比沒有側(cè)面進氣的更有保障。

（4）提高效能、降低勞動強度及廢品率，給企業(yè)帶來更多社會效益和利潤。

3 冷芯盒模具進氣固化有待改進的空間

（1）垂直射砂曲軸箱冷芯盒模具從上?；虼禋獍遄龀龃禋獍糁苯硬迦肷靶局胁恳材芷鸬娇焖俟袒Ч?，但設(shè)備的上模或吹氣工位行程需要特別長，也影響整個節(jié)拍時間。

（2）垂直射砂曲軸箱冷芯盒模具從側(cè)模輔助進氣固化的結(jié)構(gòu)可以在設(shè)計冷芯機時實現(xiàn)，從左右側(cè)模具連接工位直接做上三乙胺接口，模具側(cè)模與設(shè)備連接板用密封圈壓緊即可，模具可以通過管道進行多部位側(cè)面進氣固化。

4 結(jié)論

（1）隨著我國發(fā)動機機體曲軸箱自動化鑄造水平的提高，采用傳統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)已無法適應(yīng)現(xiàn)在高質(zhì)量、高精度、快節(jié)拍大批量生產(chǎn)鑄件的技術(shù)要求。垂直射砂曲軸箱冷芯盒模具側(cè)模輔助進氣固化結(jié)構(gòu)完全能達到此要求。

（2）垂直射砂曲軸箱冷芯盒模具側(cè)模輔助進氣固化功能的模具制芯時間短、運行平穩(wěn)、可靠，大大提高了生產(chǎn)效益，是適合目前大批量生產(chǎn)機體鑄件的工裝裝備。