一种超大长径比铸件坭芯的固定结构及造型工艺的制作方法

1.本发明涉及一种超大长径比铸件坭芯的固定结构及造型工艺，属水柴油机部件铸造技术领域。


背景技术：

2.随着船用低速柴油机不断向高强度化、超长冲程、超高爆发压力和有效压力、高输出功率等技术方向发展，为适应超长冲程运行，其缸体、缸套有效长度随之加长，在铸造过程中腔体坭芯尺寸长径比随之变大，给造型过程的坭芯制作、固定造成一定难题。目前使用的固定方式为底部定位加顶部横向芯头定位，容易造成坭芯偏心、断层钻铁等质量缺陷，对产品质量造成较大影响。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种超大长径比铸件坭芯的固定结构及造型工艺，此固定结构通过对超大长径比铸件坭芯底部及头部坭芯设计定位及固定芯头对坭芯进行位置固定，解决了因坭芯受剪切力而导致坭芯偏心、断层钻铁等质量缺陷。
4.为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，包括腔体坭芯，腔体泥芯的底部端头设置有底部芯头，底部芯头与铸件底箱构成锥形定位配合；腔体坭芯的顶部端头设置有顶部芯头，顶部芯头与固定坭芯构成锥形定位配合，固定坭芯通过锥形定位设置在定位凸台的中心部位，定位凸台设置在铸件盖箱内部，铸件盖箱的内部并位于定位凸台的外围设置有预埋坭芯套。
5.所述底部芯头采用锥形柱体结构，底部芯头的长径比取1-2：1，底部芯头的斜度选择1
°‑3°
。
6.所述顶部芯头的底部外围设置有用于对顶部芯头进行支撑定位的定位台阶，定位台阶宽度5 mm
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20mm，顶部芯头的斜度1
°‑5°
，高度50 mm
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100mm。
7.所述固定坭芯的中心部位加工有用于和顶部芯头相配合的锥形孔，固定坭芯的外壁设置有用于和定位凸台相配合的锥形外壁。
8.所述固定坭芯的具体尺寸根据顶部芯头的尺寸来确定，具体尺寸为比顶部芯头单边大10 mm
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20mm。
9.所述定位凸台高度为30mm-50mm。
10.所述预埋坭芯套大小为比固定坭芯单边大5 mm
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20mm。
11.采用一种超大长径比铸件坭芯的固定结构进行造型的工艺，包括以下步骤：步骤1，工艺设计：步骤1.1，根据铸件腔体具体尺寸设计腔体坭芯的尺寸，再根据腔体坭芯的尺寸确定底部芯头的具体尺寸，以便于腔体坭芯的下芯，并增强垂直稳定性；然后，根据实际情况设计顶部芯头，并确定顶部芯头的尺寸；步骤1.2，根据顶部芯头的尺寸随形设计固定坭芯，用于铸件盖箱与腔体坭芯之间
的固定；步骤1.3，在铸件盖箱的腔体坭芯定位部位做出定位凸台，定位凸台的面积与固定坭芯的尺寸相匹配；步骤1.4，设计预埋坭芯套，并根据固定坭芯的尺寸确定预埋坭芯套的尺寸，用于盖箱后配置固定坭芯；步骤2，模型及腔体坭芯制作：根据工艺设计图制作模型及相应腔体坭芯，并做好表面防护；步骤3，外型制作：根据工艺设计图及模型制作铸件外型，关键点在于制作铸件盖箱时先用型砂将步骤1.3所述定位凸台四周刮平，四周宽于定位凸台20mm-50mm，将预埋坭芯套放置于所刮平面之上；步骤4，配箱：步骤4.1，首先将腔体坭芯的底部芯头落于铸件底箱，竖直放置，然后配置剩余腔体坭芯；步骤4.2，盖箱：检查腔体坭芯的顶部芯头的位置尺寸，公差
±
5mm以内，确认无误后盖箱；步骤4.3，配置固定坭芯，四周采用密封泥条对接合面进行密封；预留固定坭芯排气孔，将预埋坭芯套空腔部分填砂舂实，造型完毕。
12.本发明有如下有益效果：1、本发明通过对超大长径比铸件坭芯底部及头部坭芯设计定位及固定芯头对坭芯进行位置固定，解决了因坭芯受剪切力而导致坭芯偏心、断层钻铁等质量缺陷。
13.2、通过上述尺寸结构的底部芯头保证了腔体坭芯与铸件底箱之间的可靠定位，并增强了其支撑定位的稳定性。通过采用锥形柱体结构方便了其定位安装。
14.3、通过上述的顶部芯头能够实现腔体坭芯顶部的可靠定位，进而保证了腔体坭芯的定位精度。
15.4、通过上述的固定坭芯能够实现对顶部芯头的可靠定位，进而实现对腔体坭芯顶部的可靠固定，进而保证了定位精度。
16.5、通过上述的固定坭芯能够实现对顶部芯头的可靠定位。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
18.图1为本发明固定结构图。
19.图2为本发明腔体坭芯结构图。
20.图3为本发明固定坭芯结构图。
21.图中：铸件底箱1、底部芯头2、腔体坭芯3、顶部芯头4、固定坭芯5、铸件盖箱6、预埋坭芯套7、定位凸台8、定位台阶9；锥形孔501、锥形外壁502。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
23.实施例1：参见图1-3，一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，包括腔体坭芯3，腔体泥芯3的底部端头设置有底部芯头2，底部芯头2与铸件底箱1构成锥形定位配合；腔体坭芯3的顶部端头设置有顶部芯头4，顶部芯头4与固定坭芯5构成锥形定位配合，固定坭芯5通过锥形定位设置在定位凸台8的中心部位，定位凸台8设置在铸件盖箱6内部，铸件盖箱6的内部并位于定位凸台8的外围设置有预埋坭芯套7。通过采用上述固定结构，能够将腔体泥芯3可靠固定布置在铸件底箱1的底端，进而解决了因腔体泥芯3受剪切力而导致坭芯偏心、断层钻铁等质量缺陷。
24.进一步的，所述底部芯头2采用锥形柱体结构，底部芯头2的长径比取1-2：1，底部芯头2的斜度选择1
°‑3°
。通过上述尺寸结构的底部芯头2保证了腔体坭芯3与铸件底箱1之间的可靠定位，并增强了其支撑定位的稳定性。通过采用锥形柱体结构方便了其定位安装。
25.进一步的，所述顶部芯头4的底部外围设置有用于对顶部芯头4进行支撑定位的定位台阶9，定位台阶9宽度5 mm
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20mm，顶部芯头4的斜度1
°‑5°
，高度50 mm
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100mm。通过上述的顶部芯头4能够实现腔体坭芯3顶部的可靠定位，进而保证了腔体坭芯3的定位精度。
26.进一步的，所述固定坭芯5的中心部位加工有用于和顶部芯头4相配合的锥形孔501，固定坭芯5的外壁设置有用于和定位凸台8相配合的锥形外壁502。通过上述的固定坭芯5能够实现对顶部芯头4的可靠定位，进而实现对腔体坭芯3顶部的可靠固定，进而保证了定位精度。
27.进一步的，所述固定坭芯5的具体尺寸根据顶部芯头4的尺寸来确定，具体尺寸为比顶部芯头4单边大10 mm
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20mm。通过上述的固定坭芯5能够实现对顶部芯头4的可靠定位。
28.进一步的，所述定位凸台8高度为30mm-50mm。通过上述的定位凸台8能够实现对固定坭芯5的有效支撑安装。
29.进一步的，所述预埋坭芯套7大小为比固定坭芯5单边大5 mm
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20mm。通过上述的预埋坭芯套7能够实现对固定坭芯5的可靠固定。
30.实施例2：采用一种超大长径比铸件坭芯的固定结构进行造型的工艺，包括以下步骤：步骤1，工艺设计：步骤1.1，根据铸件腔体具体尺寸设计腔体坭芯3的尺寸，再根据腔体坭芯3的尺寸确定底部芯头2的具体尺寸，以便于腔体坭芯3的下芯，并增强垂直稳定性；然后，根据实际情况设计顶部芯头4，并确定顶部芯头4的尺寸；步骤1.2，根据顶部芯头4的尺寸随形设计固定坭芯5，用于铸件盖箱6与腔体坭芯3之间的固定；步骤1.3，在铸件盖箱6的腔体坭芯3定位部位做出定位凸台8，定位凸台8的面积与固定坭芯5的尺寸相匹配；步骤1.4，设计预埋坭芯套7，并根据固定坭芯5的尺寸确定预埋坭芯套7的尺寸，用于盖箱后配置固定坭芯5；
步骤2，模型及腔体坭芯3制作：根据工艺设计图制作模型及相应腔体坭芯3，并做好表面防护；步骤3，外型制作：根据工艺设计图及模型制作铸件外型，关键点在于制作铸件盖箱6时先用型砂将步骤1.3所述定位凸台8四周刮平，四周宽于定位凸台820mm-50mm，将预埋坭芯套7放置于所刮平面之上；步骤4，配箱：步骤4.1，首先将腔体坭芯3的底部芯头2落于铸件底箱1，竖直放置，然后配置剩余腔体坭芯3；步骤4.2，盖箱：检查腔体坭芯3的顶部芯头4的位置尺寸，公差
±
5mm以内，确认无误后盖箱；步骤4.3，配置固定坭芯5，四周采用密封泥条对接合面进行密封；预留固定坭芯5排气孔，将预埋坭芯套7空腔部分填砂舂实，造型完毕。

技术特征：
1.一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，其特征在于，包括腔体坭芯（3），腔体泥芯（3）的底部端头设置有底部芯头（2），底部芯头（2）与铸件底箱（1）构成锥形定位配合；腔体坭芯（3）的顶部端头设置有顶部芯头（4），顶部芯头（4）与固定坭芯（5）构成锥形定位配合，固定坭芯（5）通过锥形定位设置在定位凸台（8）的中心部位，定位凸台（8）设置在铸件盖箱（6）内部，铸件盖箱（6）的内部并位于定位凸台（8）的外围设置有预埋坭芯套（7）。2.根据权利要求1所述一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，其特征在于：所述底部芯头（2）采用锥形柱体结构，底部芯头（2）的长径比取1-2：1，底部芯头（2）的斜度选择1
°‑3°
。3.根据权利要求1所述一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，其特征在于：所述顶部芯头（4）的底部外围设置有用于对顶部芯头（4）进行支撑定位的定位台阶（9），定位台阶（9）宽度5 mm
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20mm，顶部芯头（4）的斜度1
°‑5°
，高度50 mm
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100mm。4.根据权利要求3所述一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，其特征在于：所述固定坭芯（5）的中心部位加工有用于和顶部芯头（4）相配合的锥形孔（501），固定坭芯（5）的外壁设置有用于和定位凸台（8）相配合的锥形外壁（502）。5.根据权利要求4所述一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，其特征在于：所述固定坭芯（5）的具体尺寸根据顶部芯头（4）的尺寸来确定，具体尺寸为比顶部芯头（4）单边大10 mm
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20mm。6.根据权利要求4所述一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，其特征在于：所述定位凸台（8）高度为30mm-50mm。7.根据权利要求4所述一种超大长径比铸件坭芯的固定结构，其特征在于：所述预埋坭芯套（7）大小为比固定坭芯（5）单边大5 mm
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20mm。8.采用权利要求1-7任意一项所述一种超大长径比铸件坭芯的固定结构进行造型的工艺，其特征在于包括以下步骤：步骤1，工艺设计：步骤1.1，根据铸件腔体具体尺寸设计腔体坭芯（3）的尺寸，再根据腔体坭芯（3）的尺寸确定底部芯头（2）的具体尺寸，以便于腔体坭芯（3）的下芯，并增强垂直稳定性；然后，根据实际情况设计顶部芯头（4），并确定顶部芯头（4）的尺寸；步骤1.2，根据顶部芯头（4）的尺寸随形设计固定坭芯（5），用于铸件盖箱（6）与腔体坭芯（3）之间的固定；步骤1.3，在铸件盖箱（6）的腔体坭芯（3）定位部位做出定位凸台（8），定位凸台（8）的面积与固定坭芯（5）的尺寸相匹配；步骤1.4，设计预埋坭芯套（7），并根据固定坭芯（5）的尺寸确定预埋坭芯套（7）的尺寸，用于盖箱后配置固定坭芯（5）；步骤2，模型及腔体坭芯（3）制作：根据工艺设计图制作模型及相应腔体坭芯（3），并做好表面防护；步骤3，外型制作：根据工艺设计图及模型制作铸件外型，关键点在于制作铸件盖箱（6）时先用型砂将步骤1.3所述定位凸台（8）四周刮平，四周宽于定位凸台（8）20mm-50mm，将预埋坭芯套（7）放置于所刮平面之上；步骤4，配箱：
步骤4.1，首先将腔体坭芯（3）的底部芯头（2）落于铸件底箱（1），竖直放置，然后配置剩余腔体坭芯（3）；步骤4.2，盖箱：检查腔体坭芯（3）的顶部芯头（4）的位置尺寸，公差
±
5mm以内，确认无误后盖箱；步骤4.3，配置固定坭芯（5），四周采用密封泥条对接合面进行密封；预留固定坭芯（5）排气孔，将预埋坭芯套（7）空腔部分填砂舂实，造型完毕。

技术总结
本发明提供了一种超大长径比铸件坭芯的固定结构及造型工艺，包括腔体坭芯，腔体泥芯的底部端头设置有底部芯头，底部芯头与铸件底箱构成锥形定位配合；腔体坭芯的顶部端头设置有顶部芯头，顶部芯头与固定坭芯构成锥形定位配合，固定坭芯通过锥形定位设置在定位凸台的中心部位，定位凸台设置在铸件盖箱内部，铸件盖箱的内部并位于定位凸台的外围设置有预埋坭芯套。此固定结构通过对超大长径比铸件坭芯底部及头部坭芯设计定位及固定芯头对坭芯进行位置固定，解决了因坭芯受剪切力而导致坭芯偏心、断层钻铁等质量缺陷。断层钻铁等质量缺陷。断层钻铁等质量缺陷。


技术研发人员：邓小洲 郝博魁 张宏林 肖凤赞 田韵森 晏祖用 王得帅
受保护的技术使用者：宜昌船舶柴油机有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/16