缸盖砂芯工艺设计

1、缸盖砂芯工艺设计毕业实践任务书课 题 名 称 103011-420缸盖砂芯工艺设计 指 导 教 师 职 称 专 业 名 称 材料成型及控制技术 班 级 学 生 姓 名 学 号 课题需要完成的任务：1搜集毕业论文资料；2完成课题所需工艺改进，相关实验；3完成毕业论文一篇；4完成英语资料翻译；5完成毕业小结一份。 课题计划：1. 2月25日3月1日：（第一周）布置课题，收集相关资料；23月4日3月11日：（第二三周）：工艺改进分析；33月12日3月30日：（第四六周）：工艺改进后的相关实验；43月31日4月10日：（第七八周）：编写论文及专外翻译；5. 4月11日4月20日：（第九周） 准备毕业答

2、辩计划答辩时间：目录§.引言.5§.1零件概述.6§1.1零件信息 . 6§.2制芯材料的选用及过程控制.7§.2.1树脂砂的组成及应用. 8 §.2.2树脂砂强度及性能的分析. 8§.2.2.1砂形及颗粒大小. 9§.2.2.2原砂含泥量、含水量、需酸量.10§.2.2.3树脂、固化剂.11§.2.2.4再生砂.12§.2.3砂芯制芯工艺的比较.13§.2.3.1冷芯工艺与热芯工艺.13§.3砂芯设计.13§.3.1砂芯的分类.13§.3.2砂

3、芯结构及分块原则.13§.3.2.1砂芯结构.14§.3.2.2砂芯的分块原则.14§.3.3造型、造芯方法及铸型种类的确定.15§.3.4铸造工艺性分析.15§.3.5确定1030011-420缸盖砂芯工艺方案.15§.3.5.1 底座芯的设计 .15§.3.5.2下水套砂芯的设计.16§.3.5.3上水套砂芯的设计.17§.3.5.4进气道砂芯的设计.18§.3.5.5排气道砂芯的设计.19§.3.5.6砂芯装配工艺.20§.4铸件缺陷分析与防止.21§.5砂芯

4、对缸盖组织性能的影响.24§结论§.参考文献341031011-420缸盖砂芯（树脂砂）工艺设计摘要：本文结合无锡一汽铸造有限公司k/f系列常规缸盖的生产实例，简述了1003011-420柴油机缸盖砂芯的制芯工艺，分析了目前国产热芯盒射芯机的基本特点、工艺性能及经济性，提出了制造汽车发动机缸盖砂芯的国产热芯盒射芯机和配用的树脂类；以及对树脂砂造型制芯技术进行了较为广泛而浅入的研究。关键词 缸盖 树脂砂 造型 制芯 热芯盒 冷芯盒引言汽车发动机的缸盖是汽车铸件中最复杂、铸件难度最大的铸件其材质一般是铸铁或铸铝。铸铁通常是采用砂型铸造，铸铝件一般采用低压铸造。无论采用哪种生产工

5、艺，缸盖的内腔级外形结构都是靠砂芯来形成的。这些砂芯包括上、下水套芯、进、排气道芯靠背砂芯、端面砂芯、及底座芯和盖板芯等十余种。当前，铸造生产发展的主要目标是以较少的能耗、较低的劳动强度和较轻的环境污染生产出优质轻量的铸件。从造型制芯工艺方面来说为实现这一目标所采取的变革途径可以概括为两条：一条是通过物理方法,如磁丸法、冰冻法和真空密封造型法等，另一条是通过化学方法它包括无机化学粘结剂砂造型制芯工艺和有机化学粘结剂砂造型制芯工艺。无机化学粘结剂砂有水玻璃砂 (特别是水玻璃_CO2法)及水泥砂近年来又出现了磷酸盐自硬法。水玻璃有来源 丰富价格低度等优点 ，CO2可视为无毒气体 造型制芯劳动强度较

6、，低生产率较高，工艺性能能满足一般生产要求。但由于溃散性差等问题长期未能得到根本性突破，曾出现停滞状态近十多年来又重新引起铸造界的重视，在水玻璃改性和溃散剂研制等方面作了许多实践与理论工作，仍不失为有潜力的造型制芯技术。磷酸盐自硬法具有发展的潜力目前存在的问题是硬化速度较慢强度较低成本较高,故应用于生产还不多。有机化学粘结剂近二三十年来发展非常迅速生产应用越来越广泛先用于制芯,然后逐渐扩展到造型 ，引起了造型制芯根本性的变革 。近年来国内已开始研究新一代的无污染的树脂砂，诸如酚醛-酯自硬法，酚醛-冷芯盒法和CO2树脂冷硬法。然而，树脂砂造型制芯技术是近代发展起来的一种先进可靠的铸造工方法，它具

7、有适用范围广、铸件表面质量好、尺寸精度高、劳动强度低、生产效率高、节约能源等一系列优点。其应用日益广泛。树脂砂砂芯的制造工艺主要有树脂砂热芯盒法、冷芯盒法；树脂自硬砂法或油砂热固化法等等。对这些方法的优缺点简述如下：（1）树脂砂热芯盒法；工艺技术比较成熟，设备配套，树脂砂供应稳定，砂芯强度较高。应用的工厂较多。热芯盒法还适用于温芯盒法工艺装备的特点。有很好的应用前景。（2）树脂砂冷芯盒法:一次性投资大，生产技术要求高，生产成本高，环境污染较大，工艺、材料和设备尚未稳定过关，砂芯强度对空气湿度较敏感，目前还不宜在一般中小型铸造厂中推广应用。（3）树脂砂自硬砂法：硬化时间长，间歇式操作，不适宜中等

8、以上批量生产。（4）油砂制芯法：生产效率低，砂芯尺寸精度差，变形量大，成本较高，应逐渐淘汰。目前，对于汽车发动机缸盖铸件的砂芯制作，应用最多的工艺方法是树脂砂热芯盒法。使用的主要设备是热芯盒射芯机。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. 零件概述§1.1 零件信息10003011-420柴油机气缸盖铸件，铸件见图1. a、b；材质为蠕墨铸铁，牌号RuT300。轮廓尺寸为1300×900×300，铸件总质量为83.5kg铸件一般壁厚为5.采用德国HWS

9、造型线，一箱一件，成批大量成产。其中气道芯、水套芯由覆膜砂射制。砂芯浸涂料后用热风炉烘干。采用在底盘芯内组装水套芯和气道芯，组合好的砂芯见图1.c.砂芯组成后再烘烤一次，进入下芯合箱工序。采用底注式浇注系统，浇注时间为1418s,浇注温度为141514351003011-420汽车缸盖铸件内腔部分均有砂芯形成共有5个砂芯，分别是底盘芯、下水套芯、上水套芯、进气道芯、排气道芯，其中底盘芯使用呋喃树脂砂在zb640射芯机上生产。其它砂芯具使用覆膜砂在GSR2射芯机上和明志冷芯机上所生产。所有砂芯浸完涂料进烤炉烘烤干后组装在一起后，浇注系统为地浇注式、内浇道、横叫道、部分均在砂芯上形成。 图1.a

10、图1.b 图1.c§.2制芯材料选用及过程控制 铸造生产中用于制造型芯的材料，一般由铸造砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成。型芯在铸型中大部分被高温的液态金属所包围，而支撑定位部分的尺寸一般较小，因此芯砂除应具有一般型砂的性能外，还要求有较高的强度、透气性、退让性和溃散性。芯砂按所用粘结剂不同分为粘土芯砂、水玻璃芯砂、油芯砂、合脂芯砂、树脂芯砂等。形状简单的型芯，一般可用粘土芯砂制成；形状复杂、断面较细较薄、要求干强度高、溃散性好的型芯，则使用油芯砂、合脂芯砂或树脂芯砂。植物油砂芯可获得十分光洁的铸件，但所用的桐油、亚麻仁油、改性米糠油等，货源稀缺，价格昂贵。因此中

11、国自1963年开始广泛采用制皂工业制取合成脂肪酸后的残渣(简称为合脂)作粘结剂。这种芯砂具有近似油芯砂的干强度、退让性和溃散性。使用油芯砂和合脂芯砂制造砂芯时，有硬化前芯子强度相当低、易变形、硬化速度慢、生产周期长、需要烘干等问题，影响铸件的尺寸精度和生产效率。用树脂作为粘结剂的芯砂，包括：自硬树脂芯砂、酯硬化水玻璃芯砂、覆膜砂芯砂、热芯盒芯砂、冷芯盒芯砂。小批量铸件生产可采用自硬粘结剂芯砂，大批量铸件生产应采用热芯盒芯砂、冷芯盒芯砂，特殊要求铸件可采用覆膜砂芯砂。冷芯盒法制芯在汽车、拖拉机等大批量生产的工厂中获得广泛应用。 §.2.1树脂砂的组成及应用广义地讲，可以作为塑料制品加工

12、原料的任何聚合物都称为树脂。目前，接剂的种类繁多，但主要有三大体系，即峡喃树脂、酚醛树脂和睬烷树脂。铸造用树脂枯生产中使用最多的是吠喃树脂。树脂砂是以树脂为粘结剂配制的型(芯)砂，添加剂、附加物等。 固化剂也称硬化剂，是通过催化作用加速树脂硬化过程。其组成包括原砂、树脂和固化常用的硬化方式有: (1)酸硬化。使用磷酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、二甲苯磺酸等。 (2)醋硬化。使用乙酸乙醋、硫酸乙醋等。 (3)气体硬化。使用三乙胺、乙二胺等。树脂砂硬化的方式有自硬、加热硬化以及吹气(雾)硬化等冷硬方法。树脂砂中经常也加人一些附加物，如硅烷(偶联剂)、膨润土、氧化铁粉等，以改善某方面的性能。§.

13、2.2树脂砂强度及性能的分析呋喃自硬树脂砂工艺自20世纪80年代在我国开始应用，由于其良好的溃散性自硬特性和生产的铸件、尺寸精度高等优点，大幅度减轻了工人的劳动强明显改善了铸造车间的工作环境，并且显著提高了我国铸造企业的生产工艺水平和铸件质量，因而获得了大规模的推广，逐步淘汰了传统的湿型烘模砂，成为中大型铸铁件的唯一的造型工艺和中大型铸钢件铸、铝件的重要的造型工艺经过近20年的发展，无论是树脂砂生产设备还是树脂砂原辅材料，国内的相关产品都达到了国外同类产品的水平近。最近几年，我国铸造业的发展速度比以往的任何时候都快。特别是树脂粘结剂技术的应用，使铸件生产在保证产品尺寸精度，提高产品的表面质量，

14、减少废品，节省工时，提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度以及型砂的再生回用等方面有了很大的进步。我厂主要是以生产球墨铸件为主，对树脂砂的要求较高。通过最近时间的学习与观察，从以下几个方面来分析树脂砂造型强度。1、砂形及颗粒大小树脂造型的原砂一般选用天然石英砂。对于部分高合金钢铸件或特殊要求的铸件，也可选用铬铁矿砂或锆砂等特种砂。这里主要讨论树脂砂对硅砂的要求。（1）矿物成分与化学成分：硅砂的主要矿物成分是石英、长石和云母，还有一些铁的氧化物和碳化物。石英密度2.55g/cm3，莫氏硬度7级，熔点为1737，具有耐高温、耐磨损等优点。若原砂中的石英含量高，则原砂的耐火度和复用性好。由于长石和云母是

15、硅酸盐，其熔点和硬度低，会降低树脂砂的复用性和耐火度。所以在选择硅砂时，SiO2含量要尽量高一些，杂质要少，当然还与金属熔点和浇注温度、铸件厚壁等因素有关。一般来说，铸件用硅砂SiO2含量应大于96%，铸铁应大于90%，有色金属要少一些。（2）粒形：一般用粒形系数表示沙粒圆整度。人造石英砂虽然SiO2含量高，但粒形位多角形甚至尖角形，粒度系数太大，一般不采用。为了改善粒形，对原砂最好进行擦磨处理，因为在砂粒质量相等的条件下，圆形砂的比表面积最小，砂粒形状偏离圆形的程度越高，其比表面积越大，树脂黏结膜越薄，强度也越小。比表面积增大的顺序是：圆形砂、多角形砂、尖角形砂。由于圆形砂粒的比表面积最小，

16、在相同的树脂和固化剂加入量下，其抗拉强度要比其他两种砂型高出很多。因此，从提高树脂砂抗拉强度、减少树脂加入量的角度看，圆形砂粒是最好的选择。因树脂的黏度很低，砂粒表面上涂覆的树脂膜有很薄，粒形对型砂流动性的影响就比较明显。圆形砂的尖角和棱边都已磨钝，砂粒之间较易于滑动，故很容易舂紧，多角形有尖角和棱边，有镶嵌作用，砂粒的滑动受阻，故难舂紧。（3）粒度：对树脂砂这种黏结剂量很小的型砂来讲，原砂的粒度对黏结的强度的影响是不可忽视的。这种影响有两个不同的方面：原砂愈粗，则单位质量的砂粒的表面积愈小，树脂加入量一定时，砂粒表面涂覆的树脂膜较厚，砂粒之间的黏结桥的截面积也较大，这将导致树脂砂强度提高；另

17、一方面，原砂愈粗，则单位质量的原砂的颗粒数量愈少，因而一定重量的型砂中砂粒的接触点（黏结剂）余越少，这将导致树脂砂的强度下降。就本厂所用原砂为4070目，粒度在这个范围时，黏结剂和表面积两方面的影响作用相当，对于砂粒尺寸的改变，树脂砂的强度没有明显的变化。（4）原砂的粒度分布：型砂的强度主要决定于砂粒表面黏结膜的厚度和砂粒之间的黏结的数量。在黏结剂加入量一定的条件下，如原砂中配有一定量的细砂，细砂又能填入紧密排列的粗砂空隙，则黏结桥的数量将大为增加。虽然细砂的比表面积较大，会使型砂的黏结膜的厚度减小，但综合效果还是会导致型砂的强度提高。对于树脂砂来讲，黏结剂的量很少，增加黏结剂数量的作用就非常

18、突出。由于树脂成本较高，希望用最少量的树脂是型砂具有一定的强度，因此，应该用一定粒度大小的原砂（四筛砂或五筛砂），粒度分布为4070目，使其能够较好的排列，不会有较大的缝隙，从而使型砂具有较高的强度。2、原砂含泥量、含水量、需酸量（1）含泥量是指原砂中颗粒尺寸比砂粒小得多，并赋予砂粒表面或掺杂于砂粒之间的各种微量颗粒（20m）。含泥量直接影响再生砂的成本和铸件质量，在铸造生产中，泥含量过高不但影响工作环境、污染空气，更重要的是影响再生砂的微粉含量，其结果是导致混砂时树脂加人量增加和因透气性差造成铸件废品率增多。可见在树脂、固化剂加入一定的情况下，含泥量越高，其强度值就越小。（2）原砂中的含水量

19、严重影响树脂的固化强度和固透性，很明显含水量高的话，会稀释树脂和固化剂，使其浓度下降，从而延长固化时间及降低型砂强度。为了减少含水量，在用原砂时，应对其进行干燥处理，（3）采用酸硬化的树脂砂时，树脂是在酸的催化作用下脱水综合而固化的。如原砂中含有碱性物质时，需消耗额外的酸固化剂，将显著影响树脂砂的硬度，甚至会使其不能硬化。原砂中含有酸性物质时，则其影响与前面的相反，对工艺控制也是不利的。因此对于树脂砂所用的原砂，检测并控制其需酸量是必要的。需酸量是原砂含有的可与酸反应的碱性物质的数量表征，它也表明用酸性硬化剂时原砂本身所需酸的多少，与原砂的PH值不是同一概念。原砂中含有不溶于水的碱性氧化物或能

20、酸作用的碳酸盐时，它们不影响原砂的PH值，但却能与树脂砂中的酸性硬化剂反应，从而影响树脂砂的硬化过程和性能。很显然当较多的酸性硬化剂与碱性物质作用后，树脂砂的强度会明显下降。所以检测原砂的需酸量是必须的，从而通过计算应加入多少酸性固化剂。3、树脂、固化剂国内生产树脂、固化剂的厂家很多, 但具有自主研发能力、具备完善的检测设备和严密可靠的质量保证体系的厂家屈指可数。我厂用的树脂固化剂基本上是苏州兴宜和山西兴安。对于树脂和固化剂的加入量的控制，树脂加入量一般为原砂的0.9%1%。固化剂的加入量与固化剂的总酸含量、环境温度和型砂温度有直接关系, 其加入量一般为树脂加入量的30%65%。在外界温度以及

21、本身放砂砂温都较高的情况下，应把固化剂加入量调到最小量。当固化剂加入量为0.25%左右时，由于砂中的酸度值过低，硬化过程进行极为缓慢，严重影响砂型脱模强度的形成，终强度也较低；当固化剂加入量为0.75%左右时，酸度过强，硬化反应速度过快，树脂交联结构不完整，树脂膜和粘结剂桥变脆，终强度大幅降低；当硬化剂加入量为0.48%时，酸性比较适中，硬化反应按客观存在的规律进行，在不增加树脂量的条件下，得到了较理想的硬化效果。4、再生砂（1）灼减量：灼烧减量过高会增加型砂的发气量,同时影响树脂砂的强度及性能，一般应将再生砂的灼烧减量控制在3%以下。可通过补加新砂、向铸型中填充废砂块、降低砂铁比等手段降低灼

22、烧减量。在正常情况下, 再生砂的灼烧减量每两周检测一次,为保证检测的准确性, 要求在砂温调节器上的筛网上、在不同的时间段分三次取样, 以平均值作为判断依据。（2）微粉量：微粉含量是指再生砂中140目以下物资的含量。微粉含量越高, 型砂的透气性越差, 强度越低。要控制微粉含量, 必须保证除尘器处于良好的工作状态, 并每天定期反吹布袋, 清理灰尘。再生砂的微粉含量每两周检测23次, 微粉含量应0.8%。（3）砂温：理想的砂温应控制在1530 , 如砂温超过35 ,将使型砂的固化速度急剧加快, 影响造型操作, 导致型砂强度偏低, 无法满足生产要求。在夏季, 环境温度最高会达到40 , 在此情况下将砂

23、温降到30 以下是十分困难的, 因此必须采用水冷系统对再生砂进行降温。如果循环水的入水温度25 , 就能将砂温降到32 以下, 但当循环水的入水温度22 时, 降温效率将急剧下降, 如配备冷冻机组, 在炎热的夏季, 就可将循环水的入水温度控制在712 , 砂温控制在2530 。在冬季的正常生产情况下, 砂温不会低于5 ,不会出现因砂温偏低而影响生产的情况。通过以上分析，树脂砂强度受多方面因素的影响。要得到合理的砂型强度，就必须严格控制各项影响因素。本厂砂型强度的影响，主要是在树脂和固化剂加入量方面，特别是固化剂的加入量，就某台混砂机，它的波动范围相当大，总是与设定值相差很多，致使其加入量过多或

24、过少，很难控制在较小的范围内。§.2.3砂芯制芯工艺的比较§.2.3.1冷芯工艺与热芯工艺的比较 目前,发动机缸体缸盖铸件生产中.铸件缺陷在很大程度上与水套砂芯工艺紧密相关。因而，解决了水套砂芯的相关问压.发动机缸体缸盖铸件生产的技术问题就解决了一半.那么水套砂芯究竟应采用什么样的工艺.是冷芯好还是热芯好？这是进行发动机缸体缸盖铸件工艺设计与流程设计时必须确定的问皿。现从砂芯性能和使用性能等方面进行比较.并结合水套砂芯的工艺特点和要求，对水套砂芯的工艺选择原则进行浅要的分析。 冷芯工艺即采用冷芯砂芯的工艺方法。冷芯砂芯用吹气硬化法制成，也即型芯盒模具内的型芯砂不需加热.仅在

25、气体催化剂(目前多用经气化后的三乙胺)作用下迅速固化成的一种制芯工艺。 热芯工艺即采用覆膜砂芯的工艺方法。粗膜砂芯用加热硬化法制成.即射砂后型芯砂在棋具内经过加热(电加热、或煤气天然气加热)在低温下(210250)使型芯砂在一定时间内固化成型的一种制芯工艺。§.3砂芯设计§.3.1砂芯的分类 (1) 按尺寸大小分类 小芯(体积<5 x 10¯³m³ ), 中芯(体积5 x 10¯³5 x 10¯²m³）、大芯(体积>5 x 10¯²m³）。 (2) 按干

26、湿程度分类湿芯(用于中小薄壁件)、干芯(大、中、小件均用)表面干芯(用于中、小件)。(3) 按粘结剂分类粘土砂芯、水玻璃砂芯、水泥砂芯、油脂砂芯、树脂砂芯。(4) 按制芯工艺分类 常规砂芯、自硬砂芯、热芯盒砂芯、冷芯盒砂芯。(5) 按砂芯的复杂程度分为五级 ：I级砂芯的几何形状复杂，断面细薄或厚薄悬殊，与金属液接触面大，而芯头尺寸小(例如发动机机体水套芯、发动机缸盆水道芯、液压阀体砂芯)。II级砂芯的几何形状较为复杂，与金属液接触面积大重要铸件中所形成的内腔完全不加工或部分不加工(例如发动机机体主体芯).III砂芯的复杂程度一般，无细薄的断面，用来形成铸件内腔加工的砂芯。IV级砂芯形不复杂，用

27、来形成铸件内外表面表面加工或不加工的砂芯(例如一般机床身砂芯)。V级砂芯用来形成大型铸件内腔，要求有良好的干强度，在砂芯中心部位常填入焦炭块，以改善其退让性和透气性。§.3.2.砂芯结构及分块原则§.3.2.1.砂芯结构 典型的砂芯结构，一般由芯身(砂芯工作部分，形成铸型一部分)芯头(支撑及固定砂芯)、芯骨(加强部分)、出气孔等四部分组成。§.3.2.2.砂芯结构分块原则 工艺设计时，砂芯分块应遵循以下原则:（1）尽量减少砂芯的数量。对于较简单的铸件，应尽量减少砂芯的数量，以提高尺寸精度、减少制芯工时、降低铸件成本。例如用砂胎代替砂芯用活块以减少砂芯，两个砂芯合并

28、成一个砂芯。（2）复杂砂芯可分块制造。为防变形、便于制芯和下芯。复杂砂芯可分成几块制芯（3）选择合适的砂芯形状。选择的砂芯形状，应使芯盒具有宽敞的填砂面以便于填砂、春砂、安放芯骨、采取排气措施。填砂面不应设置活块，以免影响砂芯尺寸精度。（4）砂芯的烘干支撑面最好是平面，以便放在烘干平板上进行烘干。（5）砂芯的分盒面尽量与砂型的分型面一致，起芯和起模斜度方向和大小尽量一致，以保证砂型与砂型之间形成的壁厚均匀减小披缝，也利于砂芯排气。（6）便于下芯、合型。便于下芯时观察、便于检测尺寸操作。（7）沿高度方向的分层砂芯，选择砂芯划分面时力求使同层砂芯组合的上面为平面以便于测量组装后的砂芯尺寸。 （8）

29、被分开的砂芯每段要有良好的定位条件尽量避免靠芯撑支撑，特别是压力容器铸件以防止因芯撑熔合不好造成铸件渗漏。§.3.3造型、造芯方法及铸型种类的确定 由于420缸盖生产批量为成批成产，铸件大小为中等、结构复杂，考虑到技术上的先进性与经济的合理性，所以确定其毛坯生产方法为普通砂型机器造型，砂型种类为湿型，芯盒设计为冷芯盒法和热芯盒法综合应用。 §.3.3.4铸件工艺性分析 缸盖是发动机的主要零件之一，要求冷却通道及油道具有良好的气密性，燃烧室和排气道的尺寸、位置精度将直接影响发动机的功率参数。缸盖铸件的外形尺寸为1300 mm x 900 mm x 300 mm，铸件壁厚平均为

30、50mm材质为RuT300由于金属型铸造所获得的铸件组织致密、力学性能较高、铸件尺寸精确、表面光洁等同时考虑到铸件尺寸较大而又是大批量生产，盖板芯的用金属制作成模板芯。故420缸盖是属于采用金属型铸造与砂型铸造相结合的方法。§.3.5确定1030011-420缸盖砂芯的制芯工艺方案 当前，铸造生产发展的主要目标是以较少的能耗、较低的劳动强度和较轻的环境污染生产出优质轻量的铸件。根据420汽车缸盖的复杂程度、以及车间现有的生产设备以及浇注工艺。结合铸件结构特点和便于型芯的制造，从优质、高效、低能及浇注工艺四方面考虑;将420缸盖砂芯分八块制作，分别是：底座芯、下水套芯、进气道芯（分为两

31、部分制作）、排气道芯（分为两部分制作）、上水套芯、盖板芯。其盖板芯属于上箱部分，为了减少砂消耗现已用金属做成了模板芯，铸件缺陷在很大程度上与水套砂芯工艺紧密相关。根据到上、下水套复杂程度综合考虑采用冷芯工艺，选用国产的苏州明志冷芯机制作。底盘芯使用呋喃树脂砂在zb640射芯机上生产。进排气道芯采用热芯工艺在GSR2热芯机上制作。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§.3.5.1 底座砂芯的设计 1.底座砂芯的主要工艺参数 轮廓尺寸为1000×400×80，砂芯质量

32、为28.5kg，采用呋喃树脂砂在zb640射芯机上生产，底座芯（见下图2.1.a)上设有19个定位孔其中12个为进、排气道砂芯组装定位所设，另外7个¢10mm的定位孔是用于下水套芯的定位，底座芯左右两端下部位设有四个夹具槽出气孔排气道砂芯定位孔 图2.1.a下水套芯定位孔进气道砂芯定位孔 夹具槽 图2.1b 出气孔 图2.1.c§.3.5.2下水套芯砂芯的设计 1.下水套芯砂芯的主要工艺参数轮廓尺寸为1000×70×15，砂芯质量为6.5kg，采用呋喃树脂砂在明志冷芯机上生产，左右两头设有（¢25mm）定位孔各一个，见下图2.2.a、b. 图2

33、.2.a 定位孔 图2.2.b§.3.5.3上水套砂芯的设计 1. 下水套芯砂芯的主要工艺参数轮廓尺寸为1000×70×20，砂芯质量为7.5kg，采用呋喃树脂砂在明志冷芯机上生产，左右两头设有（¢25mm）定位孔各一个，见下图2.3.a 图2.3.a 定位孔§3.5.4进气道芯的设计 1.排气道砂芯的主要工艺参数 进气道芯（见下图2.4.a、c）采用热芯工艺在GSR2热芯机上制作。进气道砂芯分为两块制作每块砂芯左右两头的起模斜度为35°，每块砂芯设有3个¢8mm的出气孔（见下图2.4.d)。定位芯头长为30mm（如下图2.

34、4.c) 图2.4.a 图2.4.b 起模斜度定位芯头 图2.4.c 图2.4.d出气孔§3.5.5排气道砂芯的设计 1.排气道砂芯的主要工艺参数 进排气道砂芯采用热芯工艺在GSR2热芯机上制作。 排气道砂芯如下图所示分为两块制作每块上设有三个浇口如下（图2.5.b、c、d）所示： 图2.5.a 图2.5.b浇口的形状 图2.5.c 图2.5.d§3.5.6砂芯装配工艺 420缸盖砂芯的装配工艺路线依次是： 底座砂芯 下水套砂芯进、排气道砂芯上水套砂芯安装定位销烘干盖板砂芯（如图2.6a、b、c、d、e）底座砂芯 图2.6.a 底座砂芯+下水套砂芯 图2.6.b 底座砂芯+

35、下水套砂芯+排气道砂芯 图2.6.c 底座砂芯+下水套砂芯+排气道砂芯+进气道砂芯 图2.6.d 底座砂芯+下水套砂芯+排气道砂芯+进气道砂芯+上水套砂芯芯+定位销 图2.6.e§.4铸件缺陷分析与防止1）冷裂(1) 产生原因。铸件壁厚相差悬殊，薄、厚壁之间没有过度，变化突然，致使冷却速度差别大，收缩率不一致，造成之间局部应力集中，金属液中含磷量高，增加了崔晓；铸件内部的残余应力大，受到机械作用力时而开裂。(2) 防止办法。力求铸件壁厚均匀，使铸件各部分的冷却速度尽量趋于一致；尽量不使铸件收缩受阻；提高金属熔炼质量，减少有害元素和非合金夹杂物；提高型、芯砂的质量，改善砂型、砂芯的退让

36、性，延长开箱的时间，使铸件在型腔内缓慢冷却，对铸件进行失效处理。2)冷隔 (1)产生原因。金属液浇注温度低，流动性差;浇注系统设计不合理，内浇道数量少、断面面积小，直浇道的高度太低，金属液压头不够;金属液在型腔中的流动受到阻碍。 (2)防止方法。提高浇注温度，改善熔炼工艺，防止金属液氧化，提高流动性;改进浇注操作，防止大块熔渣堵塞浇口，多内浇道数量或改变其位置，型面和砂芯出气孔等处跑火;浇注过程中不能断流;合理布置浇注系统，增大内浇道截面积，增采用较高的上箱或浇口杯;加强对合型、紧固铸型的检查，防止分改变铸件浇注位置，薄壁大平面尽量放在下面或采用倾斜浇注铸件壁厚不能过小;提高型砂透气性，适当设

37、置出气冒口。3)粘砂， (1)产生原因。粘砂根据形成机理可分为机械粘砂和化学粘砂。铸件表面金属氧化，氧化物与造型材料作用生成低熔点化合物;浇注时金属液压力过大渗人砂粒间隙;当金属液温度过高并在砂型中保持液态时间较长时，金属液渗人砂型的能力强，并容易与造型材料发生化学反应，造成粘砂;造型材料的耐火度低。 (2)防止方法。湿型在保证有足够透气性的前提下，尽可能选用粒度细的原砂;提高砂型的紧实度，尤其是高大砂型下部的紧实度;铸铁件湿型砂中可加人煤粉、重油和沥青等;适当降低浇注温度;减少吃砂量以提高粘砂层的冷却速度;避免型、芯局部过热;选用耐火度高或冷却能力强的铸造材料。4)气孔和针孔 (1)气孔产生

38、原因。气孔可根据形成的机理分为侵人气孔、析出气孔及反应气孔三种。在金属液中溶解的气体，当浇注温度较低时，析出的气体来不及向上逸出;炉料潮湿锈蚀、油污和带有容易产生气体的夹杂物;出铁水槽和浇包未烘干;型砂中的水分超标、透气性差;涂料中含有过多的发气材料;型芯未烘干或未固化，存放时间过长吸湿返潮，通气不良;湿型局部春得太紧，排气能力差;浇冒口设计不合理，位置不合适，压头小，排气不良;浇注时有断流和气体卷人现象。 防止方法。炉料要烘干、除锈、去油污;焦碳块度适中、固定碳含量高、含硫量低、灰分少，以提高金属液的出炉温度;孕育剂、球化剂和所用的工具要烘千;防止熔炼过程中过度氧化;熔炼蠕墨铸铁时，尽量降低

39、原铁水中的含硫量;型砂混制要均匀，严格控制型砂中的含水量;在保证强度的前提下，尽量减少黏土的加人量，以提高型砂的透气性;尽量减少型砂中发气物质的含量;在烘干型、芯的过程中，要控制其烘干程度;制造砂型时春砂要均匀，型、芯排气要通畅;浇注系统设计要合理，增加直浇道高度，以提高液态金属的静压力;出气冒口要放在型腔的最高处和型腔中气体不易排出的地方。 (2)针孔产生原因。合金的液态和凝固收缩大于固态收缩，且在液态和凝固收缩时得不到足够的金属液补充;浇注温度过高时易产生集中缩孔，浇注温度过低时易产生分散缩松;系统和冒口与铸件连接不合理，产生较大的接触热节;铸型的刚度低，在液态金属压力和出石墨时膨胀力的作

40、用下，型壁扩张变形。防止方法。正确设计内浇道、冒口、冷铁的位置，确保铸件在凝固收缩过程中不断有液体金属补充;改进铸件结构，使铸件有利于补缩;保证铸型有足够的刚度，对较大的铸件采用干型，防止型壁移动。5）冲砂、掉砂、砂眼 (1)产生原因。砂型、砂芯的强度低，型、芯烘烤过度;液态金属流速太快，对型、芯的局部表面冲刷时间过长;分型面不平整，芯头间隙小，下芯、合型操作时型、芯局部被压破在紧固铸型过程中受冲击碰撞型、芯局部掉砂;型砂的水分过高且通气性差，浇注时有沸腾现象产生;砂型内散落的砂子没有清理干净，造成由散砂形成的砂眼。(2)防止方法。提高型、芯的强度;防止型、芯烘烤过度;防止内浇道正对型壁或转角

41、处;受金属液剧烈冲刷的部位，使用专门配制的耐冲刷及耐火材料制品;大的干型要预留合适的分型负数;砂型在合型、紧固铸型、放压铁和运输过程中操作要小自，防止冲击碰撞;型、芯修补处和薄弱部位要采取加固措施(如插钉等);下芯、余的砂子。合箱前要仔细检查，清理掉多余的。6)热裂 (1)产生原因。铸件壁厚变化突然，在合金凝固时容易产生应力集中;金属液中含硫量高，使金属材料产生热脆性;浇注系统阻碍了铸件的收缩;铸型和砂芯的退让性差，芯骨结 构不合适，吃砂量太小等。 (2)防止方法。铸件设计要尽量避免壁厚的突然变化，铸件转角处圆角过渡，铸件中容易产生拉应力的部位和凝固较迟的部位可采用冷铁或工艺筋;单个内浇道截面

42、不宜过大，要尽量采用分散的多个内浇道，内浇道与铸件交接处应尽量避免形成热节，浇冒口与铸件交接处要有适当的圆角，浇冒口形状和安放位置不要妨碍铸件的收缩;黏土砂中加人适量木屑或采用有机粘结剂，以改善型芯砂的溃散性;砂型和砂芯不应春得过紧;改用刚度合适的芯骨，芯骨外部要有足够的吃砂量。 7)夹砂结疤 (1)产生原因。造型时紧实不均匀;型砂的抗夹砂能力差;浇注位置不合适，液面上升速度过小，型腔表面受热辐射时间太长。 (2)防止方法。从减少砂型膨胀力人手，在型砂中加人煤粉、沥青、重油、木屑等，使砂型膨胀时有缓冲作用;湿型使用优质膨润土，以提高湿强度;型砂的粒度适当粗一些，以提高型砂的透气性，上砂型多扎气

43、眼;造型时力求紧实度均匀，避免砂型局部紧实度过大;严格控制型砂水分，水分不宜过高;在易产生缺陷的砂型处可插钉加固，避免表层剥落;适当降低浇注温度，缩短浇注时间，使金属液快速均匀地充满型腔。8)夹渣(1)产生原因。浇注前金属液上面的浮渣没有扒干净，浇注时挡渣不好，浮渣随着金属液进人铸型;浇注系统设计不合理，挡渣效果差，进人浇注系统的渣子直接进人型腔而没有被排出。 (2)防止方法。浇注系统要使金属液流动平稳,设置集渣包和挡渣装置;尽量降低金属液中硫的含量;尽量提高金属液的出炉温度;浇包要保持清洁，最好用茶壶式浇包;浇注前可加入除渣剂，如稻草灰、冰晶石等。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专

44、业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974§.5.砂芯对缸盖组织性能的影响缸盖是柴油发动机上的重要铸件，随着发动机的排量越来越大，导致发动机气缸体与气缸盖的工作温度越来越高，对所使用的灰铸铁材质提出了更高的要求。缸盖的缺陷直接影响着铸件的机械性能和致密性，渗漏缺陷是缸盖的主要缺陷，而石墨和基体组织异常缺陷会导致缸盖在使用过程中开裂渗漏，会严重影响缸盖的使用寿命。1.铸件组织缺陷的部位与特征在对渗漏缸盖的分析解剖中，时常在下水套和气道处发现铸件壁厚只有3mm左右，明显不符合铸件图纸要求，如图3.1.a、b所示： 图3.1.a 图3.1

45、.b对渗漏缸盖的壁薄部位和同一断面相连正常壁厚部位检查基体组织和石墨形态，不同铸件上的壁薄部位(3mm)石墨形态和基体组织（如图3.2.a、b、c、d）所示：同一断面相连正常壁厚部位(6mm)检查基体组织和石墨形态（如图3.2.e、f）所示 图3.2.a 图3.2.b 图3.2 薄壁石墨形态与基体组织（100×） 图3.2.c 图3.2.d 图3.2 薄壁石墨形态与基体组织（100×） 3.2.e 3.2.f 图3.2 薄壁石墨形态与基体组织（100×） 检测结果发现:壁薄部位石墨形态为D,E型石墨，基体组织中珠光体量为40%-60%，而同一处壁厚正常部位石墨形态

46、和基体组织正常，珠光体量在90%以上。缸盖中过低的珠光体量，在振动使用过程中，铸件承受的各种作用力会明显超出该处的强度极限，从而引起铸件开裂渗漏，影响整个发动机的使用寿命，因此在缸盖进行水压试验前，必须彻底消除这种壁薄和组织异常缺陷。2.铸件的成分检测与改进缺陷缸盖化学成分的分析结果如表1所示。 表1薄壁铸件化学成分（） 铸件 CE CSiMnCr 13.923.281.910.950.25 23.973.201.780.940.21 33.763.171.780.910.21 从缸盖化学成分分析结果判断，铁液的碳当量基本符合工艺控制要求，个别在控制下限左右，对形成D,E型石墨影响并不大。检测

47、的化学成分中铜含量偏低，会导致铸件中珠光体量偏低，因此在缸盖生产中进行了铜锡强化试验，在铁液中增加了锡的合金处理，目的是提高缸盖基体中的珠光体量，实际加入量控制在0.06%左右，炉前孕育量控制在0.5%以内。虽然提高铸铁的孕育效果，也能提高铸件中珠光体量，但缸盖的生产实践已经证明I):过高的孕育量必定增加缸盖的缩松倾向，从而引起缸盖更大的渗漏。 对合金强化试验中出现的渗漏缸盖进行了批量解剖，其中壁薄部位取样进行了石墨形态和基体组织分析，石墨形态与以前分析结果一致，基本是D,E型石墨，但50%薄壁样珠光体量达到了90%以上，仍然有50%薄壁样珠光体量在70%左右。由此看来，合金不是影响基体珠光体

48、含量的最主要原因，解决这个问题，必须换个思维方法，从根本上消除壁薄缺陷，才能保证珠光体量完全符合要求。3.铸件壁薄和组织异常成因分析3.1铸件壁薄成因分析 缸盖生产主要采用多种砂芯组合一体，再放入型砂内浇注。缸盖底座芯和盖板芯采用冷芯盒制芯，紧实不足或树脂加入量少强度不足，砂芯易变形。此外，底座芯实体面刷涂料，水套芯、气道芯采用覆膜砂制芯，缸盖砂芯截面如图3.3所示。 图3.3分析形成原因，主要有以下几点: (1)底座芯变形，气道芯和下水套芯下不到位; (2)底座芯上气道芯头窝座积涂料，气道芯下不到位; (3)底座芯上水套芯芯头窝座积涂料，气道芯下不到位。根据以上产生原因分析，保证砂芯不变形，

49、下芯到位就能解决铸件壁薄缺陷的问题。3.2铸件组织异常成因分析 石墨形态异常分析。砂芯变形或下不到位，致使砂芯之间距离不到要求，铁液充型后，冷却速度快，形成D,E石墨。3.2铸件组织异常成因分析 石墨形态异常分析。砂芯变形或下不到位，致使砂芯之间距离达不到要求，铁液充型后，冷却速度快，形成D,E石墨。基体组织异常分析。铸件薄壁部位基体中珠光体量不足，主要与砂芯的热作用存在很大关系，尤其在空班不生产期间，铸件长时间在砂箱内，砂型砂芯降温较慢，铸件壁薄部位在热砂芯长时间作用下，珠光体分解形成较多的铁素体，而在同一处相距不远、壁厚在7mm部位，珠光体量大于壁薄处30%-40%以上。有资料介绍，一汽铸

50、造公司在生产灰铁铸件时，把铸件长时间留在砂箱内不开箱，通过砂型砂芯降温较慢的特点，对铸件进行去应力退火，这也进一步说明了在砂芯较多、砂箱较大的高压造型情况下，砂型砂芯热作用对铸件的影响。而缸盖由于全部采用砂芯组合成型，高压造型的型砂保温效果好，因此说，砂芯的热作用，是壁薄部位珠光体含量不足的主要形成原因。 生产验证试验表明，铜锡合金强化措施，并不能完全消除壁薄部位的基体组织异常，砂芯是导致铸件壁薄与组织异常的直接原因。砂芯变形或砂芯下不到位引起铸件壁薄，壁薄导致铁液冷却过快，形成D,E石墨，砂芯热效应导致基体组织中珠光体含量下降。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

51、毕业设计成品提供参考 QQ 3139476774 QQ3449649974结论 通过对1003011-420缸盖零件结构及铸造工艺分析，确定其铸造类型为湿型铸造型砂主要采用覆膜砂，砂芯采用分8块制芯，其中底盘芯使用呋喃树脂砂在zb640射芯机上生产。其它砂芯具使用覆膜砂在GSR2射芯机上和明志冷芯机上所生采用在底盘芯内组装水套芯和气道芯，以冷芯工艺和热芯工艺相结合，砂芯浸涂料后用热风炉烘干。浇注工艺采用德国HWS造型线，一箱一件，采用底注式浇注系统，浇注时间为1418s,浇注温度为14151435，该工艺通过实际生产检验，产品质量良好，但仍有不足之处，望专业人士给予更多的意见和建议！参考文献1

52、.铸造工业装备设计手册编写组.铸造工业装备设计手册.北京：机械工业出版社.1989。2. .叶荣茂.铸造工艺简明手册.北京：机械工业出版社.1996。3. 威华胜.铸造工艺基础.北京：机械工业出版社.2002.4. 卢文华，李隆盛，黄良余.铸造合金及其熔炼.北京：机械工业出版社.2011。5. 杜西灵，杜磊.铸造实用技术问答.北京：机械工业出版社.2007。6. 各院校联合编写组.砂型铸造工艺及工装设计.北京：北京出版社.1980。7. 李魁盛，马顺龙，王怀林.典型铸造工艺设计实例.北京：机械工业出版社.2008。8. 柳百成，黄天佑.中国材料工程大典第18 卷(上)材料铸造成形工程.北京:化

53、学工业出版社.2006。9. 陈允南.热芯盒射芯.浙江：同济大学出版社.1985。10. .王文清，李魁盛.铸造工艺学.北京：机械工业出版社.2010。11. 一拖工材所铸模科.铸模设计手册.洛阳.1999。12. 聂小武，主编。实用铸件缺陷分析急对策辽宁科技出版社2010。13. 曹瑜强，主编。铸造工艺及设备第二版：机械工业出版社2012。14. 韩小峰，主编。铸造生产与工艺工装设计中南大学出版社2010。15. 杜西灵、杜磊，主编。铸造技术与应用案例机械工业出版社2009。小结时间过得真快，转眼间大学三年的学习生活即将结束随着毕业的日子临近，毕业设计也随着接近了尾声，经过三个月的努力，我的毕业设计基本完成。回想起整个毕业设计的过程中还是遇到了不少的问题，虽然在这之前做过几次的课程设计，从中也学到了一些设计的技巧和方法。但毕业设计总归不是儿戏，所以从最初选题