[發明專利]一種氣缸蓋鑄件的芯型一體式造型方法

在審

• 申請號: 201810294441.5
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108339938A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 李棟;侯兵武;唐昆貴
• 申請（專利權）人: 共享智能鑄造產業創新中心有限公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B22C9/10;B22C9/08;B33Y10/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 徐素柏

本發明涉及鑄造技術領域內一種氣缸蓋鑄件的芯型一體式造型方法，具體為在三維軟件中建模氣缸蓋鑄件的模型，然后進行鑄造工藝設計，再在三維軟件為將鑄件模型與鑄造工藝結構與一長方體砂坯求差，形成氣缸蓋鑄件的整體砂型的三維模型，繼續在三維軟件中，將整體砂型進行階梯式分型為與砂芯一體的上砂型和下砂型，再將上砂型和下砂型的三維數據導入3D砂型打印機，設置好打印參數，啟動打印機，即可完成上砂型、下砂型的3D打印成形，完全替代原來的造型、制芯工藝，同時降低了砂型造型的難度，提高砂型精度，并且通過本發明的方法制作的各上砂型和下砂型，在不同的制作批次中完全可以互換通用，減少廢品率。

技術領域

本發明涉及鑄造技術領域，特別涉及一種借助3D打印成型工藝制作氣缸蓋鑄件的芯型一體式造型方法。

背景技術

氣缸蓋是中速柴油發動機上的關鍵零部件之一，材質為HT300（合金），其結構如圖1和圖2所示，其內部型腔結構非常復雜，尤其進、排氣道外壁為最小壁厚位置，壁厚僅為8mm。氣缸蓋鑄件內部結構主要包括進氣道、排氣道、下水腔、側水腔、噴油孔、四個螺栓孔4、鑄件底部還有一個形狀復雜的頂部凹陷部位1，鑄件各方向的側部有若干個向外側不同方向和方位的外突部位,這些外突部位分別分布著進氣道進口4，下水腔進口9，側水腔進口8、下水腔出口5、側水腔出口7，鑄件底部分布有進氣道出口10和排氣道出口11。

現有技術中，氣缸蓋主要是采用手工造型鑄造，內部復雜結構全部由形狀復雜的砂芯拼接形成。氣缸蓋氣道為空間曲面，水腔包裹在氣道周圍，形狀呈空間多維曲面。由于鑄件結構復雜，需要分成多個砂芯，砂芯形狀復雜并且結構薄弱，制芯困難。對于水腔芯，砂芯還需在中間設置通氣繩，以實現在澆注過程中及澆注后，給砂芯進行排氣，其操作復雜，因此對制芯工人的技能要求極高。合箱下芯時，需要通過不斷用專用卡板測量型腔尺寸，調整砂芯間隙，來實現氣道和水腔的尺寸控制，操作繁瑣，還需要制作專用卡板，一般需要由工作至少十年以上的老師傅才能完成。氣缸蓋成品鑄件經常由于合箱過程中操作不當，出現夾雜物或者壁厚偏薄，最終鑄件打壓滲漏不合而報廢，行業內鑄件廢品率平均達到20-40%。

隨著3D打印的應用越來越普遍，目前也出現了采用3D打印技術生產砂型，砂型成形工藝的設計根據設計者的經驗會有顯著不同，甚至有個別制造企業直接采用手工模具生產的工藝來生產氣缸蓋鑄件所用砂型、芯。申請號：201510163079.4，《柴油機缸蓋的鑄造砂芯》，設計為4塊砂型（芯），其復合整體式砂芯集成底盤砂芯、進氣道部、排氣道部、上水套部、下水套部、挺桿孔部采用激光燒結成形方法，其他砂型基本上不包含鑄件內部結構，全是簡單形狀，采用數字化無模成型機數銑加工出來，生產組織管理難度大，而且成形效率低。另外，其設計了數量眾多清砂窗，還需要用專門的粘芯去密封，鑄件底部會形成大量的批縫（飛邊）。

發明內容

本發明針對現有技術中上述氣缸蓋鑄件鑄造工藝中砂芯數量多，結構復雜，制芯難度大，裝配過程復雜并且組裝精度難以控制等多方面問題，提供一種氣缸蓋鑄件的芯型一體式造型方法，借助3D打印技術，將復雜的砂芯結構一體集成在上砂型和下砂型中，減少裝配定位，簡化裝組過程，保證鑄件壁厚尺寸均勻，質量穩定，提高鑄造合格率。

為實現上述目的，本發明的一種氣缸蓋鑄件的芯型一體式造型方法，包括如下步驟：

步驟一,在三維軟件中三維建模氣缸蓋鑄件的三維模型，在模型上進行鑄造工藝的三維設置，所述鑄造工藝設計包括冒口設計、澆注系統設計和排氣系統設計；

步驟二，根據鑄件的結構和鑄造工藝結構，進行砂型三維設計，在三維軟件中建一長方體砂坯，使三維鑄造工藝的外圍輪廓外周吃砂量為80-150mm，砂坯頂面比直澆道、出氣冒口頂面低30-80mm，以整個三維鑄造工藝作為刀具，與長方體砂坯求差，形成具有完整型腔的整體砂型；