CN106493306B - 带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法 - Google Patents

带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法,包括如下步骤:制芯:制作底盘芯、下框芯、上框芯、冒口芯、飞轮壳芯、齿轮室盖芯以及浇口杯芯,底盘芯的顶面上设有弧状的横浇道,横浇道的内侧设有多个自横浇道向其中心延伸的内浇道;铣砂:对飞轮壳芯和齿轮室盖芯进行铣砂加工;组芯:浇注:冷却;清理。本发明无需砂箱、模具和外型,靠多个砂芯自身相互定位,降低了制作成本。

Description

带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法
技术领域
[0001]本发明涉及铸造领域,特别涉及一种带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法。
背景技术
[0002]柴油机飞轮壳及齿轮室都是柴油发动机的重要部件,安装于发动机与变速箱之 间,外接曲轴箱、起动机、油底壳,内置飞轮总成,起到连接机体、保护和载体的作用。
[0003]传统的铝合金飞轮壳的铸造通常需要先通过模具制作出砂芯和外型,然后再通过 砂芯的组装、合箱等获得铸型,然后再浇注铝液,待冷却后得到铸件。
[0004]目前柴油机的开发倾向于轻量化和集约化,因此带齿轮室罩盖结构的铝合金飞轮 壳也相应的设计开发出来。相对于传统的铝合金飞轮壳,带齿轮室罩盖结构的铝合金飞轮 壳的结构更为复杂,因此增加了模具设计加工以及铸造的难度,由于模具一般只有两个或 四个方向开模,因此对砂芯的结构和形状都有一定的限制。如果继续采用传统的模具设计 制造,则需要设计很多砂芯活块结构,造成砂芯组装困难,并且铸件有很多错边披锋,严重 影响铸件的质量;另外,模具的开发周期长,制作工艺复杂,成本高,难以满足新品快速开发 的需求。
[0005]公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
[0006]本发明的目的在于提供一种带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法,从而克服采用传 统的铸造方法铸造带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造难度大、成本高的缺点。
[0007]为实现上述目的,本发明提供了一种带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法,铸造方 法包括如下步骤:制芯:制作底盘芯、下框芯、上框芯、冒口芯、飞轮壳芯、齿轮室盖芯以及浇 口杯芯,底盘芯的顶面上设有弧状的横浇道,横浇道的内侧设有多个自横浇道向其中心延 伸的内浇道;下框芯的中部设有与飞轮壳的外壁的下部的形状和尺寸相同的第一通孔,第 一通孔的位置与内浇道的内端位置对应,并且第一通孔的外侧设有第一浇道孔;上框芯的 中部设有第二通孔,第二通孔的下部与飞轮壳的外壁的上部的形状和尺寸相同,第二通孔 的上部与齿轮室盖的外壁的下部的形状和尺寸相同,并且上框芯上与第一浇道孔对应的位 置设有第二浇道孔;冒口芯中部设有与齿轮室盖的外壁的上部的形状和尺寸相同的第三通 孔,并且冒口芯上与第二浇道孔对应的位置设有第三浇道孔;飞轮壳芯的侧壁的形状和尺 寸与飞轮壳的内壁相同,齿轮室盖芯的侧壁的形状和尺寸与齿轮室盖的内壁相同;铣砂:对 飞轮壳芯和齿轮室盖芯进行铣砂加工,使得飞轮壳芯的顶面的形状和尺寸与飞轮壳的底面 相同,并且齿轮室盖芯的底面的形状和尺寸与齿轮室盖的底面相同;组芯:将底盘芯定位在 下框芯上,然后穿过第一通孔将飞轮壳芯定位在底盘芯上;接着将上框芯定位在下框芯上, 使得第二通孔的下部与第一通孔对准;然后将齿轮室盖芯定位在飞轮壳芯和上框芯上;接 着将冒口芯定位在上框芯上,使得第二通孔的上部与第三通孔对准,最后将浇口杯芯定位 在冒口芯上,使得浇口杯芯的出液口对准第三浇道孔,形成整体砂芯;烘烤:烘烤整体砂芯, 去除整体砂芯内的水分和气体;浇注:通过浇口杯芯的出液口向整体砂芯浇注铝合金熔液; 冷却;清理:将铸件与整体砂芯分离,切除铸件的浇注系统和冒口并清除铸件粘砂和表面异 物。
[0008] 优选地,上述技术方案中,底盘芯与下框芯之间、下框芯与上框芯之间、上框芯与 冒口芯之间、飞轮壳芯与下框芯之间以及齿轮室盖芯与上框芯之间通过凸芯头和凹芯头的 配合来定位。
[0009] 优选地,上述技术方案中,底盘芯上,横浇道的内侧设有多个用于放置冷铁的冷铁 孔。
[0010] 优选地,上述技术方案中,铣砂加工采用快速无模数铣工艺。
[0011] 优选地,上述技术方案中,铣砂加工过程中,飞轮壳芯和齿轮室盖芯采用工艺支撑 块来支撑。
[0012] 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0013] 本发明无需砂箱、模具和外型,靠多个砂芯自身相互定位,与传统的铸造工艺相 比,省去了外型、砂箱的制作,降低了制作成本;采用分层式砂芯铸造工艺结构,与传统的砂 芯结构相比,减少了砂芯的数量,砂芯定位结构与形状同时加工成型,定位精准,组装简单, 降低了工人的劳动强度,同时增加了铸造精度,改善了铸件的表面质量,相应减少了材料和 人工成本,提高了新产品铸件的开发速度;环形的横浇道分流合理,充型快速,内浇道进水 快且流速慢,有利于排出型腔内气体、浮渣,使组织致密,形状饱满,质量好的铸件;快速铁 砂工艺节省了大量模具设计制造的时间,并且无需占用制芯机设备,无需制芯人员,节省了 大量的人力物力,降低了成本,加快了制造步伐,为新产品试制提供了可靠的保证。
附图说明
[0014] 图1是根据本发明的有齿轮室盖的飞轮壳的铸造工艺总图。
[0015] 图2是根据本发明的有齿轮室盖的飞轮壳的又一铸造工艺总图。
[0016] 图3是根据本发明的底盘芯的立体图。
[0017] 图4是根据本发明的下框芯的立体图。
[0018] 图5是根据本发明的上框芯的立体图。
[0019] 图6是根据本发明的冒口芯的立体图。
[0020] 图7是根据本发明的飞轮壳芯(顶面)与其工艺支撑块的立体图。
[0021] 图8是根据本发明的飞轮壳芯(底面)与其工艺支撑块的立体图
[0022] 图9是根据本发明的齿轮室盖芯与其工艺支撑块的立体图。
[0023] 图10是根据本发明的浇口杯芯的立体图。
[0024] 图11是根据本发明的底盘芯、上框芯以及飞轮壳芯的组装图。
[0025] 图I2是根据本发明的底盘芯、上框芯、飞轮壳芯、上框芯以及齿轮室盖芯的组装 图。
[0026] 图13是根据本发明的整体砂芯的立体图。
[0027] 图14是根据本发明的铸件的立体图。
[0028] 主要附图标记说明:
[0029] 1-底盘芯,2-下框芯,3-上框芯,4-冒口芯,5-飞轮壳芯,6-齿轮室盖芯,7-浇口杯 芯,8-饶道组件,9-冒口,10-铸件,11-第一工艺支撑块,12-第二工艺支撑块。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保 护范围并不受具体实施方式的限制。
[0031]除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变 换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元 件或其它组成部分。
[0032]如图1-2以及13所示,根据本发明的具体实施方式的铸件1〇的下部为飞轮壳1〇〇1, 上部为齿轮室盖1002。
[0033]如图1至2所示,根据本发明具体实施方式的带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法 中,铸造过程中需要浇道组件8进行浇注。浇道组件8包括设置在铸件底部的水平的弧形横 浇道81、设置在横浇道81内侧的多个自横浇道81向横浇道81的中心延伸的内浇道82、竖直 的直浇道83以及设置在直浇道83上端的浇口杯84,其中直浇道83设置在横浇道81的中部。 铸件内和铸件的外侧均设有冒口 9。
[0034]如图11-13所示,根据本发明具体实施方式的带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法 采用整体分层的结构,其包括由下而上依次设置的相同形状的底盘芯1、下框芯2、上框芯3 和冒口芯4,以及设置在下框芯2和上框芯3之间的飞轮壳芯5、设置在上框芯3和冒口芯4之 间的齿轮室盖芯6和设置在冒口芯4顶面上的浇口杯芯7。飞轮壳芯5和齿轮室盖芯6的侧壁 形状在砂芯制作阶段形成,飞轮壳芯5和齿轮室盖芯6的顶面和底面通过铣砂加工获得。底 盘芯1、飞轮壳芯5和齿轮室盖芯6上相应的位置均设有冒口孔。
[0035] 作为一个实施例,底盘芯1、下框芯2、上框芯3和冒口芯4的外形均为立方体状。 [0036] 在该实施例中,如图3所示,底盘芯1的顶面上设有弧状的横浇道102,横浇道102的 内侧设有多个自横浇道102向其中心延伸的内浇道103。底盘芯1的四个角部均设有突出于 其顶面的第一凸芯头101。底盘芯1的中心设有方形的第六凹芯头104。
[0037]优选地,横浇道102的内侧设有多个用于放置冷铁的冷铁孔105,冷铁用于提高厚 大部位(如飞轮壳和齿轮室盖)的冷却速度,相应的改善铸件厚大部位的组织致密度,防止 出现缩松缺陷。
[0038]如图4所示,下框芯2的中部设有与飞轮壳1001外壁的下部的形状和尺寸相同的第 一通孔22,第一通孔22的位置与内浇道1〇3的内端位置对应。下框芯2的四个角部均设有突 出于其顶面的第二凸芯头23,并且下框芯2底面的四个角部均设有第一凹芯头25。下框芯2 的一个角部的第二凸芯头23与第一通孔22之间设有第二凹心头24。第一通孔22的外侧设有 第一浇道孔21。
[0039]如图5所示,上框芯3的中部设有第二通孔33,第二通孔33的下部与飞轮壳1001外 壁的上部的形状和尺寸相同,第二通孔33的上部与齿轮室盖1002外壁的下部的形状和尺寸 相同。上框芯3的四个角部均设有突出于其顶面的第三凸芯头35,并且上框芯3底面的四个 角部均设有第三凹芯头32。上框芯3上与第一浇道孔21对应的位置设有第二浇道孔31。并 且,第二通孔33的外侧设有第一冒口孔34。
[0040]如图6所示,冒口芯4中部设有与齿轮室盖1002外壁的上部的形状和尺寸相同的第 三通孔42,第三通孔42上设有第四凹芯头45。冒口芯4底面的四个角部均设有第五凹芯头 43。冒口芯4上与第二浇道孔31对应的位置设有第三浇道孔41。冒口芯4上与第一冒口孔34 对应的位置设有第二冒口孔44。
[0041] 如图7-8所示,飞轮壳芯5的侧壁的形状和尺寸与飞轮壳1〇〇1的内壁相同,飞轮壳 芯5的顶面的形状和尺寸与飞轮壳1001的底面相同。并且飞轮壳芯5的顶面上设有第四凸芯 头51,用于与第二凹芯头24配合定位。飞轮壳芯5的底面设有第七凸芯头52,用于与第六凹 芯头104配合定位。
[0042]如图9所示,齿轮室盖芯6的侧壁的形状和尺寸与齿轮室盖1〇〇2的内壁相同,齿轮 室盖芯6的底面的形状和尺寸与齿轮室盖1002的底面相同。齿轮室盖芯6的底面上设有两个 与第二通孔33的凹芯头配合定位的第五凸芯头,并且齿轮室盖芯6的侧面上设有与第四凹 芯头45配合定位的第六凸芯头62。
[0043]如图10所示,浇口杯芯7的底面上设有出液口 71。
[0044] 本发明的铸造方法包括如下步骤:
[0045]制芯和铣砂:按照如上所述的结构和加工方法制作底盘芯1、下框芯2、上框芯3、冒 口芯4、飞轮壳芯5、齿轮室盖芯6以及浇口杯芯7。
[0046]优选地,飞轮壳芯5和齿轮室盖芯6采用快速无模数铣工艺进行铣砂加工。在铣砂 过程中,飞轮壳芯5通过第一工艺支撑块11来支撑,齿轮室盖芯6通过第二工艺支撑块12来 支撑。作为一个实施例,快速无模铣砂时,先加工飞轮壳芯5和齿轮室盖芯6顶面的形状尺 寸,然后翻转,再以第一工艺支撑块11和第二工艺支撑块12为支撑和定位,加工飞轮壳芯5 和齿轮室盖芯6底面的形状尺寸,最后人工去掉第一工艺支撑块11和第二工艺支撑块12。 [0047] 组芯:组芯过程中均通过相同位置上相邻的砂芯的凸芯头和凹芯头的相互配合来 定位。具体过程如图11-13所示,在冷铁孔105内放置冷铁,将底盘芯1定位在下框芯2上,然 后穿过第一通孔22将飞轮壳芯5定位在底盘芯1上;接着将上框芯3定位在下框芯2上,使得 第二通孔33的下部与第一通孔22对准,飞轮壳芯5与第一通孔22和第二通孔33的下部形成 的间隙即为飞轮壳的型腔;然后将齿轮室盖芯6定位在飞轮壳芯5和上框芯3上;接着将冒口 芯4定位在上框芯3上,使得第二通孔33的上部与第三通孔42对准,齿轮室盖芯6与第二通孔 33的上部和第三通孔似形成的间隙即为齿轮室盖的型腔,第一浇道孔21、第二浇道孔31和 第三浇道孔41形成竖直的直浇道,第一冒口孔34和第二冒口孔44形成冒口通道,底盘芯1、 飞轮壳芯5和齿轮室盖芯6上相应的位置处冒口孔相互对准,形成冒口通道;最后将浇口杯 芯7定位在冒口芯4上,使得浇口杯芯7的出液口 71对准第三浇道孔41,形成整体砂芯;
[0048]烘烤:烘烤整体砂芯,去除整体砂芯内的水分和气体;
[0049]浇注:通过浇口杯芯7的出液口 71向整体砂芯浇注铝合金熔液;
[0050]冷却;
[0051]清理:将铸件与整体砂芯分离,切除铸件的浇注系统和冒口并清除铸件粘砂和表 面异物。
[0052] 图14示出了铸件的立体图。
[0053]本发明无需砂箱、模具和外型,靠多个砂芯自身相互定位,与传统的铸造工艺相 比,省去了外型、砂箱的制作,降低了制作成本;采用分层式砂芯铸造工艺结构,与传统的砂 心多口爾,倾少/砂心、的数量,砂心、疋位结构与形状同时加工成型,定位精准,组装简单, 降低了工人的P动强度,同时增加了铸造精度,改善了铸件的表面质量,相应减少了材料^ 人工成本,提高了新产品铸件的开发速度;环形的横浇道分流合理,充型快速,内浇道进水 快且流速慢,有利于排出型腔内气体、浮渣,使组织致密,形状饱满,质量好的铸件;快速铣 砂工艺节省了大量模具设计制造的时间,并且无需占用制芯机设备,无需制芯人员,节省了 大量的人力物力,降低了成本,加快了制造步伐,为新产品试制提供了可靠的保证。
[0054]前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述 并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变 和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应 用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及 各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法,其特征在于,所述铸造方法包括如下步骤: 制芯:制作底盘芯、下框芯、上框芯、冒口芯、飞轮壳芯、齿轮室盖芯以及浇口杯芯,所述 底盘芯的顶面上设有弧状的横浇道,所述横浇道的内侧设有多个自所述横浇道向其中心延 伸的内浇道;所述下框芯的中部设有与飞轮壳的外壁的下部的形状和尺寸相同的第一通 孔,所述第一通孔的位置与所述内浇道的内端位置对应,并且所述第一通孔的外侧设有第 一浇道孔;所述上框芯的中部设有第二通孔,所述第二通孔的下部与所述飞轮壳的外壁的 上部的形状和尺寸相同,所述第二通孔的上部与齿轮室盖的外壁的下部的形状和尺寸相 同,并且所述上框芯上与所述第一浇道孔对应的位置设有第二浇道孔;所述冒口芯中部设 有与所述齿轮室盖的外壁的上部的形状和尺寸相同的第三通孔,并且所述冒口芯上与所述 第二浇道孔对应的位置设有第三浇道孔;所述飞轮壳芯的侧壁的形状和尺寸与所述飞轮壳 的内壁相同,所述齿轮室盖芯的侧壁的形状和尺寸与所述齿轮室盖的内壁相同; 铣砂:对所述飞轮壳芯和所述齿轮室盖芯进行铣砂加工,使得所述飞轮壳芯的顶面的 形状和尺寸与所述飞轮壳的顶面相同,并且所述齿轮室盖芯的底面的形状和尺寸与所述齿 轮室盖的底面相同; 组芯:将所述底盘芯定位在所述下框芯上,然后穿过所述第一通孔将所述飞轮壳芯定 位在所述底盘芯上;接着将所述上框芯定位在所述下框芯上,使得所述第二通孔的下部与 所述第一通孔对准;然后将所述齿轮室盖芯定位在所述飞轮壳芯和所述上框芯上;接着将 所述冒口芯定位在所述上框芯上,使得所述第二通孔的上部与所述第三通孔对准,最后将 所述浇口杯芯定位在所述冒口芯上,使得所述浇口杯芯的出液口对准所述第三浇道孔,形 成整体砂芯; 烘烤:烘烤所述整体砂芯,去除所述整体砂芯内的水分和气体; 浇注:通过所述浇口杯芯的出液口向所述整体砂芯浇注铝合金熔液; 冷却;以及 清理:将铸件与所述整体砂芯分离,切除铸件的浇注系统和冒口并清除铸件粘砂和表 面异物。
2. 根据权利要求1所述的带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法,其特征在于,所述底盘芯 与所述下框芯之间、所述下框芯与所述上框芯之间、所述上框心与所述目口心、之间、所述飞 轮壳芯与所述下框芯之间以及所述齿轮室盖芯与所述上框芯之间通过凸芯头和凹芯头的 配合来定位。
3. 根据权利要求1所述的带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法,其特征在于,所述底盘芯 上,所述横浇道的内侧设有多个用于放置冷铁的冷铁孔。
4. 根据权利要求1所述的带有齿轮室盖的飞轮壳的铸造方法,其特征在于,所述铣砂加 工采用快速无模数铣工艺。 &
5. 根据权利要求4所述的带有齿轮室盖^飞轮壳的铸造方法,其特征在于,所述铣砂加 工过程中,所述飞轮壳芯和所述齿轮室盖芯采用工艺支撑块来支撑。
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