汽車發動機缸體低壓鑄造工藝的設計

摘要：本文主要是依據1.5L汽車發動機缸體中的鑄件結構及其特點，并且和企業的實際生產條件相結合，運用中注式機體澆筑系統、一箱兩件和機體臥澆的工藝，對發動機澆注系統實施優化設計，從而研發出1.5L的完整發動機缸體的制造工藝。此項工藝的設計方式在提升企業整體生產效率的同時，在產品的質量方面也起到了有效的保障，鑄件的合格率高達98%以上。

關鍵詞：缸體 鑄件 一箱兩件 工藝設計

中圖分類號： TG249 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2015）01（c）0000-00

伴隨當前社會當中對環境保護的要求越來越高，而汽車尾氣的排放是當前引起環境污染的主要原因之一，這就對汽車的尾氣排放量的設計標準提出了較高的要求。為了最大程度滿足這一要求，發動機各大生產廠家都著手加大了對發動機設計和開發的力度，當前大部分的生產廠家普遍采取的是多氣門電子噴發動機。在汽車內部構造中，缸體是發動機中最重要的部件之一，伴隨汽車行業的飛速發展，在汽車制造業當中對發動機缸體設計的尺度以及力學方面的性能要求不斷提升，進而對缸體鑄件的質量提出較高的要求。

1發動機缸體制造工藝及條件概述

我們就以重慶大江工業集團鑄鍛公司為例，該企業是專業生產汽車發動機中的缸體，具體的生產能力達到每年30多萬臺。該公司具備西班牙最新進口的砂處理系統以及氣沖造型線，氣沖造型線可以具體的分為水平分型，實際的砂箱內部的尺寸為1300×900×340/340，此外還有跟多種型號的熱芯盒發射裝置30多臺，全部的砂芯都使用熱芯盒來制芯；熔煉設備為德國“容克”企業生產的5T自動變頻感應爐；而且還具備了鑄件清理流水線、汽車烤漆生產線以及熱處理鍋爐等相關的配套設施。

2工藝的具體設計

（一）制芯工藝介紹

所有的砂芯都是選取覆膜砂制芯，其中除了水套芯和油道芯屬于高強度之外，剩下的都是強度較低的覆膜砂。

采取Z8085射芯機中的熱芯盒來制作鋼筒芯，并且將射砂口的方向設置在鋼筒的方向上，為了最大程度降低鋼筒芯的重量，降低砂芯的排氣量，以便于砂芯的排氣，使用下頂芯結構，設定相應的減重模塊，從曲軸室的方向上對砂芯實施抽空，最大程度上降低了砂芯的實際重量，通過這種方式，不但降低了砂芯的實際排氣量，同時又便于設定砂芯的排氣管道；

利用Z8580射芯機中的熱芯盒制作對應的水套芯，利用Z8682射芯機中的熱芯盒制定相應的油道芯；利用2ZZ8825射芯機中的熱芯盒制定對應的端芯、定位芯以及澆道芯，分別運用上下的分模結構，對砂芯的后部進行抽空，通過這種方式，不但降低了覆膜砂的實際用量，同時又降低了砂芯的排氣量，并且還擴大了砂芯的排氣管道。

（二）組芯工藝

因為覆膜砂芯的表面非常密集，其內部卻較為松散，為了保證水套芯可以順暢的排氣，通常采用在組芯前，首先在工藝水孔的芯頭上鉆出一個φ6的排氣孔，來進行排氣。

為了使鑄件缸筒以及水套外壁厚度的均勻性，首先需要將水套芯、定位芯以及油道芯，通過與專業的夾具相組合，運用熱熔膠進行粘接，隨后再和鋼筒芯和缸體端芯進行二次組合，二次組合不需要用膠粘，而是需要依靠砂芯的芯頭之間相互定位，這樣更加容易更換，方式因為某個砂芯的故障或者是損壞造成一整套的砂芯報廢。

（三）造型工藝

運用氣沖生產流水線造型，對生產節拍設定為40箱/h，對應的氣沖氣壓設置為0.5MPa，保證砂型的緊密程度，防止在澆注的環節中出現沖砂的狀況。為了大幅度提升生產效率，在生產流程中和砂箱的尺寸相結合，運用了一箱兩件的生產工藝。此外，氣沖造型在分型的形式上設定為水平分型，所以這就要求生產工藝必須要設定為臥澆方式，將所運用的型砂設定為濕型砂。

為了對砂型的排氣功能加以保障，在造型之后，將所有的出氣孔全都引穿。砂型的表面必須要清理干凈并通過相關的檢驗合格之后，才能進入到下芯的工作程序中。

（四）下芯生產工藝

為了最大程度保證鑄件的精度，首先將已經組合完成的砂芯放到下芯的胎具上，運用下芯胎具為砂芯的組合質量實施審查，隨后在運用專業的下芯吊具把砂芯放到砂型當中去。

為了保證在下芯環節中的穩定性，相關設計人員對下芯吊具實施了針對性的設計，將其設定為三層框架的結構，確保下芯吊具和下芯胎具在定型完成之后，吊具才可以抓取砂芯，在下芯吊具和砂箱都定位完成之后，將砂芯在放入到砂型當中，保證砂芯在砂型當中的具體位置完全完全正確，以此來保證鑄件的整體尺寸的準確性。

（五）熔煉和澆筑工藝

利用自動變頻感應爐來進行熔煉，在實際的熔煉過程當中，電磁的攪拌能力較強，為了防止鐵水的成分不夠均勻，可以在高溫過后在進行鎮靜工作，剩余的熔渣可以全部處理。所以，鐵水質量的穩定性，對變頻感應的熔煉有著非常重要的影響，所以必須要對鐵水的溫度加以有效的保障。

因為此產品的材質是合金鑄鐵，而產品又是薄璧件，要想保證鐵水的順利充型，就需要達到較高的出爐溫度，大約在1480℃～1490℃；生產的方式運用包內沖入的方式，一包鐵液可以澆注四箱，實際的澆注溫度要穩定在1420℃～1440℃之間。為了防止在澆注過環節中帶入熔渣或者浮渣等雜物，這就需要在橫澆道以及分支直澆道之間的連接處，裝置纖維過濾網。

鑄件的材質是以銅-鉬合金構成。

3結束語：

本文主要是對汽車發動機缸體低壓鑄造工藝的設計進行了分析，在1.5L汽車發動機缸體的設計當中，運用中注式機體澆筑系統、一箱兩件和機體臥澆的工藝流程，對發動機澆注系統實施優化設計，從而研發出1.5L的完整發動機缸體的制造工藝。此項工藝的設計方式在提升企業整體生產效率的同時，在產品的質量方面也起到了有效的保障，鑄件的合格率也得到了大幅度的提升。

參考文獻：

[1]陳學美.黃瑤.王雷剛汽車發動機下缸體低壓鑄造工藝及模具設計[J]特種鑄造及有色合金 2011（8）

[2]黃政.汽車發動機缸體的鑄造工藝[J]重慶市鑄造年會論文集2011（4）

[3]周淑容.汽車發動機缸體模具設計及低壓鑄造工藝研究[J]鑄造技術2014（2）

作者簡介

姓名：蘇偉 出生年月：1986年10月29日 性別 ：女 籍貫：遼寧 研究方向：汽車服務，汽車制造 學歷：本科 職稱：助教