MAGMA在芯盒模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

謝武斌，羅超慶，黃耀光，湯宏群，4

（1.廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西玉林537005；2.廣西大學(xué)材料學(xué)院，廣西南寧530004；3.百色學(xué)院，廣西百色533000；4.廣西生態(tài)型鋁產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西南寧530004）

MAGMA在芯盒模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

謝武斌1，羅超慶2，黃耀光3，湯宏群2，4

（1.廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西玉林537005；2.廣西大學(xué)材料學(xué)院，廣西南寧530004；3.百色學(xué)院，廣西百色533000；4.廣西生態(tài)型鋁產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西南寧530004）

隨著鑄件質(zhì)量要求越來(lái)越高，對(duì)砂芯的質(zhì)量也提出了更高的要求。本文以某氣缸體水套砂芯的芯盒模具設(shè)計(jì)為例，介紹了MAGMA軟件的制芯模塊在芯盒模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。結(jié)果表明，模具設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性得到提高，利用該模具制造出來(lái)的砂芯飽滿緊實(shí)，質(zhì)量好。

MAGMA；芯盒；模具設(shè)計(jì)；砂芯；射砂

砂芯的制造一般都是采用射芯機(jī)與芯盒模具來(lái)共同完成的。芯盒模具的結(jié)構(gòu)，尤其是射砂孔和排氣塞的布置及大小，對(duì)砂芯的質(zhì)量有很大的影響[1]。MAGMA軟件的制芯模塊是MAGMA公司聯(lián)合寶馬汽車(chē)公司、歐區(qū)愛(ài)材料公司、德國(guó)鑄造協(xié)會(huì)和弗勞恩霍夫研究所，對(duì)砂這種材料做了廣泛的和系統(tǒng)的研究以及測(cè)試后開(kāi)發(fā)出來(lái)的[2]，射砂和固化的模擬結(jié)果與實(shí)際有很高的符合性[3]。本文以某種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體中最復(fù)雜的砂芯水套芯為例，介紹MAGMA軟件的制芯模塊在芯盒模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1 射砂模擬

首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在砂芯上布好射嘴及排氣塞，然后進(jìn)行射砂及固化的模擬，圖1是首次射砂模擬的結(jié)果，從結(jié)果可見(jiàn)，部分位置存在紊流，中間隔板位置，砂流明顯分開(kāi)，砂芯射不滿。

圖1 首次射砂模擬結(jié)果

由于模擬結(jié)果不理想，于是對(duì)射砂嘴和排氣塞進(jìn)行優(yōu)化，增加部分排氣塞，射砂嘴的直徑調(diào)整，經(jīng)過(guò)多次調(diào)整及模擬后得到了合格的結(jié)果，優(yōu)化后的模擬結(jié)果如圖2所示，圖中長(zhǎng)圓柱為射砂嘴位置，短圓柱為排氣塞位置，模擬結(jié)果顯示，中間隔板位置砂流交叉融合，填充完整，其它位置砂芯完整。

圖2 優(yōu)化后的射砂模擬結(jié)果

2 芯盒模具設(shè)計(jì)及制造

芯盒模具的結(jié)構(gòu)與射芯機(jī)有關(guān)[4]，不同的企業(yè)都會(huì)根據(jù)其不同的射芯機(jī)建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)虛擬三維模架。本設(shè)計(jì)首先根據(jù)射砂模擬結(jié)果，布好射砂嘴、排氣塞及頂芯桿等；然后設(shè)計(jì)分形面；最后調(diào)出標(biāo)準(zhǔn)三維模架[4]，將砂芯根據(jù)要求裝配入模架中，通過(guò)布爾運(yùn)算得出三維的模具型腔，并詳細(xì)設(shè)計(jì)出定位銷(xiāo)、導(dǎo)向銷(xiāo)、導(dǎo)向套、壓板、回位導(dǎo)桿等各種零件。設(shè)計(jì)好的模具如圖3所示。模具設(shè)計(jì)好后，根據(jù)圖紙制訂加工工藝，根據(jù)三維模型編NC程序，然后開(kāi)始模具制造，制造完成的模具如圖4所示。

圖3 設(shè)計(jì)好的模具整體效果（a）和內(nèi)腔局部（b）

圖4 制造完成的模具

3 制芯效果

模具設(shè)計(jì)前沒(méi)有經(jīng)過(guò)MAGMA軟件的射砂模擬，所試制出的砂芯經(jīng)常出現(xiàn)不飽滿，砂芯斷裂等缺陷（圖5所示）。

圖5 有缺陷的砂芯

通過(guò)MAGMA軟件的射砂模擬，根據(jù)射砂模擬結(jié)果，布置好射砂嘴、排氣塞及頂芯桿等。然后制造模具，開(kāi)始制芯，把芯盒模具裝到相應(yīng)的射芯機(jī)上，調(diào)試好模具，開(kāi)始射砂，第一輪試制就能射出合格的砂芯，圖6是首輪試制出的砂芯，砂芯飽滿緊實(shí)，質(zhì)量很好，符合要求。

圖6 合格的砂芯

4 結(jié)論

MAGMA軟件射砂模塊的模擬結(jié)果與實(shí)際相符，利用MAGMA軟件射砂模塊的模擬結(jié)果來(lái)輔助模具設(shè)計(jì)，可以明顯提高模具設(shè)計(jì)的效率，且設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)更合理，減少模具調(diào)試時(shí)間，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理而造成模具的多次整改，降低成本的同時(shí)也縮短了模具開(kāi)發(fā)周期。

[1]崔怡，吳浚郊，李文珍.芯盒結(jié)構(gòu)對(duì)射砂過(guò)程的影響[J].特種鑄造及有色合金，2000（3）：4-6.

[2]邁格碼（蘇州）軟件科技有限公司.2012年度用戶(hù)大會(huì)光盤(pán)[EB/OL].www.magmasoft-China.com，2012.

[3]吳光輝，盧寶勝.MAGMA模擬軟件在制芯過(guò)程中的應(yīng)用[J].鑄造，2013（11）：1089-1092.

[4]謝武斌，張建峰，湯宏群，等.冷芯盒的UG參數(shù)化模架設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[J].熱加工工藝，2016，45（21）：99-103.

Application of MAGMA Soft in Core Box Mold Designing

XIE Wu－bin1，LUO Chao－qin2，WANG Yao－guang3，TANG Hong－qun2，4
（1.YUCHAI Machinery Company Limited，Yulin Guangxi 537005，China；2.School of Materials Science and Engineering，Guangxi University，Nanning Guangxi 530004，China；3.Baise University，Baise Guangxi 533000，China；4.Center of Ecological Collaborative Innovation for Aluminum Industry in Guangxi，Nanning Guangxi 530004，China）

As the higher quality requirements of casting are put forward，the demand for high quality of sand core will also continue to increase.In this paper，the mold designing of core sand for a water jacket of cylinder block is taken as example，and the application of core module of MAGMA software in core box mold designing is introduced.The results show that the efficiency and accuracy of mold designing are improved，and the good quality of sand core for casting has been produced，such as satiation and compaction.

MAGMA；core box；mold designing；sand core；sand shooting

TG76

B

1672-545X（2017）03-0061-03

2016-12-23

廣西有色金屬及特色材料加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（GXKFJ16-16）

謝武斌（1974－），男，廣西人，工程師，碩士，主要從事鑄造工藝及模具設(shè)計(jì)工作；湯宏群（1972－），女，廣西合浦人，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：鑄造模具與應(yīng)用。