細(xì)小砂芯模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)及制芯方法

張 俊

（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林537005）

鑄造模具[1]是鑄造過(guò)程中必不可少的部分，其主要作用是制造砂芯，從而進(jìn)行產(chǎn)品毛坯的生產(chǎn)。鑄造模具一般都安裝在射芯機(jī)[2]上使用，通過(guò)射芯機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)射砂及頂芯過(guò)程，射芯機(jī)的主要結(jié)構(gòu)包括上芯盒、下芯盒、射砂系統(tǒng)和頂芯系統(tǒng)等四大組成部分。

頂芯系統(tǒng)[3]通常是由一定數(shù)量的頂芯桿和頂芯板組成。頂芯桿一般裝于頂芯板上，頂芯板按照一定的順序頂出砂芯，一般的頂芯順序主要有三步，它們分別是：首先是側(cè)向頂芯，其次是上部頂芯，最后是下部頂芯。砂芯最終是由下頂芯板將其頂出至一定高度，再借由人工或機(jī)械設(shè)備將砂芯取出，從而完成整個(gè)制芯過(guò)程。故下頂芯板上的下頂芯桿的合理布置對(duì)砂芯的順利及平穩(wěn)頂出就顯得至關(guān)重要。

由于砂芯在橫向和縱向的尺寸比例較大，砂芯在一定程度上不能平穩(wěn)頂出，因此鑄造模具通常只用來(lái)生產(chǎn)形狀較大的砂芯。然而，受鑄造產(chǎn)品設(shè)計(jì)等因素的影響，鑄造工藝中往往存在著許多細(xì)小的砂芯，相比于形狀較大的砂芯，這些細(xì)小砂芯更難以通過(guò)下頂芯桿實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)頂出。遇到此種情況時(shí)，目前的解決方法一般是更改已經(jīng)設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，舍棄設(shè)計(jì)最佳的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，或者是采用更復(fù)雜、更昂貴的砂來(lái)進(jìn)行制芯的制造方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)砂芯的順利制芯。這不僅給產(chǎn)品的設(shè)計(jì)帶來(lái)了不便，還增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本和生產(chǎn)成本。這無(wú)疑在一定程度上制約了模具行業(yè)的發(fā)展。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提供一種細(xì)小砂芯頂芯結(jié)構(gòu)及制芯方法，旨在解決細(xì)小砂芯無(wú)法平穩(wěn)頂芯的難題，為細(xì)小砂芯提供一種簡(jiǎn)單、易操作的頂芯機(jī)構(gòu)及制芯方法，解決因細(xì)小砂芯存在而導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本和生產(chǎn)成本增加的問(wèn)題，為細(xì)小砂芯模具的設(shè)計(jì)及制芯方法提供了可行的技術(shù)參考。

1 頂芯結(jié)構(gòu)

本文以公司某款柴油機(jī)氣缸體產(chǎn)品上的細(xì)小砂芯為例，如圖1所示，提供了一種細(xì)小砂芯頂芯結(jié)構(gòu)。

圖1 某款柴油機(jī)氣缸體產(chǎn)品上的細(xì)小砂芯

如圖2所示，如果按照傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法，只能在圖中的三個(gè)位置布置幾乎在同一條直線上的三根頂芯桿，雖然這樣也能實(shí)現(xiàn)此細(xì)小砂芯的制芯，但主要有兩個(gè)問(wèn)題：

（1）三根基本在同一直線上的頂芯桿，無(wú)法平穩(wěn)的將砂芯頂出，砂芯容易掉下去而摔爛報(bào)廢；

（2）為了降低砂芯報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)，只能使用更昂貴的砂來(lái)提高砂芯的耐摔性，增加制芯成本。

圖2 傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的頂芯桿布置

為了解決細(xì)小砂芯不能平穩(wěn)頂芯的難題，降低制芯成本，對(duì)細(xì)小砂芯模具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

如圖3~圖5所示，本細(xì)小砂芯模具頂芯結(jié)構(gòu)，包括上芯盒、下芯盒、下頂芯桿、下頂芯桿壓板以及下頂芯板。在下頂芯桿上設(shè)計(jì)有輔助頂芯的頂芯凸臺(tái)，頂芯凸臺(tái)伸入模具型腔內(nèi)部，保證頂芯時(shí)細(xì)小砂芯不會(huì)因自身重力或其他原因而失去平衡導(dǎo)致砂芯掉落，甚至摔壞。而且，因有輔助頂芯凸臺(tái)的存在，頂芯桿的數(shù)量較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法少一根，只需布置兩根即可。下頂芯桿通過(guò)下頂芯桿壓板緊固于下頂芯板上。下頂芯桿的下端設(shè)計(jì)有扁位和安裝法蘭，用以配合下頂芯桿壓板將下頂芯桿安裝和固定于下頂芯板上。下頂芯桿的中部設(shè)計(jì)成臺(tái)階結(jié)構(gòu)，便于設(shè)計(jì)不同大小的下頂芯桿，同時(shí)可保證下頂芯桿的強(qiáng)度。下頂芯桿壓板上設(shè)計(jì)有一個(gè)U型槽和一個(gè)直槽，用以固定下頂芯桿。

圖3 本細(xì)小砂芯頂芯結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 下頂芯桿結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 下頂芯桿壓板結(jié)構(gòu)示意圖

下頂芯桿下端的安裝法蘭通過(guò)下頂芯桿壓板上的U型槽裝入下頂芯桿壓板，下頂芯桿上的扁位對(duì)應(yīng)于下頂芯桿壓板上的直槽，通過(guò)下頂芯桿壓板上的直槽將下頂芯桿安裝固定于下頂芯板上。通過(guò)這種安裝固定方法，下頂芯桿在使用過(guò)程中不會(huì)因松掉或轉(zhuǎn)動(dòng)而影響其使用。

通過(guò)上述細(xì)小砂芯模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以保證細(xì)小砂芯能順利的平穩(wěn)頂芯，而且不會(huì)因砂芯掉落而造成報(bào)廢，從而降低制芯成本。

2 制芯過(guò)程

利用上述細(xì)小砂芯模具的頂芯結(jié)構(gòu)，可以順利實(shí)現(xiàn)此細(xì)小砂芯的制芯，具體步驟如下：第一，將模具裝入到射芯設(shè)備上，調(diào)試好；第二，混砂、射砂。可以用較為廉價(jià)的砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具結(jié)構(gòu)中昂貴的砂，達(dá)到降低成本的目的；第三，模具射完砂后，上頂芯板將上芯盒形成的砂芯頂出，隨后上芯盒在設(shè)備的驅(qū)動(dòng)下移至指定位置，整個(gè)細(xì)小砂芯留在下芯盒上，由下頂芯板頂出；第四，下頂芯板在設(shè)備推力的作用下往上升，直至下頂芯板將砂芯頂出至合適高度；第五，取出砂芯；第六，配砂；第七，將取出的細(xì)小砂芯用配好的砂填實(shí)，待砂芯硬化后即可獲得完整的細(xì)小砂芯。以完成整個(gè)細(xì)小砂芯的制芯過(guò)程。

頂出砂芯時(shí)，傳統(tǒng)的細(xì)小砂芯模具頂芯結(jié)構(gòu)中因沒(méi)有頂芯凸臺(tái)的存在，細(xì)小砂芯在頂出過(guò)程中或頂出后很容易會(huì)失去平衡而掉落。優(yōu)化后的模具結(jié)構(gòu)因下頂芯桿上輔助頂芯凸臺(tái)的存在，故能保證細(xì)小砂芯平穩(wěn)頂出且不會(huì)摔落，從而提高制芯成品率，降低制芯成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

本細(xì)小砂芯頂芯結(jié)構(gòu)及制芯方法。通過(guò)在下頂芯桿上設(shè)計(jì)有輔助頂芯的頂芯凸臺(tái)，保證細(xì)小砂芯的平穩(wěn)頂出，而后用砂將細(xì)小砂芯上多余的孔填實(shí)，從而獲得完整的細(xì)小砂芯。應(yīng)用該結(jié)構(gòu)及方法，可以有效解決因細(xì)小砂芯不能平穩(wěn)頂芯而不能正常制芯的難題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆靈活，頂芯效率高，砂芯質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，為細(xì)小砂芯模具的設(shè)計(jì)及制芯方法提供了可行的技術(shù)參考。