热芯盒和壳芯盒设计

. 教育训练 热芯盒设计 一.热芯盒设计 热芯盒是热芯盒射芯机上的专用芯盒，制芯时芯盒被加热到200250℃的高 温且受到芯砂的冲刷。因此，对芯盒的要求较高，芯盒的构造也较复杂。 热芯盒主要由芯盒本体、定位机构、镶块、射砂口以及排气、加热和出芯等 结构组成。 是单工位射芯机上用的顶杆出芯的热芯盒基本结构图。 热芯盒设计内容主要包括 选择芯盒材料； 确定分盒面、 设计芯盒本体结构； 确定射口的形式和位置；确定芯盒的定位方式和出芯方式等。 二.热芯盒材料 热芯盒材料应具有耐热，导热性好，比热大，热膨胀系数小，强度高，耐 磨、耐腐蚀。同时还要求来源广泛，价格便宜，加工制造容易。 热芯盒各部分常用材料如下表所示 名名称称 芯盒本体 材材料料热热 处处 理理 要要 求求 HT20-40消除应力处理773823℃，保温 48 小时 HT15-33 铸铁、 铜、 镶块 钢 T8AT8A，T10A淬火，HRC5055； 定位销，销套T10A20 号钢，渗碳深度不小于0.8 毫米；45 号钢，淬 20，45火，HRC4045； 顶芯杆，复位 45，T10淬火，HRC4550 杆 HT20-40 固定板，挡板 45 钢 铸铁是最常用的芯盒本体材料，若表面镀铬可增加耐磨性，防止生锈，提高使 . . 用寿命。 三.芯盒本体结构设计 1．分型面的选择芯盒分型面是指两半芯盒互相接触的平面。热芯盒的分型 面式根据使用射芯机的型式不同，有垂直分盒、水平分盒和多向分型等几种。 垂直分型主要应用在小砂芯上， 水平分型和多向分型主要应用在中、 大砂芯上。 热芯盒的分盒面型可以是平面、曲面和阶梯面，主要取决于砂芯的形状。为 了加工制造方便应尽量选择平的分型面。在选择分型面时应设法使砂芯留在动 芯盒中，以便用出芯机构将砂芯脱出。为此可采取以下措施 ①增大动芯盒对砂芯的包容面法。1）形状简单、对称的砂芯分型面从砂芯中 心向无顶杆一面偏移 0.3-1 毫米，使有顶杆的动芯盒包容面增大，开盒时砂芯 留在动芯盒内。2）形状复杂的砂芯可将复杂面和深凹面放在动芯盒一边。 3） 动芯取较小的出芯斜度。 ②采用辅助机构。1）在静芯盒一边设置辅助顶杆，开盒时使砂芯留在动芯盒 2）在动芯盒头上设置“抓卡”机构，见图2。在开盒时“抓卡”将砂芯抓在动 芯盒一边。 ③采用操作措施。1）两半芯盒采用不同的加热温度。有出芯机构的芯盒（一般 称动芯盒）加热温度高些。2）喷涂不同数量的脱模剂，有出芯机构的芯盒少涂 些脱模剂。 2．芯盒壁厚和形状热芯盒本体在制芯时起着热量储存器的作用，因此 壁厚不应太薄，以免射芯时盒温度波动太大，加热不均和芯盒变形，影响砂芯 质量。热芯盒多采用实体结构，其最小壁厚为2030 毫米（不包括加热板） 。从 理论上说，为了使芯盒对砂芯中热均匀，芯盒壁厚应当均匀，但在实际生产中 为了便于制造，减少散热面和增加热容量，通常将单工位垂直分型的热芯盒做 . . 成立方体或长方体的实体。 3．热芯盒的内腔尺寸芯盒内腔尺寸是指加工后， 芯盒内腔的工作尺寸， 也就是砂芯的尺寸。决定芯盒内腔尺寸应考虑以下三个因素 1） 铸件的尺寸和铸件的收缩率； 2） 热芯盒加热后的膨胀； 3） 砂芯出盒后冷却到室温的收缩； 热芯盒在工作温度下，其内腔尺寸有一定胀大。而砂芯从芯盒中顶出并冷却 到室温后，其尺寸又略有收缩。一般收缩量不能完全抵消芯盒的尺寸增大。因 此，砂芯的尺寸稍有增大。但在实际生产中，要准确地反映其变化是比较复杂 的。因此，为了方便起见，对小砂芯可粗略地认为这两者是相等的，在设计热 芯盒时，芯盒内腔尺寸可不考虑因加热而引起的尺寸变化。但对于尺寸较大的 砂芯及薄壁铸件的砂芯，则必须予以注意。为了补偿砂芯的尺寸增大，建议在 设计中取铸件内孔的收缩率小于模样的收缩率。如模样的铸造收缩率取1，则 芯盒可取 0.80.9。 精确地确定砂芯尺寸的变化， 应通过试验的方法进行测定。 4．热芯盒射砂口射砂口是砂流进入芯盒的通道。 要求射砂口使进入芯盒的砂 流畅通无阻，便于排气。单工位垂直分型热芯盒射口位置一般选在芯头处，最 好放在砂芯大端或具有平面的部位。射口设在芯头处的优点是砂芯无需修补 . 若芯头部分要求定位，应将芯头封闭，另开射口。射砂口的尺寸，要保证射出 的砂流有足够的动能，也不致发生砂流的回弹现象，所以射砂口的面积不可大 于射砂方向上芯盒内腔的最小断面积。在这个前题下射口尽量选取大些，以便 缩短射吵时间。但过大的射砂口将降低砂流速度，使砂芯紧实度下降，影响砂 芯质量，见图 4。较小的芯盒，射口一般不采用衬套。但对于两工位的较大芯 盒，为了防止射砂口磨损可在射砂口处镶装衬套。 . . 5．热芯盒的加工要求 热芯盒本体多用铸坯加工制造。这种方法，加工余量大， 周期长，成本高，但芯盒尺寸精度高。对热芯盒的要求是芯盒工作表面的光 洁度不低于 6，工作尺寸精度不大于-0.2 毫米。芯盒的合模间隙一般不大于 0.1 毫米，大芯盒也不超出 0.3 毫米。热芯盒一般不留分盒负数。但对很大的 砂芯考虑到涂料、胀砂等影响，要留分盒负数，一般留 1 毫米即每半盒留 0.5 毫米。芯盒毛坯都需进行人工时效算是消除内应力，防止变形。 四.热芯盒的定位 为了保证砂芯尺寸和形状的准确，无论水平分盒或垂直分盒的芯盒，两半芯 盒必须有准确的定位。一般是在静芯盒上装定位销，在动芯盒上装定位套。定 位销、套的尺寸根据芯盒的大小而不同，目前多采用φ16-φ22、φ16-φ30、 φ22-φ40 两种。由于热芯盒工作时两半芯盒温度有波动，所以对定位销的要 求与一般芯盒稍有不同。定位销固定端的配合要紧，定位端要松，可与销套留 有 0.15-0.25mm 的间隙。且定位端长度不宜过长。这样可避免因芯盒受热不均 而造成销子与销套咬死。为了防止销套松动可采用压板螺丝将销套固定。定位 销数量一般小芯盒用两个，一个采用圆销套；另一个采用长圆形。芯盒平均 外轮廓尺寸大于 450 毫米的，可用 3-4 个定位销，销套全为长圆形定位销。定 位销中心应布置在芯盒接近最大轮廓的尺寸上，以保证定位精度。 五.热芯盒排气 热芯盒排气的作用有两方面（一） 是保证射砂时芯盒内空气能够顺利及时排出。 （二）是引导射入砂流的充填方向。正确的设计排气装置对获得紧实度均匀， 表面光洁的砂芯是很重要的。 芯盒排气位置应选择在芯盒蹩气的死角、芯盒最后充填部分、芯盒转角或砂 . . 流不易达到的狭长通道处、分型面处、多射孔的芯盒中砂流干扰处等。根据生 产经验，芯盒的总排气面积至少应等于射砂孔总面积的 0.10.2 倍。在生产中 往往根据上述原则预先确定排气位置，经试射后，根据砂芯各部紧实度再予以 调整。 热芯盒的排气方式有排气塞排气、排气槽排气和活块排气。 1.排气塞排气是利用尺寸大小不同的排气塞，装在芯盒内表面 处，其后连通排气孔，使气体排除。排气塞目前有三种结构。一般排气塞可以 用铜或钢经切削加工而成，也可用铜合金、铝合金等压铸而成，这种排气塞主 要缺点是容易堵塞，不易清理。网筛排气塞是用不锈钢丝或镍铬丝制成筛网。 因为网筛有弹性，因此效果较好不易堵塞。缝隙式排气塞是用 0.30.4