DK缸体的铸造工艺

1、机械技术学院毕 业 设 计 任 务 书毕业设计题目DK缸体的铸造工艺指导教师职称讲师专业名称材料成型及控制技术班级学生姓名学号设计要求1.阅读英文资料，完成中文翻译；2.搜集、整理毕业设计（论文）资料；3. 完成毕业设计（论文）一篇；4. 完成毕业设计小结一份。完成毕业课题的计划安排：序号内容时间安排1阅读英文资料，进行中文翻译；2搜集、整理毕业设计（论文）资料，思考完成毕业设计（论文）大纲3进行毕业设计（论文）撰写4递交毕业设计（论文）初稿5进行毕业设计（论文）修改、最终定稿答辩提交资料毕业设计（论文）、英文资料翻译、毕业设计小结计划答辩时间4 目录引言31、缸体铸造工艺的发展概况32、DK

2、缸体的铸造工艺技术分析3 2.1、DK缸体的材质、熔炼及孕育处理4 2.2、DK缸体铸件的特点53、DK缸体的铸造工艺6 3.1、造型材料6 3.2、造型工艺8 3.3、浇注系统的设计9 3.4、冒口的设计15 3.5、制芯173.6、组芯18 4、DK缸体的浇铸21 4.1、浇注工艺21 4.2、浇铸系统215、DK缸体的铸件清理22 5.1、除芯和表面清理22 5.2、铸件修整23 5.3、发展趋势24 6、结论24参考文献 25DK缸体的铸造工艺摘要:本文主要介绍从DK缸体的材质、熔炼及孕育处理、DK缸体铸件的特点、DK缸体的铸造工艺、浇铸、铸件清理简单的介绍了DK缸体从模板到成品的生产

3、过程。其中最主要的是DK缸体的铸造工艺，它介绍了DK缸体在铸造过程中的一些工艺，和其特点。其次是铸件的清理，清理是铸造过程中的最后一步，也起着至关重要的作用，如：敲浇冒口的方式不对，容易造成铸件不合格；在去毛刺时，如果使用方法不合格，也会造成铸件不合格。因此，在铸件的铸造过程中，每一步都要很仔细，这样才能达到标准。关键词：DK缸体、造型材料、造型工艺、浇注系统的设计、组芯、制芯、冒口的设计引言：毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974随着我国汽车工业的快速发展，汽车工业在国民经济中的作用越来越重要

4、，而汽车业是铸造业最大的推动力之一，汽车工业的发展是有望带动铸造工业发展的一个新的高度。发动机的制造水平是衡量一个国家制造业的水平的重要标志之一，进而也在很大程度上代表了一个国家汽车工业的发展水平。不断提高发动机功率、降低燃油消耗量和减少尾气排放时汽车工业自身发展的内在需求，要是外部环境的客观要求，并作为目标贯穿与发动机设计、生产的整个过程。而发动机缸体的铸件是发动机生产中难度最大的一环，是发动机生产中最重要的环节，其质量对发动机的功率、油耗等性能起着决定性的作用。1、DK缸体铸造工艺的发展概况。卡车发动机铸铁缸体在砂型铸造中，属于典型的薄壁复杂件，它的砂芯多、尺寸精度要求高，铸件的水道、油道

5、需经气密性试验，以确保无渗漏现象，以及铸件不能有夹渣、砂眼、气孔、裂纹、芯断类缺陷。缸体类复杂薄壁件的铸造难度高，铸造合格率低，国内总体水平一般在50%-60%，因此，本文在此讨论以铸铁汽车发动机缸体的砂型铸造工艺为对象。图1：DK缸体2、DK缸体的铸造工艺技术分析缸体是汽车中尺寸大、形状复杂、技术要求高的铸件，其质量综合反映了铸造厂的工艺技术水平、管理水平和人员素质。现在各种类型的汽车、卡车都力求降低单位功率质量，降低燃油消耗，提高使用的经济性，因此，缸体铸件在保证强度、刚度的前提下、力求减少壁厚，降低重量。与此同时对这类铸件在尺寸精度、表面粗糙度、内腔清洁度、材料性能、内在质量、材料均匀性

6、与尺寸稳定性等方面提出一系列的要求。如要求材料：有足够强度、刚度和致密性；2.1 DK缸体的材质、熔炼及孕育处理DK缸体以低合金灰铸铁为主（添加元素为铬、镍、铜、锡等）的灰铸铁作为传统材料依然由于成本低、工艺性好，有良好的尺寸稳定性和抗热疲劳性能，现在仍然被大量使用，特别在大功率发动机上还占有半壁江山，例如：卡车的发动机目前仍然使用的是灰铸铁。而目前在我国考虑到经济因素缸体仍然以灰铸铁为主。传统的发动机无论是缸体还是缸盖都是采用铸铁的，但是铸铁有着许多的不足之处，例如重量大、散热性差、摩擦系数高等等。铸铁缸体多用于高增压的引擎，而DK缸体用于卡车，故采用铸铁缸体。金属中的元素组成会对金属材料的

7、性能产生较大的影响，就钢铁而言，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑形和冲击韧性降低，当含碳量超过0.23%时，钢的焊接性能降低，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.23%。含碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易腐蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。DK缸体形状复杂，壁厚相差大，在工作中受到热冲击和热疲劳的作用，因而既要求具有良好的铸造性能，又要求具有良好的力学性能。由此可见对铸铁成分的要求极为严格，在成分控制上，一般采用较高的碳当量(CE=3.9%-4.1%),以保证有良好的铸造性能；化学成分控制中加入一些合金元素如Ni、Cr、Cu、V、Mo等，以

8、提高铸件的本体强度、铸件本体金相组织中的珠光体的含量和抗热疲劳能力。在缸体的生产中十分重视浇注温度的控制，一般生产缸体将浇注温度控制在1390- 1430左右的范围内。对大多数缸体来说，最适宜的浇注温度为1390°- 1420。若浇注温度太高则铁水收缩增加，促使铸件内部产生缩孔与缩松；浇注温度太低时，铸件会产生气孔等缺陷。熔炼工艺采用冲天炉工频电炉双联技术，选用高温熔炼废钢增碳工艺。配料采用废钢和回炉料为主，加上一定比例的生铁，采用炉内增碳加石墨粉。废钢应该尽量无锈蚀。在熔炼过程中，为了保证生产时能稳定地获得符合要求的铁水，温度和化学成分，汽车铸造厂普遍采用双联熔炼，融化铸铁对数用冲

9、天炉，冲天炉融化的铁水比电炉铁水有较小的激冷倾向和收缩倾向，用冲天炉的铁水生产缸体，更容易得到合乎要求的金相组织，组织与性能均匀的健全铸件，铁水保温普遍采用大型有芯槽式工频炉。为保证在大批量流水生产缸体时材质成分的均匀性和稳定性，也考虑熔炼的经济性，多采用冲天炉-有芯工频电炉进行熔炼。一般在冲天炉基础上配置了保温电炉，当在冲天炉中温度达到1 500时，除去熔渣，加孕育剂，合金元素，在放入工频电炉中保温至1450出炉。这样不经可以大大节省成本，同时也为调整和检测铁水成分提供了便利。今年来由于先进的熔炼装备和炉前质量检测手段（热分析仪及真空直读光谱仪）的发展，使在成产缸体铸件时，铁液成分和生产的铸

10、件强度得到了更严格的控制。对于DK缸体来说孕育处理是十分重要的环节。孕育处理可以防止白口，改善加工性能，细化共晶团，可获得奥氏体石墨，使石墨细化及分布均匀，改善集体组织，提高机械性能，减小断面敏感性的重要工艺措施。孕育也有副作用，细化共晶团的结果常常导致缩松的增加，由于孕育剂中含有铝，孕育量过高也会因铁水中含铝量增加产生真孔缺陷。孕育提高铁水的成核程度，增加共晶团的数目，导致凝固过程中作用在铸型上的膨胀力增大其结果可能使铸件产生缩孔和缩松，因此在缸体生产中特别要主意控制孕育量，孕育剂加入量一般为0.2%-0.4%，孕育总归量比原铁液增加0.1%合适，最高不能高于0.2%。普遍采用的孕育剂是75

11、SiFe。75SiFe由于瞬时孕育效果好，溶解性能好，且价格低廉，故被大量使用。为了充分利用75SiFe瞬时孕育效果好的特点，国内外在缸体铸件的大批量流水生产中普遍采用铁液随流孕育、孕育丝孕育和型内孕育等瞬时孕育方法。在某些场合也使用含有钡、稀土、锶、锆的硅铁和C-Si孕育剂。由于含锶孕育剂可防止白口，避免因共晶团数目过多增加而引起缩孔缩松，在缸体中得到较多的应用。2.2 DK缸体铸件的特点DK缸体是卡车发动机上最重要、最大的铸件，是整个发动机生产中的难点和重点，其铸造工艺水平是决定发动机质量的基础条件。由于发动机在设计上还要求降低单位功率重量，降低燃油消耗，噪音小，少排放，提高使用的经济性。

12、因此DK缸体铸件具有以下几个特点：、重量轻强度高，随着发动机功率的日益提高，缸体的技术要求也随之不断增加。、结构复杂，在缸体上除有特殊形状的配气燃烧室外，有进气道、排气道，还有冷却水套、润滑油道等，内腔形状复杂多变，同时由于发动机装配的需要，其外形结构也十分复杂。、形状准确尺寸精度高，发动机输出功率的大小与燃烧室及进排气道的形状和大小关系重大，铸件超出设计状态1mm，动力性能降低10%左右，由此可知缸体的尺寸精度要求之高。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ34496499743、DK缸体的铸造工艺3.1 造型材

13、料 造型材料:指制造铸型用的材料，如砂型铸造，包括砂、粘土、有机或无机粘结剂及其他附加物。 砂型和砂芯直接承受合金液的作用，型（芯）砂质量的高低对造型（芯）工艺，铸件质量和生产成本有很大影响。铸件的一些铸造缺陷如砂眼、气孔、粘砂、夹砂等，都与造型材料有直接关系。在铸造生产中，80%左右的铸件是用砂型铸造生产的生产1t铸件通常需要4-5t型砂，造型材料在铸造生产中占有重要地位。 3.1.1 组成造型材料的组成物，见表1.表1 造型材料的组成砂造型材料的基本成分，力度为0.015-1mm，常指硅砂和其它颗粒耐火材料。硅砂要求：SiO2大于等于95%粘土重要成分是高岭土，其矿物组成是高岭石（水化硅酸

14、铝），颗粒尺寸小于2微米。耐火度高的粘土适用于铸钢件，耐火度低的粘土一般用于铸铁件。无机粘结剂由无机物质组成，如膨润土、粘土、水玻璃、水泥等。主要粘结剂是膨润土。有机粘结剂由有机物质组成，如干性油、树脂、淀粉、纸浆残液等。附加物除粘结剂以外能改善型砂和芯砂性能而加入的物质，如煤粉、淀粉、木屑。涂 料造型时涂覆在型腔和型芯表面的物料，呈液态、稠态或粉体。用于提高铸型表面的耐火度、保温性、光滑性和化学稳定性等。煤粉的作用：在铁液的高温作用下，煤粉产生大量的还原性气体，可防止金属液被氧化，并使铁液表面的氧化铁还原，减少了金属氧化物和造型材料进行化学反应的可能性。产生的气体在砂型孔隙中形成压力，使金属

15、液不易渗入型砂中。淀粉的作用：减少夹砂结疤和冲砂缺陷，增加型砂变形量，提高型砂韧性和可塑性，降低起模时模样与砂型间的摩擦阻力，减少因砂型表面风干和强度下降而引起的砂孔缺陷。除铸铁湿型外，淀粉在铸钢湿型砂中应用更加普遍。铸铁面砂中淀粉含量一般为0.5%-1.0%。3.1.2 性能要求造型材料的一些性能要求，见表2.表2 造型材料的性能要求型砂强度型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力，包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯曲在湿、干及热三种状态下的强度。透气性紧实砂样的孔隙度。耐火度浇注时，不软化、不熔融的性能。压溃性铸件冷却收缩时抗压缩的性能，即型砂和芯砂在浇注后容易溃散的性能，原称退让性。耐用性主要指粘土的耐用性

16、，即加热对粘土保持其固有性质的能力，又称复用性。3.1.3 型砂和芯砂种类型砂和芯砂的种类、粘结剂、干燥情况、特点和应用，见表3.表3 型砂和芯砂的种类种类粘结剂干燥情况特点应用粘土砂膨润土或高岭土湿型、表干型、干型不易紧实，易产生夹砂、胀砂、气孔等缺陷最广泛，各种类型铸铁件水玻璃砂水玻璃干型强度高，透气性，易紧实，退让性差大型铸铁件，所有铸钢件树脂砂合成树脂干型硬化反应快，价格较贵，便于自动化型芯及壳型（芯） 粘土砂分为湿型、干型和表干型。三者之间的主要差别是：湿型是造好的砂型不经烘干，直接浇入高温金属液；干型是在合型和浇注前将整个砂型送入烘干窑中烘干；表面烘干型是在浇注前对型腔表层用适当方

17、法烘干一定深度。水玻璃砂的特点是：型（芯）砂流动性好，易于紧实，故造型（芯）劳动强度低；硬化快，硬化强度较高，可简化造型（芯）工艺，缩短生产周期，提高劳动生产率；可在型（芯）硬化后起模，型（芯）尺寸精度高；可取消或缩短烘烤时间，降低能耗，改善工作环境和工作条件。树脂砂的特点是：铸件表面质量好，尺寸精度高；不需要烘干，缩短了生产周期，节省了能源 ；树脂砂型（芯）的强度高，透气性好，铸件缺陷少，废品率低；树脂砂流动性好，易紧实，溃散性好，容易落砂、清理，大大减轻了劳动强度。但对原砂要求较高；操作环境的温度、湿度对树脂砂硬化速度及硬化强度影响较大；树脂砂的发气量较大；有刺激气味，要求车间内通风良好，

18、树脂的要求较高。3.2 造型工艺 造型工艺分为：机器造型和机器造芯。其中机器造型分为震压造型、射压造型、高压造型和抛砂造型。3.2.1机器造型（1）震压造型震压造型的原理及特点，见表4.表4 震压造型的特点原理用压缩空气和汽缸使砂箱上下震动来实现紧实型砂。特点紧实度不高，铸件表面粗糙，噪音大，生产率较低。效率50-60箱/h；中、小型铸件。中、小批量生产。（2）射压造型射压造型的原理及特点，见表5.表5 射压造型的特点原理特点效率、铸件类型利用压缩空气将型砂射入型腔来紧实砂型紧实度较高，铸件尺寸精确、表面粗糙度小，噪音低，生产率高。240-300箱/h；中、小型铸件；中、小批量生产。（3）高压

19、造型高压造型的原理和特点，见表6.表6 高压造型的特点原理特点效率、铸件类型利用液压系统产生很高的压力来压实砂型紧实度较高，铸件尺寸精确、表面粗糙度小，噪音低，生产率较高。120-240箱/h；中、小复杂铸件。中、大批量生产。（4）抛砂造型抛砂造型的原理和特点，见表7.表7 抛砂造型的特点原理利用高速旋转的叶片将型砂高速抛下来紧实砂型。特点紧实度高，适应性强，生产效率较高。效率、铸件类型抛砂量：10-30m3/h；大型铸件：单、小批生产3.2.2 机器造芯大量生产中，一般型芯采用机制，如震击造芯机、微震压实造芯机和射芯机等。树脂砂造芯采用热芯盒射芯和壳芯机。（1）热芯盒射芯机制芯适用于呋喃树脂

20、砂，用射砂方式填砂和紧砂（2）壳芯机制芯主要使用树脂砂，采用吹砂方式填砂和紧实。3.3 浇注系统的设计浇注系统的设计需要十分重视，缸体是形状复杂的薄壁件且加工面很多，根据此特点，注入型腔的金属液应快速、均匀、平稳，不能带有气体、沙粒、渣子等杂物。首先是分型面的选择，对发动机缸体的铸造过程中，应用不同的铸造方法，其砂型、砂芯的分型面有不同的选择。在普通砂型铸造中，为了保证缸筒间距离和壁厚的均匀，一般将形成缸筒和曲轴箱内腔的主芯直接做成一个整体，其分盒面为一平面，其它砂芯和外型根据其特点各有自己的分型面。浇注系统的设计包括液态金属的充型、金属液在浇注系统中的流动、浇注系统的基本类型及选择、铸铁件浇

21、注系统设计与计算。3.3.1 液态金属的充型液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属的充型能力。金属液大多是在纯液态下充满型腔的，但也有在充满型腔的同时伴随着结晶的情况。如果结晶的晶粒在金属液未充满型腔以前堵塞了浇注系统的通道，将会使铸件产生浇不到等缺陷。液态金属本身的流动能力称为流动性。它是金属的铸造性能之一，与金属的成分、温度、杂志含量及其物理性质有关。金属液的流动性对铸型中气体和杂志的排出以及对铸件的补缩和防止裂纹等有很大的影响。衡量液态金属流动性的大小，通常采用浇注流动性试样来获得。液态金属的充型能力受金属性质、铸型性质、浇注条件和铸件结构四个方面的影响。

22、（1）金属性质方面：这类因素是内因，决定着金属本身的流动能力-流动性。影响金属流动性的因素有合金成分、结晶潜热、金属的比热容、密度和热导率、液态金属的粘度和表面张力等。（2）铸型性质方面：铸型对金属液的流动阻力和对金属液热交换的强度都对金属液的充型能力有重要影响。铸型的蓄热系数表示铸型从其中的金属吸取 并储存在本身的热量的能力。蓄热系数越大，铸型的激冷能力越强，金属液在铸型中保持的液态时间就越短，充型能力下降。一般情况下，砂型比金属型、干型比湿型、热型比冷型的充型能力要好。预热铸型可以减小金属液与铸型的温差，使充型能力提高。如金属型在浇注前预热，熔模铸造在浇注前型壳的高温焙烧等，都是为了提高充

23、型能力。（3）浇注条件方面：浇注温度：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的作用。浇注温度越高，充型能力越好。但浇注温度过高，易吸气且氧化严重。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974表8：灰铸铁铸件的浇注温度铸铸件壁厚/mm44-1010-2020-5050-100100-150150浇浇注温度/。c1360-14501340-14301320-14001300-13801230-13401200-13001180-1280 充型压头：液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力就越好。但压头过

24、大或充型速度过高时，不仅会发生喷射和飞溅现象，使金属氧化而产生铁豆缺陷，而且会因型中的气体来不及排出，反压增加，从而形成浇不到或冷隔等缺陷。浇注系统结构：浇注系统的结构越复杂，流动阻力就越大，充型能力越低。所以，在保证铸件质量的前提下，浇注系统的结构越简单越好。（4）铸件结构方面：铸件结构特点的因素主要是铸件的模数和复杂程度。铸件的模数： M=V/S。如果铸件的体积相同，在同样的浇注条件下，模数大的铸件，由于与铸型的接触面积相对较小，热量散失较慢，则充型能力较好。铸件的壁越薄、模数越小，则充型能力越差。铸件结构复杂，则型腔结构复杂，对金属液流动的阻力大，铸型的填充就困难。3.3.2 金属液在浇

25、注系统中的流动 浇注系统是承接并引导液态金属流入型腔的一系列通道。浇注系统设计是工艺设计的重要组成部分。合理的浇注系统应满足下列基本要求：金属液流动的速度和方向必须保证液态金属在规定的时间内充满型腔。保持液态金属的平稳流动，尽量消除紊流，从而避免卷入气体导致金属过分氧化以及冲刷铸型。浇注系统应具有良好的挡渣能力。使液态金属流入铸型后具有理想的温度分布，以利于铸件的补缩。浇注系统所用的金属消耗量小，且易清理。（1）金属液在砂型浇注系统中流动的特点金属液在砂型铸造系统中的流动毕竟不同于一般流体在封闭管道中的流动。它有其自身的特点：型壁的透气性和与金属液的润湿条件。金属液在流经浇注系统时与其型壁有强

26、烈的机械作用和物理化学作用，导致其冲蚀铸型、吸收气体并产生金属氧化夹杂物。一般金属液总含有少量夹杂和气泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体，所以金属液充型时属于多相流动。根据以上特点，在设计浇注系统时应考虑对金属液的挡渣和排气以及尽量减少其紊流程度，（2）金属液在浇口杯中的流动浇口杯的主要作用是承接和缓冲来自浇包的金属液并将其引入直浇道，以减轻对直浇道底部的冲击并阻挡熔渣、气体进入型腔。（3）金属液在直浇道中的流动直浇道的作用是将来自浇口杯中的金属液引入横浇道。并提供足够的压力头以克服各种流动阻力而充型，直浇道一般不具备挡渣能力，如果设计不当，还易吸入气体，直浇道形状多呈圆形。直浇道与浇口杯的

27、连接处以及与横浇道的连接处都应做成圆角，使直浇道呈充满状态，避免产生低压空穴区，以防止气体吸入型内。直浇道底部要设置直浇道窝，以减轻金属液的紊流和金属液对铸型的冲蚀作用，有利于渣、气上浮。（4）金属液在横浇道中的流动横浇道是连接直浇道与内浇道的水平通道。它的作用除了向内浇道分配金属液外，主要是起挡渣作用，故又称为撇渣槽。最初进入横浇道的金属液以较大的速度流向横浇道末端，并冲击壁型使动能转变为位能，从而使末端的金属液升高，形成金属浪并开始返回移动，直到返回移动的金属浪与由直浇道流出的金属液相遇，横浇道中的整个液面同时上升直至充满为止。在此过程中，如果横浇道延长段不够长，则两个不同方向形成的叠加流

28、会把熔渣一同带入离横浇道末端最近的内浇道中。为避免这一现象，建议横浇道延长段为70-150mm。当横浇道中的金属液流向内浇道附近时，会受到内浇道吸动的影响，产生一种向内浇道流去的“引力”，这种现象称吸动作用。吸动作用区的范围都大于内浇道的截面积，熔渣一旦进入该区域，就可能被吸入型腔。吸动作用区范围的大小与内浇道中液流速度成正比，并随内浇道截面的增大及内浇道与横浇道高度的比值的增大而增大。故要将横浇道截面做成高梯形，内浇道做成扁平梯形并置于横浇道之下，且使h横=（5-6）h内。如果要使横浇道具有挡渣效果，则需要使横浇道呈充满状态且横浇道中液流速度应尽量低，以减少紊流倾向，使渣顺利上浮。 （5）金

29、属液在内浇道中的流动内浇道是将金属液直接引入型腔的通道。其作用是控制金属液的速度和方向，调节铸型各部分的温度和铸件的凝固顺序。选择内浇道开设位置和数量除了要考虑铸件本身所要求的凝固原则外，还应考虑下列原则：内浇道不应开设在铸件的重要部位，以免造成内浇道附近的铸型局部过热，而使铸件重要部位晶粒粗大，硬度降低，甚至出现缩松。内浇道应开设在铸件易打磨的地方。尽量在分型面上开设内浇道，以方便造型。内浇道断面应尽量薄，以减小内浇道的吸动区，有利于挡渣，且便于清理。金属液流不应正面冲击型壁及砂芯或型腔中的薄弱部位。为了使金属液流快速平稳充型，有利于排气和除渣，各内浇道中金属液的流向应力求一致，以防止金属液

30、在型内出现过度紊流。对收缩倾向大的铸件，内浇道的开设位置应尽量不阻碍铸件的收缩。3.3.3 浇注系统的基本类型及选择浇注系统可按两种方法分类：一是按内浇道在铸件上开设位置不同分类；二是按浇注系统各组元截面比例关系的不同分类。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974（1）浇注系统按内浇道在铸件上的位置分类 对于缸体铸件的浇注方式目前采用卧浇工艺，根据其内浇道进水位置的不同，大致可以分为以下几种形式：底注式，这种浇注系统形式是缸体浇注系统的传统形式，易产生下高上低的温度梯度且不利于浇冒系统的补缩，这种

31、浇注系统充型平稳，不会产生飞溅、铁豆，氧化倾向小，排气容易。主要用于高度不大，结构不太复杂的铸件和易氧化的合金铸件；顶注式，顶注式浇注系统对克服一些常见的铸造缺陷有利，金属液易充满型腔，凝固顺序自下而上，有利于铸件的补缩，对薄壁铸件可以防止浇不到、冷隔等缺陷；浇注系统结构简单，紧凑，便于造型，节约金属。但对铸型底部冲击大，流股与空气接触面积大，金属液易产生飞溅、氧化，容易产生砂眼、铁豆、气孔、氧化夹渣等缺陷。适用于结构简单、高度不大的薄壁铸件，以及致密性要求较高、需用顶部冒口补缩的中小型薄壁铸件。因其金属液充型平稳性差，故极少厂家使用。中注式，其进水位置选在主轴承的上下型位置，兼有顶注和底注的

32、特点。由于内浇道开在分型面上，所以便于选择金属液引入位置。这种浇注系统应用广泛，适用于中等大小、高度适中、中等壁厚的铸件。阶梯式，金属液是由下而上逐层按顺序充填型腔，金属液对铸型的冲击力小，液面上升平稳，且铸型上部的温度较高，有利于补缩，渣、气易上浮且排入流入型腔 “乱流”现象，故结构设计与计算要求精确，它适用于高达且结构复杂、收缩量较大或质量要求较高的铸件。（2）浇注系统按各组元截面积比例关系分类浇注系统各组元截面积通常是指直浇道、横浇道、内浇道和阻流部分的截面积。封闭式浇注系统：内浇道是各组元中截面积最小的，这种浇注系统在开始浇注后很短时间，浇注系统就被迅速充满。由于该系统金属液充满快，故

33、具有较好的挡渣能力，浇道中不易吸气。但由于内浇道的截面积最小，故金属液进入型腔时的线速度较大，易冲刷铸型，易使金属液产生喷溅、氧化和卷入气体。所以，通常只适用于中小型铸件和不易氧化的合金。开放式浇注系统：在内浇道的下端或在他附近的横浇道上设置阻流截面积，以保证直浇道能充满这种浇注系统的优点是由内浇道流出的液流速度低，冲型平稳，金属氧化程度降低。这种浇注系统主要用于易氧化的非铁合金铸件和球墨铸铁铸件以及用注塞包浇注的中、大型铸件。半封闭式浇注系统：阻流截面是内浇道，横浇道截面积最大。直浇道一般是上大下小的锥形，浇注时，直浇道很快充满，而横浇道充满较晚，故可降低内浇道的流速，使浇注初期充型平稳，对

34、铸型的冲击比封闭式的小；在横浇道充满后因其中的金属液流速较慢，所以挡渣比开放式的好，但浇注初期在横浇道充满前，挡渣效果较差。这种浇注系统在生产中得到广泛使用。 水平卧浇阶梯式适用于缸体数水平分型、机器造型、组芯合型浇注工艺，但他有一下缺点：容易使气体、渣、浮砂等集中于上砂箱一侧，若排气不畅，溢流不充分，极易形成气孔、渣孔、夹砂等缺陷。浇注过程中砂芯受到铁水浮力作用，常有抬芯断裂现象发生，特别是水套芯。必须使用砂箱，用机器造型才能发挥其卧浇优势等。立浇底注式可较好的克服水平卧浇阶梯式等缺点，他的最大优点是可避免卧浇时的抬芯现象和缺陷集中于铸件一侧，使浮渣、气孔集中于铸件顶部溢口和出气孔，并且溢口

35、可进行补缩、排气。如这些措施仍不能将铸件缺陷消除在铸件顶部，则可加长铸件顶部尺寸。将有缺陷部分用机加工切除，就能获得渣孔、夹砂、气孔少的铸件。3.3.4 DK缸体浇注系统设计与计算DK缸体浇注系统设计与计算包括确定浇注时间和各组元之间的比例关系等内容。（1）浇注时间的计算液态金属从进入浇口开始到充满铸型所需的时间成为浇注时间。最大浇注时间取决于型砂的抗夹砂能力，使铸件不至于产生浇不足、冷隔、氧化夹渣和变形等；而最小浇注时间则取决于：使型腔中的气体得以排除，使铸件不至于产生气孔，不会冲坏铸型和由于过大的冲击引起胀砂和抬型。所以在这个时间范围内浇注，可减少铸件缺陷。影响浇注时间的因素有：合金的种类

36、、浇注温度、浇注系统的类型、铸件结构和铸型的种类等。常用的浇注时间经验公式如下：t = k t-浇注时间G1-浇入型内的金属液总重量 铸件的平均壁厚K-系数（2）阻流组元截面积的计算及各组元的比例关系的确定阻流组元截面的大小实际上反应了浇注时间的长短。在一定的压头下阻流截面大，浇注时间就短。所以，阻流截面的大小对铸件质量的影响与浇注时间长短的影响基本一致。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ34496499743.4 冒口的设计缸体冒口设计的合理与否直接影响到铸件的合格率、表面质量及生产效率，故而冒口系统的优化设

37、计十分重要。冒口形式多种多样，但是归纳起来大致有以下几种形式：飞边冒口、压边冒口、明顶冒口、缩颈冒口等。要使冒口获得良好的综合工艺和效果，冒口系统的设计应注意以下几个原则：排气效果好，适度的铁水溢流量，要有利提高铸件表面质量，冒口清理要方便。 功能不同的冒口，其形式、大小和开设位置均不相同，所以，冒口的设计要考虑铸造合金的性质和铸件的特点：对于凝固过程中体积收缩不大的合金(如灰铸铁)，或不产生集中缩孔的合金（如锡青铜），冒口的作用主要是排放型腔中的气体和收集液流前沿混有夹杂物或氧化膜的金属液，以减少铸件上的缺陷。这种冒口多置于内浇口的对面,其尺寸也不必太大。对于要求控制显微组织的铸件，冒口可以

38、收集液流前沿已冷却的金属液,避免铸件上出现过冷组织。这类冒口的大小和设置部位，应根据铸件的显微组织要求确定。对于凝固期间体积收缩量大而且趋向于形成集中缩孔的合金，冒口的主要作用是补偿金属液在型腔中的液态收缩和铸件凝固过程中的收缩，以获得没有缩孔的致密铸件。铸件在铸型中冷却时，最薄的部位先凝固，其收缩可由附近较厚的部分补偿；较厚部分凝固时，又可由最厚部分得到补偿；最厚部分凝固时，如得不到外来的补偿，该处就会形成大缩孔。在这种情况下，冒口的作用就是要补偿铸件最后凝固的部分，所以要置于铸件最厚部位的上方或侧面，并且它的凝固要求晚于铸件的最厚部分。这类冒口及相关工艺补正量的设计是铸造工艺设计中的重要环

39、节，冒口的尺寸一般都用计算方法确定，重要的大型铸件可用计算机辅助设计。可通过多种技术措施来提高冒口的补缩效率,例如,中、小型铸件可在冒口周围加一个保温套或发热套，以减缓冒口的凝固达到缩小冒口尺寸的目的；大型铸件除可用保温套或发热套外，还可在冒口顶部用电弧或火焰加热以减缓其凝固。提高冒口补缩效率的另一种途径是采用不同的方法增加冒口中的压力。另外冒口在铸件上的位置的选择也十分重要，对获得合格铸件有着重要的意义。冒口应尽量放在铸件最后凝固的热节点的上边或旁边；冒口位置还应考虑放在铸件最高最厚的地方；同时冒口的安放应尽量不阻碍铸件的收缩，而且最好不要放在加工面上。随着铸造技术的发展，保温冒口的研究已成

40、为冒口研究的热点，保温冒口工艺符合顺序凝固原则，有利于发挥冒口的补缩作用，提高冒口的补缩效率;保温冒口的体积相对于传统冒口来说，体积大大减小，对降低生产成本提高铸件合格率有着很重要的意义。3.5 制芯发动机缸体是采用砂芯最多的铸件之一，砂芯选用是否恰当及质量的好坏，对汽车缸体铸件质量起着至关重要的作用。生产缸体铸件，要由十多个砂芯组合而成，每个砂芯尺寸精确和定位准确有非常重要的意义。3.5.1 热芯盒与冷芯盒 砂芯在芯盒中硬化，用芯盒尺寸保证芯子精度，取出后又能保持尺寸稳定，是生产工艺中的重要手段。热芯盒和冷芯盒工艺都是用树脂砂吹制砂芯，为获得棱角清晰的砂芯，满意的紧实性是必要的，因为再修芯的

41、可能性受到限制，所以芯盒的设计必须力求使气体在芯盒排出的速度大于进气速度，不然就降低了压实性，故应充分利用排气塞，在分盒面及顶出孔周围要加工出0.25mm的排气槽和间隙加强排气，并应经常清理芯盒表面脂垢，以避免芯子表面粘砂、粗糙、结疤。3.5.2 覆膜砂的使用覆膜砂可直接购买，且存放方便，在使用中砂的流动性好，可省去上涂料，存在优点较多，故应用较多。 使用中的问题是覆膜砂不能存放太久，时间长了会产生砂粒分离现象，更不能使用结块的，不然生产出的芯子又硬又脆、容易产生龟裂或破损。3.5.3 水套芯缸体砂芯一般包括水套芯。水道芯等一些小的砂芯。在缸体芯子中水套芯属重要砂芯，因为在长冲程发动机向短冲程

42、发展中，缸体外型尺寸变小，意味着水套容积减小，水套芯必将做得更加单薄精巧，这给该芯的强度、通气和防止变形增加了难度。 水套芯四边受铁液包围，为使浇注中不冲动不变形不拉长要求芯子干强度不低于2.2MPa，否则在芯子中要放1.5-2mm的芯骨，同时要求两缸筒间通水间通水间隙不得小于4-5mm，再薄时易于烧结和缩漏。 制芯工艺是汽车缸体生产中进步最快的工艺之一，目前各厂家主要采用制芯工艺有冷芯工艺、壳芯工艺和热芯工艺。由于冷芯工艺对模具材质的要求较低，有没有反复加热冷却产生芯盒变形，所有芯盒尺寸精度能够较好的维持，而且冷芯工艺还具有耗能低，效率高，周期短劳动条件好等优势，因此冷芯工艺已开始逐渐取代热

43、芯工艺。壳芯近年来的发展也比较快，现在普通覆膜砂的树脂加入量已降到1.8%2.0%，大大降低了砂芯发气量和制芯成本，另外由于覆膜砂和制芯设备的发展也促进了壳芯工艺在生产中的应用。3.6 组芯对直列六缸缸体常用下列方法安装砂芯。独立组合式：即先将芯子在专用组芯工作台上有序地排列组合，然后用专用夹具提起放入砂型中。这种形式最能保证铸件尺寸精度，减少披缝，提高生产率。缺点是：组芯工作台必须定位准确、芯子之间定位、下芯夹具的定位也均须准确。但实际生产中很难做到准确定位，此外，工作台上有散落砂将芯子垫起影响定位，芯子位置精度不高有间隙就有位移，就会有散砂，不仅返修品多，清理工作量也大，也影响铸件尺寸精度

44、。下芯夹具的刚性要好，夹起时芯子要不变形不位移；劳动强度大，一条造型线需要两套组芯工作台，若用一组工作人员非常劳累；芯子数量大又都是临时急忙组合，芯子的出气孔来不及串通，铁液钻芯子的现象时有发生。粘合式下芯：即用快干型粘合剂（或用螺栓联结、或用二次射砂联结），将所有芯子结合为一体，然后用下芯夹具（或吊钩）提起放入型腔。这种工艺组芯夹具简单，下芯夹具也简单，芯子放置位置精度高，砂芯间的配合精度也高（相当一个大芯子）。粘合工艺可提前进行，组合好后整体浸涂料，上悬链进行烘干，彻底干后缓冷，再稍作清整（外芯头不上涂料，出气孔不能堵塞），然后和造型线同步。下芯时多采用两次定位方式，一是框架先与砂箱定位，

45、芯子夹具再沿框架内滑道下移至型内。这样消除了擦砂磕碰现象。下芯夹具应设计为两级定位，即先由长销子与砂箱上的销套定位，以确定下芯夹具的定位，然后再平稳下芯，这样可防止擦砂，保证尺寸精度。缸体砂芯一般都要上涂料，以保证内腔清洁度，不粘砂。涂料绝大多数为水基，浸涂、喷涂均可，但应注意芯头处及排气口不得上涂料，以免堵塞排气通道。若有可能的话，也可在上涂料后再在砂芯上钻排气孔。排气孔周围应放置耐火石棉垫圈，以防止浇注时铁液钻入排气孔中。砂芯上涂料后要彻底烘干，选用的烘干炉应能将炉内湿空气及时排出，以保证烘干效果。制好的砂芯应及时使用，避免吸潮导致砂芯变形、强度降低并给铸件带来气孔陷。而铸造DK缸体就采用

46、了热芯盒整体砂芯。在制作上采取了：用擦洗砂代替水洗砂；为减少发气量降低了低氮树脂用量，由过去2.5%-2.8%降为2.2%-2.5%，加入硅烷作偶联剂提高强度；使用树脂存放期不超过三个月，时间长了砂芯膨胀大，芯子易变形开裂；芯盒中固化温度不变，固化时间由60s延长到80s；采用四开盒制芯；芯砂及涂料中加入氧化铁粉；非常注意芯子防潮。3.6.1 芯子的出气和清整（1）芯子排气：砂芯除严格控制原材料的发气量外，芯子本身也要做得排气通畅，特别是芯头部位，要设计足够大的芯头，便于开出足够大的通气道和加大砂芯间的接触防止金属钻入。水套芯可在芯子内部钻孔，形成内部通气网络，打穿处用修补料抹死。缸筒芯应做成

47、中空。（2）芯子的清整：要清除芯子的飞边毛刺，不然浇出的铸件出现凹痕，会严重削弱该处的强度，往往成为缸体开裂的源头。芯子的射嘴在去除时常发生打缺芯子本体的现象，过去都用修补料抹平，但修补料受热变用修补料抹平，但修补料受热变形，便造成铸件夹砂等废品，现都将射嘴根部做出1mm高的小台阶，打掉射嘴后用砂条磨平。砂芯的组芯顺序及方案是：先对6个缸筒芯进行定位，然后是4个水套芯分别放在缸筒芯头夹具上，然后装上4个边芯，最后对4个盖帽芯定位。各砂芯在组芯夹具上的位置如图2所示。然后利用组芯夹具进行组芯，再用螺钉将砂芯固定。砂芯在组芯后如图3所示。图2 图33.6.2 气孔与缩松的防止（1）气孔的防止有浸入

48、式气孔和反应性气孔两种。反应性气孔是金属液内部化学成分间、溶渣间、型腔界面与金属液面间发生化学反应产生气体，如CO、H：、CO：、N：等未能溢出造成的。该类气孔多在表面下1-3mm，数量多尺寸小，呈蜂窝状或团球状均匀分布；浸入式是砂型、砂芯、金属、涂料等带入的气体来不及排出进入金属内部造成的。缸体上有大小十几个芯子，树脂用量多发气量大。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974有芯子都应设排气通道，芯头加大排气通道加大。曾对水套芯作过试验：不开通道、仅芯头开通道、全开通道三种情况的气体压力分别为5:

49、3:1，说明开通道与否严重影响排气时间。在分型面上的芯头，模板上要开设大的排气道且一直引出箱外。所有芯子都应考虑排气方便。上砂型通气针，在芯头部扎通，在型腔部位的可留位的要20-30mm不扎透，以免落入砂粒造成砂眼。扎出气针可采用分级式，以缓解多扎针造成掀顶现象。（2）缩松的防止缸体加工后都要进行浸水耐压的密封检查，为减少由于枝晶间缩松造成螺栓孔及缸壁上的缩漏现象，进行过如下改进：减少砂箱接缝漏铁液：过去靠上箱自重来抑制抬箱现象，但铁液在凝固时每箱砂箱接缝都胀开3-5mm间隙，有时还发生接缝跑铁液现象。现在在模板上安装了防压边（即模板周边安装了高出型面0.2-0.4mm的高边）使合箱时上下箱不

50、直接接触，以使砂型本身接触，采取了压铁紧箱措施，提高了缸体精度。严格控制砂芯疏松缺陷，特别是水套芯，芯子疏松极易被铁液烧结，烧结处必然出现缩松缺陷。控制铁液含磷量，一般认为磷能降低铸铁熔点提高铁液流动性能增加铁液的补缩性能，但英国铸铁协会（BCIRA）做了大量试验，认为当P0.02时，以低熔点（约950）共晶组织存在，能非常细地散开导致细小孔洞产生，凝固后产生收缩形成缩松，集中在共晶团边界特别是热节处。认为磷含量是复杂灰铁铸件中出现缩松现象。现控制铁液磷量小于0.06%，过低铸件容易产生飞刺和粘砂。孕育不要过度：在保证达到牌号力学性能前提下，孕育后使铁液增硅0.1%，孕育过量时大量晶核短时间出

51、现，易使铸件产生“糊状凝固”，容易产生晶间缩松（共晶团数400缩松严重）。严格控制浇注温度，浇注温度达到1460时缩松废品达50%。当浇注温度高于1420后，随温度的提高缩松增加较快。易缩松部位在相应砂芯部位涂0.20-0.25mm厚的碲粉涂料。4、DK缸体的浇注4.1 浇注工艺 生产线主要由主造型机，翻箱机、铣浇口机、钻气眼机、移16箱机、合箱机、铸工小车、液压站等组成；全线采用自动化控制。主要原理是采用气流预紧实加高压多触头压实造型。生产率为105型d,时，压实力1485KN。根据缸体的形状及砂箱的尺寸，设计采用一箱两件生产。若采用一箱一件的生产工艺，即降低了生产效率，又造成了原材料和人工

52、的浪费，增加了生产成本。4.2 浇铸系统根据铸造工艺理论及铸件的结构特点，对于缸体类薄壁复杂铸件，必须合理的设计浇注系统，以确保铁水快速、平稳的充型，可以有效地减少砂眼、气孔、冷隔等铸造缺陷。根据相关的资料研究，在缸体浇注系统的设计方案时，可以借鉴以下一些经验：（1）浇注系统按半开放半封闭原则设计为宜，必须具备一定的挡渣功能。这样铁液在充型中较平稳，不会冲击铸型、产生飞溅或卷入气体。内浇道位置尽量避免直接冲击型芯和型壁。（2）尽量使铁液流经的整个通道在砂芯内生成，而直浇道难免设置在外模的粘土砂中通过，这时可在直浇道与横浇道相交处设置过滤器（一般用泡沫陶瓷质）。这样可以过滤铁液在直浇道内可能冲刷

53、下来的散砂，减少砂眼和渣眼。（3）要有合理的浇注速度。浇注太慢，铁液上升太慢，上型受高温时间长，容易开裂。浇注太快，型腔受冲击力大，还易形成紊流。一般浇注系统截面8-10Kg/s为宜。 根据以上的经验研究和生产实际，设计的浇注系统如图所示。设计为封闭一开放式浇注系统，最小截面在直浇道下端，前半部为封闭式，使金属液在浇杯及直浇道、集渣仓内起挡渣作用。其后为开放式，使充型平稳，故兼有封闭式及开放式两者的有点。 图45、DK缸体的铸件清理 将铸件从铸型中取出，清除掉本体以外的多余部分，并打磨精整铸件内外表面的过程。 主要工作有清除型芯和芯铁，切除浇口、冒口、拉筋和增肉，清除铸件粘砂和表面异物，铲磨割

54、筋、披缝和毛刺等凸出物，以及打磨和精整铸件表面等。 铸件清理方法有机械方法、物理方法和化学方法 3类。机械方法是利用各种手动和机动工具或不同类型的机械设备所产生的压力、冲击、剪切、研磨等力量作用于铸件，以达到清理的目的。物理方法则是利用电弧、等离子、激光、超声波和冲击波等对铸件进行清理。化学方法是利用氢氟酸溶解二氧化硅和盐液电解等、清除中小铸件的粘砂；也有利用一些金属在高温下激烈氧化的特性进行氧化切割和气割。5.1 除芯和表面清理除芯和表面清理分为干法和湿法两类。干法清理是利用机械设备对铸件进行清理。所用设备简单、生产效率较高、对不同类型铸件有较大的适应性和既能除芯又能有效清理表面的优点。缺点

55、是设备运转中往往粉尘飞扬、噪声较大、污染环境。湿法清理没有粉尘，但因用水作介质，铸件表面容易锈污。作业过程中产生大量污水和带水泥沙，带来了砂子和水的再生及污泥处理等问题。生产中常用的干法和湿法清理有：滚筒清理。将铸件和星铁一起装入圆形滚筒中，当滚筒旋转时，依靠铸件、星铁、废砂之间相互撞击、摩擦的作用清除铸件内外砂子，打磨铸件表面，同时也能部分清除飞边毛刺。这类设备适用清理形状较简单、壁较厚的中小型铸件。抛丸清理。利用高速运动的钢丸、铁丸、磨粒流的冲击力量清除型芯、粘砂，打磨铸件表面。把滚筒清理与抛丸清理结合起来，同时配备了相应的吸尘除尘系统。此外，常用的抛丸清理设备还有抛丸清理台和抛丸清理室等。用来进行连续性生产的抛丸清理机械有链板式抛丸滚筒、连续式抛丸清理台、悬挂式连续生产喷丸