淺析下芯定位工藝對(duì)鑄件尺寸精度的影響

（濰柴重機(jī)股份有限公司，山東 濰坊 261101）

關(guān)鍵字：大型鑄件；下芯吊具；配合間隙；尺寸精度

1 引言

砂芯主要的作用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔及鑄件外形不易起模的部位。砂芯的位置是否正確直接影響鑄件毛坯的尺寸精度及產(chǎn)品性能?，F(xiàn)在對(duì)于大型臥澆類鑄件，我廠基本采用整體大缸芯+吊具+整體定位框的形式，對(duì)于某些種類鑄件仍存在砂芯偏斜導(dǎo)致鑄件加工錯(cuò)偏的情況。

對(duì)于砂芯的定位一般靠芯頭（也指伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯部分）來(lái)實(shí)現(xiàn)，芯頭不只起定位作用，也同時(shí)起到承受砂芯重力及澆注時(shí)液態(tài)金屬對(duì)砂芯的浮力及部分位置的排氣作用。砂芯與砂型需保證合適的配合間隙，間隙過(guò)大可能導(dǎo)致定位不足，砂芯間隙過(guò)小可能導(dǎo)致擠砂等缺陷，提高整體砂芯下芯之后的位置精度是保證鑄件尺寸精度的重要因素。

2 下芯及定位方式簡(jiǎn)介

目前，我廠大型臥澆類鑄件為250 機(jī)體及280機(jī)體，兩者砂芯排布及下芯定位方式基本相同。本文以280 機(jī)體為例對(duì)下芯定位及芯頭間隙問(wèn)題進(jìn)行研究?jī)?yōu)化。

該機(jī)體主要產(chǎn)品為直列六缸，毛坯重量約9 000 kg，鑄件的外輪廓尺寸為3 299 mm×1 746 mm×1 350 mm，采用上下兩半鑄型開(kāi)模的工藝。采用堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂造型制芯，組芯工藝（如圖1）所示，主體砂芯為大缸芯（每臺(tái)機(jī)體需要6 個(gè)）、氣腔芯等，大缸芯通過(guò)定位框及下芯吊具配合進(jìn)行下芯操作，如圖2 所示。

圖1 組芯工藝示意圖

圖2 下芯操作示意圖

3 存在問(wèn)題

當(dāng)前使用下芯吊具和定位框配合的下芯工藝，原則上可保證每個(gè)大缸芯的位置和尺寸精度，即大缸的缸孔中心與瓦口中心的連線與每一缸的下芯定位基準(zhǔn)中線完全吻合，如圖3 所示。

圖3 定位框基準(zhǔn)中線

通過(guò)加工單位的反饋及本廠自行劃線檢查中發(fā)現(xiàn)仍存在一些尺寸問(wèn)題。問(wèn)題主要如下：鑄件的外形調(diào)正之后，個(gè)別缸缸孔中心與瓦口中心存在錯(cuò)偏，錯(cuò)偏較大的為2 mm 左右（即大缸芯不垂直于鑄件長(zhǎng)度方向），從而導(dǎo)致瓦口兩側(cè)加工余量也存在偏差2 mm 左右，使得個(gè)別瓦口單側(cè)加工余量不足，存在嚴(yán)重質(zhì)量隱患。

4 問(wèn)題分析

為了更好地分析原因，對(duì)鑄件下芯的整個(gè)流程進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)可能的原因如下：

1）下芯定位框及下芯吊具使用時(shí)間較長(zhǎng)，配合的局部位置磨損嚴(yán)重。而且下芯定位框?yàn)楹附咏Y(jié)構(gòu)存在一定程度的變形；

2）對(duì)砂芯下芯過(guò)程中的定位及配合間隙進(jìn)行分析，大缸芯與下型芯頭配合間隙為1 mm，單邊0.5 mm 左右，滿足要求；

3）對(duì)下芯吊具與砂芯的配合間隙進(jìn)行分析檢查，發(fā)現(xiàn)：

①砂芯定位主要依靠下芯吊具上方的砂芯定位銷進(jìn)行，砂芯定位銷插入大缸芯頂部對(duì)應(yīng)位置起到定位作用，缸孔端與軸承擋端定位塊插入芯骨及砂芯對(duì)應(yīng)位置起夾緊及輔助定位作用。左右?jiàn)A緊定位塊與砂芯配合尺寸為間隙1 mm 左右如圖4 所示；

圖4 下芯吊具與砂芯配合

圖5 下芯吊具、定位框、砂箱配合示意圖

③當(dāng)?shù)谝粋€(gè)砂芯偏斜之后，后續(xù)砂芯會(huì)因?yàn)榕浜祥g隙問(wèn)題，隨偏斜的砂芯依次呈偏斜狀態(tài)，最終整體砂芯近乎平行四邊形，即缸孔中心與瓦口中心偏斜，如圖6 所示。

5 解決措施

針對(duì)上述分析的可能原因，提出對(duì)應(yīng)解決措施：

1）采取臨時(shí)措施，對(duì)每個(gè)大缸芯的位置在下砂型上用線標(biāo)明，每個(gè)大缸芯下芯時(shí)對(duì)照刻線復(fù)檢并且人工調(diào)整，每下完幾個(gè)砂芯即測(cè)量砂芯對(duì)角距離與理論數(shù)值進(jìn)行比較，觀察是否出現(xiàn)整體砂芯呈“平行四邊形”問(wèn)題；

圖6 砂芯可能存在的偏斜

2）下芯吊具及下芯定位框進(jìn)行周期性檢查有無(wú)變形，后續(xù)制作使用鑄造剛體結(jié)構(gòu)，避免使用焊接鋼板（若使用焊接鋼板應(yīng)保證存放在平整地面，避免產(chǎn)生扭曲變形）；

3）下芯吊具吊運(yùn)砂芯及下芯過(guò)程中，應(yīng)保持平穩(wěn)避免砂芯的磕碰，避免芯頭缺損影響定位；

4）對(duì)砂芯定位方式進(jìn)行討論及驗(yàn)證：大缸芯與下芯吊具定位增強(qiáng)。大缸芯制芯時(shí)預(yù)埋T 型芯骨，芯骨帶螺紋，下芯吊具上面的定位換成螺栓把緊式定位方式，一方面可承受砂芯的重量，防止砂芯斷裂；另一方面可以減少砂芯的偏移，保證下芯的準(zhǔn)確性，如圖7 所示。

6 效果及結(jié)論

后續(xù)生產(chǎn)中通過(guò)改進(jìn)大缸芯下芯定位方式，對(duì)鑄件進(jìn)行劃線檢查發(fā)現(xiàn)存在的尺寸偏斜問(wèn)題得以解決，長(zhǎng)度方向瓦口及缸孔兩側(cè)加工余量均勻，瓦口中心與缸孔中心偏差≤0.5 mm，效果明顯，結(jié)論如下：

圖7 螺栓把緊式定位

1）對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)的下型定位框應(yīng)關(guān)注其變形扭曲問(wèn)題，防止因定位框失準(zhǔn)導(dǎo)致鑄件尺寸偏差；

2）設(shè)計(jì)配合間隙時(shí)，要充分考慮間隙疊加可能帶來(lái)的尺寸偏差，下芯吊具與砂芯應(yīng)設(shè)置雙定位銷或者螺紋把緊結(jié)構(gòu)，以防砂芯缸孔端與軸承擋端的偏斜；

3）實(shí)際生產(chǎn)中可通過(guò)測(cè)量幾個(gè)砂芯的對(duì)角尺寸初步判斷是否存在偏斜問(wèn)題。