微車發(fā)動機缸體缸孔砂芯制芯工藝分析

趙關(guān)生

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州 545005）

在發(fā)動機缸體鑄造生產(chǎn)中，造型、制芯費用占鑄件生產(chǎn)總成本的1/2 左右，金屬熔煉占成本1/4，其余1/4 的成本，要花費在鑄件清理及其后處理工序上。其中，清理工序成本的70%與造型、制芯有著密切的關(guān)系。由此可見，制芯工藝的合理性，直接影響到鑄件的市場競爭力。

熱芯盒覆膜砂制芯工藝，是目前五菱柳機動力公司鑄造車間的主要制芯工藝。由于發(fā)動機缸體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造難度大，具有復(fù)雜的內(nèi)腔和外形結(jié)構(gòu)。隨著汽車發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，對發(fā)動機缸體的尺寸精度和力學(xué)性能要求越來越高，再加上熱芯盒砂芯變形大等特點，因此在設(shè)計模具時，要充分考慮各種因素，合理制定制芯工藝，才能把誤差降到合理的范圍內(nèi)。

目前，五菱柳機黑色金屬鑄造主要生產(chǎn)LJ462Q和LJ465Q 曲軸箱、276Q 機體以及上汽通用五菱B系列缸體等鑄件，產(chǎn)能約為1.5 萬t/a，內(nèi)外廢控制在3%左右，在國內(nèi)位居前列。

筆者根據(jù)近年來的研究與探索的心得，針對本公司發(fā)動機缸體的特點，對缸孔芯的制芯工藝做如下的分析與探討。

1 制芯工藝選擇

在微車發(fā)動機缸體鑄造行業(yè)中，壁薄的型內(nèi)砂芯，主要使用熱芯盒工藝制作。由于五菱柳機公司鑄造的缸體凈質(zhì)量在30 kg 左右，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜且壁薄。根據(jù)多年生產(chǎn)實踐，采用酚醛樹脂覆膜砂熱芯盒工藝制作分體缸孔芯，砂芯制出、修整好后，用熱熔膠水粘接，然后再經(jīng)烘干爐烘干（烘干溫度170～180 ℃,烘干時間40～60 min），出爐后，砂芯等待澆注時間不超過24 h，尤其在濕度較大的春夏時期，還要采取薄膜覆蓋存儲，避免砂芯吸潮而增加發(fā)氣量。

2 開模方向的確定

對于熱芯盒的設(shè)計，主要體現(xiàn)在本體結(jié)構(gòu)、開模方向的合理性以及適宜大小尺寸等方面。對于缸體缸孔芯熱芯盒設(shè)計，結(jié)構(gòu)的合理性直接影響芯盒的壽命及成本，分型面和開模方向，對產(chǎn)品的精度起著決定性作用，芯盒大小，主要是保證適宜的蓄熱能力以及熱量的均勻性，同時合理的尺寸，還可以減少砂芯的變形量。

目前國內(nèi)大多廠家，在設(shè)計缸體缸孔砂芯芯盒時，通常采用垂直分型的頂芯機構(gòu)，如圖1 所示。該結(jié)構(gòu)的芯盒在使用過程中易錯模，抽芯結(jié)構(gòu)可靠性差，安裝調(diào)試及維修都不方便。

圖1 垂直分型的頂芯機構(gòu)

為優(yōu)化芯盒結(jié)構(gòu)，針對本公司產(chǎn)品缸體的特點，優(yōu)先采用水平分型、側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的芯盒，設(shè)計如圖2所示的熱芯盒。

圖2 水平分型、側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的芯盒

其主要參數(shù)為：長×寬×高為1 000 mm ×700 mm×490 mm。由圖2 可見，該結(jié)構(gòu)在合模過程中，利用芯盒自身重量在導(dǎo)向銷的引導(dǎo)下，可以平穩(wěn)合型，不依賴設(shè)備。至于側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，由于砂芯壁厚均勻性要求比砂芯錯模量要求小得多，因此，即使模具在使用過程中，側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)有一定的磨損，也不影響整個砂芯的品質(zhì)，整個結(jié)構(gòu)可以很好地保證砂芯尺寸精度。

3 射砂方向選擇及射砂筒的設(shè)計

熱芯盒射砂方向，有頂面射砂和側(cè)面射砂兩種方式。頂面射砂較為常見，考慮到射砂筒布局、方便開模，以及砂芯成型面，把射砂方式定為側(cè)射，如圖3所示。

4 結(jié)束語

圖3 側(cè)面射砂方式

綜上所述，不同的設(shè)計理念對砂芯的精度影響極大，同時也影響芯盒的壽命及制芯成本。鑒于本公司發(fā)動機缸體的結(jié)構(gòu)，筆者認為，缸體缸孔芯盒的設(shè)計應(yīng)該采用水平分型的方式制芯，以便芯盒在安裝、使用及維護維修等過程中更為簡便，最重要的是，可以提高砂芯的尺寸精度，延長芯盒使用壽命，降低砂芯制作成本。

[1]彭顯平.Z9406 射芯機制作氣缸體曲軸箱砂芯熱芯盒優(yōu)化設(shè)計[J].鑄造技術(shù)，2010，31(6):：765-768.

[2]黃 政.汽車發(fā)動機缸體的鑄造工藝[J]. 鑄造，2008，57(10)：1078-1080.

[3]康寬滋.缸體鑄造工藝[J].現(xiàn)代鑄鐵，2007，（5）：13-16.

[4]康寬滋.缸體缸蓋鑄件的基準點穩(wěn)定性及缸筒變形問題[J].現(xiàn)代鑄鐵，2008，（5）：38-40.

[5]吳殿杰，丁 威.國內(nèi)汽車發(fā)動機缸體鑄鐵件生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2008，（2）：5-7.