PDF《Z8040 射芯机制作大型气缸盖水套砂芯 热芯盒的优化设计》

large cylinder head;

water jacket sand cores;

hot box;

core box body ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ―― ― 收稿日期:2013-01-08;

修订日期:2013-02-19 作者简介:彭显平(1963- ),四川蓬溪人,教授.主要从事铸造工艺工 装(模具)的教学及研究工作.E-mail:[email protected] Vol.

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2013 铸造技术 FOUNDRY TECHNOLOGY

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2013 2 芯盒本体 对于热芯盒本体的优化设计, 包括一些权威资 料目前似乎尚无对其定量的研究. 根据笔者实践经 验, 热芯盒本体优化设计在定性方面则可遵循的主 要原则为: 体现在本体结构的合理性和适宜大小尺 寸两个主要方面. 对于热芯盒本体结构合理性的设计, 虽无法定 量研究和评述, 但对于Z8040射芯机热芯盒的上下 芯盒本体优化设计之定性的主要原则大致可以归纳 为:结构应尽可能简化;

分盒面应尽可能在砂芯的重 要特征面(或自然尺寸)结构处;

上盒体结构有尽可 能的刚性, 以使其变形量尽可能达到最低程度及提 高其使用寿命等. 对于热芯盒本体适宜大小尺寸的优化设计,主要 遵循的原则应是:既要保证芯盒本体有适宜的 蓄热 量及热平衡性,适宜的刚性(即尽可能少的变形量),又 要保证芯盒本体不必过重而增加不必要的能量消耗. 经过笔者在Z8040射芯机热芯盒的上、 下芯盒 本体设计过程中采用和引入人类工效学、 美学及绩 效理论等对其优化设计的理念,设计出图2所示气缸 盖水套砂芯热芯盒上、下盒体结构的优化设计方案. 图2(a)所示气缸盖水套砂芯热芯盒上盒体结构 的主要特点是:上盒体的总高尺寸为120 mm,其适 宜的高度尺寸既充分保证了盒体的结构强度要求和 盒体的蓄热量要求,又使其盒体质量适宜:不会因过 重而增加不必要的能量消耗. 其主要特点可以简单 归纳为结构美观、质量适宜、分布合理. 图2(b)气缸盖水套砂芯热芯盒下盒体结构的主 要特点是:下盒体的主体高度尺寸(即射砂口衬套长 度尺寸)是70 mm、周边凸缘高度45 mm、总高尺寸为

115 mm的结构既充分保证了前述的下盒体的刚性要 求,以及盒体的蓄热量要求;

其主体高度尺寸(70mm), 又很好地保证了射砂口衬套长度尺寸不宜过长的工 艺要求,这在气缸盖水套砂芯热芯盒上尤其重要.

3 底框的优化设计 对于热芯盒底框(座)的设计,许多工厂或公司 都沿用射芯机制作公司(工厂)所附射芯机使用说明 书上推介的结构, 或沿用一些权威手册上介绍的结 构.笔者认为这些 传统 结构通常存在着外观粗糙、 笨重,加强筋较多地凸显于外部等不良结构.对于一 些多开盒或水平分盒结构的热芯盒,底框(座)结构 往往要占整套热芯盒表面积的50%~60%, 其传统 的傻、大、粗外观对热芯盒外观质量产生着极大的不 良影响(如图3). 近几年来笔者对系列资料[4~8] 的热冷芯盒结构 及其附件优化设计的研究,在热(冷)芯盒等重要铸 造工装的设计中,引入人类工效学、美学、绩效理论 等理论来指导其结构设计, 从而在其结构和外观上 使铸造工装达到 精品 的层次(如图4). 用上述设计理念,分析图

3、图4所示热芯盒的底 框结构,优缺点分别表现如下. 图4所示热芯盒之底框:外型规则,加强筋内置 (外部不凸显),表现出 内筋外光 的结构特点.底框 的材料若选用HT250 (或HT200), 其主要壁厚以 20~25 mm左右较为适宜;