CN103846394B - 复杂铸件的基准铸出方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的复杂铸件的基准铸出方法，包括以下步骤：1)根据铸件的结构，在铸件可加工去除区域或非重要表面设置一定数量的具有规则几何形状的凹槽作为铸件的基准；2)作为基准的凹槽由金属型芯成形；3)在造型模具内与铸件上规则几何形状的凹槽相对的部位设置槽，金属型芯采用间隙配合或过渡配合的方式固定在所述的槽内；4)金属型芯放置固定好后，在造型模具内填入型砂，待型砂硬化成砂型后，出模，金属型芯基准成形部分突出于砂型表面；5)铸型浇注、清理后，将金属型芯与铸件分离，在铸件相应位置上形成具有几何形状的凹槽，作为后续铸件检验及机械加工的基准。保证铸件各型面精度检测要求，通用性强，可作为后续铸件加工的粗基准，提高效率。

Description

复杂铸件的基准铸出方法

技术领域

本发明属于铸造领域，涉及到一种复杂铸件的基准铸出方法，它适用于铝合金、镁合金等有色金属和铸铁、铸钢、高温合金等黑色金属复杂铸件。

背景技术

随着航空、航天、船舶、兵器、汽车等制造业的发展，过去许多分立的零件通过焊接或铆接组成的部件，出于减轻结构重量、降低成本或增加整体刚性和可靠性等需要，要求改为整体铸造，铸件的要求越来越精密、复杂、大型。

传统的通过非加工铸造表面，如筋条、凸台、平面、圆柱面轴心等确定铸件基准的方法，受限于铸造毛坯的尺寸精度、表面粗糙度以及人员操作水平，铸造基准精度低，一致性差，操作难度大，尤其是对于复杂结构铸件，铸件由多个复杂型面构成，基准的偏差，无法正确反映铸件各个表面之间的距离尺寸精度和相对位置精度(如同轴度、平行度、垂直度和轮廓度等)，影响铸件检验、加工以及后续工艺改进的进行。

发明内容

本发明的技术方案是提供一种复杂铸件的基准铸出方法，它能有效克服铸造基准精度低、一致性差的难点，保证铸件各型面精度检测要求，通用性强，可作为后续铸件加工的粗基准，提高效率。

本发明的技术方案为：

一种复杂铸件的基准铸出方法，包括以下步骤：

1)根据铸件的结构与精度要求，在铸件可加工去除区域或非重要表面设置一定数量的具有规则几何形状的凹槽作为铸件的基准；

2)作为基准的凹槽由金属型芯成形；

3)在造型模具内与铸件上规则几何形状的凹槽相对的部位设置槽，金属型芯采用间隙配合或过渡配合的方式固定在所述的槽内；

4)金属型芯放置固定好后，在造型模具内填入型砂，待型砂硬化成砂型后，出模，金属型芯基准成形部分突出于砂型表面；

5)铸型浇注、清理后，将金属型芯与铸件分离，在铸件相应位置上形成具有几何形状的凹槽，作为后续铸件检验及机械加工的基准。

优选地，所述金属型芯由基准成形部分与砂型连接部分构成。

优选地，所述金属型芯材质选用45号钢。

本发明所述的复杂铸件的基准铸出方法的有益效果为：

1、铸造基准通过金属型芯铸出，形状与位置精确，一致性好，可精确反映复杂铸件各个型面的位置精度与形位精度，对铸件尺寸问题提前预判、处理，降低后续成本。

2、基准可作为机械加工的粗基准，检测数据由同一基准面测量获取，真实反映各型面收缩与变形情况，检测数据可作为后续工艺改进的依据。

3、本方法通用性强，简单直观，适用于各种材质、各种方法生产的复杂铸件，可提高铸件检验精度与效率。

附图说明

图1为非回旋体复杂铸件结构示意图；

图2为非回旋体复杂铸件结构的侧视图；

图中：1、铸件，2、凹槽；

图3为楔形金属型芯结构示意图；

图4为楔形金属型芯结构的侧视图；

图5为模具与金属型芯装配示意图；

图中：3、模具，4、金属型芯。

图6为马鞍形双腔铸件结构示意图；

图中：5、铸件，6、基准凹槽；

图7为直边楔形金属型芯的示意图；

图8为直边楔形金属型芯的侧视图；

图9模具与金属型芯装配示意图；

图中：7、模具，8、金属型芯。

具体实施方式

现以较佳的可行实施例并配合附图详细说明如下：

实施例1：

以非回旋体铝合金复杂铸件为典型件，材质ZL114A，T6热处理，铸件最大轮廓尺寸为800mm×400mm×950mm，结构如图1、2所示，铸件下表面为斜平面，其余型面为复杂空间曲面，机械加工后零件蒙皮壁厚为2.5±0.5mm。由于铸件型面复杂，尺寸精度要求高，通过非加工铸造表面确定铸造基准的方法无法满足铸件精度控制要求，在后续加工过程中，按理论轮廓加工外形面时，经常出现局部壁薄超差导致零件的报废，加工合格率低。

具体实施方式按如下工艺步骤进行：

(1)铸件基准设计：轴向基准可通过内腔的非加工表面确定，水平基准与垂直基准如图1所示，在铸件1前、后端框设置各3个楔形凹槽2，凹槽2的直边与铸件1的水平基准面和垂直基准面重合。

(2)金属型芯的设计：铝合金熔体温度相对较低，金属型芯材质选用45号钢，金属型芯的结构如图3、4所示，由楔形的基准成形部分与后端砂型连接部分构成。

(3)金属型芯的定位：如图5所示，在模具3相应位置通过机械加工形成相应的槽，将金属型芯4埋入槽内，金属型芯4的基准成形部分与槽为间隙配合或过渡配合。

(4)砂型制造：金属型芯放置固定好后，在造型模具内填入型砂，待型砂硬化成砂型后，出模，在铸型前后端框部位，金属型芯楔形部分突出于砂型表面；

(5)基准成形：铸型浇注、清理后，将金属型芯与铸件分离，在铸件前后端框铸造成形楔形凹槽各3个，楔形凹槽的直边可作为铸件检验的基准和后续机械加工的粗基准，精度高，一致性好。经生产验证，该方法显著提高了铸件检验的效率与精度，并且通过基准的有效传递，铸件检验数据与粗加工数据为铸件后续工艺优化提供有效的数据支持。

实施例2：

以马鞍形双腔结构铸件为典型件，材质ZL114A，T6热处理，长度为950mm，铸件左视图如图6所示，由内外两个圆弧以及三个平面构成，内外圆弧不同心，内腔狭长，加工后零件薄壁区壁厚2.5±0.5mm。由于铸件有两个独立腔体构成，各型面形位精度关联高，原方法采用铸件内腔非加工小表面作为铸造基准，受铸造尺寸精度、表面质量以及变形影响，基准面存在较大波动，影响检验精度与效率，检验数据无法准确反映各个表面之间的距离尺寸精度和相对位置精度，铸件加工合格率低。

具体实施方式按如下工艺步骤进行：

(1)铸件基准设计：如图6所示，在铸件5前、后端面铸造成形楔形凹槽6各4个，凹槽6的水平直边与水平基准面重合，外圆弧的凹槽6垂直边分中即为铸件5的垂直基准面，轴向基准可通过内腔环筋确定。

(2)金属型芯的设计：铝合金熔体温度相对较低，金属型芯材质选用45号钢，型芯的结构如图7、8所示，由左右两侧的楔形的基准成形部分与中部的砂型连接部分构成。

(3)金属型芯的定位：如图9所示，在模具7相应位置通过机械加工形成相应的槽，将金属型芯8埋入槽内，金属型芯8的基准成形部分与凹槽为间隙配合或过渡配合。

(4)砂型制造：金属型芯放置固定好后，在造型模具内填入型砂，待型砂硬化成砂型后，出模，在铸型前后端框圆弧部位，金属型芯楔形部分突出于砂型表面；

(5)基准成形：铸型浇注、清理后，将金属型芯与铸件分离，在铸件前后端框铸造成形楔形凹槽各4个，楔形凹槽的直边可作为铸件检验的基准和后续机械加工的粗基准，精度高，一致性好。经生产验证，该方法显著提高了铸件检验的效率与精度，并且通过基准的有效传递，铸件检验数据与粗加工数据可有效反映铸件的尺寸精度与变形情况，为工艺改进提供有效的数据支持。

本方法已运用于实际生产中，并产生很大的经济效益，对于非圆截面复杂铸件研制，具有很强的应用前景。

此外，在实际使用中，金属型芯不仅限于45#钢，它应具有足够的强度与高温稳定性，对于铝合金铸造，金属液温度小于750摄氏度，金属型芯选用45号钢即可；若对于铸铁，则需采用耐高温材料等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种复杂铸件的基准铸出方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据铸件的结构与精度要求，在铸件可加工去除区域或非重要表面设置一定数量的具有规则几何形状的凹槽作为铸件的基准；

2)作为基准的凹槽由金属型芯成形；所述金属型芯由基准成形部分与砂型连接部分构成；

3)在造型模具内与铸件上规则几何形状的凹槽相对的部位设置槽，金属型芯采用间隙配合或过渡配合的方式固定在所述的槽内；

4)金属型芯放置固定好后，在造型模具内填入型砂，待型砂硬化成砂型后，出模，金属型芯基准成形部分突出于砂型表面；

5)铸型浇注、清理后，将金属型芯与铸件分离，在铸件相应位置上形成具有几何形状的凹槽，作为后续铸件检验及机械加工的基准。

2.根据权利要求1所述的复杂铸件的基准铸出方法，其特征在于：所述金属型芯材质选用45号钢。