CN108057873B - 低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，解决了产品研发周期中由于产品结构不断调整造成的模具不断修整或者新制带来的研发周期长、研发成本高的问题。其具体为：步骤S001，按照产品二维图纸在三维软件中建立铸件的三维模型；步骤S002，按照工艺要求在所述铸件三维模型上布置浇注系统和冒口，并在最小吃砂量的前提下通过与铸件三维模型、浇注系统和冒口求差后获得所述铸件的型芯体；步骤S003，对所述铸件型芯体进行分芯和/或分型，将所述铸件型芯体分切为内腔砂芯、外型砂型和冒口砂型三部分，所述内腔砂芯用来形成铸件的内腔结构，所述外型砂型用来形成铸件的外型结构，所述冒口砂型用来容纳冒口，并在对外的面上设置冒口做和浇口座。

Description

低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种低压铸造技术，特别涉及一种铝合金薄壁铸件的铸造工艺。

背景技术

图1所示铝合金壳体铸件，属于典型的大尺寸薄壁铸铝件，其直径为Φ400mm-1200mm。此类产品，外表面需要全加工，内部存在较多加强筋、脐子（需要打孔）等。在造型过程中，此类产品多采用模具工艺造型生产，沿铸件最大截面分型，外轮廓由模具带出，内腔结构由砂芯形成，内腔砂芯采用木质芯盒成形，因为筋板较薄而且较高，起模困难，需要将筋板模具做成活料，致使铸件尺寸精度较差。另外，在产品研发周期中，因产品结构修改或者铸造工艺调整，需要频繁修改模具，造成研发成本高、周期长。同时，在组芯过程中，一般采用专用夹具结合手工测量的方式控制组芯精度，操作难度大。如此的现有制芯、造型工艺制作出来的砂芯繁多，组芯方式复杂，过程控制要求繁琐，对于现场工人的技能等级要求高。同时，产品尺寸难以控制，导致尺寸误差大。

发明内容

有鉴于以上问题，有必要提出一种低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，以解决产品研发周期中由于产品结构不断调整造成的模具不断修整或者新制带来的研发周期长、研发成本高的问题，同时通过采用增材制造技术避免了按照产品结构分芯和/或分型造成的砂芯数量多、组芯难度大、精度低的问题。

一种低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其具体为：

步骤S001，按照产品二维图纸在三维软件中建立铸件的三维模型；

步骤S002，按照工艺要求在所述铸件三维模型上布置浇注系统和冒口，并在最小吃砂量的前提下通过与铸件三维模型、浇注系统和冒口求差后获得所述铸件的型芯体；

步骤S003，对所述铸件型芯体进行分芯和/或分型，将所述铸件型芯体分切为内腔砂芯、外型砂型和冒口砂型三部分，所述内腔砂芯用来形成铸件的内腔结构，所述外型砂型用来形成铸件的外型结构，所述冒口砂型用来容纳冒口，并在对外的面上设置冒口做和浇口座。

作为本发明的进一步限定，内腔砂芯、外型砂型和冒口砂型的配合面上均设有用于定位和固定的子母扣。

作为本发明的进一步限定，与所述型芯体配合的浇注底盘由能耐900℃以上高温的金属材质制成，其具体结构为中部带有升液管的圆形或者方向平盘，从而实现所述浇注底盘的多次重复利用，不仅降低了生产成本，也方便了生产的通用性。同时所述升液管也即直浇道，金属液从此进入浇注系统进行铸件的充型。

本技术方案的技术效果为：通过实施本发明所述的低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，解决了产品研发周期中由于产品结构不断调整造成的模具不断修整或者新制带来的研发周期长、研发成本高的问题，使得研发周期缩短80%以上；同时通过采用增材制造技术避免了按照产品结构分芯和/或分型造成的砂芯数量多、组芯难度大、精度低的问题。本发明通过设置通用的浇注底座，提升了生产效率的同时，降低了生产成本。通过采用型芯一体式分型的方式，避免了非平面结构的组芯工序，降低了组芯工序的操作难度，也提升了组型的精度，提升了工艺出品率，使得铸件的合格率达到95%以上。

附图说明

图1是本发明薄壁铝合金铸件结构图；

图2是本发明浇注系统和冒口布置图；

图3是本发明型芯装配示意图；

图4是本发明第一种分型方案爆破图；

图5是本发明第二种分型方案爆破图。

图中，1-直浇道；2-横浇道；3-内浇道；4-冒口；5-浇注底盘；5A-升液管；5B-底托；6-内腔砂芯；6A-横浇道型；6B-内腔柱芯；7-外型砂型；8-冒口砂型；8A-冒口盖；8B-冒口芯；9A-第一分型面；9B-第二分型面；10-带窗口的内腔砂芯；11-半型外型砂型。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，将按照附图实施例进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1所示为一内腔带有加强筋的柱状体结构，且其外圆周壁上开设有窗口。所述柱状体铸件采用低压铸造技术，其第一种分型方案为：

步骤S101，按照产品二维图纸在三维软件中建立柱状体铸件的三维模型；

步骤S102，按照工艺要求在所述柱状体铸件三维模型上布置浇注系统和冒口，并在最小吃砂量的前提下通过与柱状体铸件三维模型、浇注系统和冒口求差后获得所述柱状体铸件的型芯体；

步骤S103，对所述柱状体铸件型芯体进行分芯和/或分型，沿所述柱状体铸件上的窗口上边缘垂直于铸件轴向方向的面为第一分型面9A，沿直浇道和横浇道的交接面为第二分型面9B，所述第一分型面9A和第二分型面9B将柱状体铸件型芯体分切为三部分，分别为内腔砂芯6、外型砂型7和冒口砂型8，所述内腔砂芯6包括柱状体铸件的内腔结构、横浇道2及直浇道1与横浇道2交接段，所述外型砂型7包括所述柱状体铸件的外型结构和内浇道3，所述冒口砂型8上设有与内浇道3相连的冒口4。

优选地，可在所述柱状体铸件三维模型上还可以按照技术质量要求在产品待加工面上设置加工量，在关键薄壁部位设置工艺补正量。所述关键薄壁部位的壁厚一半为3mm-12mm。

优选地，所述浇注系统采用低压铸造系统，具体为直浇道1位于所述柱状体铸件型芯体底部的圆心位置处；横浇道2沿所述柱状体铸件型芯体底部的径向方向均匀分布有若干条；内浇道3从横浇道2远离直浇道1的一端沿所述柱状体铸件型芯体轴向方向分布有若干条，且一直贯通到所述柱状体铸件型芯体顶部。

优选地，所述每个内浇道3位于所述柱状体铸件型芯体顶面的端头处设有对应的冒口4，从而实现金属液的冲压，以保证产品能充实，避免缩孔、缩陷等缺陷。

优选地，所述冒口砂型8还可以设立为冒口芯8B和冒口盖8A，以方便型芯装配，使得冒口与内浇道3能够良好的对齐，从而利于金属液的顺畅流动。所述冒口芯8B上设有定位芯头，从而方便冒口砂型8与内腔砂芯6相互配合。

优选地，当内腔砂芯6影响冷铁的布置时，可以将所述内腔砂芯6分切为内腔柱芯6B和横浇道型6A。

优选地，所述内腔砂芯6、外型砂型7和冒口砂型9间设有0.2mm-1.0mm的配合间隙，在型芯装配过程中，在所述配合间隙处设密封条。

优选地，在所述柱状体铸件型芯体上需要放置冷铁的上预留冷铁容纳腔，且所述冷铁容纳腔与冷铁件留有0.3mm-0.5mm的配合间隙。

优选的，在所述内腔砂芯6的横浇道型6A上设有用于配合与定位的子母扣结构。

所述柱状体铸件的组型与浇注过程为：

1）将所述内腔砂芯置于浇注底盘上；

2）将外型砂型通过子母扣定位结构组型到所述内腔砂芯上；

3）将冒口砂型扣合在外型砂型和内腔砂芯上部，完成整个柱状体铸件型芯体的组型；

4）用密封条将所述内腔砂芯、冒口砂型和外型砂型间的配合间隙密封；

5）将所述密封后的柱状体铸件型芯体连同浇注底盘一起置于相应的砂箱中，流树脂砂背砂，待树脂砂硬化后，将整个箱体移动到浇注区域待浇注。

优选地，所述金属液在0.3MPa-0.7MPa的低压下通过升液管注入所述柱状体铸件型芯体的浇注系统中，并保压15min-30min，从而完成所述柱状体铸件的浇注。

如图1所示为一内腔带有加强筋的柱状体结构，且其外圆周壁上开设有窗口。所述柱状体铸件采用低压铸造技术，其第二种分型方案为：

步骤S201，按照产品二维图纸在三维软件中建立柱状体铸件的三维模型；

步骤S202，按照工艺要求在所述柱状体铸件三维模型上布置浇注系统和冒口，并在最小吃砂量的前提下通过与柱状体铸件三维模型、浇注系统和冒口求差后获得所述柱状体铸件的型芯体；

步骤S203，对所述柱状体铸件型芯体进行分芯和/或分型，将所述柱状体铸件的内腔整体出芯并于横浇道结构所在的横浇道型形成带窗口的内腔砂芯10，沿柱状体铸件窗口对称的轴线将柱状体铸件外型结构的砂型切分为两个对称的半型外型11，所述两个对称的半型外型11可以有效的包裹窗口部分的结构，所述冒口盖8A直接扣合在所述带窗口的内腔砂芯10上。

所述第二种分型方案，可以使内浇道3和冒口4可以一体成型，从而避免了因两个对不齐造成的金属液紊流，致使铸件表面质量变差。

所述第二种方案的组型过程为：

1）将浇注底盘5置于组型平台上，将带窗口的内腔砂芯10通过定位子母扣结构坐落到所述浇注底盘5上；

2）将半型外型11通过定位子母扣扣合到带窗口的内腔砂芯10上；

3）将冒口盖8A通过定位子母扣扣合在带 窗口的内腔砂芯10上，完成整个柱状体铸件型芯体的组型。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其特征在于，所述低压铸造薄壁铝合金铸件的分型方案具体为：

S101，按照产品二维图纸在三维软件中建立柱状体铸件的三维模型；

S102，按照工艺要求在所述柱状体铸件三维模型上布置浇注系统和冒口，并在最小吃砂量的前提下通过与柱状体铸件三维模型、浇注系统和冒口求差后获得所述柱状体铸件的型芯体；

S103，对柱状体铸件的所述型芯体进行分芯和/或分型，沿所述柱状体铸件上的窗口上边缘垂直于铸件轴向方向的面为第一分型面(9A)，沿直浇道和横浇道的交接面为第二分型面(9B)，所述第一分型面(9A)和第二分型面(9B)将柱状体铸件型芯体分切为三部分，分别为内腔砂芯(6)、外型砂型(7)和冒口砂型(8)，所述内腔砂芯(6)包括柱状体铸件的内腔结构、横浇道(2)及直浇道(1)与横浇道(2)交接段，所述外型砂型(7)包括所述柱状体铸件的外型结构和内浇道(3)，所述冒口砂型(8)上设有与内浇道(3)相连的冒口(4)。

2.如权利要求1所述的低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其特征在于，所述内腔砂芯(6)、外型砂型(7)和冒口砂型(8)的配合面上均设有用于定位和固定的子母扣。

3.如权利要求2所述的低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其特征在于，在所述柱状体铸件的待加工面上设有加工量，在所述柱状体铸件的关键薄壁部位设有工艺补正量。

4.如权利要求3所述的低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其特征在于，所述浇注系统采用低压铸造系统，具体为直浇道(1)位于所述柱状体铸件型芯体底部的圆心位置处；横浇道(2)沿所述柱状体铸件型芯体底部的径向方向均匀分布有若干条；内浇道(3)从横浇道(2)远离直浇道(1)的一端沿所述柱状体铸件型芯体轴向方向分布有若干条、且一直贯通到柱状体铸件的所述型芯体顶部，在柱状体铸件的所述型芯体顶部内浇道(3)出口上设有对应的冒口(4)。

5.如权利要求4所述的低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其特征在于，所述冒口砂型(8)设立为冒口芯(8B)和冒口盖(8A)，所述内腔砂芯(6)分切为内腔柱芯(6B)和横浇道型(6A)。

6.如权利要求5所述的低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其特征在于，所述柱状体铸件的组型与浇注过程为：

第一步，将所述内腔砂芯(6)置于浇注底盘(5)上；

第二步，将外型砂型通过子母扣定位结构组型到所述内腔砂芯(6)上；

第三步，将冒口砂型(8)扣合在外型砂型(7)和内腔砂芯(6)上部，完成整个柱状体铸件型芯体的组型；

第四步，用密封条将所述内腔砂芯(6)、冒口砂型(8)和外型砂型(7)间的配合间隙密封；

第五步，将所述密封后的柱状体铸件型芯体连同浇注底盘一起置于相应的砂箱中，流树脂砂背砂，待树脂砂硬化后，将整个箱体移动到浇注区域待浇注。

7.如权利要求6所述的低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其特征在于，所述浇注底盘(5)由能耐900℃以上高温的金属材质制成，其具体结构为中部带有升液管的圆形或方形平盘。

8.如权利要求7所述的低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法，其特征在于，金属液在0.3MPa-0.7MPa的低压下通过升液管(5A)注入所述柱状体铸件型芯体的浇注系统中，并保压15min-30min，从而完成所述柱状体铸件的浇注。

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