王紅艷

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西柳州545005）

模具作為鑄造生產(chǎn)中非常重要的一環(huán)，直接關(guān)系鑄件的尺寸精度和表面品質(zhì)。五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司為專業(yè)的微車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家，以LJ465Q系列為主導(dǎo)產(chǎn)品，其50%的曲軸箱毛坯是靠公司鑄造車(chē)間生產(chǎn)，其中坭芯的制備是采用覆膜砂熱芯盒制造。通過(guò)數(shù)年的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)熱芯盒模具結(jié)構(gòu)，有了一定的認(rèn)識(shí)和了解，下面將通過(guò)實(shí)例對(duì)熱芯盒模具的各機(jī)構(gòu)做相應(yīng)的評(píng)述。

一個(gè)完整的曲軸箱，需要一整套坭芯來(lái)成型，包括曲軸箱缸筒芯、端面芯、側(cè)面芯以及油道芯和水套芯，而這所有的坭芯，均是通過(guò)覆膜砂熱芯盒制芯得到的，熱芯盒模具結(jié)構(gòu)合理與否，將直接影響坭芯的品質(zhì)，進(jìn)而影響曲軸箱鑄件的品質(zhì)。

1 射砂方向的選擇

以曲軸箱缸筒砂芯為例，如圖1所示為一簡(jiǎn)易模型，如從小端射芯，在覆膜砂充填型腔的過(guò)程中，圖中圓圈拐角處為充型死角，導(dǎo)致砂芯射不滿。同時(shí)覆膜砂在充填過(guò)程中，面積從小到大，其充型速度會(huì)比較慢，這將不利于砂芯的緊實(shí)。筆者所在車(chē)間生產(chǎn)的B系列缸體，就是采用小端射芯的方式，就出現(xiàn)了拐角處射不滿的情況。而采用大端射芯，不但不會(huì)出現(xiàn)拐角處射不滿的情況，還可以最大程度地利用充型速度來(lái)提高緊實(shí)作用。車(chē)間生產(chǎn)的LJ465Q系列曲軸箱缸筒砂芯，均采用大端射芯方式，從沒(méi)有出現(xiàn)拐角處射不滿的現(xiàn)象。

圖1 射砂方向的設(shè)計(jì)

從此例可以看出，射砂方向的確定是至關(guān)重要的，在模具設(shè)計(jì)中要充分考慮，以避免坭芯出現(xiàn)強(qiáng)度不夠、射不滿等缺陷。

2 射砂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

按照射砂口不同，可以分為襯套式射砂系統(tǒng)、鉆孔式射砂系統(tǒng)、插入式射砂系統(tǒng)，根據(jù)不同的坭芯結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇合理的射砂口。

2.1 襯套式射砂口

襯套式射砂口主要用于大平面、水平分盒的坭芯，如端面坭芯和側(cè)面坭芯，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。襯套式射砂口設(shè)計(jì)時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

其一，外圓中部非配合面不能過(guò)短，否則造成裝配、拆卸困難，一般保證上下配合段長(zhǎng)度為10～15 mm；

其二，襯套內(nèi)圓上口（圖中橢圓處）需倒圓角，因?yàn)樯享斝緱U定位不準(zhǔn)或移動(dòng)不到位，會(huì)對(duì)襯套產(chǎn)生損壞；

其三，內(nèi)部射砂棒斜度不能低于1.5°，同時(shí)須用內(nèi)圓磨床提高其表面光潔度，否則會(huì)導(dǎo)致坭芯不能順利頂出。

圖2 襯套式射砂口

2.2 插入式射砂口

插入式射砂口主要用于垂直分盒、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的坭芯，如曲軸箱缸筒坭芯、水套坭芯。這種射砂口的優(yōu)點(diǎn)在于，不會(huì)像襯套式射砂口一樣帶來(lái)殘余射砂棒的問(wèn)題，提高了材料利用率，同時(shí)避免了坭芯因射砂棒折斷帶來(lái)的痕跡，提高坭芯的表面品質(zhì)。

2.3 穿孔式射砂口

穿孔式射砂口主要用于垂直分盒、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的坭芯，如油道坭芯。這種射砂口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需使用專門(mén)的射砂結(jié)構(gòu)，只需鉆一長(zhǎng)條形方孔連接內(nèi)部型腔即可，設(shè)計(jì)時(shí)保證射砂口與內(nèi)腔應(yīng)圓滑過(guò)渡，保住射砂是砂流順暢。

3 排氣機(jī)構(gòu)

熱芯盒制芯，是將芯砂在高速氣流的帶動(dòng)下，在短時(shí)間內(nèi)沖填芯盒的過(guò)程，所以熱芯盒排氣暢通與否，將直接影響坭芯品質(zhì)的好壞，所以一個(gè)好的熱芯盒必須要有良好的排氣系統(tǒng)。排氣方式一般分為：排氣塞排氣、排氣槽排氣和間隙排氣共3種。對(duì)于這3種排氣方式而言，優(yōu)先采用間隙排氣，其次是排氣槽，最后是排氣塞（易被砂粒堵塞，需要經(jīng)常清理）。當(dāng)然，一個(gè)具有良好排氣系統(tǒng)的熱芯盒，需要這3種排氣方式合理的組合使用。

3.1 排氣槽排氣

如圖3所示，為一盒兩件端面坭芯熱芯盒模具，其分盒面采用排氣槽排氣同時(shí)配合其深凹處排氣槽排氣，比較圖3的（a）和（b）兩種方式排氣系統(tǒng)，圖3（a）排氣槽呈對(duì)稱排列，當(dāng)砂氣流短時(shí)填充芯盒時(shí)，可能造成該處出現(xiàn)“竄氣”現(xiàn)象，導(dǎo)致排氣不暢，排氣槽設(shè)計(jì)不合理，圖3（b）排氣槽呈不對(duì)稱排列，排氣通暢，設(shè)計(jì)合理。

圖3 排氣槽排氣系統(tǒng)

3.2 間隙排氣

利用頂桿與芯盒本體的配合間隙排氣，是一種比較理想的排氣方式。由于頂桿的反復(fù)動(dòng)作，可以將間隙里的砂粒除去，避免了砂粒堵塞間隙的麻煩，其配合間隙為0.15～0.3 mm為宜（一個(gè)砂粒的大?。?，為增加其排氣效果，可采用溝槽式排氣桿，增加排氣面積。

4 頂芯機(jī)構(gòu)

由于芯砂所用粘結(jié)劑為樹(shù)脂，加熱軟化有粘性，導(dǎo)致制得的砂芯與熱芯盒有很大的粘附力，如果沒(méi)有合理的頂芯機(jī)構(gòu)，將導(dǎo)致砂芯被拉裂而報(bào)廢。這就需要在開(kāi)模時(shí)配合頂芯機(jī)構(gòu)動(dòng)作，來(lái)保證坭芯留在動(dòng)模上。所以對(duì)于水平分盒熱芯盒來(lái)說(shuō)，采用上、下頂芯結(jié)構(gòu)；對(duì)于垂直分盒熱芯盒，采用左、右頂芯結(jié)構(gòu)。

圖4表示的是兩種結(jié)構(gòu)的頂芯結(jié)構(gòu)，圖4（a）是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)固定板固定多個(gè)頂桿，安裝、更換頂桿過(guò)程繁瑣，頂桿磨損后長(zhǎng)度不可調(diào)節(jié)；圖4（b）是一種新式頂芯結(jié)構(gòu)，采用一個(gè)頂桿下部與小套筒采用螺紋連接，小套筒被小壓板用螺釘固定在頂桿固定板上，這種結(jié)構(gòu)頂桿更換方便，如一根頂桿損壞，不會(huì)像圖4（a）結(jié)構(gòu)那樣牽連整個(gè)頂芯桿，同時(shí)，頂芯桿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)更方便，只需調(diào)節(jié)圖4（b）中螺母就能調(diào)整頂桿長(zhǎng)度，方便快捷。

圖4 頂芯結(jié)構(gòu)

當(dāng)然，頂芯結(jié)構(gòu)中還包括復(fù)位桿和頂出限位桿的設(shè)置，這樣才能保證頂出機(jī)構(gòu)能順利頂出坭芯，同時(shí)還會(huì)確保頂芯結(jié)構(gòu)順利復(fù)位，以保證芯盒的合模和下一次頂芯動(dòng)作的順利進(jìn)行。

5 定位機(jī)構(gòu)

熱芯盒兩半芯盒的合模的精確度，完全靠定位機(jī)構(gòu)來(lái)確保。定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，直接關(guān)系到坭芯的尺寸精度。而定位機(jī)構(gòu)包括定位銷(xiāo)和定位銷(xiāo)套，如何選用定位銷(xiāo)與定位銷(xiāo)套及如何布局，將直接影響定位結(jié)構(gòu)的好壞。

由于熱芯盒工作溫度在300℃左右，定位銷(xiāo)、定位銷(xiāo)套的體積會(huì)發(fā)生膨脹，原本在室溫下能正常合模、定位，在工作溫度下，定位銷(xiāo)、定位銷(xiāo)套卻因?yàn)榕蛎浂菀卓ㄋ?，而不能順利開(kāi)、合模。下面就采用2、3、4個(gè)定位銷(xiāo)、定位銷(xiāo)套作說(shuō)明。

5.1 采用2個(gè)定位銷(xiāo)套

采用2個(gè)定位銷(xiāo)套，適用于結(jié)構(gòu)較小的芯盒，如油道、水套坭芯，必須使用一圓一扁定位銷(xiāo)套，防止熱脹冷縮卡死。其排列如圖5（a）和（b）。

圖5 采用2個(gè)定位銷(xiāo)套

5.2 采用3個(gè)定位銷(xiāo)套

采用3個(gè)定位銷(xiāo)，多用于體積結(jié)構(gòu)較大的砂芯，如斷面坭芯、曲軸箱端面坭芯、側(cè)面坭芯。必須使用3個(gè)扁定位銷(xiāo)套。其排列如圖6（a）和（b）。

圖6 采用3個(gè)定位銷(xiāo)套

5.3 采用4個(gè)定位銷(xiāo)套

采用4個(gè)定位銷(xiāo)套，多用于體積結(jié)構(gòu)特大的砂芯，并要求定位精度高。必須全部使用扁定位銷(xiāo)套，其排列如圖 7（a）和（b）。

圖7 采用4個(gè)定位銷(xiāo)套

6 結(jié)束語(yǔ)

熱芯盒模具作為砂型鑄造中非常重要的工藝裝備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否，將直接決定砂芯和鑄件的品質(zhì)，在設(shè)計(jì)中要充分考慮各個(gè)機(jī)構(gòu)的良好運(yùn)作，從而保證制造出合適的坭芯。

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