高精度叶片泵配油盘精密铸造工艺试验研究

高精度叶片泵配油盘精密铸造工艺试验研究

0配油盘铸造技术影响机械件开发的重要因素之一是机械件的质量。机械零件的内腔流道复杂，使用压力高。随着小气压装置向小型高压的发展，以及中心数控机械的广泛应用，对液体臂的尺寸和外观有更高的要求。配油盘是叶片泵的心脏件,尺寸精度高,油道细小复杂,内腔光洁度要求高,配油盘的铸件质量直接影响叶片泵的整体性能指标,尤其是直接影响叶片泵的噪音值。本项目克服了现有铸造技术存在的不足,提出一种铸造精度高,生产工艺周期短,适合于大批量生产且成本较低的一整套铸造工艺,采用覆膜砂制芯,采用不同于以往的组芯制芯工艺方法,采用先进的模具制造等一整套铸造技术,生产出满足高质量叶片泵要求的配油盘铸件。本项目已获国家专利,并已成功应用于叶片泵铸件的生产。不仅可以满足本地区的生产需要,而且可以向全国液压行业乃至国内铸造行业推广应用,进一步扩大国际市场。1叶片泵配油盘铸造工艺存在的问题进入21世纪以来,我国经过多年的持续高速发展,液压控制与传动以其独特的节能、平稳、高压等特点成为不可替代的工业控制与传动方式。在众多的工程机械上,都需要配用高技术液压系统。而叶片泵在液压系统中属动力单元,是系统的心脏,与其他形式液压油泵相比,具有噪音低、压力脉冲小、性能稳定的优点。山西斯普瑞机械制造有限公司是集研究开发、生产制造、销售和服务为一体的机械制造企业,其主要产品之一———高性能、低噪音子母叶片泵是公司自主研发的产品,质量领先,拥有自主专利技术,可与美国威格士油泵实现互换,是国内替代进口油泵的最佳产品。配油盘是叶片泵的心脏件,尺寸精度高,油道细小复杂,内腔光洁度要求高,配油盘的铸件质量直接影响叶片泵的整体性能指标,尤其是直接影响叶片泵的噪音值。由于铸件质量问题,使我国叶片泵质量提升受到制约,使得许多重要设备不得不从国外进口叶片泵。目前,液压铸造企业生产叶片泵配油盘铸造大多采用覆膜砂制芯工艺,其油道芯分别吹制,由4-6个芯子分别吹制,其中4个油道芯分别组装粘接到一个底盘另一半油道砂芯上,这种工艺存在以下问题:(1)由于组装粘接部位在油道内,油窗口尺寸精度难以保证;(2)由于粘接部位在油腔内造成披缝,不易打磨,影响油道光洁度,从而加大了叶片泵的噪音;(3)砂芯数量多,模具数量多,造成模具费用大;(4)工艺流程长,生产组织时间长,工作效率低。本项目的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种油道腔内没有披缝,油道内腔光洁度高,铸造精度高,生产工艺周期短,适合于大批量生产且成本较低的一种叶片泵配油盘精密铸造生产工艺,重点解决叶片泵噪音大的问题。2体铸出的方式本项目的技术解决方案是:采用覆膜砂制芯潮模造型复合铸造工艺,包括工艺设计、模具设计制造、制芯、砂芯组装、造型、浇注、清砂等步骤。主要技术内容如下:(1)制定工艺技术方案;其关键技术是油道整体作出,即油道内腔砂芯为整体,油道内腔砂芯简称油道砂芯,它包括出油口燕尾形砂芯、进油口不易出模的油道砂芯,油道砂芯整体铸出的方式可以是下述方式其中的一种:(1)出油口燕尾形油道砂芯与主体砂芯为一体吹制,又称主体砂芯带出出油口燕尾形砂芯;(2)两个独立的出油口燕尾形油道砂芯与主体砂芯通过粘结剂粘结为一体,粘结部位不在油道腔内,披缝在加工面;(3)两个独立的出油口燕尾形油道砂芯分别吹制,并与盖板砂芯通过粘结剂粘结为一体,粘结部位不在油道腔内,披缝在加工面;(4)两个独立的进油口的油道砂芯独立吹制,并与盖板砂芯通过粘结剂粘结为一体,粘结部位不在油道腔内,披缝在加工面。(2)试验调整合理的工艺参数;设计最佳砂壳厚度,使其覆膜砂用量减少80%,降低废气排量。(3)采用先进的模具设计制造技术,降低模具制造成本,使其能够满足不同铸件的形状制造,解决铸造出模难度。(4)试验选用新型高强度材料。(5)突破项目的技术关键,包括技术难点、创新点,确保铸件的尺寸精度;提高生产效率,所生产铸件轮廓清晰,表面光洁,尺寸精确,可以不用机械加工或仅少量加工。(6)克服壳型铸造由于壳大而产生的型壳变形问题。(7)缩短生产周期,节约金属材料,降低成本。3铸造出模工艺图设计采用先进的模具设计制造技术,降低模具制造成本,使其能够满足不同铸件的形状制造,解决铸造出模难度:(1)根据工艺图需制作二副芯盒,模体材料HT250顶芯杆、定位销材料45钢;(2)分别作出三维造型;(3)模具采用凸凹分模方式,解决铸件油道不规则部分出模问题。采用加工中心制作模具(热芯盒和型板模样)。4铸造工艺优化工程(1)制芯。(1)安装模具,电加热预热模具温度达到220℃;(2)分别吹制砂芯;(3)组装砂芯。(2)造型。用造型机造好型,把组装好的砂芯置入型腔。(3)优化浇注工艺。(1)根据不同产品,分别采用压边浇口与侧冒口工艺,解决铸件的致密度问题,并最大限度提高工艺出品率。(2)浇注温度1380~1420℃。(4)开箱清理。(1)将铸件开箱,去除浇冒口;(2)将铸件打磨、精整、抛丸。附工艺简图(见图1)。5铸造出模工艺、生产设备现代化的优点(1)试验选用新型高强度材料,壳厚7~10mm,减少覆膜砂用量,使覆膜砂的用量降低80%,减少覆膜砂气体排放量;(2)克服壳型铸造由于壳大而产生的型壳变形问题,型壳变形量在0.3mm以内;(3)突破项目的技术关键,包括技术难点、创新点,确保铸件的尺寸精度;提高生产效率,所生产铸件轮廓清晰,表面光洁,尺寸精确,可以不用机械加工或仅少量加工;铸件尺寸精度达到±0.3~0.5mm,表面粗糙度达到Ra12.5~25;(4)采用先进的模具制造技术,降低模具制造成本,使其能够满足不同铸件形状制造,解决铸造出模难度;(5)该工艺可缩短生产周期,降低成本;(6)减少浇冒系统,工艺出品率提高5%以上。该工艺所生产产品已通过榆次液压、塞纳瑞等名牌企业鉴定,加工均未发现问题,产品已销往北京、浙江、广东、福建、江苏、贵州、陕西等地,并随塞纳瑞叶片泵出口美国、巴西、阿根廷、意大利、法国等十余个国家,受到了用户的广泛好评。其中塞纳瑞叶片泵已获山西省名牌产品。6国内外市场发展现状和需求是国内市场本项目研发出配油盘的铸造新工艺,于2010年2月申报国家发明专利,2012年2月获得国家专利局授权,目前已进入产业化阶段。该项目的研究应用,不仅可以满足本地区的生产需要,而且可以向全国液压行业乃至国内铸造行业推广应用,逐步形成产业化,进一步打入国际市场。随着机械工业的发展,液压件市场需求不断攀升。榆次又是驰名国内外的液压生产基地,榆次地区一年液压铸件需求就有500