CN108637175B - 一种船用螺旋喷水推进器制造方法 - Google Patents

一种船用螺旋喷水推进器制造方法 Download PDF

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Abstract

一种船用螺旋喷水推进器制造方法，属于精密铸造技术领域，它采用熔模铸造工艺完成铸造毛坯件的生产过程，并配合修磨机设备和卡板检具实现对铸造毛坯件的修磨，从而得到符合产品技术要求的船用螺旋喷水推进器产品，具体操作步骤如下：a、铸造毛坯件及蜡件结构设计；b、蜡件成型模具设计；c、蜡件成型，d、蜡件修整；e、制壳；f、浇注；g、铸造毛坯件的修整。本发明对船用螺旋喷水推进器的制造工艺进行了优化设计，达到了提高工作效率、保证铸件产品质量的目的。

Description

一种船用螺旋喷水推进器制造方法
技术领域
本发明涉及一种精密铸造工艺方法，尤其是一种船用螺旋喷水推进器制造过程中的精密铸造工艺方法，属于精密铸造技术领域。
背景技术
如附图1、图2所示，一种船用螺旋喷水推进器1，其材质为奥氏体ZG022Cr17Ni12Mo2铸造不锈钢，是船用推进动力最为核心的部件。该螺旋喷水推进器1的基体1-1为三维流线型锥体，内腔1-3为形状复杂的中空结构，在螺旋喷水推进器基体1-1外壁上分布着多头厚度尺寸不断变化、围绕基体回转角度大于120°的螺旋叶片1-2，所述螺旋叶片1-2的最薄处尺寸δ=1mm。由于该推进器1结构具有特殊性，工艺性较差，适于采用熔模铸造工艺方法生产制造，但针对熔模铸造流程的蜡件2（如附图3、图4所示）成型问题，蜡件螺旋叶片2-3的空间结构增加了开模的难度，不易实现蜡件2的一次性整体成型，如果通过分块成型与焊接配合的蜡件制造方式，操作步骤繁琐、工作效率较低；另外按照螺旋喷水推进器1产品技术要求，在铸件浇注过程中不允许有浇不足、残缺、气孔、夹渣、冷隔、裂纹、缩孔和穿透性缺陷，因此需创新一种能够提高工作效率、保证铸件产品质量的船用螺旋喷水推进器制造方法。
发明内容
本发明提供一种船用螺旋喷水推进器制造方法，旨在通过对熔模铸造过程中铸造毛坯件结构及蜡件成型工艺的优化设计，达到提高工作效率、保证铸件产品质量的目的。
本发明上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种船用螺旋喷水推进器制造方法，它采用熔模铸造工艺完成铸造毛坯件的生产过程，并配合修磨机设备和卡板检具实现对铸造毛坯件的修磨，从而得到符合产品技术要求的船用螺旋喷水推进器产品，具体操作步骤如下：
a、铸造毛坯件及蜡件结构设计，根据螺旋喷水推进器产品结构特征设计铸造毛坯件及蜡件具体结构，特别是将蜡件的螺旋叶片最薄处尺寸加大，在蜡件的下端面预留加工余量，还在蜡件上端设置用于成型浇注过程中直浇道的芯轴结构；
b、蜡件成型模具设计，根据所述蜡件的结构特征设计蜡件成型模具，将下模设计为分体结构，由一组数量与螺旋喷水推进器螺旋叶片头数一致的下模块组成，上模设计为整体式结构，在上模的底面设计蜡件旋转叶片及基体上部曲面的型腔，并在上模和下模块之间设计与下模块数量一致的一组中模块，使相邻两个下模块、中模块之间的空隙形成蜡件螺旋叶片的型腔，布置在模座上的中轴与下模块之间的空隙形成蜡件基体下部侧壁的型腔，上述各型腔连通形成整体式蜡件型腔;
c、蜡件成型,通过射蜡机在蜡件型腔中注射蜡液，经保压冷却后完成蜡件的整体成型，然后将上模拆除，通过侧向抽芯的方式将下模块和中模块拆除，再将套装在中轴外面的蜡件取出；
d、蜡件修整，对蜡件表面进行修整，得到与铸造毛坯件形状特征相匹配的蜡件；
e、制壳，在蜡件表面上涂料、撒砂、干燥、硬化，再通过脱模和焙烧过程制成内腔与铸造毛坯件形状特征一致的型壳；
f、浇注，利用带有锥形浇口和加长型直浇道的浇注系统完成向型壳中浇注钢液的过程，经冷却后，破壳获取铸造毛坯件；
g、铸造毛坯件的修整，借助于修磨机设备对铸造毛坯件螺旋叶片最薄处进出修磨，并通过机加工方式将铸造毛坯件的下端面预留的加工余量去除，完成船用螺旋喷水推进器的制造过程。
上述船用螺旋喷水推进器制造方法，在所述步骤a中，以M-M、N-N为分割面将蜡件结构划分为上段、中段、下段三部分。
上述船用螺旋喷水推进器制造方法，在所述步骤b中，将蜡件成型模具的蜡件型腔设计为分别与蜡件上段、中段、下段结构匹配的三部分，其中匹配蜡件下段螺旋叶片结构的型腔即由相邻两个下模块之间空隙形成的型腔，由下模块内侧轮廓曲面形成该型腔的分型面；匹配蜡件中段螺旋叶片结构的型腔即由相邻两个中模块和上模之间空隙形成的型腔，由中模块内侧轮廓曲面和上模底部曲面配合形成该型腔的分型面；匹配蜡件上段用于成型浇注过程中直浇道的芯轴结构型腔即上模的轴向中心孔型腔。
上述船用螺旋喷水推进器制造方法，在所述步骤f中，浇注前在型壳的浇口、直浇道部位缠绕包裹保温棉，实现铸造毛坯件的低温快速浇注，然后将铸造毛坯件置于风洞上面吹风，使铸造毛坯件快速冷却。
上述船用螺旋喷水推进器制造方法，在所述步骤g中，利用卡板检具对铸件螺旋叶片最薄处修整后的尺寸进行检验。
本发明所述的船用螺旋喷水推进器制造方法，首先根据螺旋喷水推进器产品结构特征设计铸造毛坯件及蜡件具体结构，然后对蜡件成型模具进行优化设计，利用下模块和中模块的分体式结构，在模具开模过程中能够以侧抽芯方式将下模块和中模块拆除，使套装在中轴外面的蜡件能够顺利取出，从而实现了蜡件的一次性整体成型；本发明还将铸造毛坯件及蜡件的螺旋叶片最薄处尺寸加大，有效地避免了该部位出现铸造冷隔或浇不足的铸造缺陷，在完成铸造毛坯件成型后借助于修磨机设备对铸造毛坯件螺旋叶片最薄处进行修磨，并利用卡板检具对铸件螺旋叶片最薄处修整后的尺寸进行检验，从而保证了船用螺旋喷水推进器产品的一致性；本发明在浇注步骤前，在浇口、直浇道部位缠绕包裹保温棉，以实现铸件的低温快速浇注，然后将铸件置于风洞上面吹风，使铸件快速冷却，从而避免了浇不足、残缺、气孔、夹渣、冷隔、裂纹、缩孔和穿透性缺陷。总之，本发明通过对船用螺旋喷水推进器制造工艺的优化设计，达到提高工作效率、保证铸件产品质量的目的。
附图说明
图1是船用螺旋喷水推进器结构示意图；
图2是船用螺旋喷水推进器剖面结构示意图；
图3是船用螺旋喷水推进器制造过程中蜡件结构示意图；
图4是船用螺旋喷水推进器制造过程中蜡件剖面结构示意图；
图5是蜡件成型模具的型腔下段分型面曲线路径示意图；
图6是蜡件成型模具的型腔中段分型面曲线路径示意图；；
图7是蜡件成型模具剖面结构示意图；
图8是图7中A-A剖面结构示意图；
图9是图7中B-B剖面结构示意图；
图10是铸造毛坯件浇注示意图。
图中各标号清单为：
1、螺旋喷水推进器，1-1、基体，1-2、螺旋叶片，1-3、内腔；2、蜡件，2-1、加工余量，2-2、蜡件基体，2-3、蜡件旋转叶片，2-4、蜡件基体内腔；3、蜡件成型模具，3-1、下模块， 3-2、中模块， 3-3、上模， 3-4、中轴，3-5、蜡件型腔；4、铸造毛坯件，5、浇口，6、直浇道，7、保温棉，8、风洞。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明进一步说明
参看图1、图2，本发明为适用于船用螺旋喷水推进器1的制造方法，它采用熔模铸造工艺完成铸造毛坯件的生产过程，并配合修磨机设备和卡板检具实现对铸造毛坯件的修磨，从而得到符合产品技术要求的船用螺旋喷水推进器1产品。
参看图图3至图10，本发明所述船用螺旋喷水推进器的制造方法，按下列步骤操作：
a、铸造毛坯件及蜡件结构设计，根据螺旋喷水推进器1产品结构特征设计铸造毛坯件4及蜡件2具体结构，特别是将蜡件2的螺旋叶片最薄处2-3尺寸加大，在蜡件2的下端面预留加工余量2-1，还在蜡件2上端设置用于成型浇注过程中直浇道的芯轴结构2-5（如附图2所示），同时，为了便于蜡件成型模具的设计，以M-M、N-N为分割面将蜡件结构划分为上段S、中段Z、下段X三部分（如附图3所示）；
b、蜡件成型模具设计，根据所述蜡件2的结构特征设计蜡件成型模具3，将蜡件成型模具3的蜡件型腔3-5设计为分别与蜡件上段S、中段Z、下段X结构匹配的三部分，同时将下模设计为分体结构，由一组数量与螺旋喷水推进器1螺旋叶片1-2头数一致的下模块3-1组成，使相邻两个下模块3-1之间的空隙形成蜡件下段X的螺旋叶片型腔，该型腔由下模块3-1内侧轮廓曲面形成该型腔的分型面，其分型面曲线路径为：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ→Ⅶ→Ⅷ→Ⅸ→Ⅹ→Ⅺ→Ⅻ（如附图5所示），将上模3-3设计为整体式结构，在上模3-3的底面设计蜡件旋转叶片及基体上部曲面的型腔，并在上模3-3和下模块3-1之间设计与下模块数量一致的一组中模块3-2，使相邻两个中模块3-2之间的空隙形成蜡件中段Z的旋转叶片型腔，该型腔由中模块3-2内侧轮廓曲面和上模3-3底部曲面配合形成该型腔的分型面，其分型面曲线路径为：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ→Ⅶ→Ⅰ（如附图6所示），由布置在模座3-6上的中轴3-4与下模块3-1之间的空隙形成蜡件基体2-2下部侧壁的型腔，上述各型腔连通形成整体式蜡件型腔3-5；
c、蜡件成型，通过射蜡机在蜡件型腔3-5中注射蜡液，经保压冷却后完成蜡件的整体成型，然后将上模3-3拆除，通过侧向抽芯的方式将下模块3-1和中模块3-2拆除，再将套装在中轴3-4外面的蜡件2取出；
d、蜡件修整，对蜡件2表面进行修整，得到与铸造毛坯件4形状特征相匹配的蜡件；
e、制壳，在蜡件2表面上涂料、撒砂、干燥、硬化，再通过脱模和焙烧过程制成内腔与铸造毛坯件形状特征一致的型壳；
f、浇注，利用带有锥形浇口5和加长型直浇道6的浇注系统向型壳中浇注钢液，浇注前在浇口5、直浇道6部位缠绕包裹保温棉7，实现铸造毛坯件4的低温快速浇注，然后将铸造毛坯件4置于风洞8上面吹风，使铸造毛坯件4快速冷却；
g、铸造毛坯件的修整，借助于修磨机设备对铸造毛坯件螺旋叶片最薄处进出修磨，利用卡板检具对铸件螺旋叶片1-2最薄处修整后的尺寸进行检验，并通过机加工方式将铸造毛坯件的下端面预留的加工余量去除，完成船用螺旋喷水推进器的制造过程。

Claims (3)

1.一种船用螺旋喷水推进器制造方法，其特征是，它采用熔模铸造工艺完成铸造毛坯件的生产过程，并配合修磨机设备和卡板检具实现对铸造毛坯件的修磨，从而得到符合产品技术要求的船用螺旋喷水推进器产品，按下列步骤操作：
a、铸造毛坯件及蜡件结构设计，根据螺旋喷水推进器（1）产品结构特征设计铸造毛坯件（4）及蜡件（2）具体结构，将蜡件（2）的螺旋叶片最薄处（2-3）尺寸加大，在蜡件（2）的下端面预留加工余量（2-1），还在蜡件（2）上端设置用于成型浇注过程中直浇道的芯轴结构（2-5）；
在此步骤中，以M-M、N-N为分割面将蜡件结构划分为上段（S）、中段（Z）、下段（X）三部分；
b、蜡件成型模具设计，根据所述蜡件（2）的结构特征设计蜡件成型模具（3），将下模设计为分体结构，由一组数量与螺旋喷水推进器（1）螺旋叶片（1-2）头数一致的下模块（3-1）组成，上模（3-3）设计为整体式结构，在上模（3-3）的底面设计蜡件旋转叶片及基体上部曲面的型腔，并在上模（3-3）和下模块（3-1）之间设计与下模块数量一致的一组中模块（3-2），使相邻两个下模块（3-1）、中模块（3-2）之间的空隙形成蜡件螺旋叶片的型腔，布置在模座（3-6）上的中轴（3-4）与下模块（3-1）之间的空隙形成蜡件基体（2-2）下部侧壁的型腔，上述各型腔连通形成整体式蜡件型腔（3-5）；
c、蜡件成型，通过射蜡机在蜡件型腔（3-5）中注射蜡液，经保压冷却后完成蜡件的整体成型，然后将上模（3-3）拆除，通过侧向抽芯的方式将下模块（3-1）和中模块（3-2）拆除，再将套装在中轴（3-4）外面的蜡件（2）取出；
d、蜡件修整，对蜡件（2）表面进行修整，得到与铸造毛坯件（4）形状特征相匹配的蜡件；
e、制壳，在蜡件（2）表面上涂料、撒砂、干燥、硬化，再通过脱模和焙烧过程制成内腔与铸造毛坯件形状特征一致的型壳；
f、浇注，利用带有锥形浇口（5）和加长型直浇道（6）的浇注系统完成向型壳中浇注钢液的过程，浇注前在浇口（5）、直浇道（6）部位缠绕包裹保温棉（7），实现铸造毛坯件（4）的低温快速浇注，然后将铸造毛坯件（4）置于风洞（8）上面吹风，使铸造毛坯件（4）快速冷却，经冷却后，破壳获取铸造毛坯件（4）；
g、铸造毛坯件的修整，借助于修磨机设备对铸造毛坯件螺旋叶片最薄处进行修磨，并通过机加工方式将铸造毛坯件的下端面预留的加工余量去除，完成船用螺旋喷水推进器的制造过程。
2.根据权利要求1所述的船用螺旋喷水推进器制造方法，其特征是，在所述步骤b中，将蜡件成型模具（3）的蜡件型腔（3-5）设计为分别与蜡件上段（S）、中段（Z）、下段（X）结构匹配的三部分，其中匹配蜡件下段螺旋叶片结构的型腔即由相邻两个下模块之间空隙形成的型腔，由下模块（3-1）内侧轮廓曲面形成该型腔的分型面；匹配蜡件中段螺旋叶片结构的型腔即由相邻两个中模块（3-2）和上模（3-3）之间空隙形成的型腔，由中模块（3-2）内侧轮廓曲面和上模（3-3）底部曲面配合形成该型腔的分型面；匹配蜡件上段用于成型浇注过程中直浇道（6）的芯轴结构型腔即上模的轴向中心孔型腔。
3.根据权利要求1所述的船用螺旋喷水推进器制造方法，其特征是，在所述步骤g中，利用卡板检具对铸件螺旋叶片（1-2）最薄处修整后的尺寸进行检验。
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