CN102728805A - 汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法，制作一个用于旋转浇铸的平台，平台上设置旋转托盘；采用由上、下模壳组合构成的铁制模具，通过射芯机在模壳内采用覆膜砂制作出型腔；在上模壳的进料口处安装滤网和呈直浇的浇口杯；将合模后的模具放置在旋转托盘上周向固定；通过电动机驱动旋转托盘带动模具以35-60转/min的转速旋转，在低速旋转状态下采用顶面直浇的方式，将铁液从呈直浇的浇口杯注入模具型腔内，铁液在模具低速旋转状态下自然冷却凝固形成目标件；模具表面温度降低后，停止旋转，取下模具开模取出目标件。采用本方法铸件加工余量减小，成品合格率得到提高；能有效解决铸造业中影响产品质量的工艺难题及人为因素。

Description

汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法

技术领域

本发明涉及金属重力铸造领域，特别涉及一种汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法。 

背景技术

在黑色金属重力铸造领域中，目前铸造如汽车发动机飞轮类盘形实体铸件的重力铸造方法，通常是在砂箱内根据产品形状制作出砂型型腔，将熔化的金属液浇注在型腔内，这种铸造方法必须在型腔上设置浇道系统和补缩冒口，才能进行浇铸。由于设置有浇道和补缩冒口，浇铸完成后，浇道和补缩冒口中留有的金属材料约占产品重量的15%～30%，如果产品的表面精度要求高，所占比例还要增大，导致浇铸产品的加工余量大，材料浪费严重；而且这种铸造方法铸造出的精密产品合格率较低。尤其是铸造精密产品，对工人技术要求很高，劳动强度也大，一般工人无法完成。如采用专门的精密铸造设备铸造精密，比如用大型钢模铸造，或消失模铸造，或熔模铸造，但这些铸造方法都存在模具和设备投资较大，以及工艺繁琐等问题，导致生产成本增大。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法，它通过在模具旋转状态下采用顶面直浇的方式，将熔化的铁液从呈直浇的浇口杯注入模具型腔内，铁液在模具低速旋转状态下自然冷却凝固形成目标件。采用本方法精密铸造汽车发动机飞轮，加工余量减小，成品合格率得到提高；同时设备投资减少，工艺操作的技术难度降低，能有效解决铸造业中影响产品质量的工艺难题及人为因素。 

本发明的目的是这样实现的： 

制作一个用于旋转浇铸的平台，平台上设有用于支撑模具旋转的旋转托盘，所述旋转托盘上端中心设有周向固定模具的定心凸台，旋转托盘的旋转由电动机驱动；

采用铁制模具，所述铁制模具由上、下模壳组合构成，在上模壳顶面中心设进料口，在下模壳底面中心设置用于周向固定的定位凹槽；

通过射芯机在上模壳、下模壳内采用覆膜砂制作出浇铸目标件的型腔；

将采用覆膜砂制作有浇铸目标件型腔的上模壳、下模壳合模，并在上模壳顶面中心的进料口处安装滤网和呈直浇的浇口杯；

将合模后的模具放置在用于支撑模具旋转的旋转托盘上，使下模壳底面中心的用于周向固定的定位凹槽与旋转托盘上端中心的周向固定模具的定心凸台对应配合，形成周向固定连接；

开启电动机，通过电动机驱动用于支撑模具旋转的旋转托盘带动模具以35-60转/min的转速作水平旋转，在模具低速旋转状态下采用顶面直浇的方式，将熔化的铁液从呈直浇的浇口杯注入模具型腔内，铁液在模具低速旋转状态下自然冷却凝固形成目标件；

在模具表面温度降低后，关闭电动机，停止旋转，从旋转托盘上取下模具，开模取出目标件。

在射芯机上采用覆膜砂制作浇铸目标件的型腔如下，在上、下模壳中分别放入目标件形状的芯型，使芯型与上、下模壳的内壁之间留有间隙，通过射芯机将覆膜砂喷射在芯型与模壳内壁之间的间隙中，使覆膜砂附着在模壳内壁上，固化成型，然后取出芯型，形成浇铸型腔。 

所述呈直浇的浇口杯，其浇口为上大下小的喇叭口，将呈直浇的浇口杯下端对准进料口粘接在上模壳上端，该浇口杯的中轴线与水平垂直。 

采用上述方案的优点如下： 

设置用于旋转浇铸的平台和用于支撑模具旋转的旋转托盘，由电动机驱动旋转托盘旋转，采用的铁制模具由上、下模壳组合构成，通过射芯机在上模壳、下模壳内采用覆膜砂制作出浇铸目标件的型腔，在上模壳、下模壳合模后，在上模壳顶面中心的进料口处安装滤网和呈直浇的浇口杯，能够实现将模具放置在旋转托盘上，在旋转状态下采用从上向下的直浇方式进行精密浇铸。这种实现在旋转状态下进行从上向下的直浇方式，其设备和模具成本与现有的采用大型钢模铸造、消失模铸造或熔模铸造的投资相比较，成本可降低20%～35%；同时，采用从上向下的直浇方式，取消了传统浇铸的模具须设置的浇道系统和补缩冒口，使铸件的加工余量大量减少，能降低铸造原料和加工工时的消耗，产能提高30%以上；并且，还简化了模具制作工艺和浇铸工艺，使一般普通人员短训6-8天后即可上岗操作完成精密铸造，能够为普通人员提供就业岗位。

将合模后的模具周向固定放置在用于支撑模具旋转的旋转托盘上，通过电动机驱动用于支撑模具旋转的旋转托盘带动模具以35-60转/min的转速作水平旋转，在模具低速旋转状态下采用顶面直浇的方式，将熔化的铁液从呈直浇的浇口杯注入模具型腔内，铁液在模具低速旋转状态下自然冷却凝固形成目标件。由于本方法在模具处于35-60转/min低速旋转状态下进行浇铸，铁液进入型腔后，在低转速的动态环境下，排气更加彻底，浇铸更加均匀饱满，有效解决了重力铸造中铸件容易产生沙眼、气孔、缩松等现象的技术难题；而且铁液在模具低转速状态下逐渐冷却、凝固的过程，通过模具铁壳在旋转状态下散热带走热量，铸件在型腔内的冷却速度均衡，铸件的整体冷却也更加均衡，使铸件内部不会出现缩松或疏松的质量问题，也解决了飞轮动平衡难以达标等问题，使飞轮产品的动平衡取量减少到38g以内。同时，因在低速旋转状态下进行浇铸，强化了铸件内部组织结构，整体密质好，防止了铸件变形，在获得目标件外形精准尺寸下，能使飞轮类产品的抗拉强度达到Rm260-300Mpa。 

由于本发明采用旋转直浇的方式进行黑色金属重力精密铸造，与现有的精密铸造方法相比较，减少了一些工艺环节，优化了工艺过程，生产过程中无污染物排放，无高耗能工序环节，生产更节能、环保、高效，使铸件产品合格率达到98%～99%，超过国家有关技术指标规定的铸造产品合格率为85%。尤其是铸造出的飞轮类产品的精度能够达到需要经过机加工才能达到的要求，不再进行机加工，企业可以节省产品的机加工费用，降低产品制作成本。 

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

附图说明

图1为本发明的工艺流程图； 

图2为实现本发明铸造方法的设备示意图；

图3为本发明的模具与旋转托盘的装配示意图。

附图中，1为上模壳， 2为下模壳，3为螺栓，4为平台，5为电动机，6为旋转托盘，8为推力轴承，9为第一传动带，10为双槽皮带轮，11为第二传动带，12为呈直浇的浇口杯，13为滤网，14为定位凹槽，15为定心凸台，16为轮子。 

具体实施方式

参见图1至图3，一种汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法。制作一个用于旋转浇铸的平台4，所述平台4采用型钢和钢板焊接固定构成，平台4的下方可设置多个轮子16，既可以支撑平台，又可以在需要时推动平台使之移动位置，更换工作场地。所述平台4上设有用于支撑模具旋转的旋转托盘6，旋转托盘6上端中心设有周向固定模具的定心凸台15，该定心凸台15为横截面为矩形的梯形凸台。旋转托盘6通过带传动装置与驱动电机5连接，旋转托盘6的旋转由电动机5驱动。为提高工作效率，一个平台4上可以设置若干个用于支撑模具旋转的旋转托盘6，每个用于支撑模具旋转的旋转托盘6的下端中心固定连接一个向下延伸的轴，轴上套有推力轴承8，推力轴承8位于旋转托盘6与平台4之间，所述轴的下端延伸到平台4下方连接带传动装置。各个旋转托盘6下端的轴分别周向固定有双槽皮带轮10，各旋转托盘6下方的双槽皮带轮10之间依次通过第二传动带11连接，承接前后动力传递的两条第二传动带分别限位于双槽皮带轮10的两个槽中；驱动电机5与其中一个双槽皮带轮10之间通过第一传动带9连接，此双槽皮带轮的两个槽分别限位第一传动带、第二传动带。由此形成驱动电机5通过若干个旋转托盘6带动若干个浇铸模具同步旋转的无浇道旋转成型精密铸造装置。 

所用的浇铸模具采用铁制模具，所述铁制模具由上、下模壳组合构成，在上模壳1顶面中心设进料口，在下模壳2底面中心设置用于周向固定的定位凹槽14，该定位凹槽14为横截面为矩形的梯形凹槽，通过该定位凹槽14与旋转托盘6的定心凸台15配合，能够传递扭矩，带动模壳旋转。 

通过射芯机在上模壳1、下模壳2内采用覆膜砂制作出浇铸目标件的型腔，在射芯机上采用覆膜砂制作浇铸目标件的型腔如下：在上模壳1、下模壳2中分别放入目标件形状的芯型，使芯型与上、下模壳的内壁之间留有间隙，通过射芯机将覆膜砂喷射在芯型与模壳内壁之间的间隙中，使覆膜砂附着在模壳内壁上，固化成型，然后取出芯型，形成浇铸型腔。然后将制作有浇铸目标件型腔的上模壳1、下模壳2合模，合模后上、下模壳用螺栓3将上、下模壳的外壁上对称设置的多个固定支架紧固，并在上模壳1顶面中心的进料口处安装滤网13和呈直浇的浇口杯12，滤网13放置在上模壳1的进料口内，呈直浇的浇口杯12通过下端设有的定位台阶插入进料口中定位，并通过粘接固定在上模壳1。所述呈直浇的浇口杯12，其浇口为上大下小的喇叭口，将呈直浇的浇口杯12下端对准进料口粘接在上模壳1上端，该浇口杯12的中轴线与水平垂直。 

将合模后的模具放置在用于支撑模具旋转的旋转托盘6上，使下模壳2底面中心的用于周向固定的定位凹槽14与旋转托盘6上端中心的周向固定模具的定心凸台15对应配合，形成周向固定连接。 

开启电动机5，通过电动机5驱动用于支撑模具旋转的旋转托盘6带动模具以35-60转/min的转速作水平旋转，在模具低速旋转状态下采用顶面直浇的方式，将熔化的铁液从呈直浇的浇口杯12注入模具型腔内，铁液的浇铸温度按常规的浇铸温度控制，铁液在模具低速旋转状态下自然冷却凝固形成目标件。 

在模具表面温度降低后，一般在模具表面温度降低到500o左右时，即可关闭电动机，使旋转托盘停止旋转，然后从旋转托盘上取下模具，开模取出目标件，使铸造出的目标件的表面精度达到要求，不需再通过机加工完成表面精度加工。 

采用本发明方法精密铸造汽车发动机飞轮，成本可降低20%～35%，铸件的加工余量大量减少，产能提高30%以上；而且浇铸更加均匀饱满，有效解决了重力铸造中铸件容易产生沙眼、气孔、缩松等现象的技术难题，也解决了飞轮动平衡难以达标等问题，使飞轮产品的动平衡取量减少到38g以内。同时，因在低速旋转状态下进行浇铸，强化了铸件内部组织结构，整体密质好，防止了铸件变形，在获得目标件外形精准尺寸下，能使飞轮类产品的抗拉强度达到Rm260-300Mpa。使铸件产品合格率达到98%～99%，产品的精度得到保证，不再进行机加工，企业可以节省产品的机加工费用，降低产品制作成本。并且与现有的精密铸造方法相比较，减少了一些工艺环节，优化了工艺过程，使一般普通人员短训6-8天后即可上岗操作完成精密铸造，能够为普通人员提供就业岗位。 

Claims (3)

1.一种汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法，其特征在于：制作一个用于旋转浇铸的平台，平台上设有用于支撑模具旋转的旋转托盘，所述旋转托盘上端中心设有周向固定模具的定心凸台，旋转托盘的旋转由电动机驱动；

采用铁制模具，所述铁制模具由上、下模壳组合构成，在上模壳顶面中心设进料口，在下模壳底面中心设置用于周向固定的定位凹槽；

通过射芯机在上模壳、下模壳内采用覆膜砂制作出浇铸目标件的型腔；

将采用覆膜砂制作有浇铸目标件型腔的上模壳、下模壳合模，并在上模壳顶面中心的进料口处安装滤网和呈直浇的浇口杯；

将合模后的模具放置在用于支撑模具旋转的旋转托盘上，使下模壳底面中心的用于周向固定的定位凹槽与旋转托盘上端中心的周向固定模具的定心凸台对应配合，形成周向固定连接；

开启电动机，通过电动机驱动用于支撑模具旋转的旋转托盘带动模具以35-60转/min的转速作水平旋转，在模具低速旋转状态下采用顶面直浇的方式，将熔化的铁液从呈直浇的浇口杯注入模具型腔内，铁液在模具低速旋转状态下自然冷却凝固形成目标件；

在模具表面温度降低后，关闭电动机，停止旋转，从旋转托盘上取下模具，开模取出目标件。

2.根据权利要求1或所述的汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法，其特征在于：在射芯机上采用覆膜砂制作浇铸目标件的型腔如下，在上、下模壳中分别放入目标件形状的芯型，使芯型与上、下模壳的内壁之间留有间隙，通过射芯机将覆膜砂喷射在芯型与模壳内壁之间的间隙中，使覆膜砂附着在模壳内壁上，固化成型，然后取出芯型，形成浇铸型腔。

3.根据权利要求1所述的汽车发动机飞轮无浇道旋转成型的精密铸造方法，其特征在于：所述呈直浇的浇口杯，其浇口为上大下小的喇叭口，将呈直浇的浇口杯下端对准进料口粘接在上模壳上端，该浇口杯的中轴线与水平垂直。

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