热芯盒和壳芯盒设计

1、教育训练热芯盒设计一.热芯盒设计热芯盒是热芯盒射芯机上的专用芯盒，制芯时芯盒被加热到200250的高温且受到芯砂的冲刷。因此，对芯盒的要求较高，芯盒的构造也较复杂。热芯盒主要由芯盒本体、定位机构、镶块、射砂口以及排气、加热和出芯等结构组成。是单工位射芯机上用的顶杆出芯的热芯盒基本结构图。热芯盒设计内容主要包括：选择芯盒材料；确定分盒面、设计芯盒本体结构；确定射口的形式和位置；确定芯盒的定位方式和出芯方式等。二.热芯盒材料热芯盒材料应具有：耐热，导热性好，比热大，热膨胀系数小，强度高，耐磨、耐腐蚀。同时还要求来源广泛，价格便宜，加工制造容易。热芯盒各部分常用材料如下表所示： 名 称材 料热 处

2、理 要 求芯盒本体HT20-40HT15-33消除应力处理：773823，保温48小时镶块铸铁、铜、钢定位销，销套T8A T10A20，45T8A，T10A：淬火，HRC5055；20号钢，渗碳深度不小于0.8毫米；45号钢，淬火，HRC4045；顶芯杆，复位杆45，T10淬火，HRC4550固定板，挡板HT20-4045钢铸铁是最常用的芯盒本体材料，若表面镀铬可增加耐磨性，防止生锈，提高使用寿命。三.芯盒本体结构设计1分型面的选择 芯盒分型面是指两半芯盒互相接触的平面。热芯盒的分型面式根据使用射芯机的型式不同，有垂直分盒、水平分盒和多向分型等几种。垂直分型主要应用在小砂芯上，水平分型和多向分

3、型主要应用在中、大砂芯上。热芯盒的分盒面型可以是平面、曲面和阶梯面，主要取决于砂芯的形状。为了加工制造方便应尽量选择平的分型面。在选择分型面时应设法使砂芯留在动芯盒中，以便用出芯机构将砂芯脱出。为此可采取以下措施：增大动芯盒对砂芯的包容面法。1）形状简单、对称的砂芯：分型面从砂芯中心向无顶杆一面偏移0.3-1毫米，使有顶杆的动芯盒包容面增大，开盒时砂芯留在动芯盒内。2）形状复杂的砂芯：可将复杂面和深凹面放在动芯盒一边。3）动芯取较小的出芯斜度。采用辅助机构。1）在静芯盒一边设置辅助顶杆，开盒时使砂芯留在动芯盒2）在动芯盒头上设置“抓卡”机构，见图2。在开盒时“抓卡”将砂芯抓在动芯盒一边。采用操

4、作措施。1）两半芯盒采用不同的加热温度。有出芯机构的芯盒（一般称动芯盒）加热温度高些。2）喷涂不同数量的脱模剂，有出芯机构的芯盒少涂些脱模剂。2芯盒壁厚和形状 热芯盒本体在制芯时起着热量储存器的作用，因此壁厚不应太薄，以免射芯时盒温度波动太大，加热不均和芯盒变形，影响砂芯质量。热芯盒多采用实体结构，其最小壁厚为2030毫米（不包括加热板）。从理论上说，为了使芯盒对砂芯中热均匀，芯盒壁厚应当均匀，但在实际生产中为了便于制造，减少散热面和增加热容量，通常将单工位垂直分型的热芯盒做成立方体或长方体的实体。3热芯盒的内腔尺寸 芯盒内腔尺寸是指加工后，芯盒内腔的工作尺寸，也就是砂芯的尺寸。决定芯盒内腔尺

5、寸应考虑以下三个因素：1） 铸件的尺寸和铸件的收缩率；2） 热芯盒加热后的膨胀；3） 砂芯出盒后冷却到室温的收缩；热芯盒在工作温度下，其内腔尺寸有一定胀大。而砂芯从芯盒中顶出并冷却到室温后，其尺寸又略有收缩。一般收缩量不能完全抵消芯盒的尺寸增大。因此，砂芯的尺寸稍有增大。但在实际生产中，要准确地反映其变化是比较复杂的。因此，为了方便起见，对小砂芯可粗略地认为这两者是相等的，在设计热芯盒时，芯盒内腔尺寸可不考虑因加热而引起的尺寸变化。但对于尺寸较大的砂芯及薄壁铸件的砂芯，则必须予以注意。为了补偿砂芯的尺寸增大，建议在设计中取铸件内孔的收缩率小于模样的收缩率。如模样的铸造收缩率取1%，则芯盒可取0

6、.80.9%。精确地确定砂芯尺寸的变化，应通过试验的方法进行测定。4热芯盒射砂口 射砂口是砂流进入芯盒的通道。要求射砂口使进入芯盒的砂流畅通无阻，便于排气。单工位垂直分型热芯盒射口位置一般选在芯头处，最好放在砂芯大端或具有平面的部位。射口设在芯头处的优点是砂芯无需修补.若芯头部分要求定位，应将芯头封闭，另开射口。射砂口的尺寸，要保证射出的砂流有足够的动能，也不致发生砂流的回弹现象，所以射砂口的面积不可大于射砂方向上芯盒内腔的最小断面积。在这个前题下射口尽量选取大些，以便缩短射吵时间。但过大的射砂口将降低砂流速度，使砂芯紧实度下降，影响砂芯质量，见图4。较小的芯盒，射口一般不采用衬套。但对于两工

7、位的较大芯盒，为了防止射砂口磨损可在射砂口处镶装衬套。5热芯盒的加工要求 热芯盒本体多用铸坯加工制造。这种方法，加工余量大，周期长，成本高，但芯盒尺寸精度高。对热芯盒的要求是：芯盒工作表面的光洁度不低于 6，工作尺寸精度不大于-0.2毫米。芯盒的合模间隙一般不大于0.1毫米，大芯盒也不超出0.3毫米。热芯盒一般不留分盒负数。但对很大的砂芯考虑到涂料、胀砂等影响，要留分盒负数，一般留1毫米即每半盒留0.5毫米。芯盒毛坯都需进行人工时效算是消除内应力，防止变形。四.热芯盒的定位为了保证砂芯尺寸和形状的准确，无论水平分盒或垂直分盒的芯盒，两半芯盒必须有准确的定位。一般是在静芯盒上装定位销，在动芯盒上

8、装定位套。定位销、套的尺寸根据芯盒的大小而不同，目前多采用16-22、16-30、22-40两种。由于热芯盒工作时两半芯盒温度有波动，所以对定位销的要求与一般芯盒稍有不同。定位销固定端的配合要紧，定位端要松，可与销套留有0.15-0.25mm的间隙。且定位端长度不宜过长。这样可避免因芯盒受热不均而造成销子与销套咬死。为了防止销套松动可采用压板螺丝将销套固定。定位销数量：一般小芯盒用两个，一个采用圆销套；另一个采用长圆形。芯盒平均外轮廓尺寸大于450毫米的，可用3-4个定位销，销套全为长圆形定位销。定位销中心应布置在芯盒接近最大轮廓的尺寸上，以保证定位精度。五.热芯盒排气热芯盒排气的作用有两方面

9、：（一）是保证射砂时芯盒内空气能够顺利及时排出。（二）是引导射入砂流的充填方向。正确的设计排气装置对获得紧实度均匀，表面光洁的砂芯是很重要的。芯盒排气位置应选择在：芯盒蹩气的死角、芯盒最后充填部分、芯盒转角或砂流不易达到的狭长通道处、分型面处、多射孔的芯盒中砂流干扰处等。根据生产经验，芯盒的总排气面积至少应等于射砂孔总面积的0.10.2倍。在生产中往往根据上述原则预先确定排气位置，经试射后，根据砂芯各部紧实度再予以调整。热芯盒的排气方式有：排气塞排气、排气槽排气和活块排气。1.排气塞排气：是利用尺寸大小不同的排气塞，装在芯盒内表面处，其后连通排气孔，使气体排除。排气塞目前有三种结构。一般排气塞

10、可以用铜或钢经切削加工而成，也可用铜合金、铝合金等压铸而成，这种排气塞主要缺点是容易堵塞，不易清理。网筛排气塞是用不锈钢丝或镍铬丝制成筛网。因为网筛有弹性，因此效果较好不易堵塞。缝隙式排气塞是用0.30.4毫米的不锈钢板，经光刻或腐蚀加工出0.30.4毫米的缝隙，具有良好的效果。用排气塞的优点是：排气面积大，安装灵活。2.排气槽排气：利用分型面、射砂面、镶块以及底板等结合面开设排气槽进行排气。排气槽的深度应根据使用芯砂的粒度而定。以排气不跑砂为原则。一般靠近芯子表面槽深，出口端可扩大为1毫米。槽宽根据需要决定，常用1015毫米。也可与总通气槽相通，使气体排到外面。但是应注意：对于多腔芯盒，各腔

11、的排气槽不应串通，以免两腔串气互相影响，造成紧实度不均或不成型。3.间隙排气：在芯盒本体与活块、顶杆间的配合面上制做间隙（约为0.1-0.3毫米）进行排气。采用活块与芯盒本体结合的间隙进行排气。为了使气体顺利排除，须在活块背后的芯盒壁上钻出排气孔。排气间隙制造容易，应用可靠，也是经常采用的一种排气方法。六.单工位垂直分盒热芯盒的出芯方法砂芯在热芯盒内固化到一定程度后即可出芯。出芯主要靠射芯机上的开盒机构和专门的顶出机构来实现。出芯方法主要有：移动托板出芯法，顶杆出芯法和旋转出芯法。本公司主要用顶杆出芯法。顶杆出芯法是指当开盒时用顶杆将砂芯和芯盒分开。顶杆出芯机构见图1。开盒时，当动芯盒移动到靠近终点时，机器上的挡块推动芯盒上的盖板和固定板，带动顶芯杆将砂芯顶出；当闭盒时，装在同一盖板和固定板上的回位导杆，使顶杆退回原位。落下的小圆棒砂芯常自动漏到工作台下面的贮存箱内，因此也称其为漏芯法。顶杆出芯法生产效率高。布置顶杆时应考虑到砂芯的形状，对形状复杂、薄壁的砂芯应采用数量较多、直径较小的顶杆，布置要力求均匀对称，以防止顶出砂芯时由于力的不均而折断。为保证顶杆和回位导杆在芯盒加热后能顺利的工作，它们在固定板内的装配关