汽车发动机缸体低压铸造工艺的设计

摘要：本文主要是依据1.5L汽车发动机缸体中的铸件结构及其特点，并且和企业的实际生产条件相结合，运用中注式机体浇筑系统、一箱两件和机体卧浇的工艺，对发动机浇注系统实施优化设计，从而研发出1.5L的完整发动机缸体的制造工艺。此项工艺的设计方式在提升企业整体生产效率的同时，在产品的质量方面也起到了有效的保障，铸件的合格率高达98%以上。

关键词：缸体 铸件 一箱两件 工艺设计

中图分类号： TG249 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）01（c）0000-00

伴随当前社会当中对环境保护的要求越来越高，而汽车尾气的排放是当前引起环境污染的主要原因之一，这就对汽车的尾气排放量的设计标准提出了较高的要求。为了最大程度满足这一要求，发动机各大生产厂家都着手加大了对发动机设计和开发的力度，当前大部分的生产厂家普遍采取的是多气门电子喷发动机。在汽车内部构造中，缸体是发动机中最重要的部件之一，伴随汽车行业的飞速发展，在汽车制造业当中对发动机缸体设计的尺度以及力学方面的性能要求不断提升，进而对缸体铸件的质量提出较高的要求。

1发动机缸体制造工艺及条件概述

我们就以重庆大江工业集团铸锻公司为例，该企业是专业生产汽车发动机中的缸体，具体的生产能力达到每年30多万台。该公司具备西班牙最新进口的砂处理系统以及气冲造型线，气冲造型线可以具体的分为水平分型，实际的砂箱内部的尺寸为1300×900×340/340，此外还有跟多种型号的热芯盒发射装置30多台，全部的砂芯都使用热芯盒来制芯；熔炼设备为德国“容克”企业生产的5T自动变频感应炉；而且还具备了铸件清理流水线、汽车烤漆生产线以及热处理锅炉等相关的配套设施。

2工艺的具体设计

（一）制芯工艺介绍

所有的砂芯都是选取覆膜砂制芯，其中除了水套芯和油道芯属于高强度之外，剩下的都是强度较低的覆膜砂。

采取Z8085射芯机中的热芯盒来制作钢筒芯，并且将射砂口的方向设置在钢筒的方向上，为了最大程度降低钢筒芯的重量，降低砂芯的排气量，以便于砂芯的排气，使用下顶芯结构，设定相应的减重模块，从曲轴室的方向上对砂芯实施抽空，最大程度上降低了砂芯的实际重量，通过这种方式，不但降低了砂芯的实际排气量，同时又便于设定砂芯的排气管道；

利用Z8580射芯机中的热芯盒制作对应的水套芯，利用Z8682射芯机中的热芯盒制定相应的油道芯；利用2ZZ8825射芯机中的热芯盒制定对应的端芯、定位芯以及浇道芯，分别运用上下的分模结构，对砂芯的后部进行抽空，通过这种方式，不但降低了覆膜砂的实际用量，同时又降低了砂芯的排气量，并且还扩大了砂芯的排气管道。

（二）组芯工艺

因为覆膜砂芯的表面非常密集，其内部却较为松散，为了保证水套芯可以顺畅的排气，通常采用在组芯前，首先在工艺水孔的芯头上钻出一个φ6的排气孔，来进行排气。

为了使铸件缸筒以及水套外壁厚度的均匀性，首先需要将水套芯、定位芯以及油道芯，通过与专业的夹具相组合，运用热熔胶进行粘接，随后再和钢筒芯和缸体端芯进行二次组合，二次组合不需要用胶粘，而是需要依靠砂芯的芯头之间相互定位，这样更加容易更换，方式因为某个砂芯的故障或者是损坏造成一整套的砂芯报废。

（三）造型工艺

运用气冲生产流水线造型，对生产节拍设定为40箱/h，对应的气冲气压设置为0.5MPa，保证砂型的紧密程度，防止在浇注的环节中出现冲砂的状况。为了大幅度提升生产效率，在生产流程中和砂箱的尺寸相结合，运用了一箱两件的生产工艺。此外，气冲造型在分型的形式上设定为水平分型，所以这就要求生产工艺必须要设定为卧浇方式，将所运用的型砂设定为湿型砂。

为了对砂型的排气功能加以保障，在造型之后，将所有的出气孔全都引穿。砂型的表面必须要清理干净并通过相关的检验合格之后，才能进入到下芯的工作程序中。

（四）下芯生产工艺

为了最大程度保证铸件的精度，首先将已经组合完成的砂芯放到下芯的胎具上，运用下芯胎具为砂芯的组合质量实施审查，随后在运用专业的下芯吊具把砂芯放到砂型当中去。

为了保证在下芯环节中的稳定性，相关设计人员对下芯吊具实施了针对性的设计，将其设定为三层框架的结构，确保下芯吊具和下芯胎具在定型完成之后，吊具才可以抓取砂芯，在下芯吊具和砂箱都定位完成之后，将砂芯在放入到砂型当中，保证砂芯在砂型当中的具体位置完全完全正确，以此来保证铸件的整体尺寸的准确性。

（五）熔炼和浇筑工艺

利用自动变频感应炉来进行熔炼，在实际的熔炼过程当中，电磁的搅拌能力较强，为了防止铁水的成分不够均匀，可以在高温过后在进行镇静工作，剩余的熔渣可以全部处理。所以，铁水质量的稳定性，对变频感应的熔炼有着非常重要的影响，所以必须要对铁水的温度加以有效的保障。

因為此产品的材质是合金铸铁，而产品又是薄璧件，要想保证铁水的顺利充型，就需要达到较高的出炉温度，大约在1480℃～1490℃；生产的方式运用包内冲入的方式，一包铁液可以浇注四箱，实际的浇注温度要稳定在1420℃～1440℃之间。为了防止在浇注过环节中带入熔渣或者浮渣等杂物，这就需要在横浇道以及分支直浇道之间的连接处，装置纤维过滤网。

铸件的材质是以铜-钼合金构成。

3结束语：

本文主要是对汽车发动机缸体低压铸造工艺的设计进行了分析，在1.5L汽车发动机缸体的设计当中，运用中注式机体浇筑系统、一箱两件和机体卧浇的工艺流程，对发动机浇注系统实施优化设计，从而研发出1.5L的完整发动机缸体的制造工艺。此项工艺的设计方式在提升企业整体生产效率的同时，在产品的质量方面也起到了有效的保障，铸件的合格率也得到了大幅度的提升。

参考文献：

[1]陈学美.黄瑶.王雷刚汽车发动机下缸体低压铸造工艺及模具设计[J]特种铸造及有色合金 2011（8）

[2]黄政.汽车发动机缸体的铸造工艺[J]重庆市铸造年会论文集2011（4）

[3]周淑容.汽车发动机缸体模具设计及低压铸造工艺研究[J]铸造技术2014（2）

作者简介

姓名：苏伟 出生年月：1986年10月29日 性别 ：女 籍贯：辽宁 研究方向：汽车服务，汽车制造 学历：本科 职称：助教