LJ465Q-1A發(fā)動機(jī)曲軸箱熱芯盒模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)

尹志鵬

（柳州五菱柳機(jī)動力有限公司，廣西柳州545005）

·鑄造工藝·

LJ465Q-1A發(fā)動機(jī)曲軸箱熱芯盒模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)

尹志鵬

（柳州五菱柳機(jī)動力有限公司，廣西柳州545005）

闡述了微型汽車用發(fā)動機(jī)曲軸箱熱芯盒原設(shè)計(jì)中的一些不足之處，詳細(xì)介紹了芯盒主體、加熱管布置、底框、密封圈、插入式射砂嘴等的優(yōu)化（合理）設(shè)計(jì)技巧及安裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方案。

熱芯盒；芯盒主體；加熱管；底框；射砂嘴；密封圈

曲軸箱是微型汽車發(fā)動機(jī)五大部件中最復(fù)雜、鑄造難度最大的鑄件，它屬于薄壁、復(fù)雜、高強(qiáng)度的箱體類鑄件。其形成過程為采用熱芯盒模具生產(chǎn)出砂芯，經(jīng)過組芯后澆注成型的方法獲得曲軸箱毛坯，再加工成曲軸箱成品。五菱柳機(jī)動力公司長期生產(chǎn)LJ462Q-1、LJ465Q、LJ465Q-1A等曲軸箱鑄件，對微型車用發(fā)動機(jī)曲軸箱熱芯盒模具的設(shè)計(jì)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，筆者將在熱芯盒諸多部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面可作優(yōu)化的一些心得略作介紹，以供同行參考。為闡述方便，主要以465Q系列曲軸箱熱芯盒及常用的典型射芯機(jī)ZZ8610為實(shí)例。

1 芯盒主體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

熱芯盒模具主體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要應(yīng)遵從壁厚適宜、結(jié)構(gòu)美觀的原則。對于熱芯盒主體，還應(yīng)注重分布均衡、變形量盡可能小等原則。例如，筆者所在公司LJ465Q-1A系列產(chǎn)品——四缸曲軸箱用的主體芯熱芯盒，在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的技術(shù)要求是：芯體壁厚適宜（60 mm～90 mm），芯盒內(nèi)、外表面均為加工面，2個(gè)盒腔的間距適當(dāng)（60 mm～110 mm），主體熱芯盒模具用鑄件加工前經(jīng)人工時(shí)效處理，在這些方面做出較為優(yōu)化的設(shè)計(jì)，為減少熱芯盒的變形創(chuàng)造了重要條件。

2 加熱管的合理布置

對于熱芯盒模具而言，加熱管的合理布置亦是其優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)重要技巧。該項(xiàng)布置主要注重以下二個(gè)方面。

2.1 數(shù)量的確定

加熱管的數(shù)量，除須保證足夠的熱量滿足制芯的工藝要求外，應(yīng)盡可能是3的整數(shù)倍數(shù)，這樣可有效地利用動力電源（三相交流電）的功效，使熱能（電能）更有效地發(fā)揮。

2.2 位置的確定

加熱管的位置目前尚無準(zhǔn)確定量的表述，完全依設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)確定。主要應(yīng)注重：距盒腔底面應(yīng)保持30 mm～40 mm較適宜；應(yīng)盡可能等距離布置；應(yīng)盡可能設(shè)置在“主體壁厚”的“中心位置”。LJ465Q-1A曲軸箱主體芯盒模具的加熱管位置的設(shè)置，經(jīng)過多年的摸索和改進(jìn)，收到了良好的技術(shù)效果。

3 底框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對于熱芯盒底框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)過長期的設(shè)計(jì)及在使用過程中的優(yōu)化，已經(jīng)將熱芯盒底框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)件的形式，其結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)如下。

3.1 底框的框架結(jié)構(gòu)

LJ465Q-1A系列產(chǎn)品熱芯盒模具底框基本是標(biāo)準(zhǔn)件（如圖1），一般采用框洞結(jié)構(gòu)。底框框洞結(jié)構(gòu)是在底框的4個(gè)側(cè)面各挖去2個(gè)U型槽。底面挖去1個(gè)大的矩形洞，底框上面完全敞開。采用框洞結(jié)構(gòu)的好處主要是：一為方便熱芯盒下頂芯桿附件等的安裝和維修；二為減輕底框的質(zhì)量；三是制作工藝簡單，方便加工，制作周期短，成本低。

3.2 底框與主芯盒體的聯(lián)接結(jié)構(gòu)

對于水平分型盒或多開盒結(jié)構(gòu)的熱芯盒，下芯盒主體（即下模）與底框一般用螺栓（釘）聯(lián)接在一起，聯(lián)接的結(jié)構(gòu)為圖1所示的底框結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在底框的上面四周的中間位置開設(shè)定位槽，安上定位塊。其優(yōu)點(diǎn)是：下模與底框通過定位塊定位后用沉頭螺釘聯(lián)接在一起，定位準(zhǔn)確，安裝、拆修方便。

圖1 底框結(jié)構(gòu)

3.3 底框與射芯機(jī)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)

公司生產(chǎn)LJ465Q-1A曲軸箱鑄件用的模具熱芯盒，底框與射芯機(jī)的聯(lián)接采用圖1所示外置法蘭盤結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在底框的下面四周的中間位置開設(shè)定位槽，與射芯機(jī)上的定位鍵相配合。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：下模與底框通過定位塊定位后用螺栓與射芯機(jī)固定在一起，從而達(dá)到定位準(zhǔn)確、拆裝方便的目的，為生產(chǎn)的快速切換提供了便利。

4 環(huán)型內(nèi)置密封圈

過去的密封圈結(jié)構(gòu)如圖2的射砂嘴結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式。在制芯射砂前，A面壓在熱芯盒平面上進(jìn)行射砂。它有很明顯的缺點(diǎn)：由于環(huán)形橡膠密封圈外置，密封不牢固，在每次射砂制芯過程中會經(jīng)常出現(xiàn)跑氣、跑砂的情況，使密封圈向上卷起而折斷，砂芯容易出現(xiàn)射砂不滿或崩缺，從而嚴(yán)重影響砂芯的質(zhì)量。后經(jīng)技術(shù)人員的多次改進(jìn)，最終采用如圖3形式的密封圈，此結(jié)構(gòu)為環(huán)形密封圈內(nèi)置，密封圈以倒錐度方式放入環(huán)形槽中，密封圈在槽中很牢靠，不易折斷，即使斷了也不會影響使用效果，使橡膠密封圈的壽命很長，節(jié)省成本。在射砂的時(shí)候，A平面壓在芯盒平面，實(shí)際上是橡膠B平面壓在芯盒平面，密封效果十分理想。

圖2 射砂嘴結(jié)構(gòu)形式

圖3 環(huán)形內(nèi)置密封圈

5 插入式射砂嘴

在熱芯盒上使用插人式射砂嘴，設(shè)計(jì)制作與冷芯盒相比，技術(shù)上難度（差別）較大。主要表現(xiàn)在熱芯盒模具的工作溫度存在較大溫差，故所用材料的膨脹量有較大差別。在生產(chǎn)中，對熱芯盒插人式射砂嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)前后見圖4、圖5。

圖4 改進(jìn)前的射砂嘴結(jié)構(gòu)

圖5改進(jìn)后的射砂嘴結(jié)構(gòu)

圖4 采用的插入式射砂嘴不用密封圈，僅僅依靠射砂嘴和芯盒內(nèi)孔表面貼緊密封，效果很差，通過優(yōu)化改進(jìn)采用密封圈，設(shè)計(jì)了如圖5的形式，橡膠密封圈外露部分也是斜面，能緊貼芯盒內(nèi)孔表面，密封效果十分理想，能很好滿足正常生產(chǎn)的工藝要求。

6 結(jié)束語

對于鑄造用的熱芯盒模具優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)注意的是，整套熱芯盒的設(shè)計(jì)圖紙能在CAD的一個(gè)視窗內(nèi)設(shè)計(jì)則應(yīng)優(yōu)先選擇，對于復(fù)雜模具應(yīng)采用尺寸鏈基準(zhǔn)及拔模斜度的單線表達(dá)方式的優(yōu)化應(yīng)用，以及全套圖紙、技術(shù)要求的規(guī)范化都應(yīng)優(yōu)化及優(yōu)選。筆者認(rèn)為，一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)者，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)是一個(gè)美術(shù)工作者，不僅應(yīng)設(shè)計(jì)出實(shí)用可靠、經(jīng)濟(jì)的模具，而且同時(shí)也應(yīng)當(dāng)使圖紙?jiān)诒磉_(dá)方式上更簡化，在圖紙的清晰度、設(shè)計(jì)速度做到更高、更優(yōu)化，還應(yīng)讓自己設(shè)計(jì)繪制的模具及圖紙美觀，符合人機(jī)工程及視覺享受。只有這樣，才能使全套熱芯盒及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果。

［1］吳光峰.鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

［2］中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造專業(yè)學(xué)會.鑄造手冊（第五卷，鑄造工藝）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

［3］代石勇.熱芯盒模具設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

［4］湖南大學(xué)鑄造教研室.鑄造工藝學(xué)［M］.長沙：湖南人民出版社，1974.

［5］劉文川，劉謙，陳實(shí).淺談復(fù)雜模具設(shè)計(jì)中尺寸鏈基準(zhǔn)的設(shè)定［J］.汽車工程與材料，1997（3）：39-40.

［6］劉文川.缸體類復(fù)雜鑄型模具設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題［J］.模具工業(yè)，1994（2）：45-47.

The Optimal Design of Heat-box Die of LJ465Q-1A Engine Crankcase

YIN Zhi-peng
（Liuzhou Wuling Liuji Power Co.,LTD.,Liuzhou Guangxi 545005，China）

The deficiencies in the design of mini-car engine crankcase hot-box were reviewed.The optimal design of the mainbox,heating pipe layout,the end box,ring,the plug-in mouth-shooting was described in detail.

hot-box;main-box,heating pipe,box at the end,shooting mouth,ring

TG241

A

1674-6694（2010）04-0019-02

2010-06-18

尹志鵬（1972-），男，工程師，主要從事鑄造熱芯盒模具設(shè)計(jì)及模具技術(shù)服務(wù)工作。