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知识篇:常用的手工造型方法

T7A00左排气接管是玉柴12VT新机型开发的零件之一,铸件重量11.6 kg,壁厚在6~7 mm,属样机试制件,需小批量生产。铸件要求结构致密,需气密性检验,高温下不能出现渗漏。铸件内外壁面要圆滑光洁,均匀过渡无粘砂、气孔、夹砂、结疤、冷隔及裂纹等缺陷。

1.1 方案一

方案一采用两箱造型方法,二箱造型分型示意图如图1所示。采用二箱造型,起模会遇到困难,主要在方头法兰到中箱弯管之间会形成22 mm厚阻碍出模的砂块(图1)。在铸造工艺中解决出模难的方法一般采用辅助芯造型。该排气连接管辅助芯的制作工艺比较复杂,因辅助芯背面与方头法兰分型面在同一平面上,只有明确分型面后才能制出辅助芯,再加上T7A00左排气接管是一个曲面,最好的工艺是上下外型都制作一个模具,并制作一个辅助芯模具进行装配生产。方案一的改进方法如图2所示。

图1  二箱造型分型示意图

图2 方案一的改进方法

点评:

这种造型工艺的优点适用于各种砂型制作,且适用于机械化大批量生产,工艺简单生产效率高。缺点是做模具成本高,时间长,不适合手工试制件和小批量生产。

1.2  方案二

方案二也是采用二箱造型工艺,解决出模难的方法是采用活块造型。方头法兰处阻碍出模的局部模样必然采用活动模块,阻碍出模的方头法兰局部模块的外形是直角形。方头法兰出模后的空间狭窄,如造型工艺采用一块活块,活块是不能够出模,最少要两块活块才能出模,且要先取出活块1后,再取活块2。方头法兰做成活块示意图如图3所示。

图3 方头法兰做成活块示意图

点评:

活块造型的优点是活块模制作简单,不需要制作辅助芯,适合手工操作。缺点是活块定位比较困难,造成铸件精度较差。如果采用湿砂造型,取活块时易崩掉活块上面的型砂,铸型质量不易保证,造型过程不易操作,且生产效率低。

1.3 方案三

方案三采用三箱造型,三箱造型分型示意图如图4所示。零件结构特点是整个模样有两个分型面,此种结构只要在弯管的最大截面处以及方头法兰处分型,采用三箱造型就能做出铸件。

图4 三箱造型分型示意图

采用此分型方法,起模很难得到解决,但实际情况是中箱的模样深度比下箱的方头法兰还要深45 mm,三箱造型中箱分型面到模样最深处为95 mm,中间砂箱的高度为125~135 mm,取中间值130 mm。中箱分型面到下箱方头法兰分型面的深度为50 mm,即吊砂高度为80 mm。下箱方头法兰模的高度为50 mm,下砂箱的高度为80 mm,中间砂箱的高度为130 mm,下箱砂箱的高度为80 mm,是最理想的高度。

点评:

采用三箱造型的方法,优点是解决了分型后出模的难题,缺点是造型过程复杂,且质量不易保证。

1.4  方案四

方案四同样是采用两箱分型的造型方法,解决出模难的方法与方案一和方案二都不一样。为了能够取出方头法兰不能出模的钩砂部位,首先自制假箱,利用假箱造型制作简易辅助砂芯和减少排气接管曲面的分型。通过简易辅助砂芯与假箱相结合制作下模板,利用下模板造好下型和上型。起模时,把辅助砂芯取出,不能出模的方头法兰就能顺利取出。辅助砂芯在模具上的位置如图5所示,做好的假箱如图6所示。

图5 辅助砂芯在模具上的位置

图6 做好的假箱

点评:

优点是通过制作辅助砂芯解决了出模难的问题,把常规工艺方法的三箱造型转变为两箱造型,成功试制出合格铸件。无论是湿型或自硬砂都适用,且不易崩砂,适合手工试制操作。

缺点是制作简易辅助砂芯操作较繁杂,效率较低不适宜大批量生产。

总 结

根据试制模具的实际情况,通过以上四个工艺方案的分析,比较各自的优缺点。方案四与方案一都是以模板进行造型,方案四具有方案一的优点。方案四没有方案二那样不能保证铸件精度的缺点。又没有方案三需用吊砂造型及多箱造型。方案四具有不易产生崩砂、砂眼缺陷的优点,只是在制作简易辅助砂芯时操作较麻烦。综合四个方案优缺点,方案四是最理想的工艺方案。

详解方案四的的工艺操作要点

(1)利用假箱制作辅助砂芯,为保证砂芯强度要放上芯骨。

(2)把辅助砂芯放回假箱上,做好下模板。

(3)假箱与辅助砂芯结合造下型,采用派普树脂砂自硬砂制作。

(4)翻转下型,造上型。

(5)起模:注意自硬砂与普通潮模的起模有区别。

(6)弯管起模后,取出方头法兰。

(7)装回辅助砂芯及浇口的设置。

(8)下芯及合箱。

(9)获得合格铸件。